石油作為一種重要的能源,主要被用作燃料和汽油,同時也是化學工業上重要的原料,隨著國民經濟的快速發展,人們對石油的需求也日漸增加。據統計,2019年我國年消費石油6.51億噸,成全球消費量第一,2020年我國石油年產量將超過2億噸。
由於石油開採洩漏、溢油事故、含油礦渣的堆置、藥劑汙染以及鑽井過程中產生的含油廢水、鑽井巖屑、運輸、排放是產生石油類汙染物質的重要環節,而這些環節也造成每年約60萬噸的石油汙染物進入自然環境,而且汙染面積逐年擴大,大慶、華北、勝利等大型油田區土壤均受到汙染,含油率達23%。
各種石油汙染物質在土壤環境中遷移和沉積,土壤中的石油類物質大量積累,有研究表明在我國大慶油田、勝利油田油井附近100米土壤其含油量遠超過國家標準臨界值(500mg/kg)。
當含油量超過10000mg/kg時,土地受到嚴重汙染將無法進行耕作,而且汙染物質隨著時間推移汙染物質沉積越難降解,需要五十年之久才能恢復。因此,目前我國石油開採造成的土壤汙染不容忽視,仍有非常大面積的石油汙染土壤有待淨化和修復。
石油汙染的危害:
石油類汙染物質具有粘度大、不易溶於水的特點,會引起土壤通透性和持水力下降,土壤總氮和總磷含量減少、造成土壤生物多樣性降低、土壤生態功能退化,進而影響土壤的生產能力,植物的生長發育與產量。
不僅如此,石油汙染物經過逐級累積與傳遞進入食物鏈後對人類健康造成極大威脅,另外土壤中的石油物質揮發和滲透,隨著水土流失進入地表和地下,也會造成空氣及水體的汙染。
近幾年來我國國內對石油汙染的植物修復研究十分活躍,利用綠洲一號的生命代謝活動等方法和機理來減少或降低土壤汙染物、降解石油汙染毒性物質、提高修復效率改善土壤生態環境,是改良石油汙染土壤中被認為具有較高發展前景的植物,它成本低、實踐性高、二次汙染程度低等優點成為了「新寵」。
綠洲一號對油汙土壤的共代謝降解:
綠洲一號栽種簡單、生物量大,第一年平均畝年產鮮草3~5噸,第二年以後進入豐產期,畝年產鮮草9~15噸左右。
巨大的生物量使得其莖葉枝幹多,當葉子枯黃時,其落葉作為天然有機質在分解後能夠提高土壤肥力,為土壤微生物提供氮、磷等養分和能量來源,進而改善土壤的養分狀況,調節油汙土壤碳氮比,刺激土壤微生物數量增加與土壤酶活性增強,提供土壤石油汙染物的共代謝底物,為促進土壤石油汙染物的降解提供了先天的優勢。
綠洲一號對油汙土壤的修復與去除:
利用綠洲一號的生命代謝活動加速對石油汙染物的吸收、轉化、降解或去除,降低汙染物的濃度或達到安全範圍之內,以此來改善土壤環境。
綠洲一號耐寒、耐旱、耐貧瘠、耐受性強、根系發達,其中發達的根系會釋放一些根際分泌物和酶到土壤中,包括大量糖類、醇類和酸類等有機物質,為石油汙染物共代謝提供大量的共代謝基質,也刺激了根區微生物的活性。
研究表明綠洲一號發達的根系可使根際微生物密度增加,這些增加的微生物能促進對有毒化學物質的降解。而且綠洲一號的根系分泌物為微生物提供養分,微生物在綠洲一號根際區代謝活動增強,生物量增加,也為有毒物質的降解提供了良好的環境與條件。
另外綠洲一號根系,如側根、細根的腐解也向土壤中補充了有機碳,可為土壤微生物提供了天然培養基,這些有機碳的增加可阻止石油汙染物向下轉移,刺激了細菌的轉化作用也增加了微生物對汙染物的礦化。
綠洲一號對油汙土壤吸附的作用:
綠洲一號直接吸收石油有機汙染物的機理是根據汙染物的親水能力進行吸附和運輸,而石油屬於疏水性汙染物,易於被根表強烈吸附而直接被運輸到綠洲一號體內,加上綠洲一號通過本身代謝或礦化作用對汙染物進行分解和轉化為二氧化碳、水和無毒性的中間代謝物如木質素等,從而達到去除石油汙染物的目的。
國內科研專家利用綠洲一號修復石油汙染土壤取得良好的修復效果,試驗結果顯示綠洲一號對汙染物的降解率可達61.2%。用微生物與綠洲一號聯合修復被石油汙染的土壤,發現有75%汙染物被吸附,其中在種植綠洲一號的地塊上加混合菌液進行修復被石油汙染的土壤,汙染物降解率高達81%。
在同一石油汙染的土壤地塊上種植紫花苜蓿、沙棘、檸條、艾蒿作對比,綠洲一號的修復效果顯著高於其他四種植物,且對石油汙染物有較好的清除效果。
石油造成的土壤汙染以及對生態環境的破壞在我國已十分嚴重,合理的治理不僅要去除土壤中的汙染物,還應恢復土壤生產力,實現土地的再利用。
綠洲一號具有較強的耐受能力,在降解和改良被石油汙染的土壤中均能生根、發芽和生長,因此綠洲一號作為被石油汙染土壤的種植修復植物,既安全可靠、經濟成本低,綠色環保兼景觀價值等優點而具有很好的應用前景,是石油汙染土壤治理的一個重要手段。