土壤污染治理中生物修复技术的应用
​李红贵
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​李红贵,. 土壤污染治理中生物修复技术的应用[J]. 生物技术研究,20252. DOI:10.12721/ccn.2025.157015.
摘要: 自改革开放以来,我国国民经济得到了较为快速的发展,但与此同时也带来了较为严重的环境污染问题。尤其是近年来我国城市化建设进程深入推进,土壤盐碱化、重金属污染、耕地面积锐减等土壤污染问题越发严重与凸显。因此,加强土壤治理已然进入了较为迫切与严峻的局面。在土壤污染治理过程中,生物修复技术的应用发挥着极为重要的作用。
关键词: 土壤污染治理;生物修复技术;应用
DOI:10.12721/ccn.2025.157015
基金资助:

前言:生物修复技术是新型的土壤污染治理技术,对其进行合理运用可以显著改善土壤质量,缓解土壤的污染程度,提升土地资源的利用率。在可持续发展战略目标的要求之下,相关部门、技术人员应当正确认识生物修复技术,加强对该技术的了解与应用,促使污染物得到有效的降解。特别是在土壤污染越发严重的背景下,有关的学者、专家针对生物修复技术展开了深入研究,为我国土壤污染治理工作作出了巨大贡献。技术人员需要及时总结实践经验,加强对相关理论知识的运用,只有这样才能真正发挥生物修复技术在土壤污染治理中的应用价值。

1土壤污染的种类

1.1放射性元素

人类文明的进步促使核技术得到了突飞猛进的发展。在地质、科研等领域,核技术均发挥了不可替代的作用。但核技术的应用若是不够合理,便会引发土壤污染问题。不同于一般的污染物,核技术所产生的放射性元素会对人体造成直接危害,还会参与到食物链循环中。

1.2病原微生物

人类、动物的排泄物中含有大量的病原微生物,这些病原微生物进入土壤会对当地的生态系统造成一定程度的破坏。除此之外,农作物种植者运用污水进行灌溉也会引发病原微生物的污染问题。一般情况下,污水指的是医院用水或者是未经处理的生活污水。一旦人们接触了被病原微生物污染的土壤,便会感染疾病或者细菌,进而对身体健康造成影响。

1.3有机物

有机物的主要来源为化学农药。常见的有机物包括氯类、有机磷、氨基甲酸酯类以及工业所排放的废物等。有机物的存在会严重影响土壤质量,导致生态系统的平衡被打破,降低人们的生活质量。

2应用生物修复技术的重要性

生物修复技术的实施涉及利用微生物、植物或其他生物体的自然代谢过程,来降解或稳定化土壤中的有机或无机污染物。这种方法相比于传统的物理或化学处理技术,成本更低,对环境的二次污染风险也较小。例如,微生物修复技术通过选择特定的微生物菌株,能够针对性地分解特定的有机污染物,如石油烃和多环芳烃。而植物修复技术,则利用特定植物的吸收和积累能力,有效去除土壤中的重金属等无机污染物。

此外,生物修复技术的操作性也是其重要性的体现之一。该技术的实施需要对受污染的土壤进行全面的评估,包括污染物种类和浓度、土壤类型和性质,以及土壤中原生微生物群落的状态。基于这些信息,可以设计出具体的生物修复方案,选择合适的生物修复剂,如特定的微生物菌株或植物种类,并对土壤环境条件进行必要的调整,以优化生物修复过程。

3土壤污染治理过程中常见生物修复技术的具体运用

3.1动物修复技术

动物修复技术是以土壤动物为媒介,借助土壤动物的天性或者生理变化,间接或者直接地改善土壤性质,缓解土壤污染程度的技术。动物修复技术的应用要点在于土壤动物的选择。技术人员应当通过多种途径拓展知识面,增加对土壤动物的了解,选用可以被应用于土壤污染治理中的土壤动物,再采取相关的治理措施。土壤动物是农田生态系统的重要组成部分,对其进行合理运用可以有效破碎或者分解土壤中的污染物。有研究表明,蚯蚓及其代谢物可以显著改良土壤的物理性质以及微生物环境。技术人员应用蚯蚓既可以达成对土壤污染的直接修复,也可以达成间接修复。前者主要指的是借助蚯蚓喜好翻耕土壤的天性改善土壤环境,后者主要指的是通过蚯蚓食用土壤或者微生物的方式积累土壤中的重金属,起到减少土壤中污染物的效果。需要注意的是,虽然动物修复技术可以起到良好的应用效果,但土壤动物的活动始终对外界有一定的要求。若土壤污染较为严重,动物修复技术可能难以发挥良好的作用。因此,技术人员应当综合土地污染的情况,选用相应的生物修复技术。

3.2植物修复技术

植物修复技术利用植物及其根际微生物的自然能力,去除、转化或稳定土壤中的污染物。植物修复技术的有效性基于几个关键机制。首先是植物的吸收作用,某些植物能够从土壤中吸收重金属等污染物,并在体内积累或转化。例如,水稻和某些水生植物被发现能有效吸收并积累重金属如铬、铅和镉。其次是根际微生物的作用,植物根际区域的微生物能够分解或转化有机污染物,如石油烃和多环芳烃,降低其毒性。此外,植物还能通过根系改善土壤结构,增加土壤孔隙率,促进空气和水分的流动,从而改善土壤环境。

在实际应用中,选择适当的植物种类是植物修复技术成功的关键。应考虑植物的生长速度、对特定污染物的耐受性和吸收能力,以及对当地环境的适应性。例如,对于重金属污染的土壤,可选择如蕨类植物和某些禾本科植物,它们对重金属具有较强的耐受性和吸收能力。对于有机污染物,如多环芳烃,可选择根系深且根际微生物活性高的植物。植物修复技术的实施还包括对修复过程的监测和管理。需要定期监测土壤中污染物的浓度变化,评估植物对污染物的吸收和积累情况。同时,对修复区域的土壤水分、养分和pH值等进行适当管理,以确保植物的正常生长和修复效率。

3.3原位生物修复技术

原位生物修复通常涉及微生物和植物两大类生物体。微生物修复依赖于特定微生物群体的代谢活动,它们能够分解或转化土壤中的有机污染物,如石油烃和多环芳烃。在实施过程中,需要首先评估土壤环境条件,如pH值、温度、氧气供应和营养物质的可用性,这些因素直接影响微生物的活性。针对不同污染物,可通过生物刺激(biostimulation)——添加营养物质和调节环境条件,或生物增强(bioaugmentation)——引入特定功能的微生物群落,来提高原位生物修复的效率。植物修复技术涉及使用特定植物吸收、积累和/或降解土壤中的污染物。在重金属污染的场地,如铅、镉和汞污染的土壤中,可以选用具有高金属吸收能力的植物进行修复。这些植物通过其根系吸收土壤中的金属离子,并在植物体内进行积累或转化。同时,植物根际区域的微生物活动也有助于污染物的生物降解。实施原位生物修复技术时,对污染场地的细致调查是必不可少的前期工作。这包括污染物种类和浓度的测定、土壤特性的分析以及生物多样性的评估。此外,修复过程中需持续监测土壤污染物的浓度变化和生物修复活动的效果,以确保修复目标的实现。此外,结合现场土壤条件的改良和微生物菌剂的定向应用,可以进一步优化修复效果。

结束语:

概而言之,由于土地污染难题更加明显,从而针对土地污染的处理刻不容缓。而实行生物修复技术,根据其应用灵便、操作简便、低碳环保的属性,可以实现被污染土壤的高效修复,且不会产生二次污染。但土壤污染治理中也不要急于求成,因土壤污染治理工程项目是长期的,且受很多因素的影响,因此生物修复技术在使用中也会有一定的局限。因而,应先生物修复技术与其它修复技术结合在一起应用,以提升土地污染的预防成效,为推进优良自然生态环境贡献力量。

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