分析微生物修復(fù)及油污土壤改良

王春雷

（上海同渠工程咨詢(xún)有限公司 上海 200092）

引言

如今，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展的局勢(shì)下，廢水、污染物大量排放，農(nóng)藥和化肥無(wú)節(jié)制施用，而且石油資源開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生大量井噴物質(zhì)，這些都導(dǎo)致土壤環(huán)境不斷惡化，使土壤環(huán)境日益衰退。因此，對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)和改良顯得尤為重要。就目前來(lái)看，可同于土壤修復(fù)和改良的先進(jìn)技術(shù)有很多，如生物技術(shù)與理化技術(shù)。其中，以生物技術(shù)效果最為顯著，有很多的分析和研究成果。

1 土壤微生物修復(fù)

在農(nóng)田中大量施用化肥和不科學(xué)的耕作，導(dǎo)致土壤環(huán)境每況愈下，使土壤結(jié)構(gòu)日益惡化，輕則使地力大幅降低，嚴(yán)重時(shí)使農(nóng)作物質(zhì)量變差。對(duì)此，曾有學(xué)者提出可采用施加多種有機(jī)肥的方式來(lái)改良土壤。然而，有機(jī)肥養(yǎng)分含量相對(duì)較低，施肥效果差，需要增加投入量才能保證效果，而且不同地區(qū)的土壤狀況有很大不同，所以這一措施很難推廣應(yīng)用。在這種情況下，微生物技術(shù)隨之誕生[1]。

對(duì)于微生物技術(shù)，它是指將微生物和有機(jī)肥的混合物投入到土壤當(dāng)中。此時(shí)，微生物能在土壤中以很快的速度分解，固定空氣中呈分子態(tài)的氮，同時(shí)將其轉(zhuǎn)化成作物可以吸收和利用的銨態(tài)氮，并將不溶的磷與鉀通過(guò)分解形成可溶的磷與鉀，進(jìn)而使植物可以大量吸收，起到改良土壤的作用。另外，作物收獲以后，將微生物投入到殘茬上，加快殘茬分解速度，以此提高土壤肥力，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，實(shí)現(xiàn)水土保持目標(biāo)。

實(shí)際工作過(guò)程中，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，表現(xiàn)為可制成多種試劑，如增肥劑、改良劑與微生物肥。微生物還能用于復(fù)墾，這是微生物技術(shù)重要組成部分。該方法充分利用微生物具有的接種特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，對(duì)待復(fù)墾的區(qū)域?qū)嵤┚C合治理和有效改良。在新建植進(jìn)行微生物的接種，于對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)條件進(jìn)行改善的同時(shí)，借助微生物自身生命活力，使已經(jīng)喪失了活性的土壤重新建立起新的微生物系統(tǒng)，提高土壤活性，促進(jìn)復(fù)墾改良，推動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程，幫助生土不斷熟化，增強(qiáng)肥力，最終縮短復(fù)墾整個(gè)周期。

采用微生物技術(shù)還能調(diào)整土壤的酸堿性，這也是技術(shù)主要功能之一。采用可以在極端環(huán)境中正常生長(zhǎng)發(fā)育的微生物，通過(guò)代謝來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤酸堿性的調(diào)節(jié)。比如，日們相關(guān)科員人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了可以堿化酸性土壤的特殊微生物，這一微生物可以在pH值為3與富含鋁的情況下正常生長(zhǎng)和繁殖。經(jīng)試驗(yàn)可知，這種微生物可以存活在pH值只有3.3的環(huán)境下，在降低酸性的基礎(chǔ)上減小鋁離子濃度，使用在酸性土壤中后，可以發(fā)揮中和效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增加植物生長(zhǎng)空間這一根本目標(biāo)。

采用微生物技術(shù)對(duì)土壤進(jìn)行改良的基本工作思路為：先確定微生物群體，土壤環(huán)境中，微生物群體由多種微生物組成，包括乳酸菌、酵母菌、放線菌等。在制得濃度滿(mǎn)足要求的菌液之后，加入有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如酒糟、秸稈與豆腐渣等，通過(guò)混合開(kāi)始發(fā)酵。在條件允許的情況下，還可使用垃圾、農(nóng)家肥或秸稈等和菌也進(jìn)行混合。完成以上步驟后，挖坑將發(fā)酵后的菌液加入，也可直接在地面進(jìn)行噴灑[2]。

2 油污土壤改良

在油污土壤的改良工作中，經(jīng)常會(huì)用到表面活性劑?，F(xiàn)以淋洗與洗滌為例，對(duì)其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析。淋洗時(shí)，通常使用通過(guò)化學(xué)合成制得的活性劑，即非離子活性劑或陰離子活性劑。相關(guān)研究表明，在被雜酚油物質(zhì)污染的土壤中使用非離子活性劑能有效增強(qiáng)土壤降解；采用Brij30時(shí)，對(duì)柴油有22.5%左右的解吸率；采用Brij35時(shí)，對(duì)柴油有58.0%的解吸率。此外，還發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂能有效洗脫多氯聯(lián)苯；皂角苷可有效去除芘與菲。

活性劑濃度會(huì)對(duì)淋洗效果造成直接影響。若濃度未能達(dá)到CMC，則活性劑很難起到增溶作用，實(shí)際的淋洗作用會(huì)變得很差。此時(shí)，為保證淋洗效果，必須增加次數(shù)，使修復(fù)費(fèi)用大幅提高。相關(guān)研究表明，一半活性劑濃度越大，污染物的去除率越高，但達(dá)到某個(gè)限定值后開(kāi)始趨于平穩(wěn)，之后繼續(xù)增加活性劑濃度，不會(huì)起到太大的作用，實(shí)際淋洗效果基本保持不變。此外，如果濃度過(guò)高，則會(huì)在溶液當(dāng)中產(chǎn)生大量絮凝物，當(dāng)與污染物接觸后，將形成大量乳狀液，導(dǎo)致土壤中的縫隙被堵塞，大幅減慢淋洗液實(shí)際流動(dòng)速度，對(duì)最終的淋洗效果造成影響?；钚詣┮坏┪接谕寥?，還會(huì)減弱洗脫，吸附主要和初始濃度有關(guān)，一般隨初始濃度不斷增加，吸附作用增強(qiáng)?？梢?jiàn)，過(guò)量投入藥劑不僅浪費(fèi)資源，而且還會(huì)對(duì)土壤造成二次污染，所以在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)確定適宜的投加濃度[3]。

部分研究人員利用非離子與陰離子式活性劑進(jìn)行淋洗專(zhuān)用藥劑的復(fù)配，并取得了良好效果。比如，利用TX100與SDBS進(jìn)行復(fù)配得到的藥劑對(duì)土壤進(jìn)行淋洗，去除土壤當(dāng)中含有的菲，其去除效果遠(yuǎn)好于采用單一藥劑；利用Tween80與SDS進(jìn)行復(fù)配得到的藥劑對(duì)土壤進(jìn)行淋洗，去除土壤當(dāng)中含有的石油烷烴，其去除效果遠(yuǎn)好于采用單一藥劑，并且淋洗效果還伴隨這兩種藥劑添加量的不斷增加而進(jìn)一步增強(qiáng)。研究表明，采用這兩種活性劑進(jìn)行復(fù)配制得的藥劑具有協(xié)同作用，其原因?yàn)樵趶?fù)配之后可以形成吸附層及膠束，可以減弱離子之間形成的排斥，進(jìn)一步降低CMC，同時(shí)使膠束當(dāng)中分配系數(shù)明顯增加。另外，在選擇性吸附作用下，復(fù)配藥劑中的各個(gè)組分吸附各類(lèi)成分，使原有的組分比例發(fā)生變化，對(duì)淋洗效果造成影響。對(duì)此，在復(fù)配過(guò)程中，應(yīng)深入了解不同組分具有的吸附特性及規(guī)律，避免被土壤大量吸收[4]。

研究者對(duì)聚氧乙烯月桂基醚與十二烷基苯磺酸鈉兩種活性劑進(jìn)行復(fù)配，形成的復(fù)配劑用于油污土壤，并開(kāi)展專(zhuān)門(mén)的回收試驗(yàn)，結(jié)果表明，脫油率可以達(dá)到56%以上。此外，還對(duì)包含石油烷基苯磺酸鈉與曲拉通等在內(nèi)的四種不同活性劑進(jìn)行復(fù)配，形成的復(fù)配劑用于油污土壤，能發(fā)揮出更好的處理效果，實(shí)際脫油率可以保持在98%以上。

雖然活性劑對(duì)處理油污土壤有顯著效果，但也面臨著一些問(wèn)題，比如土壤應(yīng)具有良好滲透性，如果在滲透性較差的土壤中使用，會(huì)影響處理效果；活性劑本身就是一種有毒性的藥劑，大量使用也會(huì)對(duì)土壤環(huán)境造成負(fù)面影響，導(dǎo)致土壤產(chǎn)生二次污染。因此，應(yīng)高度重視和切實(shí)做好對(duì)環(huán)境無(wú)負(fù)面影響的新型活性劑，及其篩選方式、培育方式及提取方式；活性劑應(yīng)能和其它技術(shù)措施相聯(lián)用，保證最終的修復(fù)效果。比如，引入超聲技術(shù)提高對(duì)石油類(lèi)污染物的實(shí)際去除率；如果活性劑實(shí)際用量較大，則會(huì)影響微生物自身活性，并且還會(huì)提高成本，所以在實(shí)際使用中必須結(jié)合實(shí)際情況對(duì)活性劑用量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，面對(duì)日益嚴(yán)重的土壤環(huán)境惡化問(wèn)題，需要積極采用合理可行的改良與修復(fù)技術(shù)，尤其是微生物技術(shù)，它對(duì)恢復(fù)土壤自然生態(tài)系統(tǒng)，提高肥力等均有十分重要的作用，應(yīng)在今后的工作中不斷加大研究與開(kāi)發(fā)力度。