研究简介：在过去的几十年中这种污染的地区在世界范围内扩大以来，人们越来越关注被石油烃污染的土壤。污染包含有毒成分，改变土壤微生物群落并抑制植物生长。与物理和化学技术相比，生物技术被认为是一种绿色，高效且低成本的修复方法。生物电化学系统是一种新兴技术，用于修复被石油烃污染的土壤。但是，这种系统的性能可能会受到土壤中低效率的物质传输的限制。研究人员报告了一种新的砂子改良方法，该方法可显着增加氧气和质子的传输，从而导致土壤孔隙度增加（从44.5％增至51.3％），抗欧姆性降低（降低46％）以及电荷输出增加。在135d时，石油烃的降解率提高了268%。


高分子量的正构烷烃和多环芳烃的降解速度加快，变性梯度凝胶电泳表明，靠近空气阴极的微生物群落主要受到感应电流的刺激，特别是降解碳氢化合物的食烷菌属细菌。生物电化学刺激对阳极微生物群落（包括远离阴极的微生物群落）施加选择性压力。这些结果表明，砂改良剂可以是一种有效的土壤改良方法，可以增强生物电化学去除污染土壤中碳氢化合物的能力。


微电极测量系统应用：


对天津大港油田石油烃类污染的表层土壤(0~10 cm)进行了老化土壤的采集。风干后，将土磨碎，筛过(2mm)，标记为原土。在土壤和蒸馏水的混合物中（1:5）测定了土壤的电导率和pH值。石油烃类污染的表层土壤的原位DO和pH分别使用unisense微电极传感器(尖端直径为1毫米，步长为1毫米，等待10秒，每个点测量10秒)测量完成。在测量之前，将两个微电极传感器极化过夜，以在校准之前获得稳定的信号。当在所有土壤MFC中产生稳定电压时，测量DO和pH分布。

图1、原位溶解氧(a)，水层(b)和土壤(或沙/土混合)层(c)线性区域的拟合，原位pH(d)作为土壤MFC深度的函数。OC-开路控制，无沙尘。随着深度的增加，所有样品中的DO浓度均降低（图a所示）。表层土壤的DO（深度0-1厘米）显示出在水层中更快的下降。DO的扩散系数（Ds）随着添加的沙量的增加而增加。与开路控制的土壤pH相比，所有活性MFC（CK，LS和HS）的pH（平均值）降低了1.1-1.4个单位（图d所示）。


小结

石油烃类污染是当前环境保护领域面临的一个严峻问题。随着工业化进程的加速和能源需求的增长，石油及其产品的使用量不断增加，然而，这也带来了土壤污染的风险。针对石油烃类污染土壤，目前已有多种修复方法，主要包括物理修复、化学修复和生物修复等。生物修复方法具有环境友好、成本低廉、可持续性强等优点，因此在石油烃类污染土壤修复领域得到了广泛应用。目前，生物修复技术主要包括微生物修复、植物修复和动物修复等。微生物修复是利用土壤中的土著微生物或人工引入的高效降解菌对石油烃类污染物进行降解。微生物修复方法可以通过添加营养物质、调节土壤pH值、增加氧气供应等方式提高微生物的降解效率。同时，利用基因工程技术改造微生物，提高其对特定污染物的降解能力，也是当前研究的热点。所以通过利用unisense微电极传感器测量石油烃类污染的表层土壤的原位DO和pH分布是非常有必要的。这说明unisense微电极在石油烃类污染土壤研究中具有很好的应用前景。