一、石油污染概況
作為世界十大產(chǎn)油國之一，我國勘探開發(fā)的油氣田和油氣藏已有400 多個，分布在全國25個省、市、自治區(qū)，油田區(qū)工作范圍近 20萬km2。據(jù)估算，截止2011年，我國石油企業(yè)每年產(chǎn)生落地油約 700萬 t。石油對土壤的污染主要是在石油勘探、開采、運輸以及儲存過程中引起的, 油田周圍大面積的土壤一般都易受到嚴重的污染。中科院南京土壤所劉五星等通過現(xiàn)場調(diào)查我國幾個主要油田發(fā)現(xiàn),部分油田區(qū)土壤受石油污染相當嚴重,其中在油井周圍100 m范圍內(nèi)所采集的絕大多數(shù)土樣中油含量遠高于臨界值。據(jù)測算，每口井的落地原油輻射半徑為20 m～40 m, 并且會因雨水沖刷而導致污染面積不斷擴大。受石油污染的土壤中油類物質主要集中于0 cm～40 cm土層中, 含油率隨深度的增加呈減少趨勢。石油污染場地嚴重影響了我國油田區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 成為當?shù)厣鐣?、?jīng)濟和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的主要制約因素。
油田集水坑收集的高濃度含油土壤
井噴造成的土壤污染
二、石油污染途徑及危害
土壤的石油污染既有生產(chǎn)過程的污染物直接排放，也有污染物的間接遷移。石油類物質進入土壤, 可引起土壤理化性質的變化，如堵塞土壤孔隙, 改變土壤有機質的組成和結構，引起土壤有機質的碳氮比(C/N)和碳磷比(C/P)的變化;引起土壤微生物群落、微生物區(qū)系的變化。土壤的石油污染直接導致糧食的減產(chǎn),食用生長于石油污染土地上的植物及其產(chǎn)品會對人類的健康產(chǎn)生影響。石油類在作物體及果實部分主要殘留毒害成分是多環(huán)芳烴類。芳香烴類物質對人及動物的毒性極大, 尤其是雙環(huán)和三環(huán)為代表的多環(huán)芳烴毒性更大。多環(huán)芳烴類物質可通過呼吸、皮膚接觸、飲食攝入等方式進入人和動物體內(nèi), 影響其肝、腎等器官的正常功能 , 甚至引起癌變。石油類物質還通過地下水的污染以及污染的轉移構成對人類生存環(huán)境多個層面上的不良脅迫。
石油污染進入土壤的途徑
三、主要石油污染土壤修復技術
上世紀70-80年代，美國、英國、加拿大等國家在凈化石油污染土壤技術方面取得了很多基礎研究成果和應用案例。我國石油污染土壤修復技術起步略晚，本世紀初開始中科院沈陽應用生態(tài)研究所的郭書海研究員團隊在低濃度有機烴污染物的生物降解、中濃度有毒有機污染土壤的電動-生物強化、高濃度石油組分中溫減壓的熱解析等方面進行了大量原創(chuàng)性研究。
由于石油的流動性大、滲透性強、對土壤黏附作用顯著等特點，石油污染土壤具有體系復雜、范圍廣、治理難、周期長、危害大等特點。目前根據(jù)修復原理,石油污染的修復技術目前主要有物理、化學、生物三種修復技術。根據(jù)污染物的濃度，可以初步確定采用相應的處理技術。
石油污染土壤修復技術方案
1、物理修復技術
物理修復是指以物理手段為主的客土法、焚燒法、物理分離法、溶液淋洗法、固化穩(wěn)定法、熱脫附法及電動力法等污染治理技術。其中前幾種方法是早期的石油污染土壤治理技術, 雖然可以取得一定的修復效果, 但投資巨大,污染物消除不徹底,潛在危險性較大, 已逐漸被淘汰。取而代之的是熱脫附法、電動修復等一批技術經(jīng)濟可行的新工藝。
2、化學修復技術
化學修復主要包括溶液淋洗萃取法、光催化氧化法和化學氧化法等。相對于其他污染土壤修復技術 ,化學修復技術發(fā)展較早 ,也相對成熟。但其修復過程可能嚴重影響土壤的物理結構和生物學活性 ,技術成本較高 ,容易產(chǎn)生二次污染。到目前為止 ,化學修復技術只適宜在特定的情況下使用。
3、生物修復技術
生物修復是利用生物的生長代謝過程對有機污染物進行降解轉化的方法, 具有安全可靠、修復成本低的特點。石油污染場地土壤生物修復的基礎研究始于 20世紀 70年代, 工程實踐始于 20世紀 80年代。在歐美等發(fā)達國家, 目前已形成了比較完善的技術體系,包括關鍵工藝、修復制劑、配套設備等核心技術系統(tǒng)和指標評價、工程軟件、風險評估等支撐技術系統(tǒng)。生物修復作為土壤污染治理技術發(fā)展過程中的一個里程碑,已得到世界各國環(huán)保部門的認可。
國內(nèi)外基礎研究和場地實踐的結果表明：土壤生物修復效果受污染物性質、土壤介質中微生物的種類及數(shù)量、土壤的理化性質及水力學性質、土層中的含氧量、營養(yǎng)物質、濕度、pH 值、溫度等環(huán)境條件的影響和制約，是一個復雜過程。生物強化修復場地試驗必須解決三個難點：第一由于有機污染物組成復雜且對微生物有毒害作用，微生物難以在受石油污染的土壤中生存、生長及繁殖;其二是土壤對微生物的吸附作用及石油烴的疏水性強和在土壤中的“老化”使得它們的生物可利用度很低;第三是利用分子生物學分析技術監(jiān)測與評估土壤微生態(tài)。由于石油污染土壤的特殊性及其對土壤結構和生態(tài)的嚴重破壞，使分析污染土壤的微生態(tài)非常困難，如石油烴和鹽污染物對于土壤DNA 分析的干擾等。因此在修復過程中需要通過利用分子生態(tài)學技術來得到更為全面和可靠的土壤微生態(tài)的信息，揭示土壤微生物多樣性與石油烴降解能力之間的內(nèi)在聯(lián)系，進而指導土壤微生物生態(tài)的構建和生物修復過程的強化。南開大學的唐景春使用分子生態(tài)學技術，將從大港油田區(qū)石油污染鹽堿化土壤和油泥中篩選得到的10株耐鹽堿石油烴降解菌,通過形態(tài)特征、生理生化特征和16S r RNA序列分析確定這些菌株為蒼白桿菌屬、葡萄球菌屬、迪茨菌屬、棒狀桿菌屬、無色桿菌屬、微桿菌屬、芽孢桿菌屬，并在試驗研究的基礎上，在大港油田區(qū)建立了石油污染鹽堿土壤生態(tài)恢復技術與示范工程。
石油廢棄物生物堆制工藝(包括噴淋與循環(huán)系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)等)
4、聯(lián)合聯(lián)合技術
石油是烷烴、芳烴、環(huán)烷烴及含氮、硫、氧等非烴類組分的混合物,其中多環(huán)、雜環(huán)芳烴以及膠質、瀝青質等組分生物降解性較差。石油及次生代謝產(chǎn)的組成特征決定了修復的難度和復雜性。因此, 單一聯(lián)合技術不能很好的解決污染問題時，需要考慮聯(lián)合使用各種處理技術。
四、存在問題及未來展望
石油類污染土壤的修復是世界性難題，主要難點在于：1、土壤系統(tǒng)作為石油類污染物的最終承納體，系統(tǒng)內(nèi)物質分布不均勻，可控性差;2、石油類產(chǎn)品成分復雜，不利于單一菌種的生物修復;3、石油產(chǎn)品的生物降解性隨其組分的種類和大小的不同而改變; 4、重質含量較高，生物修復速度慢，修復后毒性較強; 5、污染物在系統(tǒng)局部形成動態(tài)相平衡及化學平衡; 6、有毒有害污染物改變了土壤—生物系統(tǒng)的正常生命行為; 7、石油類污染物的疏水性降低了生物反應活性; 8、影響土壤微生物修復的因子較多，研究較困難。
目前石油類污染修復的研究方向及熱點有：1、石油類污染物在環(huán)境中的集散狀況及賦存狀態(tài)研究;2、利用傳統(tǒng)的生物學技術和現(xiàn)代分子生物學檢測技術，選育高效降解石油污染物的微生物菌株及其配伍;3、脅迫環(huán)境下，污染物組成與微生物區(qū)系內(nèi)種群組成、群落的結構和功能的關系 ;4、微生物降解代謝途徑的調(diào)控;5、污染條件下微生物資源開發(fā)、利用及技術途徑;6、植物與專性降解菌的聯(lián)合修復技術研究。
來源:山東研創(chuàng)環(huán)境工程有限公司
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