石油污染土壤联合修复技术与应用研究进展

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2025.03.003

摘要/Abstract

摘要：

在石油开采、加工和储运过程中，释放到土壤中的总石油烃（TPH）不仅会改变土壤的理化特性，还会通过迁移转化的过程严重影响水环境的质量。针对土壤石油污染环境问题，开发高效、绿色和环保的修复技术已成为当前行业亟需解决的课题。结合国内外研究现状，综述了目前在石油污染土壤修复领域主要的修复技术。研究发现，物理法适用于修复石油挥发性强且渗透系数大的污染土壤，化学法适用于处理严重且难降解的石油污染土壤，而生物法则对土壤环境友好，更适合处理轻度石油污染。通过比较不同修复技术的原理和应用范围发现，联合修复技术具有普适性强、应用广泛的优点。对未来石油污染土壤修复技术在绿色环保方向的发展趋势进行了展望，以期为实际应用中的石油污染土壤修复提供参考依据。

关键词: 总石油烃, 土壤, 修复技术, 联合修复

Abstract:

In the process of oil exploitation, processing, storage and transportation, the total petroleum hydrocarbon (TPH) released into the soil not only changes the physical and chemical properties of the soil, but also seriously affects the quality of the water environment through the process of migration and transformation. Addressing the environmental issue of petroleum?contaminated soils, the development of efficient, green, and environmentally friendly remediation technologies has become a critical need in the industry. This paper reviews the main remediation technologies for petroleum?contaminated soils based on current domestic and international research. The study showed that physical methods are suitable for remediating soils contaminated with highly volatile and highly permeable petroleum, chemical methods are appropriate for treating severely and recalcitrantly contaminated soils, and biological methods are more environmentally friendly and better suited for treating mildly contaminated soils. By comparing the principles and application ranges of different remediation technologies, it is evident that combined remediation technologies offer strong versatility and widespread applicability. This paper also explores future trends in the development of green and environmentally friendly remediation technologies for petroleum?contaminated soils, aiming to provide a reference for practical applications in soil remediation.

Key words: Total petroleum hydrocarbon, Soil, Remediation technologies, Combined remediation

中图分类号:

TE991.3

马海林, 范志平, 王博, 王思雨, 孙程杰. 石油污染土壤联合修复技术与应用研究进展[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2025, 45(3): 18-25.

Hailin MA, Zhiping FAN, Bo WANG, Siyu WANG, Chengjie SUN. Research Progress on Combined Remediation Technologies and Applications for Petroleum⁃Contaminated Soils[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2025, 45(3): 18-25.

图/表 3

参考文献 42

1	李沅宁，郭渊明，侯晓松，等. 石油污染土壤原位修复技术的研究进展［J］. 应用化工， 2022， 51（6）： 1736⁃1740.
	LI Y N， GUO Y M， HOU X S， et al. Research progress of in⁃situ remediation technology of petroleum contaminated soil［J］. Applied Chemical Industry， 2022， 51（6）： 1736⁃1740.
2	WANG Y， LU T T， ZHANG H J， et al. Factors affecting the transport of petroleum colloids in saturated porous media［J］. Colloids and Surfaces A⁃Physicochemical and Engineering Aspects， 2020， 585： 124134.
3	王靖，张忠智，苏幼明，等. 石油污染土壤植物修复根际效应研究［J］. 石油化工高等学校学报， 2008， 21（2）： 36⁃40.
	WANG J， ZHANG Z Z， SU Y M， et al. The rhizosphere effect in phytoremediation of the petroleum polluted Soil［J］. Journal of Petrochemical Universities， 2008， 21（2）： 36⁃40.
4	STEPANOVA A Y， GLADKOV E A， OSIPOVA E S， et al. Bioremediation of soil from petroleum contamination［J］. Processes， 2022， 10（6）： 1224.
5	CHAKRAVARTHY R， SAVALIA A， KULKARNI S， et al. Simultaneous determination of hydrocarbon， nitrogen， sulfur， and their boiling range distribution in vacuum gas oil using a high temperature CNS⁃SimDis analyzer［J］. Energy & Fuels， 2016， 30（5）： 4274⁃4282.
6	赵平月，李爽，宗芳，等. 石油树脂废水污泥资源化及对磷的吸附性能［J］. 辽宁石油化工大学学报， 2021， 41（6）： 48⁃52.
	ZHAO P Y， LI S， ZONG F， et al. Resource utilization of petroleum resin wastewater sludge and its phosphorus adsorption performance［J］. Journal of Liaoning Petrochemical University， 2021， 41（6）： 48⁃52.
7	ZHANG T， LIU Y Y， ZHONG S， et al. AOPs⁃based remediation of petroleum hydrocarbons⁃contaminated soils： Efficiency， influencing factors and environmental impacts［J］. Chemosphere， 2020， 246： 125726.
8	ZHANG M， LIU Y L， WEI Q Q， et al. Biochar application ameliorated the nutrient content and fungal community structure in different yellow soil depths in the karst area of southwest China［J］. Front Plant Sci， 2022， 13： 1020832.
9	AHMAD M， RAJAPAKSHA A U， LIM J E， et al. Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water： A review［J］. Chemosphere， 2014， 99： 19⁃33.
10	XIANG W， ZHANG X Y， CHEN K Q， et al. Enhanced adsorption performance and governing mechanisms of ball⁃milled biochar for the removal of volatile organic compounds （VOCs）［J］. Chemical Engineering Journal， 2020， 385： 123842.
11	LYU H H， GAO B， HE F， et al. Experimental and modeling investigations of ball⁃milled biochar for the removal of aqueous methylene blue［J］. Chemical Engineering Journal， 2018， 335： 110⁃119.
12	ZHU H X， LIU X Y， JIANG Y， et al. Time⁃dependent desorption of anilines， phenols， and nitrobenzenes from biochar produced at 700 ℃： Insight into desorption hysteresis［J］. Chemical Engineering Journal， 2021， 422： 130584.
13	费永鑫，马会强，李爽. 改性活性污泥生物炭对水中苯酚吸附性能研究［J］. 辽宁石油化工大学学报， 2022， 42（3）： 19⁃24.
	FEI Y X， MA H Q， LI S. Study on adsorption performance of modified activated sludge biochar for phenol in water［J］. Journal of Liaoning Petrochemical Universities， 2022， 42（3）： 19⁃24.
14	张石磊，肖满，万鹏. 土壤气相抽提国际研究现状与发展趋势［J］. 环境生态学， 2020， 2（1）： 69⁃75.
	ZHANG S L， XIAO M， WAN P. Soil vapor extraction international research status and developing trends［J］. Environmental Ecology， 2020， 2（1）： 69⁃75.
15	LABIANCA C， DE G S， PICAADI F， et al. Remediation of a petroleum hydrocarbon⁃contaminated site by soil vapor extraction： A full⁃scale case study［J］. Applied Sciences， 2020， 10（12）： 4261.
16	李晓杰，张文文，马传博，等. 热强化气相抽提修复东北地区苯污染土壤研究［J］. 环境工程， 2022， 40（4）： 134⁃139.
	LI X J， ZHANG W W， MA C B， et al. Removal of benzene from clay soil in northeastern china by thermal enhanced soil vapor extraction［J］. Environmental Engineering， 2022， 40（4）： 134⁃139.
17	CABANES A， FULLANA A. New methods to remove volatile organic compounds from post⁃consumer plastic waste［J］. Science of the Total Environment， 2021， 758： 144066.
18	REN J Q， SONG X， DING D. Sustainable remediation of diesel⁃contaminated soil by low temperature thermal treatment： Improved energy efficiency and soil reusability［J］. Chemosphere， 2020， 241： 124952.
19	LI F Z， ZHANG Y P， WANG S， et al. Insight into ex⁃situ thermal desorption of soils contaminated with petroleum via carbon number⁃based fraction approach［J］. Chemical Engineering Journal， 2020， 385： 123946.
20	ILYAS N， SHOUKAT U， SAEED M， et al. Comparison of plant growth and remediation potential of pyrochar and thermal desorption for crude oil⁃contaminated soils［J］. Scientific Reports， 2021， 11（1）： 2817.
21	LIU S Q， CHENG S， FENG L R， et al. Effect of alkali cations on heterogeneous photo⁃fenton process mediated by Prussian blue colloids［J］. Journal of Hazardous Materials， 2010， 182（1⁃3）： 665⁃671.
22	张碧波，陈剑，冉启洋，等. 柠檬酸改性芬顿对土壤中石油烃的去除效果［J］. 湖南农业科学， 2019（12）： 38⁃41.
	ZHANG B B， CHEN J， RAN Q Y， et al. Practical application of citric acid modified fenton to remove petroleum hydrocarbons from soil［J］. Hunan Agricultural Sciences， 2019（12）： 38⁃41.
23	OURIACHE H， ARRAR J， NAMANE A， et al. Treatment of petroleum hydrocarbons contaminated soil by Fenton like oxidation［J］. Chemosphere， 2019， 232： 377⁃386.
24	TALVENMÄKI H， SAARTAMA N， HAUKKA A， et al. In situ bioremediation of Fenton's reaction⁃treated oil spill site， with a soil inoculum， slow release additives， and methyl⁃β⁃cyclodextrin［J］. Environmental Science and Pollution Research International， 2021， 28（16）： 20273⁃20289.
25	向肖伟. 活化过硫酸盐高级氧化技术在污水处理中的研究进展与应用［J］. 生物化工， 2022， 8（2）： 135⁃137.
	XIANG X W. Research progress and application of activated persulfate advanced oxidation technology in sewage treatment［J］. Biological Chemical Engineering， 2022， 8（2）： 135⁃137.
26	李丽，张兴，王亚军，等. 过硫酸钠对黄土高原石油类污染土壤的处理［J］. 环境科学与技术， 2020， 43（12）： 159⁃165.
	LI L， ZHANG X， WANG Y J， et al. Treatment of petroleum hydrocarbons in loess by sodium persulfate［J］. Environmental Science & Technology， 2020， 43（12）： 159⁃165.
27	张译之，贾汉忠，汪立今. Fe²⁺活化过硫酸盐在石油污染土壤中修复实验研究［J］. 岩石矿物学杂志， 2017， 36（6）： 881⁃886.
	ZHANG Y Z， JIA H Z， WANG L J. Experimental study of the repair of Fe²⁺ activated persulfate in oil contaminated soils［J］. Acta Petrologica Et Mineralogica， 2017， 36（6）： 881⁃886.
28	RAHMAN K S M， BANAT I M， THAHIRA J， et al. Bioremediation of gasoline contaminated soil by a bacterial consortium amended with poultry litter， coir pith and rhamnolipid biosurfactant［J］. Bioresource Technology， 2002， 81（1）： 25⁃32.
29	乔俊，陈威，张承东. 添加不同营养助剂对石油污染土壤生物修复的影响［J］. 环境化学， 2010， 29（1）： 6⁃11.
	QIAO J， CHEN W， ZHANG C D. Bioremediation of petroleum contaminated soil by various nutrient amendments［J］. Environmental Chemistry， 2010， 29（1）： 6⁃11.
30	赵雨朦. 翅碱蓬对石油污染物消减能力的研究［D］. 大连：大连海洋大学， 2022.
31	JEEVANANTHAM S， SARAVANAN A， HEMAVATHY R V， et al. Removal of toxic pollutants from water environment by phytoremediation： A survey on application and future prospects［J］. Environmental Technology & Innovation， 2019， 13： 264⁃276.
32	AGNELLO A C， BAGARD M， VAN HULLEBUSCH E D， et al. Comparative bioremediation of heavy metals and petroleum hydrocarbons co⁃contaminated soil by natural attenuation， phytoremediation， bioaugmentation and bioaugmentation⁃assisted phytoremediation［J］. Science of the Total Environment， 2016， 563⁃564： 693⁃703.
33	NANEKAR S， DHOTE M， KASHYAP S， et al. Microbe assisted phytoremediation of oil sludge and role of amendments： A mesocosm study［J］. International Journal of Environmental Science and Technology， 2015， 12（1）： 193⁃202.
34	柳晓东，余天飞，邓振山，等. Neorhizobium petrolearium OS53联合紫花苜蓿协同修复石油污染土壤研究［J］. 微生物学报， 2024， 64（3）： 854⁃868.
	LIU X D， YU T F， DENG Z S， et al. Neorhizobium petrolearium OS53 combined with alfalfa （Medicago sativa L.）for remediation of petroleum⁃contaminated soil［J］. Acta microbiologica Sinica， 2024， 64（3）： 854⁃868.
35	GILAN R S， PARVIZI Y， PAZIRA E， et al. Bioremediation of petroleum⁃contaminated soil in arid region using different arid⁃tolerant tree， shrub， and grass plant species with bacteria［J］. International Journal of Environmental Science and Technology， 2022， 19（12）： 11879⁃11890.
36	艾军勇，张道勇，牟书勇，等. 超声波/紫外线⁃Fenton反应联用去除克拉玛依土壤中石油类污染物［J］. 环境工程学报， 2012， 6（3）： 983⁃988.
	AI J Y， ZHANG D Y， MU S Y， et al. Removal of petroleum from soil in Qaramay using ultrasound/ultraviolet⁃Fenton reaction［J］. Chinese Journal of Environmental Engineering， 2012， 6（3）： 983⁃988.
37	USMAN M， CHAUDHARY A， BIACHE C， et al. Effect of thermal pre⁃treatment on the availability of PAHs for successive chemical oxidation in contaminated soils［J］. Environmental Science and Pollution Research International， 2016， 23（2）： 1371⁃1380.
38	GUARINO C， SPADA V， SCIARRILLO R. Assessment of three approaches of bioremediation （natural attenuation， landfarming and bioagumentation⁃assistited landfarming） for a petroleum hydrocarbons contaminated soil［J］. Chemosphere， 2017， 170： 10⁃16.
39	崔双超，齐世明，殷晓波，等. 石油烃污染土壤生物修复工程实例［J］. 绿色科技， 2019（4）： 83⁃87.
	CUI S C， QI S M， YIN X B， et al. An project example of bioremediation project of petroleum contaminated Soil［J］. Journal of Green Science and Technology， 2019（4）： 83⁃87.
40	马健波，韩斌，任文涛，等. 陕北某采油厂石油污染土壤的修复示范工程［J］. 化工环保， 2021， 41（1）： 56⁃60.
	MA J B， HAN B， REN W T， et al. Demonstration project of remediation of oil contaminated soil in an oil production plant in northern Shaanxi［J］. Environmental Protection of Chemical Industry， 2021， 41（1）： 56⁃60.
41	GRYZENIA J， CASSIDY D， HAMPTON D. Production and accumulation of surfactants during the chemical oxidation of PAH in soil［J］. Chemosphere， 2009， 77（4）： 540⁃545.
42	钟磊，卿晋武，陈红云，等. 微生物修复石油烃土壤污染技术研究进展［J］. 生物工程学报， 2021， 37（10）： 3636⁃3652.
	ZHONG L， QING J W， CHEN H Y， et al. Advances in bioremediation of hydrocarbon⁃contaminated soil［J］. Chinese Journal of Biotechnology， 2021， 37（10）： 3636⁃3652.

修复技术	适用范围	优点	局限性
微生物修复	适用于TPH浓度低的土壤，修复处理方式为原位修复	修复成本低，处理形式多样，应用范围广，绿色环保	微生物种群之间的关系影响修复效果，对外部环境条件敏感
植物修复	适用于TPH浓度低、污染面积大的土壤，修复处理方式为原位修复	操作简单，修复成本低，绿色环保	受植物根系深度的影响，应用于地表石油污染土壤，修复周期较长
植物⁃微生物联合修复	适用于修复中、低浓度TPH污染的土壤，修复处理方式为原位修复	通过根际效应加强生物活性，修复效率高，绿色环保	技术要求高，影响生物生长的因素对修复效果有一定影响

修复技术	适用范围	优点	局限性
微生物修复	适用于TPH浓度低的土壤，修复处理方式为原位修复	修复成本低，处理形式多样，应用范围广，绿色环保	微生物种群之间的关系影响修复效果，对外部环境条件敏感
植物修复	适用于TPH浓度低、污染面积大的土壤，修复处理方式为原位修复	操作简单，修复成本低，绿色环保	受植物根系深度的影响，应用于地表石油污染土壤，修复周期较长
植物⁃微生物联合修复	适用于修复中、低浓度TPH污染的土壤，修复处理方式为原位修复	通过根际效应加强生物活性，修复效率高，绿色环保	技术要求高，影响生物生长的因素对修复效果有一定影响

修复模式	修复地点	石油污染质量分数/ (mg•kg^-1)	技术内涵	修复效果	参考文献
物理⁃化学联合修复	新疆克拉玛依某炼油厂	30 470（TPH）	超声⁃Fenton氧化联合	降解率为64.98%	[36]
物理⁃化学联合修复	法国洛林前焦化厂污染土壤	（H土壤）：1 121（PAHs）（NM土壤）：1 089（PAHs）	对污染土壤热预处理后，再用Fenton试剂氧化处理	降解率为43.00%~47.00%	[37]
物理⁃生物联合修复	意大利北部某炼油厂	12 818（TPH）	通过土地耕作促进TPH低组分挥发，增加土壤通气性；加入微生物菌进行生物降解	降解率为82.59%	[38]
	江苏省某原油管道泄漏地	45 322（TPH）	通过机械措施提高土壤孔隙度；采用生物修复剂为土壤微生物提供营养，促进微生物对TPH的降解	降解达到修复目标（≤4 500 mg/kg）	[39]
	陕北某采油厂油井周围	9 020（TPH）	对土壤进行翻耕、旋耕；加入铜绿假单胞菌⁃黑麦草进行微生物⁃植物联合降解TPH	降解率为95.50%	[40]
化学⁃生物联合修复	美国某天然气工厂周围	21 420（PAHs）	采用以CaO₂为氧化剂的改性Fenton试剂，先对污染土壤进行预氧化处理，再通过生物刺激进行降解	降解率为92.30%	[41]
	芬兰图伦基市某居住区漏油现场	25 000（TPH）	用柠檬酸改性Fenton氧化处理后，通过添加微生物菌以及表面活性剂等生物方法进行降解	降解率为98.00%	[24]
	天津市滨海新区某石油污染土壤	683.1±360.4 （TPH：<C16）， 6 843.0±4 370.0 （TPH：>C16）	Fenton试剂预氧化处理后，再加入固定化微生物菌剂进行生物降解	满足工业用地标准（DB11/T 811-2011）	[42]

修复模式	修复地点	石油污染质量分数/ (mg•kg^-1)	技术内涵	修复效果	参考文献
物理⁃化学联合修复	新疆克拉玛依某炼油厂	30 470（TPH）	超声⁃Fenton氧化联合	降解率为64.98%	[36]
物理⁃化学联合修复	法国洛林前焦化厂污染土壤	（H土壤）：1 121（PAHs）（NM土壤）：1 089（PAHs）	对污染土壤热预处理后，再用Fenton试剂氧化处理	降解率为43.00%~47.00%	[37]
物理⁃生物联合修复	意大利北部某炼油厂	12 818（TPH）	通过土地耕作促进TPH低组分挥发，增加土壤通气性；加入微生物菌进行生物降解	降解率为82.59%	[38]
	江苏省某原油管道泄漏地	45 322（TPH）	通过机械措施提高土壤孔隙度；采用生物修复剂为土壤微生物提供营养，促进微生物对TPH的降解	降解达到修复目标（≤4 500 mg/kg）	[39]
	陕北某采油厂油井周围	9 020（TPH）	对土壤进行翻耕、旋耕；加入铜绿假单胞菌⁃黑麦草进行微生物⁃植物联合降解TPH	降解率为95.50%	[40]
化学⁃生物联合修复	美国某天然气工厂周围	21 420（PAHs）	采用以CaO₂为氧化剂的改性Fenton试剂，先对污染土壤进行预氧化处理，再通过生物刺激进行降解	降解率为92.30%	[41]
	芬兰图伦基市某居住区漏油现场	25 000（TPH）	用柠檬酸改性Fenton氧化处理后，通过添加微生物菌以及表面活性剂等生物方法进行降解	降解率为98.00%	[24]
	天津市滨海新区某石油污染土壤	683.1±360.4 （TPH：<C16）， 6 843.0±4 370.0 （TPH：>C16）	Fenton试剂预氧化处理后，再加入固定化微生物菌剂进行生物降解	满足工业用地标准（DB11/T 811-2011）	[42]

[1]	李鹏，葛苏鞍，帕尔哈提·阿不都克里木，唐满红，李栋. 保温层偏心沉降对架空注汽管线传热影响研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(1): 51-55.
[2]	吴芮欣，马会强，韩泽治，支天一，初兆娴，李爽，石珍瑜. 坡位对先锋树种改良排土场土壤肥力效果的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2019, 39(4): 19-23.
[3]	丁晋晋, 刘德俊, 唐绍猛, 任帅, 于欢. 冷热原油交替输送土壤温度场重建研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2017, 37(1): 34-37.
[4]	刘艺芸, 张连红, 崔爽, 孙秀菊. 多氨基多醚基甲叉膦酸土柱淋洗修复镉污染土壤[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2016, 36(4): 1-4.
[5]	祝贺,马贵阳,赵梁. 管道埋深对冻土区土壤温度场的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2014, 34(6): 26-29,34.
[6]	刁照金,吴明,陈旭,谢飞,王丹,石海涛. 中性环境中锈斑对X 7 0 / X 8 0钢早期腐蚀的作用[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2014, 34(3): 67-70.
[7]	谢斐,赵胜秋,李旺,蒋帅. 埋地输油管道同沟敷设热应力分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2014, 34(1): 47-51.
[8]	李小月,刘德俊,王芙,马焱,高钊. 土壤温度场对管内热油流态分布的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2013, 33(4): 41-44.
[9]	张荣培,王荣荣. 直接间断有限元方法在计算输油#br# 管道土壤温度场中的应用[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2013, 33(2): 36-38.
[10]	杨云鹏,刘宝玉,张玉廷,张宁,郝晶. 冷热原油顺序输送温度场波动规律[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2013, 33(1): 53-56.
[11]	史俊杰，王岳，马跃，等. 热油在不同颗粒土壤中泄漏的温度场模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2012, 32(4): 33-36.
[12]	宦国新,张国福. 铜、20# 和X80钢在辽河油田土壤溶液中电化学测试分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2011, 31(3): 66-69.
[13]	鹿钦礼，顾福昕，马贵阳，李维军. 埋地热油管道埋深对土壤温度场的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2010, 30(4): 22-25.
[14]	叶栋文，王岳，杜明俊，付晓东，赵庆福. 同沟并行管道周围土壤温度场的数值模拟[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2010, 30(4): 26-29.
[15]	顾锦彤,马贵阳. 埋地热油管道启输投油时间的确定[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2010, 30(2): 29-31.