淺析持久性有機(jī)污染物污染土壤生物修復(fù)

張雪梅

摘要：我國曾是持續(xù)性有機(jī)物的生產(chǎn)和使用大國，在生產(chǎn)以及流通環(huán)節(jié)造成了大量土壤的污染。隨著城市化進(jìn)程的深入，大量持久性有機(jī)物生產(chǎn)和使用企業(yè)停產(chǎn)或者搬遷，形成的污染土壤具有極大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，需要及時(shí)進(jìn)行治理和修復(fù)。本文對(duì)持久性有機(jī)污染物污染土壤生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了詳盡的探討，并提出了未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：持久性有機(jī)污染物;污染場地;生物修復(fù)

引言

近年來，在我國城市化進(jìn)程不斷加快的背景下，以及國家“退二進(jìn)三”“退城進(jìn)園”等政策的實(shí)施，形成了很多受持久性有機(jī)物（POPs）污染的土壤，而且大部分的污染土壤面臨著功能的轉(zhuǎn)變和二次開發(fā)，比如商業(yè)用地、居民住宅等。這些潛存的高風(fēng)險(xiǎn)污染土壤將成為人類“化學(xué)定時(shí)炸彈”，嚴(yán)重威脅人體健康和環(huán)境安全，已成為當(dāng)前亟需解決的土壤環(huán)境問題。

1.POPs污染場地生物修復(fù)技術(shù)

1.1植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)（Phytoremediation）是利用植物或植物與微生物的共生體系，清除環(huán)境中污染物的一種環(huán)境污染治理技術(shù)。植物修復(fù)有機(jī)污染土壤是近20年剛興起的一種污染土壤修復(fù)技術(shù)，由于其具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀、操作簡單、低成本、少土壤擾動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有潛力的綠色修復(fù)技術(shù)。POPs污染土壤植物修復(fù)技術(shù)原理主要有3種：植物對(duì)POPs的直接吸收與代謝作用;植物分泌的生物化學(xué)反應(yīng)酶類對(duì)POPs的降解作用;植物與根際微生物群落對(duì)土壤中POPs的聯(lián)合降解作用

植物對(duì)有機(jī)污染物的吸收主要有兩種途徑：一是植物根部吸收并通過通過植物蒸騰流沿木質(zhì)部向地上部分遷移轉(zhuǎn)運(yùn);二是以氣態(tài)擴(kuò)散或者大氣顆粒物沉降等方式被植物葉面吸收。研究表明，對(duì)于低揮發(fā)性有機(jī)污染物，植物對(duì)其吸收積累主要是通過根部吸收的方式，而對(duì)于高揮發(fā)性有機(jī)污染物則主要是通過植物葉片的吸收富集。大部分POPs在土壤中消減行為發(fā)生在根際環(huán)境。植物根際是受植物根系活動(dòng)影響的根-土界面的一個(gè)微區(qū)，也是植物-土壤-微生物與其環(huán)境條件相互作用的場所。植物每年可向土壤環(huán)境中釋放大量的根際分泌物（糖類、醇類和酸類等）和脫落的死亡細(xì)胞，其數(shù)量約占其年光合作用產(chǎn)量的10%-20%。植物根際分泌物可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，為根際微生物生長提供有機(jī)碳源和氮源，從而增加根際微生物數(shù)量，提高根際有機(jī)污染物的生物降解效率。

1.2微生物修復(fù)技術(shù)

是利用經(jīng)篩選、馴化的專性微生物或基因工程菌降解或生物淋洗土壤中的毒害污染物。這種生物修復(fù)技術(shù)已在POPs污染土壤中得到應(yīng)用。目前已分離到能直接降解多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、有機(jī)氯農(nóng)藥的微生物有假單胞菌屬、黃桿菌屬、諾卡氏菌屬、弧菌屬、解環(huán)菌屬等;白腐真菌等則可以通過共代謝方式對(duì)高分子質(zhì)量POPs加以降解。但是自然界中POPs總是以混合物的形式存在，同時(shí)由于高分子質(zhì)量POPs的降解多屬于共代謝，所以在POPs生物修復(fù)的實(shí)際處理中，通常要接入經(jīng)過馴化的高效混合菌或激發(fā)環(huán)境中的多種土著菌。有研究表明，真菌和細(xì)菌混合培養(yǎng)更有利于苯并芘B[a]P的降解。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室及模擬自然條件下人們對(duì)多氯聯(lián)苯（PCBs）的降解也進(jìn)行了一系列研究，至今已篩選到幾百種多氯聯(lián)苯的降

解菌。絕大部分的好氧細(xì)菌都以共代謝過程降解PCBs，而且只能將5個(gè)氯以下的低氯含量的PCBs氧化為氯代苯甲酸，厭氧細(xì)菌則能將6個(gè)氯以上的PCBs轉(zhuǎn)化為低氯代的PCBs。除了細(xì)菌，對(duì)各類真菌降解PCBs的能力也進(jìn)行了大量的研究。真菌可比細(xì)菌降解更寬范圍的PCBs同系物，但其只能降解低濃度的PCBs，且效率相對(duì)較低。相比較而言，農(nóng)藥污染土壤的微生物作用機(jī)理及修復(fù)技術(shù)方面取得的進(jìn)展更為明顯。在我國，已構(gòu)建了多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、石油高效降解菌篩選技術(shù)、微生物修復(fù)劑制備技術(shù)和農(nóng)藥殘留微生物降解田間

應(yīng)用技術(shù)。大量的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，外源功能菌由于不適應(yīng)場地條件和復(fù)雜的自然環(huán)境，難以同土著菌競爭，其數(shù)量或活性通常迅速衰減乃至消失;菌體易流失;有效菌濃度低;生化反應(yīng)啟動(dòng)速度慢;環(huán)境耐性差。在大規(guī)模原位實(shí)施時(shí)，不能確保持續(xù)較高的修復(fù)效率。因此，選擇最佳生態(tài)環(huán)境條件是決定污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)效果的關(guān)鍵所在。當(dāng)前，正在發(fā)展微生物修復(fù)與其他現(xiàn)場修復(fù)工程的嫁接和移植技術(shù)，以及針對(duì)性強(qiáng)、高效快捷、成本低廉的微生物修復(fù)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)微生物修復(fù)技術(shù)的工程化應(yīng)用。

1.3 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

土壤動(dòng)物修復(fù)是指通過土壤動(dòng)物群（蚯蚓、線蟲類等）對(duì)污染物的直接吸收、轉(zhuǎn)化、分解作用，以及其對(duì)土壤理化性質(zhì)、土壤肥力、植物和微生物生長的間接促進(jìn)作用，從而實(shí)現(xiàn)污染土壤修復(fù)的過程。土壤動(dòng)物對(duì)土壤中的有機(jī)物污染物有機(jī)械破碎、分解作用，與此同時(shí)，它們還分泌許多酶等，并通過腸道排除體外，而大量的腸道微生物也會(huì)轉(zhuǎn)移到土壤中來，與土著微生物一起分解污染物，使污染物濃度降低或消失。目前在有關(guān)有機(jī)污染土壤的動(dòng)物修復(fù)中研究最多的是蚯蚓。大量研究表明，蚯蚓可作為指示物監(jiān)測、評(píng)價(jià)土壤污染，在污染土壤生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)方面也有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.4生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

由于土壤POPs污染的復(fù)合性和復(fù)雜性，僅僅依靠某一單項(xiàng)生物修復(fù)技術(shù)難以達(dá)到徹底修復(fù)復(fù)合污染土壤之目的，因此將各種生物修復(fù)技術(shù)聯(lián)合或集成，開展POPs污染土壤的生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)研究，已成為目前污染土壤修復(fù)的熱點(diǎn)課題和主攻方向。特別是植物-微生物的聯(lián)合修復(fù)已經(jīng)成為污染土壤生物修復(fù)技術(shù)發(fā)展的新方向。微生物-植物聯(lián)合修復(fù)目前主要包括植物與功能降解菌的聯(lián)合修復(fù)和植物與菌根真菌的聯(lián)合修復(fù)兩種方式，這種聯(lián)合技術(shù)起到了一定的強(qiáng)化修復(fù)效果。譬如，微生物可以通過物理固定化技術(shù)創(chuàng)造良好的微環(huán)境，有利于屏蔽土著菌對(duì)菌體的影響，保證高效外源菌的穩(wěn)定性和高活性，可有效解決外源菌難以同土著微生物競爭的問題。

2.POPs污染土壤生物修復(fù)技術(shù)展望

從目前來看，生物修復(fù)是POPs污染土壤及場地最具發(fā)展和應(yīng)用前景的生物修復(fù)技術(shù)，在生物材料、降解途徑以及修復(fù)技術(shù)研發(fā)等方面取得了一定的研究進(jìn)展，并展示了一些成功的修復(fù)案例。但是隨著生物修復(fù)范疇及內(nèi)涵的不斷拓展，特別針對(duì)復(fù)雜的污染土壤及場地生態(tài)系統(tǒng)，每種生物修復(fù)技術(shù)不僅要克服自身原有的不足，而且還需進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和解決在修復(fù)過程中出現(xiàn)的新現(xiàn)象和新問題，如新型污染物類型的發(fā)現(xiàn)、新微生物資源的評(píng)價(jià)、污染物的土壤修復(fù)過程與生態(tài)/健康風(fēng)險(xiǎn)、修復(fù)技術(shù)的復(fù)合機(jī)制及高效應(yīng)用等方面。因此，POPs污染土壤及場地的生物修復(fù)仍面臨著極大的挑戰(zhàn)，任務(wù)十分艱巨。今后急需在生物資源及其生物降解途徑;污染土壤及場地修復(fù)過程與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;高效穩(wěn)定持續(xù)的生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)研發(fā);生物修復(fù)技術(shù)的污染場地應(yīng)用等幾個(gè)方面展開深入研究。

3.結(jié)語

持久性有機(jī)污染物污染土壤問題已經(jīng)越來越受到公眾和社會(huì)的關(guān)注，已引起中央和地方政府的高度重視。各地應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)合理的選擇修復(fù)技術(shù)，促進(jìn)持久性有機(jī)物污染土壤的改良，保證人們生命和財(cái)產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：黑龍江澤文生態(tài)環(huán)境科技有限公司）