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1. 微生物修复法
土壤微生物是维持土壤生物活性的重要组成成分,其活性的变化和群落结构改变能敏感地反映出土壤质量和健康情况,是土壤环境质量评估不可缺少的重要生物学指标。土壤中存在着大量依靠有机物生活的微生物,具有氧化分解有机物的巨大潜力。有研究表明,在正常环境中,能利用烃类化合物的降解菌只占微生物群落的1%,而当环境受到石油污染时,其数量迅速增加,可使降解菌比例提高到 10%以上。目前,已经发现的能够降解烃类污染物的微生物约100 余属,约 200 多种,包括细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类。这些降解菌的活性除了受到自身特性的影响外,还受到土壤环境条件的影响,主要的外界因素有:土壤温度、湿度、氧气含量、pH值和养分比例等。根据微生物修复处理时的现实环境,最适条件将有所变动。
由于具有成本低、易操作、作用持久等优势,微生物修复石油污染土壤已成为研究和应用热点。自美国利用微生物技术将阿拉斯加大面积石油污染海岸成功修复以来,这方面的研究和应用备受关注。由此产生了一系列生物修复技术,如土壤翻耕法、生物通气法、预制床法、堆制法、生物反应器法等。
2. 植物修复法
植物修复是利用植物与环境之间的相互作用,对环境污染物质进行吸附、吸收、转移、降解、固定、挥发等,最终使土壤环境得到恢复。一株植物常常被喻为一个太阳能生物泵,它通过植物根系吸收水分,根系累积及吸收的污染物最终会被降解或者转移。
3. 动物修复法
一般是指通过土壤动物群的直接(吸收、转化和分解)或间接作用(改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进微生物和植物的生长)而修复土壤污染的过程。土壤动物在土壤中觅食动植物残体,不断地破碎和分解有机物,将土壤中一些复杂的有机质转变成简单的营养物质,为植物和微生物提供了更多的营养;动物的运动使土壤中的水、气、热量状况发生改变,优化了土壤微生物生存的微环境,同时,动物的运动不断将微生物带到新的环境大量繁殖,增大土壤环境中微生物群落的生物量和活动能力,因此,大大增加了微生物的活性及其对有机物的降解速度。
联合修复技术
早期植物-微生物联合修复的研究主要针对于环境中除草剂和杀虫剂的去除。研究表明,根系分泌物为根际微生物提供丰富的营养物质,有助于刺激微生物的活性和代谢能力,从而进一步强化了对污染物的降解。另外,根细胞分泌的粘液——根冠脱落的细胞和腐烂的根可为微生物提供营养物质。植物根系的生长能够增加土壤的通气性,还可以帮助微生物分布到更为广泛的土壤区域。筛选修复植物种类时,一般优选具有庞大根系的植物,因为其可以附着大量的微生物,能更好的发挥植物-微生物之间的相互作用,高效地降解污染物。根际微生物的群落组成依赖于根系分泌物的组成和植物种类,植物根系的形态同样影响根际微生物的区系结构及分布特点。植物与微生物的相互作用形成了强大的根际效应,为更大限度的降解土壤中的污染物提供了可能。
土壤中石油烃有机污染物可通过微生物和植物的联合作用进行修复,根际调控是建立土壤有机污染修复技术的关键。
尽管植物-微生物耦合系统对有机污染物修复的重要作用已经逐渐被人们所认识,但由于根际环境的微域性、动态性、特殊性和复杂性,利用植物-微生物耦合系统进行大规模的现场修复还存在一定困难。
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