《Bioresource Technology Reports》：Hybrid biodegradation of petroleum drill waste through vermitechnology integrated with hydrocarbon degrading microbial consortia: Promoting enhanced vermicomposting and waste valorization
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石油钻屑废料通过增强蚯蚓堆肥法生物降解及重金属去除研究。采用Eisenia fetida蚯蚓与烃类降解微生物群落协同处理五种不同配比的牛粪与石油钻屑混合基质，结果显示重金属浓度最高降低92%，石油烃类降解率达98%，同时氮磷钾营养元素提升59%。pH、电导率及碳含量保持稳定，70:30、50:50和30:70的牛粪与石油钻屑混合基质在增强堆肥中表现出最佳种子发芽率。该研究证实增强蚯蚓堆肥是石油钻屑资源化与生态修复的有效技术。
Bikash Dhadumia|Biswajit Paul
环境科学与工程系，印度理工学院（印度矿业学院），Dhanbad，826004，Jharkhand，印度
摘要
通过改进的蚯蚓堆肥工艺来利用石油钻井废弃物（PW）的潜力尚未得到充分研究。本研究探讨了使用蚯蚓物种Eisenia fetida与降解碳氢化合物的微生物联合体（HDM）对PW废弃物进行改进蚯蚓堆肥的效果，比较了这种处理方法与未添加HDM的标准蚯蚓堆肥方法。通过生物积累和生物转化，金属浓度（Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和As）降低了高达92%。值得注意的是，碳氢化合物浓度显著降低了98%。在初始阶段，蚯蚓在CD + PW（0:100）混合基质中的繁殖能力和生长速度有所下降，但在后期有所改善。pH值、电导率和碳浓度保持稳定。通过改进的蚯蚓堆肥，氮、磷和钾（NPK）等大量营养素的含量增加了59%。此外，所生产的蚯蚓堆肥还经过了种子发芽测试以验证其效果。分析表明，在70:30、50:50和30:70的比例下，由改进蚯蚓堆肥处理的CD + PW混合物的发芽效果优于所有五种标准蚯蚓堆肥混合物。因此，这些发现为改进蚯蚓堆肥作为一种将PW生物降解为富含营养的肥料的混合方法提供了新的见解，从而促进了绿色废弃物的资源化。
引言
原油是一种直接从油井中提取的未精炼材料。石油的勘探和生产过程直接导致污染，因为会产生PW作为主要副产品（Yuan等人，2025年）。PW通常包括产出水、钻井泥浆和钻屑。总石油烃（TPHs）、各种添加剂和金属是PW毒性的主要来源。虽然某些添加剂本身可能不具有毒性，但它们与矿物质相互作用可能会产生有害物质（Yu等人，2025年）。鉴于PW的复杂性，不当处理可能导致严重的环境破坏和健康风险。由于其成分，许多政府机构将其归类为危险废物（Ilinykh等人，2023年；US EPA，2019年）。研究和报告显示，在处置场所存在高浓度的TPHs和重金属（Kanungo等人，2023年）。此外，周边地区的土壤和水体污染分析揭示了对生态系统的重大威胁（Ayanwu等人，2023年；Mortazavi等人，2024年）。因此，开发有效的废物管理系统，将石油废物转化为有价值的资源和材料，是促进循环经济的关键步骤（Dhadumia和Paul，2025年）。
生物修复技术因其有效性和成本效益而在促进环保废物管理方面得到广泛认可（Vafa等人，2025年）。蚯蚓堆肥是一种利用特定种类的蚯蚓将多种废物转化为富含营养的蚯蚓堆肥的生物技术方法（Berdier等人，2025年）。在工业领域，蚯蚓堆肥作为一种可持续的废物修复方法越来越受到关注。最近的研究强调了Eisenia fetida在纺织（Selvam等人，2025年）、皮革（Mongchu等人，2024年）和钢铁（Jha等人，2024年）等行业中修复废物的能力。此外，多种细菌、真菌和放线菌属拥有专门降解TPHs的酶（Rezaei和Moghimi，2024年）。许多研究表明，在工业废物中降解TPHs和金属方面取得了有希望的结果，为传统技术提供了可持续的替代方案，并有助于环境恢复工作（Akhiladas和Chakraborty，2025年；Xu等人，2026年）。
现有证据表明，与其他生物修复方法相比，蚯蚓技术和微生物降解在工业废物管理方面表现出更高的资源化效率。尽管关于蚯蚓堆肥处理整体工业废物的研究很多，但对于石油工业废物（特别是PW）的生物降解和解毒过程的研究仍然有限且不够深入。现有的关于蚯蚓堆肥和微生物降解作为石油废物修复策略的研究主要集中在处理含油污泥和去除TPHs的模式上。这些研究提供了通过植物修复（Sharuddin等人，2024年）、沼气浆液（He等人，2024年）和热解（Lin等人，2025年）从油污泥中去除TPHs的见解。最近关于添加降解碳氢化合物的微生物的油污泥和受污染土壤蚯蚓修复的研究显示了在TPHs降解方面的良好效果（Alinouri等人，2024年；Curiel-Alegre等人，2024年；Li等人，2025年）。这些先前的研究主要集中在长期去除油污泥中的TPHs，而不是PW中的TPHs。迄今为止，还没有专门研究通过结合蚯蚓转化和选择性微生物降解来提高废物资源化的效果。
为了解决这些差距和局限性，本研究进行了广泛的研究，以评估使用标准和改进蚯蚓堆肥系统对PW进行生物降解和解毒的效果。本研究旨在探讨使用Eisenia fetida与HDM结合的改进蚯蚓堆肥在PW生物降解中的效果。假设认为，改进蚯蚓堆肥通过HDM和蚯蚓的协同作用，成为一种高效的混合方法，用于PW的生物降解和解毒。这一过程有助于分解和稳定有害废物，将其转化为富含营养的堆肥。研究按照以下目标进行：(i) 分析标准蚯蚓堆肥和改进蚯蚓堆肥方法去除PW中金属的变化；(ii) 评估TPHs的降解效果并进行毒性评估；(iii) 评估改进蚯蚓堆肥作为PW生物降解和解毒的有效混合方法与标准蚯蚓堆肥的比较；(iv) 探索不同PW进料比例下产物的资源化潜力，并通过种子发芽测试进行验证。
材料样本和制备
2025年，从印度Upper Assam地区的Dibrugarh的Oil India Limited钻井现场获取了PW（钻屑和泥浆），深度范围为3400至3600米。干CD从附近的养牛场收集，成年、具有生殖带的蚯蚓（Eisenia fetida）则来自Jharkhand的Krishi Vigyan Kendra Dhanbad的蚯蚓堆肥设施。Eisenia fetida因其能够在高污染环境中茁壮成长而受到青睐。
两种系统下的金属去除动态
图1展示了两种系统下的金属浓度动态变化。最初，PW中的六种重金属浓度都非常高（补充表S1），导致进料混合物中的初始水平升高。PW的固有特性使得废物中的重金属含量显著增加（Yu等人，2025年）。随着时间的推移，这些金属的浓度在每种基质中都有所下降。重要的是，金属总含量的下降
结论
改进蚯蚓堆肥提供了一种创新策略，可将PW转化为有价值的蚯蚓堆肥。两种系统中的金属浓度都有所降低。所有反应器中的TPHs浓度都有所下降，但由于添加了HDM，改进蚯蚓堆肥的效果更为显著。两种系统产生的最终蚯蚓堆肥中NPK含量增加，而pH值、电导率和TC保持稳定。随后对产生的蚯蚓堆肥进行了种子发芽测试
作者贡献声明
Bikash Dhadumia：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、软件使用、方法论、调查、数据分析、概念化。Biswajit Paul：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、资源提供、项目管理。
资金
本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢Oil India Limited（OIL）为研究和样本收集提供许可和后勤支持。同时，也感谢印度理工学院（印度矿业学院）提供的实验室和仪器设施。
