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News污染物修復主體的不同,有機污染物污染土壤生物修復技術可分為植物修復技術、動物修復技術、微生物修復技術及其聯合修復技術。其中污染土壤微生物修復技術是土壤污染生物修復的重要技術之一,也是最具應用和發(fā)展前景的生物修復環(huán)保技術。
現代農業(yè)的出現改變了自然界原有狀況,為追求高產優(yōu)質,導致水肥和化學農藥的大量使用,除此之外,在工業(yè)生產、石油開采、交通運輸、畜禽養(yǎng)殖及居民生活等工農業(yè)生產生活過程中也會排出大量有機污染物,如多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯苯(PCBs)及抗生素(ATBs)等,使土壤有機物污染進一步加劇。因此,開展污染土壤修復活動,促進土壤的保護和可持續(xù)利用,對實現社會經濟可持續(xù)發(fā)展具有重要作用和意義。
生物修復技術起始于20世紀80年代中期，到20世紀90年代開始有了成功的實例。廣義的土壤污染生物修復是指通過土壤生物(包括植物、動物及微生物單獨作用或聯合作用)吸收、降解和轉化土壤中的污染物,使土壤污染物含量降低或將有毒有害物質轉化為無害物質的過程。狹義的土壤污染生物修復特指微生物修復,即通過微生物將土壤有機污染物作為碳源和能源,將其分解為 CO2 和 H2O 或其他無害物質的過程。
1、植物修復(Phytoremediation)
植物修復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物將污染物降解轉化為無毒物質的功能,利用植物在生長過程中對環(huán)境中的某些污染物的吸收、降解、過濾和固定等特性來凈化環(huán)境污染的技術。
植物修復的機理：
(1)植物對有機污染物的直接吸收分解與蒸騰作用:一般來講,植物從土壤中直接吸收有機污染 物,將其代謝分解,并經過木質化作用使其成為植物的一部分,如木質素等,儲藏于植物細胞的不同位點;或通過礦化作用使其徹底分解為CO2和H2O;也可以利用植物的揮發(fā)作用去除土壤中有機污染物;還有的可以通過植物葉子的蒸騰作用釋放到大氣中去。
(2)植物根系分泌物(包括一些酶類)到土壤中,加速土壤的生化反應,促進有機污染物的修復: 植物根系能分泌一些營養(yǎng)物質,如糖類、醇、蛋白質等,供土壤微生物生存;植物根系還能分泌一些特殊的化學物質,如有機酸等,可以改變土壤的pH等,從而有利于污染物的分解。
(3)根際-微生物的聯合代謝作用:植物是一個有效的土壤污染處理系統,它同其根際微生物共同利用其生理代謝特性擔負著分解、富集和穩(wěn)定污染物的作用。
2、有機污染土壤的微生物修復技術
微生物修復是指利用天然存在的或所培養(yǎng)的功能微生物(主要有土著微生物、外來微生物和基因工程菌),在人為優(yōu)化的適宜條件下,促進微生物代謝功能,從而達到降低有毒污染物活性或將其降解成無毒物質而達到修復受污染環(huán)境的技術。通常一種微生物能降解多種有機污染物,如假單胞桿菌可降解 DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等。此外,微生物可通過改變土壤的理化性質而降低有機污染物的有效性,從而間接起到修復污染土壤的目的。
3、有機污染土壤的動物修復技術
動物修復是指利用土壤動物的直接作用(如吸 收、轉化和分解)或間接作用(如改善土壤理化性質、提高土壤肥力、促進植物和微生物的生長)而修復土壤污染的過程。土壤中的一些大型土壤動物,如蚯蚓和某些鼠類,能吸收或富集土壤中的殘留有機污染物,并通過其自身的代謝作用,把部分有機污染物分解為低毒或無毒產物。
4、有機污染土壤的生物聯合修復技術——微生物/動物-植物聯合修復技術
結合使用兩種或兩種以上修復方法,形成聯合修復技術,不僅能提高單一土壤污染的修復速度和效果,還能克服單項技術的不足,實現對多種污染 物形成的土壤復合/混合污染的修復,已成為研究土壤污染修復技術的重要內容。
5、生物修復的優(yōu)點和局限性
生物修復的優(yōu)點
(1)高效性。有機污染物在自然界各種因素(如光解、水解等) 作用下會降解,但速度相對緩慢,而生物修復的作用就是可以加速其降解,因而具有高效性的特點;
(2)安全性。多數情況下,生物修復是自然作用過程的強化,生成的最終產物是 CO2、水和脂肪酸等, 不會導致二次污染或污染物的轉移,能將污染物徹底去除,使土壤的破壞和污染物的暴露降低到最小程度;
(3)成本低。生物修復是所有修復技術中費用最低的,其成本約為焚燒處理的1/3~1/4;
(4)應用范圍廣。生物修復能同時修復土壤和地下水的污染,特別是在其他技術難以應用的場地,如建筑物或公路下,利用生物修復技術也能順利進行。
生物修復的局限性
(1)受污染物種類和濃度的限制。某些生物只能降解特定的污染物,也就是說,一種生物不能降解所有種類的污染物,一旦污染物的種類、存在狀態(tài)或濃度等發(fā)生變化,生物修復能力便不能正常發(fā)揮,有機污染物濃度過高會抑制生物的活性,使生物降解無法正常進行;
(2)受環(huán)境條件制約。溫度、濕度、pH及營養(yǎng)狀況也影響生物的生存,從而影響生物降解。環(huán)境因子對生物降解的影響很大,這也正是當前生物修復在實驗室研究較多,而實際應用較少的原因之一。
(3)負作用。生物修復過程中使用的微生物可能會使地下水污染,也可能會引起植物病害,繁殖過量時會堵塞土壤的毛細孔,影響植物對土壤水分的吸收等;被降解的污染物生成的代謝產物的可能毒性、遷移性及生物可利用性等可能會加強,從而造成新的污染。
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