土壤污染治理中生物修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用初探

馮 雯，邸文瑞

（浙江環(huán)龍環(huán)境保護(hù)有限公司，浙江 杭州 310012）

在生態(tài)環(huán)境中，土壤要素不容忽視，土壤在自然資源中也占據(jù)著重要地位，其質(zhì)量深刻影響著區(qū)域的生態(tài)環(huán)境及公眾健康。土壤污染問題及其隱蔽性、長期性等顯著特點(diǎn)，已成為社會(huì)大眾關(guān)注的焦點(diǎn)話題之一。目前，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)和調(diào)整的過程中，諸多污染企業(yè)雖已搬離城區(qū)，但是遺留在城市區(qū)域的工業(yè)污染場地，給周邊環(huán)境和居民健康造成了巨大威脅。為確保土壤污染問題的順利解決，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)生物修復(fù)技術(shù)的合理應(yīng)用。生物修復(fù)技術(shù)可以有效控制土壤中的污染物濃度及毒性，避免污染物危害人類及生態(tài)系統(tǒng)的健康。此外，土壤污染生物修復(fù)技術(shù)的成本較為低廉，能夠帶來理想的使用效益，因此具有良好的適用性。

1 土壤污染現(xiàn)狀和土壤污染物種類

1.1 土壤污染現(xiàn)狀

隨著城市化及工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，各類工程建設(shè)的規(guī)模與數(shù)量不斷增大，產(chǎn)生的廢棄物不斷增多，不僅造成嚴(yán)重的土地環(huán)境污染問題，也消耗了大量的土地資源。與此同時(shí)，人們生活水平的迅速提升，使得機(jī)動(dòng)車數(shù)量不斷增多，汽車尾氣排放量增速較快，對(duì)于人們的生活環(huán)境影響較大，其中，汽車尾氣中的重金屬元素[1]，在降雨、吸附等因素的作用下，迅速進(jìn)入土壤，并嚴(yán)重破壞土壤性質(zhì)。此外，各種礦產(chǎn)開發(fā)、石油化工企業(yè)的污染排放，嚴(yán)重影響了土壤的生態(tài)平衡，加劇了土壤的污染程度?？傊a(chǎn)、農(nóng)藥化肥過量使用等是土壤污染的重要影響因素，目前，土壤污染不僅影響農(nóng)業(yè)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，也對(duì)人們的身體健康造成不利影響[2]，所以加強(qiáng)土壤污染治理至關(guān)重要。

1.2 土壤污染物種類

土壤污染物類型主要有有機(jī)物污染、重金屬污染等。有機(jī)物污染的主要原因是化學(xué)農(nóng)藥的不合理使用。在有機(jī)物污染中，比較常見的污染物有氯化物、有機(jī)磷等，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，氨基甲酸酯類、苯氧羧酸類廢棄物等，都會(huì)造成土壤的有機(jī)物污染；在重金屬污染方面，常見的污染元素有汞、錫、鋅等，其危害性較大，治理難度較高。重金屬元素主要通過農(nóng)田灌溉、粉塵、工業(yè)廢水等方式進(jìn)入土壤，從而嚴(yán)重破壞土壤健康。尤其是以大氣裂變或原子研究的排放物為主要來源的放射性元素污染，一旦進(jìn)入人體，會(huì)對(duì)人們的身體健康造成嚴(yán)重危害。

2 土壤污染治理中生物修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用

2.1 植物修復(fù)技術(shù)

許多植物忍耐和富集化學(xué)物質(zhì)的特點(diǎn)顯著，合理運(yùn)用綠色植物的生理或生長特性，可以有效轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，實(shí)現(xiàn)土壤凈化目標(biāo)。植物修復(fù)技術(shù)占地面積小且成本低廉，應(yīng)用價(jià)值顯著。但是植物修復(fù)的對(duì)象范圍較小，修復(fù)周期也比較漫長，對(duì)修復(fù)植物的最終處置也存在較多問題，容易造成對(duì)環(huán)境的二次污染。目前，在使用植物修復(fù)重金屬污染土壤的過程中，植物提取、植物揮發(fā)、植物固定、植物過濾等方式比較常見。（1）植物提取。植物的富集能力較強(qiáng)，可以有效吸取污染物，技術(shù)人員通過人工方式或機(jī)械方式獲取植物的地上部分，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤污染物的去除。（2）植物揮發(fā)。利用植物根系分泌的特殊物質(zhì)，吸收土壤中的污染物，然后使吸入植物體內(nèi)的污染物轉(zhuǎn)化成可揮發(fā)態(tài)物質(zhì)，從而去除土壤中的污染物。（3）植物固定。綠色植物具有吸收污染物的功效，利用特殊植物對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行吸收、螯合、沉淀、分解、氧化還原等多種過程，以降低其生物有效性及遷移性，可以減少污染物對(duì)生物和環(huán)境的危害。（4）植物過濾。植物的根系吸收、吸附作用顯著，可以迅速過濾土壤中的重金屬元素。修復(fù)植物的篩選對(duì)生物修復(fù)效果有深遠(yuǎn)影響，目前，喬木、灌木、草類等修復(fù)植物比較常見，特別是生長速度快、根系深的植物，修復(fù)效果良好。修復(fù)不同類型的重金屬污染土壤時(shí)，芥菜、龍葵、蜈蚣草等超富集植物較為適用。

2.2 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

某些可以直接吸收和轉(zhuǎn)化土壤的動(dòng)物，能夠不斷提高土壤肥力，發(fā)揮其對(duì)微生物和植物生長的促進(jìn)作用，以此不斷提高污染土壤的修復(fù)效果。如蚯蚓可以不斷優(yōu)化土壤的通氣性能，從而進(jìn)一步強(qiáng)化土壤自身的恢復(fù)能力，不斷優(yōu)化土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)，且成本低廉。需要注意的是，動(dòng)物修復(fù)技術(shù)的局限性明顯，所以有關(guān)研究比較少，其主要在修復(fù)富營養(yǎng)化的水體等方面應(yīng)用較多。

2.3 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

該技術(shù)是修復(fù)和改良土壤的重要方式之一，可以使各種技術(shù)形成合力，共同致力于修復(fù)效果的提升。聯(lián)合修復(fù)技術(shù)主要包括化學(xué)－植物等的聯(lián)合修復(fù)，一些學(xué)者通過多種技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)銅污染土壤進(jìn)行修復(fù)，效果顯著。如研究人員借助板藍(lán)根藥渣等原材料來制備生物炭，然后與飯麥?zhǔn)嗷ソY(jié)合作用，可以不斷提高重金屬銅、鉻污染土壤的修復(fù)水平，聯(lián)合修復(fù)可以有效去除土壤中可提取態(tài)的銅、鎘等離子。其次，生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵的復(fù)合材料，適用于去除多種重金屬離子，這是單純生物炭材料不可比擬的，其與鉻和銅的親和力及反應(yīng)性較強(qiáng)，可以推動(dòng)銅和鉻去除效率的提升。以水泥為主的固化劑，如果單獨(dú)使用水泥固化的浸出毒性，不符合排放標(biāo)準(zhǔn)限值，在添加生物炭協(xié)同固化處理后，可以使浸出濃度與標(biāo)準(zhǔn)限值相符。因此，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可以有效彌補(bǔ)單一修復(fù)技術(shù)的薄弱點(diǎn)、空白點(diǎn)，確保修復(fù)效果的穩(wěn)步提升。目前，不同材料、植物吸附聯(lián)合微生物鈍化修復(fù)等，仍然處于研究過程中，且關(guān)于聯(lián)合修復(fù)后土體強(qiáng)度的研究比較少，所以研究人員應(yīng)強(qiáng)化對(duì)其他聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究力度，如固化/穩(wěn)定－化學(xué)鈍化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，可以確保處理高濃度污染下固化體的重金屬浸出濃度的達(dá)標(biāo)性，并提升固化率，彌補(bǔ)單一固化/穩(wěn)定技術(shù)存在的不足。

2.4 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)費(fèi)用較低，而且處理效果良好，不易產(chǎn)生環(huán)境污染，也不易對(duì)植物生長造成影響，其在污染土壤修復(fù)方面有較高應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)實(shí)意義突出，微生物修復(fù)效果的影響因素和提高微生物降解效率的方法是目前的研究熱點(diǎn)，可以有效指導(dǎo)微生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用。土壤污染的生物修復(fù)過程具有高度復(fù)雜性，且周期較長，諸多降解機(jī)理和過程的明確性仍然有待考證，研究人員應(yīng)對(duì)技術(shù)成本和時(shí)間成本進(jìn)行深入分析，確保修復(fù)技術(shù)與污染地塊的契合度，從而有效修復(fù)和治理土壤污染問題，協(xié)調(diào)好人與自然環(huán)境的和諧關(guān)系。

2.5 異位生物修復(fù)技術(shù)

異位生物修復(fù)主要是指及時(shí)搬運(yùn)和輸送污染的土壤，如土地耕作法和堆肥法等，其中土地耕作法費(fèi)用較低，適用性良好，但是如果土地資源較為緊張，則其限制性較強(qiáng)，也會(huì)促使揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)入大氣中，從而造成空氣污染[3]，且降解難度較高的物質(zhì)在不斷積累過程中，會(huì)大大增加土壤毒性；堆肥法適用于處理含高濃度不穩(wěn)定固體有機(jī)復(fù)合物的土壤，其處理時(shí)間較短，其中厭氧處理適合應(yīng)用于三硝基甲苯污染等好氧處理欠佳的污染土壤。

3 土壤污染治理中生物修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)

3.1 合理選擇降解微生物

生物修復(fù)技術(shù)可以有效利用污染物與生物之間的相互反應(yīng)，從而有效去除污染物。所以在生物修復(fù)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，可以重點(diǎn)提升微生物的降解效果，從而提升土壤整體修復(fù)效果。技術(shù)人員在選擇微生物時(shí)，應(yīng)充分考慮土壤污染類型、污染程度等[4]，合理選擇降解菌。

3.2 科學(xué)選擇降解植物

由于植物降解過程具有一定的滯后性，并且污染程度與植物的吸收效果成反比，也就是污染程度越高，越不易提高植物的吸收效果，甚至?xí)觿≈参锼劳龅膸茁?。因此，技術(shù)人員應(yīng)從土壤污染情況出發(fā)，為選擇降解植物提供合理依據(jù)，必要時(shí)可結(jié)合施澆營養(yǎng)鹽等方式，改善植物生長環(huán)境，保證植物生長效果。此外，多種植物應(yīng)相互搭配，將土壤改善的時(shí)間控制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)隔斷污染源，以免對(duì)治理效果造成影響。

3.3 遵循綠色環(huán)保原則

提升土壤污染治理水平，應(yīng)貫徹落實(shí)綠色環(huán)保原則，最大程度地避免二次污染。隨著科技水平的不斷提升，生物修復(fù)技術(shù)可以有效提高土壤污染治理的應(yīng)用效果[5]，但是在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常出現(xiàn)因防范措施落實(shí)力度不足，而產(chǎn)生二次污染的問題，所以技術(shù)人員在制定生物修復(fù)技術(shù)方案時(shí)，應(yīng)貫徹落實(shí)綠色環(huán)保原則，做到防患于未然。

3.4 篩選高效的降解菌

使用生物修復(fù)技術(shù)，技術(shù)人員應(yīng)合理利用微生物和土壤中的有害物質(zhì)，篩選出適宜的降解菌，不斷提高生物修復(fù)效果。同時(shí)，對(duì)于技術(shù)人員來說，所選微生物應(yīng)確保其具有良好的污染物適應(yīng)性。技術(shù)人員應(yīng)基于土壤污染程度進(jìn)行分析[6]，從土壤污染的實(shí)際情況出發(fā)，為降解菌的選擇提供合理依據(jù)。比如面對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥污染，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)芽孢桿菌等的應(yīng)用，而鏈霉菌屬等適用于五氯硝基苯污染。

4 土壤生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用前景

4.1 農(nóng)田土壤的生物修復(fù)

我國人均耕地占有率不高，且因?yàn)槭艿焦I(yè)污染源排放及農(nóng)藥、化肥使用頻率較高的影響，農(nóng)田污染問題嚴(yán)重。在農(nóng)田污染物長期積累過程中，污染物超標(biāo)現(xiàn)象會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重，嚴(yán)重降低農(nóng)產(chǎn)品整體質(zhì)量，在地下水資源污染的共同影響下，大量農(nóng)用耕地會(huì)向荒地進(jìn)行過渡。如果農(nóng)田土壤的污染年限較長，污染物積累面積較大，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行深入分析，通過應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)，為土壤的原位修復(fù)創(chuàng)造有利條件。

4.2 點(diǎn)源污染土壤的生物修復(fù)

工業(yè)污染土壤現(xiàn)象比較常見，這在老工業(yè)化城區(qū)經(jīng)常發(fā)生[7]。點(diǎn)源污染主要發(fā)生在大氣污染源的下風(fēng)向地區(qū)、污水排放企業(yè)的管網(wǎng)泄露等場所；油田等易發(fā)點(diǎn)源污染的地區(qū)，也應(yīng)加強(qiáng)快速修復(fù)石油污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用。

4.3 難降解有毒有機(jī)物及環(huán)境積累污染物的生物修復(fù)

土壤中難降解有毒污染物通常積累年限較多，環(huán)境持久性污染物的污染問題，已經(jīng)成為國際社會(huì)共同關(guān)注的焦點(diǎn)話題之一[8]。在對(duì)污染土壤的治理和生態(tài)恢復(fù)過程中，相關(guān)人員應(yīng)集中整合生物技術(shù)與化學(xué)、物理相關(guān)措施，有效去除污染物。

5 結(jié)語

土壤污染修復(fù)，技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，如果采用單一修復(fù)技術(shù)，很難有效清除土壤中的污染物，而在土壤生物修復(fù)技術(shù)不斷研究的過程中，相關(guān)人員通過充分發(fā)揮生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，整合生物修復(fù)技術(shù)等兩種或兩種以上的修復(fù)技術(shù)，可以為降解有機(jī)物或重金屬污染土壤中的有毒物質(zhì)創(chuàng)造條件，從而保護(hù)耕地等土壤環(huán)境，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。