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土壤修复：土壤微生物修复技术

花匠小妙招
2024-11-10 22:20

　　土壤微生物修复技术是一种利用土著微生物或人工驯化的具有特定功能的微生物，在适宜环境条件下，通过自身的代谢作用，降低土壤中有害污染物活性或降解成无害物质的修复技术。相较于化学修复技术和物理修复技术，微生物修复技术应用成本较低，对土壤肥力和代谢活性负面影响小，可以避免因污染物转移而对人类健康和环境产生影响。
　　土壤微生物修复原理
　　重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集和生物转化等作用方式，生物富集主要表现在胞外络合、沉淀以及胞内积累等三种形式，生物转化的主要机理包括微生物对重金属的生物氧化和还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解转化重金属，改变其毒性，从而形成某些微生物对重金属的解毒机制。
　　微生物降解有机污染物主要依靠两种作用方式：其一，通过微生物分泌的胞外酶降解;其二，污染物被微生物吸收至其细胞内后，由胞内酶降解。微生物从胞外环境中吸收摄取物质的方式主要有主动运输、被动扩散、促进扩散、基团转位及胞饮作用等。微生物降解和转化土壤中有机污染物，通常依靠氧化作用、还原作用、基团转移作用、水解作用等基本反应模式来实现的。
　　土壤微生物修复技术方法
　　从修复场地来分，土壤微生物修复技术主要分为两类，即原位微生物修复和异位微生物修复。
　　原位微生物修复不需将污染土壤搬离现场，直接向污染土壤投放氮、磷等营养物质和供氧，促进土壤中土著微生物或特异功能微生物的代谢活性，降解污染物。原位微生物修复技术主要有生物通风法（改变生物降解环境条件，将空气强制注入土壤中，然后抽出土壤中的挥发性有机毒物）、生物强化法（改变生物降解中微生物的活性和强度）、土地耕作法（尽可能地为微生物降解提供一个良好的环境）和化学活性栅修复法（掺入污染土壤的化学修复剂与污染物发生氧化、还原、沉淀、聚合等化学反应，从而使污染物得以降解或转化为低毒性或移动性较低的化学形态）等几种。
　　异位微生物修复是把污染土壤挖出，进行集中生物降解的方法。主要包括预制床法（农耕法的延续，使污染物的迁移量减至最低）、堆制法（利用传统的堆肥方法，将污染土壤与有机废弃物质等混合起来，使用机械或压气系统充氧，同时加入石灰以调节pH值，经过一段时间依靠堆肥过程中微生物作用来降解土壤中有机污染物）及泥浆生物反应器法（将污染土壤转移至生物反应器，加水混合成泥浆，调节适宜的pH，同时加入一定量的营养物质和表面活性剂，底部鼓入空气充氧，满足微生物所需氧气的同时，使微生物与污染物充分接触，加速污染物的降解，降解完成后，过滤脱水）。
　　总之，在选择污染土壤微生物修复技术时，应充分考虑各种修复方法的优缺点，结合污染物的类型、污染场地、污染状况等因素，充分发挥每种微生物修复方法的长处，加以灵活运用。
　　土壤微生物修复技术的问题与局限性
　　首先，与其他方法相比，这一技术治理污染土壤的时间相对较长。由于微生物遗传稳定性差、易发生变异，一般不能将污染物全部去除，很多情况下去除率也不如其他方法。
　　其次，特定的微生物只能降解特定化学物质，一旦化合物状态有所改变，就可能不会被同一微生物酶所降解，而在实际应用过程中土壤中的污染物形态种类各异且可能并不稳定。
　　最后，微生物对重金属的吸附和累积容量有限，而且须与土著菌株竞争，受环境影响显著。而微生物体内吸收的污染物可能会因为其新陈代谢或死亡等原因又释放到环境中。