基本信息
- 项目名称：
- 植物用于化学修复受污染土壤的毒性分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 该作品是国家863重点资助项目，主要针对石油污染土壤的植物修复问题展开讨论，主要目的是筛选出适合的植物品种，清除土壤中的石油烃。实验利用溶剂萃取法、紫外分光光度法等化学方法，统计法、类比推理等数学方法，得到最终结论：在修复轻度石油烃污染土壤时，优选绿豆作为修复植物，而在修复较高浓度的石油烃污染土壤时，则优选蚕豆作为修复植物。 对于目前亟需解决的土壤石油污染问题，该实验结果有着重要的参考价值。
- 详细介绍：
- 植物用于化学修复受污染土壤的毒性分析 自然科学类学术论文 申请人： 刘锡洋 指导教师：廉景燕 论文提纲 由于在石油的开采、使用过程中会引起一系列的环境问题，石油污染越来越受到人类的关注。实验证明：石油污染土壤化学修复法处理含油污泥比较彻底，可将大部分石油物质提取回收，但引起土壤部分物理性质的变化。 为对化学修复后污染土壤效果进行检测，选择几种适宜在石油污染土壤环境中生长植物进行实验；并采用溶剂修复法修复石油污染土壤作为受试土壤；配制相同浓度原油污染土壤作为对照。利用高等植物独立试验方法，以植物的植株高度、生物量、根系长度及污染土壤中石油浓度的变化作为生态指标对石油污染土进行毒理分析。主要结论如下： 1. 不同的作物种子对石油污染表现出不同的耐受性. 对比无污染土壤，大多数豆科植物都表现出对石油有一定的耐受性,其中受石油烃污染影响最严重的是黑麦草和蒲公英。 2. 与相同浓度原油污染不同，使用有机溶剂洗过土壤长势普遍较相同浓度原油污染土壤差。 3. 豆科类植物较之禾科类植物黑麦草、及菊科类植物蒲公英受到石油污染物的影响更小。本实验采用了索氏提取法萃取土壤中的石油烃，并用紫外分光光度仪测量出石油的具体含量，得出几种豆科植物吸收的石油量。相比之下，七组浓度处理下蚕豆具有较高的耐受性和生物量，因而具有修复石油污染土壤的潜力。 第一章 前言 1.1 选题意义 随着石油类污染土壤面积的迅速扩大,如何经济有效地加以修复和控制已成为当今环境保护领域一大技术难点。鉴于石油污染的危害性及石油污染的全球性，近年来，世界各国开始重视污染土壤的治理技术的研究，污染土壤的修复技术研究成为当前环境保护工程科学和技术研究的一个新热点。欧美国家先后投入大量的人力物力进行被污染土壤的修复和治理，石油污染土壤处理己经形成了一种环保产业，许多大型公司致力于快速而高效地进行常规的石油治理和应付突发性石油泄漏事故。而在我国，有关土壤中石油污染处理的研究目前还处在起步阶段，形势相对比较紧迫。现有的修复方式包括物理修复、化学修复和生物修复等。 化学修复技术是利用污染物与修复剂的化学反应对土壤中的污染物进行固定、氧化、分离、提取，来降低土壤中污染物含量的一种环境化学技术。石油污染土壤的化学修复技术主要有萃取法、土壤洗涤法、化学氧化法等。化学修复技术是利用污染物与修复剂的化学反应对土壤中的污染物进行固定、氧化、分离、提取，来降低土壤中污染物含量的一种环境化学技术。石油污染土壤的化学修复技术主要有萃取法、土壤洗涤法、化学氧化法等。实验证明采用多级逆流萃取流程，脱油率可达85%以上，土壤含油浓度理论上可达植物修复浓度。因此需对不同植物进行相关毒性分析，以便对化学修复方法进行评估，并为后续植物修复阶段提供一定实验基础。 1.2 植物的筛选 进行植物毒理分析及修复的一个重要问题就是要选择适宜的植物种类。在植物选择上，植物对污染物的同化能力是需要优先考虑的一个重要方面。研究表明，不同植物之间同化有毒物质的能力存在显著差异。其次，理想的修复植物应具有易存活、生长快、适应性强、根系发达等特点。植物的根是植物与污染物最密切接触的部分,根系的发育状况在很大程度上决定了根圈的降解效率。从以往研究看，单子叶植物的纤维状根系统比双子叶植物粗大的根系统覆盖的表面积更大，因而降解效率更高。因此，在选择修复植物时，根及根圈的物理形态要重点考虑。但鉴于豆科植物对温度要求低，易成活，有强大的须根系，可以最大可能地提供微生物活动的根表面积，能够适应多种有机污染物，并且生长旺盛，有较大的生物量，根系深，能够穿透较深的土层，所以本实验主要对黄豆、绿豆、蚕豆、青豆等豆科植物进行了研究。 1.3 高等植物毒理实验 目前已建立的高等植物毒理实验的3种方法分别为：种子发芽实验、根伸长实验和早期植物幼苗生长实验。这些实验通过植物在污染条件下根系发育的状况、生物量减少的程度或植物的耐污特性等对污染进行诊断。最初这类实验主要用于纯化学品的毒性检验，但随着土壤污染生态毒理评价的需求，该方法的应用范围已扩展到废物倾倒点，土壤污染现场以及土壤生物修复过程中。有关这方面的研究已有较多报道，关于有机污染物的植物毒性相应已受到研究者的关注，但选用多种植物进行植物毒性的剂量-效应关系及符合污染效应研究的报道甚少。 以高等植物种子发芽抑制率、生物量及对石油的吸收程度进行土壤污染生态毒理效应研究,是从生态毒理学角度衡量土壤环境质量和土壤污染的重要方法。为了筛选出适合的修复植物，污染土壤中种子的发芽实验已得到广泛的应用。 1.4植物修复石油污染土壤的机理 植物修复即利用植物修复和消除由有机毒物和无机废物造成的土壤环境污染, 而实际上植物修复是利用土壤- 植物- 微生物组成的复合体系来共同降解污染物的。 A. 直接吸收与代谢 B. 植物挥发和吸附 C. 根系释放的酶和根系分泌物的催化降解 1.5本实验研究的主要内容如下： 1.同种植物在不同石油浓度的土壤中的生长比较，通过测量种子发芽率、植株高度、生物量、根系长度等参数研究石油对植物的生长影响； 2.不同植物种类在相同石油浓度的土壤中的生长，观察植物的生长状况，确定石油对不同植物的影响大小； 3.通过测量不同植物修复的土壤石油含量，判断各种植物修复效果的大小。 第二章 实验部分 2.1实验材料、仪器与试剂 2.1.1实验材料 1.实验用土： 无污染土壤采自天津理工大学主校区0-20cm旱地表层土，土壤为粉砂壤土。 2.供试原油： 采自山东胜利油田。 3.供试植物： 豆科植物的选择主要是由于石油污染土壤中的C/N较高，而C/N是影响微生物活性的一个重要指标，豆科植物具有固氮的功能，能够调节C/N，从而提高微生物活性，促进污染物的降解，并且可以减少氮肥的施入，也是从处理费用考虑。禾本科植物具有较大的须根系，能够为微生物提供更大的根表面面积。并且实验植物常选用受污染区内代表性较强的粮食作物和经济作物，在进行植物修复的同时，能够带来一定的经济效益。本实验选择的豆科植物是黄豆、绿豆、蚕豆及青豆。 通过查阅文献知黑麦草黑麦草、蒲公英能促进根际土壤中菲等多环芳烃的降解，且有良好的效果；葱具有生长快，发芽率高，对环境要求低，因此也被选为实验植物。 供试植物种子购自天津市华苑综合市场及津沽老农，见表2.1。 表2.1 供试植物一览表 种子 发芽率 产地 纯度 黄豆 ≥90% 天津 ≥95% 绿豆 ≥85% 天津 ≥95% 蚕豆 ≥85% 天津 ≥95% 青豆 ≥85% 天津 ≥95% 黑麦草 ≥85% 北京 ≥98% 蒲公英 ≥85% 北京 ≥95% 葱 ≥85% 北京 ≥95% 2.1.2 实验仪器 本实验使用的仪器及其型号如表2.2所示： 表2.2 实验仪器 器材 型号或规格 来源或产地 电子天平 JJ200 常熟双杰测试仪器厂 循环水多用真空泵 SHB-Ⅲ 巩义市英裕高科仪器厂 标准筛 20目 上虞市五星冲压筛具厂 索氏提取器 150ml 天津市北辰区光明玻璃仪器厂 电热鼓风干燥箱 DL-101-3 天津市中环实验电炉有限公司 旋转蒸发器 RE-52AA 上海亚荣生化仪器厂 磁力加热搅拌电热套 DHT 山东华鲁电热仪器有限公司 台式恒温振荡器 QE-1 天津市欧诺仪器仪表有限公司 U-3310紫外-可见分光光度计 U-3310 日立HITACHI 2.1.3 实验试剂 本实验中使用的试剂如表2.3所示： 表2.3 实验试剂 试剂名称 规格 来源或产地 石油醚（30℃-60 ℃） 分析纯 天津市江天技术有限公司 丙酮 分析纯 天津大学科威公司 2.2 实验步骤 2.2.1污染土壤的制备 取一定量的过20目筛的无污染土壤，将其放入四个1000ml的大烧杯中，向每个烧杯分别加入20g、10g、5g、1g的石油，加入石油醚，用玻璃棒搅拌10分钟左右静置，使土壤与石油混合均匀，将配制好的土置于旋转蒸发仪上蒸发回收石油醚， 取出处理好的土壤，把每种浓度的土壤分为七份，每份大约称125g，置于放有纸垫的花盆中待用（贴上标签，注意区分浓度）。 取一定量的油田污染土壤置于四个锥形瓶中，向每个锥形瓶中加入约四倍体积的石油醚，摇匀后放入恒温振荡器中振荡半个小时，温度设为25摄氏度，然后用旋转蒸发仪蒸将石油醚回收，蒸干后再将锥形瓶放入电热鼓风干燥箱中干燥，取出干燥过的污染土壤，用研钵将洗过的土壤研细后分别与无污染土壤按1:2、1:4、1:9比例混合均匀，再将每种比例的土壤分别放入七个垫有纸垫的花盆中待用（贴上标签，注意区分浓度）。 因此本实验共有20g/kg、10g/kg、5g/kg、1g/kg，洗土比无污染土为1:2、1:4、1:9这七种浓度的土壤。 2.2.2盆栽实验 先将黄豆、绿豆、蚕豆、青豆、黑麦草、蒲公英、葱种子浸泡在水中24小时，待种子发出嫩芽后取出晾干，然后再将种子分别种植到八种浓度的土壤中，总计五十六盆。黄豆每盆种10粒种子，绿豆每盆20粒，蚕豆每盆5粒，青豆每盆10粒，黑麦草、蒲公英、葱都是50粒（第一次浇足水）。 2.2.3栽培后管理及实验记录 及时适量的保证土壤中水分（每天浇一次水），每天对所有的花盆中的植物种子观察并记录其发芽状况，直到所有的花盆都不再发芽为止（后来枯萎的不算）。发芽后观察植物的生长变化，并测量其植株高度（取平均值）。 实验现场如图2.1所示： 2.3分析指标及测定方法 2.3.1 分析指标 1. 土壤中石油含量对植物存活率、植株高度的影响 2. 土壤中石油含量对植物生物量的影响 3. 土壤中石油含量对植物根系长度的影响 4. 不同植物对石油污染土壤的修复效果 2.3.2 测定方法 1. 植株高度 从种子出土开始，每天定时测量植物的茎高度，由种子的发芽数，算出各种植物在不同石油浓度的土壤中植株高度的平均值，刚出土的植物植株高度可视为零，然后绘出不同植物的生长高度在不同环境下的变化趋势。以此来了解石油污染土壤对各种植物生长的影响大小。 2. 植物生物量的测定 生长一段时间后，将植物从花盆中取出，并将根部的粘土洗干净后放入电热鼓风干燥箱中干燥，待植物体中的水分蒸发完之后用研钵将其研碎，其他花盆的以此类推，研碎后用电子天平称其重量即为植物的生物量。再统计出不同植物在含有不同石油浓度土壤中生长一段时间所具有的生物量，定性的了解石油污染土壤对各种实验植物生长的影响。 第三章 结果与讨论 3.1 土壤中石油含量对植物成活率、植株高度的影响 观察结果显示，不同植物种类之间对同一浓度的石油烃污染有不同的响应，同种植物在不同石油浓度的污染土壤中响应也不同。 图3.1展示出不同植物在石油烃污染胁迫下的植物成活率。其中横向表示土壤中的石油含量，纵向表示不同种类植物在不同石油烃浓度胁迫下植物成活率。 图3.1 不同石油浓度对植物存活率的影响 由图3.1可以看出，在用原油直接配制的污染土壤中，植物在10g/kg的土壤中成活率最大，而且相对于空白浓度的土壤来说，加入一定量石油的土壤对这七种植物都起到了促进作用，成活率大都较空白浓度的偏高，说明这个浓度的石油污染土壤对植物的生长起到了一定的促进作用。其中绿豆成活率最高，说明绿豆受这个浓度的污染土壤的影响最小。蒲公英的成活率最低，几乎为零，可能存在两种原因，一是其受石油的影响最大，不适合做植物修复石油污染土壤的候选植物；二是种子质量存在问题，可能由于种子保存时间过长，影响发芽。 其次，在经石油醚洗过的油田污染土壤与无污染土壤混合的情况下，实验植物总体长势较差，黑麦草、蒲公英几乎没长出来，有可能在洗土过程中一部分有机质被石油醚溶解而脱离土壤，致使土壤养分流失，导致其生长受限。从下图看出黄豆、绿豆的成活率随着石油浓度的减少而增大，蚕豆、青豆和葱受石油的影响程度最小，长势最旺盛，尤其在1:4的土壤中达到了100%，说明在这种石油浓度下，污染土壤对蚕豆、青豆、葱其到了促进作用。 8种石油烃浓度污染土对7种作物生长发育影响效果图及植株高度在不同石油浓度的污染土壤中随生长时间的变化趋势（两种不同配制的土壤石油烃浓度从左至右依次减小,左边四盆为用石油直接配制的污染土壤，右边四盆为油田土壤经石油醚洗过后与无污染土壤混合污染土壤）如下： 图3.2不同石油烃浓度污染土对黄豆生长发育的影响 图3.3 黄豆植株高度在不同石油浓度的污染土壤中随生长时间的变化趋势 图3.4不同石油烃浓度污染土对绿豆生长发育的影响 图3.5 绿豆植株高度在不同石油浓度的污染土壤中随生长时间的变化趋势 图3.6不同石油烃浓度污染土对蚕豆生长发育的影响 图3.7 蚕豆植株高度在不同石油浓度的污染土壤中随生长时间的变化趋势 图3.8不同石油烃浓度污染土对青豆生长发育的影响 图3.9 青豆植株高度在不同石油浓度的污染土壤中随生长时间的变化趋势 图3.10不同石油烃浓度污染土对黑麦草生长发育的影响 图3.11 黑麦草植株高度在不同石油浓度的污染土壤中随生长时间的变化趋势 图3.12不同石油烃浓度污染土对蒲公英生长发育的影响 图3.13 蒲公英株高度在不同石油浓度的污染土壤中随生长时间的变化趋 图3.14不同石油烃浓度污染土对葱生长发育的影响 图3.15 葱植株高度在不同石油浓度的污染土壤中随生长时间的变化趋势 图3.16 不同植物在不同石油浓度的污染土壤中最终植株高度比较 由图3.16可以看出豆类植物受石油污染土壤的的影响较小，甚至生长比一般的土壤更为茂盛。在用原油直接配制的污染土壤种植的植物生长趋势呈现波浪形，10g/kg的土壤中植物生长最为茂盛，其次为20g/kg、1g/kg、5g/kg，说明在这四种浓度的土壤中10g/kg的石油浓度最适合豆类生长，并且对豆类植物生长有一定的促进作用，尤其是蚕豆和黄豆最适合在石油污染土壤种植。青豆、黑麦草、葱的生长状况与一般土壤相差不大，对石油也有一定的抵抗力，也是适合做石油污染土壤的修复植物种类；在这七种植物中，蒲公英的长势最差，说明石油对蒲公英的影响比较大，石油污染土壤中不适合种植蒲公英，因此不能做为植物修复的候选植物。 在用石油醚洗过的油田污染土壤与一般土壤混合的花盆中，除了蚕豆之外其他的长势普遍较差，而且随着石油浓度的减少生物量呈递增趋势，说明在经洗过的土壤中植物的生物量是与石油浓度反正比，石油浓度越大生物量越小。另外，在洗土过程中，石油醚有可能会溶解土壤中的有机质及其他营养物质，导致土壤中养分流失，最终使得植物生长状态不佳。 3.2 土壤中石油含量对植物生物量的影响 由于实验进度等因素，本实验对植物生物量的研究只限于豆科植物。下图为不同植物在不同石油浓度的污染土壤中生物量比较： 图3.17 不同植物在不同石油浓度的污染土壤中生物量的比较 从图3.17可以看出，在用原油直接配制的污染土壤种植的植物生物量比较大，其中黄豆、绿豆的生物量基本上呈现两边大中间小的趋势，而且这两种植物的生物量相对于在一般土壤中较大，显示了它们对石油烃污染的较强耐受性；本实验中受石油烃污染物影响最小的是蚕豆，在这四种土壤中，10g/kg石油含量的土壤是其生长的最佳浓度，生物量最大，对石油烃的耐受性最大。青豆则受到了一定的影响，相比较空白浓度土壤生物量减少。 用洗过的土壤栽培的植物生物量普遍较小，其中黄豆、绿豆在1:2的土壤中生物量特别小，土壤中石油烃对其抑制作用最大，说明在此石油烃浓度的土壤中不适合种植黄豆、绿豆，对土壤的修复作用甚微。但蚕豆展现出了很好的生存能力，显示了对石油烃污染的较强耐性。也就是说,本实验中受石油烃污染物影响较小的是蚕豆，尤其是当石油烃浓度为1:4时,其植物的生物量与清洁土壤对照组生物量相比,不仅没有受到影响反而促进了其生长，起到了肥料的作用。青豆在1：2的土壤中生物量接近为零，但在1:4、1:9的土壤中生长比较好，生物量都比清洁土壤中的要大，说明青豆适合在低浓度的石油烃污染土壤中生长。 3.3土壤中石油含量对植物根系长度的影响 目前已建立的高等植物毒理实验方法有三种。如种子发芽实验、根伸长实验及植物早期生长实验，这些实验通过植物在污染条件下根系发育的状况、生物量减少的程度或植物的耐污特性等对污染进行诊断。本实验通过植物根伸长状况，确定不同植物毒性的敏感性，该研究可为筛选土壤有机污染敏感指示植物提供实验科学依据。下图为不同植物在不同石油浓度的污染土壤中根系长度的比较： 图3.18不同植物在不同石油浓度的污染土壤中根系长度的比较 由图3.18所示，在用原油直接配制的污染土壤中，黄豆在石油含量为5g/kg的土壤土壤中根系长度最长，在石油含量为20g/kg的土壤中最短，而且随着石油浓度的降低根系长度也有升高的趋势，绿豆在10g/kg的土壤中根系最长，20g/kg的石油含量对其抑制最大，然后随着浓度的降低而降低；蚕豆和青豆的根系长度随着石油烃含量的变化趋势具有很强规律性，在这四种石油烃含量不同的土壤中，石油含量越大根系长度越长，表明石油烃污染过的土壤可以刺激幼苗的生长，使幼苗的根系增加。 在经石油醚洗过的油田污染土壤与无污染土壤混合的情况下，黄豆在1:4的石油烃含量的土壤中根系较长，浓度增大或减少相对于1:4的来说都对其根的伸长起到了一定的抑制作用，且都比清洁土壤中的要小。绿豆受石油烃的影响比较大，1:2、1:4的土壤中根系长度几乎为零，和前面四种土壤比较，显然用石油醚洗过的土壤对植物的抑制较大，也在一定程度上说明土壤中的营养成分大部分流失。蚕豆的受抑制程度则较小，根系长度也是在1:4的土壤中最大，且比清洁土壤中的更长，对蚕豆的生长起到的积极作用；青豆则比较适合在洗过的油田污染土壤与无污染土壤混合环境下生长，根系最为发达，呈现一定的规律性，就是随石油烃含量的减少根系长度增大，且增幅较高。 3.4 不同植物对石油污染土壤的修复效果 在植物根际土壤中，由于植物积极改变或调节土壤环境来促进微生物的生长和活动，同时随着根的延伸，土壤集合体变疏松，污染物氧化所需要的氧将沿着根渠进入更深的土壤层，加上植物根系本身分泌的有机质和酶，这些因素无疑将有利于土壤中石油烃的降解。另外，不同植物根际环境中石油的降解率差异可能主要与植物根际及其分泌物特别是酶类的不同有关。图3.19展示了不同植物在不同石油浓度的污染土壤中降解石油烃量： 图3.19不同植物在不同石油浓度的污染土壤中降解石油烃的效果对比 从图3.19可以直观地看出，在用原油直接配制的污染土壤中，绿豆的降解效果最好，在石油含量为10g/kg的污染土壤中效果尤为明显，说明在这个浓度下最能最大发挥绿豆的降解能力，高于或低于这个浓度的污染土壤，绿豆单位生物量降解的石油烃都会有所下降，低浓度的降解效果最差；黄豆对石油烃的降解量是随着石油烃浓度的增加而增加的，且增幅较大，对高石油烃浓度的污染土壤有较好的修复效果；蚕豆在这种土壤中的石油烃降解效果则最差，但也有明显的规律性，就是随着石油烃浓度的增大降解的量就越大，在高石油烃浓度的污染土壤中有很大的潜力；青豆的情况与绿豆比较相似，都是在10g/kg的污染土壤中降解石油烃最多，且高于或低于这个浓度的污染土壤，其单位生物量降解的石油烃都会有所下降，低浓度的降解效果最差，但总体效果不如绿豆好。 由于其他豆科植物在经石油醚洗过的油田污染土壤与无污染土壤混合的环境中生长状况比较差，生物量比较小，所以在此仅讨论蚕豆的修复效果。蚕豆单位生物量降解的石油烃的量尤为突出，在洗土比清洁土壤为1:2的污染土壤中，蚕豆降解石油烃的量达到了10.6mg，为本实验所有豆科植物降解石油烃量的最大值，说明在这个浓度下，蚕豆最适合作为石油污染土壤修复的候选植物。 3.5 结 论 本文选用黄豆、绿豆、蚕豆、青豆四种豆科植物与黑麦草、蒲公英、葱及天津地表土壤为研究对象进行室内盆栽实验。以作物种子的存活率、植株高度、植株生物量作为生态指标对石油污染进行毒理分析，以此评价不同浓度石油烃污染土壤对供试植物生长发育的影响及不同植物对石油烃污染土壤的响应，并对四种豆科植物做了进一步的研究，对经这些豆科植物修复过的土壤进行检测，定量地确定各种植物对石油烃的降解效果，从而筛选能够适应高浓度石油烃污染土壤的植物品种。得出主要结论如下: 黄豆在用原油直接配制的污染土壤中的存活率、植株高度、生物量、根系长度普遍比在清洁土壤中的要高，说明黄豆对石油烃具有较强的耐受性，但经过紫外光谱仪分析，其降解石油烃的能力较其他豆科植物要小，因此黄豆虽然对石油烃污染的土壤具有一定耐受性，但不适合作为修复污染土壤的植物；绿豆的存活率、植株高度、生物量、根系长度也普遍比在清洁土壤中的要高，且绿豆单位生物量所降解的石油烃的量较其他三种的要大，因此适合作为低浓度石油污染土壤修复的植物；蚕豆在石油浓度较低的污染土壤中，存活率、植株高度、生物量及根系长度受抑制程度都比较小，对石油烃也有一定的耐受能力，但其在低浓度的石油污染土壤中降解的石油烃量相对在高浓度的要小的多，在洗土比清洁土壤为1:2的受污染土壤中，蚕豆单位生物量所降解的石油烃量为四种豆科植物中最大，适合作为深度石油烃污染土壤的修复植物。 综上所述，在修复轻度石油烃污染土壤时，选择绿豆比较合适，而在修复较高浓度的石油烃污染土壤时,则可以选择蚕豆作为修复植物。
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撰写目的和基本思路
- 本作品是针对日益严重的土壤石油污染问题展开的。在已知化学修复法可将受污土壤中石油大部分提取的前提下，本作品旨在通过对多种植物的多种生态指标进行实验和分析，进而得到能够使土壤恢复原有理化特征的再修复植物。
科学性、先进性及独特之处
- 1、科学性：本作品的实验设计和操作，都在已知理论基础上进行。操作过程中，小组成员均严格遵守实验规范。2、先进性：在先进的设备和实验条件下，针对植物种子发芽率、植株高度、生物量、根系长度等生态指标进行分析，得到准确的结论。3、独特性：本作品是在对受污土壤的化学修复基础上，利用植物进行再修复，从而达到清除土壤中石油烃和恢复土壤理化特征的效果。在实验对照组设置以及实验材料的准备上，也有独特的设计。
应用价值和现实意义
- 随着石油类污染土壤面积的迅速扩大，如何经济有效地加以修复和控制已成为当今环境保护领域的一大技术难题。目前普遍运用的化学修复法，只能将受污染土壤中的石油污染物提取出来。而本作品所探究的植物修复则可以在化学修复的基础上，使土壤的理化性质得到恢复。从而根本上清除石油对土壤的污染，恢复土壤的生产力。
学术论文摘要
- 由于在石油的开采、使用过程中会引起一系列的环境问题，石油污染越来越受到人类的关注。目前主要采用的化学修复技术虽可较彻底地清除土壤污染物，但对土壤理化性质的恢复没有明显作用。因而，植物修复技术以成本低、无二次污染、自然美观等特点，正逐步成为未来石油污染治理研究的重要方向。作品对化学修复后污染土壤效果进行检测，选择适宜在石油污染土壤环境中生长植物进行实验；并采用溶剂修复法修复石油污染土壤作为受试土壤；配制相同浓度原油污染土壤作为对照。利用独立试验方法，以植株高度、生物量、根系长度及污染土壤中石油浓度的变化作为生态指标对石油污染土进行毒理分析。主要结论如下：1、不同的作物种子对石油污染表现出不同的耐受性. 对比无污染土壤，大多数豆科植物都表现出对石油有一定的耐受性。 2、使用有机溶剂洗过土壤长势普遍较相同浓度原油污染土壤差。3、豆科类植物较之禾科类植物及菊科类植物蒲受到石油污染物的影响更小。本实验采用了索氏提取法萃取土壤中的石油烃，并用紫外分光光度仪测量出石油的具体含量，得出几种豆科植物吸收的石油量。七组浓度处理下蚕豆具有较高的耐受性和生物量，因而具有修复石油污染土壤的潜力。
获奖情况
- 论文《石油污染土壤物化修复前后生物毒性效应》于2011年3月发表于《环境科学》第32卷，第3期。 论文《植物用于化学修复受污染土壤的毒性分析》在天津理工大学“第十二届大学生课外学术作品竞赛”中，获得一等奖。
鉴定结果
- 该作品研究方向独特而具有实际应用价值，实验设计科学严谨，实验操作过程严格遵守规范，所得结果准确。对于目前亟需解决的土壤石油污染问题，该作品结论有着重要的参考价值。
参考文献
- [1] 易秀，杨胜科，胡安焱.土壤化学与环境[M]. 北京：化学工业出版社，2007 [2] J.M.亨特著，胡伯良译. 石油地球化学和地质学[M]. 石油工业出版社，1986 [3] 赵佶，吕桂芬，赵丽，等. 落地石油对对草原土壤微生物群落的影响及评价[J]内蒙古大学学报（自然科学版），1997,28（4）：541-546 [4] 李芳敏，姚金龙，王琼山. 修复石油污染土壤的植物筛选. 中国农学通报，2006 [5] 刘晓冰，邢宝山，周克琴，王光华，刘居东. 污染土壤植物修复技术及其机理研究. 中国生态农业学报. 2005 [6] 李纪云，李丽，冯成武. 超声提取——紫外分光光度法测定土壤中含油量. 分析化学，2000,28:263 [7] 平立凤，李振，赵华，胡秀卿，吴敏. 土壤样品中多环芳烃分析方法研究进展. 土壤通报，2007 [8] 王丽霞，张敬轩，李挥，张岩. 自动索氏提取-高效液相色谱法同时测定油炸面制品中的16种多环芳烃.河北省科学院学报，2009 [9] 李小利，刘国彬，徐明祥，等. 土壤石油污染对植物苗期生长和土壤呼吸的影响. 水土保持学报，2007,21（3）：95~98 [10] 赵国铮，李长波，张洪林，邱峰. 土壤介质中有机物提取方法研究进展. 长春理工大学学报（自然科学版），2009
同类课题研究水平概述
- 近年来，世界各国开始重视石油污染土壤的治理技术的研究，污染土壤的修复技术研究成为当前环境保护工程科学和技术研究的一个新热点。现有的石油污染土壤修复方式包括物理修复、化学修复和生物修复等， 一、物理修复(1)焚烧法：只适于小面积被石油烃类严重污染土壤的治理，而且对焚烧过程中可能产生有毒物质要进行收集处理。该方法不适用于大面积污染土壤的原因是处理成本过高。(2)隔离法：这一方法没有破坏石油烃类，所以只适合于任何石油烃污染土壤的控制，不能作为永久的治理方法。(3)换土法：换土法是用新鲜未受污染的土壤替换或部分替换原污染土壤，以稀释原污染物浓度，增加土壤环境容量。 二、化学修复(1)萃取法：本法根据相似相溶原理，适于油污浓度较高的土壤。(2)土壤洗涤法：将污染土壤破碎，混入足够的水和洗涤剂，得到土壤、水和洗涤剂相互作用的浆液，从水相中将部分脱除污染物的土壤分离出来。 三、生物修复 生物修复具有费用低、处理效果好、对环境影响低、无二次污染、不破坏植物生长所需要的土壤环境等优点，因此，生物修复技术将成为我国生态环境保护领域最有价值和最具生命力的生物处理技术。 1.微生物修复 污染土壤的微生物修复主要利用土壤中的土著微生物或向污染环境补充经驯化的高效微生物，在优化的环境条件下，加速分解污染物，修复被污染的土壤。 (1)原位生物修复：即污染土壤不经搅动，在原位和易残留部位进行处理。包括投菌法、生物培养法、生物通气法等。(2)异位生物修复：将污染土壤挖出，在场外或运至场外的专门场地进行处理的方法。主要方法有:土壤耕作法、土壤堆腐法、预制床法、生物反应器法等。土壤耕作法、土壤堆腐法是就地处理废物最早使用的方法之一，并且广泛应用于炼油厂废油污泥的处理。 2.植物修复 植物修复利用植物及其微生物与环境之间的相互作用，对环境污染物质进行清除、分解、吸收或吸附，使土壤环境重新得到恢复。植物修复的方式有: ①植物提取；②植物降解；③植物稳定化。植物修复技术与其他修复技术相比，具有成本低、对环境影响小，能使地表长期稳定，可在清除土壤污染的同时，清除污染土壤周围的大气和水体中的污染物，有利于改善生态环境等优点。由于这一环境处理技术作为一个单独技术进行研究的时间短(至今只10年左右的时间)，且研究效果的体现时间较长，至今所积累的经验仍然较少，但其发展和应用前景却已被世人所瞩目。
