环境生态修复技术研究进展

环境生态修复技术研究进展

摘要：环境污染是生态系统面临的一大课题，随着生态问题的日益显现，土壤、水体等生态系统的修复技术成为关键。目前，生态系统的修复手段包含生物修复、化学修复和物理修复三种手段，本文针对这三种修复手段的研究进展，分析各方

法的特点，并分析复合型生态修复技术的特点和应用前景。

关键词：生态修复单项生态修复技术复合生态修复技术

自然生态环境是指存在于人类社会周围的对人类的生存和发展产生直接或间

接影响的各种天然形成的物质和能量的总体，是自然界中的生物群体和一定空间

环境共同组成的具有一定结构和功能的综合体，为人类的生存和发展提供物质基

础和能量来源。人类在利用自然资源的过程中，改造自然生态环境产生的负面效

应日益明显。随着人口增长、工农业改造、大范围植被开发以及资源的不合理利

用等环境问题的出现，导致了环境污染、土壤退化、植被破坏、气候变化、区域

生物多样性指数降低等生态问题。因此，如何保护现有的自然生态系统，修复已

遭受破坏的的生态系统，重新建立可持续发展的生态系统，已经成为人类难以回

避的重要课题。在此背景下，生态修复技术应运而生，生态修复技术研究也成为

了现代生态学以及环境科学的重要研究内容。

传统环境修复是指，对被污染的环境采取物理、化学与生物学技术措施，使

存在于环境中的污染物质浓度减少、毒性降低或完全无害化。近年来，随着生态

技术研究的深入和生态学技术体系的逐步建立，环境修复更加强调以生态学原理

为指导、以生物修复为基础，结合各种其他工程技术措施，通过最佳优化组合，

使之达到环境恢复效果最大化、资源消耗最小化的效果。生态修复技术是生态环

境修复的核心内容，其研究对象主要是不同特点的退化环境，根据受损环境的不

同性质提出具备特异性的生态环境修复方案和可持续发展模式。随着我国生态修

复方面的研究进一步加深，生态修复技术得到日益广泛的应用，并发挥了重大的

作用。以下针对运用较广泛的生态修复技术的最新进展进行简要概述。

1 单项生态修复技术

1·1 生物修复技术

生物修复是一类低耗、高效和环境亲和的生物技术，主要依靠细菌、真菌等

微生物，以及高等植物和部分动物的自然代谢过程降解、去除环境中的污染物。

一般而言，生态修复包括微生物修复、植物修复和动物修复3个主要类型。其修

复的目的是将土壤及地下水或地表水环境中的污染物降低到环境安全标准值以下。根据修复作用的场所不同，生物修复被划分为原位生物修复、异位生物修复以及

原位——异位联合修复。原位生物修复可以理解为原地进行生物修复处理二队受

污染的土壤或水体介质不做搬迁，修复过程主要依赖本地生物或外源生物的代谢

能力及合适的代谢条件。异位生物修复是将被污染的土壤或水体等介质迁移到其

他地点进行的生物处理，一般受污染土壤较浅，而且易于挖掘，或污染场地特性

不宜使用原位生物修复就采用异位生物修复。

生物修复技术优点突出：污染物可以就地处理，操作简便，环境影响小，费

用低廉，无二次污染，环境友好，并且已被大众接受，近年来受到相关法律及政

策的鼓励。

1·1·1 微生物生态修复技术

微生物修复在生态修复中起主导作用，其原理主要是利用微生物降解和转化

环境中的有机污染物质已达到对生态环境的修复，它被广泛地应用于多种类型的

污染修复中，微生物修复中所用的微生物主要包括细菌、真菌及原生动物三大类。

全球范围内，土壤污染的程度和范围日益严重，其中多环芳烃（PAHs）是造

成该现状的主要原因之一，去除PAHs污染的土壤主要采用微生物降解的方法，

多种细菌、真菌和藻类均具备降解PAHs的能力，其中细菌主要包括鞘氨醇单胞

菌属、假单胞菌属等；真菌研究较多的是黄孢原毛平革菌；有PAHs降解能力的

藻类由于其光能自养特性，降解能力普遍不强。微生物修复技术还可以应用于石

油污染型土壤，国内有研究发现，利用优化的原位土著微生物菌群生态修复技术

进行修复，经过99d的作用，土壤中石油降解率高达99%以上。此外还有学者从

不同原油污染的土壤中成功筛选了石油降解优势菌株，包括6株真菌、6株细菌

和1株放线菌，均对石油污染土壤有良好的修复效果。

在地表水生态系统修复方面，微生物修复技术同样发挥重要的作用。光合细

菌（PSB）能将水体中的P吸收并转化、N分解释放、COD迅速转化为可被水生

动植物吸收的营养物。EM菌是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为主的10

个属80余个微生物复合而成的一种微生活性菌制剂，有研究证明，使用EM菌剂修复藻型富营养化的湖泊中水体的透明度提高显著，叶绿素a含量显著降低，有

效抑制藻类的生长，防止了水华的发生，改善了景观；即使暂停投放菌剂，1个

月后TN、TP等指标能下降至最低点，并长期范围内防止水华发生。印染废水直

排会造成严重的环境污染，目前运用较为广泛的是物理、化学手段控制印染废水

中的染料成分，但是微生物修复则具备效果高、成本低等特点，例如，有学者曾

通过实验得到一株真菌，能够在固体培养基上分解色是的全部9种染料，并且该

菌株能在灭菌和非灭菌的条件下高温脱色。

1·1·2植物修复技术

植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利

用自然生长或遗传工程培育的植物及其共存生物体系，清除环境中污染物的环境

污染治理技术。它具有绿色、安全、成本低和美化环境等优点，因此，植物生态

修复技术也被称为绿色修复，同时它也是应用最广泛的生态修复技术。植物生态

修复针对重金属和有机物污染的土壤和水体有较好的修复效果，其原理就是利用

某些特定植物吸收、利用、降解或转移环境中污染物质的同时，植物体本身的形态、生长及繁殖不会受到影响，从而达到去除环境中的污染物，使受污染的土壤

环境和水体环境得到修复和改善的目的。

在铅污染严重的土壤环境下，可以通过种植羽叶鬼针草和酸模2种植物进行

修复，这2种植物可以通过自身代谢，将土壤环境中的铅转移至植株的茎叶，从

而有效地降低土壤中的铅含量。有学者在苜蓿对石油污染土壤的修复研究中发现，苜蓿对多环芳烃（PAHs）和矿物油的降解率与有机肥的含量正相关，PAHs总量

的平均降解率比无植物处理的对照高2.0%~4.7%。针对Cu、Zn污染的土壤，细叶香薷和构树被证明可以耦合成一个立体的生态工程修复模式，主要是因为Cu在

细叶香薷体内含量地上物＜地下部，Zn含量则是地上物＞地下部，Cu、Zn两种

重金属在构树体内的浓度均为根＞叶＞茎，两者结合既能修复污染土壤又能恢复

污染地区的生态环境和土壤微生物环境。

自然界可以净化水生环境的植物有100多种，在生态修复领域应用较多的水

生植物包括水葫芦、浮萍、芦苇、灯芯草、香蒲等。有学者通过研究，发现可以

根据不同生态类型水生高等植物的净化能力及其生境特点，设计由浮叶、挺水、