生物修復技術在土壤污染治理領域的應用

王光武 駱 驊 周 偉

（1 浙江天川環保科技有限公司 浙江 杭州 310000 2 杭州康利維環保科技有限公司 浙江 杭州 310000）

引言

土壤屬于一種混合物，內在的物質成分多樣且復雜，但不同的成分之間都具有一定的聯系，因此土壤也是一種具有多種功能的有機體。對于土壤來講，它自身是具有一定程度的自凈能力，在遇到污染物的時候，土壤會先通過自身的自凈能力完成污染物的凈化，但如果污染物的總量過多，土壤的自凈能力就難以維持土壤的性質，就會導致土壤污染的情況出現，進而使土壤的危害性加強。因此，對土壤進行土壤污染修復非常重要。生物修復技術由于具有較強的土壤污染修復效果，可對土壤中的一些有害性物質采取降解操作，從而促使土壤自身的功能得以恢復，被廣泛應用與土壤污染治理之中。

1 土壤污染

1.1 污染類型

1.1.1 重金屬污染

土壤中重金屬污染的來源可分為3 個方面，即農業生產中農藥與肥料的使用、交通車輛的尾氣、礦產冶煉與化工行業生產中排出的廢棄物。因此，土壤受到重金屬污染后不僅會影響到植物自身的內在結構，還會對農作物的質量、產量產生較嚴重的影響。

1.1.2 石油污染

石油污染更多的是來源于石油的開采、石油的挖掘以及石油的提煉，因而在開采、挖掘、提煉的過程中，若是出現石油滲漏到土壤中的情況，就會破壞周邊的土壤及生態環境，進而使土壤與生態環境受到嚴重的污染。此外，在進行原油開采的時候，工作人員的安全防范如果存在疏漏的現象，也會使原油出現泄露的情況，從而使周邊的土壤及生態系統受到較大程度的損害。

1.1.3 化肥污染

在農業發展的過程中，一些種植人員的環保意識較為缺乏，在種植的時候往往會使用大量的肥料，這樣雖會提升糧食的收益情況，但在大量的肥料影響下，沒有被農作物吸收的肥料卻會進入到土壤中，使土壤中的重金屬含量增加，從而導致土壤出現化肥污染。

1.1.4 農藥污染

對于農業生產來講，病蟲是一個較為嚴重的影響因素，因此種植人員會采用噴灑農藥的方式來處理病蟲，這樣雖可使農作物的生長情況得到保證，但如果農藥的使用量過多，也會導致一些有機污染物進入到土壤中，進而導致土壤出現農藥污染。

1.2 污染危害

1.2.1 降低生物品質

受土壤污染的影響，越來越多的食物因重金屬污染而出現質量上的問題，如糧食質量、蔬菜質量及水果質量等問題，使得這些食物的衛生品質情況因受土壤污染影響出現下降，甚至會大大縮減一些蔬菜的保存期限。由此可見，土壤污染會直接影響生物的品質，進而影響人們的正常生活。

1.2.2 危害人體健康

隨著土壤污染的逐漸加重，農作物受到的影響也會越來越大。因而，在生物鏈的作用下，人們在日常飲食的過程中就會將這些污染成分吸入體內，進而人體內就會出現污染物堆積的現象。若情況較為輕微，人體將會出現各種類型的疾病；若情況較為嚴重，人的生命安全就會受到一定的威脅。

2 生物修復技術在土壤污染治理中的應用

2.1 植物修復技術

植物修復指的是借助一些特殊植物自身對污染物的忍耐性、累積性來完成土壤內部污染物的清理。這種修復方式基本上是以植物自身的功能為基點來展開對土壤的修復，如植物對污染物的積累性、植物根部對污染物的控制修復性、植物代謝功能對污染物的降解性、植物轉化功能對污染物的揮發性以及植物根部吸附功能對污染物的過濾性等[1]。因此，植物修復技術可以對土壤中的多種污染物予以修復，如重金屬污染、農藥污染、石油污染、有機物污染及放射性污染等。

針對重金屬污染的土壤，植物修復技術具有較為廣泛的應用。如，砷元素、鎘元素、銅元素、鋅元素、鉛元素等，土壤中含有的重金屬元素都可以通過植物修復技術予以清除。但在實踐應用植物修復技術時，需要工作人員根據污染土壤的情況對植物的選擇予以充分關注，這樣才可以使植物修復技術應用的效果得以加強，并使土壤中污染物的清除得到有效保證。此外，通過對植物修復技術的應用，不僅可以使土壤中的污染成分得以去除，也可以在一定程度上對土壤起到穩固的作用，進而使土壤中的內在成分、內在功能得到保證。

就目前的植物修復技術應用來看，應用范圍較為廣泛，如農田中土壤的修復、人工濕地建設中土壤的修復以及填埋場土壤的修復等都是通過這項技術的應用得以實現的。因此，植物修復技術是一種更容易被人們接受且更適合大范圍應用的修復技術，可作為一種植物固碳技術、生物質能源生產技術來實踐應用。

2.2 動物修復技術

動物修復技術是以土壤中的動物為核心，通過動物的直接吸收、轉化、分解等方式完成土壤污染物的處理。在動物修復技術的作用下，不僅可以使土壤自身的理化性質得到完善，也可以使土壤的肥沃性得到提升，同時對土壤內部微生物的生長、植物的生長也是有著一定的促進作用[2]，因此在這樣的情況下，土壤內部存在的污染物成分就可以得到有效清除。另外，在應用動物修復技術時，工作人員也可以將一些被污染土壤上長出來的植物體、植物果實等喂給動物，之后再根據動物的變異情況來判斷出土壤的污染狀況，進而針對污染狀況采取相應的解決措施；同時，工作人員也可以將虹蝴、線蟲等動物飼養在被污染的土壤環境中，讓動物在成長的過程中就起到凈化土壤的作用。

對動物修復技術來講，修復的生理技術分為2 個方面，即一方面是在修復的過程中生成特殊的金屬硫蛋白與土壤中的重金屬發生反應，進而使重金屬的污染毒性得以降低與消除；另一方面是在動物代謝的過程中產生一些多肽與重金屬發生螯合，降低重金屬的離子活性。因此，在土壤污染修復的過程中，動物修復技術更多的是應用在一些有機物污染、農藥污染的土壤中，存在著一定的局限性。

2.3 微生物修復技術

微生物修復技術主要是對重金屬污染土壤與有機物污染土壤予以修復。其中，對重金屬污染土壤的修復是通過微生物對重金屬成分的吸收、氧化以及還原等方式完成，在這樣的情況下可有效降低土壤中重金屬的毒性，進而使土壤污染的情況得以減輕；對有機物污染土壤的修復是以污染物成分的降解、轉化為基礎來完成，如微生物的好氧過程、厭氧過程就可有效完成有機污染物成分的去除[3]，在好氧的過程中有機污染物可被降解為二氧化碳、水，在厭氧的過程中有機污染物則是被分解為有機酸。

由于有機污染物的降解過程中會涉及到多種反應酶與微生物，如果有機污染物的成分不能夠被徹底降解，就會轉化成一種毒性偏弱、移動性偏弱且再次處理極為困難的產物，與土壤污染修復處于一種相悖逆的狀態，對生態環境造成較大影響。因此，在進行微生物修復技術應用時，需從多個方面予以考量，既要對可能存在的生態風險給予足夠的關注，也要對處理過程的安全性進行評價，才能促使微生物修復技術的應用具有自身的積極作用。

2.4 原位生物修復技術

原位生物修復更多的是體現在亞表層土壤條件較優的環境中，尤其是一些能夠在無機營養成分調節加入的情況下使氧氣供給得到限制的土壤中，可使土壤中土著微生物、外加微生物對污染物的降解情況得以增強，進而使土壤污染的情況得到控制與改善。就原位生物修復技術的應用來講，一般應用在污染土壤不能被挖取、泥漿生物反應器成本過高的情形下，具體的應用分為4 種方法。

2.4.1 土耕法

土耕法對現場土壤的通透性、土壤內部是否具備降解能力的微生物等有著一定的要求，且在污染物處理的過程中，也可能會出現污染物遷移的情況，因此處理時間會比較長，應用時具有一定的局限性。但土耕法的操作較為簡單、成本消耗較低，在處理的過程中也不會對周邊環境造成較大影響，土壤污染物處理的效果較優。

2.4.2 投菌法

投菌法是在原有的基礎上引進一些對污染物的處理具有高效性的特殊微生物，使土壤污染物的處理得到保證。因此，投菌法更多的是應用在土壤中現有微生物對污染物的降解能力低下的狀況中。

2.4.3 生物培養法

生物培養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處理與降解。相關調查結果顯示，土壤中存留的土著微生物對污染物的降解效果遠高于外加微生物，因此生物培養法存在著一定的不足之處。

2.4.4 生物通氣法

生物通氣法是指向污染土壤中注入空氣，讓沸點低、揮發性強的有機物隨著空氣的抽離而離開土壤，沸點高的有機物則在微生物的作用下進行重組，進而被分解為二氧化碳與水分。生物通氣法的應用范圍較廣，在實際操作時雖然所消耗的費用偏低，但在進行污染物處理時耗費的時間較多。

2.5 異位生物修復技術

異位生物修復是指先將被污染的土壤轉移到其它區域，再針對污染土壤展開修復。異位生物修復技術應用主要有4 種方法。

2.5.1 土地耕作法

土地耕作法的成本投入較少，應用范圍較廣泛，但不適合用在土地資源較為緊缺的地方。由于土地耕作法在應用的時候很容易使一些具有揮發性的有機污染物進入到大氣層中進而造成空氣污染，且一些難以降解的污染成分還會沉積到土壤中加強土壤自身的毒性，因此選擇土地耕作法進行土壤修復與污染治理時需慎重。

2.5.2 堆肥法

堆肥法法在清除濃度偏高、穩定性弱的固體污染物時具有較為顯著的效果，而且處理污染物的時間也較短，因此這種處理方法的應用較為常見[4]。另外，在處理的過程中，如果遇到好氧處理不理想的情況，工作人員也可以采用厭氧處理的方式保證處理的效果。

2.5.3 厭氧處理法

厭氧處理法雖然具有較強的處理與修復效果，但控制性較弱，在處理的過程中容易出現代謝性的污染物，因此在實際的修復應用中這種方法使用的比較少。

2.5.4 生物反應器法

生物反應器法主要借助微生物的作用來實現污染物的降解。在生物反應器的環境中，微生物對污染物的降解所需的條件很容易被滿足，因此降解速度及降解效果均高于其它類型的處理方法。但生物反應器的內部構造較為復雜，且生物反應器法的成本較高。

3 生物修復技術在土壤污染治理中應用的注意事項

3.1 降解菌的篩選

在進行土壤污染修復的時候，微生物成分與土壤中有害性物質之間的關系是一個值得關注的重點，可確保污染物的快速清除。對于生物修復技術的應用來講，降解菌的篩選情況會直接影響到生物修復技術的應用效果，因此對降解菌的篩選必須非常重視。在降解菌選擇的過程中，工作人員要結合污染物的情況，以污染物的消除為基點，如在處理有機氯農藥污染的時候，可選擇棒狀桿菌、芽孢桿菌等，從而促使污染物的降解效果得以增強；在處理五氯硝基苯污染物清除的時候，可選擇用諾卡氏菌、鏈霉菌等加強污染物的清除效果。

3.2 微生物的篩選

在農業種植的過程中，一些種植人員為了提升農作物的產量，會在田地中添加大量的肥料、農藥，致使土壤中的微生物遭到較大程度的損害，進而影響微生物對土壤中污染物的處理速度、處理效率。另外，如果土壤中的污染物成分沒有得到及時的清理，且污染物一直增加，就會使土壤中微生物的生長受到一定程度的抑制，導致微生物的數量不斷減少[5]。對此，在生物修復技術應用時，需結合土壤中的微生物情況進行適當的調整，如果微生物的數量過于稀少，可通過營養鹽、氧氣的添加使微生物得到快速的生長繁殖，進而使污染物的處理得到保證。

3.3 環保理念的踐行

將環保的理念踐行到位，在土壤污染治理的過程中，既要確保現有污染的治理，也要防止出現二次污染的情況。因而，隨著科學技術的不斷發展，研究人員在生物吸附技術的層面進行了新的延伸，環境恢復決策系統、土壤污染恢復評價技術等都可在很大的程度上實現環保性的土壤污染治理。在此基礎上，可構建出一個較為立體性的土壤治理體系，并對新興的廢物、放射性的污染物、農藥污染以及重金屬污染等進行同時性的修復治理，從而使土壤污染治理更具效率性。此外，在進行土壤污染治理的同時，也要對一些細節性的內容予以把控，防止在治理的過程中再出現其它的污染物。

3.4 防污監管的加強

對于土壤污染的修復治理來講，法律體系的支持必不可少，因此政府部門需加強對這項工作的監管力度，促使土壤污染治理順利進行，使治理更加高效。監管力度加強主要從2 個方面入手，即一方面是加強對土壤污染治理的重視性，將土壤污染的具體情況、造成污染的原因調查清楚，再針對污染情況采取相應的治理措施，使污染的治理得到保證[6]；另一方面是加強先進技術設備的應用，使土壤的污染治理具有一定的先進性，維護土壤的內在情況，同時使土壤污染治理工作更加順暢、有效。

3.5 環保意識的加強

土壤污染治理是一項整體性的工作，需多方共同參與，形成一種相互監督、相互促進的狀態，從提升土壤污染治理的整體水平。如，政府需加強對土壤保護、污染治理的宣傳力度，制作宣傳視頻、分發宣傳手冊、設置宣傳橫幅等，促使更多的公眾能夠正確認識到土壤污染治理的作用；同時，盡可能的調動群眾力量，使更多的群眾參與到土壤污染的治理之中，為土壤污染治理工作提供有力保證及環保層面上的支持。

結語

綜合而言，土壤污染會對生態環境恢復造成一定的不利影響，因此在進行生態環境治理時，土壤污染治理是一個重點所在。而在土壤污染修復治理過程中，生物修復技術有著較高的價值，通過植物修復技術、動物修復技術、微生物修復技術、原位生物修復技術、異位生物修復技術的結合應用，可使土壤中的污染性成分含量降低，讓土壤的質量得到保證，進而使生態環境的穩定性得到保證。但在使用生物修復技術時，需對降解菌的選擇、微生物的選擇等要點進行重點關注，才能促使這項技術應用的效果得到充分展現。