菜園土壤有機(jī)污染物修復(fù)技術(shù)綜述

金曉艷，鄭險(xiǎn)峰，張明科

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部介紹，中國(guó)蔬菜種植面積在2019年已突破0.2億hm2，產(chǎn)量在7億t以上[1]。隨著肥料、農(nóng)藥投入的增加，土壤污染問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。蔬菜集中生產(chǎn)區(qū)土壤容易出現(xiàn)的問(wèn)題首先是有機(jī)污染問(wèn)題，如化肥大量投入導(dǎo)致的土壤次生鹽漬化、重金屬風(fēng)險(xiǎn)以及連作障礙，具體表現(xiàn)為土壤電導(dǎo)率增大、養(yǎng)分比例失調(diào)，有益微生物的活性降低等。據(jù)近年來(lái)在咸陽(yáng)市蔬菜生產(chǎn)區(qū)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)個(gè)別菜園土壤次生鹽漬化十分嚴(yán)重，電導(dǎo)率測(cè)定值甚至超過(guò)1 000 μS/cm、土壤速效鉀超過(guò)1 000 mg/kg，出現(xiàn)蔬菜僵苗不發(fā)和死苗現(xiàn)象。菜園土壤這些問(wèn)題可通過(guò)科學(xué)施肥、以水壓鹽、施用生物肥料和土壤調(diào)理劑等辦法來(lái)緩解或解決。

土壤有機(jī)污染是指進(jìn)入土壤中的有機(jī)物超過(guò)土壤自身凈化的速度和能力時(shí)，使得土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，進(jìn)而影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。就地區(qū)而言，工業(yè)區(qū)附近的土壤污染遠(yuǎn)高于農(nóng)業(yè)區(qū)，并且在工業(yè)區(qū)周圍的土壤中，多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、增塑劑、除草劑、丁草胺等高度致癌物質(zhì)高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍[2]。蔬菜土壤中的有機(jī)污染物的來(lái)源主要為有機(jī)農(nóng)藥、酚類、合成洗滌劑以及由城市污水、污泥及施肥帶來(lái)的有害微生物、農(nóng)膜及其他廢棄塑料等[3]。蔬菜生長(zhǎng)的過(guò)程中適時(shí)適量地應(yīng)用農(nóng)藥可防治病蟲害，有利于實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，但過(guò)量的農(nóng)藥則會(huì)對(duì)土壤環(huán)境造成危害。據(jù)研究，噴灑農(nóng)藥時(shí)大約只有30%的農(nóng)藥用于去除病蟲害，5%被風(fēng)吹散，其余65%的農(nóng)藥流失在土壤中, 如果農(nóng)藥流入土壤過(guò)多，超過(guò)土壤自凈能力，就會(huì)造成土壤污染[4]。落入菜園土壤中的大部分有機(jī)污染物是持久的、可遷移的，甚至是具有高毒性的，能夠?qū)θ藗兊慕】岛筒藞@環(huán)境造成一定的危害。菜園土壤有機(jī)污染的修復(fù)是蔬菜安全生產(chǎn)及土壤環(huán)境達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵性問(wèn)題，原則上應(yīng)采取“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的修復(fù)策略。

1 我國(guó)蔬菜農(nóng)田土壤有機(jī)物污染的現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)藥污染情況

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，目前農(nóng)藥使用量處于世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年消費(fèi)50萬(wàn)～60萬(wàn)t農(nóng)藥，其中80%～90%的農(nóng)藥最后進(jìn)入了土壤中，有87萬(wàn)～107萬(wàn)hm2的農(nóng)田土壤被農(nóng)藥污染[5]。造成土壤有機(jī)污染的原因較多，其中農(nóng)藥是造成我國(guó)菜園農(nóng)田范圍最廣的有機(jī)污染物，在蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中使用的農(nóng)藥主要為殺菌劑、殺蟲劑和除草劑。我國(guó)農(nóng)藥施用量較大的地區(qū)有上海、浙江、山東、江蘇和廣東等，其中以上海和浙江用量最高，分別為10.8、10.4 kg/hm2，且蔬菜、水果的用藥量顯著高于其他農(nóng)作物[6]。據(jù)全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)最新數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)土壤中六六六、滴滴涕（DDT）、多環(huán)芳烴3類有機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為0.5%、1.9%、1.4%[7]。雖然我國(guó)出臺(tái)關(guān)于禁止使用有機(jī)氯農(nóng)藥的政策已有20年之久，土壤中的殘留物也大大減少，但是其檢測(cè)率仍然很高，如廣州蔬菜土壤中六六六的檢出率為99%，滴滴涕檢出率為100%，某些地區(qū)的最大殘留量仍然高于l mg/kg[8]。近年來(lái)，由于病蟲對(duì)農(nóng)藥抗藥性逐漸增強(qiáng)，使用農(nóng)藥次數(shù)和用藥量不斷增加，農(nóng)藥殘留量也逐漸累積，呈現(xiàn)出點(diǎn)—線—面的污染態(tài)勢(shì)。

1.2 農(nóng)膜污染現(xiàn)狀

雖然農(nóng)膜對(duì)土壤具有良好的保濕、保溫作用，有利于蔬菜生長(zhǎng)，給蔬菜生產(chǎn)也帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，但其所帶來(lái)的“白色污染”對(duì)土壤環(huán)境的破壞也是不可估量的。早在2016年我國(guó)農(nóng)用薄膜消耗量就已經(jīng)達(dá)到了242 t，據(jù)農(nóng)業(yè)部所組織的地膜殘留污染調(diào)查結(jié)果表明，地膜污染較重的地區(qū)，其殘留量在90～135 kg/hm2，有些地區(qū)甚至高達(dá)270 kg/hm2[9]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)膜年殘留量高達(dá)35萬(wàn)t，殘膜率達(dá)42%[10]。農(nóng)膜主要由高分子化合物組成，這些高聚物在自然條件下難以被分解，若長(zhǎng)時(shí)間滯留在土壤中，會(huì)阻礙土壤水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)移，減少土壤孔隙度，使得土壤透氣性減弱，且微生物和土壤動(dòng)物活動(dòng)也會(huì)受到抑制，最終導(dǎo)致菜園土壤肥力水平下降；同時(shí)，殘留的農(nóng)膜也阻礙了蔬菜根系對(duì)水肥的吸收，不利于蔬菜種子的發(fā)芽、出苗及根系生長(zhǎng)，影響其正常的生長(zhǎng)發(fā)育，故菜園會(huì)出現(xiàn)一些爛種、爛苗現(xiàn)象，使蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)都有所降低。據(jù)黑龍江農(nóng)墾環(huán)保部門測(cè)定，當(dāng)每667 m2土壤中殘膜含量為3.9 kg時(shí)，蔬菜減產(chǎn)14.6%～59.2%，玉米減產(chǎn)11%～23%，小麥減產(chǎn)9.0%～16.0%[11]。

1.3 化肥污染情況

我國(guó)是世界上最大的化肥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，雖然我國(guó)耕地面積僅占世界耕地總面積的7%，但我國(guó)肥料消費(fèi)約占世界消費(fèi)的1/3[12]。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年我國(guó)化肥利用效率僅為39.2%[13]，其中氮肥為30%～50%，磷肥為10%～20%，鉀肥為35%～50%，僅每年在糧食和蔬菜作物上施用的氮肥，就約有17.4萬(wàn)t流失；故施入菜地的化肥會(huì)出現(xiàn)明顯的氮、磷、鉀累積現(xiàn)象，導(dǎo)致蔬菜作物營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，硝酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo)、品質(zhì)下降，并引起菜地土壤理化性狀惡化、地下水硝酸鹽污染及地表水富營(yíng)養(yǎng)化等一系列環(huán)境問(wèn)題。菜地土壤的硝酸鹽累積不僅對(duì)環(huán)境污染產(chǎn)生極大的威脅，還會(huì)造成蔬菜植株本身的硝酸鹽污染。黃東風(fēng)等[14]對(duì)我國(guó)13個(gè)大中城市蔬菜中硝酸鹽進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)根莖和葉菜類蔬菜的硝酸鹽污染最為嚴(yán)重，處于重度污染（1 440 mg/kg）和嚴(yán)重污染（3 100 mg/kg）程度的樣品占所調(diào)查城市總樣品的7 3.3%，硝酸鹽累積量最高可達(dá)8 921 mg/kg。楊和連等[15]對(duì)福州市8個(gè)類型35種蔬菜的硝酸鹽含量進(jìn)行檢測(cè)，也發(fā)現(xiàn)葉菜類蔬菜硝酸鹽污染最為嚴(yán)重，處于嚴(yán)重污染程度的占該類檢測(cè)總數(shù)的37.5%，處于重度污染程度以上的占87.5%。

2 蔬菜土壤有機(jī)污染物修復(fù)技術(shù)

2.1 土壤物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)是指利用有機(jī)污染物的一些物理性質(zhì)將污染物從受污染的土壤中去除或分離的技術(shù)。物理修復(fù)技術(shù)的主要特點(diǎn)是：需要特定的儀器設(shè)備、成本較高、工作量大。目前我國(guó)的蔬菜經(jīng)營(yíng)很多是以家庭為單位的生產(chǎn)，使物理修復(fù)技術(shù)在土壤有機(jī)污染修復(fù)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用受到了一定的限制。該方法主要包括熱脫附技術(shù)和土壤蒸汽浸提技術(shù)。

2.1.1 熱脫附技術(shù)

熱脫附技術(shù)是通過(guò)提高土壤溫度、加快有機(jī)物的揮發(fā)，達(dá)到修復(fù)土壤的效果，該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于土壤中苯系物、含氯有機(jī)物以及多環(huán)芳烴（PAHs）的去除[16]。由于熱脫附過(guò)程中污染物發(fā)生的是相變，有機(jī)污染物未被破壞，加之有機(jī)污染物在分離的過(guò)程中容易造成二次污染，因此需采取設(shè)置尾氣、廢水處理措施，如冷凝活性炭、中和沉淀等。

根據(jù)處理位置不同，熱脫附可分為原位和異位熱脫附。受到換熱介質(zhì)的影響，原位熱脫附處理溫度多在100 ℃，而異位熱脫附溫度為150～700 ℃。超高的能耗、龐大的系統(tǒng)注定熱脫附價(jià)格昂貴，系統(tǒng)投資在1 300萬(wàn)～2 200萬(wàn)元，運(yùn)行費(fèi)用在800～1 000元/m3，個(gè)別項(xiàng)目的運(yùn)行費(fèi)用甚至超過(guò)2 000元/m3[17]；但熱脫附也具有十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，即處理范圍廣、處理效果好、用時(shí)較短。目前，一些國(guó)家采用熱脫附技術(shù)處理受有機(jī)物重度污染土壤，并且已經(jīng)把該項(xiàng)技術(shù)工程化，但成本昂貴，處理過(guò)程需要消耗大量的人力、物力與時(shí)間，這就大大限制了該技術(shù)在有機(jī)物污染土壤修復(fù)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

2.1.2 土壤蒸汽浸提技術(shù)

土壤蒸汽浸提技術(shù)是能有效去除土壤中揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）的一種原位修復(fù)技術(shù)[18]。該技術(shù)是將一定的新鮮空氣引入受有機(jī)物污染的菜園土壤中，然后利用土壤氣液固三相之間的濃度梯度差，使揮發(fā)性有機(jī)物氣體隨著土壤孔隙中氣壓的變化而排出的過(guò)程。在向污染的菜園土壤中注入清潔空氣的過(guò)程中，需要由真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓作為助力，有機(jī)污染物隨著土壤孔隙氣體的流動(dòng)被解吸、脫離土壤，流向抽取井，最后在地面上進(jìn)行處理。通常為了加大氣壓差和空氣的流速，都需在菜園污染的土壤中安裝若干個(gè)空氣注射井。該技術(shù)多適用于菜園中被具有高揮發(fā)性的有機(jī)物污染的土壤修復(fù)，如苯、石油等污染的土壤。高翔云等[19]研究表明，土壤蒸汽浸提技術(shù)對(duì)苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率可達(dá)90%；其優(yōu)勢(shì)在于可操作性強(qiáng)、對(duì)菜園土壤處理破壞小且處理時(shí)間短。

2.2 土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)指土壤中的有機(jī)污染物能與加入土壤的某些試劑發(fā)生反應(yīng)，使其毒性降低，進(jìn)而達(dá)到修復(fù)菜園土壤的目的。化學(xué)修復(fù)技術(shù)操作簡(jiǎn)單，其土壤修復(fù)的深度不受限制，有利于小面積的土壤修復(fù)，但化學(xué)修復(fù)技術(shù)也存在一些弊端，如土壤原有的性質(zhì)可能被破壞、造成二次污染等?；瘜W(xué)修復(fù)主要有土壤淋洗技術(shù)、氧化-還原技術(shù)、光催化降解技術(shù)等。

2.2.1 土壤淋洗技術(shù)

土壤中的某些有機(jī)污染物可以在淋洗劑中進(jìn)行溶解，然后將淋洗劑抽取出來(lái)，進(jìn)而去除污染物。土壤淋洗的作用機(jī)理是利用淋洗劑與土壤中的污染物結(jié)合，通過(guò)淋洗劑的解吸、螯合、溶解等化學(xué)作用，達(dá)到污染土壤修復(fù)的目的。土壤淋洗技術(shù)可分為原位和異位修復(fù)技術(shù)。原位修復(fù)技術(shù)是指把淋洗劑通過(guò)注射井加入到菜園污染的土壤中，淋洗劑隨著土壤孔隙不斷向下流動(dòng)、滲透，存留在土壤中的有機(jī)物就會(huì)被溶解、滲透到土壤里的淋洗劑中，最終使土壤中的有機(jī)污染物濃度減少。與異位修復(fù)技術(shù)不同的是原位修復(fù)技術(shù)在受有機(jī)污染物侵害的原地進(jìn)行土壤淋洗修復(fù)，異位土壤淋洗則是將菜園土壤挖出，再進(jìn)行淋洗、處理等。土壤淋洗修復(fù)技術(shù)的研究目前主要集中在揮發(fā)性有機(jī)物、重金屬、石油烴類、多環(huán)芳烴、氰化物、多氯聯(lián)苯等污染物的修復(fù)上。張海林等[20]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)石油烴類、氰化物等污染的土壤通過(guò)異位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)其修復(fù)效果可以達(dá)到50%。在歐美環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，土壤淋洗修復(fù)技術(shù)在土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)中占有相當(dāng)大的比重，但目前我國(guó)關(guān)于土壤淋洗修復(fù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，可規(guī)?；瘧?yīng)用的土壤淋洗技術(shù)及成套設(shè)備研制相對(duì)滯后，亟待進(jìn)一步提高和完善[21]。

土壤淋洗技術(shù)具有修復(fù)速度快、適用范圍廣、修復(fù)效果好、管理成本小等優(yōu)勢(shì)。其局限性在于該技術(shù)對(duì)質(zhì)地黏重、滲透性差的土壤修復(fù)效果較差；去除效率較高的淋洗劑價(jià)格都比較昂貴,難以用于大面積的土壤修復(fù)；殘留在土壤中的淋洗劑可能會(huì)造成土壤和地下水的二次污染。

2.2.2 氧化-還原技術(shù)

利用有機(jī)污染物與加入土壤中的氧化還原劑發(fā)生反應(yīng)，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為低毒或者無(wú)毒的物質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到去除污染的目的。該技術(shù)在應(yīng)用之前，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室研究確定加入的氧化還原試劑的處理效果，明確發(fā)生反應(yīng)后是否有新的有毒物質(zhì)產(chǎn)生及有機(jī)物的去除率。利用化學(xué)還原法修復(fù)或去除還原作用敏感的有機(jī)污染物是當(dāng)前土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)的研究熱點(diǎn)，如納米級(jí)粉末零價(jià)鐵的強(qiáng)脫氯作用已經(jīng)被接受和運(yùn)用于土壤與地下水的修復(fù)[22]，此過(guò)程為原位修復(fù)過(guò)程，不要求有特定的儀器設(shè)備。氧化還原修復(fù)技術(shù)也有其缺點(diǎn)，如有些化學(xué)試劑可能改變菜園土壤pH值，也可能引起菜園土壤的二次污染。

2.2.3 光催化降解技術(shù)

污染的菜園土壤經(jīng)過(guò)與光源足夠接觸的特定儀器在常溫、常壓下將污染物分解，最后變?yōu)闊o(wú)毒物質(zhì)。土壤光催化降解技術(shù)是一種創(chuàng)新度較高的土壤氧化修復(fù)技術(shù)，通過(guò)提高土壤疏松度、設(shè)置排水系統(tǒng)等方法來(lái)提高土壤孔隙度，提高有機(jī)物蒸發(fā)率，促進(jìn)光降解過(guò)程的發(fā)生，使土壤中的有機(jī)污染物濃度逐漸降低，進(jìn)而達(dá)到修復(fù)土壤的目的[23]。目前，關(guān)于利用光催化降解技術(shù)修復(fù)被農(nóng)藥、芳香族和石油烴等有機(jī)污染物污染土壤的研究較多。張軍等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在紫外光照射下，添加一定量的半導(dǎo)體催化劑納米TiO2粉末能有效降解污染土壤中的DDT。孫沛[25]研究表明，利用光催化降解技術(shù)，使土壤中的有機(jī)污染物二苯砷酸（DPAA）通過(guò)光轉(zhuǎn)化，在紫外光照射下的光化學(xué)反應(yīng)能有效去除環(huán)境中的DPAA等有機(jī)污染物。陳婷等[26]研究表明，多相光催化可以高效降解和礦化石油中的有機(jī)污染物。

光催化降解技術(shù)方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)進(jìn)程迅速有效，不會(huì)出現(xiàn)菜園二次污染的情況，但光催化降解技術(shù)自身的缺點(diǎn)制約著其發(fā)展，如土壤自身的理化性質(zhì)影響其光降解速度；土壤的一部分顆粒會(huì)阻擋光源的照射，使光源只能覆蓋到土壤的表面，故此類方法只能消除土壤表層的污染物，更深層次的污染物無(wú)法用該方法來(lái)降解。

2.3 土壤生物修復(fù)技術(shù)

土壤生物修復(fù)技術(shù)是指將土壤中的污染物通過(guò)土壤自身存在的包含植物、動(dòng)物和微生物在內(nèi)的許多生物的吸收、降解或轉(zhuǎn)化，達(dá)到降低土壤中有機(jī)污染物濃度的目的。生物修復(fù)技術(shù)不僅可以利用生物清除菜園土壤的有機(jī)污染物，還可以給蔬菜提供養(yǎng)分，恢復(fù)菜園的地力。生物修復(fù)技術(shù)操作簡(jiǎn)單，成本低，不易造成二次污染，但其修復(fù)周期長(zhǎng)，修復(fù)效果易受外界環(huán)境因素影響。生物修復(fù)技術(shù)主要包括植物、動(dòng)物和微生物修復(fù)技術(shù)3種。

2.3.1 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)多與去除土壤重金屬有關(guān)。Xiong[27]研究證明，植物及其共生體系也可以吸收降解有機(jī)污染物，達(dá)到修復(fù)土壤的效果。植物可通過(guò)以下3種方式進(jìn)行土壤修復(fù)：（1）將有機(jī)物轉(zhuǎn)移至植物體內(nèi)，通過(guò)割除植物，去除有機(jī)物；植物直接吸收、去除有機(jī)物的效果又與土壤肥力狀況、自身的吸收能力、有機(jī)物種類和濃度有關(guān)。（2）有機(jī)物被植物降解，植物根系會(huì)向外界釋放分泌物，其分泌物可通過(guò)酶系統(tǒng)，增加土壤微生物的活性，進(jìn)而加快有機(jī)物的降解。（3）植物根系與土壤結(jié)合，使土壤中有機(jī)物流動(dòng)性變差，在根系分泌物與微生物的共同作用下，由于植物具有根際效應(yīng)，不僅使得根系在一定范圍內(nèi)氧氣增多，而且其共生真菌還會(huì)分泌特殊的酶，使得土壤中有機(jī)物更容易被降解。

植物修復(fù)土壤具有可原位永久修復(fù)土壤、對(duì)土壤環(huán)境破壞小、經(jīng)濟(jì)成本低、可增加土壤肥力優(yōu)點(diǎn)，但也有效率低、周期長(zhǎng)等局限性，當(dāng)土壤環(huán)境較差時(shí)，植物與其共生系統(tǒng)生長(zhǎng)受阻。

2.3.2 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

在動(dòng)物修復(fù)土壤的研究中，蚯蚓占據(jù)著十分重要的地位。蚯蚓活動(dòng)能提高土壤養(yǎng)分的有效性和養(yǎng)分周轉(zhuǎn)率[28]，而且蚯蚓尸體及其分泌物還能為土壤提供豐富的養(yǎng)分，這一切都為植物生長(zhǎng)作出了突出貢獻(xiàn)。土壤動(dòng)物對(duì)農(nóng)藥、礦物油類等具有富集和轉(zhuǎn)化作用，謝文明等[29]在土壤中添加有機(jī)氯培養(yǎng)蚯蚓，發(fā)現(xiàn)蚯蚓對(duì)所加的有機(jī)氯農(nóng)藥的生物富集因子為1.4～3.8，對(duì)六六六和DDT的富集作用明顯。蚯蚓去除土壤有機(jī)物主要是通過(guò)促進(jìn)植物與微生物生長(zhǎng)來(lái)去除土壤有機(jī)物，并且可以通過(guò)進(jìn)食、排泄等活動(dòng)致使土壤與DDT、六六六吸附性降解，從而有利于土壤與有機(jī)污染物分離。徐艷等[30]發(fā)現(xiàn)甲螨、線蟲等土壤動(dòng)物對(duì)農(nóng)藥的富集作用比較明顯, 可以用作農(nóng)藥污染土壤的動(dòng)物修復(fù)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)植物、微生物修復(fù)等研究較多，而對(duì)土壤動(dòng)物在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究則較少，但土壤動(dòng)物在土壤生態(tài)中的作用不可小覷；因此，土壤動(dòng)物修復(fù)技術(shù)也應(yīng)得到重視。

2.3.3 微生物修復(fù)技術(shù)

相對(duì)于植物、動(dòng)物對(duì)土壤污染的修復(fù)作用，土壤的微生物修復(fù)一直是學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。微生物修復(fù)技術(shù)指利用土壤環(huán)境中的土著微生物或人為加入的外源微生物的生長(zhǎng)、代謝活動(dòng)，在一定條件下轉(zhuǎn)化、降解和去除污染物。土壤中多數(shù)有機(jī)污染物能夠被微生物降解轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、脂肪酸等無(wú)毒物質(zhì)，最終變成無(wú)害形態(tài)，基于土壤微生物能夠降解有機(jī)污染物的特性，微生物修復(fù)已成為土壤有機(jī)污染修復(fù)的主要技術(shù)，主要有原位和異位2種修復(fù)方式。在進(jìn)行原位修復(fù)時(shí)，通過(guò)提高菜園受污染土壤的溫度、增加土壤氧氣含量等方式加強(qiáng)微生物的活動(dòng)，創(chuàng)造更加有利于其活動(dòng)的環(huán)境，進(jìn)而有利于微生物降解有機(jī)物。原位微生物修復(fù)技術(shù)主要有：土著菌培養(yǎng)法、投菌法、土地耕作法、生物通氣法、農(nóng)耕法、植物修復(fù)法等[31]。異位微生物修復(fù)中的泥漿生物反應(yīng)器法最為高效，王夢(mèng)姣等[32]研究表明，低分子多環(huán)芳烴在生物反應(yīng)器中降解率為70%～100%，但成本與技術(shù)也高于前幾種。近年來(lái)，我國(guó)開展了有機(jī)胂和持久性有機(jī)污染物如多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)工作[33]。如今，微生物修復(fù)有機(jī)污染物研究已進(jìn)入基因水平，可以利用基因重組、構(gòu)建基因工程菌來(lái)提高微生物降解有機(jī)污染物的能力[34]。雖然微生物修復(fù)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、高效等優(yōu)點(diǎn)，但其自身有著一定的限制，如不能將土壤中的污染物全部去除、只能降解特定類型的有機(jī)污染物等。

2.4 土壤聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

2.4.1 微生物/動(dòng)物—植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

土壤的微生物/動(dòng)物—植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是利用易種植物在生長(zhǎng)過(guò)程中直接或間接地吸收、降解土壤中的污染物，土壤為根系的成長(zhǎng)提供良好空間，同時(shí)植物的茂盛成長(zhǎng)又增快土壤中有機(jī)污染物的降解和礦化，實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)的目的。微生物對(duì)植物的促進(jìn)作用主要表現(xiàn)為微生物分泌植物激素、鐵載體等物質(zhì)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，并通過(guò)代謝反應(yīng)，產(chǎn)生表面活性劑、螯合物質(zhì)等改變污染物的生物有效性，促進(jìn)植物對(duì)污染物的吸收[35]。

現(xiàn)普遍認(rèn)為該技術(shù)有3方面重要作用：（1）根際效應(yīng)和根系分泌物。根際是植物與微生物生活的重疊區(qū)域，植物為微生物提供有利的條件，通過(guò)增加微生物數(shù)量、種類來(lái)增加活躍微生物，石揚(yáng)等[36]研究表明，根系分泌物會(huì)顯著增加根際微生物的數(shù)量和種類，根際環(huán)境的微生物密度，較非根際要高2～4個(gè)數(shù)量級(jí)，且這些微生物具有優(yōu)異的降解代謝活性。（2）植物和微生物共同作用的目的是通過(guò)增加生物表面活性劑，提高有機(jī)污染物的可溶解率，進(jìn)而使植物與微生物吸收轉(zhuǎn)化水平同時(shí)提高，且一些植物可以釋放某些物質(zhì)如草酸、檸檬酸，從而改變土壤結(jié)構(gòu)，減少微孔數(shù)量、體積和表面積，增加有機(jī)污染物的釋放量。（3）“菌根”在微生物與植物聯(lián)合修復(fù)中扮演著重要的角色，其主要有以下作用：直接吸收污染物或產(chǎn)生特定可降解有機(jī)污染物的酶；菌根向外拓展，提高與土壤的接觸面積；菌根為植物提供更好的環(huán)境，可以有效增加生物量；菌根為微生物提供營(yíng)養(yǎng)成分與良好的環(huán)境，促進(jìn)菌落生長(zhǎng)，提高活躍生物數(shù)量與密度。卓勝等[37]通過(guò)水稻土盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菌根—蚯蚓—黑麥草組合處理50 d對(duì)多氯聯(lián)苯的去除率可達(dá)61.05%。

2.4.2 物理/化學(xué)—生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

物理/化學(xué)—生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)具有快速、環(huán)境破壞性小的優(yōu)點(diǎn)。其高效性體現(xiàn)在利用物理/化學(xué)法增加有機(jī)物生物的可利用性，而較好的生物可利用性又可以提高有機(jī)污染物的吸收轉(zhuǎn)化效率，同時(shí)使得生物量增加、土壤修復(fù)能力進(jìn)一步提高。最有潛力的是化學(xué)—生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、化學(xué)預(yù)氧化—生物降解和臭氧氧化—生物降解等聯(lián)合技術(shù)，其已經(jīng)應(yīng)用于污染土壤中多環(huán)芳烴的修復(fù)[38]；其中，化學(xué)預(yù)氧化是指在生物氧化之前利用化學(xué)方法對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行預(yù)處理，此方法可獲得高水溶性的中間產(chǎn)物，使有機(jī)污染物更容易被微生物捕獲。目前，應(yīng)用到PAHs污染土壤化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)的氧化劑主要包括臭氧、過(guò)氧化氫、芬頓試劑（包括類芬頓試劑）、高錳酸鉀及活性過(guò)硫酸鹽。

2.5 小結(jié)

總之，物理修復(fù)技術(shù)雖然處理見效快且處理效果較好，但其成本高昂，不適合用于處理大面積污染的土壤；化學(xué)修復(fù)操作較為簡(jiǎn)單且可以處理更深層的土壤，但化學(xué)修復(fù)只適于修復(fù)小面積土壤且容易破壞土壤；而生物修復(fù)則具有成本低、綠色無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，但需解決耗時(shí)長(zhǎng)、修復(fù)效率低等問(wèn)題；因此，增加有機(jī)污染物生物有效性、提高修復(fù)效率、縮短修復(fù)周期成為生物修復(fù)的研究方向。

3 展望

土壤污染是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，單一的修復(fù)手段也會(huì)受到很多的制約，要研究出多種土壤修復(fù)技術(shù)，并開發(fā)適用范圍廣且經(jīng)濟(jì)高效的配套技術(shù)?！胺乐赜谥巍?，在養(yǎng)分投入方面，必須測(cè)定配方施肥（即平衡施肥），根據(jù)蔬菜需肥規(guī)律和土壤養(yǎng)分狀況決定投入量，實(shí)現(xiàn)土壤各種養(yǎng)分的平衡供應(yīng)，進(jìn)而避免盲目施肥造成菜園土壤的化肥污染。在農(nóng)藥使用方面，應(yīng)該研發(fā)高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，并加大生物防治的力度。近期研究表明，生物炭作為土壤改良劑，可改善土壤環(huán)境、修復(fù)污染土壤，其將成為農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。