污染物修複主體(tǐ)的不同,有機(jī)污染物污染土(tǔ)壤生(shēng)物修複技術(shù)可(kě)分(fēn)爲植物修複技術(shù)、動物修複技術(shù)、微生(shēng)物修複技術(shù)及其聯合修複技術(shù)。其中污染土(tǔ)壤微生(shēng)物修複技術(shù)是土(tǔ)壤污染生(shēng)物修複的重要技術(shù)之一,也是最具應用和發展前景的生(shēng)物修複環保技術(shù)。

現代農業的出現改變了自(zì)然界原有狀況,爲追求高産優質,導緻水肥和化學農藥的大(dà)量使用,除此之外,在工業生(shēng)産、石油開采、交通運輸、畜禽養殖及居民(mín)生(shēng)活等工農業生(shēng)産生(shēng)活過程中也會排出大(dà)量有機(jī)污染物,如(rú)多環芳烴(PAHs)、多氯聯苯(PCBs)及抗生(shēng)素(ATBs)等,使土(tǔ)壤有機(jī)物污染進一步加劇(jù)。因此,開展污染土(tǔ)壤修複活動,促進土(tǔ)壤的保護和可(kě)持續利用,對實現社會經濟可(kě)持續發展具有重要作(zuò)用和意義。

生(shēng)物修複技術(shù)起始于20世紀80年(nián)代中期，到20世紀90年(nián)代開始有了成功的實例。廣義的土(tǔ)壤污染生(shēng)物修複是指通過土(tǔ)壤生(shēng)物(包括植物、動物及微生(shēng)物單獨作(zuò)用或聯合作(zuò)用)吸收、降解和轉化土(tǔ)壤中的污染物,使土(tǔ)壤污染物含量降低或将有毒有害物質轉化爲無害物質的過程。狹義的土(tǔ)壤污染生(shēng)物修複特指微生(shēng)物修複,即通過微生(shēng)物将土(tǔ)壤有機(jī)污染物作(zuò)爲碳源和能源,将其分(fēn)解爲 CO2 和 H2O 或其他(tā)無害物質的過程。

1、植物修複(Phytoremediation)

植物修複是指通過利用植物忍耐或超量吸收積累某種或某些化學元素的特性,或利用植物及其根際微生(shēng)物将污染物降解轉化爲無毒物質的功能,利用植物在生(shēng)長過程中對環境中的某些污染物的吸收、降解、過濾和固定等特性來(lái)淨化環境污染的技術(shù)。

植物修複的機(jī)理(lǐ)：

(1)植物對有機(jī)污染物的直接吸收分(fēn)解與蒸騰作(zuò)用:一般來(lái)講,植物從(cóng)土(tǔ)壤中直接吸收有機(jī)污染 物,将其代謝分(fēn)解,并經過木質化作(zuò)用使其成爲植物的一部分(fēn),如(rú)木質素等,儲藏于植物細胞的不同位點;或通過礦化作(zuò)用使其徹底分(fēn)解爲CO2和H2O;也可(kě)以利用植物的揮發作(zuò)用去(qù)除土(tǔ)壤中有機(jī)污染物;還(hái)有的可(kě)以通過植物葉子的蒸騰作(zuò)用釋放(fàng)到大(dà)氣中去(qù)。

(2)植物根系分(fēn)泌物(包括一些酶類)到土(tǔ)壤中,加速土(tǔ)壤的生(shēng)化反應,促進有機(jī)污染物的修複: 植物根系能分(fēn)泌一些營養物質,如(rú)糖類、醇、蛋白(bái)質等,供土(tǔ)壤微生(shēng)物生(shēng)存;植物根系還(hái)能分(fēn)泌一些特殊的化學物質,如(rú)有機(jī)酸等,可(kě)以改變土(tǔ)壤的pH等,從(cóng)而有利于污染物的分(fēn)解。

(3)根際-微生(shēng)物的聯合代謝作(zuò)用:植物是一個有效的土(tǔ)壤污染處理(lǐ)系統,它同其根際微生(shēng)物共同利用其生(shēng)理(lǐ)代謝特性擔負着分(fēn)解、富集和穩定污染物的作(zuò)用。

2、有機(jī)污染土(tǔ)壤的微生(shēng)物修複技術(shù)

微生(shēng)物修複是指利用天然存在的或所培養的功能微生(shēng)物(主要有土(tǔ)著微生(shēng)物、外來(lái)微生(shēng)物和基因工程菌),在人(rén)爲優化的适宜條件(jiàn)下,促進微生(shēng)物代謝功能,從(cóng)而達到降低有毒污染物活性或将其降解成無毒物質而達到修複受污染環境的技術(shù)。通常一種微生(shēng)物能降解多種有機(jī)污染物,如(rú)假單胞杆菌可(kě)降解 DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等。此外,微生(shēng)物可(kě)通過改變土(tǔ)壤的理(lǐ)化性質而降低有機(jī)污染物的有效性,從(cóng)而間接起到修複污染土(tǔ)壤的目的。

3、有機(jī)污染土(tǔ)壤的動物修複技術(shù)

動物修複是指利用土(tǔ)壤動物的直接作(zuò)用(如(rú)吸 收、轉化和分(fēn)解)或間接作(zuò)用(如(rú)改善土(tǔ)壤理(lǐ)化性質、提高土(tǔ)壤肥力、促進植物和微生(shēng)物的生(shēng)長)而修複土(tǔ)壤污染的過程。土(tǔ)壤中的一些大(dà)型土(tǔ)壤動物,如(rú)蚯蚓和某些鼠類,能吸收或富集土(tǔ)壤中的殘留有機(jī)污染物,并通過其自(zì)身(shēn)的代謝作(zuò)用,把部分(fēn)有機(jī)污染物分(fēn)解爲低毒或無毒産物。

4、有機(jī)污染土(tǔ)壤的生(shēng)物聯合修複技術(shù)——微生(shēng)物/動物-植物聯合修複技術(shù)

結合使用兩種或兩種以上修複方法,形成聯合修複技術(shù),不僅能提高單一土(tǔ)壤污染的修複速度和效果,還(hái)能克服單項技術(shù)的不足,實現對多種污染 物形成的土(tǔ)壤複合/混合污染的修複,已成爲研究土(tǔ)壤污染修複技術(shù)的重要内容。

5、生(shēng)物修複的優點和局限性

生(shēng)物修複的優點

(1)高效性。有機(jī)污染物在自(zì)然界各種因素(如(rú)光(guāng)解、水解等) 作(zuò)用下會降解,但(dàn)速度相(xiàng)對緩慢(màn),而生(shēng)物修複的作(zuò)用就(jiù)是可(kě)以加速其降解,因而具有高效性的特點;

(2)安全性。多數情況下,生(shēng)物修複是自(zì)然作(zuò)用過程的強化,生(shēng)成的最終産物是 CO2、水和脂肪酸等, 不會導緻二次污染或污染物的轉移,能将污染物徹底去(qù)除,使土(tǔ)壤的破壞和污染物的暴露降低到最小程度;

(3)成本低。生(shēng)物修複是所有修複技術(shù)中費用最低的,其成本約爲焚燒處理(lǐ)的1/3~1/4;

(4)應用範圍廣。生(shēng)物修複能同時修複土(tǔ)壤和地下水的污染,特别是在其他(tā)技術(shù)難以應用的場地,如(rú)建築物或公路(lù)下,利用生(shēng)物修複技術(shù)也能順利進行。

生(shēng)物修複的局限性

(1)受污染物種類和濃度的限制。某些生(shēng)物隻能降解特定的污染物,也就(jiù)是說(shuō),一種生(shēng)物不能降解所有種類的污染物,一旦污染物的種類、存在狀态或濃度等發生(shēng)變化,生(shēng)物修複能力便不能正常發揮,有機(jī)污染物濃度過高會抑制生(shēng)物的活性,使生(shēng)物降解無法正常進行;

(2)受環境條件(jiàn)制約。溫度、濕度、pH及營養狀況也影(yǐng)響生(shēng)物的生(shēng)存,從(cóng)而影(yǐng)響生(shēng)物降解。環境因子對生(shēng)物降解的影(yǐng)響很大(dà),這也正是當前生(shēng)物修複在實驗室研究較多,而實際應用較少的原因之一。

(3)負作(zuò)用。生(shēng)物修複過程中使用的微生(shēng)物可(kě)能會使地下水污染,也可(kě)能會引起植物病害,繁殖過量時會堵塞土(tǔ)壤的毛細孔,影(yǐng)響植物對土(tǔ)壤水分(fēn)的吸收等;被降解的污染物生(shēng)成的代謝産物的可(kě)能毒性、遷移性及生(shēng)物可(kě)利用性等可(kě)能會加強,從(cóng)而造成新的污染。