陈慧 孙文洁
江苏必诺检测技术服务有限公司 江苏南京 210000
摘要：本文综述了包括有机物、重金属、放射性物质等几种主要污染物对土壤造成污染的问题现状。对已开发出的物理化学、化学和生物修复法的优劣进行比较，重点介绍了生物修复的研究进展。植物和微生物修复法在治理重金属污染方面都有重要应用，微生物对于降解有机污染物也有较好效果。相比之下，动物修复法目前仍在探索阶段。最后分析当前土壤修复中存在的部分问题，对未来的研究做出展望。
关键词：土壤污染；动植物修复；微生物修复；联合修复
土壤好坏与人民生活息息相关，一片好的土壤可以培育出优良的农产品，为人们的健康提供一份保障。相较于大气污染和水污染，目前对土壤污染的认识还不够，采取的研究方法也存在一定的问题。随着各国对土壤污染问题的重视，不断开发出包括化学修复、生物修复和物理化学修复在内的多种方法。
1. 土壤主要污染物
石油的开采、运输和加工，化工行业不规范排放，城市生活污水，农用化学品的滥用等，来自各种渠道的污染物正在威胁土壤环境。其中部分污染物，如农药、重金属，很难通过土壤自身调节能力降解。它们不仅会影响土壤生物的生存繁衍，还会通过农产品间接危害人类生命健康。对土壤造成污染的具体可分为以下几类：
1.1 有机污染物
有机污染物的主要来源是农药，当前很多运用的化学农药约有50多种,其间包括有机氯农药、有机磷农药、苯酚、氨基甲酸酶类、苯氧羧酸类、胺类。化工生产排放的废弃物中含有诸如多环芳烃、硝基酚及其衍生物、有机染料等污染物。[1]在石油开采、运输的过程中都可能导致石油的排放和泄漏，部分石油未能回收，残留在土壤中，破坏土壤结构，降低土壤透气性。[2]
1.2 重金属
重金属元素，如Hg、Cr、Cu、Zn、As，在工业上有广泛的应用，尤其是在采矿、冶金、煤矿、镀铬和化工行业。付善明[3]分析某矿山选厂中重金属元素含量，测得铅，锌，镉，铜，镍含量高达637.404，5330.374，17.76l，421.123和61.145mg/kg，这些重金属元素得不到很好的处理，随废水一同被排入附近水体，造成水体周边土壤中重金属含量严重超标。
1.3 放射性元素
放射性元素来源于大气层中的核实验和部分核科学研究机构排出的所排放的各种废气、废水和废渣。放射性元素在土壤中积累后，很难依靠土壤中生物的代谢活动吸收转化，只能通过其自身衰变转化为稳定元素。
2. 土壤修复技术
2.1 物理修复法和化学修复法
物理化学修复方法主要包括：(1)电动法：通过建立电场，使得土壤内重金属离子发生迁移，从而将其收集并进行后续处理。（2）电加热法：类似于微波炉加热的原理，交变电场产生的电磁波可以在土壤转化成热能，在土壤内处于吸附态的重金属化合物会脱附。此方法可用于收集汞和硒元素；（3）相转移法：通过溶剂淋洗，将分散在土壤固相中的金属元素富集在溶剂相中，再对溶剂中的金属进行收集。[4]
2.2 生物修复法
生物修复是指利用动物、微生物和植物对土壤中污染物转化、吸收和降解，使有害物质转变成无毒害或降低到可接受水平的过程。其具有经济成本低、非侵入性和可永久解决污染等显著优点。主要分为以下几类：
2.2.1 植物修复法
植物修复法主要集中应用在重金属污染的治理上。部分植物可对某一种重金属有较高耐受性，并在摄取无机盐离子时，在体内过量富集。基于此，可用此类植物治理土壤污染。具体可分为以下几类：
（1）植物提取 利用植物对重金属的超量吸收来吸取土壤中的重金属，将植物收割后再单独处理其中累积的金属元素。通过在同一片被污染土壤上持续种植-收割的循环，直至重金属离子含量降至目标限值以下。目前已知的有700多种可以超量吸收重金属的植物，对钴、铜、铬等元素的累积量一般可达0.1%[5]。
（2）植物挥发 利用植物的根系吸收金属，在植物体内转化成易挥发物质，再通过植物蒸腾作用将污染物质挥发到环境空气中。目前研究较多的是Se和Hg。例如，汞可被还原成单质。然而此方法治标不治本，在部分情况下，只是将土壤污染转化为空气污染。
（3）植物稳定 被重金属污染的土壤经过雨水冲刷、淋洗，其中累积的重金属元素可能会渗透到地下水中。为了避免这种情况的发生，通过大量种植耐重金属的植物，使重金属元素在植物根部累积、沉淀，达到固化的目的[6]
2.2.2 动物修复法
土壤动物一方面在摄入养分的同时会摄入重金属离子，另一方面其可以生成能与金属离子络合的代谢产物，比如圆虫可在体内合成含硫蛋白或多肽，与金属离子形成低活性络合物。
蚯蚓在自身对重金属富集同时，还通过疏松土壤，通入空气，促进好氧型微生物的生长。目前动物在土壤污染治理的应用、研究较少，实际可行的方法仍有待开发。
2.2.3 微生物修复法
以土壤中的微生物的代谢活动为基础，将重金属元素从高毒性状态转化成低毒无毒状态。如某些细菌可以氧化二价铁离子和三价砷离子，随着金属价态的改变，元素的稳定性也会改变。
土壤中的有机物污染物可以成为微生物生命活动的碳源，如石油降解菌，在其代谢过程中，可以完成污染物的降解。
2.2.4 植物-微生物联合修复
植物-微生物联合修复是生物修复研究的新领域，利用植物、土壤和周边土壤微生物组成的复合体来讲解污染物，二者在处理土壤污染物时，共同发挥作用。植物生长时，通过根系会改变周围土壤环境的理化性质，提供微生物生活场所；植物内微生物生长旺盛，对重金属离子富集，可以促进植物的生长，二者有着紧密的依存关系。
植物对重金属的吸收有专一性，而根部内生的微生物通常对多种重金属元素有耐受性。因此，微生物通过在体内富集重金属离子，改善土壤环境，从而促进植物生长。微生物代谢中产生的蛋白、多肽等有机物，可与金属离子络合，改变金属元素的存在形态。从而活化重金属，促进其在植物体内运输。 [9]
3. 限制生物修复技术治理的因素
3.1 土壤自身的粘度
生物修复技术存在局限性，在将生物技术运用到土壤治理时，一定要结合土质，做出正确的判断。因为生物修复对粘性小的土壤才能发挥其作用[2]，粘度小的生物渗透力强，可以更好的治理土壤。土壤粘性大会阻碍一些微生物的渗入，不利于生物降解优势的发挥。
3.2 微生物和动植物本身
在进行生物修复治理时，会运用到动植物和一些微生物共同修复。如果土壤污染严重，会使微生物代谢功能紊乱，影响生长速度，甚至死亡。因此，需要人为筛选菌体，提高降解菌体的数量和种类。
3.3 所处地区的温度
温度是影响维持微生物正常运作、降解有害物质的一个因素，温度还会影响微生物的代谢速度，当微生物所在地区的温度过于低时，微生物的代谢速度缓慢，影响其正常成长。因此，在温度过低时，相关人员可以在地表上设置一层保护膜，将温度控制在最适合微生物成长的范围值内。
3.4 污染物的结构
污染物的种类繁多，经大量研究表明，污染物结构的复杂程度，决定着降解的难易程度，结构越复杂越不容易被分解。生物修复技术，对于小分子更有优势，大分子难以被微生物吸收或降解。
4. 总结与展望
生物修复技术在土壤污染问题治理方面已经取得较好的应用。借助植物根系的提取，既可以使重金属元素在植物体内富集，也可将有毒重金属化合物在植物体内转化为挥发性低度化合物，借助蒸腾作用挥发到大气中，也可将重金属元素固定在植物根际，防止造成地下水污染。微生物可以通过氧化还原、吸附作用处理重金属污染，也可在代谢过程中分解有机污染物。相比之下，动物修复技术仍在探索阶段。
在实际情况下，土地会同时含有多种类型污染物，而单一生物修复有选择性，无法彻底清除土壤内污染物，效率也较低。因此，联合修复技术会是未来研究方向之一。此外，部分土壤生物对污染较为敏感，基于此可研究活体生物土壤监测技术。
参考文献：
[1] 郭硕. 生物修复技术在土壤污染治理上的应用[J]. 哈尔滨师范大学自然科学学报, 2012, 28(2): 69-72.
[2] 丁克强, 孙铁珩, 李培军. 石油污染土壤的生物修复技术[J]. 生态学杂志, 2000, 19(2): 50-55.
[3]付善明.广东大宝山铁多金属矿废水对河流沿岸土壤的重金属污染[J]．环境科学, 2007, 28(4): 805-812．
[4]崔德杰, 张玉龙. 土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报, 2004,35(3), 366-370．
[5]孙波等.超积累植物吸收金属机理的研究进展[J]. 土壤, 1999, 31(3): 113-119.
[6]张丛等.污染土壤生物修复技术[M] .北京:中国环境科学出版社, 2000.
[7]Barton L L，David A s．Transport and remediation of metal ionic characteristics of．
subsurface contaminants[M]. Washington DC: American Chemical Society. 1992: 99-107．
[8] Yucheng Wu, et al. Potential role of polycylic aromatic hydrocarbons(PAHs) oxidation by fungal laccase in the remediation of an aged contaminated soil[J], Soil Biology and Biochemistry, 2008, 40: 789-796.
[9] 李韵诗等．重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展[J]，生态学报，2015, 35(20): 688l-6890．