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石油,是一种成分复杂的混合物,是现今日常生活中不可缺少的战略能源,素有“工业之血”及“黑金”之称。在相关石油工业如钻探、开采、炼制及运输等过程中,操作不当或突发事故等原因常导致原油组分的泄露或溢出现象的出现,从而造成自然环境的污染,进一步对人类健康形成潜在的威胁。目前,石油污染土壤已成为一个全球性的环境问题,尤其是对原油开采过程中所产生的落地油泥的治理成为了国内外科学家的研究热点。常用于石油污染土壤处理的修复技术中的生物修复技术由于其成本低、环境友好等特点而备受青睐,而在生物修复技术中又以生物强化技术最为常用。然而,国内的生物强化处理技术的方法和策略尚不成熟,甚至比较缺乏。国内市场上能够提供有效处理落地油泥技术的公司相对较少,且大多产品在实际应用中效果不佳。对落地油泥修复技术的相关研究也仅限于实验室摇瓶水平,缺乏现场实践。同时生物强化修复技术的成败受到很多因素的影响,如生物强化菌株的代谢潜力及污染物的生物可利用性等。因此,进行落地油泥的现场生物强化修复及其处理过程中相关机制的研究十分必要,也具有非常重要的现实意义。本研究以从中国石油长庆油田分公司元城作业区采油某厂现场采集的落地油泥为处理对象,以微生物技术项目组实验室保藏菌株:芽孢杆菌(Bacillussp.);枝顶胞霉菌(Acremonium sp.);黄孢原毛平革菌(Phanerochaete sp.)的固体菌剂为生物强化菌株,采用不同的强化菌群及不同的生物强化处理策略,进行了现场处理试验。此外,为研究现场试验中表面活性剂鼠李糖脂及真菌在菌群生物强化修复过程中的作用机制,研究又以鼠李糖脂为试验生物表面活性剂,采用萘(Naphthalene,NAP)、芴(Fluorene,FLO)、菲(Phenanthrene,PHE)、蒽(Anthracene,ANT)及荧蒽(Fluoranthene,FLA)的混合多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)为处理对象,研究了生物类表面活性剂鼠李糖脂对混合PAHs的增溶作用,并将鼠李糖脂与真菌-细菌菌群处理混合PAHs污染土壤的修复过程结合,研究其在实际污染土壤修复中的作用效果。同时,从现场试验中真菌-细菌菌群组合作用的特点出发,以四环的稠环芳烃荧蒽为模式污染物,构建枝顶胞霉菌(Acremonium sp.)的污染物传递模型,研究了真菌在菌群生物强化过程中的作用,同时研究了重金属离子存在的复合污染条件下,真菌对重金属离子的耐受及其对疏水性有机物荧蒽传递及降解效率的变化规律。以上研究共得到以下结果:(1)在落地油泥的实际修复过程中,不同的生物强化策略对石油烃组分的降解效果不同,菌群序列强化的处理策略可以极显著提高落地油泥中总石油烃(Total petroleum hydrocarbons,TPH)的降解效率(p<0.01),同时也保证了处理过程中高的微生物数量与代谢活性,并最终得到了最佳的处理菌群及使用策略,即以芽孢杆菌(Bacillus sp.)、枝顶孢属真菌(Acremonium sp.)与黄孢原毛平革菌(Phanerochaete sp.)为菌群组合进行序列强化处理。处理60天后该处理组对起始含油量高达119 260 mg/kg的落地油泥的TPH降解效率达到91.24±1.56%,经第三方检测公司检测达到了油田修复标准。(2)由于代谢酶系的差异,不同的生物强化菌群对落地油泥中不同的石油烃组分(轻重链、芳香烃组分)的降解效果具有明显的差异。与芽孢杆菌(Bacillus sp.)与枝顶孢属真菌(Acremonium sp.)的组合强化相比,芽孢杆菌(Bacillus sp.)与黄孢原毛平革菌(Phanerochaete sp.)的组合强化对于重链组分的处理效果更加显著。(3)不同浓度的鼠李糖脂溶液对混合多环芳香烃萘、芴、菲、蒽以及荧蒽均有明显的增溶效果,当鼠李糖脂的浓度为500 mg/L时,5种多环芳香烃的增溶倍数均达到了 10以上。(4)在混合PAHs污染土壤的菌群生物强化处理过程中,鼠李糖脂的添加可以显著提高混合PAHs的总去除效率(p<0.05)。其中以芽孢杆菌(Bacillus sp.)与枝顶孢属真菌(Acremonium sp.)为菌群组合的序列强化处理组对蒽及荧蒽的降解效率最高,分别达到了 81.54±2.04%、73.86±1.31%。(5)枝顶孢属真菌(Acremonium sp.)对疏水性有机物(Hydrophobic organic compounds,HOCs)荧蒽具有传递作用。随着培养时间的延长,Acremonium sp.对荧蒽的传递率逐渐增大。试验进行14天后,Acremonium sp.对荧蒽的传递效率达到了 8.29±1.01%。(6)重金属离子(Heavy metal ions,HMI)的存在会影响枝顶孢属真菌(Acremonium sp.)对荧蒽的传递及去除效率,且影响效果因重金属离子种类的不同而不同。与试验的空白对照组(CK)相比,Mn2+、Fe2+的存在对荧蒽的传递及去除效率均有极显著的提高(p<0.01),其中荧蒽总去除效率分别提高了 12.85%、7.29%,而Cu2+、Al3+的存在对荧蒽的传递及去除效率均呈现出明显的抑制作用,荧蒽总去除效率分别比对照组CK低14.05%、22.54%。