全 文 ：第 34 卷第 4 期
2014 年 4 月
环 境 科 学 学 报
Acta Scientiae Circumstantiae
Vol． 34，No． 4
Apr．，2014
基金项目:国家高技术研究发展计划项目(No． 2013AA06A205) ;国家自然科学基金项目(No． 21037002)
Supported by the National High-tech Ｒesearch and Developmente Program of China(No． 2013AA06A205)and the National Natural Science Foundation
of China(No． 21037002)
作者简介:程立娟(1989—) ，女，E-mail:orange6688@ 126． com;* 通讯作者(责任作者)，E-mail:zhouqx@ nankai． edu． cn
Biography:CHENG Lijuan(1989—) ，female，E-mail:orange6688@ 126． com;* Corresponding author，E-mail:zhouqx@ nankai． edu． cn
DOI:10． 13671 / j． hjkxxb． 2014． 0159
程立娟，周启星． 2014．野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究［J］．环境科学学报，34(4) :980-986
Cheng L J，Zhou Q X． 2014． Phytoremediation of petroleum hydrocarbon contaminated soils using a wild ornamental plant Hylotelephium spectabile
(Boreau)H． Ohba［J］． Acta Scientiae Circumstantiae，34(4) :980-986
野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究
程立娟，周启星*
南开大学环境科学与工程学院，环境污染过程与基准教育部重点实验室 /天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室，天津 300071
收稿日期:2013-07-31 修回日期:2013-09-06 录用日期:2013-09-13
摘要:植物修复作为一项绿色修复技术，是石油烃污染土壤有效而可行的修复方法之一．野生观赏植物应用于植物修复，不仅能展现野生植物
的良好耐性，在治理污染的同时美化环境，还能发挥观赏植物的特性，避免将污染带入食物链．本研究通过温室盆栽试验探讨了野生观赏植物
长药八宝(Hylotelephium spectabile(Boreau)H． Ohba)对大港油田石油烃污染土壤的修复潜力．结果表明:长药八宝对石油烃污染的盐碱土具备
良好的耐性，虽然长药八宝的地上部生物量相对于对照组有所降低，但与修复活动更为相关的根部生物量并未受到明显抑制，长药八宝也未表
现出明显的毒害症状;长药八宝对石油烃污染土壤的修复效果比较显著，当土壤石油烃浓度为 11874 mg·kg－1、20075 mg·kg－1 和 38986
mg·kg－1 时，其降解率分别为 47． 99%、24． 49%和 22． 98%，明显高于空白对照组的降解率(仅为 32． 37%、21． 57%和 17． 64%) (p＜0． 01) ;通过
最大或然数法(most probable number，MPN)观测到 11874mg·kg－1、20075 mg·kg－1 和 38986 mg·kg－1 浓度的石油烃污染胁迫下，烷烃和芳烃降
解菌的数量都要高于空白对照组，这在一定程度上促进了根际微生物对石油烃的降解．总之，长药八宝对一定浓度的石油烃污染盐碱土具备良
好的耐性，对土壤中石油烃污染物具备较高的降解率，具备修复总石油烃浓度在 40000mg·kg－1 以下的石油烃污染盐碱土的能力．
关键词:植物修复;长药八宝;石油烃;野生观赏植物;污染土壤
文章编号:0253-2468(2014)04-980-07 中图分类号:X53 文献标识码:A
Phytoremediation of petroleum hydrocarbon contaminated soils using a wild
ornamental plant Hylotelephium spectabile (Boreau)H． Ohba
CHENG Lijuan，ZHOU Qixing*
Ministry of Education Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria / Tianjin Key Laboratory of Environmental Ｒemediation and
Pollution Control，College of Environmental Science and Engineering，Nankai University，Tianjin 300071
Ｒeceived 31 July 2013; received in revised form 6 September 2013; accepted 13 September 2013
Abstract:As a type of green remediation technology，phytoremediation is an effective and feasible method for cleanup of petroleum hydrocarbons(PHCs)
in contaminated soils． Wild ornamental plants subjected to phytoremediation not only beautify our environment through their ornamental characteristics，
but also avoid introducing contaminants into the food chain on the basis of their good endurance． In this study，we performed a greenhouse pot-culture
experiment to investigate the potential of a special ornamental plant Hylotelephium spectabile(Boreau)H． Ohba． in remedying PHCs-contaminated saline-
alkali soils from the Dagang Oilfield in Tianjin，China． The results showed that H． spectabile had good endurance to PHCs． Although the shoot biomass
decreased，the root biomass closely related to PHCs degradation was inhibited insignificantly． There were no obvious adverse symptoms on H． spectabile by
the press of PHCs． The degradation rate of total petroleum hydrocarbons (TPHs)with 11，874 mg·kg－1，20，075 mg·kg－1 and 38，986 mg·kg－1 of
TPHs in soils by H． spectabile was 47． 99%，24． 49% and 22． 98%，respectively，much higher than those in the corresponding controls (32． 37%，21．
57% and 17． 64%，respectively) (p＜0． 01)． The number of culturable petroleum degraders was counted by the most probable number (MPN)method．
The petroleum degraders greatly increased in the phytoremediation treatments，promoting the degradation of PHCs． In conclusion，H． spectabile might be
an enduring wild ornamental plant for effective phytoremediation of saline－alkali soils contaminated with ≤40000 mg·kg－1 of PHCs．
Keywords:phytoremediation;Hylotelephium spectabile (Boreau)H． Ohba;petroleum hydrocarbon;ornamental plant;contaminated soil
4 期 程立娟等:野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究
1 引言(Introduction)
当前土壤污染是世界公认的最为严重的环境
问题之一．石油是现代工业社会的主要支柱能源之
一．石油烃是石油用于人类不同活动而产生的化学
物质，包括烷烃(直链烷烃、支链烷烃和环烷烃)、芳
香烃类化合物、沥青质、极性物质等(Pernar et al．，
2006;Cai et al．，2010)．在石油的开采、炼制、贮存
以及运输过程中所发生的溢油和泄露会产生落地
原油，落地原油又会将石油烃带入土壤;油页岩矿
渣的堆放和使用也会使大量石油烃进入土壤，对土
壤造成严重污染(Phillips et al．，2009)． 土壤中的
过量石油烃不仅影响土壤结构、土壤通透性、土壤
吸湿性等土壤的理化性质，还能通过渗透作用污染
到地下水(Li et al．，1997)． 此外，石油烃还严重影
响植物的正常生长，许多研究(Ogboghodo et al．，
2004)表明，土壤中石油烃可抑制种子发芽，阻碍根
际呼吸作用，造成植株萎黄病等病症，并通过食物
链对整个生态系统和人类健康造成重大威胁． 因
此，如何经济有效地修复石油烃污染土壤已经成为
国内外广泛关注的热点问题(Alkorta and Garbisu，
2001;White et al．，2006)．
目前，如何经济有效地修复石油烃污染土壤，
是土壤修复领域的一个难题． 石油烃污染土壤所用
的修复技术主要有物理修复法、化学修复法和生物
修复法 3 种．但是，传统的物理修复法和化学修复法
成本较高，易导致二次污染且不适合大规模的实施
应用(戴树桂，2005) ;微生物修复技术可能会给土
壤和地下水带来生物性污染，并且一般情况下含有
机污染物的盐碱土壤很难采用微生物进行有效的
修复(Zhuang et al．，2010)．而植物修复通过植株本
身的吸收，根际微生物及其根系分泌物的降解、吸
收、转化、固定或钝化作用，可将有毒的有机污染物
移除或转变成为无毒或毒性较小的物质，实现污染
土壤的原位修复(Pradhan et al．，1998;周启星和宋
玉芳，2004;Anderson et al．，1993;Zhou et al．，
2011)．与传统方法相比，植物修复方法具有成本
低、自然美观、可进行大面积原位操作、无二次污染
等特点(Cai et al．，2010) ，因此其作为一项绿色修
复技术，可成为石油污染土壤修复非常具有潜力的
有效可行的方法之一．
寻求能够高效降解石油烃的耐盐碱植物种类
是进行石油烃污染盐碱土壤修复的前提． 迄今为
止，国内外已经有不少相关的研究报道． Basumatary
等发现在浓度为 8%的高浓度原油污染土壤中，短
叶茳芏的总油脂降解率可高达 61． 2%(Basumatary
et al．，2012) ;黑麦草(Hutchinson et al．，2001)、高
羊茅(Schwab et al．，1998)、凤仙花(Cai et al．，
2010)等也相继被发现具备高效降解土壤石油烃的
能力．但是，植物生长受到气候条件、地形地貌、土
壤性质等的深刻影响(周启星和宋玉芳，2004;
Michael et al．，2007) ，所以更好地适应于污染环境
的本土物种的筛选成为植物修复的首选工作．
Bordoloi等研究了生长于印度阿萨姆邦的本土植物
地毯草对石油烃污染土壤的修复作用，并得到了良
好的修复效果(Bordoloi et al．，2012) ;在巴西南部
一场近四百万升原油泄露的事故地带，Vanessa 等发
现仅有的存活树种之一———鸡冠刺桐———具备修
复石油污染土壤的潜力(de Farias et al．，2009)．与
此同时，一系列的研究(Wu et al．，2009)表明盐蒿、
棉花、田菁等也可以降低土壤含盐量． 然而，用于石
油烃污染土壤修复的植物大都是禾本科植物(Aprill
and Sims，1990) ，未见野生观赏植物的研究报道，并
且盐碱双胁迫下的野生观赏植物修复石油烃的研
究也未有报道． 花卉植物作为高等植物的一种，与
其它修复植物相比，具有种质资源丰富、耐性好、适
应当地生态环境、不进入食物链、治理污染的同时
美化环境等优点．因此如果能从花卉资源中筛选得
到能高效降解石油烃污染土壤的耐盐碱物种，将为
植物修复打开一条全新的路径(Liu et al．，2007)．
大港油田土壤盐碱含量比较高，且分布不均
匀，含量范围 0． 5% ～ 5%，pH 为 8． 0 ～ 9． 3． 深入了
解盐碱条件下石油污染的特点及修复的可行性，能
够为进一步的复合污染修复，恢复生态功能提供理
论依据．因此，通过温室盆栽试验研究了野生观赏
植物长药八宝(Hylotelephium spectabile (Boreau)H．
Ohba)对大港油田石油污染盐碱土壤的修复潜力．
试验所利用的长药八宝为景天科八宝属的多年生
野生观赏植物． 试验从长药八宝对污染的耐性、对
石油烃的降解能力和土壤中石油烃降解菌的数量
三方面探讨了长药八宝修复石油烃污染土壤的可
行性，将为盐碱双污染胁迫下污染土壤的植物修复
提供新的思路．
2 材料与方法(Materials and methods)
2． 1 试验土壤
大港油田东临渤海，西接冀中平原，东南与山
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环 境 科 学 学 报 34 卷
东毗邻，北至津唐交界处，地跨津、冀、鲁 3 省市的
25 个区、市、县，总面积 18716 km2 ．本研究所用的土
壤均采自于大港油田第四采油厂．
采集的土壤自然风干后压碎，去除砾石和动植
物残体，然后过 4 mm 筛，充分混匀，以尽可能地避
免土壤中石油烃可能分布不够均匀的问题． 取少量
过筛土壤测定其含水率为 2． 78%，土壤总石油烃
(Total Petroleum Hydrocarbons，TPHs)浓度为 51411
mg·kg－1 ．土壤采集测样时，每个样品都保证在土壤
的不同位置随机取样 3 次，以其均值作为浓度测定
值，以确保取到的土壤能充分代表整个土样．
2． 2 盆栽试验
盆栽试验所选地点位于天津市南开大学泰达
学院长江学者科研团队温室内． 温室内温度维持在
18 ～ 25 ℃，日光照时间持续 16 h．
盆栽试验所用土壤的总石油烃浓度设为 4 个梯
度组，分别为:CK、T1、T2、T3 组，其对应的 TPHs 设
计含量分别为 0mg·kg－1、10000 mg·kg－1、20000
mg·kg－1 和 40000 mg·kg－1 ．根据测得的原污染土壤
中的石油烃含量，将清洁土壤与石油污染土壤按照
一定比例均匀混合，得到试验土壤的实际总石油烃
含 量 分 别 为 0mg·kg－1、11874mg·kg－1、20075
mg·kg－1 和 38986 mg·kg－1 ． 按照每盆装土 1500 g
的标准，将特定浓度的污染土壤装入花盆(直径 230
mm，高 180 mm)中，浇水平衡 2 周后备用．每个处理
组设 3 个平行，同时准备不种植植物的空白对照组．
盆栽试验所种植的植物为长药八宝． 长药八
宝，别名长药景天，多年生肉质草本野生植物，隶属
于景天科八宝属． 产于安徽、陕西、河南、山东等地，
多生于低山多石山坡上，耐寒、耐旱、耐贫瘠，管理
粗放并且具备很好的观赏价值．
盆栽试验采用根状茎扦插的方式培育长药八
宝．选取生长发育一致的根状茎，将其插入平衡好
的土壤中，每盆 3 株，浇水育苗． 试验期间按照土壤
最大需水量不定期浇水，未种植植物的对照组与试
验组处理一致．植株培养 4 个月后到达成熟期，将其
收获．
2． 3 植株生物量的测定
植株收获时，先采集根部附近的根际土装入自
封袋，以分析修复后土壤的总石油烃浓度以及降解
菌数．然后将收获后的植株的根部与地上部分开，
用自来水冲洗干净后再用去离子水充分漂洗，用滤
纸沥干多余的水分后测量其鲜重、株高、根长等生
物量，用 EPSON PEＲFECTION V700 PHOTO 扫描仪
及 WinＲHIZO软件扫描并统计其根表面积．
2． 4 土壤中总石油烃(TPHs)含量的测定
土壤中总石油烃(TPHs)含量的测定遵循美国
国家环境保护局的索提法(US EPA 3550c)． 称取 5
g风干土样，用滤纸包好，放入索氏提取器中，加入
125 mL的二氯甲烷(分析纯) ，54 ℃水浴萃取 12 h，
然后取下烧瓶(用前已烘干至恒重) ，54 ℃旋转蒸发
至干，在通风橱内挥发至恒重，称重测量． 实验所用
丙酮、正己烷充分清洗仪器并采用空白实验(污染
空白与试剂空白) ，保证结果不受外界干扰因素和
交叉污染的影响;实验中采样、染毒、测定等都设 3
个平行，以保证样品的代表性．
土壤总石油烃含量的计算公式为:
c=(m2 －m1)/w /(1－p)×10
6 (1)
式中，c为总石油烃含量(mg·kg－1) ;m1 为烧杯质量
(g) ;m2 为烧杯和矿物油总质量(g;)w 为土壤取
样量(g) ;p为土壤含水率．
其中土壤含水率的测定步骤如下:取一干燥玻
璃器皿，称重为 G(g) ;加土样 5 g 于玻璃器皿中称
重为 G1(g) ;将玻璃器皿盖上盖置于真空冷冻干燥
机中 24 小时真空冷冻干燥，放真空后，从干燥机中
取出，并放在干燥器中至室温，之后称重为 G2(g) ，
必要时，如前可再置于真空冷冻干燥机中干燥，使
得两次称重之差不得超过 3mg，取最低一次计算．
土壤含水率 p的计算公式为:
p=(G1 －G2)/(G2 －G)×100% (2)
2． 5 土壤中石油烃降解菌的计数
最大或然数(most probable number，MPN) ，可以
对一个混合的微生物群落中具有特殊功能性的微
生物类群(如土壤中的烷烃降解菌、芳烃降解菌、总
石油烃降解菌、多氯联苯降解菌、硝化细菌等)进行
数量上的测定． 一般采用 96 孔平板进行测量
(Wrenn and Venosa，1996)． 本试验采用 MPN 的 5
管计数法，对土壤中的烷烃降解菌、芳烃降解菌及
总石油烃降解菌进行计数．具体试验步骤如下:
(1)称取 1 g 土壤，加到装有 9 mL 无菌水的试
管中，振荡 20 ～ 30 min，让土壤样品均匀分散，然后
按照 10 倍稀释法依次将所需要测量的土壤样品制
成 10－1 ～ 10－9 的土壤稀释液．
(2)本试验采用 8 个稀释度，5 个重复，在 96 孔
板的每个小孔中加入 180 μL 的 MPN液体培养基及
碳源(过 0． 22 μm有机滤膜)．
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4 期 程立娟等:野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究
(3)按照无菌操作要求，从 10－9 的土壤稀释液
中吸取 20 μL溶液，放入对应编号的 5 个小孔中，并
按照同样的方法将 10－8 ～ 10－2 的土壤稀释液各
20μL加入到相应编号的小孔中．
(4)将 96 孔板置室温培养．烷烃降解菌和总石
油烃降解菌培养 2 周后，加入 INT显色反应，隔天观
察结果进行计数，以红色为阳性反应． 芳烃降解菌
培养 3 周后计数，以溶液变黄或浑浊为阳性反应．
培养基为 Bushnell Haas Broth，具体配方为:0． 2
g·L－1 的硫酸镁，0． 02 g·L－1 的氯化钙，1． 0 g·L－1 的
磷酸二氢钾，1． 0 g·L－1 的硝酸钾，1． 0 g·L－1 的磷酸
氢二钾和 0． 02 g·L－1 的三氯化铁;培养后加入的染
料为碘硝基四唑紫(INT) ，浓度为 3 g·L－1;烷烃降解
菌的计数所使用到的碳源是正十六烷，芳烃降解菌
计数所使用到的碳源是 4 种多环芳烃混合液(10 g
·L－1 的菲，1 g·L－1 的蒽，1 g·L－1 的芴和 1 g·L－1 的二
苯并噻吩)．
2． 6 统计分析
数据统计与分析采用 SPSS20． 0 与 Origin8． 0 进
行．各实验结果均以平均数±标准偏差的形式表示．
按照单因素方差分析方法中 Duncan 多重分析的方
法，进行多组样本间的显著性分析，规定显著性水
平 p＜0． 05．
3 结果与讨论(Ｒesults and discussion)
3． 1 长药八宝对石油烃和盐碱污染的耐性
植株收获时，不同石油烃污染浓度下的长药八
宝从外表看生长状况良好，无叶片发黄、落叶、枯萎
等明显的毒害症状，说明长药八宝对石油烃和盐碱
污染具备一定的耐性．由图 1a 可知，当土壤总石油
烃浓度为 11874mg·kg－1 时，长药八宝的地上部鲜重
相对于无污染的对照组有显著降低(p＜0． 05) ，说明
土壤石油烃和盐碱胁迫对长药八宝地上部的生长
出现了明显的抑制作用． 但随着石油烃浓度的增
加，长药八宝的地上部鲜重减少有限，说明长药八
宝对中高浓度的石油烃也显示出了一定的耐性． 考
虑到植物修复有机物的机制主要在于根际微生物
及根系分泌物的降解作用，因此在检验长药八宝对
石油烃污染是否具备耐性时，根部的生长发育情
况，特别是与微生物的活动息息相关的根表面积，
是比地上部鲜重更为重要的指标． 根据图 1b 和图
2a，不同浓度的石油烃污染下，长药八宝的根重、根
表面积相对于无污染的对照组有所减少，这说明石
油烃和盐碱污染对长药八宝的根系生长有一定的
抑制作用，但抑制作用并不显著． 值得一提的是，长
药八宝在 20075 mg·kg－1 石油烃污染下的根重、根
表面积要高于较低浓度(11874 mg·kg－1)和较高浓
度(38986 mg·kg－1) ，并且联系图 2b，长药八宝在
20075 mg·kg－1 下的根长更是明显高于无污染的空
白对照组． 这说明中浓度石油烃污染 (20074
mg·kg－1)对长药八宝的根系生长影响不大，甚至有
促进作用．不同石油烃浓度处理下长药八宝的根系
生长相对于对照组无明显降低，并且在一定浓度下
有所增加，这对于其发挥修复作用极为有利，虽然
其在盐碱与石油烃双胁迫下的耐性机理有待于进
一步研究，但长药八宝显然对于石油烃污染是具备
一定耐性，具有修复石油烃污染土壤的潜力．
图 1 不同处理组长药八宝的地上部重(a)和根重(b)(标注不
同小写字母(a和 b)则具有差异显著性(p＜0． 05) )
Fig． 1 The shoot weight (a)and root weight (b)of H． spectabile
with different TPH treatments(The means followed by the
different letter (a and b)were significantly different at p＜
0. 05)
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环 境 科 学 学 报 34 卷
图 2 不同处理组长药八宝的根表面积(a)和根长(b)(标注不
同小写字母(a和 b)则具有差异显著性(p＜0． 05) )
Fig． 2 The root surface area (a) and root length (b) of H．
spectabile with different TPH treatments (The means
followed by the different letter (a and b)were significantly
different at p＜0． 05)
3． 2 土壤总石油烃(TPHs)的降解率
图 3 所示是长药八宝对土壤总石油烃的降解
率． 土壤总石油烃浓度分别为 11874 mg·kg－1、
20075 mg·kg－1、38986 mg·kg－1 时，长药八宝对土壤
总石油烃的降解率在 22． 98% ～ 47． 99%之间，明显
高于对照组的 17． 64% ～ 32． 37%的降解率(p＜0．
01)．这说明长药八宝对土壤中石油烃的修复效果
较为显著．如前所述，在植物降解有机污染土壤的
过程中，根际降解作用在其中发挥主导作用． 虽然
土壤中总石油烃存在一定的淋滤、光解、挥发等自
然降解，但是研究表明，植物根系可以有效增加污
染土壤中的微生物群落，改善土壤的物理化学性
质，促进石油烃的降解(Schwitzguébel，2004)． 长药
八宝作为野生观赏植物，抗逆性强，根系较为发达，
能很好地改善土壤板结及透气性差的缺陷;此外，
植物的根系分泌物和巨大的根系比表面积则为微
生物群落活动提供了有利的资源和场所，加速了石
油烃的降解． 但是随着土壤中总石油烃浓度的增
高，其降解率也明显降低． 当土壤石油烃浓度为
11874 mg·kg－1 时，种植长药八宝组的总石油烃降
解率高达 47． 99%，明显高于空白对照组的 17． 64%
(p＜0． 01) ，是空白对照组的 1． 53 倍;但当土壤总石
油烃浓度为 20075 mg·kg－1、时，种植植物组的降解
率仅有 24． 49%，仅为空白对照组的 1． 16 倍;而当
土壤总石油烃浓度为 38986 mg·kg－1 时，种植植物
组的降解率为 22． 98%，是空白对照组的 1． 45 倍，
明显高于空白对照组(p＜0． 05)．这可能是因为较高
浓度的石油烃对植物及其根际微生物的生物毒性
较大，并且生物可利用性低，因此严重限制了根系
及根系微生物群落的生长发育及降解活动． 但即便
如此，仍可初步推断出长药八宝对于浓度小于
40000 mg·kg－1 的石油烃污染土壤具备一定的修复
效果，尤其是对低浓度石油烃污染土壤具备比较显
著的修复效果．
图 3 长药八宝对土壤总石油烃的降解率(不同小写字母表示
同一石油烃浓度水平下有植物和无植物对照之间有显著
性差异，不同大写字母表示不同浓度石油烃水平下有植
物或无植物之间差异显著)
Fig． 3 The TPH degradation of total petroleum hydrocarbons by H．
spectabile(The means within same TPH treatments followed
by the different letter (a and b)were significantly different．
The means among different TPH treatments followed by the
different letter (A and B)were significantly different)
3． 3 土壤中石油烃降解菌的数量
图 4a显示了不同浓度下种植植物后土壤中烷
烃降解菌的数量变化． 土壤中总石油烃浓度分别为
11874 mg·kg－1、20075 mg·kg－1 和 38986 mg·kg－1
时，其烷烃降解菌数呈现先增加后减小再增加的趋
势． 如前所述，当土壤中总石油烃浓度为 11874
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4 期 程立娟等:野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究
图 4 土壤中烷烃降解菌(a)和芳烃降解菌(b)的数量(标注不
同小写字母(a、b和 c)则具有差异显著性(p＜0． 05) )
Fig． 4 The numbers of alkane degraders (a)and PAHs degraders
(b) in rhizosphere soils (The means followed by the
different letter (a，b and c)were significantly different at p＜
0． 05)
mg·kg－1、20075 mg·kg－1 和 38986 mg·kg－1 时，其
降解率分别是对照组降解率的 1． 53、1． 16 和 1． 45
倍，降解强度是先增强后减弱再增强的，这同烷烃
降解菌数量趋势一致． 土壤总石油烃在 20075
mg·kg－1 时，根际土壤中烷烃降解菌的数量与
11874 mg·kg－1 浓度下相比明显降低，可能是因为
随着石油烃浓度的增加，其毒性效应也逐渐增强，
这时微生物与植物开始出现受胁迫症状，阻碍了微
生物的生长、繁殖． 而且研究表明(Schwarzenbach，
2003) ，土壤的矿物质种类、粒度分布、水含量、渗透
度、结构、pH、温度、金属含量、含碳有机质、孔隙率、
密度、无机离子、污染历史等都影响到土壤有机物
的生物毒性，20075 mg·kg－1 浓度下石油烃的生物
毒性可能比较强，从而限制了降解菌的生长． 但是，
值得关注的是，土壤总石油烃浓度在 38986
mg·kg－1 时，与对照相比根际土壤中烷烃降解菌的
数量不仅没有降低，反而明显增加． 原因可能是虽
然 38986 mg·kg－1 浓度下石油烃的生物毒性比
20075 mg·kg－1 更强，但是较高浓度石油烃污染下
可被降解菌利用的烷烃还是要远远高于较低浓度
的石油烃污染组，充足的碳源所带来的生长刺激大
大超出了这些抑制作用，因而总体表现为烷烃降解
菌数量上的大幅度增加．
由图 4b 可知，当土壤总石油烃浓度增加时，
PAHs降解菌的数量随着土壤总石油烃浓度的升高
而呈现不等量的增加． 其原因在于土壤总石油烃浓
度越高，PAHs 含量也越高，PAHs 降解菌可利用的
碳源也就越充足． 当土壤总石油烃浓度在 20075
mg·kg－1 时，其 PAHs 降解菌的数量与 11874
mg·kg－1 组相比并无明显差异，而在 38986 mg·kg－1
浓度的石油烃污染下，其 PAHs 降解菌数量出现较
大幅度增加．原因可能是，20075 mg·kg－1 是降解菌
生长、繁殖受限的一个临界值，碳源、生物毒性、生
物有效性共同作用，限制了降解菌的生长;而在
38986 mg·kg－1 浓度下，微生物可利用的 PAHs相对
充足的多，丰富的碳源弥补了其在生物毒性方面的
不足，从而大大促进了 PAHs降解菌的生长，加速了
微生物对土壤中 PAHs 的降解．同时，研究发现，植
物根际对土壤有机污染物(如 PAHs)的生物修复起
到重要作用，但土壤中土著微生物生长速度较慢，
代谢活性不高，其自身降解多环芳烃的能力较弱
(Narayanan et al．，1995)． 38986 mg·kg－1 浓度下芳
烃降解菌数明显增多，只是促进了根际微生物的降
解作用，其相对于根际吸收、固定及分泌物的协同
降解作用等来说可能仍然较弱，在芳烃的诸多降解
途径中不占据主导地位． 因此综合分析，芳烃降解
菌数的增加只是增强了微生物的降解，石油烃的其
它降解途径在此浓度下可能受到了限制，所以导致
总石油烃降解率偏低．
4 结论(Conclusions)
1)采用野生观赏植物，通过对大港油田石油烃
污染盐碱土壤的盆栽试验发现，长药八宝对石油烃
与盐碱双胁迫污染具备良好的耐性，虽然污染对长
药八宝地上部的生长出现了抑制作用，但对与修复
活动更为相关的根系生长发育并无显著性影响．
2)长药八宝对石油烃修复效果也比较显著，当
土壤石油烃浓度为 11874 mg·kg－1、20075 mg·kg－1
和 38986 mg·kg－1 时，其降解率分别为 47． 99%、24．
49%和 22． 98%，明显高于空白对照组的降解率(仅
为 32. 37%、21． 57%和 17． 64%) (p＜0． 01)．
589
环 境 科 学 学 报 34 卷
3)土壤中石油烃降解菌的数量(包括烷烃降解
菌和芳烃降解菌)与对照组相比有所增加，促进了
根际微生物对石油烃的降解，一定程度上推动了植
物对石油烃的修复．
4)综上所述，长药八宝对一定浓度的石油烃与
盐碱污染土壤具有良好的耐性，对土壤石油烃也具
有较高的降解效果，具有修复 4%以下的石油烃污
染的盐碱土的能力．
责任作者简介:周启星(1963—)，男，长江学者特聘教授，国
家杰出青年科学基金获得者，博导，南开大学环境科学与工
程学院院长，主要研究方向为环境科学(土壤环境与污染生
态地球化学、环境健康与生态风险、环境基准与标准制修
订)，环境技术与工程(污染土－水环境修复技术、污染控制
生态工程与城镇环境工程)，生态学(污染生态与分子毒理、
生态地学)．
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