固定化微生物对石油污染土壤理化性质的调控作用.pdf

2 O 1 4年 1 2月 石油学报 石油加 工 A C T A P E T R 0 L E I S I N I C A P E T R 0 L E U M P R 0 C E S S I N G S E C T 1 0 N 第 3 O卷第 6期 文 章 编 号 1 0 0 1 8 7 1 9 2 0 1 4 0 6 1 1 0 6 0 7 固定化微 生物对石油污染土壤理化性质 的调控 作用 张秀 霞 ● 张守娟 ，张 涵 ，韩雨彤，郭云 霞 中国石油大学 环境与安全工程系 ，山东 青 岛 2 6 6 5 8 0 摘要 选取粒径为 4 O目秸 秆 D G为载体 ，采用 吸附法 固定 高效石油 降解菌 s J 一 1 ，制 成 固定 化微生 物。调节石 油污 染土壤样品的 c、N、P质量 比为 1 0 0 1 01 、含水率 为 1 8 、p H 值 为 7 ． 2 ，采用 秸秆 、游 离菌、固定化微 生物 于室 内花盆中进行模拟修复实验 ，并 与土著菌对照 ，考察 3 5 d修 复过程 中石油 烃降解率 ，土壤 p H 值 ，土壤 中速 效磷 、有 机质 、全 氮含量 的变化规律 ，研 究 固定 化微生 物对石 油污染土 壤理化性 质 的调 控作用 。结 果表 明 ，在采 用秸秆 、游离菌 、固定化微 生物和土著菌修复石油污染土壤的 4 种方 法中 ，采用 固定化微生物修 复的方法对土壤具 有一定的保水性 ，对土壤 p H值有缓 冲作用 ，并可提高 土壤 营养物质 含量 ，对有 机质 、全氮 和速效磷 的利用 率高 ， 而且三者下降速率快 ，从而得到 4 0 ． 8 的最高石油烃降解率 。 关键词 固定化微生物 ；石油污染土壤 ；理化性质 ；调控作用 中图分类号 X 5 3 文献标识码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 卜8 7 1 9 ． 2 O 1 4 ． 0 6 ． 0 2 2 Co nt r o l Ef f e c t o f I mmo b i l i z e d M i c r o o r g a ni s ms o n Phy s i c a l a n d Ch e mi c a l Pr o pe r t i e s o f Pe t r o l e u m- Co nt a m i n a t e d S o i l ZHANG Xi u x i a ，ZHANG S h o u j u a n，Z HANG Ha n，HAN Yu t o n g ，GUO Yu n x i a De p a r t me n t o f E n v i r o n me n t a l a n d S a f e t y E n g i n e e r i n g，C h i n a U n i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m，Qi n g d a o 2 6 6 5 8 0 ，C h i n a Abs t r a c t Th e i m mo bi l i z e d m i c r o o r ga n i s m s we r e p r e p a r e d by s t r a w DG wi t h t h e s i z e of 4 0 m e s h a s c a r r i e r ma t e r i a l t o a d s o r b p e t r o l e u m h y d r o c a r b o n d e g r a d i n g s t r a i n S J 一 1 ．Af t e r t h e ma s s r a t i o o f C t o N a n d t o P i n t h e s o i l s a mp l e wa s a d j u s t e d t o 1 0 01 01 ，mo i s t u r e c o n t e n t t o 1 8 a n d p H v a l u e t o 7 ． 2， t h e r e me di a t i o n o f p e t r o l e um c o nt a mi na t e d s o i l b y s t r a w ， f r e e ba c t e r i a， i mmob i l i z e d mi c r oo r g a ni s m wa s s i mul a t e d。 r e s pe c t i v e l y， i n i n do o r f l o we r p o t ， a nd c ompa r e d wi t h t h e r e s ul t of i n di g e n ou s s t r a i ns ．Th e c ha n ge s o f p e t r o l e u m h yd r oc a r b on de gr a d a t i o n r a t e， pH v a l ue， t h e o r ga n i c ma t t e r c o nt e n t ， t o t a l n i t r o ge n c o n t e nt ， a v a i l a bl e p hos p ho r u s c o n t e nt o f t he s o i l s a mp l e d ur i n g t he 3 5 d r e me d i a t i on we r e i n v e s t i g a t e d t o s t u dy t he c o nt r o l e f f e c t o f i mmo bi l i z e d mi c r o o r g a ni s m s o n phy s i c a l a n d c h e mi c a l p r op e r t i e s o f pe t r ol e u m c on t a mi n a t e d s o i l ． Th e r e s u l t s s h o we d t h a t a mon g t he f ou r r e me d i a t i o n me t ho ds o f s t r a w ， f r e e b a c t e r i a， i m mo bi l i z e d mi c r oo r g a ni s ms a nd i nd i g e n ou s s t r a i n s ，wi t h t h e r e me d i a t i o n me t h o d o {i mmo b i l i z e d mi c r o o r g a n i s ms ， g o o d wa t e r r e t e n t i o n o f t h e r e m e di a t e d s o i l s a mpl e c ou l d b e ke p t a nd t he de c r e a s e o f pH v a l u e wa s c o n t r ol l e d i n t he a p pr o pr i a t e r a ng e， a t t he s a m e t i m e ， t he nut r i e n t ma t t e r wa s i nc r e a s e d， a nd t he ut i l i z a t i o n r a t i o a n d d e c r e a s e r a t e s o f o r ga ni c m a t t e r ， t o t a l ni t r o g e n， a v a i l a bl e ph os ph o r u s we r e h i gh e r ， r e s u l t i ng i n t he h i gh e s t p e t r o l e u m h y d r o c a r b o n d e g r a d a t i o n r a t e o f 4 0 ． 8 ． 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 9 1 8 基金项目中国石 油科 技创 新基 金 2 0 0 9 D - 5 0 0 6 0 7 0 1 、青 岛市 科技 发 展指 导计 划项 目 KJ Z I I 2 - 6 5 一 j c h 、中 央直属 高 校科 研 专项 基金 1 1 C X 0 5 0 1 1 A 、中国石油大学 华 东 研究生创新工程 c x 一 1 2 1 9和 C X 2 0 1 3 0 3 5 资助 通讯联系人 张秀霞 ，女 ，教授 ，博 士，从事石油污染土壤修复研究工作 ；E - ma i l z h x i u x i a u p c ． e d u ． c r l 第 6期 固定化微生物对石 油污染土 壤理 化性质 的调控作用 1 l O 7 Ke y wo r d s i m mob i l i z e d mi c r o o r ga n i s m s； p e t r o l e u m c on t a mi na t e d s o i l ； ph ys i c a l a nd c he mi c a l pr o p e r t i e s ；c on t r o l e f f e c t 近十几年来 ，微生物修复石油污染土壤技术在 国内外得 到 了较 大 的发 展 。但微 生 物 往 往 对 土 壤有 毒物质的抵抗力弱 ，影响石油烃 的降解效果_ 1 ] 。固 定化微生物技术 克服 了传统微生物修复技术的缺 点 ，成 为石 油污 染 土壤 治理 领 域 中研 究 的热 点 。秸 秆具有多孔结构 ，以其作为载体负载微生物用于修 复 石油 污染 土壤 ，在 降解 石 油 烃 的 同 时 ，因其 在 土 壤中易被生物降解 ，能改善土壤理化性质及提高生 物 学特 性l_ 3 ] ，而在 固定 化技 术修 复石 油污染 土 壤 中 脱颖而出。秸秆固定化微生物在修复石油污染 土壤 时 比单独使用游离菌或秸秆 的降油更加高效 ] ，固 定化微生物对环境耐受力相应提高 。 ] 。但是对于其 降解石油烃高效和高耐受力 的机制并不明确 ，严重 滞 后 于 固定 化微 生物 的应 用研 究 。 笔者采用天然有机材料为载体 ，以吸附法制备 固定化 微 生 物 ，在 花 盆 中模 拟 石 油 污 染 土 壤 修 复 ， 考察了修复土壤理化性 质变化规律 ，研究了固定化 微生物对土壤理化性质的调控作用 ，揭示 了秸 秆固 定化微生物高效降解土壤石油烃的原因，为修复石 油 污染 土壤 提供 技术 指导 。 1 实验部分 1 ． 1石油 污染 土样 含 油土 样 为新疆 风 城 油 田作业 区 附近 被 石 油 污 染的土壤。对其进 行风干 ，碾碎 ，2 0目过筛处 理， 装瓶置于 4 ℃冰箱备用 。 1 ． 2实验 方 法 1 ． 2 ． 1 固定化 微生 物制 备_ 8 ] 取已粉 碎 至 4 O目的秸 秆 D G 装 入锥 形瓶 中， 1 2 1 ℃高压 蒸 汽 灭 菌 2 O mi n 。将 其 与预 先 筛 选 出 并 活化 好 的石油 高效 降解 菌 S J 一 1的菌 液 按 15体 积 比混 合 ，于 3 o ℃ 、1 6 o r ／ mi n摇 床 培 养 2 4 h 。倒 掉 上层培养基 ，用生理盐水将载体材料转移到离心管 中 ，在离 心 机 中 1 0 0 0 r ／ mi n转 速 下 离 心 5 mi n后 ， 弃去上清液。重复 2次 ，离心所 得到的沉淀，即为 固定 化微 生物 。 1 ． 2 ． 2 固定化 微生 物 的生物 量测定 将 2 ． 0 g固 定 化 微 生 物 加 入 锥 形 瓶 中 ，加 入 5 0 mL 无 菌水 ，于 1 6 0 r ／ mi n 培 养 0 ． 5 h 。取上层 菌液 1 mL以 1 0倍为 1个梯度进行稀 释，涂布平板 ，培 养 ，计数 。游 离 菌 培 养 液 中 细 菌 数 量 的确 定 亦 取 1 mL 菌液稀释 ，涂 布平板计 数 。计算 1 mL游离 菌菌 液与 1 g固定 化微生物 的细菌 数量 ，得 到 固定化 微生 物材料吸附细菌数为 8 ． 0 8 1 0 个／ g ，游离菌液细菌 数量 9 ． 4 2 1 0 “ 个／ mI ，等 生物量换算关 系见式 1 。 8 ． 0 8 1 0 ／ 9 ． 4 2 1 0 一 8 ． 5 8 mL／ g 1 1 ． 2 ． 3 土壤 和秸秆 理化 性质 测定 采用超声一 萃取紫外分光光度法测定土壤石油烃 含量l g ] ；采用重量法测定含水率 ；采用 p HS 一 3酸度 计电位法测定 土样 p H 值 ，水／ 土体 积 比为 25 ； 采用 重铬 酸钾 容 量法 测 定 土 样 的 有 机质 含 量 ；半 微 量凯 氏法 测定 土样 的 总氮 含 量 ；钼 锑 抗 比色法 测 定 土样 的速 效磷 l 1 。 。 。 土壤及秸秆的理化性质见表 1 。 表 1 实验用石油污染土壤和秸秆 的理化性质 Ta b l e 1 Phy s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f pe t r o l e um- c o nt a m i na t e d s o i l a nd s t r a w S a mp l e ∞ Or g a n i c ma t t e r ／ g． k g 一 w To t a l N ／ g k g Av a i l a b l e P ／ g． k g “ Hy d r o c a r b o n ／ “ Mo i s t u r e ／ V 0 p H v a l u e 1 ． 2 ． 4 微 生物修 复石 油 污染土 壤花 盆模 拟实 验 以摩尔 比 1的硫酸铵和硝酸钠为 N源 ，磷酸二 氢 钾 为 P源 ，溶 于 少 量 水 中。调 节 土 壤 C、N、P 质量比为 1 0 01 01 前期实验得出的降解效果最 佳的条件 ，并调节含水率维持在 1 8 ％左右。将调 节好的土样分装在 8个花盆中，每盆 5 0 0 g ，每 2组 作 1个平行 实验。每次取样 前 ，对土样 翻耕均匀 ， 以四分法 分 样 ，每 次 取 3个 平行 样 ，取 平 均 值 ，并 计算数据的标准偏差标记在曲线上 。按照表 2所列 比例 添加 游离 菌 、固定化 微 生物 、秸秆 。 1 1 0 8 石油学报 石油加工 第 3 O卷 在温度 3 O ℃、空气湿度为 8 0 的恒温恒湿培养 箱中进行 3 5 d土壤修复实验。每天翻耕 1次 ，并补 充 水分 ，使含 水 率保 持在 1 8 9 ／ 6 左 右 ；每 隔 7 d测 定 各 花盆 土 壤 中石 油 烃 含 量 、p H 值 、速 效 磷 、有 机 质 、全氮的含量。为 了考察各修复方式对土壤 的保 水性 ，另设 1 组实验不补充水分 ，每隔 2 d测 1次 土壤含水率 ，其他条件与前面一致。 2结果与讨 论 2 ． 1 修 复过程 中石 油烃 降解率 的变 化 在 3 5 d修 复过 程 中 ，各种 方 式修 复 石油 污 染 土 壤 的石 油 烃 降 解 率 随 时 间 的变 化 示 于 图 1 。 由 图 1 可以看 出，石油污染土壤加入秸秆、游离菌、固定 化微生物经过 3 5 d的修复后石油烃累积降解率分别 为 1 8 ． 6 、2 1 ． 7 、4 0 ． 8 ，只含土著菌 的石油污 染土壤 的石油降解 率仅为 6 ． 9 。固定化微生物石 油烃 降解 率最 高 ， 比游离 菌 高 出约 2 0百 分 点 ；固定 化微生物和游离菌在修复前 1 4 d降解率增加缓慢 ， 1 4 2 8 d效果明显增加 ，游离菌修复的土壤降解率 一 直比较低 ，而且降解缓慢 ，3 5 d两者达 到最 高； 秸秆 对石 油烃 的 降解 有 一 定 的 效果 ，因 为它 能 为 土 著 菌提 供一定 的营 养 物 质 ，提 高 土壤 中酶 活 性 ，进 而降解石油烃；土著菌也有较小的降解率 ，原 因在 于石油烃的挥发及土著菌的降解 。 2 ． 2 固定化微生物对土壤理化性质的调控作用 2 ． 2 ． 1 对 土壤有 机质 的调 控 采 用各 种修 复方 式对 石油 污染 土壤 进行 3 5 d修 复过程 中土壤有 机质 含量 的变化 如 图 2所示 。 由 图 2可 以看 出 ，加 入 固 定化 微 生物 可 以增 加 土壤有机质含量 ；秸秆本身含有纤维、半纤维等有 机成分，微生物 以秸秆 中的有机成分为碳 源，使秸 秆中 的养 分释 放n ，秸秆 能提 高微 生物 数量口 ， 保证石油降解菌的活性 ，达到高效降解石油烃 的效 果。在修复过程中，有机质的含量大体呈下降趋势， 满足微生物呼吸作用的需求 。在修复初期 ，固定化 图 1各种方式 修复石油污染土壤的石油烃 降解率随时间的变化 Fi g ．1 Hy d r o c a r b o n d e g r a d a t i o n r a t e o f s o i l v s t i me du r i ng r e me di a t i o n b y di f f e r e nt me t ho d s 1 I mmo b i l i z e d mi c r o o r g a n i s ms ； 2 Fr e e b a c t e r i a； 3 S t r a w ； 4 I n d i g e n o u s s t r a i ns 图 2采用各种修复方式对 石油污染土壤进行 3 5 d 修 复 过程 中土壤有 机质 含量 w Or g a n i c ma t t e r 的变化 F i g ． 2 C h a n g e o f w O r a mc m a t t e r i n p e t r o l e m n - c o n t a m i n a t e d s o i l du r i ng 3 5 d r e m e d i a t i o n b y di f f e r e nt m e t h o ds 1 I mmo b i l i z e d mi c r o o r g a n i s ms； 2 Fr e e b a c t e r i a； 3 S t r a w ； 4 I n d i g e n o u s s t r a i n s 微生物和游离菌修复的土壤有机质有增高现象，这 是因为 ，部分微生物不能完全适应新的环境而死亡， 其 残体 增加 了土 壤 中有机 质 的含 量 。随 着 修 复 时 间 ＼ 等 Ju 0 I 1 B 0 第 6期 固定化微生物对石油污染土壤理化性质 的调控作用 1 1 0 9 的延 长 ，微 生 物 适 应 了 新 环 境 ，刺 激 土 壤 酶 活 性l 】 ，新 陈代谢 作用 增强 ，不 断 利用 土 壤 中的有 机 质进行繁殖和代谢 ，导致土壤中有机质含量的下降 ； 修复时 问在 2 1 ～2 8 d ，由于微生物活性达到高峰， 呼吸作用增加导致土壤有机质的含量下 降明显 ，该 期间石油烃降解率变化较快 见图 1 ；2 8 ～3 5 d间 有机质含量变化不大，这是 由于分解石油烃过程 中 产生的有毒物质抑制了微生物的生长 。 添加秸秆的土壤有机质 的含量明显增高，在修 复过 程 中有机 质 降 幅 比前 两 者 小 ，原 因在 于微 生 物 密度 小 ，有 机质 充足 。 结合图 1 发现 ，有机质的变化趋势与降解率呈 负 相关 。与其 他 修 复 方式 相 比 ，固定 化 微 生 物 对 土 壤有机质的调控表现在，在修复过程 中土壤有机质 一 直维持较高的含量 ，下降的速率大 ，对土壤有机 质的利用率高，导致石油烃降解率提高。 2 ． 2 ． 2 对水分的保持作用 采用各种修复方式对石油污染土壤进行修复的 前 1 0 d中，土壤含水率的变化如图 3所示 。 ＼ 2 皇 ． 0 图 3采用各种修 复方式对石油污染土壤进行修复的前 1 0 d中土壤含水率 w Mo i s t u r e 的变化 F i g ． 3 Th e c h a n g e o f w Mo i s t u r e i n p e t r o l e u m- c o n t a mi n a t e d s o i l du r i ng f i r s t 1 0 d r e m e di a t i o n b y d i f f e r e nt m e t ho d s 1 I mmo b i l i z e d mi c r o o r g a n i s ms ； 2 Fr e e b a c t e r i a ； 3 S t r a w ； 4I n d i g e n o us s t r a i ns 由图 3可以看出，采用固定化微生物、秸秆修复 时 的土 壤含水率变化 比采用游 离菌 时的缓慢 ，说 明前 二者 的加入有利 于增 加土壤保 持水分 的能力 ，与 土壤 有机质与土壤持水量呈正相关 的结论一致口 。 。在修 复 1 0 d过程 中，固定化微 生物导致 土壤含水 率 由 1 9 ． 7 下 降 到 1 0 ． 5 ，游 离 菌 的 由 2 0 ． 3 降 到 8 ． 9 ％，秸秆的 由 1 7 ． 8 降到 9 ． 3 ，只含土著菌的 由 1 7 ． 6 降到 1 o ． 2 。在修复过程 中，固定化微生 物 的修复方式使 土壤含水率 维持在 较高 的水平 ，有 利 于微生物 的生长繁殖 ，有 利于对石油烃 的降解 。 2 ． 2 ． 3 对 p H值 的调控 采用各种修复方式对石油污染土壤进行 3 5 d修 复过 程 中土壤 p H 值 变化 如 图 4所示 。 图 4 采用各种修复方式对石油污染土壤进行 3 5 d修复过程中土壤 p H值 的变化 Fi g ． 4 Ch a ng e o f pH v a l u e i n p e t r ol e u m- c on t a mi n a t e d s o i l d ur i n g 35 d r e m e d i a t i o n b y di f f e r e nt m e t ho d s 1 I mm o b i l i z e d mi c r o o r g a n i s ms ； 2 Fr e e b a c t e r i a ； 3S t r a w； 4I n d i g e no us s t r a i n s 由图 4可以看 出，采用 固定化微生物修复土壤 的 O ～7 d中 ，土 壤 p H 值 小 幅度 下 降 ；在 7 ～ 1 4 d 中，p H值增加 了 0 ． 1 。一方面 ，可能由于固定化微 生物 中秸秆 的氮源被 土壤 微生 物分解 产生 OH一，导 致土壤 p H值 升高l_ 】 ] ；另一方面，修复过程产生 的有机酸使 p H值降低 ，但是综合结果，p H值略有 提高 ；修复 1 4 d后 ，由于固定化微生物 自身对外界 环境 的变化 有较 强 的调 节 和适 应 能 力 ，微 生 物 新 陈 代谢速率加快 ，导致有机酸积累，土壤 p H值降低 。 加入秸秆和只含有土著菌的土壤 p H 值分别 由 7 ． 4 7降到 7 ． 0 0 、7 ． 4 1降 到 6 ． 9 9 ，即 降 幅 不 大 ，说 明对 p H值也有一定 的缓 冲作用。采用游离菌修复 的土壤 p H 值从 7 ． 3 3降到 6 ． 1 l ，降幅比较大，在修 复过程中 p H值一直降低 ，2 1 d后降低到 6 ． 5以下， 超 出微生 物适 宜 生 长 的范 围 ，影 响 微 生 物 细胞 膜 的 完整 性 和功能 ，从 而 降低 石油 烃 的 降解 能 力[ 1 。在 修 复过程 中 ，固定 化 微 生 物 显示 出 比游 离 菌具 有 较 大的 p H值缓 冲优势 。总体来看 ，采 用固定化微生 物修复的土壤 p H值维持在 6 ． 5 ～7 ． 5之间 ，适合微 生物生长繁殖 ，保持酶活性 ，促进石油烃的降解 。 2 ． 2 ． 4 对全 氮 的调控 采用 各种 修复 方式 对石 油污染 土 壤进 行 3 5 d修 1 1 1 0 石 油学 报 石油加工 第 3 O卷 复过程 中土壤全氮含量变化如图 5所示 。 ， ∞ 一 ＼ Z 一 皇 0 图 5 采用各种修复方式对石油污染土壤进行 3 5 d 修复过程中土壤全氮含量 I W T o t a l N 的变化 Fi g ． 5 Ch a n g e o f W To t a l Ni n p e t r o l e u m c o n t a mi n a t e d s o i l d u r i n g 3 5 d r e me di a t i o n by d i f f e r e n t m e t h o ds 1 I mmo b i l iz e d mi c r o o r g a n i s ms ； 2Fr e e b a c t e r i a ； 3 St r a w ； 4 I n d i g e n o u s s t r a i n s 由图 5 看 出 ，加 入 秸 秆 和 固定 化 微 生 物后 ，土 壤全氮含量比其他 2种方式有所提高 ，因为秸秆为 土 壤贡 献 了全 氮值 。随着 修 复时 间 的延 长 ，加 入 游 离菌 、固定 化 微 生物 、秸 秆 修 复 的 土壤 的全 氮 含 量 下降 ；修 复初 期 下 降速 率 较 快 ，由于 微 生物 不 能 完 全适 应 新 的 环 境 ，需 要 大 量 利 用 土壤 中 的 氮 源 ， 合成细胞含氮物质 ，满足 自身 的生长繁殖 ；7 d后 微生物适应环境 ，能够进行 比较平稳 的新陈代谢反 应 ，全氮含量缓慢下降。从图 5 还可看出，固定化微 生 物 修 复 的 土 壤 全 氮 质 量 分 数 下 降 量 较 多 ，从 9 ． 0 g ／ k g 下 降 到 0 ． 9 3 g ／ k g ，而 游离菌 修 复 的土壤 全 氮质 量 分数 从 7 ． 1 g ／ k g下 降 到 1 ． 5 3 g ／ k g ，而且 下 降速率快 。结合 图 1 、图 2 ，石油烃降解过程中对氮 源 的需求 量最 大 ，以满 足 降解 菌 的生 长 所需 ，与赵 东风等 的研究结果一致 ；固定化微生物对氮源利 用率 更 高 ，下 降 速 率 最 快 ，所 以应 及 时 补 充 氮 源 ， 进一步提高降解率 。 2 ． 2 ． 5 对速效 磷 的调控 采用 各种 修复 方式对 石油 污染 土 壤进 行 3 5 d修 复 过程 中土壤 速效 磷含 量变 化如 图 6 所 示 。 由于秸秆本身含有磷元素 ，加入到土壤 中后微 生 物 的分解对 土 壤 中速 效磷 含量 的增 加 具 有一 定 的 贡献 ，所 以起初 添加 固定 化微 生 物 和 秸 秆 的 土壤 的 速 效磷 含量 比另 2种 修复 方式 的高 。从 图 6看 出 ，4 种方法 修 复土壤 3 5 d 过 程 中的土 壤速 效 磷含 量 总体 都呈降低趋势 ，但添加游离菌和固定化微生物修复 7 d的土壤 的速效磷含量增加 ；随着修复时间 的延 长 ，微生 物 土壤分 泌 的酸 性 或碱 性 磷 酸 酶 ，将 植 酸 盐 、磷脂 等有 机 磷化 物水 解 ，转 化 为 简单 的无 机 化 合 物l 2 ，使 土壤 中速 效磷 的含 量 降 低 。 He等 朝认 为 ，土壤中速效磷含量 的降低 与土壤有机 酸、P H 值的降低促进了无机磷的溶解有关 ，与本实验结果 见 图 4 结 论 一 致 。从 图 6还 可 见 ，固定 化 微 生 物 修复的土壤速效磷降低速率最快 ，说 明固定 化微生 物 需要 更多 的磷 以合 成 核 酸 、磷 脂 等 自身 物 质 。因 此，在实际石油污染土壤的修复 中，要定期对土壤 的磷 元素进 行调 节 ，以满 足微 生物 生长繁 殖 的需要 。 图 6 采用各种修 复方式对石 油污 染土壤进 行 3 5 d 修复过程中土壤速效磷含量 w A v a i l a b l e P 的变化 F i g ． 6 Ch a n g e o f W Av a i l a b l e Pi n p e t r o l e u m。 c o n t a mi n a t e d s oi l du r i n g 35 d r e me di a t i on by d i f f e r e nt me t h o ds 1 I mm o b i l i z e d mi c r o o r g a n i s ms ； 2Fr e e b a c t e r i a ； 3 S t r a w 4 I n d i g e n o us s t r a i n s 3 结 论 1 石 油 烃 质 量 分数 平 均 为 4 ． 7 2 的石 油 污 染 土壤 经秸秆 、固定化 微生 物 、游离 菌修 复 3 5 d的 石 油烃 降解 率 分 别达 到 1 8 ． 6 、4 0 ． 8 、2 1 ． 7 ，只 含土著菌 的对照组降解率仅为 6 ． 9 ；添加 固定化 微生物和游离菌能提高石油降解率 ，而且前者的效 果最 好 ，秸秆 也有 一定 的修 复效果 。 2 采用 4种修复方法对石油污染土壤修复过程 中，p H值大体呈下 降趋势 ，有机 质、全 氮、速效 磷的含量都降低。固定化微生物能高效修复石油污 染土壤 的原因在于，其对土壤 p H值具有缓冲作用 ， 使 p H 值 保 持在 适 宜微 生物 生 长 的范 围 内 ，提 高 了 对土壤有机质、全氮、速效磷 的作用 ，使在修复过 程 中三者下 降 速率 较 快 ，而 且 利 用率 高 于 其 他 修 复 方式 。 O 9 8 7 6 5 4 3 2 1 第 6期 固定化微生物对石油污染土壤理化性质 的调控作用 1 1 1 1 3 固定化微生物和秸秆对土壤有一定的保水作 用 ，使含水率维持在适宜的水平，有利于微生物降 解石 油烃 。 4 在采用游离菌及固定化微生物修复石油污染 土壤末期 ，土壤中 c、N、P三者的质量比由开始修 复 时调节 的 1 0 0 1 0 1分别变为 6 3 ． 2 3 1 ． 5 3 0 ． 1 7 和 7 1 ． 5 8 0 ． 9 3 0 ． 1 4 ，可 以看 出 ，三 者 的质 量 比失 调 ，氮 源缺 失最 多 ，速效 磷 略 微 缺 失 ，所 以在 修 复 过程 中需要补充氮源 ，进一步提高修复效果 。 参 考 文 献 1- 1 3崔明超 ，陈繁忠 ， 傅家谟 ，等．固定化微生 物技术 在废 水处理 中 的研 究 进 展 [ J ] ． 化 工 环保 ，2 0 0 3 ，2 3 5 26 1 26 4． CUI M i n gc ha o， CHEN Fa nz ho ng， FU J i a mo ，e t a 1 ． P r o g r e s s i n t h e r e s e a r c h o n i mmo b i l i z e d mi c r o o r g a n i s m t e c h n o l o g y f o r wa s t e w a t e r t r e a t me n t [ J ] ． En v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n o f Ch e mi c a l I n d u s t r y ， 2 0 0 3 ， 235 261 - 2 6 4． [ 2 ]王洪祚 ，刘世 勇．酶和 细 胞 的 固定 化 [ J ] ，化 学 通 报 ， 1 9 9 7， 2 2 2 2 7 ． W ANG Ho n g z u o ， L I U S h i y o n g ． I mmo b i l i z a t i o n o f e n z y me a n d c e l l s[ J ] ． C h e mi s t r y Bu l l e t i n， 1 9 97， 22 2 2 7． [- 3 3吴婕 ，朱钟麟 ， 郑家 国，等．秸秆覆盖还 田对土壤 理化 性质及作物产量 的影 响[ J ] ．西南农 业学 报 ，2 0 0 6 ，1 9 2 1 9 2 1 9 5 ． W U J i e ， Z HU Z h o n g l i n， ZHENG J i a g u o， e t a 1 ．I n f l u e n c e s o f s t r a w mu l c h i n g t r e a t me n t o n s o i l p h y s i c a l a n d c h e mi c a l p r o p e r t i e s a n d c r o p y i e l d s l, J ] ． S o u t h we s t Ch i n a J o u r n a l o f Ag r t c u l t u r a l Sc i e n c e s ， 2 0 0 6 ， 1 9 2 1 9 2 1 9 5 ． l 4 3 Z HANG G S ， C HA N K Y，L I G D，e t a 1 ．E f f e c t o f s t r a w a n d pl a s t i c f i l m ma n a ge me n t u nde r c o nt r a s t i n g t i l l a g e pr a c t i c e s o n t he phy s i c a l p r o pe r t i e s