响应曲面优化固定化微生物修复石油污染土壤.pdf

2 0 1 5年 8月 石油学报 石油加工 A C T A P E T R O L E I S I N I C A P E T R O L E UM P R O C E S S I N G S E C T I O N 第 3 1卷第 4 期 文章编号 1 0 0 1 8 7 1 9 2 0 1 5 0 4 1 0 2 8 0 7 响应 曲面优化 固定化微 生物修 复石油污染土壤 张 涵 ，韩雨彤 ，张守娟 ，丁 铮 ，张秀 霞 中国石油大学 环境与安全工程系 ，山东 青岛 2 6 6 5 8 0 摘 要采用秸秆载体 D G吸附高效石油降解菌 S J 5 1 制备 固定化微生物 。在花盆 中模拟 固定化微生物修复 石油污染 土壤 ，采用单 因素实验考察 Wc W W 有机质 、全氮 、速效磷 的质量分数 的比值 、含水率、接种量对石油烃降 解率 的影 响，再通过 D e s i g n E x p e r t 8 ． 0 6响应曲面法设计实 验 ，建立多元二次 回归方程预测模型 ，进 一步确定 固定 化微生 物的最佳实验参数组合 ，并在最佳 参数条 件下验证模 型 的准 确性 。结果 表明 ，预测模 型准确 ；在土壤 含油 率为 4 ． 7 2 质量分数 时 ，固定化微生物修 复 3 5 d ，响应面优化得到 固定化微生物最佳降解条件 为 Wc W N W p 1 0 0 9 ． 7 9 1 ，接种量 1 O ． 3 4 、含水率 1 7 ． 8 质量分 数 ，石 油烃 降解 率为 4 2 ． 4 ，高于单 因素最优条件 时 的 4 O ． 8 ；对石油烃降解率影响的显著性从大到小的因素依次是接 种量 、含水率 、Wc ／ w 。 关键词 固定化微生物 ；石油污染土壤 ；响应 面 ；优化条件 中 图分 类号 X5 3 文 献 标 识 码 A d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 8 7 1 9 ． 2 0 1 5 ． 0 4 ． 0 2 9 Opt i mi z a t i o n f o r Pe t r o l e u m。 Co n t a mi n a t e d S o i l Re me di a t e d b y I m mo b i l i z e d M i c r o o r g a n i s ms Us i n g Re s p o n s e S u r f a c e M e t ho d ZHANG Ha n，HAN Yu t o n g，ZHANG S h o u j u a n，DI NG Z h e n g，Z HANG Xi u x i a De p a r t me n t o f En v i r o n me n t a l a n d S a f e t y E n g i n e e r i n g，C h i n a U n i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m ， Qi n g d a o 2 6 6 5 8 0 ． C h i n a Ab s t r a c t S t r a w DG wa s u s e d a s c a r r i e r ma t e r i a l f o r p e t r o l e u m h y d r o c a r b o n d e g r a d i n g s t r a i n S J 5 1 t o p r e p a r e i m mo bi l i z e d mi c r oo r g a ni s ms ． I n i n do o r f l o we r p ot ， t he r e m e di a t i o n of pe t r ol e um c o nt a m i n a t e d s o i l b y i mmob i l i z e d m i c r o or g a ni s ms wa s s i m ul a t e d，a nd t he i mpa c t s o f训c 。叫N 。WP， mo i s t ur e c o n t e n t a n d t he i no c u l um a m o un t on h yd r o c a r b o n d e g r a d a t i o n r a t e we r e i nv e s t i ga t e d b y s i ng l e f a c t o r e xp e r i me n t ． The n t he r e s p ons e s ur f a c e me t ho d wa s us e d t o d e s i gn t he e xpe r i me nt ，b y wh i c h a p r e di c t i on m o d e l o f q ua d r a t i c po l y no mi a l r e gr e s s i o n e q u a t i o n wa s o bt a i ne d t o de t e r mi ne t he o pt i ma l pa r a m e t e r a r r a n ge m e nt ． Und e r t he o p t i mi z e d p a r a me t e r a r r a ng e me n t ， t he mo de l wa s ve r i f i e d．Th e r e s u l t s i nd i c a t e d t ha t t he mod e l wa s pr o v e d v e r a c i o us ．By c o nt r ol l i n g t he i mm o bi l i z e d mi c r o o r g a n i s ms i n o c u l u m b e i n g 1 0 ． 3 4 ，叫c ／ wN 一1 0 ． 2 1 ，mo i s t u r e c o n t e n t b e i n g 1 7 ． 8 a c c o r d i n g t o r e s po ns e s u r f a c e a na l ys i s，t he b e s t de gr a d a t i on r a t e of 42 ． 4 wa s o bt a i n e d。wh i c h wa s hi g he r t ha n t he b e s t r e s u l t o f 4 0． 8 o bt a i ne d u nde r t he o pt i ma l c o nd i t i on s ba s e d o n s i n gl e f a c t or e x pe r i me nt ． The s i gn i f i c a n c e o r de r of i nf l u e n c e o n hy d r oc a r bo n d e gr a d a t i on r a t e f r o m hi gh t o l ow wa s t h e i n o c u l u m a mo u n t ，mo i s t u r e c o n t e n t ，叫c ／ wN ． Ke y wo r d s i mmob i l i z e d m i c r o o r g a n i s ms；pe t r o l e um c o nt a m i na t e d s oi l ；r e s p o ns e s u r f a c e m e t ho d； o pt i mum c o nd i t i o n 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 0 3 基金项 目山东省 自然科学基金 Z R2 0 1 4 B M0 2 3 、中国石油科技创新基金 2 0 0 9 D- 5 0 0 6 0 7 一 O 1 、青岛市科技发展指导计划项 目 K J Z D- 1 2 6 5 j c h 、中央直属高校科研专项基金 1 1 C X 0 5 0 1 1 A 、中国石油大学 华东 研究生创新工程 CX 一 1 2 1 9 和 C X2 0 1 3 0 3 5 资助 第一作者张涵 ，女，硕士 ，主要研究石油污染土壤修复 ；E - ma i l z h a n g h a n 1 9 9 1 0 1 1 6 3 ． c o rn 通讯联系人张秀霞 。女，教授 ，博士 ，主要从事石油污染土壤修复研究 ；E ma i l z h x i u x i a u p c ． e d u ． c n 第 4期 响应 曲面优化 固定化微生物 修复石油污染土壤 1 0 2 9 随着 石 化 工 业 的 发展 ，在石 油 勘 探 、开 采 、运 输及储存过程 中，由于意外事故或管理不 当，导致 石油排放到土壤 田间 ，使土壤环境遭受污染 ，直接 危害人类生产与生活。2 O世纪 8 0年代 以前，土壤 修复方法主要是物理法和化学法 。由于难 以大规模 实施 、对 土壤 结构 造成 破坏 、产生 二次 污染 等缺 陷_ 】 ] ，限制了这两种方法 的应用。2 O世纪 8 0年代 以来 ，生物修复技术 因其无污染 、无毒害得到 了人 们的重视_ 2 ] ，在土壤修 复领域 中取得 了很大进 步。 然而 ，传统微生物修复技术往往对 多变 的环境条件 抵抗力弱，导致降解效率不高。秸秆在土壤 中易被 生物降解 、来源广，不仅对 土壤结构无害 ，而且可 改善土壤理化性质 ，应用在土壤修 复中是一种理想 的土壤调理剂和微生物的载体[ 3 ] 。近年来 ，秸秆载 体L 5 。 的固定化微生物在石油污染土壤修复中脱颖而 出。关于固定化微生物在土壤 中降解条件的优化研 究尚少 ，研究多集 中在制备条件等方面。有学者提 出修复土壤工程启动前 ，需要调节土壤条件 。 ] ，以 保证微生物高效修复。 响应 面 法 R e s p o n s e s u r f a c e me t h o d ，R S M 是 通过对响应 曲面及等高线 的分析，利用多元二次 回 归方程来拟合响应值与各 因素之间的函数关系E i o 3 ， 依此从响应 曲面上找到最佳控制点 ，寻求最优工艺 参 数 。与 正交法 相 比 ，响应 面法 可 以连续 地 对 试 验 因素的各个水平进行分析 ，在实验设计 与结果表达 方面具有较大 的价值 ，在污染修复 中的应用 也 有 相关 报道 。 笔 者采 用前 期 筛 选 出 的天 然 有 机 秸 秆 D G 为 载 体 ，采用吸附法制备 固定化微生物 。利用 响应 曲面 法优化降解条件 ，考察各 自变量及其交互作用对降 解效果的影响 ，建立多元二次 回归方程 ，得 出降解 优化条件 ，为秸秆固定化微生物在土壤修复 的应用 提供技术参数。 1 实验 部分 1 ． 1 供 试 土壤 供 试 土 壤 为 新 疆 风 城 油 田作 业 区 附 近 被 石 油 污染的土壤 。对其 进行 风干 ，去 除粒径 大 的植 物 残体和砂砾 ，碾碎 ，贴标签 ，装 瓶置 于 4 C冰箱 ， 备 用 。 1 ． 2供试 菌 种 所用 菌 种 为 实 验 前 期 筛 选 出 的 原 油 降 解 菌 S J 5 1 。菌落呈 黄褐 色、圆形 、大小 均匀 、边缘 整 齐 ，革兰氏阴性 ，无芽孢 ，吲哚实验、淀粉水解实 验 、甲基红 实 验 均 为 阴性 ，接触 酶 实 验 为 阳性 ，初 步 鉴定 为无 色杆 属 C h r o mo b a c t e r 细 菌 。 1 ． 3实验 方法 1 ． 3 ． 1 固定化微生物制备 取 已粉碎、筛分至 4 O目的秸秆载体 DG装入锥 形瓶中，1 2 1 ℃高压蒸汽灭 菌 2 0 mi n 。将其 与石 油 高效降解菌 s J 一 1活化好的菌液按体积比 15混合 ， 于 3 0 ℃、1 6 0 r ／ rai n摇床培养 2 4 h 。倒 掉上层培养 基 ，用生理盐水将 载体材料转移到离心管中，在离 心 机 中 1 0 0 0 r ／ mi n下 离 心 5 rai n后 ，弃 去 上 清 液 。 重 复 2 次 ，离 心所 得沉 淀 即为 固定化 微生 物[ 7 ] 。 1 ． 3 ． 2 固定 化微 生物 的生物 量测 定 将 2 ． 0 g固定 化微 生 物加 入锥 形瓶 中，加入 5 0 mL 无 菌水 ，于 1 6 0 r ／ mi n培 养 0 ． 5 h 。取 上 层菌 液 1 mL 以 1 O倍 为 1个 梯 度 进 行 稀 释 ，涂 布 平 板 ， 培养 ，计数。游离菌培养液 中细菌数量的确定亦取 1 mL菌 液稀 释 ，涂 布平 板 计 数 。计 算 1 mL游离 菌 菌液与 1 g固定化微生物细菌数量之间的关 系。得 到 固定 化 微生 物 生 物 量 为 8 ． O 8 1 0 个 ／ g ，游 离 菌 液细 菌 数 量 9 ． 4 21 0 个／ mL，等 生 物 量 换 算 ， 8 ． 0 8 1 0 ／ 9 ． 4 2 1 0 n 8 ． 5 8 mL ／ g ，即 1 g固定 化微生 物 相 当于 8 ． 5 8 mL游离 菌菌 液 。 1 ． 3 ． 3 土 壤和秸 秆 理化性 质 测定 采用超声一 萃取 紫外分光光度 法口 测定 土壤石 油烃含 量 ；采用 重 量 法 测定 土壤 含 水 率 ；参 考 国家 标准 NY／ T 1 3 7 7 - 2 0 0 7 ，采用电极 电位法 p HS - 3酸 度 计 测 定 土壤 p H 值 ；采 用重 铬酸 钾容 量 法测 定 土 样 的有 机质 含量 ；采 用 半 微 量 凯 氏 法测 定 土 样 的总 氮 含量 ；采 用钼锑 抗 比色 法测 定土样 的速效磷 口 。 土壤及秸秆的理化性质见表 1 。 表 1 供 试土壤及秸秆 的理化性质 Ta b l e l Ph ys i c a l a n d c h e m i c a l p r o pe r t i e s o f s o i l a nd s t r a w b e i ng t e s t e d 1 0 3 0 石油学报 石油加工 第 3 1 卷 1 ． 3 ． 4 单 因素实验 实验选取 叫 叫 叫 、含水率 、固定化微生 物接种量 3 个 因素。通过单 因素实验考察各个因素 对原油降解率的影响，分别确定 固定化微生物降解 率最好 的降解条件 。 1 在 4个相 同花 盆 中分 别装 5 0 0 g土 样 。 以摩 尔 比为 1的硫酸 铵 和 硝 酸钠 为 氮 源 ，磷 酸 二 氢 钾 为 磷源 ，溶 于少 量 水 中 。根据 实 验 室 的前 期 研 究 ，调 节土壤 叫 叫 叫 有机质 、全氮、速效磷的质量 分 数 比 为 1 0 021 、1 0 051 、1 0 0 1 01 、 1 0 0 2 0 i ，添加 固定化微 生物 接种 量 1 O 1 g土 样含 0 ． 1 mL游离菌 根据等生物量换算结 果，按 5 0 0 g土样 含 5 O mL游 离 菌计 算 固定 化 微 生 物 添 加 量 ，含水 率维 持在 2 O 左右 _ 1 。每 天浇水 、翻耕 ， 在 3 O ℃ 的恒 温培 养箱 中培养 3 5 d ，每 7 d测 定土 壤 石 油烃含 量 ，得 出最 佳 叫 叫 训 。 2 为 了考察 固定化微 生物 对土壤 含水 率 的适应 范围，设置含水率分别 为 8 、1 4 、1 8 、2 3 质 量 分 数 的 土 壤 ，采 用 1 实 验 中 得 出 的 训。 叫 叫P ，接种量 1 0 ，修 复 3 5 d ，得 出最 佳 含 水率 。 3 为 了避 免实 际应 用 中降解 效率 不高 及 降解 菌 和载体 的浪 费 ，实 验 确 定 最佳 的 固定 化微 生 物 接 种 量 。分别 向土壤 中添加 5 、1 0 、1 5 、2 0 的固定 化微 生 物 ，采 用 1 、 2 实 验 得 出 的W c W N Wp 、 含 水率 ， 修 复 3 5 d ，得出最佳接种量 。 1 ． 3 ． 5 响应 面优 化实 验 采用 响应 面优 化 B o x - B e h n k e n D e s i g n B B D 实 验设计模 型，按 叫 叫 w 、含 水 率、接 种量 3 个 因素 对修 复 效 果 的影 响进 行 优 化 实 验 ，利 用 回 归方程优化实验条件，确定石油烃降解率最高时的 实验条 件组 合 。 2结 果 与讨 论 2 ． 1 单 因素对 固定化 微生 物修 复污染 土壤石 油烃 降 解率 的影 响 2 ． 1 ． 1 叫c Z ,U N 训P的影 响 初始 含 油 率 为 4 ． 7 2 的 供 试 土 壤 ，在 不 同 7．2 d 叫 叫 条 件下 ，固定化 微 生 物修 复 3 5 d ，石 油烃 降解 率随 时间 的变化 如 图 1所示 。 从图 1可以看出，固定化微生物的石油烃 降解 率随时间的延长而增大 ，补充氮源、磷源 ，降解效 果 明显 。训c 叫N训P为 1 0 021 、1 0 0 51 、 1 0 01 0 1 、 i 0 02 O1时 ，在 初 始 含 油 率 为 4 ． 7 2 的 土 壤 石 油 烃 降 解 率 分 别 为2 5 ． 1 、 2 8 ． 1 、3 4 ． 9 、2 6 ． 5 。随着 N 源 的增 加 ，石 油 烃 降 解 率 也 随 之 增 加 ， 叫 叫 叫 比 为 1 0 0 1 0 1 时降解 率达到最大值 ；N 源继续增 大， 降解 率反 而降低 ，说 明 N 源 过 多 ，会 影 响 石油 烃 的 降解 率 。 图 1 不 同 W cw Nw P下 固定 化 微生物修复污染土壤的石油烃降解率 随时间的变化 Fi g ．1 Hy dr o c a r b o n d e g r a da t i o n r a t e V S t i me i n pe t r o l e u m 。 c o nt ami n at e d s o i l r e me di a t e d b y i m m o bi l i z e d m i c r o o r g a n i s m s u nde r d i f f e r e n t wc 。WN wP WC WN 。 P 11 0 0 2 1 ； 2 1 0 0 5 1； 3 1 0 01 0 1 4 1 0 0 2 0 1 微 生 物 对 氮 源 的 敏 感 度 大l l ，氮 源 含 量 过 低 ，不 能 满 足 微 生 物 的需 要 ，限 制 了微 生 物 活 性 ， 导致石 油烃 降解 率较低 ；秸 秆 固定 化微 生物 的加入 ， 对土 壤 的 N 源 有 一 定 的 贡 献 值 ；叫 训 伽 为 1 0 0 2 O 1 ，氮 源过 高 ，碳 源不 足 ，造 成 氮源 的 浪 费 ，不利于石油烃 的降解。因此 ，秸秆 D G 固定化 微生 物修 复石油 污染 土壤 时应保 持营养 物质 的平衡 ， 才能达到高效降解的效果。 2 ． i ． 2 含 水率 的影 响 初始含油率为 4 ． 7 2 的供试土壤 ，在不同含水 率的条件下，固定化微生物修复 3 5 d ，石油烃降解 率 随时 间的变化 如 图 2所示 。 从 图 2可 以看 出 ，在 不 同 含水 率 下 ，石 油 烃 降 解率随着 固定化微生物修复时间的延长呈不同程度 增大。含水率在 1 8 时，降解率最 高达到 3 8 ． 5 ； 含水 率 2 3 左右 时 ，降解率 反 而最 低 。微 生 物 的生 长 繁殖离 不开 水 ，土 壤 含水 率 过 低 ，土 壤 中微 生 物 不 活动 ，达不 到生 长 的需求 ，微 生物 的呼 吸作 用 减 弱 ，影响对石油烃的降解 ；土壤含水率适宜 ，水 分 子在 土粒周 围形 成水 膜 ，切 断 或 阻碍 了石 油 烃 与 第 4期 响应 曲面优化 固定化微 生物修 复石油污染土壤 1 O 3 1 土壤 颗粒 间 的联 系 、吸 附 ，同 时微 生 物 可 以进 入水 膜 内，增加 了与石油 的接触机会 ，使微生物得 以繁 殖，能够在油水界面活跃生长，可高效降解石油烃 。 2 3 左右时，实验 中观察到土壤 已经成泥浆 的状态 ， 妨碍 O 的扩散，使好氧微生物 缺氧而死 亡，导致 降解率较低[ 】 引，仅 为 2 6 ． 3 ，与含水率 为 1 4 时 的降解率 2 8 ． 4 相差不大 。说 明固定化微生物修复 石 油 污 染 土 壤 时适 宜 的 含 水 率 应 该 维 持 在 1 4 ％ ～ 2 3 之间，最好是 1 8 左右。 图 2 不同含水率下 固定化微生物修复污染 土壤 的 石 油 烃 降解 率 随 时 间 的 变化 Fi g ．2 Hy d r o c a r bo n de g r a da t i o n r a t e V S t i me i n p e t r ol e u m - c o nt a m i na t e d s o i l r e m e di at e d b y i m mob i l i z e d m i c r o o r g a ni s ms und e r di f f e r e nt mo i s t u r e c o n t e nt Mo i s t u r e ／ ％ 1 8 ； 2 1 4 ； 3 1 8 ； 4 2 3 保 持土 壤适 宜 的水 分有 利 于 改 善 修 复效 果 ，特 别是干旱或半干旱地 区需要适 时适 量的补充水 分， 才能维持固定化微生物对石油烃 的高效降解。 2 ． 1 ． 3 固定 化微 生 物接种 量 的影 响 初始含油率为 4 ． 7 2 的供试土壤 ，在不 同接种 量下，固定化微生物修复 3 5 d ，石油烃降解率随时 间 的变化 如 图 3所示 。 土 壤 中微生 物 是 石 油 烃 降解 的动 力 与 主体 。从 图 3可 以看 出 ，不 同微 生 物 接 种 量 的土 壤 中石 油 烃 降解率变化规律基本一致 ，随着 降解 时间 的延 长， 石油烃 降解 率也 增加 。修 复 3 5 d ，接 种量 为 5 、 1 O ％、1 5 、2 0 的石油烃 降解率 分别 为 2 3 ． 3 、 3 9 ． 4 、3 4 ． 7 、2 6 ． 4 ，1 0 9 ／ 6 接 种 量 的 降 解 率 最 高 。说明在一定范围内，接种量增多会提高降解率 ， 超过此范围，接种量增多反而不利于石油烃的降解 。 接种 固定化微生物能够提高土壤的微生物数量 ， 提高外接的石油降解菌与土著菌 的竞争能力 ，使石 油降解菌迅速适应环境 ，大量繁殖 ，发挥高效降解 能力l l2 。接种量与石油烃降解率并不是呈单一的正 比例 关 系 ，当接 种 量 过 多 ，土 壤 营 养 物质 不 足 ，造 成高效降解菌之 间存在空间、营养上的竞争 ，导致 降解率降低 ；另外 ，降解产生 的代谢产物可能会 降 低微生物与石油烃的接触，也导致降解率降低。接 种量过低 ，微生物数量与土著菌的竞争力不强 ，接 入土 壤 中会有 一部 分 微 生 物 因 为 不适 应 而 死 亡 ，导 致降解率很低 ，所以适宜 的接种量对石油污染土壤 修复具有重要的作用 。本 实验优选 出最佳 固定化微 生物 接种 量为 1 0 。 图 3 不 同接种量 下固定化微 生物修 复污 染土壤的 石 油 烃 降解 率 随 时 间 的 变化 Fi g ． 3 H y d r o c a r bo n d e gr a da t i o n r at e V S t i me i n p e t r o l e u m- c o n t a mi na t e d s o i l r e me di a t e d by i mmob i l i z e d m i c r o o r g a ni s ms u nd e r di f f e r e nt i n o c u l u m a m o un t s I n o c u l u m a mo u n t ／ ％ 1 5 ； 2 1 0 ； 3 1 5 ； 4 2 0 在 叫c 叫N 硼P 为 1 0 01 0 1 、含 水率 1 8 、 接 种量 为 1 0 的最 佳 条 件 下 ， 固定 化 微 生 物 修 复 3 5 d 后 ，石油烃 降解率达 4 0 ． 8 。 2 ． 2 固定 化微 生物 降解条 件 的响应 面优 化 2 ． 2 ． 1 响应 面优 化 实验结 果 根据单因素实验得出的结果 ，以 叫c ／ ww 、含水 率 、接种量分别为 自变量 A、B、C，以 3 5 d石 油 烃 降解 率 为 响应 值 y，进 行 1 7个 实 验 点 5个 中 心 点 的响应面优化实验 。响应面实验因素与水平设计 表 如表 2所 示 。 表 2 固定化微生物降解条件 的响应面 实验 因素 与水 平 Ta b l e 2 The f a c t o r s a nd l e v e l s o f r e s p o ns e s u r f a c e e x pe r i me nt f o r i mmo bi l i z e d mi c r o or g a ni s ms r e me di a t i o n 、 罟 ， j 吾 言 矗 Q 0 ＼Q 吾 l 1 0 一 Q 0 1 0 3 2 石油学报 石油加1 1 1 第 3 1卷 向 1 7 个相同的花盆中分别加入 0 ． 5 k g供试土 壤，按照表 3的实验安排 ，于 3 0 C恒温箱 内培养 3 5 d 。每天加 水 翻耕 ，保 持 充 足 的空 气 和 水 分 ， 3 5 d 后取土样测含油率 ，得 出石油烃降解 率。响应 曲面各系数方差分析表列于表 3 。 当模型的模型显著系数“ P r o b F” 值小于 0 ． 0 5 时，表示该项指标影响显著 ；小于 0 ． 0 1时，表示该 项指 标影 响非 常 显著 。失 拟 项 表示 模 型 的误 差 ，失 拟项系数为 0 ． 0 9 3 7 ，大于 0 ． 0 5 ，表示模型在误差范 围之 内 。 表 3 本实验数据的二次响应面模型和方差分析 Ta b l e 3 Re s p o ns e s u r f a c e mo d e l a n d ANOVA o f t he e x pe r i me n t a l d a t a S q u a r e s u m De g r e e o f f r e e d o m M e a n s q u a r e F Va l u e 从表 3可 以看 出 ，该模 型 的模 型显 著系数 为 d0 ． 0 0 0 1 ，表示 非 常 显 著 ；该 模 型 的 R 。 一 0 ． 9 9 7 9 ， 说明该模型的拟合度较好 ，精确度较高，可 以用来 分析和预测结果。从表 3还看 出，各一次项 系数和 二 次项 系 数 A、B、C、AB、AC、A。 、B 。 、C 。的 影 响非常 显著 “ P r o b F ”值 小于 0 ． 0 1 ，但 是 B C 不显著 “ P r o b F” 值为 0 ． 2 4 5 9 ，大于 0 ． 0 5 。对石 油烃降解率影 响的显著性从大到小依 次是 接种量、 含水率 、叫c ／ wN 。 以固定化微生物 3 5 d石油烃 降解率 为响应值 ， 利 用 软 件 D e s i g n e x p e r t 8 ． 0 6对 B o x - B e h n k e n的实 验结果进行二次多项 回归拟合 ，各因素与响应值之 间的关 系 可 用 二 次 多 元 回 归 方 程 表 示 ，如 式 1 所 示 。 Y一 4 1 ． 7 0 ． 6 5 A一 0 ． 8 7 B 1 ． O 9 C 0 ． 9 6 AB 1 ． 4 9 AC一 0． 3 5 BC～ 8 ． 2 2 A。 一 7 ． 9 O B 一 8． 5 7 C。 R。 0 ．9 9 7 9 1 式 1 中，y为石油降解率 的预测值，A、B、C分 别是 土 壤 的 L U ／ w 、含 水 率 以及 固 定 化 微 生 物 接 种量 。 2 ． 2 ． 2 响应 曲面 图分析 根据等高线和三维图可 以分析固定化微生物对 石油污染土壤的石油烃降解 率与各 因素关 系，并 能 够看出各因素存在 的交互作用及最 佳的降解条件 ， 如图 4所示 。 从 图 4 a 可 看 出 ，随着 ／ 增 大 ，固定化 微 生物对石油污染土壤 的石油降解率先缓慢后快速增 大，超过一定 比值后快速减小 ， ／ 为 1 O左右时 降解率最大 ；随含水率增大，石油降解率先快速增大 后 快速减小 ，含水率 1 8 左右 时降解率最大 。 从 图 4 b 看 出 ，随 着 7 1 ／ 增 大 ， 固定 化微 生物对 石油 污染 土壤 的石 油 烃 降解 率 缓 慢增 大 后 减 小 ；随接种 量增 大，降解 率 先增 大 后减 小。结 合 表 4 的方差分析 ，接种量对石油降解率的影响最大 ， 如果 在 砌 ／ 叫 充足 时 ，适 当添 加外 源菌有 助 于提高 降解率。接种量在 1 0 ％左右降解率最大 。 从 图 4 c 看 出，随 着含 水 率增 大 ，固定 化微 生 O 0 9 8 8 0 9 O 0 O O 2 2 O 9 1 5 O O O O l O O O O 4 O O O ． O O O O O 2 ． ． ． O ． ． ． ． ． ． O 0 0 O O O O O 0 蚰 “ 如 姚 眺 蚴 A B c A B c 舳 舱 ～ v f 1 m 且 1 0 3 4 石油学报 石油加工 第 3 1卷 p e t r o l e u m - c o n t a mi n a t e d s o i l 1, J ] ．Ag r o E n v i r o n me n t a n d De v e l o p me n t ，2 0 1 1，2 9 2 4 3 5 1 ． [ 2 ]齐永强 ，王 红旗．微生 物处理 土壤 石油 污染 的研究 进 展 E J ] ．上 海 环境 科 学 ，2 0 0 2 ，2 1 3 1 7 7 1 8 2 ． QI Yo ngq i a ng， W ANG Ho ng qi ． St u dy pr og r e s s o f b i o r e me d i a t i o n o f s o i l o i l p o l l u t i o n [ J ] ． S h a n g h a i En v i r o n me n t a l S c i e n c e s ，2 0 0 2， 2 1 3 1 7 7 - 1 8 2 ． r- 3 ]叶小梅 ，常 志州 ，朱 万宝 ，等． 调理 剂对 污泥 中石油 降解 速 率 的 影 响 [ J ] ． 环 境 导 报 ，1 9 9 9 ，2 2 1 2 2 ． YE Xi a o me i ，CHANG Zhi z h ou，ZH U W a nba o， e t a 1 ． Bul ki ng a ge n t s on t h e r a t e of c r u de o i l d e g r a d a t i o n i n s l u d g e [ J ] ．E n v i r o n me n t He r a l d ，1 9 9 9 ，2 2 1 2 2 ． [ 4 ]徐 金兰，黄廷林 ，黄志超 ，等．添加膨松剂和翻耕对石 油污染土壤 生物修复 的影 响试 验研究 [ J ] ．西安 建筑科 技大学学报 自然科学版 ，2 0 1 0 ，4 2 1 6 5 7 0 ． X U J i n l a n ，HUANG Ti n g l i n ，HUANG Z h i c h a o ，e t a 1 ．Th e r e s e a r c h of l e a v e ni ng a ge nt a nd p l o u ghi ng s e f f e c t of o n p e t r o l e u m c o n t a mi n a t e d s o i l b i o r e me d i a t i o n [ J ] ．J X i ’ a n Un i v o f Ar c h Te c h Na t u r a l S c i e n c e E d i t o n ，2 0 1 0， 4 2 1 6 5 - 7 0 ． E s ]L I A NG Yu t i n g ，Z HA NG X u ，D AI D o n g j u a n ，e t a 1 ． Po r o us bi oc a r r i e r e n ha nc e d bi o de g r a d a t i on o f c r u de o i l c o n t a mi n a t e d s o i l E J ] ． I n t e r n a t i o n a l B i o d e t e r i o r a t i o n ＆ B i o d e g r a d a t i o n， 2 0 0 9， 6 3 1 8 0 8 7 ． [ 6 ]P OD O R OZ HK O E A， L O Z I N S KY V I ， I VS HI NA I B， e t a 1 ． Hyd r o p hob i s e d s a wd