石油污染土壤生物修复中矿物油和多环芳烃降解的生态过程研究

采用实验室培养和室外盆栽试验相结合的方法，对石油污染土壤生物修复中存在的微生物适应性、矿物油和难降解污染物多环芳烃(PAHs)的生物修复生态过程和修复过程中的次生污染问题进行研究，旨在探讨微生物强化降解的影响因素和次生污染物的生成机制，为石油污染土壤的快速、完全生物修复提供实验依据和理论基础。 首先，通过人工调控的实验室摇床培养试验(周期为100天)和室外盆栽试验(周期为150天)研究了外源微生物的强化降解作用及土著微生物的适应性，结果表明，在石油污染土壤的生物修复中，外源专性细菌和真菌对矿物油和PAHs的降解在接种初期(<20d)具有优势；土著微生物对石油污染物的降解需要一个短期的适应过程，之后则表现出较强的降解优势，并很快抵消外源降解菌形成的早期优势。 其次，通过长期室外盆栽试验，分别采用L9(34)的正交设计(周期为5年)和两因素对比试验设计(周期为3年)，探讨石油污染土壤生物修复中矿物油和PAHs降解的生态过程，以及有机肥添加、有无植物等因素对污染物生物降解的影响。结果表明，土壤中的矿物油随生物修复时间的延长，降解速度减慢，矿物油的降解主要发生在前2年内(降解率为88.5~95.1%)。经过植物修复，土壤中原始柴油组分发生很大变化，烷烃、环烷烃等低分子量的组分几乎完全降解，同时生成了一些次生代谢产物。土壤中可利用N、P等营养物质的匮乏是矿物油降解的限制性因子。污染物浓度水平决定对有机肥的需求，对污染程度较高的石油污染土壤，有机肥的添加显著促进矿物油和PAHs的降解。 最后，利用陆地生态系统食物链不同级别的代表性生物体(小麦和蚯蚓)的敏感指标(生长和生理生化指标)，对经过修复处理的石油污染土壤的健康质量进行生态毒理学评价，结果表明，修复后的土壤对小麦和蚯蚓仍有一定的残留毒性，小麦根部指标和生理生化指标及蚯蚓分子毒理学指标对土壤污染状况的指示作用更敏感。