科技 技术研究进 展
于 鲁 宁
（ 中国石化新疆煤 制天然 气外输管道有限责任公 司， 北京 ３ ０ ０ ０ ２ ０ ）
摘 要： 以土壤 中重金属及有机 污染物 为对 象， 阐明 了土壤 污染 的微 生物修 复机理 ， 系统地综述 了国 内外土壤 污染的微生物修复技 术的应 用， 并对 未来微 生物修复技术的研 究方向进行展 望。 关键词 ： 土壤 污染； 微 生物 ； 修复机理 ； 修复技 术 土壤是人类赖 以生存 的主要 自然 资源 ， 是人类生产生活 的物质 用 。 段云霞Ｄ ｌ 等通过模拟地下土壤环境 ， 对不饱和 区甲苯的两种 污染 基础 。随着社会 经济的高速发展 ， 土壤污染 已经成为全球性 的环境 形式的去除进行 了研究 ，发现在修复初期主要是依靠通风修复 ， 在 问题 。２ ０ ０ ５年 ４月至 ２ ０ １ ３年 １ ２月 ， 我 国首次开展全 国土壤污染状 修复后期 主要 由微生物 的降解来完成 的。 Ｓ ｕ ｉ Ｈ ｏ ｎ ｇ 等嗵 过研究通风 况调查 。调查结果显示我 国土壤环境状况 总体不容乐观 ， 部分地区 对不饱 和状态下 的甲苯 的修复效果 ， 发现较低 的通风速率更有利于 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 甲苯的生物降解 。 题 突出。 在这一形势下 ， 开展 土壤污染 的修复活动 ， 对促进土壤的保 ２ ． ２ 生 物 强 化法 护 和可持续利用 ， 实现社会 经济可持续发展具有重要作用和意义 。 生物强化法是直接 向污染土壤 中接人 高效 降解菌 ， 同时提供接 目 前 土壤污染 的修 复方法主要有物 理化学修 复技术和生 物修 人菌生长所需营养物质 ， 以增强污染土壤 中微生物的降解活性和强 复技术［ Ｉ ｊ 。 物理化学修复技术虽然在土壤污染修复中有一定 的效果 ， 度 。许增德【 ６ Ｊ 从含油污泥 中分离出假单胞杆菌和芽孢杆菌用于脱油 但是 费用较高且操作 复杂 ， 容 易造成二次污染 ， 无法进 行大面积修 实验 ， 取得 明显 的降解石油效果。杨旭［ ７ ］ 以从污染环境中筛选分离 复， 因此该技 术局限性较大 。生 物修 复技术包 括植 物修 复技 术和微 得到并构建 了能够高效修 复多环芳烃 复合 污染体系 的菌群 ， 发现该 生物修复技术 。其 中， 微生物修复技术是利用微生物 的代谢功 能达 菌群能够发挥高效稳定 的降解作用 。段晓芹阁 从石油污染土壤中分 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 。 由于该 离 出的鞘脂菌属 （ Ｓ ｐ ｈ ｉ ｎ ｇ ｏ ｂ ｉ ｕ ｍ ｓ ｐ ．） 可用于 降解 甲氰菊酯 ， 在其 基 技术 的作用范 围广 ， 操作简单 ， 不会产生二次污染 ， 是 目前 土壤污染 础上构建 的新 型工程菌株 Ｓ ｐ ｈ ｉ ｎ ｇ ｏ ｂ ｉ ｕ ｍ ｓ ｐ ．Ｂ Ａ ３ ～ ｐ ｙ ｔ Ｈ 对 甲氰 菊酯 修复技术研究的热点。 的降解效果更为 明显 。ＭＩ Ｓ Ｈ Ｒ Ａ等嘲 过生物强化对含油污泥进 行 １微 生物修复机理 １ ２ ０天的处理后 ， 总石油烃 的去除率达到 ９ ０ ． ２ ％。 由于微生物具 有种类多 、 数量大 ， 比表面大 、 带 电荷且代谢活动 ２ ． ３ 土地耕作法 旺盛的特点 ， 使其不仅参与土壤 中污染物 的循 环过程， 还可作为环 土地耕作 法是 通过天 然过程将污染 物转化为无 害 的土 壤成分 １ Ｏ ｌ 并且在传 统地耕法 的基础上 添加 了高效降解菌剂 ， 提高 了土壤 境载体吸持重 金属 等污染物 。 微生物修复的作用机理按 照污染物质 ［ 的属性 ， 可分为重金属污染物修 复机理和有机物污染物修复机理翻 ． 。 中微生物活性，更能促进 有机 物的生物 降解 。关 月明 等 采用土地 １ ． １ 重金属污染物修复机理 耕作法对含油污泥 的降解进行研究 ， 发现石油降解 率可达到 ６ ０ ％以 Ａ Ｒ Ｉ Ｎ等［ ・ 唰 用土地耕作法对炼油厂含油 污泥进行处理 ， 发现 土壤微生物 以及代谢产物都可 吸附重金属 ， 主要表现在胞外络 上。Ｍ 合、 沉淀 以及胞 内积累 ３种形式 。微生物可通过带 电荷 的细胞表面 在前 ３个 月内可降解半数 的石油烃 ， 到１ １ 个月 时 ， 石油烃 的去除 吸附重金属离 子 ，或通过摄取必 要的营养元素 主动吸收重金 属离 率 可 以达 到 ８ ０ ％。 一 ２ ． ４生物预制床法 子， 将重金属离子富集在细胞表 面或 内部 。 其作用方式有 以下几种 ： ① 金属磷 酸盐 、 金 属硫化 物沉淀 ； ② 细菌胞外 多 聚体 ； ③ 金属硫 蛋 生物预制床修复是土地耕作法 的延续 ， 它可 以使污染 物的迁移 并加入营 白、 植物螯合肽和其他金属结合 蛋 白； ④铁载体 ； ⑤真菌来源物质对 量减 至最低 。该技术将 樗染 土壤 平铺 在不 泄露 的平 台上 ， 通 过定 期翻动供氧来促使 土壤微 生物 的生长 ， 并将 处 重金 属的去除 ； ⑥衍生 、 诱导或分 泌的微生物产物 与金 属去 除。另 养液 等物质 ， 外， 一些特殊的微 生物类群还可 以对 重金 属进行生 物转化 。其 主要 理过 程中流出 的渗滤液 ， 及时 回灌 于土层 ， 达到彻底 清除污染物 的 ｕ ｌ ｌ ｉ ｓ等［ １ ３ ］ 采用具有滤液收集和水循环系统 的预制 床对 污 的作用机理包括微生物对重金属 的生物氧化和还原 、 甲基化 与去 甲 目的。Ｅ 染过土壤进行修复 ， 发现土壤 中多环芳烃的浓度明显下降。张建 等 基化 以及重金属 的溶解和有机络合配位降解转化重金属 ， 改变其溶 解性 、 移 动性 以及生态毒性 ， 从而 达到微生物对重金属 污染 的修 复 用石 油烃 降解 菌菌剂对 油田污水处理 产生的含油污泥进行生 物 预制床修复 ， 含油污泥 中总石油烃降解率可达 ５ ０ ％以上。刘 五星 的 目的 。 １ ． ２有机污染物的修复机理 等采用多种方式对 油田的含油污泥进行预制床生物修复 ， 发现不 同 同时也 改善 了油 泥的理化性 土壤微生物可以将土壤中大部分有机污染物进行降解和转化 ， 处理的油泥中的油 和脂含量均有降低 ，