過(guò)氧化尿素與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤

鄭瑾，韓瑞瑞，，李丹丹，王馨妤，4，高春陽(yáng)，杜顯元，張曉飛，鄒德勛

（1 石油石化污染物控制與處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206；2 中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司，北京 102206；3 北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，北京 100029；4 中國(guó)石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程與環(huán)境學(xué)院，北京 102249）

在石油開(kāi)采、運(yùn)輸及儲(chǔ)存過(guò)程中，石油及其產(chǎn)品的跑、冒、滴、漏會(huì)造成不同程度的土壤和地下水污染。石油是由碳、氫及少量其他元素組成的混合物，進(jìn)入水體中的石油會(huì)在水面上形成一層阻止光穿透的薄膜，影響水中植物和動(dòng)物的正常生命活動(dòng)。進(jìn)入土壤中的石油會(huì)使土壤變得疏水、滲透性降低，破壞土壤微生態(tài)環(huán)境。它們既可以從土壤揮發(fā)至空氣中，也可以遷移至地下含水層中，還能通過(guò)呼吸、皮膚接觸、食用等多種方式進(jìn)入人體或動(dòng)植物體中，其中的多環(huán)芳烴類化合物具有致癌、致畸、致突變等毒理效應(yīng)。因此，對(duì)石油污染土壤的修復(fù)刻不容緩。

目前，修復(fù)石油類污染土壤的方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。其中，化學(xué)法因具有普適性強(qiáng)、修復(fù)效果好、周期短等優(yōu)勢(shì)，有較好的發(fā)展前景。芬頓試劑（過(guò)氧化氫）是常用的化學(xué)氧化劑，但過(guò)氧化氫為液態(tài)，在使用過(guò)程中存在穩(wěn)定性差、運(yùn)輸不便的問(wèn)題。過(guò)氧化尿素兼具過(guò)氧化氫和尿素的性質(zhì)，并且為固體粉末，因此在一定程度上克服了過(guò)氧化氫在使用中的問(wèn)題。此外，過(guò)氧化尿素可使水體溶氧量提高1.25 倍，在土壤中可釋放大量活性氧為微生物提供電子供體，改善土壤透氣性，還能給植物的根部供給氮肥，減少土壤板結(jié)。因此過(guò)氧化尿素是一種可替代過(guò)氧化氫用于芬頓反應(yīng)的綠色化工產(chǎn)品。

氧化劑在土壤修復(fù)中過(guò)量使用不僅提高了修復(fù)成本，而且會(huì)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)有一定影響，破壞土壤生態(tài)環(huán)境。因此，為了克服單一修復(fù)技術(shù)的局限性，化學(xué)氧化和微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于石油污染土壤的修復(fù)中。該技術(shù)既可以解決微生物難于降解復(fù)雜烴類和修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，又可以解決化學(xué)氧化劑用量大和危害性大的問(wèn)題，是一種具有應(yīng)用潛力的土壤修復(fù)技術(shù)。Xu等研究也表明，芬頓預(yù)氧化聯(lián)合微生物對(duì)石油污染土壤的修復(fù)效果是微生物的1.8～2.6 倍，且經(jīng)過(guò)芬頓預(yù)氧化后生物修復(fù)周期縮短了2～3倍。

目前利用過(guò)氧化尿素修復(fù)石油烴污染土壤的研究較少，尤其是利用過(guò)氧化尿素與微生物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的相關(guān)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本文考察了過(guò)氧化尿素修復(fù)石油污染土壤的優(yōu)化條件，并對(duì)過(guò)氧化尿素與微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了初探，以期為過(guò)氧化尿素及其聯(lián)合微生物修復(fù)技術(shù)在石油烴污染土壤的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試土壤取自新疆某油田，經(jīng)挑揀、自然風(fēng)干、研磨后過(guò)篩（10 目），并于-20℃冰箱保存?zhèn)溆?。土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1，其中土壤中石油烴含量為44191mg/kg，飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56.12%，芳香烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.60%，膠質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.28%，含水率為1.54%，pH為8.17。

表1 土壤理化性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)中所用的微生物為高效降解菌復(fù)配的混菌，包括銅綠假單胞菌（）、威尼斯不動(dòng)桿菌（）、彎曲芽孢桿菌（）、阿耶波多氏芽孢桿菌（）、巨大芽孢桿菌（），復(fù)配菌液體積比例為3∶6∶1∶1∶1。

微生物活化培養(yǎng)基為L(zhǎng)B 肉湯培養(yǎng)基：胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L、氯化鈉10g/L，pH 調(diào)節(jié)到7.0。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 二價(jià)鐵活化過(guò)氧化尿素正交實(shí)驗(yàn)

為了研究過(guò)氧化尿素（UHP）的添加量、二價(jià)鐵（Fe）與UHP的摩爾比、水土比對(duì)UHP修復(fù)石油污染土壤的影響，進(jìn)行了三因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（表2），該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)依據(jù)參考相關(guān)文獻(xiàn)中優(yōu)化的因素及水平。

表2 試驗(yàn)因素與水平

取50g 石油污染土裝入100mL 錐形瓶按照表3設(shè)定的量加入藥劑，置于培養(yǎng)箱（25℃）中反應(yīng)，每12h進(jìn)行攪拌，并適當(dāng)補(bǔ)充水分至反應(yīng)前水土比的狀態(tài)。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取石油降解率的均值進(jìn)行正交分析。8天后取樣并自然風(fēng)干后研磨備用。

表3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果表

1.2.2 菌劑活化與培養(yǎng)

將復(fù)配菌菌液以10%的接種量接入盛有10mL LB 肉湯培養(yǎng)基的三角瓶中，在30℃、150r/min 的搖床中振蕩培養(yǎng)24h，再以10%的接種量接入100mL 的LB 肉湯培養(yǎng)基中，擴(kuò)大培養(yǎng)24h 后將菌液移入滅菌離心管，于高速離心機(jī)中8000r/min 下離心30min，倒掉上清液后加入滅菌生理鹽水，震蕩均勻，再次在8000r/min下離心30min，倒掉上清液后加入滅菌生理鹽水，振蕩混勻后備用。

1.2.3 過(guò)氧化尿素聯(lián)合微生物修復(fù)石油污染土壤實(shí)驗(yàn)

本研究共設(shè)5個(gè)處理組（表4），包括空白對(duì)照組（CK）、40天微生物修復(fù)組（B）、8天的UHP氧化組（UF）、8天的UHP氧化聯(lián)合40天微生物修復(fù)組（UF+B）、40天微生物修復(fù)聯(lián)合8天的UHP氧化組（B+UF）。取200g 石油污染土裝于500mL 燒杯中，UHP 氧化組按照正交實(shí)驗(yàn)得到的最佳條件添加試劑，微生物修復(fù)組和聯(lián)合修復(fù)組的菌劑添加量為10%，將污染土與藥劑或菌液混合均勻后，置于25℃、濕度40%的生態(tài)培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，分別于0天、8天、16天、24天、32天、40天、48天進(jìn)行取樣分析。

表4 過(guò)氧化尿素聯(lián)合微生物修復(fù)實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1 石油的萃取與測(cè)定

使用快速溶劑萃取儀（ASE-350，DIONEX）加壓萃取土壤中石油，萃取液選擇正己烷。取4g土樣于研缽中，加入約2g 的硅藻土，研磨混勻后轉(zhuǎn)移至萃取池中。經(jīng)過(guò)ASE 萃取之后，采用重量法測(cè)定含油率?？焖偃軇┹腿x檢測(cè)參數(shù)如下：溫度175℃、系統(tǒng)壓力1600psi（1psi=6894.76Pa），加熱時(shí)間5min，靜態(tài)時(shí)間30s，吹掃氣氮?dú)?、吹掃體積75%，靜態(tài)循環(huán)1次。

1.3.2 石油各組分分析

石油各組分的測(cè)定參照文獻(xiàn)[14]進(jìn)行。將降解后的原油用正己烷浸泡靜置12h，沉淀瀝青質(zhì)。使用正己烷萃取分離飽和烴；使用正己烷與二氯甲烷的混合溶液（體積比1∶2）萃取分離芳香烴；使用無(wú)水乙醇及氯仿萃取分離膠質(zhì)。

1.3.3 微生物數(shù)量測(cè)定

使用平板計(jì)數(shù)法測(cè)定微生物的數(shù)量。取1g土壤于試管中，加入9mL 滅菌后的生理鹽水，置于搖床中30℃、150r/min震蕩2h。取1mL震蕩完的上清液，用滅菌生理鹽水從10依次稀釋到10，之后取100μL 10～10的稀釋液，均勻涂布于LB 固體平板上，并于30℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h后計(jì)數(shù)。

1.3.4 微生物多樣性分析

利用PowerSoilDNA 分離試劑盒提取5 個(gè)土壤樣品進(jìn)行微生物群落總DNA；1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA 的提取質(zhì)量；NanoDrop2000 測(cè)定DNA濃度和純度。16S rRNA 基因V3-V4 區(qū)引物(5’-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3’和5’-GGACTACHV GGGTWTCTAAT-3’)進(jìn)行PCR 擴(kuò)增。擴(kuò)增程序?yàn)椋?5℃預(yù)變性3min，95℃變性30s，55℃退火30s，72℃延伸30s，27 個(gè)循環(huán)，然后72℃穩(wěn)定延伸10min。PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物使用2%瓊脂糖凝膠檢測(cè)，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit (Axygen Biosciences,Union City,CA,USA)進(jìn)行回收產(chǎn)物純化，純化后的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物使用上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司Illumina MiSeq平臺(tái)測(cè)序。

2 結(jié)果與討論

2.1 過(guò)氧化尿素降解土壤中石油烴的條件優(yōu)化

采用正交實(shí)驗(yàn)探究了UHP添加量、UHP∶Fe及水土比三個(gè)因素及其相互作用對(duì)土壤石油降解率的影響及最佳反應(yīng)條件。不同因素對(duì)石油降解率的影響程度可由極差值（）表征，值越大表明對(duì)石油降解率的影響程度越大。因此從表5中可以看出石油降解率的影響因素大小順序?yàn)閁HP 添加量（=8.31）＞UHP∶Fe（=4.69）＞水∶土（=1.32）。在過(guò)氧化尿素降解石油污染土壤中，主要通過(guò)過(guò)氧化氫產(chǎn)生的羥基自由基來(lái)氧化土壤中的石油烴。UHP 添加量決定了過(guò)氧化氫的量[式(1)]，UHP∶Fe影響羥基自由基單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生量[式(2)]。因此UHP∶Fe和UHP 添加量對(duì)土壤中石油烴去除率的影響較大。為各因素在同一水平下實(shí)驗(yàn)結(jié)果（）的平均值，值越大代表相應(yīng)的水平較優(yōu)。本研究中，值隨著UHP 質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水∶土的增加而逐漸增大，反映了氧化劑增加能夠增強(qiáng)活性位點(diǎn)的數(shù)量，水土比增加能夠增強(qiáng)自由基傳質(zhì)，使自由基與污染物反應(yīng)更加充分。此外，值隨著UHP：Fe的增加呈現(xiàn)出先增大后下降的趨勢(shì)，這主要受激活劑Fe與氧化劑UHP之間的比例影響。大量的催化劑會(huì)淬滅產(chǎn)生的自由基[式(3)、式(4)]，且激活劑的聚集會(huì)減少可用活性位點(diǎn)的數(shù)量。

表5 石油降解率直觀分析表

根據(jù)值得出各因素對(duì)過(guò)氧化尿素降解土壤中石油烴的影響大小順序及最佳條件為UHP 添加量（4%）＞UHP∶Fe摩爾比（30∶1）＞水∶土（3∶2）

2.2 過(guò)氧化尿素聯(lián)合微生物法修復(fù)石油污染土壤

2.2.1 污染土壤中石油降解率的變化

為了研究UHP 氧化法、微生物法及聯(lián)合修復(fù)法對(duì)石油污染土壤的降解效果，模擬石油烴污染土壤異位修復(fù)過(guò)程，設(shè)計(jì)了對(duì)照組（CK）、40天微生物修復(fù)組（B）、8 天的UHP 氧化組（UF）、8 天的UHP氧化聯(lián)合40天微生物修復(fù)組（UF+B）和40天微生物修復(fù)聯(lián)合8 天的UHP 氧化組（B+UF）五組實(shí)驗(yàn)，并比較了UHP 氧化法和微生物法的修復(fù)順序?qū)π迯?fù)效果的影響(圖1)。

圖1 不同修復(fù)方式石油降解效果對(duì)比

CK 組土壤中石油的降解率為7.33%，這可能是因?yàn)橥寥乐写嬖诘耐林⑸锞哂幸欢ǖ氖徒到饽芰?。微生物組石油降解率為16.8%，低于UHP氧化組（32.1%），這可能是由于較高濃度的石油污染土壤（44191mg/kg）難以被微生物有效降解，導(dǎo)致單獨(dú)微生物修復(fù)的效果并不理想。Abena 等研究也表明，當(dāng)土壤中的石油濃度從15633mg/kg提高到236500mg/kg 時(shí)，微生物法的石油降解率降低了27.5%。

聯(lián)合修復(fù)B+UF和UF+B組的石油降解率比B組分別提高了35.45%和47.26%，比UF 組分別提高了3.35%和15.16%，表明化學(xué)氧化與微生物法聯(lián)合修復(fù)較單一修復(fù)法處理效率更高。韓旭等在研究中也發(fā)現(xiàn)，芬頓氧化后再添加微生物發(fā)現(xiàn)石油烴的降解率比單一的芬頓氧化提高了28.8%，比微生物法提高了44.4%。此外，對(duì)比不同聯(lián)合修復(fù)順序的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，UF+B 組的石油降解率比B+UF組提高了11.81%，這表明先進(jìn)行化學(xué)氧化更有利于石油污染物的降解，經(jīng)過(guò)氧化尿素氧化后，土壤會(huì)變得疏松，土壤對(duì)石油的吸附能力減弱，同時(shí)還可以改變微生物與石油烴之間的結(jié)合位點(diǎn)和親和性。此外，石油污染物中的羰基和芳香環(huán)減少，石油烴中的大分子組分降解更有利于被微生物利用，化學(xué)預(yù)氧化聯(lián)合微生物修復(fù)機(jī)理參見(jiàn)圖2。

圖2 聯(lián)合修復(fù)機(jī)理圖

2.2.2 污染土壤中石油各組分含量的變化

石油是由多種組分組成的復(fù)雜混合物，包括飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)四個(gè)組分，各組分結(jié)構(gòu)不同，其生物可降解性不同。通過(guò)分析石油各組分的變化（圖3），進(jìn)一步探究不同修復(fù)方式的石油降解機(jī)理。本研究中瀝青質(zhì)未檢測(cè)出。

圖3 不同修復(fù)方式石油各組分變化對(duì)比

化學(xué)氧化處理（UF）后，芳香烴組分相對(duì)含量從23.61%降低到15.85%，下降了7.76%；飽和烴從56.11%增加到63.26%，增加了7.15%。高春陽(yáng)等也發(fā)現(xiàn)，活化過(guò)硫酸鈉氧化土壤中的原油后，土壤中飽和烴增加了5.28%～11.93%、芳香烴下降了0.1%～2.53%，芳香烴的降低可能是因?yàn)椴糠址枷銦N被氧化導(dǎo)致其含量降低。微生物處理（B）后，飽和烴相對(duì)含量下降了4.29%，膠質(zhì)增加了3.41%，遠(yuǎn)大于芳香烴的增量（0.88%），表明微生物對(duì)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的飽和烴降解能力最強(qiáng)，對(duì)芳香烴也有一定的降解能力。蘇榮國(guó)等研究也表明，石油四組分被微生物降解的相對(duì)能力為：飽和烴＞芳香烴＞膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。

在聯(lián)合修復(fù)中，UF+B 組的飽和烴和芳香烴的相對(duì)含量分別降低了1.06%和5.47%，膠質(zhì)提高了6.53%；而B(niǎo)+UF組的芳香烴減少了5.44%，飽和烴和膠質(zhì)分別增多了0.31%和5.13%。聯(lián)合修復(fù)結(jié)果進(jìn)一步表明飽和烴組分微生物可降解能力強(qiáng)。改變過(guò)氧化尿素與微生物的修復(fù)順序之后，UF+B組的飽和烴與芳香烴的相對(duì)含量比B+UF組降低了1.4%，表明微生物在UF+B組中更好地降解了飽和烴和芳香烴。這與Xu等的研究結(jié)果一致，芬頓預(yù)氧化聯(lián)合微生物修復(fù)石油污染土壤26天后，O消耗率和CO產(chǎn)生率分別為先進(jìn)行微生物修復(fù)后進(jìn)行芬頓氧化組的1.2倍和1.3倍；且芬頓氧化后，難被微生物吸附降解的長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锓肿樱–～C）減少了約30%，石油類污染物的生物利用度提高了20%～30%。

2.2.3 土壤中微生物數(shù)量的變化

不同修復(fù)方式下土壤微生物數(shù)量隨時(shí)間變化如圖4所示。當(dāng)外源微生物加入時(shí)，土壤中的微生物數(shù)量下降1個(gè)數(shù)量級(jí)，這可能是因?yàn)橥庠次⑸飳?duì)修復(fù)環(huán)境需要適應(yīng)周期，且外源微生物與土著微生物對(duì)養(yǎng)分存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，導(dǎo)致加入初期環(huán)境微生物數(shù)量減少。宋雪英等研究發(fā)現(xiàn)，土壤細(xì)菌總量與污染水平關(guān)系不大，而與土壤有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)，充足的養(yǎng)分會(huì)提高土著菌的活性，當(dāng)外源菌經(jīng)過(guò)馴化，適應(yīng)了土壤環(huán)境后，也會(huì)快速繁殖。因此，本研究發(fā)現(xiàn)第40 天后微生物的數(shù)量從10CFU/g 增長(zhǎng)到了10CFU/g。第40 天后增加了氧化劑（B+UF），微生物的數(shù)量從4.01×10CFU/g降到4.09×10CFU/g。這與Gong 等研究結(jié)果一致，石油污染土壤微生物數(shù)量經(jīng)芬頓氧化后從1.38×10CFU/g 降到1.62×10CFU/g。Lu等也指出微生物數(shù)量經(jīng)芬頓氧化后下降了2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。微生物數(shù)量降低可能是因?yàn)榛瘜W(xué)氧化過(guò)程會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，同時(shí)氧化劑產(chǎn)生的自由基會(huì)破壞細(xì)胞膜和基因的分子結(jié)構(gòu)，對(duì)微生物具有一定的毒害作用。

圖4 不同修復(fù)方式土壤微生物數(shù)量變化

本研究中還發(fā)現(xiàn)，微生物的數(shù)量在UF+B組化學(xué)氧化階段從4.01×10CFU/g 降到4.09×10CFU/g，而在8～16 天變化很小，這可能是因?yàn)槌跗诘幕瘜W(xué)氧化反應(yīng)對(duì)微生物的生長(zhǎng)有抑制作用。在16～48天微生物的數(shù)量逐漸恢復(fù)到了9.82×10CFU/g。B+UF組在48 天微生物的數(shù)量為4.09×10CFU/g，表明UF+B 組對(duì)微生物的毒性小于B+UF 組。隨著時(shí)間的推移，土壤中石油烴的濃度會(huì)降低，且石油中難以被微生物降解的組分減少，此外，過(guò)氧化尿素理論活性氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)17.02%，高于其他同類過(guò)氧化物，可以為微生物修復(fù)提供電子供體，尿素是一種含氮量為46.7%的有機(jī)氮源，可以補(bǔ)充一定量的氮元素，這些都為微生物的生長(zhǎng)提供了良好的條件，使得微生物數(shù)量顯著增加。

2.2.4 土壤中微生物多樣性的變化

為了探究不同修復(fù)方式對(duì)微生物多樣性及群落結(jié)構(gòu)的影響，考察了Chao 指數(shù)、Ace 指數(shù)、Simpson 和Shannon 指數(shù)變化（表6）。Chao 和Ace指數(shù)用于評(píng)估群落豐富度，較高的Ace 和Chao 表明群落豐度越高。Simpson 和Shannon 指數(shù)用于評(píng)估群落多樣性，Shannon 指數(shù)越大則Simpson 指數(shù)越小，微生物多樣性和均勻度越高。

表6 土壤樣品微生物群落多樣性指數(shù)

CK組Ace和Chao指數(shù)分別為1028和1038。與CK 組比，處理組Ace 和Chao 指數(shù)降低了60～220，說(shuō)明4 種修復(fù)方式（B、UF、B+UF、UF+B）均會(huì)降低微生物的群落豐度，這可能是因?yàn)檠趸瘎┑募尤敫淖兞宋⑸锏娜郝浣Y(jié)構(gòu)。此外，外源微生物會(huì)與本土微生物產(chǎn)生的拮抗作用也可能降低Ace 和Chao 指數(shù)。與CK 組相比，其他修復(fù)方式的Shannon 指數(shù)均降低了0.8～1.5，Simpson 指數(shù)提高了0.02～0.07，表明這4種修復(fù)方式會(huì)不同程度地降低微生物的多樣性和均勻度。UF+B 組的多樣性（0.84）和均勻度（0.023）下降得最少，表明UF+B組的微生物群落的修復(fù)能力強(qiáng)。

2.2.5 土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的變化

微生物群落是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有石油烴降解功能的微生物群落變化在石油污染土壤的修復(fù)中具有重要作用。圖5為不同修復(fù)方式下門水平的群落變化，包括6 個(gè)門（變形菌門（）、厚壁菌門（）、放線菌門（）、擬桿菌門（）、綠彎菌門（）、脫硫桿菌門（））和一個(gè)未分類門。CK 組其優(yōu)勢(shì)菌門為放線菌門（）占整體的50.24%，其次為變形菌門（）、綠彎菌門（）和厚壁菌門（）分別占整體的22.99%、15.4%和6.48%。UF 和B+UF 組優(yōu)勢(shì)菌門為厚壁菌門（），與CK組相比群落豐度占比分別增加了62.19%和34.24%。UF+B與B組優(yōu)勢(shì)菌門為變形菌門（），與CK 組相比群落豐度占比分別增加了29.38% 和23.31%。單獨(dú)化學(xué)氧化（UF）后厚壁菌門（）變?yōu)閮?yōu)勢(shì)菌門，其群落豐度與CK組相比增加了62.19%。變形菌門和厚壁菌門（）是石油污染土壤中主要的石油降解菌。這表明厚壁菌門可能是微生物對(duì)石油污染土壤降解高效率的主要貢獻(xiàn)者。與CK 組相比，UF 組減少了厭氧的擬桿菌門（），這可能是因?yàn)榛瘜W(xué)氧化減弱了土壤對(duì)石油的附著能力，提高了土壤的透氣性，同時(shí)過(guò)氧化尿素緩慢釋放活性氧，不利于厭氧菌的生存。加入外源微生物（UF+B） 后，觀察到了厭氧菌擬桿菌門（）和脫硫桿菌門（）存在，這可能是因?yàn)殡S著好氧微生物的增加，在降解石油類污染物的同時(shí)，消耗土壤中的氧氣，形成了局部的厭氧環(huán)境，為厭氧菌的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件。

圖5 不同修復(fù)方式門水平群落結(jié)構(gòu)豐度變化

微生物修復(fù)（B、UF+B、B+UF）后，變形菌門（）及厚壁菌門（）的群落豐度占比分別增加23.32%、39.51%和34.66%。這是因?yàn)槲⑸锓ㄍ都拥娜陱?fù)配菌屬于變形菌門（）及厚壁菌門（），外源菌株的加入顯著增加了其群落豐度，并且在土壤修復(fù)體系中發(fā)揮著一定的作用。

3 結(jié)論

本文采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和聯(lián)合修復(fù)實(shí)驗(yàn)，以過(guò)氧化尿素(UHP)為氧化劑，F(xiàn)e為激活劑，研究了UHP 去除石油烴的條件及其與微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染物的效果，得出如下主要結(jié)論。

（1）本文采用土壤模擬實(shí)驗(yàn)方法和三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了UHP 氧化土壤中石油烴的最佳條件。結(jié)果表明，二價(jià)鐵激活過(guò)氧化尿素修復(fù)石油污染土壤中，UHP∶Fe（=4.69）和UHP 添加量（=8.31）對(duì)土壤石油烴去除率的影響高于水土比（=1.32），且過(guò)氧化尿素降解土壤中石油烴的最佳條件為UHP 添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%、UHP∶Fe=30∶1及水∶土=3∶2（AEC）。

（2）對(duì)于較高濃度的石油污染土壤（石油烴含量44191mg/kg，飽和烴含量56%），相比于單一微生物修復(fù)或過(guò)氧化尿素氧化修復(fù)方法，兩者聯(lián)合修復(fù)方法對(duì)土壤石油烴的降解效果更好，比微生物組提高了35.45%～47.26%，比過(guò)氧化尿素氧化組提高了3.35%～15.16%。

（3）過(guò)氧化尿素與微生物聯(lián)合修復(fù)中，先添加過(guò)氧化尿素（UF+B 組）比先添加微生物（B+UF組）可以使石油降解率提高11.81%。經(jīng)過(guò)過(guò)氧化尿素預(yù)氧化，土壤中芳香烴組分下降了7.76%，石油降解的厚壁菌門（）的群落豐度提高了62.19%，且UF+B組微生物數(shù)量、多樣性和均勻度均高于B+UF組。這表明過(guò)氧化尿素預(yù)氧化，可以為微生物提供良好的生存及降解環(huán)境，有利于土壤中石油烴的去除。該方法可用于石油烴污染土壤異位修復(fù)中。

（4）過(guò)氧化尿素與微生物聯(lián)合修復(fù)方式在石油烴含量5%左右石油污染土壤修復(fù)中具有良好的應(yīng)用前景。