淺析持久性有機污染物污染土壤生物修復

張雪梅

摘要：我國曾是持續性有機物的生產和使用大國，在生產以及流通環節造成了大量土壤的污染。隨著城市化進程的深入，大量持久性有機物生產和使用企業停產或者搬遷，形成的污染土壤具有極大的環境風險，需要及時進行治理和修復。本文對持久性有機污染物污染土壤生物修復技術進行了詳盡的探討，并提出了未來的發展趨勢。

關鍵詞：持久性有機污染物;污染場地;生物修復

引言

近年來，在我國城市化進程不斷加快的背景下，以及國家“退二進三”“退城進園”等政策的實施，形成了很多受持久性有機物（POPs）污染的土壤，而且大部分的污染土壤面臨著功能的轉變和二次開發，比如商業用地、居民住宅等。這些潛存的高風險污染土壤將成為人類“化學定時炸彈”，嚴重威脅人體健康和環境安全，已成為當前亟需解決的土壤環境問題。

1.POPs污染場地生物修復技術

1.1植物修復技術

植物修復（Phytoremediation）是利用植物或植物與微生物的共生體系，清除環境中污染物的一種環境污染治理技術。植物修復有機污染土壤是近20年剛興起的一種污染土壤修復技術，由于其具有經濟、實用、美觀、操作簡單、低成本、少土壤擾動等優點，是一種很有潛力的綠色修復技術。POPs污染土壤植物修復技術原理主要有3種：植物對POPs的直接吸收與代謝作用;植物分泌的生物化學反應酶類對POPs的降解作用;植物與根際微生物群落對土壤中POPs的聯合降解作用

植物對有機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部向地上部分遷移轉運;二是以氣態擴散或者大氣顆粒物沉降等方式被植物葉面吸收。研究表明，對于低揮發性有機污染物，植物對其吸收積累主要是通過根部吸收的方式，而對于高揮發性有機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生在根際環境。植物根際是受植物根系活動影響的根-土界面的一個微區，也是植物-土壤-微生物與其環境條件相互作用的場所。植物每年可向土壤環境中釋放大量的根際分泌物（糖類、醇類和酸類等）和脫落的死亡細胞，其數量約占其年光合作用產量的10%-20%。植物根際分泌物可增加土壤有機質含量，為根際微生物生長提供有機碳源和氮源，從而增加根際微生物數量，提高根際有機污染物的生物降解效率。

1.2微生物修復技術

是利用經篩選、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。這種生物修復技術已在POPs污染土壤中得到應用。目前已分離到能直接降解多環芳烴、多氯聯苯、有機氯農藥的微生物有假單胞菌屬、黃桿菌屬、諾卡氏菌屬、弧菌屬、解環菌屬等;白腐真菌等則可以通過共代謝方式對高分子質量POPs加以降解。但是自然界中POPs總是以混合物的形式存在，同時由于高分子質量POPs的降解多屬于共代謝，所以在POPs生物修復的實際處理中，通常要接入經過馴化的高效混合菌或激發環境中的多種土著菌。有研究表明，真菌和細菌混合培養更有利于苯并芘B[a]P的降解。同時，在實驗室及模擬自然條件下人們對多氯聯苯（PCBs）的降解也進行了一系列研究，至今已篩選到幾百種多氯聯苯的降

解菌。絕大部分的好氧細菌都以共代謝過程降解PCBs，而且只能將5個氯以下的低氯含量的PCBs氧化為氯代苯甲酸，厭氧細菌則能將6個氯以上的PCBs轉化為低氯代的PCBs。除了細菌，對各類真菌降解PCBs的能力也進行了大量的研究。真菌可比細菌降解更寬范圍的PCBs同系物，但其只能降解低濃度的PCBs，且效率相對較低。相比較而言，農藥污染土壤的微生物作用機理及修復技術方面取得的進展更為明顯。在我國，已構建了多氯聯苯、多環芳烴、農藥、石油高效降解菌篩選技術、微生物修復劑制備技術和農藥殘留微生物降解田間

應用技術。大量的田間試驗結果表明，外源功能菌由于不適應場地條件和復雜的自然環境，難以同土著菌競爭，其數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;生化反應啟動速度慢;環境耐性差。在大規模原位實施時，不能確保持續較高的修復效率。因此，選擇最佳生態環境條件是決定污染土壤微生物修復技術效果的關鍵所在。當前，正在發展微生物修復與其他現場修復工程的嫁接和移植技術，以及針對性強、高效快捷、成本低廉的微生物修復設備，以實現微生物修復技術的工程化應用。

1.3 動物修復技術

土壤動物修復是指通過土壤動物群（蚯蚓、線蟲類等）對污染物的直接吸收、轉化、分解作用，以及其對土壤理化性質、土壤肥力、植物和微生物生長的間接促進作用，從而實現污染土壤修復的過程。土壤動物對土壤中的有機物污染物有機械破碎、分解作用，與此同時，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轉移到土壤中來，與土著微生物一起分解污染物，使污染物濃度降低或消失。目前在有關有機污染土壤的動物修復中研究最多的是蚯蚓。大量研究表明，蚯蚓可作為指示物監測、評價土壤污染，在污染土壤生態系統修復方面也有很大發展潛力。

1.4生物聯合修復技術

由于土壤POPs污染的復合性和復雜性，僅僅依靠某一單項生物修復技術難以達到徹底修復復合污染土壤之目的，因此將各種生物修復技術聯合或集成，開展POPs污染土壤的生物聯合修復技術研究，已成為目前污染土壤修復的熱點課題和主攻方向。特別是植物-微生物的聯合修復已經成為污染土壤生物修復技術發展的新方向。微生物-植物聯合修復目前主要包括植物與功能降解菌的聯合修復和植物與菌根真菌的聯合修復兩種方式，這種聯合技術起到了一定的強化修復效果。譬如，微生物可以通過物理固定化技術創造良好的微環境，有利于屏蔽土著菌對菌體的影響，保證高效外源菌的穩定性和高活性，可有效解決外源菌難以同土著微生物競爭的問題。

2.POPs污染土壤生物修復技術展望

從目前來看，生物修復是POPs污染土壤及場地最具發展和應用前景的生物修復技術，在生物材料、降解途徑以及修復技術研發等方面取得了一定的研究進展，并展示了一些成功的修復案例。但是隨著生物修復范疇及內涵的不斷拓展，特別針對復雜的污染土壤及場地生態系統，每種生物修復技術不僅要克服自身原有的不足，而且還需進一步認識和解決在修復過程中出現的新現象和新問題，如新型污染物類型的發現、新微生物資源的評價、污染物的土壤修復過程與生態/健康風險、修復技術的復合機制及高效應用等方面。因此，POPs污染土壤及場地的生物修復仍面臨著極大的挑戰，任務十分艱巨。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過程與生態風險評估;高效穩定持續的生物聯合修復技術研發;生物修復技術的污染場地應用等幾個方面展開深入研究。

3.結語

持久性有機污染物污染土壤問題已經越來越受到公眾和社會的關注，已引起中央和地方政府的高度重視。各地應根據實際情況，科學合理的選擇修復技術，促進持久性有機物污染土壤的改良，保證人們生命和財產安全。

參考文獻

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（作者單位：黑龍江澤文生態環境科技有限公司）