石油污染土壤微生物修復(fù)研究進(jìn)展

付保榮 劉述鳳 鄢雨朦 張潤潔 郭宏偉

（1. 遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院，遼寧沈陽 110000；2. 鞍山市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧鞍山 114000）

1 引言

石油在勘探、開采、運輸、提煉、存儲、使用等過程中會因為管理不當(dāng)或發(fā)生突發(fā)事故等導(dǎo)致石油污染，對環(huán)境造成既長遠(yuǎn)又嚴(yán)重的危害。數(shù)據(jù)表明［1］，世界上每年有800 萬t 左右的原油進(jìn)入環(huán)境，對土壤、地表水、地下水造成嚴(yán)重污染。土壤中的石油類污染主要來源于油井泄漏、原油管道及儲油罐泄漏、海洋溢油事故、石油類產(chǎn)品消耗等。石油污染土壤的主要特點為覆蓋面積大、潛伏周期長、治理難度大等，對農(nóng)業(yè)、人體健康產(chǎn)生較大影響。

石油污染土壤修復(fù)技術(shù)手段通常包括以下3種：物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)。在工程應(yīng)用方面，物理修復(fù)技術(shù)操作較為困難、投資較大；化學(xué)修復(fù)技術(shù)容易給土壤環(huán)境帶來損害，極易發(fā)生二次污染并且污染影響難以評價；生物修復(fù)技術(shù)屬于環(huán)境友好型技術(shù)，具備無二次污染產(chǎn)生、投資較低、操作便捷等優(yōu)點。因此，生物修復(fù)技術(shù)被認(rèn)為是工程上最理想的修復(fù)石油污染土壤手段。

本文主要對國內(nèi)外石油污染土壤微生物技術(shù)的研究成果進(jìn)行梳理，在此基礎(chǔ)上合理進(jìn)行展望，為石油污染土壤生物修復(fù)工程應(yīng)用提供參考。

2 石油污染的危害

石油組成復(fù)雜，大體可以分成2 類：一類是烴類物質(zhì)，占石油成分的95%～99.5%；另一類是非烴類物質(zhì)，主要包括氧、氮、硫、氯、硅、磷等非金屬元素以及微量的重金屬元素。

石油對土壤會產(chǎn)生持久并且嚴(yán)重的損害，主要影響包括：（1）對土壤理化性質(zhì)的影響。石油類污染物質(zhì)進(jìn)入土壤中后，會降低土壤通透能力，打破土壤中的原有平衡，破壞土壤的理化性質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)組成、生物群落結(jié)構(gòu)等。Wang 等［2］研究發(fā)現(xiàn)，土壤中浸入石油類污染物質(zhì)后，有機碳含量、C/N、C/P、pH 有所增加，總氮含量有所減少，總磷含量以及電導(dǎo)率變化不明顯。（2）對農(nóng)作物的影響。主要體現(xiàn)在農(nóng)作物發(fā)芽率降低、成活率降低、抗性減弱、生長周期變長、結(jié)實率低等［3］。（3）對人體健康的影響。土壤中的石油類污染物質(zhì)能夠隨地表水浸入地下水中或者通過植物富集作用進(jìn)入人體內(nèi)。當(dāng)毒性較強的多環(huán)芳烴（如PAHs）進(jìn)入人體后，能夠?qū)ι眢w器官造成傷害，輕者會使人體免疫力降低，重者會誘導(dǎo)癌變、胎兒畸形等情況發(fā)生。Bansal 等［4］對PAHs 可能通過食物進(jìn)入人體內(nèi)的途徑進(jìn)行匯總，當(dāng)進(jìn)入人體中的PAHs劑量達(dá)到一定值時，就會對腎、肝、肺等器官產(chǎn)生影響，輕者影響正常功能，重者會導(dǎo)致癌變。（4）對土壤中水體的影響。土壤與地下水之間相互連通，當(dāng)土壤中的石油類物質(zhì)滲入地下水中，就會對地下水的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致地下水水質(zhì)變差。使用受污染的地下水會造成土壤二次污染，若飲用則會對人體健康產(chǎn)生影響。（5）對空氣的影響。空氣與土壤直接接觸，土壤中的石油類污染物中有些具有揮發(fā)性，當(dāng)環(huán)境達(dá)到一定條件時，其就會向大氣中擴散，造成大氣污染，人、動物通過呼吸將污染物吸進(jìn)體內(nèi)后可能引發(fā)中毒，影響機體正常功能。

3 環(huán)境中降解石油的微生物及作用機理

3.1 降解石油微生物

自然環(huán)境中存在很多以石油烴為唯一碳源和能源生長的微生物，對石油類污染具有降解作用的微生物大多集中于土壤、水中等。據(jù)統(tǒng)計，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)100 多個屬、200 余種利用氧化方式降解一種或多種石油烴污染物質(zhì)的微生物，主要包括細(xì)菌和真菌。細(xì)菌主要用來降解海洋環(huán)境中的石油烴，真菌用來降解淡水或者陸地環(huán)境中的石油烴［5］。其中，降解石油效果較好的細(xì)菌包括假單孢菌屬（Pseudomonas）、節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）、產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes）、無色桿菌屬（Achromobacter）、黃桿菌屬（Flavobacterium）、棒狀桿菌屬（Corynebacterium）、微球菌屬（Micrococcus）、諾卡氏菌屬（Nocardia）、分支桿菌屬（Mycobacterium）、氣單胞菌屬（Aeromonas）、芽胞桿菌屬（Bacillus）、拜葉林克氏菌屬（Beijerinckia）、藍(lán)細(xì)菌屬（Cyanobacteria）、紅球菌屬（Rhodococcus）和弧菌屬（Vibrio）等；降解石油效果較好的真菌包括木霉屬（richoderma）、青霉屬（Penicillium）、曲霉屬（Aspergillus）、被孢霉屬（Mortierella）等［6］。

通過微生物降解石油類污染物質(zhì)主要原因在于微生物種類繁多、分布范圍廣、個體小、繁殖能力強、比表面積大、容易馴化等。微生物通過體內(nèi)一系列酶促反應(yīng)，進(jìn)而完成石油降解過程。在整個降解過程會發(fā)生多種作用，比如氧化還原、脫羧、脫氫、脫氨等，所以對石油降解、物質(zhì)能量利用表現(xiàn)出更高效率。由于微生物自身具備的繁殖快、易于遺傳變異等特點，導(dǎo)致其內(nèi)部酶體系能夠快速適應(yīng)生存環(huán)境，不僅能夠在環(huán)境治理中表現(xiàn)出高效性和多樣性，又能夠避免發(fā)生二次污染［7］。

3.2 微生物降解石油的作用機理

利用微生物降解石油污染物時需要多種酶共同作用，是一種相對復(fù)雜的降解過程。一般來說［8］，石油化合物的生物降解包含3 個過程：第一步，石油類污染物質(zhì)被吸附到微生物表面；第二步，被吸附的石油類污染物質(zhì)被轉(zhuǎn)移到微生物細(xì)胞膜上；第三步，石油類污染物質(zhì)在微生物的細(xì)胞中最終被降解成各種小分子物質(zhì)。

目前，系統(tǒng)地對微生物降解石油污染物過程的研究正處于發(fā)展階段。自然環(huán)境中存在的石油類降解菌，絕大部分降解石油污染物單一，即一個菌株只能降解一種石油烴類污染。然而，實際石油污染土壤中存在多種烴類，此時就需要多種菌株共同參與以便充分降解石油污染物。由于多種菌株參與降解過程，導(dǎo)致探究石油降解菌生物降解過程機理的難度增加。關(guān)于微生物降解石油過程的研究主要分為烷烴和環(huán)烷烴降解過程［9］、芳香烴降解過程［10］、多環(huán)芳烴降解過程［11］。

烷烴和環(huán)烷烴降解過程見圖1

圖1 烷烴和環(huán)烷烴降解過程

芳香烴降解過程見圖2。

圖2 芳香烴降解過程

多環(huán)芳烴降解過程見圖3。

圖3 多環(huán)芳烴降解過程

4 石油污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，從20 世紀(jì)70 年代開始，石油的年產(chǎn)量呈現(xiàn)連續(xù)上升趨勢，于2008 年達(dá)到年生產(chǎn)的最大值。石油的大量開采及使用，導(dǎo)致石油污染土壤問題日益嚴(yán)重，安全高效的微生物修復(fù)石油污染土壤技術(shù)得到重視。目前，針對石油污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)的研究主要集中在生物刺激法、生物強化技術(shù)、生物通風(fēng)技術(shù)、固定化微生物技術(shù)、植物-微生物聯(lián)用技術(shù)等方面。

4.1 生物刺激法

生物刺激法主要針對的是石油污染土壤中的土著菌，人為地采用相應(yīng)手段對土著菌進(jìn)行刺激，進(jìn)而加快其繁殖、生長速率并提高微生物活性，最終提高降解率。該方法主要是通過改變微生物外界生長環(huán)境，達(dá)到高效降解石油污染土壤的目的［12］。生物刺激法的顯著優(yōu)勢在于其便于實施，整個修復(fù)過程無二次污染，工程應(yīng)用前景可觀。但該方法存在一些弊端，如石油污染場地的土壤組成、水文地質(zhì)條件等不盡相同，在實施生物刺激法時需要根據(jù)場地實際情況采取有效刺激手段。此外，土著微生物具有生長速度緩慢、代謝活性低等特點，限制了其對石油污染土壤的修復(fù)能力。

生物刺激法手段有很多，如改變土壤的pH、溫度、濕度，向土壤中通風(fēng)，添加營養(yǎng)物質(zhì)、電子受體、生物表面活性劑等。從工程的可操作性、成本以及降解效果等方面考慮，當(dāng)下主要研究的刺激手段集中在投加營養(yǎng)物質(zhì)、電子受體、生物表面活性劑。

土壤中微生物在新陳代謝過程中必須消耗C，N，P 等無機養(yǎng)分，因此增加營養(yǎng)物質(zhì)的含量與比重對石油污染土壤的降解效果起到顯著作用。Chaineau等［13］以150 d 為實驗周期，將施肥土壤與未施肥土壤石油類污染物降解效果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，土壤中添加N，P，K 營養(yǎng)鹽對石油污染降解率高達(dá)62%，而未施肥土壤的降解率僅達(dá)到47%。李春榮［14］選取DX－3（微球菌屬）、DX－4（不動細(xì)菌屬）和DX－9（節(jié)細(xì)菌屬）3 種細(xì)菌進(jìn)行實驗，均投加（NH4）2SO4及KH2PO4充當(dāng)?shù)春土自?，研究不同營養(yǎng)物質(zhì)配比條件下3 種細(xì)菌對烴類污染的降解規(guī)律。實驗結(jié)果顯示，營養(yǎng)物質(zhì)中C，N，P 的摩爾比達(dá)到60 ∶3 ∶1 時，降解石油污染效率達(dá)到最大值。此外，合理投加營養(yǎng)物質(zhì)能夠提高生物降解石油污染土壤的速率。Emami等［15］研究了在氮源類型不同情況下，對石油污染土壤中微生物降解菌酶活性的影響，選取硝基氮和氨基氮進(jìn)行了實驗。結(jié)果顯示，添加氨基氮后微生物酶活性提高明顯。

電子受體的種類與數(shù)量對微生物活性影響較大，因此合理地添加電子受體能夠提高降解石油烴類污染效率，是一種高效微生物刺激手段。通常選擇O2或者釋氧劑（主要成分為H2O2，MgO2，CaO2等）作為好氧微生物電子受體，選擇NO3－，SO42－，F(xiàn)e3+以及有機物分解的中間產(chǎn)物作為厭氧微生物電子受體。李木金［16］選取CaO2作為釋氧劑，在研究釋氧過程以及影響因素的同時繪制了微生物生長曲線，結(jié)果表明，該釋氧劑的存在加快了微生物生長。Gallizia 等［17］選取MgO2作為釋氧劑，分別將微生物與釋氧劑添加到水中和土壤中，研究降解規(guī)律。實驗結(jié)果表明，投加MgO2后微生物酶活性有明顯提高，加快了降解速率。

石油污染土壤中的石油烴類污染物具有很強的疏水性，大大減小了與微生物的接觸面積，進(jìn)而使降解效率降低。生物表面活性劑屬于一種無毒并且能夠在自然界中降解的活性劑，添加到石油污染土壤中能夠加快石油乳化，提高微生物對底物的利用率。同時使細(xì)胞表面具有更高的疏水性，確保細(xì)菌細(xì)胞能夠自由地與疏水底物相互作用，以此提高生物降解能力。梁生康［18］以鼠李糖脂作為生物表面活性劑，研究其對石油烴類污染物降解影響。結(jié)果顯示，加入鼠李糖脂后對石油烴類降解速率要比控制組提高3～4 倍。張強等［19］分別選取油酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、曲拉通100、吐溫80、鼠李糖脂作為生物表面活性劑，比較處理效率增加值。結(jié)果顯示，添加鼠李糖脂處理效率增加最大，與控制組相比增加8%左右。

4.2 生物強化技術(shù)

生物強化技術(shù)是指將特定功能的外來微生物或者馴化后的土著微生物投加到污染體系中，進(jìn)而提高污染物降解效率。目前，在石油污染土壤中投加外源微生物已經(jīng)取得一定成效。張瑞玲［20］通過從不同類型石油污染土壤中篩選出降解能力較強的混合菌株，經(jīng)過一系列馴化，能夠降解65.2%的甲基叔丁基醚；Yi 等［21］在不同類型油田中篩選馴化出2 株高效石油降解菌，分別為枯草芽孢桿菌SWH－1 和多食鞘氨醇桿菌SWH－2，并將二者制成微生物制劑。將該微生物制劑應(yīng)用于勝利油田污染場地，修復(fù)2 個月后，土壤中67.7%的石油被降解。

選擇生理能力和代謝能力強的菌株是生物強化技術(shù)的關(guān)鍵，雖然投加外源微生物降解石油污染土壤已見成效，但是限制因素較多，如會與土著微生物產(chǎn)生競爭、環(huán)境因素影響等。因此，通過富集并馴化后的土著微生物將更有優(yōu)勢。Fodelianakis 等［22］進(jìn)行了投加外源微生物與土著微生物降解效果比較實驗，選取Elefsina 灣海岸線附近某煉油廠的污染土壤為實驗場地。結(jié)果表明，投加外源微生物后石油降解效率提高不明顯，并且發(fā)現(xiàn)大量的外源微生物死亡。Ma 等［23］在一煉油廠污染場地中分離出21 種菌株，篩選后發(fā)現(xiàn)對石油具有高效降解作用的菌株有6 種。將6 種菌株混合后投加到該污染場地中，降解84 d 后測得石油污染物的降解率是控制組的3～4倍，達(dá)到了63.2%±20.1%。Roy 等［24］向石油污染土壤中添加本土原油降解菌，在控制實驗條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行為期24 周的降解實驗。結(jié)果顯示，80%的原油在細(xì)菌與營養(yǎng)物質(zhì)的作用下得到降解。綜上所述，通過富集、篩選土著微生物是目前生物強化技術(shù)中常用的高效修復(fù)手段。

4.3 生物通風(fēng)技術(shù)

生物通風(fēng)技術(shù)在本質(zhì)上屬于一種生物刺激手段，其借助向土壤中補充氧氣加快微生物生長與代謝。屠明明等［12］分別采用自然降解方式與生物通風(fēng)方式處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的柴油污染土壤，60 d 后測得采用生物通風(fēng)技術(shù)降解率達(dá)85%，而自然衰減降解率是64%，結(jié)果證明了生物通風(fēng)技術(shù)可以提高微生物活性并提高降解能力。生物通風(fēng)技術(shù)效率受多種因素控制，主要因素包括污染物性質(zhì)、通風(fēng)速率以及土壤理化性質(zhì)（包括滲透能力、含水量、pH、營養(yǎng)物質(zhì)含量）。Miller 等［25］在降解污染場地中苯系物時使用生物通風(fēng)技術(shù)，主要控制的影響因素為土壤含水量。結(jié)果表明，當(dāng)土壤中含水量在15%以下時，含水量的增加能夠加快微生物生長，提高降解能力；當(dāng)土壤中含水量超過15%時，增加含水量會降低降解能力，這是因為增加的水分子填滿了土壤間隙，使土壤通透性變差。

4.4 固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)（IM 技術(shù)）指的是借助化學(xué)法或物理法，在恰當(dāng)?shù)妮d體上固定微生物或者酶。主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：（1）保護(hù)石油降解菌細(xì)胞的完整性以及生物酶活性，確保生化反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行；（2）單位介質(zhì)中石油降解微生物數(shù)量增多，抵抗外界環(huán)境干擾能力增強；（3）延長微生物活性，提高其與土著微生物、噬菌體以及毒性物質(zhì)的競爭能力，進(jìn)而在惡劣、復(fù)雜的土壤環(huán)境中穩(wěn)定地降解石油類污染物；（4）可循環(huán)利用；（5）便于操作、投資小。不足在于：（1）不可回收類載體材料對土壤環(huán)境存在潛在風(fēng)險；（2）成分復(fù)雜的載體材料增加了微生物降解石油類物質(zhì)的機理研究。

近些年，針對固定化載體材料的研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展。研究人員通過實驗篩選出一些環(huán)境友好、無二次污染的載體材料。主要分為能夠自然降解材料和不可降解材料，又可以細(xì)分為無機載體（如高嶺土、硅藻土、蛭石、煤渣、微孔玻璃等）、天然材料（如瓊脂、海藻酸鈉、卡拉膠、殼聚糖等）、有機材料（如聚乙烯醇、聚氨酯）、復(fù)合式材料以及其他［26］。

在篩選固定化載體時，應(yīng)當(dāng)遵守以下原則［27］：（1）理化性質(zhì)穩(wěn)定、機械強度高；（2）具備一定惰性，不會影響微生物原有作用；（3）容量大；（4）可重復(fù)使用，價格較低。

目前，主要在流體介質(zhì)（如廢水）或者半流體介質(zhì)（如污泥）中使用固定化微生物技術(shù)。在非流動介質(zhì)（如污染土壤）中的使用正處于起步階段，發(fā)展前景可觀。童樂等［28］在降解原油時選擇稻草秸稈和玉米秸稈固定混合菌。結(jié)果表明，二者對原油降解率均超過90%，而對照組（游離菌）的原油降解率僅達(dá)到50%左右。方明亮［29］在降解氨氮時采取復(fù)合型載體（將硅藻精土加入海藻酸鈉中）固定氨氮降解菌，并在低溫條件下進(jìn)行實驗。結(jié)果表明，該方式對氨氮的去除率接近80%。胡文穩(wěn)等［30］從原油污染中獲得具有高降解原油能力的土著菌，構(gòu)建復(fù)合型載體（海藻酸鈉和硅藻土），比較了固定化降解菌與游離菌對原油的降解能力。實驗初期（20 d）結(jié)果表明，同等條件下固定化降解菌降解原油能力要明顯高于游離菌。

通過研究人員的大量研究成果可知，固定化微生物技術(shù)在修復(fù)石油污染土壤領(lǐng)域有較大的發(fā)展?jié)摿?，并且具有較高的工程應(yīng)用價值，未來可以從以下幾個方向研究固定化微生物技術(shù)：（1）改進(jìn)固定化微生物技術(shù)，包括改進(jìn)固定化載體（如使用納米材料）、固定化方法、微生物添加方式等；（2）微生物固定方法與菌種、載體的協(xié)同優(yōu)化；（3）考慮工程實際情況，降低載體制作成本、簡化制作流程；（4）研究混合微生物固定化、基因工程菌固定化；（5）研究并評估固定化載體存在的環(huán)境風(fēng)險。

4.5 植物－微生物聯(lián)用技術(shù)

在實際工程中，使用生物刺激、生物強化、微生物技術(shù)時受環(huán)境因素干擾較大，無法達(dá)到最佳降解效果，在此背景下，植物－微生物聯(lián)用技術(shù)應(yīng)運而生。植物－微生物聯(lián)用技術(shù)指的是微生物與植物之間構(gòu)成互利關(guān)系，以此達(dá)到高效降解有機物的目的。該技術(shù)機理為：植物根際向微生物提供生長繁殖場所以及運輸氧氣，確保微生物氧化過程穩(wěn)定進(jìn)行。與此同時，植物根際分泌物能夠?qū)ξ⑸锂a(chǎn)生刺激作用，進(jìn)而提高微生物降解作用；微生物通過降解環(huán)境中污染物質(zhì)，向植物提供能夠利用的化合物，使污染物毒性降低，結(jié)合植物根際的吸收作用，更好地降解石油類污染物質(zhì)［31］。在運用該技術(shù)時，植物的最優(yōu)選擇應(yīng)該具備以下特征：（1）毛根系發(fā)達(dá)，最大程度地向微生物提供生存空間；（2）生長旺盛，具備一定抵抗有機污染能力；（3）植物根系能夠向更深土層生長。

近幾年，利用植物－微生物聯(lián)用技術(shù)修復(fù)石油類污染土壤已經(jīng)取得一定進(jìn)展。中國科學(xué)院南京土壤研究所采用將紫花苜蓿與根瘤菌劑和菌根菌劑聯(lián)合，處理長期持久性有機污染物（POPs）復(fù)合污染土壤。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)化土壤中POPs 能力有所提高，污染物的降解效果和消減效果明顯增強［32］。徐莉等［33］采用植物－微生物聯(lián)用技術(shù)修復(fù)多氯聯(lián)苯（PCBs）污染土壤，選取的植物為紫花苜蓿，微生物為苜蓿根瘤菌或地表球囊霉。實驗表明，種植植物區(qū)域的去除率均大于對照組，紫花苜蓿與苜蓿根瘤菌聯(lián)用時，PCBs 去除率為42.6%。馬強等［34］發(fā)現(xiàn)利用水稻－微生物聯(lián)用技術(shù)降解石油污染土壤效果較好，在培養(yǎng)階段降解率為53.13%。

盡管植物－微生物聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)獲得一定成果，但其在工程應(yīng)用方面仍然存在一定局限性，在今后研究中應(yīng)該側(cè)重以下幾方面：（1）科學(xué)合理選取植物及微生物，完善工藝過程，減少投入成本；（2）研究二者聯(lián)合作用機理、協(xié)同修復(fù)機制及影響因素；（3）研究植物根際微生物生理特征以及植物根際物質(zhì)和能量受污染物成分與濃度的影響。

5 未來研究方向

5.1 高效降解菌劑開發(fā)

如何選擇適當(dāng)微生物是生物修復(fù)技術(shù)的核心，不同生物或者相同生物在不同的污染土壤環(huán)境中表現(xiàn)的生理特征不同，因此需要借助實驗確定最佳微生物。原位修復(fù)時，通過實驗室的篩選、培養(yǎng)可以提高微生物修復(fù)成功概率。目前，寡核苷酸微陣列方法是應(yīng)用最多、效果最好的篩選降解土壤污染微生物的方法，其利用原位診斷的方式確定滿足修復(fù)該場地的菌株。通過DNA 診斷結(jié)果來確定該菌株的有效性，能夠減少實驗次數(shù)和錯誤。此外，通過該方法能夠明確原位修復(fù)的位置點，并且能夠?qū)ι镄迯?fù)的進(jìn)程進(jìn)行評估。

生物修復(fù)過程中應(yīng)該注重研究石油對微生物降解的影響，這有利于菌種的選擇。研究證實，石油類污染與微生物長期相互作用會使微生物某些生理特征發(fā)生改變，比如細(xì)菌與柴油長期發(fā)生相互作用，能夠形成天然柴油表面活性劑。其與柴油表面活性劑接觸并作用后，能夠明顯地改變Zeta 電位和脂肪酸，進(jìn)而對修飾編碼基因成分產(chǎn)生影響，造成長久與石油類污染作用的微生物遺傳物質(zhì)發(fā)生變化。此外，原油同樣會影響微生物的數(shù)量、成分以及功能，借助分析元蛋白質(zhì)成分明確污染物質(zhì)與微生物種群間的作用關(guān)系和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，可以對生物降解原理有更深層次的認(rèn)識，進(jìn)而才能夠從遺傳學(xué)、基因?qū)W角度篩選出最佳菌株。

5.2 環(huán)保的營養(yǎng)添加劑

生物修復(fù)過程中，合理投加無機營養(yǎng)物質(zhì)能夠有效提高修復(fù)效果，然而投加的無機營養(yǎng)物質(zhì)會浸入水體中，造成地下水和地表水污染。因此，尋找可以取代無機營養(yǎng)物質(zhì)的環(huán)境友好型替代品成為研究方向。當(dāng)下研究的替代品包括植物、動物以及有機物。此外，一些學(xué)者研究了毒性較低、容易降解、抗性強（如高溫、堿性條件）的表面活性劑。Ayed 等［35］從芽孢桿菌中成功分離出生物表面活性劑，通過實驗發(fā)現(xiàn)，該表面活性劑受溫度、pH、鹽度影響很小，并且對柴油溶解度較高，比SDS 以及吐溫80 高10%，生物降解率增加30%。該實驗證明，從生物菌株獲取環(huán)境友好型表面活性劑用于降解石油污染土壤是可行的。

5.3 生物修復(fù)新技術(shù)研究

石油污染土壤修復(fù)工程非常注重最佳降解率的操作參數(shù)。在此背景下，響應(yīng)面法得到重視，其能夠有效地優(yōu)化生物過程。lvarez 等［36］以南極石油污染土壤為例，采用響應(yīng)面法對生物修復(fù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，當(dāng)C ∶N ∶P＝100 ∶17.6 ∶1.73 時的柴油去除率最高，為54.9%，相比于C ∶N ∶P＝100 ∶10 ∶1 時的27.8%的去除率有了顯著提高。與此同時，通過響應(yīng)面法能夠減少肥料投加量。由此可知，響應(yīng)面法在優(yōu)化石油污染土壤操作參數(shù)方面發(fā)揮了重要作用，接下來應(yīng)該更深層次地研究響應(yīng)面法優(yōu)化操作參數(shù)的適應(yīng)性。

6 結(jié)論

（1）生物修復(fù)技術(shù)降解石油污染物效果毋庸置疑，是一種經(jīng)濟型、環(huán)境友好型修復(fù)技術(shù)。但是，其存在處理周期長、微生物群落活性不穩(wěn)定等弊端，導(dǎo)致實際應(yīng)用中無法達(dá)到預(yù)期降解效果。

（2）將來應(yīng)著手研究特種微生物、轉(zhuǎn)基因微生物。借助DNA 診斷方法，以遺傳學(xué)、基因?qū)W為出發(fā)點，篩選具有高效降解能力的微生物。

（3）微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)能夠有效提高降解效果，是工程應(yīng)用的關(guān)鍵切入點，未來應(yīng)側(cè)重對微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究。

（4）更規(guī)范的生物修復(fù)參數(shù)將成為未來研究工作的重點。