污染土壤生態修復基本原理及研究進展

趙爽

【摘要】土壤是人類生存的物質基礎，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、工業垃圾、農藥、化肥等污染物的不斷滲入，我國土壤污染問題日益嚴重，嚴重威脅著人類的生存環境和農業的可持續發展。它已成為繼水污染、空氣污染、噪聲污染、固體廢物污染之后，社會廣泛關注的污染問題之一。據不完全統計，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%，嚴重威脅著人類的生命健康。

要加強土壤肥力培育，防治土壤污染，清理污染土壤。近年來，土壤污染生態修復技術已成為國內外十分活躍的研究熱點。與傳統的物理修復和化學修復相比，生態修復具有高效、無二次污染、操作簡單等特點，逐漸得到大家的認可。本文介紹了污染土壤的生態修復技術，以期為從事這項研究的科研工作者提供有益的參考。

【關鍵詞】污染土壤;生態修復;研究進展

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.139

1、污染土壤生態修復概述

1.1基本原理

污染土壤修復是指土壤中有毒有害污染物的轉移或轉化，消除或降低污染物的毒性，恢復或部分恢復土壤的生態服務功能。主要包括物理修復、化學修復和生態修復三大類。其中，污染土壤生態修復是以受污染的土壤生態系統為修復對象，采用生物修復技術，結合物理、化學的理論和方法，最大限度地激活土壤生態系統的自凈功能，實現遷移，消除或減少土壤中的有毒有害物質，以達到恢復或部分恢復土壤的服務功能。污染土壤生態修復的創新不在于各種修復方法和技術，而在于各種修復方法的優化組合，各修復環節的優化銜接，以及生物和環節影響因素的調控。

1.2基本原則

生態修復本身屬于生態工程的范疇。污染土壤生態修復應結合現代生態學和環境保護的特點，堅持：（1）生態原則，即污染土壤生態修復應堅持生物與環境和諧共處的原則，并充分利用生態系統的自凈功能，在選擇修復方法及其最佳組合時，應遵循生態學的基本原理和方法;（2）循環利用原則，為了修復污染土壤，不僅要考慮修復的實際效果，也就是說，污染土壤服務功能的恢復程度，還要堅持循環利用原則，保證土壤修復的可持續性;（3）因地制宜的原則，自然生態系統復雜多樣，而土壤生態系統地理空間的高度多樣性要求在選擇修復技術時要堅持因地制宜的原則，充分結合土壤的自然環境和污染狀況。應根據不同的土壤生態環境選擇合理的修復工藝，表現出不同的工藝組合、工藝參數和控制方法，土壤修復的具體目標和技術指標應與實際的經濟、環境和社會效益相結合;（4）安全性原則下，污染土壤的生態修復還需要應用到其他理化工藝組合中。在實施修復項目時，要確保修復過程和結果，確保土壤生態安全，確保相關措施不會對生態產生二次污染。

2、污染土壤生態修復研究內容

2.1重金屬污染土壤生態修復研究

植物是重金屬污染土壤生態修復的核心。主要包括修復植物的選擇與合理配置、修復機理與根際效應、修復強化措施與應用。近年來，超積累植物的篩選研究經歷了從鎳、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修復研究已從單一重金屬污染轉向復合重金屬污染，其中一些單一重金屬超積累植物被發現能夠修復多種重金屬污染。為了解決土壤重金屬復合污染問題，許多學者也對多種超積累植物與單一重金屬污染的合理組合進行了研究和探索。

隨著植物生理生態學、分子生物學和各種微觀技術的發展，對植物超積累機理的研究不斷深入。一些研究發現，植物根系分泌物，特別是有機酸，通過螯合或酸化根際環境，促進土壤重金屬的溶解和根系的吸收，這可能與某些特定轉運蛋白在植物體內的特殊作用有關。一些研究也表明，超積累者對重金屬有較強的耐受性，重金屬的積累可能與某些轉運蛋白有關，如鋅轉運的轉運基因ZnT-1。一些與植物超積累和耐性相關的轉運蛋白基因已經成功地從植物中分離出來。

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

除此之外，一些學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效果的研究。例如EDTA、EDDS和有機酸的應用可以顯著提高植物修復效果，但這些研究都存在一些缺陷，即易對環境產生不利影響。此外，利用微生物促進植物中一種或幾種重金屬的富集，如叢枝菌根真菌促進植物對Zn、CD、Pb或as的富集。

重金屬污染土壤的生態修復研究很多，但研究不夠深入。目前還存在一些機制不明確，生態修復方法的操作和應用還不成熟。因此，加強重金屬污染土壤的生態修復機制、實用技術和跨學科研究是今后研究的重點。

2.2有機物污染土壤生態修復研究

有機污染土壤生態修復的研究主要集中在微生物的修復作用上。該領域的研究內容一般包括高效降解微生物的篩選與合理配置、化學與生化強化生物修復、物理與物理化學強化生物修復、電化學強化生物修復、酶強化生物修復等，目前，有機污染土壤生態修復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、污染土壤生態修復方法與應用

3.1主要修復方法

污染土壤的生態修復方法是綜合性的。強調多種技術的結合，通過多種方法對土壤中多環芳烴進行降解，形成一個自我調節的修復體系。污染土壤的生態修復主要是以生物技術為基礎，輔以地理技術，實現不同因素的優化組合，形成良性循環系統，達到高效土壤修復的目的。各種方法的組合不是任意方法的隨機組合，應根據污染土壤的實際情況，采取具體、科學、合理的修復方法。為了保證修復方法的有效性，必須進行科學的定位。特別是在目前土壤污染以復合污染為主的現狀下，應根據土壤中大量微生物，采用科學的修復體系，實現物理、化學、生物方法的綜合應用，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具體修復應用

不同污染物應采取不同的修復方法。生態修復方法主要用于重金屬污染和有機污染物的修復。首先，重金屬污染物生態修復應優化植物選擇，根據循環效應合理控制修復措施。例如，可以利用植物青紫進行鋅的吸收，根據污染物的臨界含量特征標準確定臨界值、傳遞特性標準和耐受特性標準，從而合理匹配多個單污染物超積累植物。隨著分子生物學的迅速發展，對植物在土壤生態恢復中的超積累研究越來越深入，對重金屬在植物體內的遷移機理的研究也越來越深入，根據植物的有機酸化環境，利用植物對重金屬的解毒和轉運，促進重金屬在土壤中的溶解。為了提高土壤修復潛力，必須在生態恢復的基礎上添加適當的添加劑，充分發揮植物根系吸收重金屬含量的作用。其次，有機污染物的修復主要采用微生物修復，強調化學與生化方法的合理結合，加強對有機污染物的修復。微生物修復主要利用微生物降解有機污染物。一般來說，植物根系對有機污染物的生態修復具有一定的復雜作用。微生物的生命活動應用于氮代謝、發酵和共代謝。在有處理的情況下，可以采用電化學方法形成一個完整的修復單元，提高有機污染物的質量，從而提高生態修復的效率。

結論：

要提高土壤修復的成本，提高土壤修復的質量。污染土壤的生態修復具有良好的前景。科研人員要在全面調查污染土壤的基礎上，制定有針對性的土壤修復方案，進一步利用微生物和植物提高污染土壤的活性，更好地發揮化學強化和物理強化的輔助作用，合理凈化利用土壤，為土壤修復提供科學保障。

參考文獻：

[1]王國鋒，王金成，井明博.黃土高原地區土壤石油污染狀況及生物修復技術研究進展[J].安徽農業科學，2017（32）：65-70.

[2]孫艷榮，汪冬梅，王洪軍.利用微生物肥料進行土壤生態修復治理的研究[J].河南農業，2017（2）：49.