Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 克拉玛依石油污染盐碱土壤的生物修复研究 | |
| 其他题名 | Bioremediation of saline-alkali soil contamination by petroleum in Karamay |
| 张玲卫 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 尹林克 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 克拉玛依土壤多为盐碱土，因地下石油储量丰富而成为中国西部重要的石油开采基地。在开发和运输的过程中产生的大量落地原油，给原本脆弱的土壤环境造成了新的污染。研究区土壤的污染类型为盐碱-石油混合污染，修复难度大。用植物或植物-微生物联合法修复污染土壤具有修复成本低，无二次污染等特点，是近年来进行环境污染治理所采用的主要方法。 本研究在污染地野外调查研究的基础上，以里海盐爪爪(Kalidium foliatum (Pall.) Moq.)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)、高碱蓬(Suaeda altissima (L.) Pall.)、唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)、沙枣(Elaeagnus angustifolia Linn.)、紫花苜蓿(Medicago sativa Linn.)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)作为石油污染修复的研究对象。在吐鲁番植物园温室中通过盆栽模拟实验比较不同植物物种的修复效果及石油污染对不同植物的毒性研究，筛选出干旱区石油污染盐碱土壤的适生物种和修复物种；并研究其降解土壤石油烃的途径；在植物修复过程中添加土著真菌，探讨真菌在石油污染土壤植物修复中的作用。论文研究成果丰富了该地区污染土壤的植物修复物种；形成一套完善的石油-盐碱土壤植物修复技术；为荒漠区石油污染场地的植物修复提供科学依据。主要研究结果和结论如下： 1. 实验浓度范围内，石油烃对8种供试植物萌发率影响不显著；高碱蓬、紫花苜蓿和里海盐爪爪的幼苗成活随着石油浓度升高显著降低；高浓度石油污染土壤中植物的根、茎生长都受到不同程度的抑制，里海盐爪爪受抑制程度最为显著。综合考虑不同植物在不同污染浓度下的成活和生长，并结合野外成活情况，得出结论：里海盐爪爪和黑果枸杞的地上、地下部分的生长对石油污染的变化敏感，可以作为石油污染情况的指示植物；唐古特白刺、多枝柽柳、高碱蓬和沙枣的生长受污染浓度的影响较小，是石油-盐碱复合污染土壤的适生物种，具有潜在修复能力。 2. 石油污染对唐古特白刺、多枝柽柳、高碱蓬和沙枣的生理毒性效应影响结果显示：随着石油浓度的增加四种植物的根系活力和叶绿素含量都显著地降低；植物叶片中的脯氨酸、丙二醛和超氧化物歧化酶的含量都随着土壤石油浓度的升高整体呈增高趋势，其活性变化与石油污染浓度成正相关关性。四种植物在受到石油污染胁迫时通过调节脯氨酸和超氧化物歧化酶的含量来降低污染对植物的伤害，提高植物存活。植物的这些指标与石油污染浓度具有一定的相关性，都能较敏感地指示环境的变化。 3. 唐古特白刺、多枝柽柳、高碱蓬和沙枣都有石油修复能力，高碱蓬降解效果最好，在5000mg/kg石油污染浓度下降解率为64%，与对照相比提高了16%；但其降解率随石油污染浓度增加显著降低，沙枣在不同浓度下降解率差异较小，所以高碱蓬适合中、低污染浓度的石油污染修复，而沙枣适合较高浓度石油污染的植物修复。土壤呼吸强度随着石油污染浓度的升高而增强，相同浓度下土壤呼吸差异不显著；石油污染对土壤脱氢酶和多酚氧化酶多表现为刺激作用，这两个指标可以用来指示土壤受石油污染的程度；经不同植物修复后，土壤真菌、细菌和放线菌的数量差异显著。 4. 高碱蓬降解土壤石油污染物的主要途径包括土壤微生物降解，植物代谢降解和根际作用降解。其中根际作用是高碱蓬降解土壤石油污染物的主要途径，这一途径对土壤石油烃的降解率为58.6%，比对照提高13.1%；不同处理中土壤石油烃降解率分别为根际作用(58.6%) > 微生物降解(48.2%) > 植物代谢作用(46.3%) > 非生物降解对照(45.5%)；土壤微生物降解贡献率为2.7%，单独植物降解贡献率为0.8%，根际作用贡献率远大于两因素单独作用之和；高碱蓬对石油烃的吸收、提取量很少，不是植物降解石油烃的主要途径。 5. 高碱蓬与真菌联合修复的土壤中石油烃降解率均大于高碱蓬单独作用的石油降解率。高碱蓬+F1-6为高碱蓬-真菌修复的最佳组合，比单独种植高碱蓬相比降解率提高了8.5%。不同处理降解石油烃顺序为：高碱蓬+F1-6 > 高碱蓬+F1-3 > 高碱蓬+F2-3 > 高碱蓬+F2-6 > 高碱蓬。相比F2菌株，添加F1菌株土壤中脱氢酶和多酚氧化酶活性明显增强。石油去除率的大小与土壤中脱氢酶和多酚氧化酶活性的高低呈正相关性。 |
| 英文摘要 | There were huge saline-alkali soil in Karamay, which was important oil exploitation base. A mass of crude oil fell on the ground in the process of development and transportation. It could destroy the vulnerable ecological environment. The research showed that it is difficult to repair the salinization-oil-mixing pollution. Phytoremediation method had characteristics of low cost and no secondary pollution, which was a main method to control environmental pollution in recent years. In this study, we investigated the response of eight plants (Kalidium foliatum, Lycium ruthenicum, Suaeda altissima, Nitraria tangutorum, Tamarix ramosissima, Elaeagnus angustifolia, Medicago sativa, Alhagi sparsifolia) in the contaminated soil. We tried to compare the remediation effect and the toxicity index in different species by oil pollution using pot experiments in Turpan. And then selecting the most suitable species to repair the oil contaminated soil in arid areas. We studied the pathway of the degradation of petroleum hydrocarbons and the effect of phyto-microbial in remediation to petroleum-contamination soil. The results would provided an important theoretical mechanism of phytoremediation in petroleum- contamination soil in the arid oilfields areas. The main conclusions were as follows: 1. We found that seed germination was not significant to petroleum hydrocarbon in the test concentration range. The growth of Kalidium foliatum, Lycium ruthenicum and Suaeda altissima was inhibited when the TPH concentration exceeding 10000mg/kg and Kalidium foliatum seedling was difficult to survive in a high concentration of oil-contaminated. Considering the germination, survival rate, the length of the stem and root, biomass of the plants in the different pollution concentrations, we stated that Nitraria tangutorum, Tamarix ramosissima, Elaeagnus angustifolia and Suaeda altissima were potential to repair oil contamination soil. Kalidium foliatum and Lycium ruthenicum could be used as indicator plants for oil pollution. |
| 中文关键词 | 石油污染土壤 ; 生物修复 ; 降解途径 ; 植物毒性 |
| 英文关键词 | Oil contamination soil Bioremediation Pathway Phytotoxicity |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 植物学 |
| 来源机构 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287293 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张玲卫. 克拉玛依石油污染盐碱土壤的生物修复研究[D]. 中国科学院大学,2013. |
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