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土壤污染治理中生物修复技术的运用分析

花匠小妙招
2024-11-09 03:44

土壤污染治理中生物修复技术的运用分析

引言

现阶段，我国部分土壤污染形势严重，存在一定危害，也使物理、化学生物等多种土壤污染修复技术应运而生，并在土壤污染治理中得到普遍运用。随着生物修复技术的发展进步，促使其在土壤污染物的吸收、代谢以及降解作用下，通过自然和人为方式，对土壤中的污染物浓度以及毒性进行控制和降低，减少污染物对人类健康的影响以及生态系统的危害效果。由于土壤污染生物修复技术具有成本低、效益高、操作简单等特点优势，使其成为土壤污染修复技术研究领域的重要课题之一。

1 微生物修复技术

由于土壤中所含有的微生物具有体积小、繁殖快、代谢能力强以及适应性强等特点优势，因此，土壤在重金属和有机污染修复方面具有一定的优势。一般情况下，微生物修复激励主要包括吸附、富集、降解以及溶解等多方面内容。吸附的本质是通过微生物表面的电荷对带电离子进行吸收，或者利用微生物摄取必要的营养元素，以此对污染物中的有用物质进行吸附：降解主要是在细菌或真菌的生物降解作用下，对有机物或重金属的络合物进行剔除；溶解、沉淀主要是在土壤生物代谢活动产生的有机酸作用下，对重金属进行溶解或去除沉淀。而微生物修复技术主要包括原位修复和异位修复两种类型。原位修复包括投菌法、生物通缝、生物搅拌以及农耕法等，异位修复主要包括土地填埋法、土壤耕作法、预备床法以及泥浆生物反应器法等等。土著微生物本身具有活性高、降解污染物的特点优势，因此，致使其在原位修复技术中得到普遍运用。但对于一些特殊的土壤污染物，需要通过人为方式进行微生物投放，以此提升去除效率。微生物修复技术不仅成本能源消耗低，同时见效极快。除此之外，微生物在土壤中的养分循环调控过程中具有极大的发展空间。

近些年来，微生物成为社会大众培养和筛选的重要研究对象，例如，通过镉污染土壤筛选出具有较强耐镉能力的蜡样芽孢杆菌，以此对菌体上的吸附、积累以及生物矿化的影响机制进行研究；在种植苋菜的土壤中添加适量的木霉菌以及AB菌，不仅能够促使苋菜快速生长，还能提升ZN的吸收量。通过实践操作分析得出，在污染土壤中填加石油烃等一些物质对微生物修复技术进行强化，结合实验情况，对投放方式和条件进行确认，确保去除率得到有效提升。

2 植物修复技术

土壤中会生长大量植物，并且大部分植物具有忍耐和富集化学物质的功能，因此，合理利用绿色植物的生理或生长特性，对土壤中的污染物进行转移、容纳或者转化，真正实现土壤精华的目标。植物修复技术具有占地面积小、成本低、环境影响小等特点，促使其得到广泛运用。但由于植物修复的对象范围小、修复周期长等因素影响，对修复效果产生直接影响。除此之外，修复植物在最终处置方面存在一系列问题，一旦无法得到妥善处理，其修复植物的残留物极有可能对环境造成二次污染。现阶段，植物对重金属濡染土壤的修复方式主要包括植物提取、植物挥发、植物稳定、植物过滤四种方式。植物提取主要是通过富集能力较强的植物对污染物进行吸取，然后利用人工方式或机械方式对植物的地上部分进行收获，以此去除土壤污染物。植物发挥主要是利用植物根系分泌的特殊物质，对土壤巾的污染物进行吸收，然后将吸收植物体内的污染物进行转化，形成一种可挥发态物质，且挥发至大气中，进而对土壤中的污染物进行去除。植物稳定主要是利用绿色植物吸收有污染物，然后将其转化成相对无害的物质。植物过滤主要是通过植物的根系吸收、吸附或对土壤中的重金属元素进行过滤的一种方法。修复植物的筛选直接影响生物修复效果，现阶段，常用的修复植物包括乔木、灌木、草类以及农作物、水生物等多种不同类型的修复植物，尤其是一些生长速度快、根系深、易收割的植物修复效果最佳。例如，芦苇、沙枣等绿色植物对石油污染土壤进行修复，根据相关调查分析得出，经过80d的修复作用，石油烃的去除率有所降低。除此之外，对于不同类型的重金属污染土壤修复而言，可以选择超富集植物进行修复，如芥菜、龙葵、蜈蚣草以及东南景天等植物。

3 动物修复技术

土壤环境中不仅含有大量的微生物和植物根系，还含有丰富的动物物种，这些动物的生长、活动与土体具有紧密接触，并与土壤中的污染物质产生相应的生理反应，因此，结合生理特征，将动物作为指示动物或者修复动物加以利用。原生动物、环节动物、无脊椎动物可以对环境污染进行评价和修复。

蚯蚓作为土壤中最为常见和分布极广的一种环节动物，在土壤生态系统结构和功能中起着至关重要的作用，得到业内人士的极大关注。蚯蚓对土壤污染的修复作用主要表现如下：首先，直接作用。蚯蚓对重金属等污染物质具有一定的忍耐和富集能力，通过被动扩散方式和摄食方式等，达到重金属富集效果。其次，间接作用。蚯蚓在取食、作穴以及代谢活动过程中，对土壤重金属的生物有效性进行提升，以此促进植物大量吸收重金属。同时，蚯蚓在日常活动过程中，可以对土壤条件进行有效改善，促使其他修复植物快速生长。

4 其他修复技术

土壤污染的植物修复技术具有极其鲜明的优势特点，但是因自然因素和人为因素的影响制约，严重影响植物的生长，致使修复过程缓慢，吸收的污染物比较单一。一旦吸收量过大，则会出现中毒现象，最终导致植物修复技术无法得到广泛运用。近些年来，随着科学技术的快速发展，促使植物—微生物联合修复技术取得卓越成就。植物—微生物联合修复技术本身具有提供生存场所和氧气的特点，而植物根系可以释放出一定的碳水化合物、氨基酸等多种物质，促使根系微生物快速生长，以此提升联合修复技术的效果。根据相关实验分析得出，植物—微生物联合技术可以对土壤中的高浓度游离重金属离子进行修复，例如，利用巴士芽孢菌矿化物质对游离的镉离子进行修复，然后种植一些吸附性较强的植物进行符合修复，确保土壤中含有的微生物负荷国标要求标准。在植物—微生物联合修复技术中，需要结合实际情况，合理筛选菌株。例如，从石油污染土壤、汽修厂污泥、污水厂活性污泥中可以筛选出具有降解能力的菌株，根据相关调查研究表明，混合菌株对石油污染具有明显的讲解效果；合理利用种植黑麦草联合修复方式以及添加复合菌株方式，对石油污染土壤进行修复处理，通过分析得出，该处理方式具有良好的修复效果，并且能够有效去除土壤中的有毒物质。

5 土壤生物修复技术的应用前景

目前，土壤生物修复技术早已被业内人士所认可，并对该领域的研究力度加大资金和人力投入，进而促使生物修复技术在未来发展道路上具有良好的发展空间前景。

5.1农田土壤的生态恢复

虽然我国疆土辽阔，地大物博，但是人均耕地占有量却相对比较低。长期以来，由于工业污染源排放，污灌农药以及化肥的过量使用，致使农田污染问题越来越严重。现阶段，我国农田污染面积与日俱增，造成粮食年产量逐渐递减。大部分污灌地区因农田中长期积累一些污染物，致使污染物严重超标，造成产品整体质量下降，大部分地下水资源受到污染，迫使大量农用耕地变成荒地或用作他用。例如，某市灌溉区的有机污染就是最典型的案例。通常情况下，对于一些污染年限比较长、污染物积累严重面积比较广的农田土壤，需根据实际情况，和利用运用生物修复技术对土壤进行原位修复。

5.2点源污染土壤的生物修复技术

我国针对点源污染土壤问题虽然未作出全面统计分析，但是土壤被工业电源污染的问题现象却普遍存在，尤其是一些老工业化城区极为严重。该问题现象主要发生在大气污染源的下风向地区、污水排放企业的管网泄露、工业固体废弃物乱堆乱放与贮存场地等诸多场所。对于油田而言，快速修复石油污染土壤成为生物修复技术中的重要幺九对象，并且取得一定的成绩。

5.3难降解有毒有机物及环境积累污染物的生物修复

对于土壤中常年积累的难降解有毒污染物而言，环境持久性污染物的污染问题和消除问题被国际社会所关注。由于我国即将加入国际限制和消除这些污染物的有关公约，在污染物污染土壤治理和生态恢复过程中，将生物技术与化学、物理相关措施进行有机结合，从而保证污染物去除取得卓越成就。由此可见，土壤生物修复技术在土壤修复领域中占据重要地位。

结语

综上所述，土壤污染修复其实是一项复杂繁琐的工程项目，其主要包括生态学、微生物学、土壤学、环境化学以及工程学等诸多学科内容，是整个环境科学以及技术研究的重要研究对象。单一的修复技术无法对土壤中的污染物进行彻底去除，随着土壤生物修复技术的不断深入研究以及普遍应用，尤其是微生物修复技术、植物生物修复技术以及菌根技术的综合运用，能够有效降解有机物污染土壤中的有毒物质。冈此，将生物修复技术与物理技术和化学技术进行有机结合，以此弥补单一修复技术方面的缺陷，为土壤污染修复技术发展奠定良好基础。

摘自：《资源节约与环保》2020年12期