土壤污染治理中生物修复技术的作用与具体应用方法研究

摘要：目前随着工业的快速发展及农业生产的不断增加，土壤重金属污染问题日益突出，严重威胁着生态安全与人体健康。研究并优化土壤微生物修复技术，对提高土壤环境质量，推进生态文明进程，具有重大的理论与现实意义。因此，本文就对土壤污染治理中生物修复技术的作用与具体应用方法进行分析，从而促进土壤污染治理技术的进步、维护生态平衡并促进可持续发展。

关键词：土壤污染治理；生物修复技术；应用

随着我国工业化、城镇化进程的加快，土壤中重金属、有机、放射性等污染物在土壤中的富集已成为一种重要的环境问题。传统的物理化学处理方式虽能取得较好效果，但存在费用高、易造成二次污染等问题。由于对环境友好、成本低、操作简单等优点，生物修复是一项新兴的土壤污染控制技术。本文将从生物修复技术在实际治理中的效果等方面进行探讨。

一、土壤污染治理中生物修复技术的作用

（一）降解有机污染物

在生物修复技术中，微生物修复在降解有机污染物方面表现出色。微生物可以利用有机物作为唯一的碳源和能源，并在自身的代谢过程中将其转化成无毒或低毒性的物质。在农田土壤污染的治理过程中，微生物修复技术特别普遍，尤其在应对农药和石油造成的土壤污染时，该技术显示出了卓越的成效。微生物可通过吸附、富集、降解及溶解等作用，有效地调控并削减其在土壤中的含量，进而降低其对土壤环境与人体健康的危害。

（二）减少污染物迁移

以植物修复技术为代表的生物修复技术，通过植物对污染物的吸收、富集和固定作用，显著降低了污染物的迁移性，能有效地降低污染物的迁移能力。植物修复主要有植物固化法、植物挥发法、植物萃取法等。其中，植物稳定技术可在一定程度上缓解土壤侵蚀，同时也能抑制重金属在土壤中的迁移与生物可利用性。这样可以有效地阻止污染物经由食物链向人体内扩散，保证人体的健康。

（三）转化重金属

生物修复技术也可以将重金属从土壤中转移出来，减少其对环境的毒性。一些微生物可以将重金属离子还原成难溶性的沉淀物，也可以将其转变成低毒的形态。而植物修复技术则是以重金属超积累植物为载体，通过收割等方法，将重金属从土壤中分离出来，并在地上部富集，从而达到减少重金属污染的目的。另外，植物也可以通过根系或其他组织将重金属转变成低毒的形态，降低其对生态环境的影响。这些转化作用有助于恢复土壤的原始状态，提高其生态服务功能[1]。

二、土壤污染治理中生物修复技术的应用

（一）生物降解技术的应用

生物降解技术是一种利用微生物代谢活动分解环境中污染物（P）的技术，尤其适用于有机污染物。其基本原理可以表示为：

其中，P代表污染物，R代表降解后的无害或低毒性物质，E代表微生物代谢过程中释放的能量。

该技术不仅费用便宜，效率也极高，更关键的是，它对环境造成的损害微乎其微，因此被认为是解决土壤污染问题的优选方案之一。在实际生产中，通过特定的微生物菌剂，可大幅提高污染物的降解效果。比如，有研究表明，用辣根菜ZLG1、芥菜ZAC3等植物萃取物对氯菊酯等持久性有机污染物具有较好的治理效果。这种植物所含的成分，可以刺激并培育某些特殊的微生物，使之在土壤中分解氯氰菊酯，并把它转变成不会对环境造成伤害的东西，甚至是完全无害的水和二氧化碳[2]。

（二）植物修复技术的应用

植物修复技术具有占地少、成本低、对环境影响小等优点，是一种新型的污染土壤整治方法。该方法通过植物萃取、植物挥发、植物固化以及植物过滤等一系列的天然过程，达到对受污染土壤进行有效治理的目的。

1.植物提取：通过植物根系吸收污染物，并将其转移到地上部分，随后通过收割地上部分移除污染物。这一过程可以用以下公式表示：

其中，C_removed是通过收割移除的污染物总量，C_uptake是植物每单位质量干重吸收的污染物量，Y是植物的生物量产出（即植物的总质量）。

2.植物挥发：某些植物能够将吸收的污染物转化为气态形式并释放到大气中。这个过程可以用以下公式表示：

其中，C_volatilized是挥发掉的污染物总量，T_rate是单位面积单位时间内的挥发速率，A是植物覆盖的面积，t是时间。

3.植物过滤：利用植物根系过滤水中的污染物。这个过程可以用以下公式表示：

其中，C_filtered是过滤掉的污染物总量，F_rate是单位体积水中的过滤速率，V是处理的水体积。

例如，选择一些对重金属有很强吸收能力的植物，例如芥菜、龙葵等，它们可以有效地从土壤中吸收重金属。通过周期性地收割植物的地上部分，可以有效地将累积的污染物从土壤中移除，实现土壤净化的目标。另外，该方法的另外一个显著特征就是通过根系对土壤中的微生物活动产生积极促进作用。植物根系既是微生物生存、繁衍的场所，又可通过释放特殊化学物质改良土壤，构成一种微生态系统，可促进污染物的生物降解[3]。

（三）生物增强技术的应用

生物增强技术的核心是将具有特定降解能力的微生物定向导入到已有生物处理系统中，从而大幅提高原有工艺的综合性能。尤其是在治理土壤污染方面，生物增强技术具有广阔的应用前景。通过筛选和引进具有良好降解能力的微生物，可大大加快污染物在土壤中的降解速度，从而有效缩短污染物从环境中去除的时间。获取高效菌种的方式较多，包括：传统的驯化、诱导、富集和筛选等生物学方法，同时也包括借助外源微生物资源和基因工程技术，通过设计特定的基因工程菌等现代生物技术手段。这些技术使相关工作人员能够针对特定的污染类型和程度，定制最适宜的微生物解决方案。例如，石油污染土壤的修复，需要，引入专门设计用于对石油烃类化合物进行降解的微生物菌剂，生物增强技术能够对土壤中顽固污染物的分解过程进行迅速启动并加速分解，从而实现土壤快速恢复和再利用，具有处理高效、经济性较高的特点。

（四）原位生物修复技术的应用

原位生物修复技术是土壤污染治理领域的重要技术之一，具有高效且对环境友好的特点，原位生物修复技术可以直接对污染土壤进行应用，不用将土壤进行迁移或开展较为复杂的预处理，而是通过对土壤中原有的自然生物群，络微生物资源进行充分利用，或者通过科学的手段引入特殊的高效降解微生物，从而对土壤中各类污染物进行降解转化或彻底清除。在实际操作中，原位生物修复技术土壤污染修复流程如表1所示。

表1：原位生物修复技术土壤污染修复流程表

原位微生物修复由于具有操作简单、对周边生态环境影响小、成本低等优势，已被广泛用于土壤污染控制。但在实际应用过程中，必须从土壤类型、气候条件、污染物特征、微生物适应能力和生态安全性等多个角度出发，才能最大限度地发挥其作用[4]。

结论：

综上所述，目前生物修复技术在土壤污染治理中扮演着重要角色。生物修复技术不仅具有广阔的应用前景，同时还随着对土壤污染治理技术的不断研究和深入，未来我国生物修复技术将为土壤污染治理提供更加高效环保的解决方案，从而有效推动土壤资源的可持续利用，同时也有助于改善生态环境，为人类和自然界的其他生物创造良好的居住环境。

参考文献：

[1]朱伟芹.生物修复技术在土壤污染治理中的应用分析[J].皮革制作与环保科技,2024,5(19):139-141.

[2]王继宇,刘阳.生物修复技术在土壤污染治理中的应用探究[J].皮革制作与环保科技,2024,5(11):101-102+105.

[3]王克垒,高晓梅.土壤污染治理中生物修复技术的作用与具体应用方法研究[J].皮革制作与环保科技,2024,5(03):88-90.

[4]冯雯,邸文瑞.土壤污染治理中生物修复技术的运用初探[J].皮革制作与环保科技,2022,3(20):137-138+141.