浅谈有机污染土壤的生物修复---《环境土壤学》课程论文摘要：由于农业上有机农药的广泛使用、工业废水中有毒有害物质侵袭农田、固体废物堆放填埋引起的有毒有害物质的泄漏等，使各种有机污染物质通过不同途径在土壤中不断积累，土体净化能力日趋饱和，土壤质量明显下降。

本文就从有机污染土壤的生物修复方面着手，介绍了植物、动物、微生物修复有有机土壤的原理及应用，并作了一定展望。

土壤是人类赖以生存的物质基础，是人类不可缺少、不可再生的自然资源。

随着人类对化学品的依赖程度越来越高，有机物质对环境的污染也越来越严重。

据UNEP( 联合国环境署 )1990年的报告（IRRTC），每年约有3—4亿吨有机物进入环境，其中大部分进入了土壤环境。

更为严重的问题是进一步导致地表水、地下水次生污染以及通过农作物进入食物链对人类健康造成不可估量的影响。

因此对土壤中有机污染物的去除以修复被污染的土壤成为环境领域的一个研究热点。

1.土壤中主要有机物污染物1.1有机农药造成土壤污染的农药主要有有机氯农药和有机磷农药两大类。

有机氯农药主要包括六六六( HCH)、DDT、氯丹以及七氯等，是20世纪大规模使用过的高残毒农药，其毒性大，难降解，代谢周期长，如HCH在土壤中被分解95%所需最长时间约20年，DDT的化学性质同样比较稳定，虽然已经禁止使用近30年，环境中仍有大量残留。

有机磷农药主要包括甲胺磷、甲基1605、1605、乐果、毒死蜱以及敌敌畏等，是当今农药中的主要类别，商品已达150多种，其对土壤呼吸等生态系统造成重大影响。

此类农药一般在环境中较易分解，但其慢性毒性正在引起人们的重视，部分产品被限用。

1.2多环芳烃(PAHs)多环芳烃(PAHs)是指2个或2个以上的苯环以链状、角状或串状排列组成的化合物，是有机质不完全燃烧或高温裂解的副产品，人类活动特别是化石燃料的燃烧是环境中多环芳烃的主要来源。

多环芳烃具有致癌、致畸以及致突变性，能够通过食物链进入人体，对人类健康造成威胁。

1.3多氯联苯（PCBs）多氯联苯（PCBs）是指联苯苯环上的氢被氯取代而形成的多氯化合物，对生物体有积蓄性毒害作用。

PCBs按氯原子数或氯的百分含量分别加以标号，我国习惯上按联苯上被氯取代的个数（不论其取代位置）将PCB分为三氯联苯(PCB3)、四氯联苯(PCB4)、五氯联苯(PCB5)、六氯联苯(PCB6)。

多氯联苯属于致癌物质，容易累积在脂肪组织，造成脑部、皮肤及内脏的疾病，并影响神经、生殖及免疫系统。

1.4石油类污染物土壤的石油类有机污染物污染是近几年继农药和重金属之后的又一大污染。

石油主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物，具有致癌、致畸、致突变的潜在性。

石油在开采运输过程中均有原油散落于地面，渗入土壤，会影响土壤的通透性，阻碍根系呼吸，引起根腐。

1.5其他有机污染物对土壤造成污染的有机污染物还有许多，他们对于土壤质量存在不同程度的影响。

增塑剂，是指酞酸类化合物（PAEs），主要来源于农膜及其他废弃塑料制品、工业烟尘沉降、污灌，有显著的生物累积性，会导致癌变和畸变。

燃料类，指含芳香胺类化合物，主要来源于工业废水排放、污灌污泥和堆肥，较强浓度的表面活性剂会导致土壤黏粒稳定性增强，加强水土流失，使农药和重金属的污染范围扩大。

表面活性剂，主要是烷基苯磺酸盐，以污灌和污泥方式进入土壤，加重水土流失，加重水环境污染和土壤贫瘠。

2. 有机污染土壤的生物修复目前，土壤有机污染物的修复技术主要有化学修复、物理修复、生物修复、电化学修复、化学与生物相结合的修复技术等，由于生物修复具有安全、经济和非破坏性等优点，已成为最具有前途的污染修复技术之一。

生物修复技术是利用生物新陈代谢的方法将土壤、地下水和海洋中的有毒有害污染物吸收、转化或分解，并从环境中去除，减少其对环境的危害。

土壤有机污染生物修复主要分为三种技术，即植物、动物和微生物生物修复技术。

2.1有机污染土壤的植物修复植物修复技术是利用植物的独特功能，并可和根际微生物协同作用，从而发挥生物修复的更大功能，进而使有机毒物和无机废物造成的土壤环境污染得以修复和消除，适合用于现场修复。

2.1.1植物修复的机理1) 植物对有机污染物的直接吸收。

植物从土壤中直接吸收有机污染物，然后将无毒性的代谢中间体储存在植物组织中，可去除环境中中等亲水性有机污染物，疏水性有机化合物易于被根表强烈吸附而难以被运输到植物体内。

而较易溶于水的有机物不易被根表吸收而易被运输到植物体内。

有机化合物被植物吸收后有多种去向：植物可将其分解，并通过木质化作用将其成为植物体的组成部分，也可转化成无毒性的中间代物，储存在植物体内，或完全被降解并最终被矿化成二氧化碳和水，达到去除有机污染物的目的。

2) 植物根部释放的酶可催化降解有机污染物。

植物根系释放到土壤中的酶可直接降解有关污染物，致使有机污染物从土壤中的解吸和质量转移成为限速步骤，植物死亡后酶释放到环境中，还可以继续发挥分解作用。

3) 根际的生物降解作用。

根际是受植物根系活动影响的根-土界面的一个微区，也是植物-土壤-微生物与其环境条件相互作用的场所。

在根际，植物和微生物的相互作用是复杂和互惠的，高等植物根际微生物的数量很大程度上取决于植物根分泌物中所含糖类、有机酸、氨基酸等物质的数量和种类，这些分泌物越多，微生物生长越旺盛。

根分泌物对根际微生物活性的影响不仅提高已存微生物的数量和活性，而且能选择性地影响微生物生长，使根际不同微生物的相对丰度发生改变，从而有利于根际的有机污染物被降解。

2.1.2植物修复的基本类型1) 植物提取作用：通过对环境污染物有富集作用的植物把有机物从土壤中吸收到植物内。

2) 植物降解作用：利用植物的代谢作用及与其共生的微生物活动来降解有机污染物。

3) 植物固定作用：利用植物根系的吸附作用来减少环土壤中污染物的生物可获得性，从而降低其对土壤的危害。

4) 植物挥发作用：通过植物对有机污染物的吸收和转化作用最终将其挥发到空气中。

2.1.3植物修复的应用植物修复在农业生产中运用得较为广泛，可以有效地降低土壤中有机农药等残留。

Chekol 等研究发现，葫草卷(Phalaris arundinacea)、柳枝稷(Panicum virgatum)对PCBs(Aroclor1248)降解效果最好。

大量研究表明，玉米、小麦、大麦、水稻、豇豆、绿豆、烟草等许多农作物对莠去津、禾草敌等有机农药均具有良好的吸收效果。

除此之外，某些野生植物对有机农药也具有显著的吸收作用，例如香蒲(Typha latifolia)、凤眼莲(Eichhornia crassipes Solms)。

此外，还有一些藻类对某些有机农药也具有明显的吸收作用，例如黑藻。

2.2有机污染土壤的动物修复动物修复，是指通过土壤动物群的直接（吸收、转化和分解）或间接作用（改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长）而修复土壤污染的过程。

就目前研究进展来看，蚯蚓具有强大的土壤污染修复能力，运用较为广泛2.2.1动物修复的机理土壤动物修复技术是利用土壤动物及其肠道微生物在人工控制或自然条件下，在污染土壤中生长、繁殖、穿插等活动过程中对污染物进行破碎、分解、消化和富集的作用,从而使污染物降低或消除的一种生物修复技术。

土壤动物在土壤中的活动、生长、繁殖等都会直接或间接地影响到土壤的物质组成和分布。

特别是土壤动物对土壤中的有机物污染物机械破碎、分解作用。

它们还分泌许多酶等，并通过肠道排除体外。

同时，大量的肠道微生物也转移到土壤中来，它们与土著微生物一起分解污染物或转化其形态，使得污染物浓度降低或消失。

从生态学角度上看，土壤动物处在陆地生态链的底部，对农药、矿物油类等具有富集和转化作用。

研究发现，蚯蚓对所加的有机氯农药如六六六和DDE的生物富集作用明显。

此外甲螨、线虫等土对农药的富集作用也比较明显，可以用作农药污染土壤的动物修复。

2.2.1动物修复的应用动物修复有机污染土壤，往往在运用时与植物或微生物修复技术结合到一起，才能发挥更好地作用。

有学者在研究蚯蚓- 菌根相互作用对土壤、植物系统中迁移转化作用时发现，蚯蚓活动增加了黑麦草根部的积累，菌根能促进从黑麦草根部向地上部转移,二者具有促进向地上部分转移的协同作用。

蚓粪和土壤中提取态 Cd 含量与黑麦草吸收量呈显著相关，而蚓粪中提取态 Cd 含量均显著高于土壤中的含量。

这就明显地可以看出蚯蚓、菌根、黑麦草三者相互作用对重金属的富集作用增强了2.3有机污染土壤的微生物修复土壤中大部分有机污染物可以被微生物降解、转化，并降低其毒性或使其完全无害化。

微生物降解有机污染物主要依靠两种作用方式：①通过微生物分泌的胞外酶降解：②污染物被微生物吸收至其细胞内后，由胞内酶降解。

微生物从胞外环境中吸收摄取物质的方式主要有主动运输、被动扩散、促进扩散、基团转位及胞饮作用等。

2.3.1微生物修复机理微生物修复技术是在人为优化的条件下，利用自然环境中生息的微生物或人为投加特效微生物的生命代谢活动，来分解土壤中的污染物，以修复受污染的环境。

微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动，在这一过程中，有机污染物在土壤微生物的作用下可以直接分解或通过共代谢作用分解为低毒或无毒的代谢产物，也可以是微生物分泌的酶系( 胞内酶和胞外酶 ) 对有机物的代谢作用等。

微生物降解和转化土壤中有机污染物，通常依靠以下基本反应模式来实现的，主要为氧化作用、还原作用、基团转移作用、水解作用、还有其他反应类型：包括酯化、缩合、氢化、乙酰化、双键断裂及卤原子移动等。

2.3.2微生物修复的治理方法1) 原位生物修复技术①农耕法：对污染土壤进行耕耙处理，在处理过程中施人肥料进行灌溉，用石灰调节酸度，使微生物得到最适宜的降解条件，保证污染物的降解在土壤的各个层次上都能发生。

②投菌法：就是直接向遭受污染的土壤中接入外源的污染物降解菌，并提供这些细菌生长所需的营养物质，如：氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰等。

③生物培养法：就地定期向土壤中投加过氧化氢和营养物以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要，提高土著微生物的活性，将污染物完全矿化为二氧化碳和水。

④生物通气法：是一种强迫氧化的生物降解方法。

在污染的土壤上至少打两口井，安装上鼓风机和抽真空机，将空气强排入土壤，然后抽出，土壤中有毒物质也随之去除。

在通入空气时，加入一定量的氨气，为微生物提供氮源增强其活性。

⑤有机粘土法：是一种化学与生物相结合的新方法。

带正电荷的有机物、阳离子表面活性剂通过化学键结合到带负电荷的人工合成的有机粘土表面上，有机粘土可扩大土壤和含水层的吸附容量，粘土上的表面活性剂可以将有毒有机物吸附到粘土上富集。

2) 异位生物修复技术①堆肥法：是传统堆肥和生物治理的结合。