石油开采区地下水污染微生物净化方法

狄 娜

(克拉玛依职业技术学院，新疆 克拉玛依 834000)

在石油开采区，由于开采过程的操作不当或相关设施出现故障等原因，都会导致石油外漏，在渗透作用下逐渐与地下水汇合，造成地下水污染问题[1-2]。从微观角度分析，石油不仅会危害人体健康，还会通过污染地下水影响作物的产值[3]；
从宏观角度分析，其对于区域生态环境的长期发展也是极为不利的[4]。除此之外，地下水受到石油污染后，对于水生动植物的生存也会起到一定的负面作用[5]。由此不难看出，对石油开采区地下水污染进行有效的净化治理是十分必要的。

为此，本文对石油开采区地下水污染微生物净化方法进行研究。首先分析了石油开采区地下水污染具体情况，包括污染方式、污染源构成等；
其次，以某石油开采区的地下污水作为测试对象，将生物炭作为净化微生物的载体，测试草芽孢杆菌等多种微生物群体在净化周期内采用不同比例对石油污染物的净化效果；
最后，总结出石油污染物的最佳净化方式，以期为实际的石油水污染治理工作提供有价值的参考。

为了实现对石油开采区地下水污染的有效净化处理，需要提高相关净化措施的针对性。为此，应对石油污染的污染源构成、污染形式、污染原因进行分析[6]。石油污染的原因[7]主要是石油的不科学勘探和开采造成石油和衍生产品未经净化处理泄漏入水中。在一般情况下，石油及其衍生产品的主要污染形式是非水性流体破坏地下水的化学稳态结构，导致污染。当石油非水性流体的密度高于水时，将透过地上土层和地下含水层，渗入隔水层从而污染地下水。污染物在隔水底板上流动，在横向上不断扩展到更大范围。在此过程中，石油非水性流体在穿透地下孔隙时受到束缚，部分污染成分如挥发酚类物、硫化物、氯化物等溶解在土壤中，造成持续性污染。

2.1 测试材料

试验水采用某石油开采区的地下污水，在进行净化处理前，对水体的主要污染物构成情况进行检测，得到的数据结果如表1所示。

表1 试验水样有害物质检测结果统计表(mg/L)

从表1中可以看出，在本文设置的试验水样中，各污染物检测结果存在一定的差异。硫化物标准含量为0.10 mg/L，挥发酚标准含量为0.10 mg/L，氯化物标准含量为0.50 mg/L，液相石油类物质标准含量为10.00 mg/L。对上述检测结果进行分析可以看出，水样中的各污染物均出现了不同程度的超标情况。

2.2 微生物载体的制备

采用限氧升温熔融炭化法在200 ℃～500 ℃的温度条件下对其进行碳化处理。为了最大限度确保其炭化程度的完全性，时间不宜低于 4个小时。在此基础上，当其冷却至室温后，可以按照地下水中液相石油类物质的含量对生物碳的粒度进行差异化设置。在一般情况下，液相石油类物质含量低于60 mg/L，生物炭的粒度达到30目即可；
当液相石油类物质含量达到60 mg/L以上时，生物炭的粒度以80 目为宜；
当液相石油类物质含量达到150 mg/L以上时，生物炭的粒度需要达到200 目。

2.3 测试方法

结合上一节的分析可以看出，石油对地下水的污染源包括原始液相状态的石油类物质，针对该类物质的特性[8]，本文采用以生物碳为载体的草芽孢杆菌，多食鞘氨醇杆菌和抗辐射不动杆菌实现对其吸附降解，通过这样的方式确保地下水洁净。

对于生物碳的选择，考虑到石油本身的黏性较大，在地下水的冲击作用下，其会呈现出一定的油膜包裹形态，以相对独立的形式扩散。因此，本文分别将枯草芽孢杆菌，多食鞘氨醇杆菌和抗辐射不动杆菌以不同比例进行混合。除此之外，就是具体的使用方式[9]，为了最大限度发挥生物炭的作用[10]，一般以定点埋施的方式进行，具体的使用量需要结合地下水的污染程度进行差异化设置，计算方式可以表示为

V=λ(P-p)

(1)

其中，V表示单位面积微生物的使用量，λ表示生物炭的吸附系数，P表示地下水中液相石油类物质的含量，p表示液相石油类物质的标准含量。

通过这样的方式，确保微生物能够实现对地下水中石油类污染物质的全面降解。

在此基础上，分别采用松针、稻草及玉米芯对应的生物炭对测试水样进行净化处理，其具体的配比如表2所示。

表2 微生物构成比例设置

按照表2所示的配化，分别在方法实施后的10 d、20 d、30 d、60 d、90 d对测试水样的污染物含量进行检测，观察净化效果。

3.1 硫化物净化效果与分析

利用草芽孢杆菌，多食鞘氨醇杆菌和抗辐射不动杆菌对应的微生物群体对水样进行净化处理后，硫化物含量的变化情况如表3所示。

表3 试验水样硫化物检测结果统计表(mg/L)

从表3中可以看出，按照硫化物标准含量0.10 mg/L为基准对7组测试结果进行分析。测试组2，测试组3及测试组7在90 d内的净化效果未能得到标准；
在实施净化措施后的10 d，测试组6的硫化物含量下降幅度最大；
在90 d时，测试组4，测试组5及测试组6的硫化物含量均远远低于标准含量，达到0.05 mg/L以下。

3.2 挥发酚净化效果与分析

利用草芽孢杆菌，多食鞘氨醇杆菌和抗辐射不动杆菌对应的微生物群体对水样进行净化处理后，挥发酚含量的变化情况如表4所示。

表4 试验水样挥发酚检测结果统计表(mg/L)

从表4中可以看出，测试组1，测试组4，测试组5以及测试组7在净化实施60 d后，试验水样中挥发酚已经达到标准含量0.10 mg/L。相比之下，在测试组2、测试组3中，挥发酚含量达到标准的时间开销均为90 d。在测试组6中，挥发酚含量未能在90 d测试时间内达到标准值以下。

3.3 氯化物净化效果与分析

利用草芽孢杆菌，多食鞘氨醇杆菌和抗辐射不动杆菌对应的微生物群体对水样进行净化处理后，氯化物含量的变化情况如表5所示。

表5 试验水样氯化物检测结果统计表(mg/L)

从表5中可以看出，以氯化物标准含量0.50 mg/L为基准对测试结果进行分析，仅测试组1在90 d净化时间内未能实现对试验水样氯化物的充分降解，其余组别的净化效果差别并不明显，90 d的氯化物检测结果稳定在0.47 mg/L-0.48 mg/L之间。

3.4 液相石油类物质净化效果与分析

利用草芽孢杆菌，多食鞘氨醇杆菌和抗辐射不动杆菌对应的微生物群体对水样进行净化处理后，液相石油类物质含量的变化情况如表6所示。

表6 试验水样液相石油类物质检测结果统计表(mg/L)

从表6中可以看出，7组测试结果中，仅测试组5和测试组6水样中的液相石油类物质含量达到了标准含量10.00 mg/L以下；
测试组3，测试组4和测试组7在净化90d后的测试结果接近标准含量10.00 mg/L，分别达到了11.68 mg/L，11.68 mg/L和12.18 mg/L。

本文提出石油开采区地下水污染微生物净化方法研究，结合石油开采区地下水污染的主要污染源，有针对性地选择对应的微生物群体，实现了对相关水体指标的有效改善。经实验得出，对于大多数污染情况并不显著的区域而言，采用合理比例的微生物混合物可以在90天内实现对石油污染物的完全净化处理。因此，相关部门可以结合实际情况，可以根据水体污染物的构成对具体的净化材料进行个性化选择。

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