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2.4有机污染土壤的生物联合修复技术——微生物/动物-植物联合修复技术
结合使用两种或两种以上修复方法,形成联合修复技术,不仅能提高单一土壤污染的修复速度和效果,还能克服单项技术的不足,实现对多种污染 物形成的土壤复合/混合污染的修复,已成为研究土壤污染修复技术的重要内容。
微生物(如细菌、真 菌)-植物、动物(如蚯蚓)-植物、动物(如线虫)-微生物联合修复是土壤生物修复技术研究的新内容(Barrutia 等,2011;Hickman 和 Reid,2008;Zhang 等,2012;Zhuang 等,2007;Zhou 等,2011; 潘声旺等,2010;滕应等,2008;徐莉等,2008)。
研究表明,种植紫花苜蓿可以大幅度降低土壤中多氯联苯浓度(徐莉等,2008);根瘤菌和菌根真菌双接种能强化紫花苜蓿对多氯联苯的修复作用(滕应等,2008);接种食细菌线虫可以促进污染土壤扑草净的生物降解(Zhou 等,2011,2012,2013)。
利用能促进植物生长的根际细菌(Zhuang 等,2007) 或真菌,发展植物-降解菌群协同修复、动物-微生物协同修复(Contreras-Ramos 等,2008;Hickman和 Reid,2008;Zhou 等,2011)及其根际强化技术,促进有机污染物的吸收、代谢及降解是生物修复技术新的研究方向。
3生物修复技术的优点与局限性
生物修复技术具有广阔的应用前景,有明显的优点,但也有其局限性,只有同物理和化学处理方法结合起来形成综合处理技术,才能更好、更有效地修复土壤污染。
(1)生物修复的优点。
生物修复是目前国际上 公认的最安全的方法,具有如下优点:
1.高效性。 有机污染物在自然界各种因素(如光解、水解等) 作用下会降解,但速度相对缓慢,而生物修复的作 用就是可以加速其降解,因而具有高效性的特点;
2.安全性。多数情况下,生物修复是自然作用过程的强化,生成的最终产物是 CO2、水和脂肪酸等, 不会导致二次污染或污染物的转移,能将污染物彻 底去除,使土壤的破坏和污染物的暴露降低到最小程度;
3.成本低。生物修复是所有修复技术中费用 最低的,其成本约为焚烧处理的 1/3~1/4;4应用范 围广。生物修复能同时修复土壤和地下水的污染, 特别是在其他技术难以应用的场地,如建筑物或公 路下,利用生物修复技术也能顺利进行。
(2)生物修复的局限。有机污染物的生物修复 起步较晚,目前还存在如下不足:
1.受污染物种类 和浓度的限制。某些生物只能降解特定的污染物, 也就是说,一种生物不能降解所有种类的污染物, 一旦污染物的种类、存在状态或浓度等发生变化, 生物修复能力便不能正常发挥,有机污染物浓度过 高会抑制生物的活性,使生物降解无法正常进行;
2.受环境条件制约。温度、湿度、pH 及营养状况 也影响生物的生存,从而影响生物降解。环境因子 对生物降解的影响很大,这也正是当前生物修复在 实验室研究较多,而实际应用较少的原因之一。
3.负作用。生物修复过程中使用的微生物可能会使地 下水污染,也可能会引起植物病害,繁殖过量时会 堵塞土壤的毛细孔,影响植物对土壤水分的吸收 等;被降解的污染物生成的代谢产物的可能毒性、 迁移性及生物可利用性等可能会加强,从而造成新的污染。
4总结
近几十年来,土壤污染生物修复,特别是微生物修复和植物修复已经有了长足的发展,但动物修复土壤污染的研究相对很少。
自 20 世纪 50 年代土壤动物学,尤其是 70 年代土壤动物生态学形成后, 人们逐步认识到土壤动物是陆地或土壤生态系统中不可缺少的重要生物组成成分,在土壤有机质分解、养分循环和土壤肥力保持中起着重要的作用(Puiter 等,1993;Sulkava 等,1996)。
土壤动物除了对土壤的直接影响外,主要是通过与微生物的相互作用参与有机质的分解和养分的矿化过程,进而影响养分在土壤-植物系统中的循环及植物生产力(Coleman,1986;Edqards 和 Stinner,1988;Lavelle,1994;胡锋和吴珊眉,1992)。
其中,微型土壤动物(主要是线虫和原生动物)与微生物的相互作用在这些生态过程中的作用尤为突出(Bonkowski 等,2000;Griffiths,1994;Ingham 等,1985),目前食 微线虫在有机质分解、养分循环和能量转化等生态 学过程以及土壤肥力形成和保持方面已经有了广 泛深入的研究(Ferris 等,1998;Griffith,1994;Li 和 Hu,2001;胡锋等,1999),但关于食微线虫在土壤污染修复中的作用却少有研究(Zhou 等,2011,2012,2013)。
鉴于食微线虫,特别是食细菌线虫的生态功能以及与微生物强烈的相互作用, 今后可进一步深入研究土壤线虫特别是食细菌线虫在土壤污染修复过程中的作用。
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