浅析持久性有机污染物污染土壤生物修复

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　　摘要：我国曾是持续性有机物的生产和使用大国，在生产以及流通环节造成了大量土壤的污染。随着城市化进程的深入，大量持久性有机物生产和使用企业停产或者搬迁，形成的污染土壤具有极大的环境风险，需要及时进行治理和修复。本文对持久性有机污染物污染土壤生物修复技术进行了详尽的探讨，并提出了未来的发展趋势。
　　关键词：持久性有机污染物;污染场地;生物修复
　　引言
　　近年来，在我国城市化进程不断加快的背景下，以及国家“退二进三”“退城进园”等政策的实施，形成了很多受持久性有机物（POPs）污染的土壤，而且大部分的污染土壤面临着功能的转变和二次开发，比如商业用地、居民住宅等。这些潜存的高风险污染土壤将成为人类“化学定时炸弹”，严重威胁人体健康和环境安全，已成为当前亟需解决的土壤环境问题。
　　1.POPs污染场地生物修复技术
　　1.1植物修复技术
　　植物修复（Phytoremediation）是利用植物或植物与微生物的共生体系，清除环境中污染物的一种环境污染治理技术。植物修复有机污染土壤是近20年刚兴起的一种污染土壤修复技术，由于其具有经济、实用、美观、操作简单、低成本、少土壤扰动等优点，是一种很有潜力的绿色修复技术。POPs污染土壤植物修复技术原理主要有3种：植物对POPs的直接吸收与代谢作用;植物分泌的生物化学反应酶类对POPs的降解作用;植物与根际微生物群落对土壤中POPs的联合降解作用
　　植物对有机污染物的吸收主要有两种途径：一是植物根部吸收并通过通过植物蒸腾流沿木质部向地上部分迁移转运;二是以气态扩散或者大气颗粒物沉降等方式被植物叶面吸收。研究表明，对于低挥发性有机污染物，植物对其吸收积累主要是通过根部吸收的方式，而对于高挥发性有机污染物则主要是通过植物叶片的吸收富集。大部分POPs在土壤中消减行为发生在根际环境。植物根际是受植物根系活动影响的根-土界面的一个微区，也是植物-土壤-微生物与其环境条件相互作用的场所。植物每年可向土壤环境中释放大量的根际分泌物（糖类、醇类和酸类等）和脱落的死亡细胞，其数量约占其年光合作用产量的10%-20%。植物根际分泌物可增加土壤有机质含量，为根际微生物生长提供有机碳源和氮源，从而增加根际微生物数量，提高根际有机污染物的生物降解效率。
　　1.2微生物修复技术
　　是利用经筛选、驯化的专性微生物或基因工程菌降解或生物淋洗土壤中的毒害污染物。这种生物修复技术已在POPs污染土壤中得到应用。目前已分离到能直接降解多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药的微生物有假单胞菌属、黄杆菌属、诺卡氏菌属、弧菌属、解环菌属等;白腐真菌等则可以通过共代谢方式对高分子质量POPs加以降解。但是自然界中POPs总是以混合物的形式存在，同时由于高分子质量POPs的降解多属于共代谢，所以在POPs生物修复的实际处理中，通常要接入经过驯化的高效混合菌或激发环境中的多种土著菌。有研究表明，真菌和细菌混合培养更有利于苯并芘B[a]P的降解。同时，在实验室及模拟自然条件下人们对多氯联苯（PCBs）的降解也进行了一系列研究，至今已筛选到几百种多氯联苯的降
　　解菌。绝大部分的好氧细菌都以共代谢过程降解PCBs，而且只能将5个氯以下的低氯含量的PCBs氧化为氯代苯甲酸，厌氧细菌则能将6个氯以上的PCBs转化为低氯代的PCBs。除了细菌，对各类真菌降解PCBs的能力也进行了大量的研究。真菌可比细菌降解更宽范围的PCBs同系物，但其只能降解低浓度的PCBs，且效率相对较低。相比较而言，农药污染土壤的微生物作用机理及修复技术方面取得的进展更为明显。在我国，已构建了多氯联苯、多环芳烃、农药、石油高效降解菌筛选技术、微生物修复剂制备技术和农药残留微生物降解田间
　　应用技术。大量的田间试验结果表明，外源功能菌由于不适应场地条件和复杂的自然环境，难以同土著菌竞争，其数量或活性通常迅速衰减乃至消失;菌体易流失;有效菌浓度低;生化反应启动速度慢;环境耐性差。在大规模原位实施时，不能确保持续较高的修复效率。因此，选择最佳生态环境条件是决定污染土壤微生物修复技术效果的关键所在。当前，正在发展微生物修复与其他现场修复工程的嫁接和移植技术，以及针对性强、高效快捷、成本低廉的微生物修复设备，以实现微生物修复技术的工程化应用。
　　1.3 动物修复技术
　　土壤动物修复是指通过土壤动物群（蚯蚓、线虫类等）对污染物的直接吸收、转化、分解作用，以及其对土壤理化性质、土壤肥力、植物和微生物生长的间接促进作用，从而实现污染土壤修复的过程。土壤动物对土壤中的有机物污染物有机械破碎、分解作用，与此同时，它们还分泌许多酶等，并通过肠道排除体外，而大量的肠道微生物也会转移到土壤中来，与土著微生物一起分解污染物，使污染物浓度降低或消失。目前在有关有机污染土壤的动物修复中研究最多的是蚯蚓。大量研究表明，蚯蚓可作为指示物监测、评价土壤污染，在污染土壤生态系统修复方面也有很大发展潜力。
　　1.4生物联合修复技术
　　由于土壤POPs污染的复合性和复杂性，仅仅依靠某一单项生物修复技术难以达到彻底修复复合污染土壤之目的，因此将各种生物修复技术联合或集成，开展POPs污染土壤的生物联合修复技术研究，已成为目前污染土壤修复的热点课题和主攻方向。特别是植物-微生物的联合修复已经成为污染土壤生物修复技术发展的新方向。微生物-植物联合修复目前主要包括植物与功能降解菌的联合修复和植物与菌根真菌的联合修复两种方式，这种联合技术起到了一定的强化修复效果。譬如，微生物可以通过物理固定化技术创造良好的微环境，有利于屏蔽土著菌对菌体的影响，保证高效外源菌的稳定性和高活性，可有效解决外源菌难以同土著微生物竞争的问题。
　　2.POPs污染土壤生物修复技术展望
　　从目前来看，生物修复是POPs污染土壤及场地最具发展和应用前景的生物修复技术，在生物材料、降解途径以及修复技术研发等方面取得了一定的研究进展，并展示了一些成功的修复案例。但是随着生物修复范畴及内涵的不断拓展，特别针对复杂的污染土壤及场地生态系统，每种生物修复技术不仅要克服自身原有的不足，而且还需进一步认识和解决在修复过程中出现的新现象和新问题，如新型污染物类型的发现、新微生物资源的评价、污染物的土壤修复过程与生态/健康风险、修复技术的复合机制及高效应用等方面。因此，POPs污染土壤及场地的生物修复仍面临着极大的挑战，任务十分艰巨。今后急需在生物资源及其生物降解途径;污染土壤及场地修复过程与生态风险评估;高效稳定持续的生物联合修复技术研发;生物修复技术的污染场地应用等几个方面展开深入研究。
　　3.结语
　　持久性有机污染物污染土壤问题已经越来越受到公众和社会的关注，已引起中央和地方政府的高度重视。各地应根据实际情况，科学合理的选择修复技术，促进持久性有机物污染土壤的改良，保证人们生命和财产安全。
　　参考文献
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　　（作者单位：黑龙江泽文生态环境科技有限公司）
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