全 文 ：·研究报告·
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(6):157-164
石油是一种复杂的混合物，主要含多种烷烃类、
芳香烃、脂环烃等及少量其他的非烃类物质［1］。在
石油勘探、开采、加工、存储及运输过程中，不可
避免地会使一些石油洒落地面，造成土壤污染。土
壤受到石油烃污染后，其各方面性质会发生一定程
度的改变。石油污染物会对土壤孔隙造成堵塞，使
收稿日期 ：2014-08-28
基金项目 ：国家自然基金项目（41361070），中石油长庆油田分公司项目（14AQ-KF-011），2014 年甘肃省自然科学基金项目（145RJZA224），
2013 年西北民族大学创新团队项目资助
作者简介 ：孙万虹，女，博士，副教授，研究方向 ：土壤石油污染机理与修复 ；E-mail ：sunwh2004@126.com
通讯作者 ：陈丽华，女，博士，教授，研究方向 ：土壤石油污染机理与修复 ；E-mail ：clh@xbmu.edu.cn
氮磷含量对微生物修复油污土壤的影响
孙万虹  陈丽华  徐红伟
（西北民族大学实验中心，兰州 730030）
摘 要 ： 以甘肃西峰市油田附近土壤中的土著微生物为菌源，富集培养、筛选分离得到 5 种菌属的降解石油菌。通过向油
污土壤中添加尿素、磷酸氢二铵的现场试验，历时 63 d。研究了氮、磷含量在由 5 种菌制得的混合菌剂对油污的降解中的影响。
结果表明，人为增加土壤中氮、磷元素对混合微生物菌剂修复油污土壤具有显著促进效果。在含油量 1.5% 和 3% 的污染土壤中，氮、
磷元素的变化表现为两个阶段，前 28 d 氮、磷含量迅速减少，后 35 d 氮、磷含量变化表现出波动性，且在浓度为 3% 的污染土壤
中，微生物菌剂的修复效果更为明显，最大降油率达到 52.5%。利用 GC-MS 测定分析混合菌剂对石油主要成分藿烷的降解程度和
演化规律的研究表明，混合菌剂对油污土壤中霍烷类化合物的降解均在 80% 以上，降解率较高，其中最高的是芒柄花根烷，达到
86.3%.
关键词 ： 微生物修复 ；油污土壤 ；氮磷含量 ；藿烷
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.06.025
Effects of Nitrogen and Phosphorus Contents on the Oil
Degradation Rate
Sun Wanhong Chen Lihua Xu Hongwei
（Experimental Center of Northwest University for Nationalities，Lanzhou 730030）
Abstract: Five oil-degradation bacterial strains were cultured, isolated and screened from soil at Xifeng Oilfield of Gansu Province,
northwestern China. On-site experiments by adding different levels of urea and ammonium dibasic phosphate to oil-contaminated soil lasted
63 d, the effects of nitrogen and phosphorus contents on the oil degradation rate by mixed bacterial agent from 5 strains were investigated.
The results reveal that nitrogen and phosphorus contents in oil-contaminated soil of Xifeng Oilfield are in low level, and it is not conducive for
bioremediation ；however, artificially adding a certain amount of nitrogen and phosphorus for bioremediation of oil-contaminated soil with mixed
bacterial agent have significant promoting effects. The changes of nitrogen and phosphorus show two stages in the 63 d microbial remediation
process for 1. 5% and 3% oil-contaminated soil ：the contents of nitrogen and phosphorus decrease rapidly in the first stage（0-28 d）；while
they fluctuate after 35 d. The microbial remediation effect for the 3% oil-contaminated soil is obvious, and the maximum oil-degradation rate
reaches 52. 5%. GS-MC was used to measure and analyze the degradation rate and evolution pattern of mixed bacterial agent for hopane - the
major constituent of oil. The results show that, in the optimal ratio of nitrogen to phosphorus, the degradation rate of mixed bacterial agent for
hopane-like compounds in the oil-contaminated soil is over 80%, the highest degradation rate（86. 3%）for onocerane.
Key words: microbial remediation ；oil-contaminated soil ；nitrogen and phosphorus content ；hopane
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.6158
土壤的渗水量和透水性下降［2］。石油污染物还会改
变土壤中有机质的碳氮比和碳磷比，从而引起土壤
微生物群落、区系的变化，破坏整个土壤的微生态
环境［3，4］。目前，治理油污土壤有多种方法，如焚
烧法、固化法、热脱附法、洗涤法、溶剂萃取法、
生物法等［5］，而国内外研究和运用较多的处理技术
是微生物修复和堆制处理。在堆置处理过程中配合
投加高效原油降解菌和优良营养物能促进原油的去
除［6-8］。生物法主要是采用微生物处理技术［9-13］，
即就地生物处理技术，利用微生物降解土壤中的原
油等污染物，使其最终完全矿化。
影响油污土壤生物治理效率的因素很多，如微
生物的种群构成和驯化、油的化学组成和浓度、环
境温度及土壤酸碱度和盐度等都会影响微生物降解
的效果。只有将这些因素控制好，才能在实际治理
中获得预期的治理效率，而土壤中氮、磷的缺乏最
可能成为微生物降解石油的限制因素［14］。研究结果
表明，营养的不足或过量都会抑制微生物对有机污
染物的生物降解，说明加入氮磷等营养物质的量并
不是越多越好，存在一个经济合理的添加量及添加
比例［15］。
本文在前期研究的基础上，以甘肃陇东地区含
油土壤为菌源，以原油为唯一的碳源，经过富集、
分离筛选出 5 株石油降解菌，将其制成混合菌剂投
加到现场油污土壤中。通过向陇东地区油田所采的
石油污染土壤中添加氮、磷等元素，测定混合菌剂
对油污土壤中石油的降解率，研究氮、磷含量对石
油降解的影响。并通过 GC-MS 测定分析混合菌剂在
7 d 对石油主要成分藿烷类化合物的降解程度。
1 材料与方法
1.1 混合菌剂降解油样
1.1.1 混合菌剂的筛选及制备 以甘肃陇东西峰市
油田（西 -27# 原油）附近土壤中的土著微生物为
菌源，以原油为唯一碳源进行筛选分离，得到高
效石油降解菌。经大连宝生物工程有限公司鉴定
分别为 ：A6 菌株属于铜绿假单胞菌（Pseudomonas
aeruginosa） 菌 属，D4 菌 株 归 属 于 蒙 氏 假 单 胞 菌
（P. monteilii） 菌 属，A5 菌 株 属 于 鲁 菲 不 动 杆 菌
（Acinetobacter lwoffii）菌属，F1 菌株属于黄色类诺
卡氏菌（Nocardioides luteus）菌属，F2 菌株属暗黑
微绿链霉菌（Streptomyces atrovirens）菌属。
单个菌剂的培养采用的是三级扩大培养法，在
37℃的恒温箱中培养 24 h，经平板稀释法检查菌落
数大于 1×1010 个 /mL 后，制成菌液 ；培养细菌用营
养琼脂培养基，放线菌用改良高氏 1 号，霉菌用马
丁培养基。
1.1.2 混 合 菌 剂 降 解 油 样 将 单 菌 菌 液（ 按 照
A6+D4、A5、F1、F2 菌的混合体积比约为 5∶2∶2∶
1 配制）接入 20 mL 含 10 mg 原油的无机盐培养基
的三角烧瓶，28℃摇床震荡培养 7 d，取出加入氯仿
10 mL，放入超声波仪器中破乳 15 min，倒入滴液漏
斗中萃取出氯仿相，如此反复 3 次，将萃取液收集
一起，放入水浴中将氯仿蒸发殆尽，剩下的残油准
确称量后用正己烷（色谱纯）定容至 10 mL，即为
GS-MC 测试降解油样。同时不添加混合菌剂设置对
照组。
1.1.3 氮磷元素添加剂及膨松剂 用农用尿素、磷
酸氢二铵分别作为氮、磷元素的添加剂 ；用木材加
工厂生产过程中产生的锯末，经四十目筛筛选后作
为膨松剂。
1.2 方法
1.2.1 GC-MS 分 析 条 件 及 藿 烷 含 量 测 定 GC-MS
（Angilent 7890A/5975C） 载 气 为 氦 气， 流 速 1.0
mL/min ；DB-5MS 毛细管柱（30.0 m×0.25 mm×0.25
μm），分流进样，分流比 10∶1，进样量 1 μL ；尾
吹流量 10.0 mL/min ；进样口温度 250℃，离子源温
度 230℃ ；柱温采用程序升温，初温 40℃，保持 8
min，在以 10℃/min 升至 220℃，保持 17 min，再以
10℃/min 升至 290℃，保持 10 min；离子化方程（EI），
离子化能量 70 eV。质谱全扫描定性，扫描范围 ：
45-500 amu。
石油中藿烷类化合物的测定参照《环境中石油
污染物的分析技术》（1987）中的氧化铝层析柱法［16］，
分离石油中的藿烷类化合物，用 GC-MS 解析藿烷各
组分物质，用质量归一法计算出样品中藿烷各种化
合物的含量。石油中藿烷类的降解率 R 计算方法如
下 ：藿烷类化合物的降解率 =（M1-Mi）/M1
式 中 ：M1 为 第 1 天 土 壤 中 藿 烷 类 物 质 含 量
2015,31(6) 159孙万虹等：氮磷含量对微生物修复油污土壤的影响
（mg·kg-1）；Mi 为 第 i 天 土 壤 中 藿 烷 类 物 质 含 量
（mg·kg-1）。
1.2.2 油泥中微生物数量分析 土壤中微生物数量
测定采用稀释涂布平板计数法（CFU）［17］，微生物
数量是土壤中细菌、真菌和放线菌数量之和。微生
物计数选用培养基为牛肉膏蛋白胨培养基、查氏培
养基和高氏一号培养基，分别用于细菌、真菌和放
线菌的计数。测定方法 ：称取 10 g 鲜土样置于已灭
菌的装有玻璃珠的三角瓶中，加入 90 mL 无菌水，
振荡 10 min 使土样分散成为均匀的土壤悬液，对土
壤悬液进行梯度稀释，取合适的稀释度涂平板，一
般好氧异养细菌采用 10-4-10-6，放线菌采用 10-3-
10-5，真菌采用 10-1-10-3 稀释度。将涂布均匀的平板
倒置于 30℃培养一定时间（细菌 1-2 d，放线菌 4-5
d，真菌 3-4 d），进行 CFU 计数。
1.2.3 油污土壤中含油量测定 土壤中石油类物质
的测定采用紫外分光光度法［18］。用索式提取法提取
土壤中石油类物质，在紫外分光光度计下测出相对
应的吸光度，计算每千克干土中石油类物质含量。
1.2.4 土壤中总氮的测定方法 参照土壤全氮测定
法（GB 7173-1987）。用浓硫酸消化分解，以甲基红 -
溴甲酚绿为指示剂，用标准盐酸滴定至粉红色为终
点，根据盐酸的用量，求出分析样品中的含氮量。
1.2.5 土壤中有效磷的测定方法 参照石灰性土壤
有效磷测定方法（GB 12297-1990）。用 0.5 mol/L 的
NaHCO3 作为浸没剂处理土壤，在一定的酸度下，用
硫酸钼锑抗还原显色成磷钼蓝，通过分光光度计测
定其浓度。
1.2.6 油污土壤现场修复设计 在西峰 27# 油井旁
的一块试验田进行现场试验。试验田的面积为 2×3
m2，深度为 30 cm。首先将试验田中土壤进行翻耕，
边翻耕边按土量的 8.3% 添加锯末。混合均匀后将
试验田分为 1.5% 浓度和 3% 浓度两块区域。然后向
1.5% 浓度区和 3% 浓度区分别添加原油 1.5 L 和 3 L，
再按照 C∶N∶P=100∶10∶1 调整土壤中 N、P 的含
量，向 1.5% 浓度区添加尿素 3.36 kg，磷酸氢二铵 0.70
kg ；向 3% 浓度区添加 6.73 kg，磷酸氢二铵 1.47 kg，
充分混合。最后投加 40 L 的混合菌剂。
将两区域各均匀划分为 6 块小区域，再从两个
区域中各随机预选 3 块小区域编号为 1、2、3 区进
行 试 验。 按 0、7、14、28、21、28、35、49、63 d
从试验田中分别取土样，晾干后进行油含量和氮磷
含量的测定。现场试验中，在第 28 天补充过一次氮
磷，向低浓度区添加尿素 0.50 kg，磷酸氢二铵 0.10
kg ；向高浓度区添加 1.00 kg，磷酸氢二铵 0.20 kg。
2 结果
2.1 土壤理化特征
自 西 峰 27# 油 区 6 个 典 型 油 泥 收 集 点， 采 集
4.770 kg 的油污土壤，以及未受污染的背景土壤样
品 18 个，测定其矿物油、有效磷、总氮、速效钾、
有机质、pH、干物质重量（含水率）、电导率、含
油量及石油组分。测定结果如表 1 和图 1 所示。
表 1 背景土壤基本信息
编号 矿物油 /% 有效磷 /（mg·kg-1） 总氮 /（g·kg-1） EC/（mS·cm-1） 速效钾 /（mg·kg-1） 有机质 /% pH 干物质 /%
平均 3.768 13.26 0.493 0.866 165.9 2.576 7.82 95.00
最大值 17.28 64.62 1.175 3.450 604.0 7.487 8.47 98.73
最小值 0.026 1.161 0.198 0.112 31.12 0.26 6.71 87.00
由于油田散布于黄土塬农业区中，土壤中速效
钾是肥力的重要表征参数，总氮、有效磷、有机质
既是土壤肥力表征参数，又是油污土壤微生物降解
所需氮源、磷源、碳源的背景土壤。从背景土壤理
化值可以看出，陇东油区土壤含水率较低（小于 5%）；
pH 在 7.8 左右，为弱碱性，有利于微生物降解 ；总
氮量较低，平均为 0.493 g/kg，有机质含量低，平均
2.6% 左右，土壤较为贫瘠 ；有效磷、速效钾由于人
工施肥背景值比荒地的高，但远低于微生物降解所
需要的氮磷含量 ；电导率普遍小于 1 mS/cm，表现
出土壤盐度低的特点。
从图 1 可以看出，速效钾、有效磷的含量随
含油率变化并未呈现明显的线性关系，可以说速效
钾、有效磷的含量与含油率的大小关系不明显。图
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.6160
中含油土样有效磷含量最小值为 1.16 mg/kg，最大值
为 64.62 mg/kg，相差有近 56 倍，而其对应的含油率
为 5.61% 和 3.97%，相差不到两倍。同样含油土样
速效钾含量最小值为 31.12 mg/kg，最大值为 604.01
mg/kg，相差有近 20 倍，而其对应的含油率为 6.47%
和 3.97%，变化也不到两倍。从图中可以明显地看出，
速效钾与有效磷含量的变化呈现出同增同减，具有
较强的同步性。
2.2 不同石油浓度土壤的现场修复效果及微生物
变化的关系
不同浓度实验区微生物数量和降解幅度之间的
关系如图 2 所示。高低浓度区（3%）微生物总数变
化以 35 d 为界，在此之前，低浓度区（1.5%）微生
物总数高于高浓度区，之后高浓度区的微生物总数
大于低浓度区。这与第 28 天时对高浓度区进行了营
养物质的补充和菌剂的补加有关，说明低浓度石油
烃刺激了土壤中微生物的活动，表现为数量增加，
以降解外来污染物保持原有的平衡［19］。当石油浓度
为某一浓度范围时，微生物数量和降解率会维持在
较高的水平 ；当石油浓度过高时，一些对微生物生
长代谢具有毒性或抑制作用物质的浓度达到阈值时
就会大大抑制微生物的生长代谢，甚至会杀死微生
物细胞，最终影响石油降解［20］。另外，高浓度的石
油也会影响培养基的溶氧速度，使微生物缺氧，对
营养盐的利用也产生阻碍作用，从而影响了微生物
的生长产生抑制作用。由此可见，油质量浓度对微
生物降解石油烃有明显的影响。
微生物对油污土壤的降解率随微生物数量变化
呈现出相似变化趋势，在前两周降解率高，降解幅
度达到 32.86%，第 3 周降解幅度逐渐降低至 8.33%，
在 35 d 左右降解率提高，降解幅度增加为 17% 后降
解率呈下降趋势，降至 2.06%，可见微生物数量跟
降解率成正比。后期降解率趋于平缓可能跟培养时
间有关系。另外微生物对不同类型石油烃的降解能
力不同，则各类石油烃被微生物降解的速率存在一
定的差异［21］。
700
600
500
400
300
200
100
0
0 2 4 6 ਜ਼⋩⦷%8 10 12 14 16 18 200102030 ᴹ᭸⼧mg·kg-1 䙏᭸䫮mg·kg-1  4050
60
70䙏᭸䫮ᴹ᭸⼧
图 1 速效钾和有效磷含量与含油率变化关系
1200
1000
400
600
800
200
0
0 10 20 ᰦ䰤d30 40 50 60 05101520 䱽䀓ᑵᓖ%ᗞ⭏⢙ᙫᮠ×107 ·g-1  253035վ⎃ᓖ儈⎃ᓖվ⎃ᓖ%儈⎃ᓖ%
图 2 微生物数量与降解幅度之间的关系
2.3 氮、磷含量对降解油污土壤的影响
氮磷含量和降油率随时间变化情况如图 3 所
示。降油率随着氮、磷的降低而增加，氮磷含量的
变化与降油率存在反比关系。氮、磷含量消耗的非
常迅速。仅在第一个试验周期，1.5% 和 3% 两个
浓度区的氮消耗率都较大，而磷含量的变化相对较
小，充分说明微生物菌剂对氮元素的需求量远大
于对磷的需求量。氮消耗相对较小的另一个原因在
于 ：试验田区第一周并未降雨和人工灌溉，致使磷
的损失很少，而氮的挥发损失较多，致使氮消耗量
比磷大。而在前 28 d，土壤中的油含量迅速减少，
在 28 d 达到最低值，降油率达到最大，之后进入一
个波动期。这说明在 1.5% 和 3% 的油污土壤中按
C∶N∶P=100∶10∶1 添加氮磷元素，对微生物修复
作用的促进效果非常明显。可能是混合菌剂在有充
足的氮、磷来源时，降油能力明显提升，能迅速大
量地分解土壤中的石油，同时土壤中碳、氮、磷等
元素因大量消耗而减少。
从图 3 中也可以明显看出，3% 浓度区氮含量
的消耗速率远大于 1.5% 浓度区，这可能是 3% 浓度
2015,31(6) 161孙万虹等：氮磷含量对微生物修复油污土壤的影响
区尿素和磷酸氢二铵的添加量比 1.5% 浓度区大，致
使挥发损失量相对较大。在试验的第 35 天，氮、磷
含量变化进入一个新的消耗阶段，此阶段氮、磷的
消耗速率比前 28 d 小且呈现出很大波动性。产生这
种情况的可能原因是，代谢产物大量积累对微生物
菌体产生毒害致使部分微生物死亡，而被微生物所
固定的氮、磷元素重新释放到土壤中。
是由生物体直接合成，而是由死亡生物体经地球化
学过程演化而来。在成岩过程中藿烷类化合物由生
物构型（R 型）逐渐转变为地质构型（S 型），最后
达到 S 型与 R 型的平衡状态［S/（S+R）=0.6］。
以原油为唯一碳源和能源，经混合菌剂对其
进行 7 d 的培养基降解，藿烷降解情况如图 4 所
示。对图 4 的 GC-MS 数据进行整理，结果如图 5
所示，混合菌剂对油污土壤中藿烷类化合物的降
解率都在 80% 以上，降解幅度较高，说明藿烷的
手性碳向稳定构型 S 型转化。混合菌剂降解率最
高的是芒柄花根烷，降解率高达 86.3%。而对 γ-蜡
烷、17α（H）21β（H）-22S-31，32-二升藿烷、17α
（H）21β（H）-22R-31，32-二 升 藿 烷、17α（H）
21β（H）-22S-31，32，33-三升藿烷、17α（H）21β
（H）-22R-31，32，33-三升藿烷、17α（H）21β（H）-
22S-31，32，33，34-四升藿烷、17α（H）21β（H）-
22S-31，32，33，34，35-五 升 藿 烷 的 降 解 率 都 在
85% 以上。可见在合适的氮磷配比下，该混合菌剂
对油污土壤中的藿烷类化合物降解率较高，原油和
混合菌剂作用 7 d 的原油的藿烷系列碳数分布相同
均为 C27-C35（C28 缺失），主峰相同均为 C30-αβ 藿烷。
由表 3 可以看出，原始油样 C31-αβ-22S/22（S+R）和
C32αβ-22S/22（S+R）比值分别为 0.591 和 0.577，接
近转化终点值 0.600，所以原石油样为成熟质，受外
力作用变化不会很大。经混合菌 7 d 降解后样品的
C31-αβ-22S/22（S+R）和 C32αβ-22S/22（S+R）比值均
大于原始油样值，说明混合菌剂能促使五环三萜类
化合物的手性碳 R 构型向更稳定的 S 构型转化，短
期内就可以达到转化终点。
w（Ts）/w（Tm）比值是石油地质领域常用的
有机质演化程度参数，Ts 为 18α（H）22，29，30
三 降 藿 烷，Tm 为 17α（H）22，29，30 三 降 藿 烷。
在生物体原生质中只有 Tm 构型而没有 Ts 构型，当
这类生物进入地质体后，在热、微生物、压力及矿
物催化作用下三降藿烷将由 Tm 立体构型逐渐向更
稳定的 Ts 立体构型转化，因而 w（Ts）/w（Tm）比
值越大既反映了有机质受外作用力的程度越强。而
在实验中通过添加菌剂提供外作用力，可见 w（Ts）/w
（Tm） 比 值 越 大 则 说 明 菌 剂 对 有 机 质 的 降 解 越
1.2A
B
1.5%
3.0%
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0-10 10 20 ᰦ䰤d30 40 50 60 700102030 䱽⋩⦷%≞⼧ਜ਼䟿g·kg-1  40
50
4.0
3.5
3.0
2.0 ≞ਜ਼䟿⼧ਜ਼䟿䱽⋩⦷2.0
1.5
1.0
0.5
0
0-10 10 20 ᰦ䰤d30 40 50 60 700-10102030 䱽⋩⦷%≞⼧ਜ਼䟿g·kg-1  4050
60
70
≞ਜ਼䟿⼧ਜ਼䟿䱽⋩⦷
图 3 氮磷含量与降油率变化关系图
2.4 混合菌剂对藿烷降解特性
石油是以链烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量非
烃类化合物为主要成分的复杂混合物。微生物降解
就是微生物利用石油烃类作为碳源和能源，经过一
系列氧化、还原、分解、合成等生化作用，将石油
污染物最终矿化转变为无害的 CO2 和 H2O 的过程。
藿烷类化合物是石油中常见的生物标志物。藿烷不
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.6162
强烈。
3 讨论
从背景土壤理化特性可以看出，陇东黄土原油
区土壤以黄绵土为主，土壤中石英的含量最大，约
为 37%-57%，透水性强，有机质含量低。由于油
田作业区许多分散在农业用地上，油污土壤人为施
加过氮、磷等肥料，土样中氮、磷含量相对较高，
且同一样品中的速效钾、有效磷含量具有很强的一
致性 ；有机质含量在整体趋势上随含油率的增大而
增大。
对 1.5% 和 3% 两个不同浓度区油污土壤进行对
比分析研究表明，按 C∶N∶P=100∶10∶1 添加氮、
磷 元 素 后，1.5% 浓 度 区 石 油 降 解 达 到 最 大 值 的
时间短，且降解效果不佳，在第 3 周便达到降油
率 的 最 大 值， 降 解 率 最 大 为 49.35%。 而 3% 浓
度区试验降解率达到最大值的时间分别为 28 d、
49 d 和 49 d， 降 解 率 最 大 为 73.29%。 这 说 明 按
C∶N∶P=100∶10∶1 添加氮、磷元素能延长微生物
对石油降解的时间，且对 3% 浓度区石油的降解比
24000
Abundance
9
5
3
1
2 4
6
7 8 10
12
13
14
15 1617 18 19 20 21 22 23
23000
22000
21000
20000
19000
18000
17000
16000
15000
14000
13000
12000
11000
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
46.00Time 48.00 50.00 52.00 54.00 56.00 58.00 60.00 62.00 64.00
1 ：18α（H）-22，29，30- 三降藿烷（Ts）；2 ：芒柄花根烷 ；3 ：17α（H）-22，29，30- 三降藿烷（Tm）；4 ：降羽扇烷 ；5 ：
17α（H）21β（H）-30- 降藿烷 ；6 ：重排 -30- 降藿烷 ；7 ：羽扇烷 ；8 ：17β（H）21α（H）-30- 降莫烷 ；9 ：17α（H）21β（H）-
藿烷 ；10 ：五环三萜烷 ；11 ：五环三萜烷 ；12 ：17β（H）21α（H）- 莫烷 ；13 ：17α（H）21β（H）-22S-31- 升藿烷 ；14 ：17α（H）
21β（H）-22R-31- 升藿烷 ；15 ：γ-蜡烷 ；16 ：17α（H）21β（H）-22S-31，32- 二升藿烷 ；17 ：17α（H）21β（H）-22R-31，32-
二升藿烷；18：17α（H）21β（H）-22S-31，32，33- 三升藿烷；19：17α（H）21β（H）-22R-31，32，33- 三升藿烷；20：17α（H）
21β（H）-22S-31，32，33，34- 四升藿烷；21：17α（H）21β（H）-22R-31，32，33，34- 四升藿烷；22：17α（H）21β（H）-22S-31，
32，33，34，35- 五升藿烷 ；23 ：17α（H）21β（H）-22R-31，32，33，34，35- 五升藿烷
图 4 降解后藿烷离子流图
32
28
24
20
16
12㰯✧ਜ਼䟿% 䱽䀓䟿%
8
4
0
0 2 4 6 8 10 ጠਧ12 14 16 18 20 22 24 80818283848586
87㰯✧ਜ਼䟿䱽䀓⦷
1 ：18α（H）-22，29，30- 三降藿烷（Ts）；2 ：芒柄花根烷 ；3 ：17α（H）-22，
29，30- 三降藿烷（Tm）；4：降羽扇烷；5：17α（H）21β（H）-30- 降藿烷；6：
重排 -30- 降藿烷；7：羽扇烷；8：17β（H）21α（H）-30- 降莫烷；9：17α（H）
21β（H）- 藿烷；10：五环三萜烷；11：五环三萜烷；12：17β（H）21α（H）-
莫烷；13：17α（H）21β（H）-22S-31- 升藿烷；14：17α（H）21β（H）-22R-31-
升藿烷 ；15 ：γ-蜡烷 ；16 ：17α（H）21β（H）-22S-31，32- 二升藿烷 ；17 ：
17α（H）21β（H）-22R-31，32- 二升藿烷；18：17α（H）21β（H）-22S-31，
32，33- 三 升 藿 烷 ；19 ：17α（H）21β（H）-22R-31，32，33- 三 升 藿 烷 ；
20 ：17α（H）21β（H）-22S-31，32，33，34- 四升藿烷 ；21 ：17α（H）21β
（H）-22R-31，32，33，34- 四 升 藿 烷 ；22 ：17α（H）21β（H）-22S-31，
32，33，34，35- 五升藿烷 ；23 ：17α（H）21β（H）-22R-31，32，33，34，
35- 五升藿烷
图 5 混合菌剂降解油样藿烷组分及降解率
2015,31(6) 163孙万虹等：氮磷含量对微生物修复油污土壤的影响
1.5% 浓度区石油的降解促进效果更为明显。
在两个不同浓度区油污土壤中，氮、磷含量变
化趋势基本一致，存在个别差异的可能原因有 ：（1）
使微生物菌剂能够及时利用的氮、磷含量稍有不同；
（2）土壤的湿度、土壤空隙的饱和度、pH 等因素
对微生物的活性影响不同，从而使利用氮、磷元素
的效率存在差异 ；（3）各试验组氮、磷损失存在细
微差异。
从混合菌剂对藿烷的降解参数可以看出，混合
菌剂降解石油的 w（Ts）/w（Tm）比值大于原始油
样的值，表明该混合菌剂可促使五环三萜类化合物
立体不稳定构型向稳定性构型转化。且菌剂在短期
内对藿烷的降解就较明显。从表 3 中 w（∑藿烷）/w
（∑正构烷烃）比值可看出，混合菌剂的比值明显小
于原始油样的 0.394，表明混合菌剂作用原油时藿烷
的降解速率明显大于正构烷烃系列。
4 结论
对含油量为 1.5% 和 3% 左右的油污土壤 63 d
微生物修复过程中，氮、磷元素的变化以 28 d 为界
限存在两个明显的阶段，前 28 d 氮、磷含量迅速减少，
后 35 d 氮、磷含量变化表现出波动性。
不同浓度实验区微生物总数变化以 35 d 为界，
35 d 之前，低浓度区微生物总数高于高浓度区，而
之后高浓度区的微生物总数大于低浓度区。降解幅
度随时间的变化规律微生物总数的变化规律相一致。
西峰长庆油田区油污土壤中氮、磷含量水平很
低，不利于微生物修复。按 C∶N∶P=100∶10∶1
人为添加氮、磷物质对混合微生物菌剂修复石油污
染的土壤促进效果明显，高低浓度区最大降油率平
均分别达到 52.5% 和 33.44%，因此，人为添加氮、
磷物质对高浓度的油泥的微生物修复效果促进作用
更为明显。
混合菌剂对油污土壤中藿烷类化合物的降解均
在 80% 以上，降解率较高，其中最高的是芒柄花根
烷，达到 86.3% ；w（Ts）/w（Tm）比值说明藿烷的
降解表现出手性碳由 R 型向稳定构型 S 型转化的特
征。w（∑藿烷）/w（∑正构烷烃）比值可看出，混
合菌剂的比值明显小于原始油样的 0.394，表明混合
菌剂对藿烷的降解速率较快。
参 考 文 献
［1］ Nadim F, Hoag GE, Liu S, et al. Detection and remediation of soil
and aquifer systems contaminated with petroleum products ：an
overview［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2000,
（26）：169-178.
［2］ 程金香 , 马俊杰 , 王伯铎 , 等 . 石油开发工程生态环境影响分
析与评价［J］. 环境科学与技术 , 2004, 27（6）：64-65.
［3］ Akio U, Yukiya I. Isolation and characterization of bacteria from oil
contaminated with diesel oil and the possible use of these in autoch-
thonous bioaugmentation［J］. World Journal of Microbiology &
Biotechnology, 2007, 23 ：1739-1745.
［4］ 张秀霞 , 郑茂盛 , 王荣靖 , 等 . 石油污染土壤中高效石油烃降
解菌 Y-16 的筛选及其降解性能［J］. 环境工程学报 , 2010, 4 ：
1916-1920.
［5］ 曾玲玲 , 刘德福 , 张兴梅 . 石油污染土壤的微生物治理研究进
展［J］. 生物技术通报 , 2006（6）：48-51.
［6］ Alejandro RG, Mar AC, Ferre RO, et al. Bioremediation of crude
oil polluted seawater by a hydrocarbon degrading bacterial strain
immobilized on chitin and chitosan flakes［J］. International
Biodete rioration & Biodegradation, 2006, 57（4）：222-228.
［7］ 欧阳威 , 刘红 , 于勇勇 , 等 . 微生物强化处理与堆制强化处理
含油污泥对比试验［J］. 环境科学 , 2006, 27（1）：160-164.
［8］ Jorgensen KS, Puustinen J, Suortti AM. Bioremediation of petroleum
hydrocarbon contaminated soil by composting in biopiles［J］.
Environmental Pollution, 2000, 107（2）：245-254.
［9］ 齐建超 , 张承东 , 乔俊 . 微生物与有机肥混合剂修复石油污染
土壤的研究［J］. 农业环境科学学报 , 2010, 29（1）：66-72.
［10］ 陈丽华 , 马金珠 , 雒晓芳 , 等 . 添加复合菌剂对石油污染土壤
的降解研究［J］. 中南大学学报：自然科学版 , 2012, 43（11）：
4581-4589.
表 3 藿烷降解组分演化分析
样名 碳数分布 C31αβ-22S/22（S+R） C32αβ-22S/22（S+R） w（Ts）/w（Tm） w（∑藿烷）/w（∑正构烷烃）
原油样 C27-C35 0.591 0.577 0.781 0.394
混合菌油样 C27-C35 0.599 0.600 0.831 0.158
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.6164
［11］ 张海荣 , 李培军 , 孙铁珩 , 等 . 四种石油污染土壤生物修复技
术研究［J］. 农业环境保护 , 2001, 20（2）：78-80.
［12］ 胡晓芳 , 夏福军 , 朱南文 , 等 . 原油污染土壤的生物法修复效
果研究［J］. 环境化学 , 2006, 25（9）：593-597.
［13］ 胥九兵 , 迟建国 , 邱维忠 , 等 . 微生物菌剂对石油污染土壤的
修复研究［J］. 环境工程学报 , 2011, 5（6）：1414-1418.
［14］ 许超 , 夏北成 . 土壤多环芳烃污染根际修复研究进展［J］. 生
态环境 , 2007, 16（1）：216-222.
［15］ 孙清 , 陆秀君 , 梁成华 . 土壤的石油污染研究进展［J］. 沈阳
农业大学学报 , 2002, 33（5）：390-393.
［16］ Woo DJ, Lee TK, Lee JW, et al. Novel U-slot and V-slot DGSs for
bandstop filter with improved Q factor［J］. IEEE Trans Microw
Theory Tech, 2006, 54（6）：2840-2847.
［17］ 李洪梅 , 郜玉环 , 江丽华 , 等 . 不同浓度石油烃对油菜产量、
土壤中石油烃残留量及土壤微生物的影响［J］. 中国农学通报 ,
2010, 26（17）：382-385.
［18］ 孙寓姣 , 郝旭光 , 王红旗 . 不同温度下石油污染土壤中石油降
解菌群的实验研究［J］. 石油学报 , 2010, 26（1）：87-92.
［19］ Joseph GL, Colwell RR. Microbiol degradat ion of hydrocarbons in
the environment［J］. Micrb Rew, 1990, 54（3）：305-315.
［20］ 张丽莉 , 陈利军 , 刘桂芬 , 等 . 污染土壤的酶学修复研究进
展［J］. 应用生态学报 , 2003, 14（12）：2342-2346.
［21］ Palmroth MRT, Langwaldt JH, Aunola TA, et al. Effect of modified
Fenton’s reaction on microbial activity and removal of PAHs in
creosote oil contaminated soil［J］. Biodegradation, 2006, 17（2）：
131-141.
（责任编辑 李楠）