污染土壤生态修复基本原理及研究进展

赵爽

【摘要】土壤是人类生存的物质基础，是人类不可缺少的不可再生的自然资源。随着石油、城市垃圾、工业垃圾、农药、化肥等污染物的不断渗入，我国土壤污染问题日益严重，严重威胁着人类的生存环境和农业的可持续发展。它已成为继水污染、空气污染、噪声污染、固体废物污染之后，社会广泛关注的污染问题之一。据不完全统计，全国共有1200多万Hm2的耕地受到各种污染物的污染，约占耕地总面积的10%，严重威胁着人类的生命健康。

要加强土壤肥力培育，防治土壤污染，清理污染土壤。近年来，土壤污染生态修复技术已成为国内外十分活跃的研究热点。与传统的物理修复和化学修复相比，生态修复具有高效、无二次污染、操作简单等特点，逐渐得到大家的认可。本文介绍了污染土壤的生态修复技术，以期为从事这项研究的科研工作者提供有益的参考。

【关键词】污染土壤;生态修复;研究进展

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.139

1、污染土壤生态修复概述

1.1基本原理

污染土壤修复是指土壤中有毒有害污染物的转移或转化，消除或降低污染物的毒性，恢复或部分恢复土壤的生态服务功能。主要包括物理修复、化学修复和生态修复三大类。其中，污染土壤生态修复是以受污染的土壤生态系统为修复对象，采用生物修复技术，结合物理、化学的理论和方法，最大限度地激活土壤生态系统的自净功能，实现迁移，消除或减少土壤中的有毒有害物质，以达到恢复或部分恢复土壤的服务功能。污染土壤生态修复的创新不在于各种修复方法和技术，而在于各种修复方法的优化组合，各修复环节的优化衔接，以及生物和环节影响因素的调控。

1.2基本原则

生态修复本身属于生态工程的范畴。污染土壤生态修复应结合现代生态学和环境保护的特点，坚持：（1）生态原则，即污染土壤生态修复应坚持生物与环境和谐共处的原则，并充分利用生态系统的自净功能，在选择修复方法及其最佳组合时，应遵循生态学的基本原理和方法;（2）循环利用原则，为了修复污染土壤，不仅要考虑修复的实际效果，也就是说，污染土壤服务功能的恢复程度，还要坚持循环利用原则，保证土壤修复的可持续性;（3）因地制宜的原则，自然生态系统复杂多样，而土壤生态系统地理空间的高度多样性要求在选择修复技术时要坚持因地制宜的原则，充分结合土壤的自然环境和污染状况。应根据不同的土壤生态环境选择合理的修复工艺，表现出不同的工艺组合、工艺参数和控制方法，土壤修复的具体目标和技术指标应与实际的经济、环境和社会效益相结合;（4）安全性原则下，污染土壤的生态修复还需要应用到其他理化工艺组合中。在实施修复项目时，要确保修复过程和结果，确保土壤生态安全，确保相关措施不会对生态产生二次污染。

2、污染土壤生态修复研究内容

2.1重金属污染土壤生态修复研究

植物是重金属污染土壤生态修复的核心。主要包括修复植物的选择与合理配置、修复机理与根际效应、修复强化措施与应用。近年来，超积累植物的筛选研究经历了从镍、铜、锌、锰的超富集物筛选到镉、铅、砷超富集物的筛选过程。

近年来，重金属污染土壤的生态修复研究已从单一重金属污染转向复合重金属污染，其中一些单一重金属超积累植物被发现能够修复多种重金属污染。为了解决土壤重金属复合污染问题，许多学者也对多种超积累植物与单一重金属污染的合理组合进行了研究和探索。

随着植物生理生态学、分子生物学和各种微观技术的发展，对植物超积累机理的研究不断深入。一些研究发现，植物根系分泌物，特别是有机酸，通过螯合或酸化根际环境，促进土壤重金属的溶解和根系的吸收，这可能与某些特定转运蛋白在植物体内的特殊作用有关。一些研究也表明，超积累者对重金属有较强的耐受性，重金属的积累可能与某些转运蛋白有关，如锌转运的转运基因ZnT-1。一些与植物超积累和耐性相关的转运蛋白基因已经成功地从植物中分离出来。

近年来，转基因植物修复重金属污染土壤的研究也取得了一定进展。Banuelos[7]等人在田间试验条件下研究了转基因植物印度芥菜的富硒能力。结果表明，与野生型芥菜相比，转基因芥菜的富集能力提高了近一倍。

除此之外，一些学者还开展了通过添加各种添加剂来提高植物对重金属污染土壤修复效果的研究。例如EDTA、EDDS和有机酸的应用可以显著提高植物修复效果，但这些研究都存在一些缺陷，即易对环境产生不利影响。此外，利用微生物促进植物中一种或几种重金属的富集，如丛枝菌根真菌促进植物对Zn、CD、Pb或as的富集。

重金属污染土壤的生态修复研究很多，但研究不够深入。目前还存在一些机制不明确，生态修复方法的操作和应用还不成熟。因此，加强重金属污染土壤的生态修复机制、实用技术和跨学科研究是今后研究的重点。

2.2有机物污染土壤生态修复研究

有机污染土壤生态修复的研究主要集中在微生物的修复作用上。该领域的研究内容一般包括高效降解微生物的筛选与合理配置、化学与生化强化生物修复、物理与物理化学强化生物修复、电化学强化生物修复、酶强化生物修复等，目前，有机污染土壤生态修复的研究主要集中在高效降解微生物的筛选、分离和鉴定上。

3、污染土壤生态修复方法与应用

3.1主要修复方法

污染土壤的生态修复方法是综合性的。强调多种技术的结合，通过多种方法对土壤中多环芳烃进行降解，形成一個自我调节的修复体系。污染土壤的生态修复主要是以生物技术为基础，辅以地理技术，实现不同因素的优化组合，形成良性循环系统，达到高效土壤修复的目的。各种方法的组合不是任意方法的随机组合，应根据污染土壤的实际情况，采取具体、科学、合理的修复方法。为了保证修复方法的有效性，必须进行科学的定位。特别是在目前土壤污染以复合污染为主的现状下，应根据土壤中大量微生物，采用科学的修复体系，实现物理、化学、生物方法的综合应用，从而保证微生物有必要的生存条件，不断降低土壤湿度、温度和氧化条件。

3.2具体修复应用

不同污染物应采取不同的修复方法。生态修复方法主要用于重金属污染和有机污染物的修复。首先，重金属污染物生态修复应优化植物选择，根据循环效应合理控制修复措施。例如，可以利用植物青紫进行锌的吸收，根据污染物的临界含量特征标准确定临界值、传递特性标准和耐受特性标准，从而合理匹配多个单污染物超积累植物。随着分子生物学的迅速发展，对植物在土壤生态恢复中的超积累研究越来越深入，对重金属在植物体内的迁移机理的研究也越来越深入，根据植物的有机酸化环境，利用植物对重金属的解毒和转运，促进重金属在土壤中的溶解。为了提高土壤修复潜力，必须在生态恢复的基础上添加适当的添加剂，充分发挥植物根系吸收重金属含量的作用。其次，有机污染物的修复主要采用微生物修复，强调化学与生化方法的合理结合，加强对有机污染物的修复。微生物修复主要利用微生物降解有机污染物。一般来说，植物根系对有机污染物的生态修复具有一定的复杂作用。微生物的生命活动应用于氮代谢、发酵和共代谢。在有处理的情况下，可以采用电化学方法形成一个完整的修复单元，提高有机污染物的质量，从而提高生态修复的效率。

结论：

要提高土壤修复的成本，提高土壤修复的质量。污染土壤的生态修复具有良好的前景。科研人员要在全面调查污染土壤的基础上，制定有针对性的土壤修复方案，进一步利用微生物和植物提高污染土壤的活性，更好地发挥化学强化和物理强化的辅助作用，合理净化利用土壤，为土壤修复提供科学保障。

参考文献：

[1]王国锋，王金成，井明博.黄土高原地区土壤石油污染状况及生物修复技术研究进展[J].安徽农业科学，2017（32）：65-70.

[2]孙艳荣，汪冬梅，王洪军.利用微生物肥料进行土壤生态修复治理的研究[J].河南农业，2017（2）：49.