蘭旭琴

（貴州醫(yī)科大學(xué)神奇民族醫(yī)藥學(xué)院，貴州 貴陽 550002）

石油在開采、運(yùn)輸、煉制的過程中必會引起污染，特別是石油泄漏導(dǎo)致的污染，一旦泄漏，則會破壞土壤結(jié)構(gòu)的破壞，會導(dǎo)致土壤功能下降，毒素也將停留在土壤中，若不及時處理，則會通過食物鏈進(jìn)入到人體中，直接影響人的身體健康，嚴(yán)重者會導(dǎo)致身體癌變。但在目前的科學(xué)技術(shù)水平及管理水平下，這種污染還無法杜絕，因此如何做好土壤生態(tài)環(huán)的保護(hù)與治理是關(guān)鍵，通過治理讓土壤中的各種生物通過吸收、降解來轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，從而達(dá)到有效降低土壤中有害污染物的過程。而生物修復(fù)技術(shù)能有效利用土壤微中的生物將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化成碳源和能源，將其有害污染物降解成無害的二氧化碳和水或者其他無害物質(zhì)，這是近年來國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)也是本文探討的重點(diǎn)。

1 關(guān)于土壤生物修復(fù)技術(shù)

1.1 定義

廣義的生物修復(fù)通常是指利用各種生物的特性，吸收、降解、轉(zhuǎn)化環(huán)境中的污染物，使受污染的環(huán)境得到改善的治理技術(shù)，一般分為植物修復(fù)、動物修復(fù)和微生物修復(fù)三種類型。而我們常說的生物修復(fù)是指通過人工控制，利用特定的方法有針對性的植入微生物 （酵母菌、真菌等），使微生物通過降解、轉(zhuǎn)化清除環(huán)境中污染物的技術(shù)，使土壤無害化。生物修復(fù)技術(shù)一般有三種類型：①通過植物實(shí)現(xiàn)修復(fù)；②通過蚯蚓、微生物等動物來實(shí)現(xiàn)動物修復(fù)；③利用土壤中本身的土著微生物的新城代謝，或人工補(bǔ)充具有降解轉(zhuǎn)化污染能力的人工微生物群實(shí)現(xiàn)修復(fù)［1］。

2 土壤石油化學(xué)污染現(xiàn)狀及危害

有數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)今世界每年石油產(chǎn)量約22×108t，其中就有108t是由陸地油田產(chǎn)出。但石油污染十分嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計僅石油化工污染一項(xiàng)全年全世界就有8×106t進(jìn)入到環(huán)境中，我國作為最大的石油生產(chǎn)和消費(fèi)國，因?yàn)樯a(chǎn)條件相對落后，導(dǎo)致我國石油污染問題十分嚴(yán)重，特別是土壤的石油污染問題，這些石油物質(zhì)進(jìn)入土壤后，其含的有機(jī)物會堵塞土壤的孔隙結(jié)構(gòu)，破壞土壤結(jié)構(gòu)，直接引起土壤理化特征變化，除此，其富含的反應(yīng)會直接與土壤中的無機(jī)氮、磷結(jié)合并限制硝化作用和脫磷酸作用，使土壤中的磷、氮含量減少，土壤的質(zhì)量變得惡化。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國石油污染的土壤面積達(dá)到×103hm2，全國類似農(nóng)田有1×105hm2，且污染面積還在不斷擴(kuò)大。特別是遼河油田周圍的土壤，污染嚴(yán)重，土壤中的原油量達(dá)到1×104mg／kg，是標(biāo)準(zhǔn)值的20倍。從周圍農(nóng)作物的實(shí)際情況來看，作物減產(chǎn)嚴(yán)重，且農(nóng)殘超標(biāo)，根本無法食用。以玉米為例，當(dāng)土壤原油含量達(dá)到3100mg／kg時，玉米減產(chǎn)達(dá)到10%以上，對玉米進(jìn)行含量鑒定，發(fā)現(xiàn)其中苯并吡嚴(yán)重超標(biāo)，根本無法食用［2］。

3 土壤微生物修復(fù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

利用生物技術(shù)修復(fù)石油帶來的土壤污染早在20世紀(jì)40年代的時候國外就有相關(guān)研究了，但在80年代前土壤有機(jī)質(zhì)量還僅存在物理和化學(xué)方法的治理方法。直到20世紀(jì)80年代才明確提出了生物修復(fù)技術(shù)。目前已有200余種微生物應(yīng)用到石油化工污染的土壤修復(fù)中，一直發(fā)展到90年代，生物技術(shù)修復(fù)被認(rèn)為是最具有生命力的土壤修復(fù)技術(shù)。1991年美國將其定位最可行有效的修復(fù)方法，1994年更是在可持續(xù)環(huán)境中的生物技術(shù)大會中，提出了基因工程微生物、優(yōu)選為生物菌株和生物傳感技術(shù)利用菌株等三大最新發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域。到了近30年國外的石油污染土壤生物修復(fù)技術(shù)研究更是發(fā)展得如火如荼。我國的石油化學(xué)污染土壤生物修復(fù)技術(shù)才處于初步階段，我國是在20世界70年代才涉足的，且主要集中在微生物對原油和芳徑的降解效率，以及微生物對芳徑物質(zhì)的機(jī)理研究。研究手法則主要是利用降解微生物對石油污染的土壤進(jìn)行模擬性修復(fù)實(shí)驗(yàn)上，直到21世紀(jì)初才開始以微生物修復(fù)、植物修復(fù)研究應(yīng)用為重點(diǎn)。由此可見，我國關(guān)于這方面的研發(fā)才剛剛開始，其在我國具有廣闊的市場和發(fā)展前景。

4 生物修復(fù)技術(shù)存在問題及主要研究方向

目前，生物修復(fù)技術(shù)經(jīng)過全世界的努力，已經(jīng)取得了一定的成績，但畢竟其發(fā)展歷史較短，還存在一定的問題。這些問題限制了目前土壤生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展，這也是未來的主要研究方向。這些問題主要集中在幾點(diǎn)：

1）生物量大、污染物去除效率高的植物材料還不能滿足實(shí)際需求。

無論是植物修復(fù)還是生物修復(fù)，生物本身的特性是治理的關(guān)鍵，尋找、篩選、馴化、培養(yǎng)合適的植物和微生物種類是關(guān)鍵。但目前，我國的植物修復(fù)研究和應(yīng)用還處于早期階段，真正生物量大、去污能力強(qiáng)，且適用與工程修復(fù)的重金屬超富集植物發(fā)現(xiàn)得還不多，常用的只有蜈蚣草、大葉井口邊草等植物，總量來看非常少。我國地大物博，植物資源非常豐富，還需要我國科學(xué)家們不斷研究，尋找這些超富集植物，并加以應(yīng)用。除此，應(yīng)采用分子生物手段來提高現(xiàn)有植物對污染物的耐心、富集能力也是研究的關(guān)鍵問題。

2）生物修復(fù)過程中的輔助設(shè)備、配套技術(shù)還不夠完善。

目前研究發(fā)現(xiàn)，在土壤生物修復(fù)技術(shù)開展中，環(huán)境的影響十分重要。大多數(shù)微生物喜歡在溫暖、潮濕、氧分充足的環(huán)境中。在這樣的環(huán)境下，生物的活性、吸附性、富集性都是最優(yōu)的，但石油化工污染過的土壤中環(huán)境很差，土壤結(jié)構(gòu)也很差，生物在其中的存活性很弱，特別是植物，這種環(huán)境中生存率極低，這種情況就需要人為的配合相關(guān)設(shè)備，以改善生物的生存特性。除此之外，大多數(shù)微生物在厭氧條件下降解污物能力很弱。而且有可能有些化合物在厭氧條件下會產(chǎn)生毒性，會導(dǎo)致二次污染。這也需要相關(guān)的設(shè)備來補(bǔ)充土壤中的氧或其他受體，以此提高生物修復(fù)的效率。這也是接下來主要研究內(nèi)容之一［3］。

3）生物修復(fù)的有效性提高的問題有待提高和強(qiáng)化。

土壤在被石油化工品污染后，受其空間分布和水溶性影響，以及受土壤有機(jī)質(zhì)或黏土礦物結(jié)合的影響，生物修復(fù)的有效性變得很低。這種情況下則需要與化學(xué)修復(fù)想結(jié)合，添加相關(guān)的化學(xué)添加劑，以活化土壤重金屬和有機(jī)污染物，增強(qiáng)其生物有效性，從而提高生物修復(fù)的效率。但需要注意的是，化學(xué)添加劑在某種程度上來講，其本身就是一種污染。為了避免在修復(fù)過程中導(dǎo)致地下水、地農(nóng)水等環(huán)境的二次污染，就需要開發(fā)和使用無污染、低風(fēng)險的天然化合物等環(huán)境風(fēng)險較小的添加劑，并加強(qiáng)其生態(tài)風(fēng)險問題及控制對策的研究。

4）加強(qiáng)生物修復(fù)技術(shù)工程化和產(chǎn)業(yè)化的配套應(yīng)用研發(fā)。

目前來看，無論是微生物修復(fù)還是植物修復(fù)或是動物修復(fù)，理論研究和技術(shù)應(yīng)用都有明顯的進(jìn)步［4］，但從應(yīng)用的角度來看，依然存在一些問題，使其還無法滿足產(chǎn)業(yè)化的要求。如：重金屬等共存有毒物質(zhì)對生物降解的一致作用；生物對污物的去除具有較強(qiáng)的專一性，特定的植物或生物只能去除特定的污染物，這導(dǎo)致去污效率低，除此污染物濃度降低微生物則會出現(xiàn)無法發(fā)揮作用的情況；等等。因此，還需要從工程學(xué)、土壤學(xué)、環(huán)境化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、基因工程等多個學(xué)科綜合入手，不斷研發(fā)，不斷尋找新的方案，這樣才能找到綜合性的問題解決辦法。

5 結(jié)語

我國經(jīng)濟(jì)正處于飛速發(fā)展的階段，但隨著工業(yè)的發(fā)展，石油污染會更加嚴(yán)重，若無法及時對土壤進(jìn)行修復(fù)，那么我國人多地少的壓力會越來越大，這對于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，抑或?qū)τ谖覈嗣竦纳眢w健康都是極其不利的，生物修復(fù)技術(shù)作為一種治理效率高、費(fèi)用低、可操作性強(qiáng)的修復(fù)治理方法，在未來將得到大力推廣。在后期的研究工作中，只有將這些問題逐一解決了，我國的石油化學(xué)污染土壤生物修復(fù)技術(shù)才能得到真正的實(shí)施應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。