油田開采區(qū)污染土壤修復植物種植試驗分析

張 箏

（河南省地質(zhì)調(diào)查院//河南省地球化學生態(tài)修復工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 45000150001）

土壤環(huán)境承擔著越來越多來自不同污染源的污染負荷，其中有些問題是顯而易見的，現(xiàn)狀影響強烈，有些問題是潛在的，土壤污染治理已成為世界性環(huán)境問題之一。石油資源的開發(fā)在為世界經(jīng)濟做出重大貢獻的同時也對生態(tài)環(huán)境造成了一系列的問題。石油類土壤環(huán)境污染生態(tài)修復技術(shù)研究成為了國內(nèi)外科研的熱點。利用微生物或者植物來治理污染物，集中于河床、土壤和淤泥污染治理，可以在根本上除去水和土壤中的污染物。由于它的經(jīng)濟有效，無再生污染，生物修復技術(shù)近年來成為最新、發(fā)展最快的治理技術(shù)。在實際污染土壤治理中已經(jīng)得到了廣泛的應用[1-3]。

我國對防治土壤污染修復技術(shù)研究與應用起步較晚，多以室內(nèi)機理性研究為主，實際應用較少。對油田開采區(qū)污染的土壤進行治理，選擇一種既經(jīng)濟又快捷有效、無二次污染的修復治理方法，已成為了環(huán)境治理的當務之急。我們利用河南省人民政府與中國地質(zhì)調(diào)查局共同實施的《河南省黃淮平原經(jīng)濟區(qū)多目標區(qū)域地球化學調(diào)查》項目，以地球化學、植物學、土壤學、生態(tài)學等學科為技術(shù)支撐，在自然環(huán)境條件下，用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植方式，對采油區(qū)被污染土壤中的石油類、Hg、Cu、Pb、Cd、As、PH、全鹽量進行評價，選用苜蓿、黑麥草兩種植物進行了栽培和修復試驗，以達到油田開采區(qū)污染土壤治理，探索污染區(qū)植物修復的環(huán)境生態(tài)效應。

1 試驗區(qū)概況

1.1 位置

種植試驗區(qū)位于河南省中原油田采油區(qū)，試驗面積3畝。

1.2 地理概況

種植試驗區(qū)處于黃河沖積平原，地形較為平坦，地貌體主要為黃河近代泛流平地。土壤類型主要為砂質(zhì)潮土，是發(fā)育在黃土性河流沉積物母質(zhì)上，經(jīng)地下水參與成土過程，在旱耕熟化條件下形成的土壤[4]。春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季涼爽潮濕，冬季嚴寒多雪，一年四季分明。多年平均降水量592mm，最大凍土深度37cm。

1.3 地質(zhì)條件

出露地層為第四系全新統(tǒng)黃河沖積物。包氣帶的物質(zhì)組成多為黃河泛濫所帶來的沖洪積物。包氣帶巖性主要為粉土、粉砂、粉質(zhì)粘土及細砂等，隔水性能差，為一弱透水層。

1.4 組織管理

為保證項目的正常開展，種植試驗施工成立了專門的項目經(jīng)理部，下設(shè)耕作施工組、技術(shù)組，負責科研技術(shù)事宜。為防止自然災害和人為破壞（如防家禽到地里刨食），成立安全協(xié)調(diào)組，負責種植區(qū)安全協(xié)調(diào)事宜。種植試驗場地由項目組與當?shù)乩相l(xiāng)共同管理模式，以保證種植試驗順利進行。

2 種植試驗

根據(jù)污染區(qū)水文、氣象、土壤、地質(zhì)、污染物類型及污染現(xiàn)狀，選擇切實可行植物進行石油污染治理研究。

2.1 室內(nèi)種植試驗

室內(nèi)試驗按不同比例加入污染區(qū)已受重污染土放在盆中，用分盆栽的方法研究植物的適應性。試驗表明苜蓿生長良好（圖1），適宜種植。

圖1 室內(nèi)的苜蓿

2.2 實地種植試驗

2.2.1 土壤耕作

根據(jù)試驗區(qū)地勢低洼，土壤含水量高的情況，采用機耕晾墑方法進行處理地。采用懸空耙作業(yè)，整地深度在30cm左右，晾曬二天再作業(yè)一次，再晾曬，反復作業(yè)四次，目的是使土壤均勻，適于種植。項目組人員與當?shù)卮迕褚坏理樌瓿闪送寥栏鳌?/p>

2.2.2 播種

播種前將種子與原地粉土混合摻勻，以利于出苗。播種采用撒播、條播兩種方法共同作業(yè)，確保播種效果。將種子均勻的播撒在整好的地里，使種子淺覆土，播種深度1.5～2.0cm，考慮土壤污染的實際情況，每畝播量按正常土壤播量的2倍確定，每畝播量定為4kg。

播種黑麥草1畝，紫花苜蓿1畝，黑麥草與紫花苜?；觳^(qū)1畝。

2.2.3 田間管理

出苗前盡量避免種子被破壞，如：避免家禽到示范區(qū)中大規(guī)模刨食等。在雨水較多的情況下，植物會因淹水而死亡。管理期間，做好田間排水工作保證田間無積水。

考慮此次工作在11月中旬進行，為確保種植試驗出苗率及幼苗安全越冬，在試驗區(qū)內(nèi)建設(shè)保溫棚一座（圖2）所示。

圖2 越冬大棚

本次工作在收割留茬高度為5～7cm，收割時期，第一茬在現(xiàn)蕾期收割，以后各茬在初花期收割為宜，盡量避免人為破壞。

3 試驗對比

油田區(qū)污染土壤植物種植試驗研究，樣品采集包括水和土壤樣品，土壤樣品分析項目為石油類、Cu、Hg、As、Pb、Cd、pH值及顆粒分析共八個項目；水樣品分析項目為石油類、Cu、Hg、As、Pb、Cd、pH值共七個項目，分析測試工作委托有資質(zhì)的實驗室進行。

3.1 樣品采集

項目組與實驗室一道對樣品的采集、分裝加保護劑、盛樣容器密封、運輸、測試等工作嚴格把關(guān)。水樣品的采集嚴格按要求現(xiàn)場加試劑，現(xiàn)場記錄，現(xiàn)場貼標簽，并針對石油類的特性，對測試石油類因子的樣品采用玻璃容器取樣現(xiàn)場密封。樣品采集后24小時內(nèi)樣品送達實驗室。檢查每組樣品的桶數(shù)量是否夠，樣品的包裝容器是否完好，有無漏水、漏氣現(xiàn)象。樣品有專人負責管理，水樣和土壤樣分庫存放，確保了樣品無交叉污染。

3.2 樣品分析

本次樣品分析測試使用了先進的大型精密儀器，如SOLAAS-M6型無火焰原子吸收光譜儀，UV751GD型紫外分光光度計，以及YYG-2A型冷原子熒光測汞儀。這些儀器檢出限低、靈敏度高、分析結(jié)果準確，分析方法的檢出限和報出率均能滿足實驗要求。

準確度合格率100%，加標回收率95%～105%范圍內(nèi)，均符合規(guī)范要求。

精密度的控制采用重復分析的方法進行控制，質(zhì)量全部符合規(guī)范要求。

4 植物差異分析

4.1 植物長勢差異

植物的生態(tài)長勢受氣象、水文、土壤、播種方式、田間管理及環(huán)境污染等多方面的影響，呈現(xiàn)多樣性。因其多樣性，導致修復植物的出苗、生長狀受到抑制，從氣象方面說，播種后突降大雨，土壤水分含量極大，不適宜種子的萌發(fā)條件，加之播種后氣溫驟低，幼苗大部分被凍死。從水文方面講，治理區(qū)地下水位埋深較淺，土壤濕度較大，難以出苗。從土壤和環(huán)境污染方面說，土壤中因廢油的散落，造成石油類、含鹽量高，抑制幼苗生長，在高鹽堿地區(qū)（含鹽量在0.21%～0.74%）幼苗死亡。

試驗區(qū)種植苜蓿及黑麥草兩種植物進行生態(tài)對比。中西部黑麥草長勢良好（圖3）；苜蓿在西部和南部長勢一般（圖4），中部長勢較好（圖5）。在東部苜蓿無法生長，只生長有雜草，尤其是在東北角則雜草也無法生長（圖6），主要原因是地勢低洼，不利于排水。試驗時間為11月份，采取自然和大棚保溫兩種方式進行對比。大棚區(qū)內(nèi)苜蓿出苗率高，長勢好；大棚區(qū)外苜蓿出苗率低，長勢差。

圖3

圖4

圖5

圖6

東部土壤易溶鹽含量在0.61ug/g，石油類含量在31.4～96.3ug/g；而西部土壤易溶鹽含量在0.1149～0.2406ug/g，平均值為0.1604，石油類含量在25.5-61.8ug/g，西部土壤中易溶鹽含量和石油類含量明顯小于東部地區(qū)。土壤易溶鹽含量高低是影響修復植物生長態(tài)勢的主要因素。

4.2 種植前后對比分析

本次工作的檢測項目以石油類、Hg、Cu、Pb、Cd、As為主要研究對象，苜蓿和黑麥草植物對石油類降解、重金屬的吸附有較好效果。根據(jù)兩次分析結(jié)果進行分析對比（表1）。

表1 種植前后土壤中組分含量統(tǒng)計 單位：ug/g

從兩次取樣對比分析結(jié)果來看，種植苜蓿和黑麥草植物，對污染土壤中的石油類和重金屬有一定的吸附作用。治理后土壤中石油類降幅31.57%，重金屬類降幅3.53%～35.71%。石油類含量降幅大于重金屬下降幅度。

苜蓿是直根系植物，根系可深達3～4m，可以處理深部的污染物。本次試驗對石油類、汞有明顯的修復作用，銅、鎘、砷修復效果不明顯。

黑麥草是須根系植物，根系發(fā)達且主要集中在20～30cm，適宜淺部污染物的處理；對石油類、汞有明顯的修復作用，對銅、鎘、砷修復效果不明顯。

5 結(jié)論

根據(jù)中原油田污染特征，種植苜蓿和黑麥草試驗后，土壤中石油類和重金屬含量有明顯下降，取得了預期治理效果，選用苜蓿和黑麥草作為修復植物法治理石油類污染進行原位修復方法正確，具有推廣和借鑒價值。

[1]夏北成.環(huán)境污染生物降解[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[2]張興儒，張士權(quán)，等.油氣田開發(fā)建設(shè)與環(huán)境影響[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998.

[3]連會青，武強，李鐸.石油污染物在淺層孔隙介質(zhì)中的吸附與遷移[J].遼寧工程技術(shù)大學學報，2005（2）：25-26.

[4]許宇飛.沈陽市部分農(nóng)田土壤重金屬污染評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2006（6）：17.