程科
陕西省土地工程建设集团有限责任公司西北分公司 719000
摘要:土壤污染问题是由长时间的污染积累和多方面因素导致的。针对全国土壤污染状况详细调查发现,重工业、采矿企业周边环境土壤污染物超标严重,镉、汞、铬占比较大。农药的不合理使用也造成土地大面积污染,主要江河流域的底泥中农药污染情况十分严重。为了有效地修复土壤、解决土壤污染问题,众多土壤修复方法被采用,但如何针对土壤的污染类型,选择便利的场地和高效且环保的修复手段却颇有难度。本文将主要介绍微生物技术在土壤修复中的应用。
关键词:土壤污染;微生物技术;土壤修复
引言
土壤无论是在农业生产,还是在自然环境中都有着重要的地位和作用,尤其对农业的发展起着关键的作用。在以前,人们为了经济的发展,而不重视对土壤环境的保护,导致我国的土壤污染问题十分的严重。而随着科技水平的提高和人们对环保意识重视程度的不断提升,越来越多的人认识到保护土壤的重要性。
1土壤微生物简介
土壤是微生物的大本营,是微生物生长和繁殖的天然培养基。土壤中微生物具有以下特点:类群丰富,一般包含细菌、放线菌、真菌、藻类和原生动物五大类;数量繁多,一般来说,在每克耕作层土壤中,细菌数量约为108个,放线菌(孢子)数量约为107个,真菌(孢子)数量约为106个,酵母菌数量约为105个,藻类数量约为104个,原生动物约为103个;分布广泛,由于土壤质地、发育历史、发育母质、季节、肥力、作物种植状况、土壤层次和深度等不同,其所含的微生物种类和数量会表现出很大差异,一般在微生物修复过程中起作用最大的是细菌,其次是放线菌和真菌类。土壤微生物可以通过固氮、降解无机磷钾等改善土壤的物理、化学结构并提高肥力,又可促进植物光合效应、抑制植物病原菌增殖、促进作物生长,还可降解多种重金属离子实现对污染土壤的修复。
2引起土壤污染的主要类型
2.1土壤生物污染
土壤生物污染具体指污染物和寄生虫对土壤造成的破坏,影响土壤的质量。相关的调查研究显示,土壤生物污染的来源主要包括以下几方面:使用人畜粪便,或者是灌溉没有经过处理的工业废水和生活污水,这些污染物中有大量的病原菌和有害的虫卵等,尤其这些危害物质能够在土壤中大量的繁殖和生存,如果接触到被污染的土壤,可能会出现一些病症,直接威胁人体健康。
2.2土壤物理性污染
土壤物理污染物的来源主要为大型工厂、矿产开采过程中产生的尾矿、煤矸石、粉煤灰等固体废弃物。这些有害矿物或废物不仅占用土地面积,且容易对土壤表层进行侵蚀,改变或破坏土壤理化性质和土壤结构,造成土壤养分比例失调,造成作物的不良生长和减产,降低土地利用和生产效率。另外,部分未清理的生活垃圾,如碎玻璃、方便袋、碎瓦块、旧薄膜等会降低土壤通气、透水、保肥的能力,妨碍作物根系生长。
2.3重金属污染
土壤可能会被重金属污染,引发土壤重金属污染的主要原因包括以下几方面:首先,一些地区使用含有含量超标的重金属废水进行土地的灌溉,或者一些含有重金属的粉尘落到土壤中,造成土壤中的重金属含量过高。其次,有些重金属污染,如汞污染和铜污染等都很难被土壤中的微生物分解,而是会被土壤中的微生物富集,因而,在很多地区的土壤中都出现了重金属污染的现象,不能够进行彻底的修复,直接影响土壤的质量。
3污染土壤的微生物修复技术
3.1投菌法
投菌法是指利用微生物降解和代谢能力,直接向遭受污染的土壤接入外源的污染物降解菌,同时提供这些微生物生长所需的营养,包括常量营养元素和微量营养元素。该修复技术的特点是易操作、成本低。由于微生物对生存环境较敏感,直接在土壤中投加生物菌体,会受到部分因素影响。
将表面活性剂淋洗与投菌法相结合,通过表面活性剂淋洗污染土壤来达到去除部分高浓度氯酚的目的,再加入降解菌,使低浓度氯酚不断降解。蔗糖酯淋洗与投菌法相结合,可在25d内使土壤中的2,4,6-TCP从190.4mg/kg降至3.1mg/kg,去除98.4%的土壤污染物,从而取得良好的修复效果。
3.2生物培养法
生物培养法利用的是受污染土壤中的土著微生物,这一类微生物有的可以降解土壤中的有机污染物,故而可以定期向土壤中投加适合且促进土著微生物生长繁殖所需的营养物作为能源,同时添加氧和过氧化氢作为其正常代谢过程中所需的氢受体(电子受体),在这种适宜条件下,土著微生物可以正常甚至加速新陈代谢和生长繁殖,整个过程中可以将土壤中的污染物转化为代谢产物或直接降解成二氧化碳和水。此法修复污染土壤的缺点是一般需要时间较长。
3.3生物通风法
生物通风法一般用于处理不饱和区域中的有机污染物。具有应用范围较广、成本较低的优点。该工艺在操作过程中耗时较长,利用生物通风法和堆肥法相联合的方法,添加生物有机肥接种并连续通风来修复原油污染的土壤。将生物有机肥接种在原油污染的土壤中,通过生物通风堆肥法修复,效果可观。数据显示,当油污土壤的含油量为7.00×104mg/kg时,处理40d后,可去除45%以上的原油。最大生物降解速率常数可达0.033/d,半衰期仅为20.82d。
3.4土耕法
土耕法是将被污染的土壤或沉积物挖出转移至土耕位点并放置于处理垫上,以防止污染物转移,并进行定期翻动以达到往被污染土壤中补充空气使上部处理带保持好氧状态,该法往往还会利用黏土来阻挡露出的污染物以防止地下水污染。土耕法费用极低,时间短,通常60~80d即可,因此可以在多种污染土壤的生物修复过程中使用,但是其无法处理挥发性有机物,因而会让这一部分有机物进入大气造成空气污染。
3.5堆制处理法
通过生物处理工艺对石油污染土壤进行针对性强化,对浓度稳定性差的固体有机物效果比较明显,作用时间比较高效。通过在两种油污土样的堆制中投加4株高效石油降解菌,发现该复合微生物堆制处理法对原油污染土样中的饱和烃的绝对去除效果十分明显。试验中所添加的高效石油降解菌以利用中低碳数烃类为主,生成无机物质,且该法可提高土壤质量、成本低、易操作。对油田含油污泥进行微生物堆制法处理,除油率作为指标,研究油污处理的影响因素(菌种类型、接种量、调理剂及堆制时间等),发现随着堆制时间和接种量的增加,除油污效果更好。
结束语
经济的发展和城市化进程的加快使土壤污染越来越严重,尤其是在农业发展中大量的使用化学农药很可能导致土壤中污染物质的增加。为此,各地部门必须关注污染土壤的修复工作,结合本地区土壤污染的实际情况采取有针对性的修复措施。相关的实验证明,无论是生物修复技术还是物理、化学修复技术,单独的使用任何一种修复技术都不能很好的实现修复的效果,应该将多种修复技术进行有效的结合,不断提升修复的效果,给了为人们提供更多健康食品的同时促进我国农业和工业的健康发展。
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