摘 要：土壤在生態(tài)環(huán)境中扮演著重要的角色。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)，工業(yè)企業(yè)加速發(fā)展，廢棄物不斷向土壤表面堆放和傾倒，有害廢水不斷向土壤滲透，大氣中的有害氣體及飄塵也不斷隨雨水降落在土壤中，導(dǎo)致土壤污染。因此，我國(guó)需采取相關(guān)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，加強(qiáng)對(duì)土壤資源的保護(hù)和管理，提高土壤資源的利用率，從而推動(dòng)社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展?；诖耍U述了土壤污染物的種類，分析了生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)，提出了有效的優(yōu)化對(duì)策。

關(guān)鍵詞：生物修復(fù)技術(shù)；土壤資源；污染治理

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）12–0-03

當(dāng)前，我國(guó)的環(huán)境污染較為嚴(yán)重，最主要的是土壤污染，而土壤功能也會(huì)因受到污染而無(wú)法給植物提供足夠的養(yǎng)分。同時(shí)，會(huì)使一些有害物質(zhì)積累在植物體內(nèi)，通過(guò)食物鏈的形式進(jìn)入人體，從而對(duì)人體產(chǎn)生危害。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，人們的生活也在不斷得到改善，但污水、廢氣等污染物帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境破壞會(huì)產(chǎn)生食品安全問(wèn)題，難以保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，這已經(jīng)成為當(dāng)前各產(chǎn)業(yè)亟須重視和解決的重要問(wèn)題。這就需要有關(guān)部門(mén)通過(guò)對(duì)土壤進(jìn)行生物修復(fù)，使其恢復(fù)正常的生態(tài)功能。

1 土壤污染概述

1.1 土壤污染的概念

土壤污染是指人為因素導(dǎo)致某種物質(zhì)進(jìn)入陸地表層土壤，引起土壤化學(xué)、物理、生物等方面特性的改變，影響土壤功能和有效利用，危害公眾健康或破壞生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象。這些物質(zhì)會(huì)在土壤中發(fā)生一系列的物理、化學(xué)作用，破壞土壤的成分結(jié)構(gòu)，無(wú)法維持自然的動(dòng)態(tài)平衡，導(dǎo)致土壤的品質(zhì)越來(lái)越差，不能為作物的生長(zhǎng)和發(fā)育提供養(yǎng)分，降低農(nóng)作物的產(chǎn)量。此外，土壤污染還會(huì)引起如空氣二次污染等環(huán)境問(wèn)題，影響整個(gè)生物鏈的平衡。

1.2 土壤污染物的種類

1.2.1 重金屬物質(zhì)

環(huán)境污染問(wèn)題在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位，若不能對(duì)其進(jìn)行有效防治，則會(huì)給國(guó)家?guī)?lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失，難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。其中，大部分環(huán)境污染問(wèn)題是由無(wú)機(jī)污染物引起的，如鉛、鉻等重金屬，包括重金屬超標(biāo)的農(nóng)藥使用、未經(jīng)特殊處理的工業(yè)廢水隨意排放、大氣重金屬粉塵沉降、含重金屬?gòu)U水灌溉農(nóng)田等。無(wú)論何種途徑，均會(huì)影響土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，且后期修復(fù)和處理過(guò)程難度較大[1]。

1.2.2 有機(jī)物

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證作物的正常生長(zhǎng)，經(jīng)常需要施用化肥和噴灑農(nóng)藥。而在實(shí)際生產(chǎn)中，若不有效控制化肥、農(nóng)藥的使用，則會(huì)對(duì)土壤造成污染。許多農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)由于過(guò)量使用化肥和農(nóng)藥，造成土壤有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)，存在大量有機(jī)污染物，對(duì)土壤資源的有效利用造成較大影響。

1.2.3 病原微生物

病原微生物來(lái)源主要是人畜糞便，糞便中含有大量的致病性微生物。某些灌溉作業(yè)會(huì)使用處理后的廢水進(jìn)行灌溉，而廢水中存在致病性微生物，當(dāng)人體暴露于受污染的土壤后，其致病性微生物會(huì)危害人類健康。

1.2.4 放射性物質(zhì)

近年來(lái)，由于科技的進(jìn)步，我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。工業(yè)化時(shí)代，我國(guó)的核技術(shù)得到極大的發(fā)展，在地質(zhì)、科研等各方面都得到了有效的應(yīng)用。當(dāng)前，我國(guó)不少區(qū)域的土壤存在核污染物，與其他類型的污染物相比，核污染物質(zhì)的輻射強(qiáng)度更大，其會(huì)在生態(tài)系統(tǒng)中不斷傳遞，進(jìn)而影響食物鏈中的所有生物，最終危害人類健康[2]。

2 生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的應(yīng)用

2.1 植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

植物修復(fù)技術(shù)是一種利用植物自身生長(zhǎng)與代謝過(guò)程，對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的重要手段，具有操作簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

首先，植物修復(fù)技術(shù)可以通過(guò)植物根系從土壤中吸取有害物質(zhì)并積累至植株，篩選出適合的重金屬富集植物，促使其在根系及地上部分吸收重金屬污染物，通過(guò)對(duì)植物體的采摘與加工，使污染物由土壤向植物遷移，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的污染治理。

其次，利用植物對(duì)重金屬的吸附作用，將有毒污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)毒形態(tài)。植物根系在吸收污染物后，一部分污染物會(huì)被運(yùn)輸至植株地上部分，部分污染物經(jīng)植物自身的代謝過(guò)程轉(zhuǎn)變成難溶或無(wú)毒的污染物，減少對(duì)土壤的污染。部分植物在生長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種特殊的物質(zhì)，這種物質(zhì)能夠?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)變成揮發(fā)性的氣體，并通過(guò)植物的蒸騰作用被排放至空氣。這能有效地降低污染物在土壤中的濃度，從而達(dá)到治理土壤污染的目的。由于植物對(duì)重金屬的耐受性和對(duì)有機(jī)污染物的吸收能力存在差異，針對(duì)不同的污染類型及治理目的，需要選用適宜的植物品種，使其達(dá)到最佳的修復(fù)效果。

最后，根據(jù)植物的生長(zhǎng)周期，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的管理。在植物生長(zhǎng)期間，要密切關(guān)注植物的生長(zhǎng)狀況、根系的發(fā)育狀況、對(duì)污染物的吸收情況等，保證修復(fù)的有效性和持久性，防止在生長(zhǎng)期間對(duì)土壤造成二次污染。

2.2 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

動(dòng)物修復(fù)技術(shù)能充分利用動(dòng)物的生存活動(dòng)，對(duì)土壤進(jìn)行有效的修復(fù)與改良。

首先，蚯蚓等分解能力強(qiáng)的動(dòng)物可吸收污染物，降低其對(duì)土壤的污染程度。通過(guò)取食和排泄等方式將污染物轉(zhuǎn)化為更加穩(wěn)定的化學(xué)形態(tài)，減少土壤的污染負(fù)荷。將適當(dāng)數(shù)量的蚯蚓等動(dòng)物投放至土壤，可以加速污染物降解進(jìn)程，改善土壤生態(tài)環(huán)境。

其次，某些動(dòng)物能夠吸附并積累特定的污染物，減少土壤中的污染物質(zhì)。例如，鳥(niǎo)、蟲(chóng)類動(dòng)物能富集環(huán)境中的重金屬等污染物，間接緩解土壤污染的壓力。動(dòng)物活動(dòng)還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高空氣流通率，進(jìn)而增強(qiáng)其生物學(xué)活性，加速養(yǎng)分循環(huán)。例如，蚯蚓在土壤中打洞，可以提高土壤的通氣性，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)與新陳代謝。

最后，將動(dòng)物修復(fù)與植物修復(fù)相結(jié)合，具有更加全面的修復(fù)作用。引進(jìn)合適的動(dòng)物可以改良土壤結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)植物根系的生長(zhǎng)及對(duì)水分的吸收，且動(dòng)物自身的代謝活性也能對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行降解，協(xié)同植物對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)[3]。

2.3 微生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

微生物修復(fù)技術(shù)是指通過(guò)微生物降解、吸附或沉淀等手段治理土壤中的污染物，該技術(shù)可分為兩類：異位修復(fù)和原位修復(fù)。采用何種處理方式，應(yīng)根據(jù)不同的污染狀況及處理目的而定。其中，異位修復(fù)是將受污染介質(zhì)（土壤、水體）遷移至其他地方進(jìn)行的一種生物修復(fù)技術(shù)，強(qiáng)調(diào)的是通過(guò)人工調(diào)控，營(yíng)造更加適合生物降解的環(huán)境；原位修復(fù)是將被污染的培養(yǎng)基不經(jīng)運(yùn)輸和運(yùn)輸，直接在其原位或易于滯留的地方進(jìn)行的一種生物修復(fù)。微生物修復(fù)技術(shù)通過(guò)篩選被污染土壤中的微生物，供給適宜的養(yǎng)分，使其吸收、再循環(huán)，進(jìn)而提高土壤品質(zhì)?？梢岳梦⑸锏拇x作用，將土壤中有害物質(zhì)的分解或?qū)⒅亟饘俜纸獬呻y溶性化合物，達(dá)到修復(fù)土壤環(huán)境的目的。還可以通過(guò)微生物代謝產(chǎn)物將重金屬轉(zhuǎn)化為可溶性化合物，再通過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，逐步沉淀成難溶性的沉積物，達(dá)到減少重金屬污染、提高土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的目的。而針對(duì)某些特別的污染問(wèn)題，可選用具備一定降解性能的微生物，篩選出對(duì)重金屬有較強(qiáng)富集能力和較強(qiáng)生物毒性的微生物，通過(guò)針對(duì)性的技術(shù)應(yīng)用，有效增強(qiáng)修復(fù)效果[4]。

3 生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

3.1 影響土壤生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

土壤生物修復(fù)過(guò)程中所產(chǎn)生的效應(yīng)復(fù)雜且多樣，微生物、動(dòng)植物等生物的引入與利用，將直接或間接地影響土壤生態(tài)環(huán)境。一方面，生物修復(fù)技術(shù)會(huì)使土壤物理、化學(xué)特性發(fā)生變化。在土壤污染治理中，新引入的微生物可能會(huì)與原有的微生物產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)而影響土壤的生態(tài)平衡。另一方面，外來(lái)物種也會(huì)排擠原有物種，進(jìn)而對(duì)土壤多樣性與穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。

3.2 技術(shù)消耗的成本費(fèi)用高

首先，生物修復(fù)技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛、環(huán)境友好的技術(shù)，需要消耗大量生物材料，如微生物、動(dòng)植物等，這種生物材料價(jià)格昂貴，且要考慮其活性、適應(yīng)性和運(yùn)輸成本。其次，該技術(shù)的應(yīng)用涉及培養(yǎng)、分離和檢測(cè)等設(shè)備儀器，造價(jià)高，要考慮維修、系統(tǒng)升級(jí)的成本。再次，物修復(fù)技術(shù)是一項(xiàng)耗費(fèi)巨大人力和物力的工程技術(shù)，人力資源包括技術(shù)人員、科研人員、行政人員等，其需要具備專業(yè)的技術(shù)與知識(shí)，這就需要考量人力資源的研究與訓(xùn)練成本。最后，污染物質(zhì)的種類、濃度、土壤條件、環(huán)境因子等也會(huì)對(duì)該技術(shù)的消耗費(fèi)用產(chǎn)生影響，增加土壤修復(fù)的費(fèi)用[5]。

3.3 生物修復(fù)效果受到限制

土壤環(huán)境是影響生物修復(fù)效果的一個(gè)重要問(wèn)題。土壤環(huán)境是指土壤理化、生物性狀、污染物質(zhì)含量等方面，pH值、溫度、濕度、氧化還原狀態(tài)等因素會(huì)對(duì)微生物、動(dòng)植物的生長(zhǎng)與活性產(chǎn)生重要影響，在一定程度上影響生物修復(fù)的效果。同時(shí)，土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素、有機(jī)質(zhì)含量及礦物種類等都會(huì)對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)與活動(dòng)產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)而影響植物與動(dòng)物的修復(fù)作用。此外，污染物質(zhì)的種類、含量等因素也會(huì)對(duì)修復(fù)效果產(chǎn)生一定的影響。在生物修復(fù)中，污染物自身的溶解性、揮發(fā)性和生物有效性，會(huì)對(duì)微生物的降解產(chǎn)生一定的影響。

3.4 威脅人體健康和生態(tài)安全

在生物污染的治理中，微生物、動(dòng)植物等引入會(huì)對(duì)人體健康和生態(tài)安全構(gòu)成極大的威脅。例如，外來(lái)微生物的引進(jìn)會(huì)影響原有的生物，打破原來(lái)的生態(tài)平衡，對(duì)環(huán)境造成不利的影響。微生物還具有一定的致病性，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。此外，動(dòng)植物的生長(zhǎng)活動(dòng)會(huì)對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生一定的影響。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，引進(jìn)的動(dòng)植物與原生物種發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，或?qū)⑿挛锓N從原生物種中驅(qū)逐出去，都將影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)系統(tǒng)[6]。

4 生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的優(yōu)化對(duì)策

4.1 優(yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)施方案

優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)施生物修復(fù)技術(shù)，需要進(jìn)一步研究和了解生物修復(fù)技術(shù)，以突破其在土壤中的局限性。首先，明確土壤環(huán)境對(duì)微生物修復(fù)效率的作用機(jī)理。通過(guò)分析土壤理化性質(zhì)、生物特征對(duì)微生物與動(dòng)植物等的影響，探討污染物質(zhì)特性和含量對(duì)修復(fù)效率的影響，從而有針對(duì)性地優(yōu)化微生物修復(fù)工藝的設(shè)計(jì)與實(shí)施。其次，針對(duì)不同的土壤環(huán)境及污染物特性，選用合適的生物材料和處理方法。在對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行生物修復(fù)時(shí)，可選用具有高降解性能的菌種或經(jīng)基因修飾的微生物；在對(duì)重金屬污染進(jìn)行生物修復(fù)時(shí)，應(yīng)選用對(duì)重金屬有較強(qiáng)吸收能力的動(dòng)植物。最后，制定一套完整的實(shí)施計(jì)劃，具體內(nèi)容包括制定實(shí)施流程、實(shí)施次數(shù)、實(shí)施劑量等參數(shù)，并制定相應(yīng)的監(jiān)控指標(biāo)與方法。

4.2 減少技術(shù)應(yīng)用的成本

首先，開(kāi)發(fā)一種高效、廉價(jià)的生物處理方法，進(jìn)一步提高微生物、動(dòng)植物的生長(zhǎng)效率和活力，從而達(dá)到減少污染的目的。通過(guò)基因工程手段對(duì)微生物進(jìn)行改造，使其具有較強(qiáng)的降解性能，縮短修復(fù)周期與減少費(fèi)用。其次，通過(guò)優(yōu)化工藝，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)的生物修復(fù)。針對(duì)不同的土壤環(huán)境，合理地選擇合適的菌種和接種劑量，達(dá)到提高處理效率、減少投入費(fèi)用的目的。在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)各個(gè)部門(mén)的協(xié)作，企業(yè)、政府、科研院所可以提供技術(shù)、財(cái)政、科研成果等支撐，通過(guò)多學(xué)科協(xié)作，減少處理費(fèi)用，促進(jìn)其在土壤污染控制領(lǐng)域的推廣。最后，開(kāi)展生物修復(fù)技術(shù)示范工程。通過(guò)示范工程的演示與宣傳，使廣大群眾進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染控制方面的優(yōu)越性和發(fā)展前景，為我國(guó)科技成果的推廣與應(yīng)用提供一個(gè)展示與交流的平臺(tái)，降低應(yīng)用的成本與門(mén)檻[7]。

4.3 強(qiáng)化對(duì)環(huán)境影響的評(píng)估與監(jiān)測(cè)

通過(guò)加強(qiáng)對(duì)土壤環(huán)境影響的評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)，可以抑制土壤污染的蔓延。首先，有必要評(píng)估生物修復(fù)技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響。研究?jī)?nèi)容包括引入的微生物、動(dòng)植物等生物的安全性，以及生物修復(fù)過(guò)程中的二次污染評(píng)價(jià)。在評(píng)估時(shí)，充分考慮土壤的理化特性、污染物性質(zhì)與濃度、氣候條件等，以保證該技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。其次，加強(qiáng)對(duì)污染物生物修復(fù)效果的監(jiān)測(cè)。主要研究?jī)?nèi)容為監(jiān)測(cè)有機(jī)體的生長(zhǎng)與活性，及其在土壤中的降解與轉(zhuǎn)化。最后，建立健全的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)該地區(qū)的治理效果，通過(guò)對(duì)土壤理化特性、污染物性質(zhì)及濃度的監(jiān)測(cè)，以及微生物群落結(jié)構(gòu)的變化，評(píng)估該技術(shù)的長(zhǎng)期有效性和穩(wěn)定性[8]。

4.4 加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)管控

首先，構(gòu)建一套完整的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包含對(duì)微生物、動(dòng)植物等生物的安全評(píng)價(jià)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，綜合考慮土壤的理化特性、污染物的性質(zhì)與濃度、氣候等因素，確定其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害程度。在引入微生物時(shí)，盡量選用致病力弱、對(duì)環(huán)境危害小的菌種，并通過(guò)適宜的接種劑量和生長(zhǎng)條件，減輕其對(duì)環(huán)境的危害。其次，定期監(jiān)測(cè)土壤理化特性、污染物性質(zhì)與濃度、微生物群落結(jié)構(gòu)等，評(píng)價(jià)動(dòng)植物的生長(zhǎng)與行為。最后，建立一套包含風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、評(píng)估、應(yīng)對(duì)與恢復(fù)的應(yīng)急計(jì)劃，并明確有關(guān)人員的責(zé)任與工作流程。同時(shí)，加大宣傳力度，使廣大群眾對(duì)該生物修復(fù)的原理、作用及潛在的危害有清晰的認(rèn)識(shí)，從而對(duì)該技術(shù)的執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)管[9]。

5 結(jié)束語(yǔ)

生物修復(fù)技術(shù)是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ耐寥佬迯?fù)方法，能有效地解決土壤污染問(wèn)題，促進(jìn)土壤生態(tài)修復(fù)與保護(hù)。但當(dāng)前該技術(shù)仍面臨著土壤環(huán)境影響大、治理效果受限、成本較高等問(wèn)題，且具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。因此，在應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)處理土壤污染的過(guò)程中，需要強(qiáng)化對(duì)其環(huán)境影響的評(píng)價(jià)與監(jiān)控，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)施方案、降低費(fèi)用、強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管理與控制，保證其安全與可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 苗曉雨.生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的應(yīng)用研究[J].皮革制作與環(huán)?？萍迹?024，5（10）：181-183.

[2] 王克壘，高曉梅.土壤污染治理中生物修復(fù)技術(shù)的作用與具體應(yīng)用方法研究[J].皮革制作與環(huán)?？萍迹?024，5（3）：88-90.

[3] 王繼宇，劉陽(yáng).生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的應(yīng)用探究[J].皮革制作與環(huán)?？萍?，2024，5（11）：101-102，105.

[4] 王光武，駱驊，周偉.生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理領(lǐng)域的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2024（1）：22-26.

[5] 張輝，黃敏銳，姚靖靖.微生物技術(shù)在重金屬土壤修復(fù)中的應(yīng)用[J].工業(yè)微生物，2023，53（6）：175-177.

[6] 薛靜.淺析生物修復(fù)方法在土壤重金屬污染治理中的應(yīng)用[J].皮革制作與環(huán)?？萍迹?024，5（7）：135-137.

[7] 張雅瓊.植物修復(fù)技術(shù)在農(nóng)田土壤污染治理中的應(yīng)用與效果驗(yàn)證[J].皮革制作與環(huán)?？萍?，2024，5（2）：99-101.

[8] 施維林，羅王捷.有機(jī)物污染土壤修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].蘇州科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，39（2）：1-8.

[9] 鄒維維，張漫淩，熊小蘭，等.生物修復(fù)在土壤重金屬污染中的探索[J].環(huán)境工程，2023，41（S01）：476-480.

收稿日期：2024-09-11

作者簡(jiǎn)介：高燕（1983—），女，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程、生態(tài)環(huán)境保護(hù)。