黃土高原地區(qū)土壤石油污染狀況及生物修復技術研究進展

王國鋒 王金成 井明博 ??

摘要概述了黃土高原地區(qū)土壤石油污染狀況及近年來該區(qū)油污土壤生物修復的研究進展，分別對微生物、植物及微生物-植物聯(lián)合修復方法進行綜述，強調生物強化技術在生物修復中的突出地位及植物-微生物聯(lián)合修復方法的應用潛能。由于石油污染物的復雜性，現(xiàn)存技術在實際修復中效果并不明顯，提出運用分子生物學技術研究酶功能基因、將代謝組研究融入油污土壤的修復、深入探究植物根際分泌物與微生物作用及菌根真菌生物降解機制的建議，旨在對黃土高原地區(qū)石油污染土壤修復探究工作奠定理論基礎，對促進黃土高原地區(qū)土壤的保護及可持續(xù)利用具有重大意義。

關鍵詞黃土高原；石油污染；生物修復；生物強化；植物-微生物聯(lián)合修復

中圖分類號X53文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）32-0065-06

Research Progress on Petroleum Contaminated Soil and Bioremediation Technology in the Loess Plateau

WANG Guofeng1，2， WANG Jincheng2，3*， JING Mingbo2，3（1.College of Life Science， Shaanxi Normal University， Xian， Shaanxi 710062； 2.University Provincial Key Laboratory for Protection and Utilization of Longdong Bioresources in Gansu Province， Qingyang， Gansu 745000； 3.College of Life Science and Technology， Longdong University， Qingyang， Gansu 745000）

AbstractThis paper summarized the research progress of petroleum contaminated soil and ecological restoration in the Loess Plateau in recent years， and reviewed microbial remediation， phytoremediation as well as microbialplant combined remediation， and emphasized the significance of bioaugmentation and huge potential of microbialplant combined remediation in this region. There were lots of practical application problems in current technology due to the complexity of oil pollutants.This review put forward the proposal of enhancing the application of molecular biology， metabolomics research， the interaction of plant rhizosphere exudates and microorganisms as well as the biodegradation mechanism of mycorrhizal fungi into the remediation of oil contaminated soil in this region.It would offer the theoretical foundation for the further development of the soil restoration ，which would be significant for promoting the conservation and sustainable utilization of the crudeoil contaminated soil in the Loess Plateau.

Key wordsLoess Plateau；Petroleum pollution；Bioremediation；Bioaugmentation；Microbialplant combined remediation

作為人類賴以生存且無法再生的寶貴資源，土壤是農業(yè)最重要的生產(chǎn)資料，占據(jù)主導和關鍵地位，其與農業(yè)生態(tài)乃至人類文明的發(fā)展密切相關[1]。但石油工業(yè)蓬勃發(fā)展所導致的土壤污染問題愈演愈烈，尤其是以農業(yè)生產(chǎn)為主的黃土高原地區(qū)，由于石油勘探、運輸、排放的不當致使當?shù)赝寥拉h(huán)境造成大面積污染[2]。而位于某些重度污染區(qū)的農田，油污濃度已高達35 600 mg/kg，超出臨界值（200 mg/kg） 178倍[3]，忽略了石油工業(yè)生產(chǎn)過程中鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境的保護問題，對當?shù)鼐用竦慕】翟斐删薮笸{[4]。為此，國務院辦公廳曾就隴東黃土區(qū)在石油開發(fā)利用過程中所導致的嚴重土壤污染問題發(fā)文強調，同時呼吁采取措施對該區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行修復和保護[3]。

目前，修復油污土壤的方法主要包括物理、化學及生物方法[5]。其中，生物修復法因具高效、廉價、無二次污染等諸多優(yōu)點而被美國國家環(huán)保局（USEPA）推薦為油污土壤治理的首選技術[6-7]。該研究重點綜述了近年來黃土高原地區(qū)土壤石油污染狀況及生物修復技術在該區(qū)的研究進展，提出生物修復技術在實踐過程中存在的弊端，并對該技術在油污土壤處理方面的研究重點進行了展望，為進一步開展黃土高原地區(qū)石油污染土壤修復工作奠定理論基礎，對促進黃土高原地區(qū)土壤的保護及可持續(xù)利用具有重大意義。

1土壤石油污染概況

1.1石油概況

被稱為“工業(yè)的血液” 的石油是一種由多種不同的碳氫化合物組成的復雜混合物，組成元素有C（83%～87%）、H（11%～14%）、S（0.06%～0.8%）、N（0.02%～1.7%）、O（0.08%～1.82%）及微量金屬元素（Ni、V、Fe、Sb等）[8]。按其結構可分為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴，碳原子數(shù)1～40不等，以6～8個碳原子數(shù)的烷烴在石油中含量較高。芳香烴基本為具有苯環(huán)結構和具有芳香族化合物性質的環(huán)烴，具有難溶于水、易在環(huán)境中積累的特點，很容易吸附于土壤或累積在生物體[9]，具有致癌、致畸、致突變的巨大毒害作用，因而去除污染環(huán)境中多環(huán)芳烴也成為治理修復領域較為棘手的問題。

1.2石油污染物的來源

由于受石油開采過程中施工情況、工作程序、管理狀況和環(huán)境條件等諸多復雜因素的影響，開采石油的每一個環(huán)節(jié)均有可能造成環(huán)境的污染，主要包括鉆井期、采油期、原油儲運及事故污染[10]。整個過程中產(chǎn)生的鉆井廢水、含油泥漿、采油廢水及落地原油無一不對土壤、水體造成嚴重污染，尤其是落地原油的污染已危及土壤包氣帶和地下水的質量安全，造成了嚴重的生態(tài)失衡、環(huán)境退化等環(huán)境問題。而由不可預測的交通事故、客觀的環(huán)境條件等因素所引起的事故污染往往危害也較為嚴重。

1.3土壤石油污染狀況

黃土高原地區(qū)的礦產(chǎn)資源豐富，石油儲藏量大，遍布陜甘寧等多個省份，已有90余年的石油開采史，是我國石油工業(yè)的發(fā)源地[11-13]。素有“西部大慶”之稱的長慶油田位于甘肅省東部的隴東黃土高原地區(qū)，自1978年創(chuàng)辦歷來不斷發(fā)展壯大，目前已成為全國第一大油田[7]?？碧娇偯娣e約37萬km2，先后挖掘油氣田22個，其中油田19個，累計探明油氣地質儲量達54 188.8萬t，目前已成為我國主要的天然氣產(chǎn)區(qū)，并成為北京天然氣的主要輸送基地，截至2015年長慶油田油氣當量已達5 000萬t。但由于石油開采規(guī)模的日益擴大，近年來黃土高原地區(qū)的環(huán)境污染問題不斷加劇，土壤生態(tài)環(huán)境遭到嚴峻考驗。據(jù)調查，陜北地區(qū)油污土壤面積超過708.16萬hm2，土壤中總石油烴（TPHs）含量為5 000～60 000 mg/kg。地處陜北黃土高原的延安市作為陜西省重要的能源基地[14-15]，于2000年落地原油、油泥年產(chǎn)量就已高達2萬t，鉆井、采油廢水年排放量超過80萬t[16]。此外，張妍[17]對安塞縣一處油井附近土壤石油污染物含量測定發(fā)現(xiàn)：地表以下12～16 cm處的TPHs濃度仍高達21 426 mg/kg，地方油井的油泥樣品中TPHs含量均超過60 000 mg/kg。位于某些重度污染區(qū)的農田，油污濃度已高達35 600 mg/kg，超出臨界值（200 mg/kg） 178倍[7]。其中隴東黃土高原腹地的董志塬石油開采鉆孔現(xiàn)已達1 000余眼，且大多分布于農田當中，直接影響土壤質量及農作物產(chǎn)量和品質，不僅對生態(tài)環(huán)境造成破壞性影響，還阻礙了該區(qū)農業(yè)發(fā)展[18]。

2生物修復技術

生物修復是以修復系統(tǒng)中的生物為主體，將污染物通過降解、吸收或轉化為CO2和H2O等無害形式，使其趨于穩(wěn)定的清潔治理技術[19]。依據(jù)所用生物類型不同，將生物修復分為3類：微生物修復、植物修復和植物-微生物聯(lián)合修復，與傳統(tǒng)的理化方法相比，生物修復因具有經(jīng)濟性、高效性、穩(wěn)定性等特點而備受關注，應用前景極為廣闊[20-21]。

2.1微生物修復

微生物修復指在人為優(yōu)化環(huán)境因子的同時，利用土著降解菌或投加功能菌的代謝活動將土壤中污染物快速降解或轉化為其他形式，達到污染物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中毒性降低的目的[22]。作為土壤環(huán)境中不可或缺的生命體，微生物不僅是油污土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的衡量指標，還能將石油等有機污染物作為唯一碳源利用，并通過共代謝參與其降解[23]。據(jù)統(tǒng)計，用于降解石油烴的微生物已多達200余種，包括各種細菌、放線菌、酵母菌、霉菌及藻類。

2.1.1單一菌株的降解。

2008年以來，研究者不斷從黃土高原地區(qū)油污土壤環(huán)境中篩選到多種高效石油降解菌，并取得了較為顯著的降解效果[24-28]。表1為近年來黃土高原地區(qū)篩選的部分石油降解菌。

12株細菌菌株原油初始濃度為20 mg/mL降解率分別達61%和63%[24]

2不動細菌屬（Acinetobacter）、奈瑟氏球菌屬（Neisseria）、鄰單胞菌屬（Plesimonas）、黃單胞菌屬（Xanthomonas）、動膠菌屬（Zoogloeaittzigsohn）、黃桿菌屬（Flavobacterium）、假單胞菌屬（Pseudomonas）pH為7.0、污染強度為1 000～1 500 mg/L、氮源為硝酸銨，修復 7 d降解率可維持在43.8%～58.9%[25]

3假單胞菌（Pseudomonas） 溫度為室溫（25～30 ℃），土壤含水率保持在 20%左右，處理時間為 60 dTPHs降解率高達86.5%，石油烴中C24-C28及>C28等成分極易被微生物降解利用

46株降解菌6 d的搖瓶試驗降解率可達72.25%左右[26]

51株紅球菌（Rhodococcus sp.）苯酚濃度100 mg/L，溫度35 ℃，接種量5%超過99%的苯酚被降解[27]

6根瘤菌（Rhizobium）、地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）和芽孢桿菌屬（Bacillus）37 ℃搖床振蕩培養(yǎng)14 d可降解34.0%～55.3%[28]

但上述高效石油降解菌在實際應用過程中降解效果鮮見報道。而微生物降解菌的篩選作為生物修復油污土壤的關鍵性步驟，在篩菌過程中以馴化出對石油污染物具有較強適應能力的降解菌為主要研究方向，以利于重度污染土壤中污染物的降解。

2.1.2混合菌群的降解。

通常單一菌株只對原油特定成分具較強降解性能，石油作為一種成分復雜的多烴混合物，單一降解菌遠不能將其徹底降解，因此原油的高效降解往往還依賴于多種降解菌組成的混合菌群，發(fā)揮協(xié)同作用才能夠完成[29-30]?；旌暇嚎赏ㄟ^共代謝和協(xié)同作用同時發(fā)揮功效，對石油烴各組分進行針對性降解，不但能避免單一菌株僅可利用有限碳源的缺陷，也加速了復雜石油烴類污染物的降解[31]。

張勝等[32]將假單胞菌屬（Pseudomonas）、微球菌屬（Micrococcus）、放線菌屬（Actinomyces）、真菌類（fungi）制備成復合菌劑，利用優(yōu)化的微生物菌群輔以理化修復技術，對污染樣地土壤進行為期32 d的修復，結果表明在原油初始濃度為2 754 mg/kg時，土壤中TPHs的含量可減少40.92%～80.37%。呂睿[33]分離出2株較強菲降解能力的菌株，經(jīng)鑒定分別為不動桿菌屬（Acinetobacter）和假單胞菌屬（Pseudomonas），在2株菌的共同作用下菲降解速率大大加強，究其原因可能是菌群共代謝過程中菲降解酶及相關蛋白的促進作用發(fā)揮功效。管蕪萌[34]將原油作為唯一碳源，篩選到1株芽孢桿菌屬（Bacillus）、2株不動桿菌屬（Acinetobacter）和1株威廉土氏菌屬（Williamsia），并組合為高效降解菌群，研究發(fā)現(xiàn)該菌群降解了78.5%的TPHs。陳麗華等[35]以甘肅長慶油田油污土壤為研究對象，篩選到5 種菌屬的石油降解菌并制備成不同濃度的混合菌劑用于石油烴降解，48 d原位修復后降解率分別達到68.01%、80.42%和 78.47%。菌群中具有協(xié)同作用的菌株在油污土壤修復過程中發(fā)揮著巨大作用，但在修復期間各個單菌是如何相互影響以產(chǎn)生協(xié)同作用，進而對油污進行降解的具體機制還尚不清楚，有待進一步研究探討。

2.1.3生物強化作用的應用研究。在進行土壤石油污染物治理過程中，為提高生物修復效率，改善修復效果，除高效石油降解菌株的篩選工作外，許多研究者還針對土壤理化性質、污染狀況及環(huán)境條件等土壤環(huán)境因子，通過使用生物強化的方法改善生物修復效果[36]。生物強化是將土著石油降解菌、表面活性劑、肥料或其他添加劑投入油污土壤，通過加速微生物代謝活動的方式以達到對油污土壤進行良好修復效果的目的[37]。表2列舉了部分黃土高原地區(qū)生物強化應用于油污土壤修復的研究情況。

1添加N、P元素27TPHs濃度平均降低78.13%[38]

2投加N、P營養(yǎng)元素、施加電場、攪拌、投加生物表面活性劑30降解率分別可達31.35%、34.98%、65.2%、79.01%[39]

3鄰單胞菌屬（Plesimonas）菌株，加菌翻耕、不加菌翻耕、加菌不翻耕、不加菌不翻耕5524.0%、47.2%、69.0%和84.8%的石油污染物被降解[40]

4添加膨松劑和翻耕雙重處理48最高可達76%[25]

5投加高產(chǎn)表面活性劑的假單胞菌（Pseudomonas） 60降解率為82.6%，特別是對石油烴中C16～C24、C24～C28和>C28組分有較顯著的降解效果[41]

6綠膿假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）—鼠李糖脂濃度高于CMC時產(chǎn)生的鼠李糖脂濃度與多環(huán)芳烴（PAHs）的溶解度呈現(xiàn)正相關[42]

由此可見，向油污土壤中投加土著石油降解菌、N/P復合肥以及各種膨松劑，不僅能極大地刺激土壤微生物活性提升油污土壤的綜合肥力，還可為土著微生物提供優(yōu)越的生長空間[7]。無論是何種生物強化方法在油污土壤修復方面均具有一定的可行性，強化方法運用于油污沉積物降解具有一定可行性，最終達到較為理想的修復效果。但由于油污土壤的復雜性，在修復過程中土壤中石油烴降解受諸多環(huán)境因子的制約，而土壤環(huán)境因子與石油烴降解機制的研究鮮有報道，因而對土壤環(huán)境因子進行優(yōu)化，以加強生物強化作用在黃土高原地區(qū)油污土壤修復中的應用，為降解效果的提高及降解機制的研究奠定基礎。

45卷32期王國鋒等黃土高原地區(qū)土壤石油污染狀況及生物修復技術研究進展

2.1.4微生物降解石油的機制。

石油是由鏈烷烴、環(huán)烷烴及芳香烴等復雜化合物組成的混合物，微生物降解是微生物將石油烴作為唯一碳源和能源，經(jīng)系列氧化還原及分解合成反應，使各類石油污染物轉化為CO2和H2O的過程[43]。而在這一過程中，微生物的部分關鍵酶在生物降解反應中扮演著重要角色，主要包括單加氧酶、雙加氧酶，這些酶可參與降解過程的第一步加羥基或后續(xù)開環(huán)反應。目前，好氧降解涉及的烷烴降解基因主要有能編碼降解長度為C5～C12的烷烴單加氧酶基因alkB和細菌細胞色素P450基因；對芳烴的降解基因有tmoA-、C12O、C23O，編碼降解萘和菲的酶的nah Ac和phn Ac基因[44-45]。表3總結了幾種在石油污染物中的重要加氧酶及其基因。

對于不同石油烴烴類，微生物對其降解的作用、途徑及機制均存在差異，如鏈烴主要通過末端氧化降解，某些短鏈烷烴則需通過共代謝途徑才能被降解，帶有長烷基側鏈的脂環(huán)烴由于沸點高、不易蒸發(fā)等特點而較難被微生物利用，而多環(huán)芳烴及其衍生物的降解則更為復雜和困難，其與多環(huán)芳烴的溶解度、環(huán)的數(shù)目及取代基等諸多因素有關[46]。因而可以對石油降解菌的重要酶基因進行深入探討與研究，以探究出在生物修復過程中與石油降解相關的酶基因的變化，進而認識降解石油的機制。

1甲苯2，3-雙加氧酶與FAD、硫鐵氧化酶、鐵氧化還原蛋白成系統(tǒng)todC2[47]

2萘1，2-雙加氧酶同上（需Fe2+）phnAc、doxB[48]

3水楊酸-1-單加氧酶FAD，將水楊酸變?yōu)閮翰璺觩obA[49]

4苯酚-2-單加氧酶FAD，產(chǎn)生兒茶酚，且作用于間苯二酚、鄰甲酚pheA、ro02380 [50]

5烷烴-1-單加氧酶有些是P450，也在脂肪酸的ω位加羥基Alk B[51]

6兒茶酚2，3-雙加氧酶芳香烴開環(huán)途徑之一，需Fe2+catA、mcpl [52]

2.2植物修復

植物修復是借助植物和污染土壤環(huán)境間的相互作用關系，使植物通過吸收、轉移、降解和揮發(fā)等途徑使土壤主體中油污濃度下降，最終使土壤環(huán)境得到凈化的一種環(huán)保修復技術[53]。植物修復能夠應用于石油等有機污染物的治理研究，主要由于植物根系在刺激土壤微生物生長的同時，也可通過共代謝作用強化微生物對石油的降解；植物根系分泌物中不僅含有可供植物、微生物利用的豐富營養(yǎng)物，而且具有參與石油烴降解的酶；植物根系還可通過改變土壤理化性質進而增強石油污染的修復效果[54]。圖1為植物修復油污土壤的機理示意。

目前，黃土高原地區(qū)用于油污土壤修復的植物大都集中于草本植物和農作物，還有少量關于木本植物的報道[55-58]，而花卉植物用于黃土高原地區(qū)石油污染物土壤修復的研究鮮有報道。紫花苜蓿（Medicago sativa L.） 是黃土區(qū)一種根系發(fā)達、再生能力強、抗旱、耐瘠薄的豆科植物，其根系在發(fā)揮固氮作用的同時還能夠有效汲取深層的土壤水分，對石油等有機污染物表現(xiàn)出極強的吸收作用[59]。時騰飛等[55]研究認為，胡枝子（Lespedeza bicolor T.）、紫穗槐（Amorpha fruticosa L.）、紫花苜蓿和沙打旺（Astragalus adsurgens P.） 等灌草在去除土壤油污方面可發(fā)揮較大優(yōu)勢，因此篩選出兼具較強耐油污能力和生長旺盛的灌草植物也是植物修復油污土壤研究領域亟待解決的問題。由于植物修復用于陜北地區(qū)油污土壤的研究水平相對滯后，涉及的植物極為有限，主要以部分草本植物及農作物為主，如紫花苜蓿、小冠花（Coronilla varia L.）、玉米（Zea mays L.）、大豆（Glycine max L.）、向日葵（Helianthus annus）[55，60-61]。崔碧霄等[62]則采用具較大須根系和生物量的灌木作為供試植物，其根系較易穿透污染土層，因此灌木在油污土壤中石油烴的降解方面也具較大的潛能，進而尋找適宜的灌木用于西北黃土區(qū)油污土壤的修復是目前首要的工作。張麟君等[58]將草木本植物體內油污含量、轉移及吸收能力等作為研究指標，以期篩選出較強耐油污能力的植物，結果表明，刺槐（Robinia pseudoacacia L.）、側柏（Platycladus orientalis）、小葉楊（Populus simonii L.）、紫穗槐（Amorpha fruticosa L.）、狼牙刺（Sophora viciifolia）、沙棘（Hippophae rhamnoides L.）、冰草（Agropyron cristatum L.）和鐵桿蒿（Artemisia sacrorum L.）均可作為該區(qū)油污土壤修復的優(yōu)良樹草種。申圓圓等[63]選擇了4種對石油具有較強抗逆性的植物[紅三葉草（Trifolium repens L.）、扁穗冰草（Agropyron cristatum L.）、黑麥草（Lolium perenneL.）和狗牙根（Cynodon dactylon L.）]進行室內模擬，篩選出紅三葉草為高效修復植物，并采用其對油污（3 000 mg/kg）土壤進行為期455 d的修復，結果表明，TPHs降解率高達94.52% 。此外，潘峰等[12]認為油污土壤中石油等有機污染物在油菜（Brassica campestris L.）、蘋果（Malus pumila M.）、小麥（Triticum aestivum）等農作物的作用下含量發(fā)生巨大變化，這是由于土壤中石油染物可轉移至植物各器官，最終富集于末端組織，由此說明石油烴中的致癌物可由植物引入食物鏈而傳播[64-65]，因此修復植物的選擇應尤為慎重。與物理化學修復相比，植物修復具有周期長，易受土壤質量、氣候、酸堿度等諸多因素影響，因此利用耐油植物作為修復主體時堅持“適生”原則尤為重要。此外，在植物修復過程中，不應該將降解率高作為篩選供試植物的唯一條件，還應參照土壤條件和修復目的來選擇。

2.3植物-微生物聯(lián)合修復

植物-微生物聯(lián)合修復是以植物與微生物間互惠互利關系來強化植物根際，使油污降解率顯著提高的方法[66]。根際（rhizosphere）作為土壤、植物及微生物相互作用的紐帶，同時也是土壤、根系分泌物、H2O及O2發(fā)生作用的微生態(tài)系統(tǒng)，植物根系分泌的各類活性物質不僅可以降解石油烴等污染物，還可以增強根際微生物的數(shù)量和生長活性[67-68]。在無微生物的條件下，植物根際分泌物的含量會顯著下降，進而不能提供足夠的有機質供給微生物的生長。紫花苜蓿等豆科植物因固氮菌的存在而引起微生物數(shù)量和根際分泌物的顯著增加，這可能是固氮菌增加了土壤中氮元素的可利用性，從而加速石油烴的降解速率[69]。此外，植物根區(qū)的菌根真菌和植物形成的共生作用且有獨特的酶途徑，可以降解不能被細菌單獨轉化的污染物[70]。目前，植物-微生物聯(lián)合修復被視為當今一項較有應用前景的綠色油污土壤治理技術[71]。

王金成等[7]將金盞菊（Calendula officinalis）與實驗室自主篩選的微生物菌株進行聯(lián)合，對隴東黃土區(qū)油污土壤進行為期147 d的修復，采用PCR-DGGE法對修復過程的土壤微生物群落結構進行解析，發(fā)現(xiàn)金盞菊與微生物的聯(lián)合體可顯著提高土壤微生物群落結構多樣性，可能是由于金盞菊具較強抗逆性的同時，其根系分泌物對土著微生物生長有極大刺激作用。王晨霞等[72]在油污濃度為0、5 000、10 000、15 000和20 000 mg/kg的土壤中種植油松（Pinus tabulaeformis）、沙棘、刺槐、紫穗槐4種植物，均能提高根區(qū)土壤微生物多樣性，且刺槐對根區(qū)土壤微生物多樣性的保護效應最強，因此刺槐將會是植物-微生物聯(lián)合治理油污土壤中的首選供試植物。申圓圓等[63]從紅三葉草根際中分離到4株以原油為唯一碳源的石油降解菌，其混合菌群對土壤中TPHs的降解率達到90.50%。鄧振山等[73]分別以根瘤菌、石油烴降解菌、21根際促生菌與扁豆（Dolichos lablab L.）進行組合聯(lián)合修復，經(jīng)56 d扁豆與根際菌的協(xié)同作用最強，促使83.05%石油烴降解。由此說明植物的種植對土壤石油污染修復有顯著效果，同時合理添加微生物組成優(yōu)勢組合，能有效提高石油烴的降解能力。雒曉芳等[74]在實驗室對冰草、紫花苜蓿、冬小麥（Triticum aestivum L.）等3種植物進行為期63 d的土壤修復模擬試驗，分析了3組聯(lián)合修復方式下不同土壤石油烴污染濃度的修復效果，在TPHs含量為3%時，植物-微生物的聯(lián)合作用可使84%～87%TPHs得到降解。劉繼朝等[75]采用盆栽試驗，使用4種植物和篩選的微生物對油污土壤進行修復，在油污濃度為15 000 mg/kg的條件下，120 d修復后棉花與微生物聯(lián)合修復使污染土壤中石油降解率高達85.67%。雒曉芳等[76]在油污濃度為4.0%～8.0%，菌劑濃度為3.0%時，植物-微生物聯(lián)合條件下降解率最高可達72.4%～75.4%。林立寧[77]利用陜北油污土壤中優(yōu)良的混合菌群，輔以該區(qū)適生植物紫花苜蓿和小冠花對污染土壤進行修復，結果表明，紫花苜蓿與復合菌劑、小冠花與復合菌劑的優(yōu)勢組合均對石油烴有較好降解效果，30 d內石油烴降解率分別高達43.4%和43.8%。

由此可見，植物-微生物聯(lián)合修復可加速石油烴降解，但由于植物、微生物個體存在差異，不同組合降解效率不一，因此在聯(lián)合修復中，應選擇出適生植物，篩選出高效降解菌以及深入探究污染物與植物、微生物的關系，從而篩選出合適的降解組合。微生物-植物聯(lián)合修復效果遠遠好于其他修復方法，在油污土壤修復方面具有較大的潛能與發(fā)展前景，但截至目前該修復技術用于治理油污土壤的研究只停留在初步階段，而微生物與植物的共代謝、植物根際分泌物與石油污染物降解關系的研究對于油污土壤修復具有重大意義，有待進一步研究。

3存在的問題及展望

目前，各類修復技術大部分仍停留在實驗室研究階段，在室外進行大規(guī)模、工程化的應用相對較少，因此，在實際原位修復的過程中所面臨的諸多問題亟待解決。

（1）由于篩選出的微生物菌株受環(huán)境影響大，成活率低，穩(wěn)定性差，活性提高困難，致使修復時間延長，成為微生物修復技術的明顯弊端，應該進一步優(yōu)化培養(yǎng)基條件，以便篩選出穩(wěn)定性較強、活性高的微生物菌株。

（2）植物修復雖作為一項綠色環(huán)保的治理技術，但有修復周期長的缺點，當土壤油污濃度超過高會抑制植物根部呼吸致使植物死亡，大多數(shù)植物修復只在污染濃度較低的情況下適用。此外，部分花卉在具有耐干旱、較強抗逆性等優(yōu)勢的同時，還能夠美化環(huán)境，因此在黃土高原地區(qū)尋找對石油具有高吸收分解作用的適生花卉植物將是今后石油污染土壤修復研究中的一項重大任務。

（3）近年來，采用微生物-植物聯(lián)合修復技術對石油污染土壤進行修復的研究較多，應結合修復過程中植物根際微生物和外源添加的降解菌的關系，將代謝組學引入微生物-植物聯(lián)合修復的研究中，在修復期間分別對石油降解功能菌以及植物根系分泌物的代謝過程進行監(jiān)控、研究，以期在降解機制方面有所突破。

（4） 叢枝菌根（AM）具有降解復雜有機污染物的能力，不僅可有效改善植物根際環(huán)境，也能促進土壤微生物活性的提高。因此，加強探索AM 真菌對西北黃土高原地區(qū)強化修復石油污染土壤具有重要意義。

（5）加強分子生物學技術在植物-微生物修復過程中的應用，對修復前后微生物的遺傳多樣性、微生物區(qū)系的變化進行有效解析，也可以通過對修復過程中植物、微生物代謝的某些降解基因進行研究并調控，或制備高效的基因工程菌株來實現(xiàn)石油污染物有效降解。

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