3污染土壤的微生物修復技術與應用近10多年來，微生物修復發展尤為迅猛，給污染土壤的生物修復技術帶來了豐富的研究內容和發展前景。土壤微生物修復技術是在適宜條件下利用土著微生物或外源微生物的代謝活動，對土壤中污染物進行轉化、降解與去除的方法。從修復場地來分，土壤微生物修復技術主要分為兩類，即原位微生物修復(in-situbioremediation)和異位微生物修復(ex-situbioremediation)。污染土壤的原位微生物修復技術原位微生物修復不需將污染土壤搬離現場，直接向污染土壤投放N、P等營養物質和供氧，促進土壤中土著微生物或特異功能微生物的代謝活性，降解污染物。原位微生物修復技術主要有：生物通風法(bioventing)、生物強化法(enhanced-bioremediation)、土地耕作法(landfarming)和化學活性柵修復法fchemicalactivatedbar)等幾種。生物通風法生物通風又稱土壤曝氣，是基于改變生物降解環境條件(如通氣狀況等)而設計的，是一種強迫氧化的生物降解方法。其操作原理是在污染的土壤上至少打2口井，安裝鼓風機和抽空機，將空氣強制注入土壤中，然后抽出土壤中的揮發性有機毒物。在通入空氣時，可以加入一定量的氧氣和營養液，改善土壤中降解菌的營養條件，提高土著微生物的降解活性，從而達到污染物降解的目的。丁克強等研究了通氣對石油污染土壤生物修復的影響，結果表明通氣可為石油烴污染土壤中的微生物提供充足的電子受體，可保持土壤pH穩定，從而促進了微生物的生物活性，強化了對石油污染物的氧化降解作用。德克薩斯研究院Agrelot等曾采用該方法修復四氯化碳污染土壤也獲得了成功，修復效果則是土壤挖掘法、清洗法的5倍以上，大大降低了修復成本。但在使用此方法時，應該注意選擇或調理土壤物理結構，最好是選擇通透性較好的土壤結構。生物強化法生物強化是基于改變生物降解中微生物的活性和強度而設計的，可分為土著菌培養法和投菌法。①土著菌培養法是定期向污染土壤投加H202和營養，以滿足土著降解菌的需要，提高土著微生物的代謝活性，將污染物充分礦化成C0和H0的方法。目前，該方法在生物修復工程中實際應用較多，22其原因在于：一方面是由于土著微生物降解污染物的潛力巨大，另一方面是因為接種的外源微生物在土壤中難以保持較高的活性以及工程菌的應用受到較為嚴格的限制。②投菌法是直接向污染土壤中接入高效降解菌，同時提供給這些微生物生長所需營養的過程。Hwang等使用3種補充的營養液與分枝桿菌屬(Mycobacteriumsp.)—起注入土壤中，已經取得了良好的效果。李順鵬等在農藥(如有機磷類等)污染土壤的微生物修復方面作了系列工作，也取得了明顯進展。但使用該方法時常常會受到土著微生物的競爭，因此，在應用時我們需要接種大量的外源微生物形成優勢菌群，以便迅速開始生物降解過程。土地耕作法土地耕作法也稱農耕法，是以就地污染土壤作為接種物的好氧生物過程。土地耕作法相比其他處理方法，如填埋、焚燒、洗脫等，有對土壤結構體破壞較小、實用有效等特點，應用范圍較廣。其簡要操作規程是：首先對污染土壤進行耕耙，同時施入肥料等養分，進行灌溉，加入石灰，從而盡可能地為微生物降解提供一個良好的環境，以便土壤中發生污染物的降解過程。一般情況下，土地耕作修復法只能適用于30cm的耕層土壤，而對于30cm以下的土壤則用特殊的設備。化學活性柵修復法化學活性柵修復法是依靠摻入污染土壤的化學修復劑與污染物發生氧化、還原、沉淀、聚合等化學反應，從而使污染物得以降解或轉化為低毒性或移動性較低的化學形態的方法。其中較為典型的化學活性柵系統修復規程是：通過注入井，把粉狀膠體物質(如零價膠態鐵粉)注入污染地區水流走向的下方。然后，在注入井的水流下方，開挖第二個井，用以抽取污染的地下水。通過污染地下水的處理，可以達到污染土壤的修復。目前，這一技術已經成功地應用于石油烴，特別是鹵化烴等有機物污染的土壤。污染土壤的異位微生物修復技術異位微生物修復是把污染土壤挖出，進行集中生物降解的方法。主要包括預制床法(preparedbed)、堆制法(compostingbioremediation)及泥漿生物反應器法(bioslurrybioreactor)o預制床法預制床修復是農耕法的延續，它可以使污染物的遷移量減至最低。其簡要操作規程為：在不泄露的平臺上鋪上沙子和石子，將污染土壤平鋪(15?30cm厚度)于平臺上，并加入營養液和水，必要時加入表面活性劑，定期翻動供氧，以滿足土壤微生物的生長需要，處理過程中流出的滲濾液，及時回灌于土層，以徹底清除污染物。該方法在PCP、雜酚油、石油、農藥等污染土壤修復中，獲得了一些成功的案例。Eullis等用具有濾液收集和水循環系統的預制床對斯德哥爾摩中部防腐油生產區的土壤進行治理，土壤中PAHs的濃度從1024.4mg/婕埏降至324.1mg/kg。堆制法堆制法是利用傳統的堆肥方法，將污染土壤與有機廢棄物質(如木屑、秸稈、樹葉等)、糞便等混合起來，使用機械或壓氣系統充氧j同時加入石灰以調節pH值，經過一段時間依靠堆肥過程中微生物作用來降解土壤中有機污染物。堆制法包括風道式、好氣靜態式和機械式等3種，其中機械式r在密封容器中進行1易于控制，可以間歇或連續進行。近年來，國內外學者均在積極研究堆制修復的原理、工藝、條件、影響因素、降解效果等，并己將此工藝應用到污染土壤的修復。泥漿生物反應器法泥漿生物反應器法是將污染土壤轉移至生物反應器，加水混合成泥漿，調節適宜的pH,同時加入一定量的營養物質和表面活性劑，底部鼓入空氣充氧，滿足微生物所需氧氣的同時，使微生物與污染物充分接觸，加速污染物的降解，降解完成后，過濾脫水。這種方法處理效果好、速度快，但僅僅適宜于小范圍的污染治理。生物反應器一般設置在現場或特定的處理區，通常為臥鼓型和升降機型，有間隙式和連續式兩種，但多為間隙式。目前，生物反應器在國外已進入實際應用，國內僅在實驗室模擬階段。Robert等在生物反應器中使用白腐真菌(phanerochatechrysosporium)處理多環芳烴污染土壤36天后，土壤中低分子量多環芳烴的降解率為70%?100%，高分子量多環芳烴的降解率為50%?60%。泥漿生物反應器有利于增加土壤微生物與污染物的接觸面積，可使營養物、電子受體和主要基質均勻分布等優點，因此，生物反應器的修復效率較高。但是由于它增加了物料處理、固液分離、水處理以及能量消耗，泥漿生物反應器的處理成本要比土地耕作、堆制修復等技術要高。因此，在選擇污染土壤微生物修復技術時，應充分考慮上述各種修復方法的優缺點，結合污染物的類型、污染場地、污染狀況等因素，充分發揮每種微生物修復方法的長處，加以靈活運用。4污染土壤的微生物修復問題與展望從目前來看，微生物修復是最具發展和應用前景的生物修復技術，人們在微生物材料、降解途徑以及修復技術研發等方面取得了一定的研究進展，并展示了一些成功的修復案例。但是隨著微生物修復范疇及內涵的不斷拓展，特別是針對復雜的污染土壤生態系統，每種微生物修復技術不僅要克服自身原有的不足，而且還需進一步認識和解決在修復過程中出現的新現象和新問題，如新型污染物類型的發現、新微生物資源的評價、污染物的土壤修復過程與生態／健康風險、修復技術的復合機制及高效應用等方面。因此，污染土壤的微生物修復仍面臨著極大的挑戰，任務十分艱巨。鑒此，今后我們需在以下幾個方面展開深入研究。4．1微生物資源及其生物降解途徑土壤微生物資源十分豐富，我們在挖掘現有高效微生物資源的基礎上，仍繼續篩選和馴化新的降解菌株；重點研究典型有機污染物的微生物降解途徑、機理與生物降解代謝流；進一步解析典型污染物降解基因的結構、功能與調控機制，闡明降解過程的分子生物學機理；應用系統生物學方法，開展典型污染物微生物降解的基因組研究，以揭示其微生物遺傳多樣性與功能基因；在全面掌握污染物降解菌生理生化、遺傳學特性基礎上，重組構建污染物降解關鍵酶和功能優化的基因工程菌等。4.2污染土壤的修復過程與生態風險評估加強認識污染土壤修復的微生物代謝化學生物學過程，如生物修復的關鍵環節、中間過程、酶學和共代謝機制、根際效應等；研究土壤中污染物的中間產物、結構、性質及表征，密切關注生物修復過程中污染物的次生污染問題：構建污染土壤微生物修復過程的生態毒理及生物學評價方法，如生態毒理診斷指標、診斷機理以及生態毒理標準體系；建立生物修復技術相應的法律和法規，保證修復技術的公眾認可與推廣實施。微生物修復的復合化或組合式修復技術研發由于土壤復合污染的普遍性、復雜性和特殊性，復合污染土壤的修復不可能單獨依靠一種修復措施就能徹底解決問題，往往需要多途徑、多方式的修復手段；另一方面，即使是單一污染土壤，我們也可以采用多途徑、多方式強化微生物修復效果，以達到徹底修復的目的。目前，基于微生物的復合修復思路主要有：微生物一土壤物理改良、微生物一化學活化、微生物一動物、微生物一植物、甚至于采用微生物一植物一動物等多生命體的系統組合，其中微生物（特別是菌根真菌卜植物的聯合修復近年來深受人們關注，在重金屬和有機污染土壤的修復中顯示出很好的應用前景。微生物修復技術的污染場地應用污染場地應用是各種生物修復技術研發的最終目的。一般說來，實驗室的微生物修復研究，因修復條件較為理想化，被干擾因素極少，其修復可能很好。如一旦將室內的微生物修復技術放大到現場條件下，干擾因素復雜，一系列的新問題可能會出現，甚至可能會遭致完全否定等現象。因此，微生物修復技術的場地應用是一項復雜的系統工程，必須融合環境工程、水利學、環境化學及土壤學等多學科知識，創造現場的修復條件，如土地翻耕、農藝措施、添加物質、高效微生物、植物修復，季節更替等，構建出一套因地因時的污染土壤田間修復工程技術。

生態修復實例之三：韓國良才川水質生物－生態修復設施良才川是漢江的一條支流，位于漢城的江南區。由于河流地處住宅區加之治理不善，良才川的水質受到較大污染，也影響了漢江的水質。1995年起決定主要采用生物－生態方法治理良才川。◎◎團中:1-標鞍壩；◎◎團中:1-標鞍壩；2—污水講水口—污水閘板；4一攔污B：5一自動北位探測計自E—講水自動閥2丁一污物濾網匚8—污水進水管每日一污水孔遺；山一接融氫化槽中的卵石；11一清木孔塩；吃一出如且動閥；13—潔水出口114-iSzK出水普；：15~^渣去除設施；応一通氣管；1T—檢查水管入口』廚一蓋子；1汗魚道°團3良才川浄化設施立體團水質凈化設施主體是設于河流一側的地下生物－生態凈化裝置（圖3）。采用卵石接觸氧化法。即強化自然狀態下河流中的沉淀、吸附及氧化分解現象，利用微生物的活動將污染物轉化為二氧化碳和水。凈化設施日處理能力為32000噸/日。凈化的工作流程如下：攔河橡膠壩（長18m,高1m）將河水攔截后引入帶攔污柵的進水口，水流經過進水自動閥，經污物濾網進入污水管，污水管連接有4座污水孔墻，污水孔墻兩側各有一座接觸氧化槽，共有8座。接觸氧化槽長20m、寬13.6m、高14.8m。污水從孔墻的孔中流入接觸氧化槽，氧化槽中放置卵石，污水通過氧化槽得到凈化后分別流入4座清水孔墻，再匯集到清水出水管中，由清水出口排入橡膠壩下游側。污水在接觸氧化槽內被凈化產生的主要作用是：接觸沉淀作用、吸附作