污染土地及生物修复.doc

有机污染土壤的植物-微生物联合修复(资源与环境学院 资环09-2班 禹建政 0917101051)摘要:为修复有机污染土壤，采用微生物与植物相结合的微生态技术，在试验区进行了土壤中有机污染物质的降解与修复试验研究。通过一系列的试验,验证了植物一微生物修复技术对有机污染土壤修复的有效性，探索了推广应用的可行性。关键词:有机污染 植物-微生物 联合修复土壤有机污染是由有机物引起的土壤污染。土壤中主要有机污染物有农药、三氯乙醛、多环芳烃、多氯联苯、石油、甲烷等，其中农药是最主要的有机污染物。土壤中有机污染物按降解性难易分成两类：易分解类，如2，4-D、有机磷农药、酚、氰、三氯乙醛；难分解类，如2，4，5-T、有机氯等。在生物和非生物作用下，土壤中有机物可转化和降解成不同稳定性的产物，或最终成为无机物，特别是土壤微生物起着重要作用。土壤有机污染可造成作物减产，如用含三氯乙醛废酸制成的过磷酸钙肥料可造成小麦、水稻大面积减产，可引起污染物在植物中残留，如DDT可转化成DDD、DDE成为植物残毒。污染土壤的生物修复技术由于具有成本低、无二次污染及处理效果好等优点,近年来备受关注。现就针对污染状况比较严重的石油污染土壤的植物-微生物联合修复进行一下研究分析。石油是一种复杂的多组分均质混合物，其主要成分有烷烃、环烷烃和芳香烃，还有数量不多但很重要的非烃组分，如含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、胶质和沥青质等。随着石油开采和使用量的增加，大量的石油污染物进入环境，对环境造成了严重污染，同时也给生物和人类带来危害。目前，石油污染问题已成为世界各国普遍关注的问题。生物修复技术处理费用低，无二次污染，方法简单，效果好，已经引起环保工作者的普遍关注，目前实际应用的生物修复主要是微生物修复和植物修复。一、石油污染土壤的微生物处理方法石油污染土壤的微生物处理方法主要有两类：原位生物修复技术和异位生物修复技术。1.原位生物修复技术原位生物修复技术即向污染的土壤直接投放化学物质，如：、 等营养物质或供氧，促进微生物的生长、繁殖或接种经驯化培养的高效微生物等，利用微生物的代谢来达到分解石油烃的目的。此技术费用少、环境影响小、处理水平高，可用于技术上难于应用的场地。此法包括：投菌法、生物培养法、生物通气法、土耕法，生物堆放。（1）投菌法投菌法就是直接向污染的土壤接入污染降解菌，同时提供这些降解菌生长、繁殖所必须的 N、P等营养元素和微量元素。（2）生物培养法生物培养法就是定期地向污染土壤中投加营养物质和H2O2，并且供氧。H2O2则在微生物代谢过程中作为电子受体，将污染物彻底矿化为CO2和H2O。（3）生物通气法生物通气法是一种强迫氧化的生物降解方法，在污染土壤区域上打至少两口井，并且安装鼓风机和抽气机，将空气强制鼓入土壤中，然后抽出，土壤中挥发性和半挥发性的有毒物质将随之除去。污染土壤生物通气法只有多孔的土壤结构才适合用。（4）土耕法土耕法是把污染土壤覆盖在土地上，然后对土壤进行耕耙处理，使污染土壤充分与降解微生物混合。其成本低，可使石油浓度降低到以下，要使其浓度继续降低，需要更长时间，并且增加微生物和表面活性剂，增加耕耙频率。（5）生物堆放生物堆放是土耕法的一种改进形式，生物堆通常包括一个打了孔的暗渠用来收集沥出物和回收生物堆中的空气。在暗渠的一端连接一个真空泵，向生物堆鼓气，以促进微生物的生长。生物堆还包括一个喷灌和滴灌系统，来调节湿度，为微生物的生长提供一个良好的环境，以便提高处理效率。与土耕法相比，它可以回收生物堆释放的气体并对其处理，因此它放出的挥发性气体少，二次污染小。2.异位生物修复技术石油污染土壤的异位生物修复技术就是将污染土壤挖出移动堆积到合适地点，再利用微生物及其他生物，将存在于土壤、地下水和海洋中的有毒有害物质降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质的工程技术。此技术费用昂贵，所以只有在土壤严重污染时才采用异位生物修复技术。这种修复技术包括预制床法、土壤堆肥法、生物反应器法、厌氧处理法。（1）预制床法预制床法是将不泄露的平台上铺上砂石，把污染的土壤以15-30cm 的厚度平铺到预制床上，加入营养物质和水，必要时可加入一些表面活性剂，定期翻动土壤，补充氧气，以满足土壤中微生物生长的需要。处理过程中流出的渗滤液，回灌于该土层上，以便彻底清除污染物。（2）土壤堆肥法土壤堆肥法是一种和土壤耕作法相似的生物修复过程，但是它加入了土壤调理剂（加入的物质或调理剂可以是干草、刈割草、树叶、木屑、麦秆、锯屑或肥料）以提供微生物生长和石油生物降解的能量。微生物既消耗土壤调理剂又消耗石油产品。和土壤耕作法相比，土壤堆肥法可以降低承载石油污染土壤的生物修复处理时间，但处理费用比土地耕作法略高一点。（3）生物反应器法生物反应器处理石油污染土壤是人工强化微生物降解的过程。其中泥浆反应器是最灵活的一种生物反应器，将污染土壤挖出后过筛，然后移入生物反应器内，加水与污染土壤混合，使之成泥浆状，同时加入营养物质，表面活性剂和电子受体，并且不断搅拌，使微生物与底物充分混合，完成代谢过程，达到处理目标后，将泥浆在快速过滤中脱水。（4）厌氧处理法厌氧处理技术适用于高浓度的有机物污染的土壤处理，对某些污染物如三硝基甲苯、 等的降解比好氧处理更为有效，现已有厌氧生物反应器之类的厌氧生物修复技术。但由于其厌氧条件难于控制，并且易产生中间代谢污染物等，故目前应用的比好氧处理少，但是很有发展潜力。二、石油污染土壤的植物修复方法植物修复技术是利用植物根系的吸收作用以及植物体内发达的酶系统对污染的环境介质进行治理。植物修复技术主要采用于污染程度为低中等的、分布面积广、在其它处理方法都不经济的地段采用。该技术投入低、效果好和纯自然，对土壤功能的维护和对土壤生物恢 复的有积极作用。植物修复的机理如下页图所示。目前已报道有88种植物能有效吸收和富集70余种有机污染物。部分常见植物种类及其可去除的有机物。1.植物修复的方式（1）植物提取植物提取就是利用专性植物根系吸收一种或几种污染物，并将其转移，贮存到植物茎叶，然后收割茎叶，异地处理。处理方式有热处理、微生物处理和化学处理。（2）植物挥发植物挥发是植物将污染物吸收到体内后并将其转化为气态物质释放到大气中。由于这一方法只适用于挥发性污染物，所以应用范围很小，并且将污染物转移到大气中对人类和生物有一定的风险，因此它的应用受到限制。（3）植物稳定化植物稳定化是利用植物吸收和沉淀来固定土壤中的大量有机污染物和有毒金属，以降低其生物有效性并防止其进入地下水和食物链，从而减少其对环境和人类健康的污染风险。植物稳定化技术适用于相对不易移动的物质，表面积大、土壤质地粘重、有机质含量多。（4）植物降解植物降解是指植物本身通过体内的新陈代谢作用或借助于自身分泌的物质，将所吸收的污染物在体内分解为简单的小分子如H2O和CO2，或转化为毒性微弱甚至无毒性形态的过程2.石油污染土壤植物修复技术新发展近年来，植物转基因技术的发展为植物修复技术的应用提供了良机。很多研究者试图将转基因技术用于改造植物的特性，以增强其在吸收、富集、转化和降解有机污染物方面的能力。(1)转基因增强植物对有机污染物的耐受能力耐受能力差的植物不适合用于修复污染环境，这类植物即便是对污染物有很强的吸收效率和富集能力，也会因为污染物毒害的不断加重而无法正常生长。通过转基因的办法能提高植物对特定有机污染物的耐受能力。(2)转基因提高植物对有机污染物的吸收和转化能力很多植物原来就有吸收和转化特定有机污染物的能力，但是这种吸收和转化的效率比较低。(3)转基因提高植物对有机污染物的降解能力植物修复最理想的方式是将大分子的有机化合物经过降解最终转化成H2O和CO2。人们发现很多能够降解有机污染物的酶类，如：细胞色素单加氧酶、过氧化物酶、漆酶和脱卤素酶等。通过转基因技术已经将有些有用基因转入植物，通过转入特定外源基因能够增强植物降解除草剂的效率。近年来，生物修复技术在国内外都得到了较快的发展，一批具有特殊生理生化功能的植物、微生物应运而生，基因修饰、改造，克隆与基因转移等现代生物技术的渗透，推动了生物修复技术的进一步应用与发展。微生物修复和植物修复技术现阶还存在很多问题。在以后处理有机污染土壤的过程中，一方面要进一步完善生物修复技术，使其成熟化和系统化；另一方面，要注意传统方法与生物修复方法相结合，发挥各自优点，使环境修复的过程成为一个有机的整体。达到系统化和最优化，同时要综合考虑经济效益、社会效益和环境效益。参考文献：1王连生.有机污染化学M.北京：高等教育出版社，2004-07.2张甲耀.生物修复技术研究进展J.应用与环境生物学报，1996,2(2)：193-199.3张海荣，李培军，孙铁珩，姜昌亮，许华夏，张春桂，马学军，姚德明.四种石油污染土壤生物修复技术研究J.农业环境保护，2001，20（3）:78-80.4姜昌亮，孙铁珩，李培军，张春桂，张海荣，马学军，姚德明，杨桂芳.石油污染土壤长料堆式异位生物修复技术研究J应用生态学报，2001，12（2）：279-282.5顾传辉，陈桂珠.石油污染土壤生物修复J.重庆环境科学，2001，23（2）：42-45.6韩阳，李雪梅，朱延姝，等.环境污染与植物功能M.北京：化学工业出版社，2005-05.7孔繁翔环境生物学M北京：高等教育出版社，20003613698李法云。藏树良，罗义污染土壤生物修复技术研究J生态学杂志，2003，22(1)：35-399韦朝阳。陈同斌重金属超富集植物及植物修复技术研究进展J生态学报，2001，21(7)：1197-120310陈晓东沈抚灌区土壤生态恢复途径初步研究J环境保护科学，2002，28(2)：33-3611奚旦立，孙裕生，刘秀英环境滥测M北京：高等教育出版社2004121-131