生物修复技术在土壤污染治理领域的应用

王光武 骆 骅 周 伟

（1 浙江天川环保科技有限公司 浙江 杭州 310000 2 杭州康利维环保科技有限公司 浙江 杭州 310000）

引言

土壤属于一种混合物，内在的物质成分多样且复杂，但不同的成分之间都具有一定的联系，因此土壤也是一种具有多种功能的有机体。对于土壤来讲，它自身是具有一定程度的自净能力，在遇到污染物的时候，土壤会先通过自身的自净能力完成污染物的净化，但如果污染物的总量过多，土壤的自净能力就难以维持土壤的性质，就会导致土壤污染的情况出现，进而使土壤的危害性加强。因此，对土壤进行土壤污染修复非常重要。生物修复技术由于具有较强的土壤污染修复效果，可对土壤中的一些有害性物质采取降解操作，从而促使土壤自身的功能得以恢复，被广泛应用与土壤污染治理之中。

1 土壤污染

1.1 污染类型

1.1.1 重金属污染

土壤中重金属污染的来源可分为3 个方面，即农业生产中农药与肥料的使用、交通车辆的尾气、矿产冶炼与化工行业生产中排出的废弃物。因此，土壤受到重金属污染后不仅会影响到植物自身的内在结构，还会对农作物的质量、产量产生较严重的影响。

1.1.2 石油污染

石油污染更多的是来源于石油的开采、石油的挖掘以及石油的提炼，因而在开采、挖掘、提炼的过程中，若是出现石油渗漏到土壤中的情况，就会破坏周边的土壤及生态环境，进而使土壤与生态环境受到严重的污染。此外，在进行原油开采的时候，工作人员的安全防范如果存在疏漏的现象，也会使原油出现泄露的情况，从而使周边的土壤及生态系统受到较大程度的损害。

1.1.3 化肥污染

在农业发展的过程中，一些种植人员的环保意识较为缺乏，在种植的时候往往会使用大量的肥料，这样虽会提升粮食的收益情况，但在大量的肥料影响下，没有被农作物吸收的肥料却会进入到土壤中，使土壤中的重金属含量增加，从而导致土壤出现化肥污染。

1.1.4 农药污染

对于农业生产来讲，病虫是一个较为严重的影响因素，因此种植人员会采用喷洒农药的方式来处理病虫，这样虽可使农作物的生长情况得到保证，但如果农药的使用量过多，也会导致一些有机污染物进入到土壤中，进而导致土壤出现农药污染。

1.2 污染危害

1.2.1 降低生物品质

受土壤污染的影响，越来越多的食物因重金属污染而出现质量上的问题，如粮食质量、蔬菜质量及水果质量等问题，使得这些食物的卫生品质情况因受土壤污染影响出现下降，甚至会大大缩减一些蔬菜的保存期限。由此可见，土壤污染会直接影响生物的品质，进而影响人们的正常生活。

1.2.2 危害人体健康

随着土壤污染的逐渐加重，农作物受到的影响也会越来越大。因而，在生物链的作用下，人们在日常饮食的过程中就会将这些污染成分吸入体内，进而人体内就会出现污染物堆积的现象。若情况较为轻微，人体将会出现各种类型的疾病；若情况较为严重，人的生命安全就会受到一定的威胁。

2 生物修复技术在土壤污染治理中的应用

2.1 植物修复技术

植物修复指的是借助一些特殊植物自身对污染物的忍耐性、累积性来完成土壤内部污染物的清理。这种修复方式基本上是以植物自身的功能为基点来展开对土壤的修复，如植物对污染物的积累性、植物根部对污染物的控制修复性、植物代谢功能对污染物的降解性、植物转化功能对污染物的挥发性以及植物根部吸附功能对污染物的过滤性等[1]。因此，植物修复技术可以对土壤中的多种污染物予以修复，如重金属污染、农药污染、石油污染、有机物污染及放射性污染等。

针对重金属污染的土壤，植物修复技术具有较为广泛的应用。如，砷元素、镉元素、铜元素、锌元素、铅元素等，土壤中含有的重金属元素都可以通过植物修复技术予以清除。但在实践应用植物修复技术时，需要工作人员根据污染土壤的情况对植物的选择予以充分关注，这样才可以使植物修复技术应用的效果得以加强，并使土壤中污染物的清除得到有效保证。此外，通过对植物修复技术的应用，不仅可以使土壤中的污染成分得以去除，也可以在一定程度上对土壤起到稳固的作用，进而使土壤中的内在成分、内在功能得到保证。

就目前的植物修复技术应用来看，应用范围较为广泛，如农田中土壤的修复、人工湿地建设中土壤的修复以及填埋场土壤的修复等都是通过这项技术的应用得以实现的。因此，植物修复技术是一种更容易被人们接受且更适合大范围应用的修复技术，可作为一种植物固碳技术、生物质能源生产技术来实践应用。

2.2 动物修复技术

动物修复技术是以土壤中的动物为核心，通过动物的直接吸收、转化、分解等方式完成土壤污染物的处理。在动物修复技术的作用下，不仅可以使土壤自身的理化性质得到完善，也可以使土壤的肥沃性得到提升，同时对土壤内部微生物的生长、植物的生长也是有着一定的促进作用[2]，因此在这样的情况下，土壤内部存在的污染物成分就可以得到有效清除。另外，在应用动物修复技术时，工作人员也可以将一些被污染土壤上长出来的植物体、植物果实等喂给动物，之后再根据动物的变异情况来判断出土壤的污染状况，进而针对污染状况采取相应的解决措施；同时，工作人员也可以将虹蝴、线虫等动物饲养在被污染的土壤环境中，让动物在成长的过程中就起到净化土壤的作用。

对动物修复技术来讲，修复的生理技术分为2 个方面，即一方面是在修复的过程中生成特殊的金属硫蛋白与土壤中的重金属发生反应，进而使重金属的污染毒性得以降低与消除；另一方面是在动物代谢的过程中产生一些多肽与重金属发生螯合，降低重金属的离子活性。因此，在土壤污染修复的过程中，动物修复技术更多的是应用在一些有机物污染、农药污染的土壤中，存在着一定的局限性。

2.3 微生物修复技术

微生物修复技术主要是对重金属污染土壤与有机物污染土壤予以修复。其中，对重金属污染土壤的修复是通过微生物对重金属成分的吸收、氧化以及还原等方式完成，在这样的情况下可有效降低土壤中重金属的毒性，进而使土壤污染的情况得以减轻；对有机物污染土壤的修复是以污染物成分的降解、转化为基础来完成，如微生物的好氧过程、厌氧过程就可有效完成有机污染物成分的去除[3]，在好氧的过程中有机污染物可被降解为二氧化碳、水，在厌氧的过程中有机污染物则是被分解为有机酸。

由于有机污染物的降解过程中会涉及到多种反应酶与微生物，如果有机污染物的成分不能够被彻底降解，就会转化成一种毒性偏弱、移动性偏弱且再次处理极为困难的产物，与土壤污染修复处于一种相悖逆的状态，对生态环境造成较大影响。因此，在进行微生物修复技术应用时，需从多个方面予以考量，既要对可能存在的生态风险给予足够的关注，也要对处理过程的安全性进行评价，才能促使微生物修复技术的应用具有自身的积极作用。

2.4 原位生物修复技术

原位生物修复更多的是体现在亚表层土壤条件较优的环境中，尤其是一些能够在无机营养成分调节加入的情况下使氧气供给得到限制的土壤中，可使土壤中土著微生物、外加微生物对污染物的降解情况得以增强，进而使土壤污染的情况得到控制与改善。就原位生物修复技术的应用来讲，一般应用在污染土壤不能被挖取、泥浆生物反应器成本过高的情形下，具体的应用分为4 种方法。

2.4.1 土耕法

土耕法对现场土壤的通透性、土壤内部是否具备降解能力的微生物等有着一定的要求，且在污染物处理的过程中，也可能会出现污染物迁移的情况，因此处理时间会比较长，应用时具有一定的局限性。但土耕法的操作较为简单、成本消耗较低，在处理的过程中也不会对周边环境造成较大影响，土壤污染物处理的效果较优。

2.4.2 投菌法

投菌法是在原有的基础上引进一些对污染物的处理具有高效性的特殊微生物，使土壤污染物的处理得到保证。因此，投菌法更多的是应用在土壤中现有微生物对污染物的降解能力低下的状况中。

2.4.3 生物培养法

生物培养法是指定期向污染土壤中投放降解菌，促使土壤中的污染物得到处理与降解。相关调查结果显示，土壤中存留的土著微生物对污染物的降解效果远高于外加微生物，因此生物培养法存在着一定的不足之处。

2.4.4 生物通气法

生物通气法是指向污染土壤中注入空气，让沸点低、挥发性强的有机物随着空气的抽离而离开土壤，沸点高的有机物则在微生物的作用下进行重组，进而被分解为二氧化碳与水分。生物通气法的应用范围较广，在实际操作时虽然所消耗的费用偏低，但在进行污染物处理时耗费的时间较多。

2.5 异位生物修复技术

异位生物修复是指先将被污染的土壤转移到其它区域，再针对污染土壤展开修复。异位生物修复技术应用主要有4 种方法。

2.5.1 土地耕作法

土地耕作法的成本投入较少，应用范围较广泛，但不适合用在土地资源较为紧缺的地方。由于土地耕作法在应用的时候很容易使一些具有挥发性的有机污染物进入到大气层中进而造成空气污染，且一些难以降解的污染成分还会沉积到土壤中加强土壤自身的毒性，因此选择土地耕作法进行土壤修复与污染治理时需慎重。

2.5.2 堆肥法

堆肥法法在清除浓度偏高、稳定性弱的固体污染物时具有较为显著的效果，而且处理污染物的时间也较短，因此这种处理方法的应用较为常见[4]。另外，在处理的过程中，如果遇到好氧处理不理想的情况，工作人员也可以采用厌氧处理的方式保证处理的效果。

2.5.3 厌氧处理法

厌氧处理法虽然具有较强的处理与修复效果，但控制性较弱，在处理的过程中容易出现代谢性的污染物，因此在实际的修复应用中这种方法使用的比较少。

2.5.4 生物反应器法

生物反应器法主要借助微生物的作用来实现污染物的降解。在生物反应器的环境中，微生物对污染物的降解所需的条件很容易被满足，因此降解速度及降解效果均高于其它类型的处理方法。但生物反应器的内部构造较为复杂，且生物反应器法的成本较高。

3 生物修复技术在土壤污染治理中应用的注意事项

3.1 降解菌的筛选

在进行土壤污染修复的时候，微生物成分与土壤中有害性物质之间的关系是一个值得关注的重点，可确保污染物的快速清除。对于生物修复技术的应用来讲，降解菌的筛选情况会直接影响到生物修复技术的应用效果，因此对降解菌的筛选必须非常重视。在降解菌选择的过程中，工作人员要结合污染物的情况，以污染物的消除为基点，如在处理有机氯农药污染的时候，可选择棒状杆菌、芽孢杆菌等，从而促使污染物的降解效果得以增强；在处理五氯硝基苯污染物清除的时候，可选择用诺卡氏菌、链霉菌等加强污染物的清除效果。

3.2 微生物的筛选

在农业种植的过程中，一些种植人员为了提升农作物的产量，会在田地中添加大量的肥料、农药，致使土壤中的微生物遭到较大程度的损害，进而影响微生物对土壤中污染物的处理速度、处理效率。另外，如果土壤中的污染物成分没有得到及时的清理，且污染物一直增加，就会使土壤中微生物的生长受到一定程度的抑制，导致微生物的数量不断减少[5]。对此，在生物修复技术应用时，需结合土壤中的微生物情况进行适当的调整，如果微生物的数量过于稀少，可通过营养盐、氧气的添加使微生物得到快速的生长繁殖，进而使污染物的处理得到保证。

3.3 环保理念的践行

将环保的理念践行到位，在土壤污染治理的过程中，既要确保现有污染的治理，也要防止出现二次污染的情况。因而，随着科学技术的不断发展，研究人员在生物吸附技术的层面进行了新的延伸，环境恢复决策系统、土壤污染恢复评价技术等都可在很大的程度上实现环保性的土壤污染治理。在此基础上，可构建出一个较为立体性的土壤治理体系，并对新兴的废物、放射性的污染物、农药污染以及重金属污染等进行同时性的修复治理，从而使土壤污染治理更具效率性。此外，在进行土壤污染治理的同时，也要对一些细节性的内容予以把控，防止在治理的过程中再出现其它的污染物。

3.4 防污监管的加强

对于土壤污染的修复治理来讲，法律体系的支持必不可少，因此政府部门需加强对这项工作的监管力度，促使土壤污染治理顺利进行，使治理更加高效。监管力度加强主要从2 个方面入手，即一方面是加强对土壤污染治理的重视性，将土壤污染的具体情况、造成污染的原因调查清楚，再针对污染情况采取相应的治理措施，使污染的治理得到保证[6]；另一方面是加强先进技术设备的应用，使土壤的污染治理具有一定的先进性，维护土壤的内在情况，同时使土壤污染治理工作更加顺畅、有效。

3.5 环保意识的加强

土壤污染治理是一项整体性的工作，需多方共同参与，形成一种相互监督、相互促进的状态，从提升土壤污染治理的整体水平。如，政府需加强对土壤保护、污染治理的宣传力度，制作宣传视频、分发宣传手册、设置宣传横幅等，促使更多的公众能够正确认识到土壤污染治理的作用；同时，尽可能的调动群众力量，使更多的群众参与到土壤污染的治理之中，为土壤污染治理工作提供有力保证及环保层面上的支持。

结语

综合而言，土壤污染会对生态环境恢复造成一定的不利影响，因此在进行生态环境治理时，土壤污染治理是一个重点所在。而在土壤污染修复治理过程中，生物修复技术有着较高的价值，通过植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术、原位生物修复技术、异位生物修复技术的结合应用，可使土壤中的污染性成分含量降低，让土壤的质量得到保证，进而使生态环境的稳定性得到保证。但在使用生物修复技术时，需对降解菌的选择、微生物的选择等要点进行重点关注，才能促使这项技术应用的效果得到充分展现。