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(yán)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(dāng)嚴(yán)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(dǎo)致污染面積不斷擴大。受石油污染的土壤中油類物質(zhì)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(yán)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(dāng)?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(zhì)進入土壤, 可引起土壤理化性質(zhì)的變化，如堵塞土壤孔隙, 改變土壤有機質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，引起土壤有機質(zhì)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(dǎo)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(zhì)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(zhì)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(zhì)還通過地下水的污染以及污染的轉(zhuǎn)移構(gòu)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(fù)技術(shù)
上世紀(jì)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(shù)方面取得了很多基礎(chǔ)研究成果和應(yīng)用案例。我國石油污染土壤修復(fù)技術(shù)起步略晚，本世紀(jì)初開始中科院沈陽應(yīng)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(fù)雜、范圍廣、治理難、周期長、危害大等特點。目前根據(jù)修復(fù)原理,石油污染的修復(fù)技術(shù)目前主要有物理、化學(xué)、生物三種修復(fù)技術(shù)。根據(jù)污染物的濃度，可以初步確定采用相應(yīng)的處理技術(shù)。
石油污染土壤修復(fù)技術(shù)方案
1、物理修復(fù)技術(shù)
物理修復(fù)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(shù)。其中前幾種方法是早期的石油污染土壤治理技術(shù), 雖然可以取得一定的修復(fù)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(fù)等一批技術(shù)經(jīng)濟可行的新工藝。
2、化學(xué)修復(fù)技術(shù)
化學(xué)修復(fù)主要包括溶液淋洗萃取法、光催化氧化法和化學(xué)氧化法等。相對于其他污染土壤修復(fù)技術(shù) ,化學(xué)修復(fù)技術(shù)發(fā)展較早 ,也相對成熟。但其修復(fù)過程可能嚴(yán)重影響土壤的物理結(jié)構(gòu)和生物學(xué)活性 ,技術(shù)成本較高 ,容易產(chǎn)生二次污染。到目前為止 ,化學(xué)修復(fù)技術(shù)只適宜在特定的情況下使用。
3、生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)是利用生物的生長代謝過程對有機污染物進行降解轉(zhuǎn)化的方法, 具有安全可靠、修復(fù)成本低的特點。石油污染場地土壤生物修復(fù)的基礎(chǔ)研究始于 20世紀(jì) 70年代, 工程實踐始于 20世紀(jì) 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(shù)體系,包括關(guān)鍵工藝、修復(fù)制劑、配套設(shè)備等核心技術(shù)系統(tǒng)和指標(biāo)評價、工程軟件、風(fēng)險評估等支撐技術(shù)系統(tǒng)。生物修復(fù)作為土壤污染治理技術(shù)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(rèn)可。
國內(nèi)外基礎(chǔ)研究和場地實踐的結(jié)果表明：土壤生物修復(fù)效果受污染物性質(zhì)、土壤介質(zhì)中微生物的種類及數(shù)量、土壤的理化性質(zhì)及水力學(xué)性質(zhì)、土層中的含氧量、營養(yǎng)物質(zhì)、濕度、pH 值、溫度等環(huán)境條件的影響和制約，是一個復(fù)雜過程。生物強化修復(fù)場地試驗必須解決三個難點：第一由于有機污染物組成復(fù)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(xué)分析技術(shù)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(jié)構(gòu)和生態(tài)的嚴(yán)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(fù)過程中需要通過利用分子生態(tài)學(xué)技術(shù)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(dǎo)土壤微生物生態(tài)的構(gòu)建和生物修復(fù)過程的強化。南開大學(xué)的唐景春使用分子生態(tài)學(xué)技術(shù)，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(chǔ)上，在大港油田區(qū)建立了石油污染鹽堿土壤生態(tài)恢復(fù)技術(shù)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(shù)
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(zhì)、瀝青質(zhì)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(fù)的難度和復(fù)雜性。因此, 單一聯(lián)合技術(shù)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(shù)。
四、存在問題及未來展望
石油類污染土壤的修復(fù)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(zhì)分布不均勻，可控性差;2、石油類產(chǎn)品成分復(fù)雜，不利于單一菌種的生物修復(fù);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(zhì)含量較高，生物修復(fù)速度慢，修復(fù)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(xué)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(yīng)活性; 8、影響土壤微生物修復(fù)的因子較多，研究較困難。
目前石油類污染修復(fù)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(xué)技術(shù)和現(xiàn)代分子生物學(xué)檢測技術(shù)，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(jié)構(gòu)和功能的關(guān)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(shù)途徑;6、植物與專性降解菌的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)研究。
來源:山東研創(chuàng)環(huán)境工程有限公司
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