多环芳烃污染土壤生物联合强化修复研究进展
第53卷 第3期V ol. 53，No. 3May ，2016
2016年5月
土 壤 学 报
ACTA PEDOLOGICA SINICA
DOI：10.11766/trxb201511300474
多环芳烃污染土壤生物联合强化修复研究进展
*
倪 妮1，2 宋 洋1 王 芳1 卞永荣1 蒋 新1?
（1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 210008）
（2 中国科学院大学，北京 100049）
摘 要 多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是广泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。在PAHs污染土壤修复领域中，运用一些生物化学的方式来强化生物联合修复技术可以有效缩短生物修复的时间，大大提高修复效率，最具发展前景和应用价值。本文主要以植物-微生物、植物-微生物-土壤动物两种生物联合修复方式为对象，结合各自的特点、机理和实例，推断了其修复机制的内在原因，总结了影响土壤中PAHs降解效率的主要因素（包括：PAHs的浓度水平、根系分泌物的种类、外源添加降解菌和土壤动物的数量和种类、菌属或土壤动物之间的种间竞争和部分环境因素等）；同时通过综述近年来国内外强化生物联合修复PAHs污染土壤的技术原理、应用成果和存在的一些问题，指出了不同情况下制约PAHs强化降解进程的潜在限制因子（包括：表面活性剂和固定化微生物的添加量、不同表面活性剂的适度混合、载体材料的性质、固定化方式的选取、土壤养分和水分含量等）；并强调在进行强化修复的过程中，要注重现场应用和安全性评价，为多环芳烃污染土壤的生物联合强化修复研究提供了理论依据和技术参考。
关键词 土壤；多环芳烃；生物联合修复；强化技术；表面活性剂；固定化微生物中图分类号 X53 文献标识码 A
多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是由两个或两个以上的苯环，以稠环排列的方式组成，广泛存在于环境中的一类惰性较强、性质稳定的化合物，具有致癌、致畸、致突变的特点。它主要来自于污水灌溉、农作物秸秆的焚烧、石油开采、石油加工以及工业活动中化工燃料的不完全燃烧和高温热解［1-2］。PAHs作为一种疏水性有机污染物，会优先分配到非水相体系，因此，土壤成为其最主要的环境介质之一［3］。多环芳烃在土壤中的吸附、解吸、转化、降解等环境行为深刻影响着其在土壤中的残留浓度与形态，进而决定其通过食物链传递对人体健康造成危害的严重性［4-6］。自然界中广泛存在的PAHs污染已成为人类亟需解决的重要环境问题之一。
相较于物理修复和化学修复两种方式，生物修复技术因其具有经济环保、可用于大面积污染治理、二次污染小等优点，越来越受到研究者的重视。植物、动物、微生物修复技术是生物修复PAHs污染土壤的主要形式［7］。但是，由于土壤中的PAHs生物有效性低、缺乏PAHs降解菌、部分外源添加的高效降解菌或土壤动物难以适应存活等因素的限制，单纯的某一种方式很难一步到位彻底修复PAHs污染土壤［8-9］。目前，生物联合修复成为研究多环芳烃污染土壤生物修复领域中的热点。利用植物的自身特性，植物与根际微生物、专性降解菌以及土壤动物等的协同作用对PAHs污染土壤进行修复，并加之以一些生物化学强化措施，可以有效缩短生物修复PAHs污染土壤的时间，大大提高
* 国家重点基础研究发展计划（“973”计划）项目（2014CB441105）、国家自然科学基金项目（21277148，41301240）共同资助 Supported by the National Basic Research Program of China（“973”Program）（No. 2014CB441105）and the National Natural Science Foundation of China（Nos. 21277148，41301240）? 通讯作者 Corresponding author，E-mail：jiangxin@https://www.360docs.net/doc/4913721215.html,
作者简介：倪 妮（1991—），女，博士研究生，主要研究方向为环境化学与污染控制。E-mail：nni@https://www.360docs.net/doc/4913721215.html, 收稿日期：2015-11-30；收到修改稿日期：2016-01-10
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修复效率［10］。
为此，本文综述了植物-微生物、植物-微生物-土壤动物等生物联合修复PAHs污染土壤的修复机理和影响因素，并对近年来国内外强化生物联合修复PAHs污染土壤的技术应用、研究成果和存在的一些问题进行了讨论。
1 多环芳烃污染土壤的生物联合修复
植物间作、套作等不同种植方式相比单作，对促进根际土壤中有机污染物的消减较为有力［11］。在一定条件下，同一环境中的几种微生物或是土壤动物联合代谢有机污染物相比单一微生物或是土壤动物的作用，效果也更为显著［12］。同时，植物、微生物、土壤动物之间存在着诸多交互作用，三者优势的有机结合能够保障植物修复技术、微生物修复技术以及土壤动物修复技术充分发挥各自优点，从而达到修复PAHs污染土壤的最佳组合效果。1.1 植物-微生物联合修复机理及影响因素
在PAHs污染土壤中种植植物，依靠植物自身对有机污染物的直接吸收分解与蒸腾作用很小，贡献仅为0.24%［8，13-15］。与单独使用PAHs修复植物或其专性降解菌相比，将二者联合起来能够展现出高效的协同修复效果。有研究表明，同时加入紫茉莉和降解菌ZQ5使得土壤中的芘降解81.1%，是单独加入紫茉莉修复效果的1.98倍，是单独加入微生物ZQ5修复效果的1.39倍［16］。在灭菌后的土壤中种植苏丹草，菲的去除率仅有5.7%，而苏丹草-土著微生物联合去除率高达68.9%［17］。植物-微生物联合修复多环芳烃污染土壤，主要是依靠植物的根系、根系分泌物共同促进根际微生物的生长和繁殖［18］。植物发达的根系部分在提供微生物生长表面积的同时，还有利于营造良好的降解环境。大量的根系分泌物和脱落的根冠细胞可以加速土壤的生化反应，植物根系分泌的特殊化学物质，如有机酸等，可以改变土壤的pH等［12］。分泌的营养物质，如糖类、醇、蛋白质等，可增加根际、专性降解菌等功能微生物的群落数量，提高其活性，改变其种群结构以及促进共代谢作用［19］。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）方法发现，紫花苜蓿-菌根真菌-两种降解菌（芽孢杆菌和黄杆菌）处理时，土壤中细菌群落多样性的上升趋势最为明显。这说明植物-微生物联合修复方式改变了土壤微生物群落的结构和丰度，从而可以有效提高PAHs的降解效率［20］。此外，植物根际分泌物能够将土壤中锁定的PAHs从土壤表面分离开来，进而便于微生物和植物对老化的PAHs 进行有效的降解［21］。反之，根际微生物的存在和活动也对植物的生长具有一定的促进作用。研究表明，部分根际微生物虽然不能专性降解PAHs，但在加强高羊茅对污染环境的抗逆性中仍扮演重要角 色［22］。不同的人为因素与环境因子均会改变植物和微生物的生长和活性，从而影响到植物-微生物联合修复多环芳烃污染土壤的过程和效率［23］。
污染土壤中P A H s的浓度水平越高，毒性越大，土著微生物活性越小［24］，加入的专性降解菌、菌根真菌等微生物的活性也会受到抑制，导致植物-微生物协同修复的方式对低浓度污染土壤修复的能力要高于高浓度污染土壤［16］。此外，随着苯环数量的增加和由线性排列向非线性排列的转变，PAHs的疏水性、亲脂性及其稳定性越来越强，危害性也就越大。袁馨等［24］研究发现，种植苏丹草60 d后，土壤中菲、芘的平均去除率分别较对照1（无植物，不加0.1%NaN3）高 55.58%、50.71%，较对照2（无植物，加0.1% NaN3）高72.71%、66.57%。其中，芘的降解率始终低于菲的降解率。接种AM真菌的黑麦草种植实验结果显示，距离根表越近，低环PAHs含量越低，存在一定的梯度差异［19］。
同样，外源添加降解菌的数量也会影响PAHs 的降解率。实验初始阶段，较高的接菌量能得到较高的降解率，相对于低接菌量有明显优势，但随修复时间的变化，接菌量的多少对降解率的影响逐渐变小，甚至无影响［16］。微生物菌属之间可能存在的种间竞争直接影响降解菌对PAHs的降解效果，是保证植物-微生物协同修复效率的关键因素。紫花苜蓿-菌根真菌-两种降解菌（芽孢杆菌和黄杆菌）处理实验中，在DGGE谱图上，仅检测到芽孢杆菌属微生物，并未检测到黄杆菌，这可能是由于黄杆菌在土著微生物群落中本来就不是优势菌群，受到来自土壤土著微生物的竞争，无法在土壤中有效定殖存活［20］。
根系分泌物的种类不同，对P A H s降解效果的影响也不同。Rentz等［25］通过模拟土壤根际环境，在LB培养基中添加杂交杨树、杂交柳树、燕麦、桑橙、白桑、红桑、近心形破布木等八种植物
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的根系提取物和分泌物。发现其中添加桑橙、杂交柳树、近心形破布木、白桑的处理中，根系分泌物可以作为苯并［a］芘的共代谢底物，促进其降解，去除率达到15%～20%，近似琥珀酸盐培养基质的降解效果。
土壤中有机质含量、营养成分以及共代谢底物等外界环境因子的作用在进行实验结果分析时不容忽视。不同的学者在各自添加菌根真菌的实验中得出了不同的结论。张晶认为菌根真菌通过影响根段长度、植物水分含量、根内氧化还原酶活性、根系分泌物组成和含量等途径改变了紫花苜蓿对PAHs的吸收与混合菌剂对PAHs的降解，同时促进根际微生物数量和活性增加，进一步提高了PAHs 的生物降解速率［21］。而Joner等［26］却观察到相反的现象与结论，认为菌根真菌Suillus bovinus（本身具有分解多环芳烃的能力）的共生会与土壤中降解多环芳烃的部分土著细菌竞争环境中的碳、氮、磷等养分，从而降低PAHs的降解效果。在营养耗竭的情况下，可以利用施肥等农艺措施向土壤中外加所需养分，以保证协同作用的顺利进行。Huang等［22］在PAHs污染农田土壤上开展了土地翻耕-接种PAHs专性降解菌-撒播高羊茅（Festuca arundinacea）种子（前处理为浸泡于三种混合根际微生物悬浮液）的多程序连续修复工程，历时4个月。在前两步中，缺乏共代谢底物和营养物质耗竭成为主要的限制因子。但在第90天至120天，也就是植物生长明显、根系分泌物大量出现的时段内，土壤中部分高环PAHs的去除率得到了显著提高。
由于PAHs类污染物组成复杂，土壤种类亦多种多样，所以现有的植物-微生物联合修复技术还有待完善，仍需进一步去筛选和优化抗逆性植物。此外，从PAHs高污染土壤或底泥中分离出高效降解微生物，采用16S rRNA和PCR-DGGE等分子生物技术对降解菌和微生物功能种群开展分子生态学研究，也将促进植物-微生物联合修复技术水平的提升。探讨引进微生物同土著微生物之间的竞争机制和引进微生物功能退化的原因，可以规避植物-微生物联合修复PAHs污染土壤可能存在的风险。
1.2 植物-微生物-土壤动物联合修复机理及影响因素
土壤动物是土壤生态系统中的一个重要组成部分。这些大型土生动物和小型动物种群可以通过吞食大量土壤、 有机质和植物残落物，参与有机物的分解、 营养物质的矿化与释放、土壤团聚体构建与维持，提高土壤养分的有效性和周转率，改善根际环境，刺激根际微生物的生长。研究表明，土壤动物群对土壤环境中的氮素总矿化率贡献约为30%［27］。胡锋等［28］还发现，在40d培养期内不添加任何基质，原小杆线虫（Protorhabditis）对土壤及小麦根际细菌种群均有明显的增殖作用。尽管土壤动物组织积累的菲、芘相当有限（0.06%、0.08%），但它们产生的物理干扰可以改善土壤通气性，使得土壤中的养分更加均匀地分布，有利于好氧降解PAHs条件的形成［29-30］。Schaefer 等［31］将三种品种的蚯蚓Allolobophora chlorotica、Eisenia fetida和Lumbricus terrestris接种在实际石油烃污染土壤中。28天后，发现后两种蚯蚓活动均大幅度提高了土壤呼吸、土著微生物数量和活性，且分泌出可以被生物利用的C成分。同时有利于改善土壤通气状况，从而促进污染物的生物降解，石油烃含量分别减少了30%～42%、31%～37%。蚯蚓的生理活动可以帮助传播真菌的繁殖体，显著提高真菌侵染率、土壤中降解PAHs的细菌数量以及相关酶的活性［32］。Lu等［33］发现，培养120天后，高羊茅-丛枝菌根真菌（Glomus caledoniun L.）-蚯蚓（Eisenia foetida）组合处理中，植物、真菌、蚯蚓、土著微生物之间共同的交互作用刺激了微生物生长，提高了土壤中多酚氧化酶的活性，使得PAHs的去除率高达93.4%。由三者构成的复合体系会成为修复老化PAHs污染土壤的有效方式。实验结果显示，PAHs的含量由最初的620 mg kg-1减至41 mg kg-1，达到了我国住宅用地土地的PAHs 含量标准。纤毛虫、线虫的生理活动能够增大污染物与降解菌的接触表面积［34］，分泌微生物所需的生长因子［35］。此外，食细菌线虫等土壤动物利用特殊的生态位，通过捕食作用，能够促进土壤环境中有限养分的循环、衰老细胞的去除以及微域环境的异质性形成［36］，从而有利于提高PAHs降解微生物的数量和活性［37-39］。研究发现，土壤纤毛虫能够选择性捕食海底沉积物中抢占萘降解菌（Euplotes sp.）生态位的细菌，缓解了微生物种群对资源和空间的竞争，从而使萘的矿化率提高了四倍［40］。基于上述等机理，创造适合的环境条件和影响因素，必将大大促进修复植物的生长和土壤中PAHs的降解。
土壤中PAHs的污染程度与外源添加土壤动物的数量会影响植物-微生物-土壤动物协同修复的
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效率。潘声旺等［41-44］通过大量的实验证明，环毛蚓和蚯蚓的活动均能强化高羊茅/金发草/黑麦草-土著微生物之间的交互作用。且在土壤处于PAHs 中等污染水平下，强化效果最为明显。这可能与该实验中使用的低污染土壤菲的生物可利用性较低，重污染时微生物又受到PAHs的毒害，生理活性被抑制有关。在一定的添加量范围内，环毛蚓和蚯蚓活动对高羊茅生长的促进，尤其是对根系生长的促进作用，对扩大根际效应范围具有十分重要的影响。
不同生态型蚯蚓的习性和生理特性会对污染土壤中P A H s的降解效率产生一定的影响。研究表明，并不是所有的蚯蚓品种均可以明显加速PAHs的去除，A. chlorotica由于本身难以适应新环境，活性被抑制，加强作用则不是很明显（17%～18%）［31］。白建峰等［45］认为蚯蚓不同的习性和生理特性还会影响AM真菌的有效性。部分蚯蚓品种对真菌菌丝可能存在潜在破坏。
土壤中溶解氧含量、营养成分以及土壤动物所需养分及生活基质等均是需要进行人为调控的重要环境因子。土壤中溶解氧含量是决定现场处理效果的关键因素，蚯蚓在土壤中通过运动翻动土壤能带来通气量的增加［45］。充足的氧气供给不仅能有利于PAHs的起始氧化过程，也能促进土壤中好氧微生物的生长，强化其降解活性［42-44］。Louatia 等［46］外源添加了三种土壤动物，包括多毛纲动物、挠足虫以及线虫。在不添加营养成分只接种降解菌属B.megaterium的情况下，线虫的加入可以使得菲的降解率从16%±7%上升至22%±2%。添加了矿物盐成分之后，降解菌对荧蒽、菲、芘三种PAHs的去除率急剧上升，最高达到97%。类似研究还显示，高羊茅-丛枝菌根真菌（Glomus caledoniun L.）-蚯蚓（Eisenia foetida）组合处理中，培养70天时，人为添加废水污泥给蚯蚓补充养分，有助于提高蚯蚓的存活率［35］。
目前，由于相关技术和方法上有所欠缺，有关土壤原生动物改变微生物群落结构，影响土壤中有机质碳、植物根系生长等的具体过程还有待探索。
2 强化多环芳烃污染土壤生物联合修复的方法
在室内试验中，生物联合修复方式对污染土壤中PAHs的去除效果明显。但由于复杂的土壤条件和自然环境，本来就存在或是引进到实际污染土壤中的植物、菌体与微型动物在缺少辅助支持的情况下，降解微生物和土壤动物的作用往往受到抑制，甚至“全军覆没”。污染土壤中微生物的活性和PAHs的生物可利用性均较低，导致对PAHs污染场地的修复难以达到预期设想。因此，环境友好型的强化措施成为发展与应用PAHs污染土壤生物联合修复技术的重要部分。主要措施有添加表面活性剂和投放固定化功能微生物菌剂［47］。
2.1 表面活性剂强化机理及影响因素
表面活性剂由于其两亲性分子结构特征，可以促进土壤中PAHs的解吸和溶解，同时能改变降解微生物细胞的表面性质，减小微生物吸附位置和生物摄取位置之间的扩散路径，有助于微生物吸附到被污染物占据的土壤颗粒上，如鼠李糖脂可以使细菌更容易附在菲上［48］，从而增加PAHs与降解微生物接触的机会进而提高生物修复效率［49］。此外，表面活性剂可以作为额外添加的碳源，刺激土壤微生物数量的增长，提高土壤相关酶活性，营造出更加有利于植物吸收积累PAHs的根际环境和土壤条件。研究表明，在鼠李糖脂和芽孢杆菌（Bacillus sp.）、黄杆菌（Flavobacterium sp.）的联合处理下，土壤中脱氢酶活性、多酚氧化酶活性、PAHs降解菌的数量以及PAHs总量和各组分PAHs的降解量均得到了显著的提高［50］。表面活性剂的种类（化学结构、胶束大小、临界胶束浓度等）、添加量以及混合比例大小等因素对利用生物化学表面活性剂强化生物修复PAHs污染土壤的实践均产生关键影响。
由于许多合成表面活性剂本身就是一种环境污染物，它们的大量使用会带来新的环境问题。因此，由微生物产生的代谢产物，即生物表面活性剂（如脂肪肽、糖酯、中性酯脂和脂肪酸等）或是可以被生物降解的化学表面活性剂更具环境友好性，且不会对植物生长产生不利的影响［51］。Liao等［52］发现，与对照相比，玉米的生物量在添加合成表面活性剂Triton X-100时下降了12%，而施用生物表面活性剂鼠李糖脂时却提高了38%。表面活性剂的毒性主要与其本身性质和植物种类相关。类似的研究表明，在单独使用Tween 80和混合使用两种表面活性剂处理中，黑麦草的生物量均要略高于单独使用烷基苯磺酸钠（S D B S）处理，这是由于Tween 80 结构中有可以被生物利
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用的碳，而SDBS的结构中有不易被生物利用的苯 环［53］。Bautista等［54］研究了三种非离子型表面活性剂Tween 80、Triton X-100和Tergitol NP-10对不同菌种Enterobacter sp.、Pseudomonas sp.和Stenotrophomonas sp.降解PAHs污染物降解效果的影响，结果表明三种表面活性剂均对处理效果有不同程度的改善。毒性测试发现，Tween-80处理中，由于Tween 80可以作为碳源，被降解菌所降解利用，24h内体系毒性持续下降至较低水平。相反，添加Triton X-100和Tergitol NP-10的处理中，由于这两种表面活性剂本身不能被降解，体系毒性仍保持较高水平。
表面活性剂的添加量过高或者过低均不利于生物降解的效果。实验结果显示，2、0.5和0.2 g kg-1 添加量的Tween 80、羟丙基-β-环糊精（HPCD）以及鼠李糖脂强化P. chrysosporium生物降解PAHs 污染农田土壤效果最好，降解率可分别达到69.0%、70.4%和71.5%。且只有在最佳添加比例条件下，土壤过氧化氢酶和转化酶的活性发生了显著提高，也从另一个角度反映了微生物此时降解PAHs的能力达到最高［55］。值得关注的是，生物表面活性剂的最佳添加量要远小于化学表面活性剂，对土壤环境的扰动较小。
表面活性剂在一定浓度范围内的适度混合，如阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂混合使用，由于减少了沉淀和吸附损失，会使得土壤溶液中表面活性剂的有效浓度上升，从而优于单独使用其中任意一种表面活性剂的效果［56-57］。Zhou和Zhu［56］对比研究了单独使用和混合使用表面活性剂SDBS-Triton X-100对污染土壤中菲的解吸效率的区别和影响。结果发现SDBS不仅可以减少Triton X-100在土壤颗粒上的吸附，还能加强其对菲的溶解性，混合使用两种表面活性剂更能促进菲的解吸效率。且解吸效率随着SDBS所占比例提高而增大。Ni［53］进行了类似的研究，发现60～150 mg kg-1浓度的表面活性剂SDBS-Tween 80组合使用相较于单独使用Tween 80，使得黑麦草的地下和地上两部分对菲、芘的积累量均提高了2倍～3倍，有效加强了植物-土著微生物联合方式对PAHs污染土壤的修复效果。
利用生物表面活性剂强化PAHs污染土壤生物联合修复的技术尚处在实验研究阶段。其在实际应用中，存在如种类过于单一、成本偏高、获取技术不成熟等限制［57］，对根际环境、土壤生物乃至整个生态系统的影响也还缺乏充分的研究。因此，需进一步研究不同类型生物表面活性剂在不同实际污染土壤上的应用情况，以便选择合适的活性剂，实现经济与效果的双重最佳化，从而为生物联合修复PAHs污染土壤提供有力辅助手段。
2.2 固定化微生物技术强化机理及影响因素
外源高效降解菌经过固定化技术，以不溶性固体支持处理后，定位于限定的空间区域以内，可以提高降解菌的单位细胞密度，有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质的恶性竞争、吞噬和毒害，使降解菌得以长期保持活性，在复杂环境中也可稳定地发挥高效能［58-59］。研究发现，在土壤pH为4或9，温度为15℃或40℃以及重金属Cd或Pb存在下，混合固定Aspergillus niger/Fusarium sp.两种降解菌降解芘和苯并［a］芘受到的影响最小，且降解率达到81%和43%。而游离菌对芘和苯并［a］芘的降解率则显著降低，表明固定化对胁迫环境具有屏蔽作用［60］。用于固定化技术的微生物包括土著菌、外源高效菌和基因工程菌。固定化载体和高效降解菌相互固定的方式有吸附法、包埋法、交联法、共价结合法、微生物自身固定化以及组合固定化技术等［61］。固定化微生物技术在土壤修复中的研究才刚刚起步，许多影响因子亟需得到进一步地挖掘与探讨。
土壤中P A H s的起始浓度和固定化微生物的添加量同样是最基本的影响因素。Su等［62］研究发现，土壤中苯并［a］芘的起始浓度高于400 mg kg-1时，游离菌群处理组对苯并［a］芘的降解速率大大下降，即便是固定化混合降解菌群处理组，降解速率没有显著变化的基础上，也需要较长的反应启动时间。固定化混合微生物的最佳添加量为2%。添加量低于2%时，PAHs去除效果显著下降，而高于2%时，效果并未显著变化。
载体材料的性质是影响固定化微生物活性、稳定性及污染物去除效果的重要因素。现阶段应用于生物修复PAHs污染土壤中的固定化材料大多以聚乙烯醇、海藻酸钠和活性炭为主［63-64］。由于土壤原位或异位修复相关理论认为，固定化微生物载体施加进入土壤后即成为土壤的一部分，一般不考虑载体材料的回收。因此，载体材料除了作为微生物的附着剂，还应对环境友好，具有一定的可生物降解性［65］。近年来，植物残体作为一种潜在的固
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定化材料，可实现较高的酶产量和污染物去除能 力［66-67］。其生物可降解性取决于本身的物理化学性质（如孔隙度、纤维素）。Bisht等［68］结合固定降解菌的生存数量和活性，从有机质含量、持水能力、通气性、材料来源的广泛性等方面考察了磷酸石、可可泥炭、小麦麸皮、甘蔗渣、锯屑、美洲黑杨的树叶等6种不同的木质纤维素载体材料用以固定PAHs专性降解菌Micrococcus varians SBA8的适用性，初始接种浓度为108CFU g-1，磷酸石、可可泥炭和小麦麸皮在6个月的培养期后，固定的微生物数量保持在105CFU g-1左右。此外，高吸附性能固定材料可促进PAHs由土壤有机质向固定化载体迁移，使载体同时富集降解菌和土壤中的PAHs，增加PAHs与微生物的接触面积。富集有高浓度PAHs的微生物固定化材料还可成为土著微生物驯化的重要场所，联合外源微生物进一步修复PAHs污染土壤［69］。Chen等［70］比较了包括木屑、橘皮、竹叶、松针以及将松针高温热解分别烧制成100、300、400、700度的生物碳等多种固定材料对农田污染土壤中PAHs的富集-降解一体化效果。固定微生物为两种PAHs专性降解菌：Pseudomonas putida（B1）和一种未被鉴定菌种的土著降解菌（B2）。结果发现，90天培养期后，对于生物有效性极低的6环PAHs，只有在100、300以及400度生物碳固定处理组中，才发生显著减少的现象。与对照相比，400度松针生物碳固定B2对去除3～6环PAHs的加强作用最为明显。这可能是由于400度生物碳所吸附的PAHs生物可汲取性相对较高，其特殊的结构特征（如总孔隙度、疏水性表面）既有利于降解菌属的固定，吸附周边污染物，也能够为驯化土著微生物联合外源微生物进一步降解PAHs提供重要场所，实现污染物的富集-降解一体化，从而显著提高了PAHs的降解效率。
固定化方式是协调固定化载体和高效降解菌的关键媒介，极大地影响微生物的生长和代谢，进而影响PAHs污染土壤的修复效果。同时对三种热带假丝酵母菌（Candida tropicals）219、220、YM 进行吸附-包埋联合固定化技术、单一物理包埋法和单一化学包埋法固定。固定材料为聚乙烯醇、海藻酸钠以及活性炭的混合物。结果发现，物理包埋法优于化学包埋法，而组合固定化技术不仅可以实现高浓度的微生物固定和较高的固定化强度，同时由于吸附过程中载体材料提供的微环境和营养物质，很好地解决了单一包埋过程中微生物失活的问题，更适合对酵母菌进行固定。其中219和220混合固定使用对苯并［a］芘的降解率最高，达到了40. 65%，半衰期为5. 66 d［71］。值得注意的一点是，并非混合的菌株越多，降解效果就越好。需要根据实验结果来确定选择的菌株。除了固定化方式对固定化微生物性能有影响之外，载体用量、固定时间等也是重要的参数。研究发现，3%海藻酸钠添加浓度下得到的固定化细菌（Sphingomonas）颗粒在固定化颗粒韧性、微生物活性、微生物与载体结合强度等方面均有较好的表现［72］。
在一定范围内提高土壤水分含量可以显著促进游离降解菌群处理组中苯并［a］芘的降解。相比之下，对固定化混合菌群处理组影响不大。这说明，固定化混合降解菌可以在一个较为宽泛的水分条件内稳定地发挥效用［62］。土壤养分常常是植物种植时的另一大限制因子，研究表明，可可泥炭、小麦麸皮、甘蔗渣等植物残体固定材料含有丰富的C、N等营养元素，对微生物和酶具有亲和力的同时，作用期间会发生适度分解，所释放的各种溶解性有机质，还可作为降解高环PAHs的共代谢底 物［68］。磷酸石也被认为可以替代部分化学肥料，进一步促进了PAHs的降解。
要实现固定化微生物技术的规模化应用，还有许多问题亟需解决。选择炭质材料和农业废弃物等潜在载体，尝试吸附-包埋联合等更为合适的组合固定化方式，利用吸附态PAHs作为碳源筛选获得能直接降解PAHs的高效降解菌，这些均将给研究者的工作带来挑战。固定化微生物技术与其他强化手段联合使用，往往可达到进一步强化生物联合修复PAHs污染土壤的目的。如先利用根系分泌物和生物表面活性剂促进PAHs从土壤有机质中解吸出来，提高PAHs的生物可利用性，然后投加固定化微生物菌剂，进行富集-降解一体化。此外，固定化微生物施入土壤后的激活以及调控机制也需要更多的探索。
3 结论与展望
植物-微生物、植物-微生物-动物等联合修复作为生物修复多环芳烃污染土壤的有力手段日益受到学者的重视。一方面，操作较为简便，能够使得PAHs修复效率大幅度提高。另一方面，在修复过
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程中，可以将众多生物化学强化措施加以应用，这也是PAHs污染土壤原位生物修复的重要发展部分。
尽管各种生物联合修复PAHs污染土壤及其强化技术在实验室研究中取得了较好的成果，但还有很多方面需要进一步深入探索。例如：1）进一步筛选具有高吸收、高累积PAHs的植物和高降解PAHs能力的微生物；2）运用同位素标记技术对 PAHs在植物根部吸收累积的转运机制和PAHs在降解菌作用下的好氧与厌氧降解机制加以相应的研究；3）鉴于食微线虫的生态功能及其与微生物之间强烈的相互作用，可进一步深入研究土壤线虫在土壤PAHs污染修复过程中的作用；4）分析生物联合修复及其强化措施降解PAHs的最适环境因素和工艺过程参数，进行中试试验评估技术可行性，优化修复技术体系，以便将其应用到实际工程项目，提高修复效率。
同时，土壤健康评估、食品安全标准等一系列问题需要在修复过程中同步加以控制，建立起一套适合PAHs污染土壤生物联合修复的安全性评价体系，对保证土壤修复效果与环境生态安全也极为重要。
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A Review of Researches on Intensified Bio-Remediation of Polycyclic
Aromatic Hydrocarbons Contaminated Soils
NI Ni1，2 SONG Yang1 WANG Fang1 BIAN Yongrong1 JIANG Xin1?（1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture，Institute of Soil Science，Chinese Academy of Sciences，
Nanjing 210008，China）
（2 University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）
Abstract Polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）are a group of toxic organic pollutants，found widely in the environment. In soil，as they are strongly adsorbed on soil particles，it is hard to remedy the contaminated soil efficiently. To remedy such soils，the technique of using intensified biological methods in combination to intensify the effect may effectively shorten the time the soil needs to get remedied and improve remediation efficiency，so it is considered to be the most promising one with bright future and high application value. Based on field experiments using two kinds of intensified bioremediation methods（plants-microbes and plants-microbes-soil animals），this paper introduces systematically features，mechanisms and effects of the two methods separately，infers immanent factors of the mechanisms and summarizes major factors（such as PAHs concentration，type of root exudates，amount and type of degrading bacteria and soil animals amended into the soil，interspecific competition and some environmental factors）. In the meantime，an overall review is presented of the recent studies at home and abroad on intensified bioremediation of PAHs-contaminated soil including addition of surfactants or immobilized microorganisms，and their techniques，principles，applications and problems，and potential factors that may limit the intensified degradation process of PAHs in various conditions are addressed，including amount of surfactant or PAHs immobilizing microorganism added，ratio of different surfactants in mixing，properties of carries，choice of immobilizing pattern，soil water and nutrient contents and so on. In the end，the paper emphasizes that it is essential to pay attention to field application and safety evaluation in practicing the methods，so as to provide some theoretical bases and technical references for future researches on bioremediation of PAH-contaminated soils.
Key words Soil；Polycyclic aromatic hydrocarbon（PAH）；Combined bioremediation；Enhanced technology；Surfactant；Immobilizing microorganism
（责任编辑：陈德明）
土壤污染修复资料总结
土壤污染修复 第一章土壤及其基本性质 1.土壤：是指地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层，具有不断地、同时地为植物生长提供并协调营养条件和环境条件的能力。 2.土壤环境：是指岩石经过物理、化学、生物的侵蚀和风化作用，以及地貌、气候等诸多因素长期作用下形成的土壤生态环境。 3.土壤污染：是指人为活动将对人类本身和其他生命体有害的物质施加到土壤中，致使某种有害成分的含量明显高于土壤原有含量，而引起土壤环境质量恶化的现象． 4.造成土壤污染的原因? 过量施用化肥;农药;重金属元素;污水灌溉;酸沉降;固体废物;牲畜排泄物和生物残体5土壤污染的特点 ①隐蔽性和潜伏性②累积性和地域性; ③.不可逆性和长期性④难治理性和后果严重性. 6.土壤环境背景值:是指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。 7.土壤自净作用：是指在自然因素作用下，通过土壤的自净作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化，活性、毒性降低，甚至消失的过程 8.环境容量：在人类生存和自然生态不至受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。（单位环境中，土壤所能容纳的最大负荷量为土壤环境容量） 9.土壤污染的量度指标 ①土壤背景值；②植物中污染物质的含量；③生物指标 10.土壤环境污染物分类： 无机污染物.有机污染物；生物性污染物；固体废弃物 按照污染物污染途径分为以下五种类型 水质污染型；大气污染型；固体废弃物污染型；农业污染型；综合污染型 第二章土壤重金属污染专题 1．汞、镉、铅、铬以及类金属砷（五毒元素）
2.影响生物迁移的因素 a.重金属在土壤环境中的总量和赋存形态 b.土壤环境状况 c.不同植物种类 d.伴随离子 3.土壤重金属污染的特点： 1.形态多变 2.金属有机态的毒性大于金属无机态 3.价态不同毒性不同 4.金属羰基化合物常剧毒 5.迁移转化形式多样 6.重金属的物理化学行为多具有可逆性 7.产生毒性效应的浓度范围低 8.微生物不能降解重金属9.生物对重金属摄取具有累积性 10.重金属对人体的毒害具有积累性 4影响重金属在土壤环境中的迁移转化的因素： ①土壤Eh： 当水田灌满水时，Eh下降，导致土壤环境中的S以S2-形式存在，从而与水溶性Cd生成CdS沉淀，降低土壤溶液中水溶性镉的含量。当水稻田排水晒田（烤田）时,Eh 升高，非水溶性CdS可发生氧化还原反应，S2-被氧化成单质硫，从而CdS的溶解度增加，可给态Cd2+浓度增加。 Eh升高会促使土壤可溶性Pb与高价Fe、Mn氧化物结合，降低Pb的可溶性迁移。 ②土壤ph 土壤酸度增大不仅可增加CdCO3的溶解度，也可增加CdS的溶解度，使水溶态的Cd含量增加。 对铅在土壤中的存在形态影响也很大，一般随pH降低，土壤环境中可溶性铅的含量增加，铅在土壤中的迁移能力和生物毒性增大。 随着pH值的升高和Eh值的下降，可显着提高土壤中砷的溶解性。因为pH值的升高，土壤胶体上正电荷减少，对砷的吸附量降低，可溶解性砷的含量增加。同时，随着Eh值的下降，砷酸还原为亚砷酸 锌的迁移性取决于土壤的pH值和Eh值 5．影响Cr对植物毒性的因素： （1）Cr的化学形态；（2）土壤质地和有机质含量； （3）土壤氧化还原电位；（4）土壤pH值；（5）植物种类。 6.防治土壤铜害的主要措施： ①向土壤大量施用绿肥或有机肥；②施用石灰降低土壤酸度； ③施用铁剂(如Fe-EDTA)，或叶面喷施铁剂。 7.锌污染的防治措施： ①施用石灰调节土壤pH在范围内，使锌形成氢氧化物沉淀； ②使土壤呈还原态，形成ZnS沉淀；③施用磷肥 8.土壤重金属污染控制的基本原则，并根据原则拟定土壤重金属污染控制技术对策。
土壤的生物修复作用
土壤的生物修复作用 一、生物修复作用的概念 由于土壤、空气等受到严重的污染，因此全世界都关着研制和生产一种生物制剂，以消除土壤和水体的污染，这类研究称为“生物修复作用”或“生物修复工程”，即利用一种或多种生物（主要是微生物）来分解或降解土壤、水体中的有机污染物，是一门新兴的学科。该技术主要用于分解和消除进入环境中的各类污染物也有害有机物质。研究表明，这种技术主要有生物、特别是微生物的多样性解决。 二、生物修复作用的原理 土壤遭有机污染物侵蚀后，其降解过程取决于生物和非生物的过程，这些过程主要有光解作用，化学分解，植物根系和土壤微生物的生物转化等。参与生物修复作用的土壤微生物数量可达几千万/克以上，并有多种酶系统参与。导致有机污染物生物修复作用的主要机理为矿化作用，共代谢作用和氧化耦合作用。 生物菌肥在水稻上的应用 一、水稻的一生：水稻是我国重要的粮食作物。水稻从种子发芽到新种子形成的一生中，划分为营养生长、营养生长与
生殖生长并进期和生殖生长期三个阶段。 二、产量的形成：水稻产量是由单位面积上的有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒重构成的。在水稻生长发育过程中，不同生育时期决定着不同产量构成因素。穗数是由基本苗数和分蘖成穗率所决定的。每穗实粒数受稻株的生育情况、栽培条件和气候因素的影响。粒重是由抽穗后光合产物顺利运送决定。4个因素之间相互联系，相互制约和相互补偿的关系。 三、合理施肥：水稻对氮、磷、钾的吸收总量，每生产500公斤稻各约需从土壤中吸收氮素8—12.5千克，五氧化二磷5—7.5千克，氧化钾13—19千克，三者的比例大致是2：1：2。但在不同的地区、不同的土壤特性、品种类型、施肥水平、产量高低等情况下，水稻对氮、磷、钾的吸收量亦不一样。 施肥应掌握“基肥足、蘖肥速、穗肥巧”的原则。 四、百成复合生物菌肥的应用 1、拌种法：①直播田：每亩大田用生物菌肥2—2.5公斤与催芽过的谷种充分拌匀，下午4时后撒播大田。 ②育秧：为培育壮秧，原秧田底肥、断奶肥、起身肥不减的情况下，每两分秧田用0.5公斤生物菌肥与催芽过的谷种充分拌匀后播种。 2、基施：在移栽前进行，拌细土撒施入田，如有有机肥可拌入有机肥中堆置3—4天，插秧前将有机肥撒入大田；或拌入复合肥插秧前撒入大田，每亩大田用生物菌肥2—3公斤。
石油污染土壤的微生物修复原理
石油污染土壤的微生物修复 一、降解石油烃类化合物的微生物种类 自然界中能够降解石油烃类污染物的微生物种类有数百种，70多属，主要是细菌、真菌和藻类三大类型的生物。 表1 石油烃降解微生物种属 细菌真菌藻类 无色杆菌属枝顶孢属双眉藻属 不动杆菌属曲霉属鱼腥藻属 芽孢杆菌属金色担子菌数小球藻属 色杆菌属假丝酵母属衣藻属 诺卡氏菌属镰刀霉属念珠藻属 放线菌属青霉菌属紫球藻属 ……… 按照分子生物学和遗传学分类，可将降解石油污染物的微生物分为土著微生物和基因工程菌两大类。 二、产生表面活性剂的微生物 生物表面活性剂是微生物在一定培养条件下产生的一类集亲水基和疏水基于一体、具有表面活性的代谢产物。 分类典型产物 中性脂类甘油单脂、聚多元醇、其他蜡脂 磷脂/脂肪酸磷脂酰乙醇胺 糖脂糖酯、糖醇酯、糖苷 含氨基酸脂类脂氨基酸、脂多肽、脂蛋白 聚合型脂多糖、脂-糖-蛋白复合物 特殊型全胞、膜载体、Fimbriae 生物表面活性剂优点：1较低的表面张力和界面张力；2无毒或低毒，对环境友好；3可生物降解；4极端环境（温度、pH、盐浓度）下具有很好的专一性和选择性；5不致敏、可消化、可作为化妆品和食品的添加剂；6结构多样，可用于特殊领域 三、微生物降解石油的机制
1.微生物吸收疏水性有机物的机理 图1 微生物吸收疏水性有机污染物的4种摄取途径微生物吸收疏水性有机物的模式有4种：1微生物吸收其附近溶解于水相中的烃类；2细胞直接与石油烃接触。这种作用可以通过改变菌毛或细胞表面的疏水性部分的改造进行调控，提高对有机物的吸附；3通过细胞直接与分散在水相中的石油烃的微米或亚微米液滴接触来吸收；4强化吸收模式，即由于细胞产生的表面活性剂或乳化剂使烃的水溶性增强，微生物表面的疏水性更强，使细胞与烃接触。 丝状真菌主要通过菌丝的吸收作用摄取石油烃。 2.微生物细胞膜转运烃机理 微生物对有机化合物的降解作用是由细胞酶引起，整个过程可分为3个步骤。首先化合物在微生物细胞膜表面吸附（动态平衡过程）；其次吸附在细胞膜表面的化合物进入细胞内；最后化合物进入细胞膜内与降解酶结合发生酶促反应（快速过程）。 参与第1个步骤还有表面活性剂。 石油进入细胞方式：非特异性接触，被动运输方式。 3.微生物降解石油的机制 石油类物质+微生物+O 2+营养物质→CO 2 +H 2 O+副产物+微生物细胞生物量 微生物利用石油烃类作为碳源和能源，经过一系列氧化、还原、分解、合成等生化作用，将石油污染物最终矿化为无害的无机物的过程。 途径：烷烃→醇→醛→脂肪酸→β氧化乙酸盐→CO 2+H 2 O+生物量 四、典型石油烃的降解途径
堆肥法生物修复多环芳烃污染土壤
堆肥法生物修复多环芳烃污染土壤 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, PAHs)是指两个或两个以上的苯环排列组成的化合物。PAHs的共轭体系使其具有低溶解性和较强的憎水性,能强烈地分配到土壤有机质中,土壤已成为PAHs的重要归宿,承担着其90%以上 的环境负荷。 进入上壤的多环芳烃,对人类健康和整个生态系统的安全构成了巨大的威胁。多环芳烃在环境中的分布及积累及其对人体健康潜在的威胁已引起世界各国的 高度重视。 美国国家环保局(EPA)将16种PAHs列为优先污染物,我国也早把PAHs列入环境优先监测的污染物黑名单。因此,去除污染土壤中的PAHs就具有重要的现实意义。 本文采用强制通风堆肥法修复PAHs污染土壤,通过试验研究,优化和强化PAHs污染土壤的堆肥生物修复效果,为我国堆肥生物修复PAHs污染土壤探索新 途径和提供技术支持。对供试土壤中的16种PAHs含量分析结果表明：焦化厂土壤中PAHs的总含量在高达504 mg/kg,在16种PAHs中2-3环类PAHs的含量低 于4-6环类PAHs的含量,其中4-6环类PAHs的含量占总PAHs含量的70%以上。 通过批量实验研究,考察了不同猪粪添加比例下的PAHs降解效果,优化了猪粪添加比例。研究结果表明,在猪粪：土壤：锯末混合比例分别为1：1：1、1.5：1：1、0.8：1：1的试验中,猪粪：土壤：锯末混合比例为1：1：l的堆体16种总PAHs的平均降解率及低、中、高环类PAHs的平均降解率均高于1.5：1：1、0.8：1：1两个比例的堆体,其16种总PAHs的平均降解率及低、中、高环类PAHs 的平均降解率分别为64.05%、77.79%、63.81%、63.58%；堆料中的总PAHs的含
污染土壤微生物修复技术研究进展
污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚
土壤污染修复总结
土壤污染修复第一章土壤及其基本性质 1.土壤：是指地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层，具有不断地、同时地为植物生长提供并协调营养条件和环境条件的能力。 2. 土壤环境：是指岩石经过物理、化学、生物的侵蚀和风化作用，以及地貌、气候等诸多因素长期作用下形成的土壤生态环境。 3. 土壤污染：是指人为活动将对人类本身和其他生命体有害的物质施加到土壤中，致使某种有害成分的含量明显高于土壤原有含量，而引起土壤环境质量恶化的现象． 4.造成土壤污染的原因? 过量施用化肥; 农药; 重金属元素; 污水灌溉; 酸沉降; 固体废物; 牲畜排泄物和生物残体 5土壤污染的特点 ①隐蔽性和潜伏性②累积性和地域性; ③.不可逆性和长期性④难治理性和后果严重性. 6. 土壤环境背景值:是指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。 7.土壤自净作用：是指在自然因素作用下，通过土壤的自净作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化，活性、毒性降低，甚至消失的过程 8. 环境容量：在人类生存和自然生态不至受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。（单位环境中，土壤所能容纳的最大负荷量为土壤环境
容量） 9.土壤污染的量度指标 ①土壤背景值；②植物中污染物质的含量；③生物指标 10.土壤环境污染物分类： 无机污染物.有机污染物；生物性污染物；固体废弃物 按照污染物污染途径分为以下五种类型 水质污染型；大气污染型；固体废弃物污染型；农业污染型；综合污染型第二章土壤重金属污染专题 1．汞、镉、铅、铬以及类金属砷（五毒元素） 2.影响生物迁移的因素 a.重金属在土壤环境中的总量和赋存形态 b.土壤环境状况 c.不同植物种类 d.伴随离子 3. 土壤重金属污染的特点： 1.形态多变 2.金属有机态的毒性大于金属无机态 3.价态不同毒性不同 4.金属羰基化合物常剧毒 5.迁移转化形式多样 6.重金属的物理化学行为多具有可逆性 7.产生毒性效应的浓度范围低 8.微生物不能降解重金属 9.生物对重金属摄取具有累积性 10.重金属对人体的毒害具有积累性 4影响重金属在土壤环境中的迁移转化的因素： ①土壤Eh： 当水田灌满水时，Eh下降，导致土壤环境中的S以S2-形式存在，从而
多环芳烃污染土壤生物联合强化修复研究进展
第53卷 第3期V ol. 53，No. 3May ，2016 2016年5月 土 壤 学 报 ACTA PEDOLOGICA SINICA DOI：10.11766/trxb201511300474 多环芳烃污染土壤生物联合强化修复研究进展 * 倪 妮1，2 宋 洋1 王 芳1 卞永荣1 蒋 新1? （1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 210008） （2 中国科学院大学，北京 100049） 摘 要 多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是广泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。在PAHs污染土壤修复领域中，运用一些生物化学的方式来强化生物联合修复技术可以有效缩短生物修复的时间，大大提高修复效率，最具发展前景和应用价值。本文主要以植物-微生物、植物-微生物-土壤动物两种生物联合修复方式为对象，结合各自的特点、机理和实例，推断了其修复机制的内在原因，总结了影响土壤中PAHs降解效率的主要因素（包括：PAHs的浓度水平、根系分泌物的种类、外源添加降解菌和土壤动物的数量和种类、菌属或土壤动物之间的种间竞争和部分环境因素等）；同时通过综述近年来国内外强化生物联合修复PAHs污染土壤的技术原理、应用成果和存在的一些问题，指出了不同情况下制约PAHs强化降解进程的潜在限制因子（包括：表面活性剂和固定化微生物的添加量、不同表面活性剂的适度混合、载体材料的性质、固定化方式的选取、土壤养分和水分含量等）；并强调在进行强化修复的过程中，要注重现场应用和安全性评价，为多环芳烃污染土壤的生物联合强化修复研究提供了理论依据和技术参考。 关键词 土壤；多环芳烃；生物联合修复；强化技术；表面活性剂；固定化微生物中图分类号 X53 文献标识码 A 多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是由两个或两个以上的苯环，以稠环排列的方式组成，广泛存在于环境中的一类惰性较强、性质稳定的化合物，具有致癌、致畸、致突变的特点。它主要来自于污水灌溉、农作物秸秆的焚烧、石油开采、石油加工以及工业活动中化工燃料的不完全燃烧和高温热解［1-2］。PAHs作为一种疏水性有机污染物，会优先分配到非水相体系，因此，土壤成为其最主要的环境介质之一［3］。多环芳烃在土壤中的吸附、解吸、转化、降解等环境行为深刻影响着其在土壤中的残留浓度与形态，进而决定其通过食物链传递对人体健康造成危害的严重性［4-6］。自然界中广泛存在的PAHs污染已成为人类亟需解决的重要环境问题之一。 相较于物理修复和化学修复两种方式，生物修复技术因其具有经济环保、可用于大面积污染治理、二次污染小等优点，越来越受到研究者的重视。植物、动物、微生物修复技术是生物修复PAHs污染土壤的主要形式［7］。但是，由于土壤中的PAHs生物有效性低、缺乏PAHs降解菌、部分外源添加的高效降解菌或土壤动物难以适应存活等因素的限制，单纯的某一种方式很难一步到位彻底修复PAHs污染土壤［8-9］。目前，生物联合修复成为研究多环芳烃污染土壤生物修复领域中的热点。利用植物的自身特性，植物与根际微生物、专性降解菌以及土壤动物等的协同作用对PAHs污染土壤进行修复，并加之以一些生物化学强化措施，可以有效缩短生物修复PAHs污染土壤的时间，大大提高 * 国家重点基础研究发展计划（“973”计划）项目（2014CB441105）、国家自然科学基金项目（21277148，41301240）共同资助 Supported by the National Basic Research Program of China（“973”Program）（No. 2014CB441105）and the National Natural Science Foundation of China（Nos. 21277148，41301240）? 通讯作者 Corresponding author，E-mail：jiangxin@https://www.360docs.net/doc/4913721215.html, 作者简介：倪 妮（1991—），女，博士研究生，主要研究方向为环境化学与污染控制。E-mail：nni@https://www.360docs.net/doc/4913721215.html, 收稿日期：2015-11-30；收到修改稿日期：2016-01-10
石油化工污染土壤的修复技术演示教学
石油化工污染土壤的 修复技术
石油化工污染土壤的修复技术 更新时间：09-8-27 12:51 内容提供：北京建工环境修复有限责任公司 随着经济的发展，人类对能源的需求也不断扩大，而石油是最重要的能源。所以各国都加快了对油气资源的开发利用，从沙漠到海洋、从无人区到人口稠密区，越来越多的油气井出现在世界各地。 石油主要是有烃类化合物组成的一种复杂化合物，包括饱和烃、芳香烃类化合物、沥青质、树脂类等。还含有少量的O、N、S等元素，其中的芳香类物质对人和动物的毒性较大，尤其是双环及三环以上的多环芳烃毒性更大。陆地采油大量的生产设施如油井、集输站、转输站和联合站等，原油会被直接或间接的倾泻于这些设施附近的地面；石化产品的开采和运输也会使石油类物质进入土壤环境，随后发生一系列的物理、化学和生化作用，对环境造成污染。大部分石油类污染物在土壤中都发生吸附/解吸作用，从而影响着它们在土壤中的迁移、生物降解和光降解。 油气的开采和运输过程会对生态环境造成影响。在石油、天然气的开采过程中，会产生大量含油废水、有害的废泥浆以及其他一些污染物，如果处理不好就会污染周边土壤、河流甚至地下水，同时石油、天然气本身就含有对人和动物有害的物质，一旦发生井喷或泄漏，将对生活在油气田附近的人和动物构成致命威胁（如重庆开县发生的井喷，造成将近400人死亡，大面积土壤被污染）。石油管道的泄漏也会严重破坏生态，据一位美国环保人士估算，如果阿拉斯加陆地石油管道发生泄漏，至少会形成半英里宽、30英里长的污染带，由于石油会迅速渗透到土壤中，杀死土壤中的微生物，从而改变土壤成分，改变
地表生态，遭受污染的地区可能在几十年甚至上百年的时间内都会寸草不生。许多研究表明，一些石油烃类进入动物体内后，对哺乳类动物及人类有致癌、致畸、致突变的作用。土壤的严重污染会导致石油烃的某些成分在粮食中积累，影响粮食的品质，并通过食物链，危害人类健康。 石油化工总体上来说，可分为炼油工艺、乙烯工艺及化纤工艺三部分。 炼油工艺是龙头，以石油炼制为主题，生产燃油及化工原料。主要包括常减压蒸馏、渣油加氢脱硫、蜡油加氢裂化、重油催化裂化、柴油加氢、气体分馏、连续重整—芳烃联合、制氢、PSA、MTBE、丁烯-1、延迟焦化等装置。 乙烯工艺为中间原料生产链，生产各类石化原料及产品。主要包括乙烯裂解、汽油加气、芳烃抽提、丁二烯、环氧乙烷、乙二醇、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、丙烯酸及脂、丁辛醇、聚丙烯、苯酚丙酮、双酚A、苯乙烯、丙烯腈、丁苯橡胶、顺丁橡胶、ABS树脂等装置。 化纤工艺主要以石油化工原料为主来生产化纤产品。主要包括对二甲苯、精对苯二甲酸、聚酯、环已烷、醇酮、己二酸、尼龙66等装置。 以上石油化学工业的污染物除常规的COD、BOD5、SS外，还有其本身的特征污染物，包括石油类、硫化物、挥发酚、氢化物、苯、NH3-N等。乙烯、丙烯、环氧乙烷、甲醛、苯、甲苯、丙烯腈等大量的有机污染物。 石油及其产品对环境的污染越来越严重，已经危及到人类的健康和生存。石油污染治理越来越受到重视，出现了很多的石油污染治理技术和方法，国家也出台了相关的治理措施、政策。 2007年，国务院印发了国家环境保护“十一五”规划，对土壤修复提出更加明确的要求及任务，并启动了全国土壤污染普查。环境保护主管部门强调：做
石油污染土壤修复技术(总3页)
石油污染土壤修复技术 (总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
【前言】随着经济的发展，人类对能源的需求也在不断扩大，石油是最重要的能源之一，被成为“工业的血液”。近些年来各国都加快了对油气资源的开发利用，从沙漠到海洋、从无人区到人口稠密区，越来越多的油气井出现在世界各地。随之土壤污染问题日益突出，石油对土壤的污染危害大，潜伏期厂，涉及面广，有研究者将其比喻为“化学定时炸弹”，已经成为不容忽视的环境问题。 石油主要是由烃类化合物组成的一种复杂化合物，其组成复杂，含有致畸、致癌、致突变的物质(如卤代烃、苯系物、苯胺类、菲、苯并[a]芘等）。土壤作为人类、动植物和微生物赖以生存的重要环境基础，是自然界物质和能量参与转化、迁移和积累等循环过程的重要场所，土壤安全事关人类食品安全。石油一旦进人土壤，将对人类健康和生态环境造成严重危害。根据已公布的环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公告》显示，我国土壤总超标率高达16.1%。其中，有机类污染物，尤其是石油污染物已成为导致土壤安全问题的重要因素之一。据报道在我国，勘探和开发的油气田有4 0 0多个，覆盖面积达 3. 2 X 105 km2，其中约4. 8 X 106 hm2 的土壤受到不同程度的污染。为我国部分油田周边石油污染状况，其周边土壤中的总石油烃（ TPH ) 质量分数已经远远超过临界值500 mg/kg，对人居安全和生态环境造成了严重的威胁。由此可见，石油污染土壤形势严峻，修复工作迫在眉睫。 土壤石油污染：是指原油和石油产品在开采、运输、储存以及使用过程中，进入到土壤环境，其数量和速度超多土壤自净作用的速度，打破了它在土壤环境中的自然动态平衡，使其累积过程占据优势，导致土壤环境正常功能的失调和土壤质量的下降，并通过食物链，最终影响到人类健康的现象。 石油进入土壤的途径： ?石油的泄露和溢油：陆地采油大量的生产设施如油井、集输站、转输站和联合站等，原油会 被直接或间接的倾泻与这些设施附件的地面；产品的开采和运输业会使石油类物质进入土壤环境中；另外发生井喷或泄露，也会污染周围土壤环境。 ?含油固、液体废气无的随意处置：油气的开采和运输过程会产生大量含油、天然气的开采过 程中会产生大量含油废水、有害的废泥浆以及其他的一些污染物，如果处理不好就会污染周边土壤、河流甚至地下水。 ?含油污水的灌溉和农用药剂的使用：一些工业企业产生的含油废水如果不加以回收处理，直 接排入河流、湖泊或海湾,会污染水体,该水体用于农业灌溉，则会导致土壤污染，另外某些农用药剂也会污染土壤。 ?汽车尾气的排放：汽车尾气排放导致交通干线两侧土壤的有机物污染，另外大气沉降也会导 致土壤污染。 石油污染土壤修复技术 石油污染土壤的物理修复方法：
简述土壤污染及其防治措施
简述土壤污染及其 防治措施
结课论文 题目：简述土壤污染及其防治措施姓名：程旭 院系：生命科学学院农学系 年级专业：级园艺专业 学号：
指导教师：王玉芬 12月31日 摘要 本文在综述中国土壤环境污染态势及成因的基础上，提出了土壤环境污染的预防、控制和修复方法。指出了当前中国土壤环境污染态势严峻，危及粮食生产、食物质量、生态安全、人体健康以及区域可持续发展。认为以预防为主，预防、控制和修复相结合是中国在相当长时期内的土壤环境保护策略。 关键词：土壤污染，预防，控制，修复
引言 土壤是农业生产的基础，是人类赖以生存的基石，也是人类食物与生态环境安全的保障。但随着经济的发展，全球土壤资源承受的因人口增长、植被破坏、生物多样性消失、土壤退化、气候变化和污染种种等的压力逐渐增大。 土壤是生态环境的重要组成部分。是结合无机界和有机界的纽带，是联系其它要素的关键环节，是人类赖以生存、发展的主要自然资源之一。但由于现代工农业生产的飞跃发展，有的地方农药、化肥过度使用。工矿企业固体废弃物向土壤倾倒和堆放，城市污水、工业废水、大气沉降物也会进入土壤，使土壤污染日益严重。土壤污染是全球三大污染问题之一。不断恶化了的土壤污染态势，已经成为影响中国可持续发展的重大障碍，防治土壤污染刻不容缓。 1土壤污染的含义和特点 1.1 土壤污染的含义 土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层,其厚度一般在2 m左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力，并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。近年来，由于人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤
土壤污染及其修复技术
第二章污染物控制技术 6 土壤污染及其修复技术 土壤污染 (2) 土壤污染的定义 (2) 土壤污染的类型和来源 (3) 土壤污染的特点 (5) 土壤污染的危害 (5) 土壤污染及治理 (6) 我国土壤污染现状 (6) 土壤污染治理 (7) 修复技术 (9) 热力学修复 (9) 热解吸修复技术 (9) 焚烧法 (10) 土地填埋法 (10) 化学淋洗 (10) 堆肥法 (10) 植物修复 (10) 渗透反应墙 (10) 生物修复 (10)
6 土壤污染及其修复技术 土壤污染 土壤是自然环境要素的重要组成之一，它是处在岩石圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微 生物生长繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤圈处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联 系有机界和无机界的中心环节。土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。土壤固相包括矿物 质和有机质，其中矿物质约占土壤固体总重量的90％以上，而有机质约占固体总重量的1％～10％。土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。土壤中有无数孔隙充满空气，即土壤气相。典型土壤约有35％的体积是充满空气的孔隙，因而土壤具有疏松的结构。 土壤具有两个重要的功能，一是土壤作为一项极其宝贵的自然资源，是农业生产的基础，二是土壤对 于外界进入的物质具有同化和代谢能力。由于土壤具有这种功能，所以人们肆意开发土壤资源，同时将土 地看作人类废物的垃圾场，而忽略了对土地资源的保护。由于这种原因，人类面临着土地退化、水土流失 和荒漠化以及土壤污染等诸多问题。其中，土壤污染的形势极为严峻。 土壤污染的定义 土壤背景值 土壤背景值是指未受或少受人类活动特别是人为污染影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。 土壤背景值是各种成土因素综合作用下成土过程的产物，地球上的不同区域，从岩石成分到地理环境和生 物群落都有很大的差异，所以实质上它是各自然成土因素（包括时间因素）的函数。由于成土环境条件仍 在不断地发展和演变，特别是人类社会的不断发展，科学技术和生产水平不断提高，人类对自然环境的影 响也随之不断地增强和扩展，目前已难以找到绝对不受人类活动影响的土壤。因此，现在所获得的土壤背 景值也只能是尽可能不受或少受人类活动影响的数值。 研究土壤背景值具有重要的实践意义。因为污染物进入土壤环境之后的组成、数量、形态和分布变 化，都需要与背景值比较才能加以分析和判断，所以土壤背景值是土壤环境质量评价，特别是土壤污染综 合评价的基本依据，是研究和确定土壤环境容量，制定土壤环境标准的基本数据，也是研究污染元素和化 合物在土壤环境中的化学行为的依据。另外，在土地利用及其规划，研究土壤生态、施肥、污水灌溉、种 植业规划，提高农、林、牧、副业生产水平和产品质量，食品卫生、环境医学等方面，土壤环境背景值也 是重要的参比数据。 我国在20世纪70年代后期开始进行土壤背景值的研究工作，先后开展了北京、南京、广州、重庆以 及华北平原、东北平原、松辽平原、黄淮海平原、西北黄土、西南红黄壤等的土壤和农作物的背景值研究。 土壤环境容量 土壤环境容量是针对土壤中的有害物质而言的。它是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下，土
土壤污染的生物修复
文章编号:100926825(2008)1020352202 土壤污染的生物修复 收稿日期:2007210224 作者简介:朱 平(19812),男,助理讲师,湖南交通工程职业技术学院建工系,湖南衡阳 421001 刘 靖(19812),女,助理讲师,湖南交通工程职业技术学院建工系,湖南衡阳 421001 朱平 刘靖 摘 要:指出了作为土壤污染修复的新兴技术,生物修复技术与传统的物理化学修复方法相比具有经济、高效、无二次污染 等优点,就当前的土壤污染处理技术的分类进行了系统的阐述,并对该技术的应用前景和研究方法进行了分析和展望。关键词:土壤,污染,生物修复,技术中图分类号:TU992.3文献标识码:A 作为大气、水体及固体废弃物中污染物在环境中的迁移、滞 留和沉淀目标的土壤,是长期环境污染物的承受者。随着社会经济的飞速发展和人口的不断增长,土壤作为人类赖以生存的资源,越来越暴露出不堪重负的迹象。对于土壤污染处理而言,传统物理及化学修复技术的最大弊端是污染物去除不彻底,导致二次污染的发生,从而带来一定程度的环境健康风险危害[1]。而生物修复技术与传统方法相比,具有效率高、安全性能好、费用低、易于管理与操作、不会产生二次污染等优点,在修复污染土壤中起到越来越重要的作用,因此得到世界环保部门的认可,并引起了工业界的关注,预计生物修复服务和产品平均每年增长15%[2],成为今后环境修复技术发展的主要方向。 1 土壤微生物降解的修复技术 微生物降解有机化合物的巨大自然容量是生物修复的基础。在现代生物修复中,微生物修复已经占主导地位。生物修复中可以用来接种的微生物从其来源可分为土著微生物、外来微生物和基因工程菌,从微生物种类类型可分为细菌和真菌。细菌因为其种类繁多,且大部分具有很大的生物代谢多样性,因而在微生物修复中占主导地位。真菌虽然数量少,但能比较容易适应不利的环境,在氮磷和水分不足的情况下,对有机污染物也有着独特的降解能力,所以已经越来越多地受到人们的重视。 在生物系统中,污染物的降解在很大程度上受控于天然土著微生物的生物降解能力,因此常作为首选菌种。而对于特殊污染点中特殊污染物的生物降解,外源微生物具有重要作用。例如:逢焕成等通过实验得出结论:在有机氯污染的土壤中,加入外源细菌能增加自然土壤中所含的过滤化氢酶的活性,并找出了适合消除有机氯污染的菌种[3] 。但在实际应用中,外源微生物还存在 3.1 种植绿色植物,恢复自然生态 公路工程的兴建,势必使沿线的自然生态受到破坏,使沿线 地区的生态环境失去平衡,进行公路绿化的主导思想就是通过种 (栽)植绿色植物恢复自然生态,使自然环境得到恢复和明显改善。3.2 种植地被植物,保护自然环境 公路植物防护被誉为“公路生命”防护,并与沿线的工程防护 一起形成了一个环境保护体系,有效地保护了沿线的自然环境。在公路两侧的裸露地面种植地被植物,不但能够美化沿线路容, 调节生态环境,而且可以进行地面覆盖,拦截地表径流,起到防止 水土流失的环保作用。 3.3 人工造景,美化环境 通过人工种植,利用乔灌木的梯次搭配,树、花、草的充分结 合,形成封闭的空间,建成绿色的长廊,通过绿化、美化公路,创造 优良的行车环境。人工景观和公路沿线的地势起伏,山川河流,乡 村田园构成的极为丰富多采的自然景观,改善了交通和旅游投资 等方面的环境条件,必将给地方经济建设带来更大的社会综合效益。4 结语 公路建设是国民经济发展的纽带,做好全局规划,可以从根本上避免先有公害后治理的情况发生。因此,保护生态、自然、人文环境、栽植树木、扩大绿化、保持水土、降低污染以及改善景观,都是十分重要的问题。公路建设与环境保护工作涉及面广,随着 人民生活水平的提高,将对环境有更高的要求和标准,如何通过科学管理、技术进步,对公路建设环保进行周密设计、精心施工、严格验收、加强维护、完善和提高环保质量是值得深入研究的课题。参考文献:[1]高速公路丛书编委会.高速公路环境保护与绿化[M ].北京:人民交通出版社,2003.[2]刘朝晖,张映雪.公路线形与环境设计[M ].北京:人民交通出版社,2003. [3]Z1Shalizi.公路与环境手册[M ].蔡甫娣,译.天津:交通部环境保护科技信息网,1996.[4]张玉芬.道路交通环境工程[M].北京:人民交通出版社,2001.[5]游庆龙,徐浩俊,刘子明.浅谈公路建设中的环境问题[J ].山 西建筑,2006,32(17):1452146. By road construction and environmental protection WANG Xin 2hu a Abstract :The thesis formulates the measures which should be actively taken to benefit the environmental protection during the construction of road from three fields ,that is ,the designing ,construction and greening.It is very meaningful to successfully solve the problem of environ 2mental protection during the construction of road according to the features of natural environment ,ecological environment and social and eco 2nomic environment in different areas. K ey w ords :the construction of road ,environmental protection ,greening ? 253?第34卷第10期2008年4月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.34No.10Apr. 2008
国内土壤重金属及有机物污染现状及修复技术 唐杰
国内土壤重金属及有机物污染现状及修复技术唐杰 发表时间：2018-07-16T15:22:39.473Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：唐杰 [导读] 摘要：土壤污染与全球变暖等问题类似，目前已成为影响人类生存的突出环境问题。 江苏华成环保科技有限公司江苏 214200 摘要：土壤污染与全球变暖等问题类似，目前已成为影响人类生存的突出环境问题。土壤污染状况频繁出现对生态环境以及人们的健康造成了非常严重的影响。在此背景下，对环境污染进行风险评估和修复解决逐渐成了环境科学领域重要的研究热点。文章从土壤有机物和重金属污染的发展现状出发，基于环境保护理论，提出相应建议对策。 关键词：土壤；重金属；有机物；修复 在工业化快速发展的背景下，出现了矿产资源胡乱开采、农药超量使用、污水灌溉农田、重金属冶炼排放等一系列环境问题，受此影响我国土壤污染程度进一步加重。近些年来，随着人们环保意识逐渐提高及国家对环境整治力度的加大，这种以牺牲环境换取经济发展的粗放经济发展模式正在逐步转变，我国环保发展方向也由控制污染源的治标治理转向促使环境质量恢复的治本治理发展。但是因土壤环境具有组分多、界面广、介质复杂、均一性不足等特点以及土壤污染也存在污染性质特殊、污染来源复杂等特性，这在某些层面上加大了土壤污染治理的难度。本文基于我国现今土壤环境污染的现状，探讨了土壤修复的相关技术，以期对我国土壤污染治理提供相关理论经验参考。 1我国土壤污染现状 土壤是人类生存进步的环境基础之一，近年来，随着工业化的快速发展和城市化不断推进，对矿产资源滥开滥采，农业土壤的不合理灌溉，农药化肥过度使用等原因致使土壤污染程度逐渐严重，污染面积呈不断扩大的趋势。土壤污染具有复杂性高、隐秘性强、毒害性大等特点，经由被污染的土壤生产的农作物及造成的水污染也在不断侵蚀着人类的健康。 2土壤污染的修复技术 2.1重金属污染土壤的修复 2.1.1重金属污染 （1）热化修复法。这种方法的主要作用原理是利用蒸气加热、红外线加热等方式，通过将土壤加热到可以气化的程度，借助气化挥发的特性对具有挥发性的污染物进行气化分解，之后对有害物质进行采集，以达到减少土壤污染物质的目的，此法对修复土壤条件要求极高，主要适用于渗透性强的土壤。 （2）玻璃花修复法。该法的主要作用原理是利用高温高压形式对土壤中的污染物生成玻璃形态，然后再利用相关的物理办法对其中的污染物进行有机分离。玻璃花修复法进行的条件是须在高温高压下进行，对能源消耗大，工程造价高，不适宜大规模的土壤修复，但其修复效率高，能够对土壤中的大部分污染源进行有效修复，适用性范围较广。 （3）电极驱动修复法。该种修复方法一般适用于有一定湿度的土壤，特别是淤泥形态的土壤，它是通过两级通电技术，利用电极转换，把重金属等污染物聚集到其中一极，集中进行修复。此法有助于降低修复工程量，降低土壤修复的范围，但此法主要适用于湿度较高的土壤，电能消耗量大，危险系数高且通常与前三种方法搭配使用，限制条件较多。 （4）物理治理法。它是现今土壤修复采用的最常用的修复方法，对各种土壤污染情况均能适用。主要作用原理是根据土壤质地、污染物类型等状况，采用不同的土壤治理方法，并对修复后土壤的可利用价值进行评估以检测土壤修复效果及后期土壤质量保养。 2.1.2重金属污染土壤的化学治理技术 化学治理技术的目的是对土壤中的重金属进行分离、固定以便对其进行提取，主要是利用重金属与改良剂之间化学反应来形成提取过程。此技术应用的关键是在于改良剂的选择。硅酸盐、沸石、石灰等是低廉常见的改良剂。 2.1.3重金属污染土壤的微生物治理技术 该种治理技术应用原理是通过土壤微生物对重金属进行吸收、积累进而来减少重金属的毒性以达到改变土壤污染环境的目的。该技术前景广阔，但也存在因微生物个体细微，在土壤中分离较为困难等局限性，需要后续技术进行更新、改进。 2.1.4重金属污染土壤的植物治理技术 该种治理技术作用原理是利用某些植物对重金属吸收、积累等特性，利用对重金属进行萃取、过滤来降低土壤的重金属污染度。该技术与传统方法比较，具有绿色环保、经济实惠等特点，应用前景十分广阔。 2.2有机物污染土壤的修复 2.2.1有机物污染土壤物理治理技术 通风去污法以及挖掘填埋法是该技术中的主要内容，并且挖掘填埋法更为常见。此种方法主要是通过人工开挖的方式对污染土壤进行运输，并且将其填埋至指定的位置，从而对污染物进行有效的清理。之后将清洁的土壤填埋在其中，进行土壤的重新利用。此种方法并未在根本上解决修复土壤污染的问题，仅仅对污染物质进行了物理转移，并且有着非常高昂的成本。针对特殊的污染物质，该种方法能够发挥有效的作用。在运用土壤通风去污法之后，能够有效的将液态污染物在土壤当中进行纵向与横向的迁移，之后停留在地下水的界面的毛细管与土壤颗粒间。因为有机烃类的挥发性比较强，所以可以通过在受污染区域打井的形式，将空气引入到污染区域，确保有害物质的快速挥发。 2.2.2有机物污染土壤化学治理技术 该技术一般是指化学栅防治法、化学清洗法及化学焚烧法。这三种方法虽然对土壤修复效果显著但同样缺陷也较为明显，具体来说：第一是花费成本高；第二是极易出现二次污染情况，比如说化学焚烧法，若焚烧程度不够极易产生二次空气污染，化学清洗法也类似；第三是可操作性不足，实际运作难度较大，这在一定程度上降低了土壤修复效果。 2.2.3有机物污染土壤微生物治理技术 微生物治理技术作用原理是依靠生物代谢来对土壤中的污染物进行吸收、积累、转化以降低污染物浓度，这样才能有受到污染的土壤得到有效的恢复。该法主要包括异位治理法、原位治理法、异原联合治理法三种形式。微生物治理技术具有费用成本低廉、修复效果彻底、操作流程简单等特点，能够有效地对污染土壤进行高效、彻底的治理，其技术应用前景非常广阔，随着微生物治理技术的成熟，该方
石油污染土壤的植物微生物联合修复
石油污染土壤的植物-微生物联合修复 摘要: 由于土壤石油污染的日益严重, 其治理技术受到了世界各国的普遍关注, 而生物修复技术具有无二次污染、高效、费用较低等特点,是最具应用前景的土壤修复技术之一。本文着重介绍植物-微生物联合修复技术的研究进展, 并对该领域今后的研究重点进行了展望。 关键词: 石油污染土壤, 生物修复, 植物-微生物联合修复 近年来, 随着石油的勘探开发和区域经济不断发展, 我国石油污染问题日益凸显, 土壤污染日趋严重。在石油的大规模开采、冶炼、运输、使用和处理过程 中, 不可避免地造成石油废弃物对土壤的污染, 这些污染物从各个层面上威胁着生态环境、食品安全和人类健康: 引起土壤理化性质的变化, 导致土壤微生物 群落、微生物区系的变化, 进而破坏土壤生态系统; 影响植物生长发育, 导致粮食减产, 长期食用生长于农业土地上的植物及其产品还会影响人类的健康; 土壤 吸附的石油会随着雨水、灌溉用水慢慢下渗到地下含水层中, 从而污染地下水, 进而构成对人类生存的不良胁迫。因此, 石油污染土壤的治理势在必行。 1 石油污染土壤的修复技术 石油污染土壤的修复技术主要有物理法、化学法和生物法3 种方法, 物理法和化学法虽可以产生一定实效, 但因存在消极处置、费用昂贵或者二次污染严重等明显缺陷, 现在一般仅作为生物治理方法的辅助手段[ 1]; 而生物法修复以其处理费用低、效果好又可避免二次污染等优势逐渐被人们所重视。 2 石油污染土壤的生物修复技术 生物修复( bioremediat io n) 是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能, 在环境中对污染物的降解起催化的作用, 即加速去除环境污染物的过程, 可以消除或减弱环境污染物的毒性, 可以减少污染物对人类的健康和生态系统的风险[ 2]。根据修复使用对象不同, 生物修复主要分为植物修复、微生物修复和植物- 微生物联合修复3 种类型。 2. 1 植物修复 植物修复是利用植物与环境之间的相互作用,对环境污染物质进行吸附、吸收、转移、降解、固定、挥发等, 最终使土壤环境得到恢复。植物修复的方式[ 3]: ( 1) 植物提取, 植物吸收积累污染物, 待收获后进行处理, 主要包括热处理、微生物处理和化学处理; ( 2) 植物降解, 植物及其相关微生物区系将污染物转化为无毒物质; ( 3) 植物稳定化, 植物在与土壤的共同作用下将污染物固定, 以减少其对生物与环境的危害。 微生物修复 微生物修复技术是利用土壤中的土着菌或向污染土壤中接种选育的高效降解菌, 在优化的环境条件下, 加速石油污染物的降解。微生物修复是研究最多、应用也最为广泛的一种生物修复方法, 由此产生一系列生物修复技术如土耕法、生物通气法、预制床法、堆肥法、生物反应器等。 2. 3 植物- 微生物联合修复 植物- 微生物修复实际上是利用由土壤、植物、微生物组成的复合体系来共同降解污染物的[ 4] 。该系统在植物修复的同时, 还通过光合作用以及植物 脱落物( 其中含有糖、醇、蛋白质和有机酸等) 为微生物提供氧气和养料, 促进微生物的生长代谢, 加速了其降解污染物的速率。联合修复技术是土壤过滤器、植物净化器和微生物反应器的有效结合, 提高降解率的同时, 改善了土壤肥力, 绿化了油田周边环境。 3 植物- 微生物联合修复技术研究进展