趙爽

【摘要】土壤是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類不可缺少的不可再生的自然資源。隨著石油、城市垃圾、工業(yè)垃圾、農(nóng)藥、化肥等污染物的不斷滲入，我國土壤污染問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅著人類的生存環(huán)境和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。它已成為繼水污染、空氣污染、噪聲污染、固體廢物污染之后，社會廣泛關(guān)注的污染問題之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國共有1200多萬Hm2的耕地受到各種污染物的污染，約占耕地總面積的10%，嚴(yán)重威脅著人類的生命健康。

要加強(qiáng)土壤肥力培育，防治土壤污染，清理污染土壤。近年來，土壤污染生態(tài)修復(fù)技術(shù)已成為國內(nèi)外十分活躍的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)相比，生態(tài)修復(fù)具有高效、無二次污染、操作簡單等特點(diǎn)，逐漸得到大家的認(rèn)可。本文介紹了污染土壤的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，以期為從事這項(xiàng)研究的科研工作者提供有益的參考。

【關(guān)鍵詞】污染土壤;生態(tài)修復(fù);研究進(jìn)展

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.139

1、污染土壤生態(tài)修復(fù)概述

1.1基本原理

污染土壤修復(fù)是指土壤中有毒有害污染物的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，消除或降低污染物的毒性，恢復(fù)或部分恢復(fù)土壤的生態(tài)服務(wù)功能。主要包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生態(tài)修復(fù)三大類。其中，污染土壤生態(tài)修復(fù)是以受污染的土壤生態(tài)系統(tǒng)為修復(fù)對象，采用生物修復(fù)技術(shù)，結(jié)合物理、化學(xué)的理論和方法，最大限度地激活土壤生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能，實(shí)現(xiàn)遷移，消除或減少土壤中的有毒有害物質(zhì)，以達(dá)到恢復(fù)或部分恢復(fù)土壤的服務(wù)功能。污染土壤生態(tài)修復(fù)的創(chuàng)新不在于各種修復(fù)方法和技術(shù)，而在于各種修復(fù)方法的優(yōu)化組合，各修復(fù)環(huán)節(jié)的優(yōu)化銜接，以及生物和環(huán)節(jié)影響因素的調(diào)控。

1.2基本原則

生態(tài)修復(fù)本身屬于生態(tài)工程的范疇。污染土壤生態(tài)修復(fù)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代生態(tài)學(xué)和環(huán)境保護(hù)的特點(diǎn)，堅(jiān)持：（1）生態(tài)原則，即污染土壤生態(tài)修復(fù)應(yīng)堅(jiān)持生物與環(huán)境和諧共處的原則，并充分利用生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能，在選擇修復(fù)方法及其最佳組合時(shí)，應(yīng)遵循生態(tài)學(xué)的基本原理和方法;（2）循環(huán)利用原則，為了修復(fù)污染土壤，不僅要考慮修復(fù)的實(shí)際效果，也就是說，污染土壤服務(wù)功能的恢復(fù)程度，還要堅(jiān)持循環(huán)利用原則，保證土壤修復(fù)的可持續(xù)性;（3）因地制宜的原則，自然生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜多樣，而土壤生態(tài)系統(tǒng)地理空間的高度多樣性要求在選擇修復(fù)技術(shù)時(shí)要堅(jiān)持因地制宜的原則，充分結(jié)合土壤的自然環(huán)境和污染狀況。應(yīng)根據(jù)不同的土壤生態(tài)環(huán)境選擇合理的修復(fù)工藝，表現(xiàn)出不同的工藝組合、工藝參數(shù)和控制方法，土壤修復(fù)的具體目標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)應(yīng)與實(shí)際的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益相結(jié)合;（4）安全性原則下，污染土壤的生態(tài)修復(fù)還需要應(yīng)用到其他理化工藝組合中。在實(shí)施修復(fù)項(xiàng)目時(shí)，要確保修復(fù)過程和結(jié)果，確保土壤生態(tài)安全，確保相關(guān)措施不會對生態(tài)產(chǎn)生二次污染。

2、污染土壤生態(tài)修復(fù)研究內(nèi)容

2.1重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)研究

植物是重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)的核心。主要包括修復(fù)植物的選擇與合理配置、修復(fù)機(jī)理與根際效應(yīng)、修復(fù)強(qiáng)化措施與應(yīng)用。近年來，超積累植物的篩選研究經(jīng)歷了從鎳、銅、鋅、錳的超富集物篩選到鎘、鉛、砷超富集物的篩選過程。

近年來，重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)研究已從單一重金屬污染轉(zhuǎn)向復(fù)合重金屬污染，其中一些單一重金屬超積累植物被發(fā)現(xiàn)能夠修復(fù)多種重金屬污染。為了解決土壤重金屬復(fù)合污染問題，許多學(xué)者也對多種超積累植物與單一重金屬污染的合理組合進(jìn)行了研究和探索。

隨著植物生理生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)和各種微觀技術(shù)的發(fā)展，對植物超積累機(jī)理的研究不斷深入。一些研究發(fā)現(xiàn)，植物根系分泌物，特別是有機(jī)酸，通過螯合或酸化根際環(huán)境，促進(jìn)土壤重金屬的溶解和根系的吸收，這可能與某些特定轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在植物體內(nèi)的特殊作用有關(guān)。一些研究也表明，超積累者對重金屬有較強(qiáng)的耐受性，重金屬的積累可能與某些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有關(guān)，如鋅轉(zhuǎn)運(yùn)的轉(zhuǎn)運(yùn)基因ZnT-1。一些與植物超積累和耐性相關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因已經(jīng)成功地從植物中分離出來。

近年來，轉(zhuǎn)基因植物修復(fù)重金屬污染土壤的研究也取得了一定進(jìn)展。Banuelos[7]等人在田間試驗(yàn)條件下研究了轉(zhuǎn)基因植物印度芥菜的富硒能力。結(jié)果表明，與野生型芥菜相比，轉(zhuǎn)基因芥菜的富集能力提高了近一倍。

除此之外，一些學(xué)者還開展了通過添加各種添加劑來提高植物對重金屬污染土壤修復(fù)效果的研究。例如EDTA、EDDS和有機(jī)酸的應(yīng)用可以顯著提高植物修復(fù)效果，但這些研究都存在一些缺陷，即易對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。此外，利用微生物促進(jìn)植物中一種或幾種重金屬的富集，如叢枝菌根真菌促進(jìn)植物對Zn、CD、Pb或as的富集。

重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)研究很多，但研究不夠深入。目前還存在一些機(jī)制不明確，生態(tài)修復(fù)方法的操作和應(yīng)用還不成熟。因此，加強(qiáng)重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)機(jī)制、實(shí)用技術(shù)和跨學(xué)科研究是今后研究的重點(diǎn)。

2.2有機(jī)物污染土壤生態(tài)修復(fù)研究

有機(jī)污染土壤生態(tài)修復(fù)的研究主要集中在微生物的修復(fù)作用上。該領(lǐng)域的研究內(nèi)容一般包括高效降解微生物的篩選與合理配置、化學(xué)與生化強(qiáng)化生物修復(fù)、物理與物理化學(xué)強(qiáng)化生物修復(fù)、電化學(xué)強(qiáng)化生物修復(fù)、酶強(qiáng)化生物修復(fù)等，目前，有機(jī)污染土壤生態(tài)修復(fù)的研究主要集中在高效降解微生物的篩選、分離和鑒定上。

3、污染土壤生態(tài)修復(fù)方法與應(yīng)用

3.1主要修復(fù)方法

污染土壤的生態(tài)修復(fù)方法是綜合性的。強(qiáng)調(diào)多種技術(shù)的結(jié)合，通過多種方法對土壤中多環(huán)芳烴進(jìn)行降解，形成一個(gè)自我調(diào)節(jié)的修復(fù)體系。污染土壤的生態(tài)修復(fù)主要是以生物技術(shù)為基礎(chǔ)，輔以地理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同因素的優(yōu)化組合，形成良性循環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到高效土壤修復(fù)的目的。各種方法的組合不是任意方法的隨機(jī)組合，應(yīng)根據(jù)污染土壤的實(shí)際情況，采取具體、科學(xué)、合理的修復(fù)方法。為了保證修復(fù)方法的有效性，必須進(jìn)行科學(xué)的定位。特別是在目前土壤污染以復(fù)合污染為主的現(xiàn)狀下，應(yīng)根據(jù)土壤中大量微生物，采用科學(xué)的修復(fù)體系，實(shí)現(xiàn)物理、化學(xué)、生物方法的綜合應(yīng)用，從而保證微生物有必要的生存條件，不斷降低土壤濕度、溫度和氧化條件。

3.2具體修復(fù)應(yīng)用

不同污染物應(yīng)采取不同的修復(fù)方法。生態(tài)修復(fù)方法主要用于重金屬污染和有機(jī)污染物的修復(fù)。首先，重金屬污染物生態(tài)修復(fù)應(yīng)優(yōu)化植物選擇，根據(jù)循環(huán)效應(yīng)合理控制修復(fù)措施。例如，可以利用植物青紫進(jìn)行鋅的吸收，根據(jù)污染物的臨界含量特征標(biāo)準(zhǔn)確定臨界值、傳遞特性標(biāo)準(zhǔn)和耐受特性標(biāo)準(zhǔn)，從而合理匹配多個(gè)單污染物超積累植物。隨著分子生物學(xué)的迅速發(fā)展，對植物在土壤生態(tài)恢復(fù)中的超積累研究越來越深入，對重金屬在植物體內(nèi)的遷移機(jī)理的研究也越來越深入，根據(jù)植物的有機(jī)酸化環(huán)境，利用植物對重金屬的解毒和轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)重金屬在土壤中的溶解。為了提高土壤修復(fù)潛力，必須在生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)上添加適當(dāng)?shù)奶砑觿浞职l(fā)揮植物根系吸收重金屬含量的作用。其次，有機(jī)污染物的修復(fù)主要采用微生物修復(fù)，強(qiáng)調(diào)化學(xué)與生化方法的合理結(jié)合，加強(qiáng)對有機(jī)污染物的修復(fù)。微生物修復(fù)主要利用微生物降解有機(jī)污染物。一般來說，植物根系對有機(jī)污染物的生態(tài)修復(fù)具有一定的復(fù)雜作用。微生物的生命活動(dòng)應(yīng)用于氮代謝、發(fā)酵和共代謝。在有處理的情況下，可以采用電化學(xué)方法形成一個(gè)完整的修復(fù)單元，提高有機(jī)污染物的質(zhì)量，從而提高生態(tài)修復(fù)的效率。

結(jié)論：

要提高土壤修復(fù)的成本，提高土壤修復(fù)的質(zhì)量。污染土壤的生態(tài)修復(fù)具有良好的前景?？蒲腥藛T要在全面調(diào)查污染土壤的基礎(chǔ)上，制定有針對性的土壤修復(fù)方案，進(jìn)一步利用微生物和植物提高污染土壤的活性，更好地發(fā)揮化學(xué)強(qiáng)化和物理強(qiáng)化的輔助作用，合理凈化利用土壤，為土壤修復(fù)提供科學(xué)保障。

參考文獻(xiàn)：

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