土壤修复原理与技术绪论样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 绪 论一、 土壤生态系统1 生态系统由生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统。在生物群落同其生存环境之间, 以及生物群落内不同种群生物之间, 不断进行着物质交换和能量流动, 并处于互相作用和互相影响的动态平衡之中。由此构成的动态平衡系统, 就是生态系统。生态系统最显著的特征之一是生产力(productivity), 生产者为地球上一切的异养生物提供营养物质, 它们是全球生物资源的营造者。而异养生物对初级生产的物质进行取食加工和再生产而形成次级生产。初级生产和次级生产为人类提供几乎全部的食品, 工农业生产的原料。据统计, 已知约有8万种植物可食用, 人类历史上仅用了7000种植物。最重要的是小麦、 玉米和水稻等20种栽培植物。人类蛋白质来源不少是直接取自自然系统的, 直接进入人类的社会经济生活。这类服务不但在过去历史上是至关重要的唯一来源, 当今依然是重要的成分。海洋动物产品亦很重要, 根据联合国粮农组织报告(1995), 在世界范围内水产为人类提供约20的动物蛋白。陆地生态系统中草场是畜牧业的基础, 除生产肉、 奶、 蛋和皮革等产品外, 还提供运输劳役等多种服务。生态系统中许多植物是重要的药物来源。人类利用野生动植物治疗疾病有悠久的历史。现代医学依靠野生动植物的程度也必然有越来越大的趋势。像美国这样发达的国家, 有40以上的药物来源于动植物。发展中国家有80的人靠传统的中草药治疗疾病。中国人参、 天麻、 三七、 杜仲、 柴胡、 鹿茸、 商香、 羚羊角和五灵脂等都是重要的中药材, 原来不受注意的甚至不知其名的物种被发现作为药用, 中国有记载药用植物至少5000种以上, 常见的约为1700种。中药天花粉的蛋白质不但能治疗绒毛膜皮癌, 还可能是治疗艾滋病的良药。全世界动植物种作过研究的仅是很小一部分。国外研究机构从29000种植物筛选出约10000种提取物, 其中3000种对癌症等有抑制作用。现在已发现有500多种海洋动物可提取抗癌药物。2土壤生态系统土壤是指位于陆地表面、 具有一定肥力而能够生长植物的疏松层。它的本质属性是具有肥力。所谓肥力, 是指土壤为植物生长供应和协调水、 肥、 气、 热的能力。土壤处在岩石圈、 大气圈、 水圈和生物圈相互紧密接触的地带, 是连接各自然地理要素的枢纽, 是结合无机自然界和有机自然界的中心环节, 它是一个与周围环境不断进行物质和能量交换的开放系统。 土壤又是一个独立的生态系统, 这是因为: ( 1) 土壤存在特有的食物链。植物经过光合作用摄取和固定大量能量, 并经过根部从土壤中吸取大量养分和水分。植物的枯枝落叶及动物残骸、 排泄物, 富集在土壤表层。这些有机质残体, 成为土壤微生物、 动物消费者和分解者的食物, 这些细小动物, 又是某些捕食性小动物的食物。这样, 便形成了土壤的食物链: 动植物有机残体及植物根系植食性小动物捕食性小动物。( 2) 土壤存在独特的物质循环和能量转化。土壤中的营养元素, 经过生物的吸收、 分解和转化, 形成了生物小循环。微生物和土壤动物在共同分解有机质的过程中, 不断向环境中释放热能; 又使有机质腐殖质化, 储存在土壤中, 长期供植物生长之用。也就是说, 输入土壤的物质和能量, 经过转移变化, 一方面维持土壤本身的活动, 另一方面又以输出的形式作用于外界环境, 形成土壤的肥力特性。土壤是农业的基础。土壤层是自然生态系统经过千百年生物和物理、 化学过程产生而形成的, 并由整个生态系统维持更新。 土壤是植物生长的基质和营养库, 每块土壤都在不断地进行着物质循环和能量流动。土壤可分为土表和地下两部分, 但都形成为一个整体。 绝大多数植物以土壤作为生活的基质。土壤提供了植物生活的空间、 水分和必须的矿质元素。植物的根系深植于土壤之中, 根系与土壤之间有着极大的接触面, 二者之间有着频繁的物质交换。高等植物并不能直接吸收大气中的氮, 而只能从土壤中吸收游离状态的氮。 植物生长发育过程中, 至少有16种元素是维持生长所不可缺少的。植物需要的无机元素N、 P、 K、 S、 Mg、 Ca、 Fe、 Cl、 Mn、 Zn、 B、 Cu、 Mo等13种元素和有机质都来自土壤。因此, 土壤是植物的营养库。 土壤酸碱度对植物有影响。它能影响养分的有效性。在不同的酸碱度下, 土壤矿质元素有效性不同。pH约6.5时, 所有的矿质营养都能够充分地溶解, 养分的有效性是最高的。pH增大或减小时, 有些养分变为难溶或不溶, 植物的养分供应受到一定的限制。土壤微生物适宜生长的pH值的范围都较窄。细菌最适宜于生活在中性的环境下, 当pH值小于6.0或大于7.0时, 硝化作用与一些腐生生物的作用都会削减, 有机质分解缓慢, 常引起分解不完全的中间产物积累。还能够经过寄主和寄生生物对pH的不同反应, 对若干植物病害加以控制。例如, 棉花的根腐病、 甘薯的疮痴病以及烟草的根黑病)病菌常发生在碱性土壤中, 十字花科蔬菜的根肿病等病菌则喜酸性土壤。 土壤生物是土壤积极的改良者。土壤中最多的生物当推微生物, 估计现已知菌种的50以上栖息于土壤之中。某些表土, 每1g土中估计超过25000个细菌和为数略少的真菌; 而在肥沃的土中, 每1g土中有54万, 甚至1亿个细菌存在(Waksmanl932)。微生物对有机物进行分解, 把它们降解为简单的物质, 还原成有用的营养物质。有些土壤细菌可吸收空气中的氮元素, 转化为植物能够吸收的状态。栖居土壤中的动物, 小的有原生动物, 大的有蜗牛、 马陆啮齿类等。其种类也很多。如蚯蚓约有1800种, 线虫有几千种。节肢动物更多, 其中昆虫有98以上种类或多或少与土壤有联系。 土壤中还有50种以上的酶与之结合, 不易分离。这些酶有的是生物分泌的胞外酶, 有的是细胞死后释放出来的胞内酶。土壤中存在大量能分解酚的微生物, 它们能破坏酚化合物, 并能将酚化合物作为碳和能量的来源加以利用。同时, 土壤是细菌将一氧化碳转化为其它产物的场地。 生活在土壤中的动物数量确实不少, 据调查, 在面积为1m2, 深度为30cm的麦田中, 有73000个元脊椎动物, 其中6000个是昆虫; 同样大小的荒草地有198000个无脊椎动物, 其中有昆虫8700个。这些动物在土壤形成的过程中起着很重要的作用。它们参与土壤有机质的捣碎、 分解和腐烂等过程, 从而提高了土壤的肥力。 Murphyl962年曾统计过耕地和未耕地内节肢动物的数量。在未耕土壤中, 约有96的节肢动物群集于0.051m处, 该处有较多的有机物。蜘蛛的分布多集中在落叶层和耕作淋溶层下的粗腐殖质层。 大多数生物衰老、 腐朽和死亡以后都要回归到土壤中去。例如, 热带雨林地区有的地方, 每平方米有0.9kg的碳是死树、 枯枝、 烂叶等形态降解后归回到土壤中的。土壤是重要的有机碳库和氮库。土壤碳贮量为植被中贮量的1.8倍; 土壤中氮贮量则为植被中贮量的18倍。 土壤动物是最重要的土壤消费者和分解者。在土壤中存在的主要动物种类有数千种, 很多是节肢动物。非节肢土壤动物主要有线虫和蚯蚓。蚯蚓是定居在土壤中最著名的类群。这类生物喜欢湿润的环境和丰富的有机质。因此, 一般蚯蚓多居住在黏质、 有机质含量高和酸性不太强的土壤里。显然, 蚯蚓的数量和作用在不同的地块是有差异的。有人估计, 在一英亩耕作层中的蚯蚓数能够从几百或到100万条以上。它们打洞, 夜晚出来吃植物有机质。有的蚯蚓靠吞食土壤中的有机物质而生活。它们的活动使土壤有机物紧密混合。另外, 孔道的形成, 粪粒的产生, 也使得土壤更疏松多孔。 经过蚯蚓加过工的土壤数量是惊人的。Evans(1948)报道, 在英国土地上每年每英亩形成的蚯蚓粪有l-5t。土壤动物中很多是节肢动物。其中最重要的有螨、 蜈蚣、 马陆、 跳虫、 白蚁、 甲虫和蚂蚁等。在所有的土壤动物中, 分布最广、 种类最多的是螨类和弹尾目昆虫。它们粉碎和分解土壤中的有机物质, 并把有机物质运到较深的土层中去, 起到了维持孔隙、 改进土壤性质的作用。二、 土壤生态系统的净化作用每一个生态系统对入侵的污染物质都有一定的自净能力。土壤生态系统也不例外。土壤中存在着大量微生物。它们分布广、 种类多、 繁殖快、 新陈代谢旺盛, 因此具有很强的净化环境污染的能力。土壤微生物中, 细菌和真菌分解有机物的能力很大。科学家经过试验测算出, 1000平方米范围内的微生物, 能够吸收300吨有机物质, 其中的1/3转化为土壤自身的有机体, 余下的2/3被分解为无机物质, 进而被植物的根吸收。另外, 土壤微生物还能吸收利用无机物。因此, 它们是净化土壤污染物的主力军。当重金属污染土壤时, 土壤中的腐殖质和土壤的团粒物质会吸附它们, 使它们的毒性降低。之后, 土壤中的植物根系会吸收重金属, 使之变成自身的组成成分, 从而慢慢地消除了土壤重金属污染。同时, 土壤中含有一些酸、 碱、 盐, 会与污染物发生化学反应, 生成其它物质, 从而减少环境中的有毒物质。三、 土壤生态系统的破坏土壤净化污染的能力也有限度。当大量有毒有害污染物侵入土壤, 超过了土壤的消化吸收能力时, 污染物就会保持它们原来的化学性质, 而土壤的性质却会发生比较大的变化, 甚至使土壤微生物的生命活动受到抑制和破坏。1、 土壤生态系统的污染 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度, 引起土壤质量恶化的现象。据环保部门调查分析, 酸雨的频繁发生严重破坏土壤生态系统, 导致土壤酸化面积和程度逐年扩大、 加深, 危害植物特别是蔬菜、 水稻等农作物的正常生长。1999年, 安徽铜陵市耕地酸化面积达7000多公顷, 约占全市耕地总面积的30。酸雨还侵蚀了城市的钢铁金属和水泥构件, 对城市设施造成不可低估的破坏。盲目使用化肥而使土壤生态系统紊乱, 导致作物抵抗能力下降而感病、 发病等现象。随着世界人口的快速增长, 土壤这一人类赖以生存的必须资源正承受着越来越大的压力。在中国, 由于工业生产规模和乡镇城市化的快速发展, 农用耕地的面积在以惊人的速度锐减;同时因受到工业三废和农用化学品的污染, 有相当数量农田的土壤质量也日趋下降。根据1998年统计资料表明, 1980年全国受三废污染的农田面积为267万公顷, 1988年为670万公顷, 1998年污染农田数量达 万公顷, 约占耕地总面积的1/5, 造成经济损失 亿元, 其中由于重金属污染而引起的粮食减产达1000万吨/年, 直接经济损失达100多亿元。在西方发达国家和其它发展中国家也存在着类似的问题。土壤污染往往具有危害性大和持续时间长这两大特性, 如何采用有效措施对污染土壤进行治理己引起世界各国科学家及政府部门的广泛关注。2、 土壤生态系统的受损土地荒漠化是全球性的环境灾害, 它已影响到世界六大洲的100多个国家和地区, 全球约有1/6的人口生活在这些地区。当前, 全球荒漠化的面积已经达3600万平方公里, 占整个地球陆地面积的1/4, 全世界受荒漠化影响的国家有100多个, 约9亿人受到荒漠化的摧残影响和威胁。全世界每年因荒漠化而遭受的损失达420亿美元。四、 土壤修复1 土壤修复的兴起随着土壤污染研究的深入以及投入力度的不断加大, 土壤修复在部分西方国家正发展成为一个新兴的环境产业。1998年9月, 第16届国际土壤学大会在法国Motepellier召开。在这次盛况空前的大会上, 土壤修复问题成为大会的一个热点。2 土壤修复研究内容土壤修复研究内容包括土壤污染的起因、 形成过程、 修复治理的最新研究进展以及与此相关的新理论、 新方法和新技术等。主要内容包括污染物的环境行为及其风险评价、 有机污染土壤的生物学修复、 无机污染土壤的植物修复与化学修复、 土壤中放射性污染物的去除、 土壤中重金属和有机污染物的固定及其生物有效性、 利用有机和无机添加剂修复污染土壤的实用技术等。如何采用有效措施对污染土壤进行治理, 从源头上控制污染食品, 已引起各国的广泛关注, 土壤修复正发展成为一个新兴的环保产业。近年来, 科学家开始探索用生物技术来对土壤进行修复。她们发现, 一些微生物( 真菌、 细菌和放线菌等) 能迅速分解有害物质, 比如, 有机氯、 苯酚、 苯炔、 十六碳烷、 工业污水和某些过量的化肥等。在这些微生物中, 尤以真菌为最佳, 它能产生多种酶, 同时分解30种以上的有害物质。美国已分离出一种能降解60种污染物的真菌, 产品也已经面市。在英国和法国, 有5至10的土壤使用了生物修复剂。能够预见, 土壤生物修复技术的市场前景十分广阔。3、 污染土壤的修复问题土壤污染作为一个制约人类社会可持续发展的基本问题正受到日益广泛的关注,污染土壤的修复治理已成为大家十分关心的问题。随着工农业生产的发展和乡村的城市化,土壤污染迅速蔓延,污染程度也逐渐加深。由于受自然及人为等因素的影响,土壤中化学物质的积聚有些已超出了土壤的承受能力,对作物生长及人畜健康产生了危害;有些虽当前尚未表现出危害,但当气候、 土壤及人为活动等条件发生改变时,可能会导致某些化学物质的活化,对环境造成危害。然而,污染土壤修复技术的发展远远不能适应日益加剧的土壤污染。在这种形势下,污染土壤修复工作有必要进行多层面的技术深化和技术创新,即在摸清不同地区土壤中各类污染物迁移转化规律的基础上,把现有的技术经改造后进行最佳组合与综合或经过技术领域的重大突破来实现对污染土壤的有效治理。3.1土壤污染物及其危害土壤中主要的污染物有重金属、 有机物质(其中数量大而又重要的是化学农药)、 化学肥料、 放射性元素以及有害微生物等。其中一般的有机物容易在土壤中发生生物降解,无机盐类易被植物吸收或淋溶流失,两者在土壤中滞留时间较短。重金属和农药类污染物在土壤中易蓄积,残留时间长,因而成为土壤的主要污染物。重金属污染物进入土壤后不能为土壤微生物所分解,易被作物吸收、 在土壤中积累,甚至在土壤中可能转化为毒性更大的甲基化合物,影响农作物的产量和质量,也能够导致大气和水环境质量的进一步恶化。有的则经过食物链,以有害浓度在人体内蓄积,严重危害人体健康。当前,世界上生产使用的农药已达1300多种,其中大量使用的约250多种,每年化学农药的产量约220104。含有有机氯、 多氯联苯、 多环芳烃等的农药,由于其化学性质稳定,在土壤中残留时间长,被作物吸收后,再经过各种生物之间转移、 浓缩和积累,可使农药的残毒直接危害人体的健康。另外,绝大多数有机污染物经过挥发、 扩散等形式在土壤中迁移或逸入空气、 水体中,对生态系统和人类生命造成极大危害。3.2土壤污染的发生因素土壤生态环境是一个复杂的多介质体系,它包括土壤矿物质、 有机质、 水、 各种植物及微生物,并与大气相联。土壤对化学物质的承受能力是一个变量,当环境发生较大变化时,其承受能力可明显改变,使得化学物质急剧活化,致使一般情况下不构成危害的土壤也会发生污染现象。土壤污染的发生因素可分为内因和外因两方面。化学物质在土壤体系中存在两个重要的化学过程,即吸附和解吸过程,沉淀和溶解过程。当体系中吸附和沉淀性能增强时,土壤对化学物质的固定作用即土壤的承受能力增大;相反解吸和溶解性能越强,则承受能力减弱。影响上述过程的因素主要涉及土壤阳离子交换量、 有机质、 土壤质地、 pH、 Eh和水盐运动等。阳离子交换量是土壤胶体吸附性能的表现。交换量较高时对阳离子的吸附能力增大。交换量的大小与土壤粘土矿物及有机质含量有关。若粘土矿物以2:1型的层状硅酸盐为主,这些矿物的胶体带较多的负电荷,其对阳离子的吸附能力就强;若以高岭石、 三氧化物和二氧化物为主,则阳离子交换能力就弱。氧化还原电位()土壤的氧化还原性质不但影响着土壤本身化学物质的性质,也影响着外来化学物质的活性。如铁、 锰在氧化条件下,以高价态存在,一般对作物生长无大影响;而在淹水还原条件下,低价铁、 锰活性大大增强,常引起对水稻生长的毒害。土壤有机质可分非腐殖物质和腐殖物质两大类。非腐殖物质中,一些分子量较小的有机成分可与重金属污染离子生成可溶性有机盐。腐殖物质中的胡敏酸、 富里酸性质稳定,可吸附大量重金属离子和质子化的有机农药。土壤质地土壤质地是土壤的基本性质之一。当土壤质地较细时,由于其比表面积大,对化学物质的吸附能力较强,反之则弱。土壤酸碱度是影响土壤中元素活性的重要条件。当土壤pH值降低时,土壤胶体表面吸附的阳离子被氢离子取代,不但影响土壤的保肥能力,同时也可导致土壤中重金属元素活化;而pH增高时,土壤中氢离子浓度减少,土壤阳离子交换能力增强,使金属阳离子易于固定。地下水位高低直接影响盐渍化土壤中的水盐运行。在具有潜在盐渍化威胁的地区,若运用引、 蓄、 灌、 排等水利技术措施不尽合理,可导致地下水位普遍上升超过当地的地下水临界深度,引起土壤次生盐渍化。外因因素中,气候因素包括气温和降雨两方面。气温升高,可提高土壤中微生物的活性,加快化学反应速度;降雨量大小则可影响水体中溶质的浓度和土壤的氧化还原状况,也可改变工业污染物的传输速度。湖泊富营养化的爆发与气候关系较为密切,一些湖泊在干旱季节,水体蒸发量增大,营养物质浓度增大,可出现大面积的富营养化.土壤侵蚀,它不但对农业生产和生态环境造成破坏,又可使土壤的质地变轻,表层有机质含量降低,从而导致土壤对外来化学物质的容量降低。其次是土壤沙漠化,它本身是一种自然灾害,可使土壤质地变粗,有机质含量降低,土壤的阳离子交换能力也随之降低。金属矿山的开采和冶炼,在向环境排放大量的重金属废料的同时,也排放大量的还原性和强酸性物质,改变了土壤的氧化还原性质和酸碱度,使土壤对重金属的承受能力减低总之,土壤污染的发生因素很多,它们之间相互影响,联合作用。因此,在研究过程中应从多方面综合分析。3.3污染土壤的治理方法污染土壤的治理是根据污染物和土壤的物理、 化学性质及存在状态,进行有效分离或其它处理,使土壤特性得以恢复和利用,减轻或消除污染物对生态环境的影响。研究表明,重金属和有机物质(特别是农药)是土壤的主要化学性污染物.3.3.1重金属污染土壤的治理方法重金属以其在土壤中难降解、 毒性强、 具有积累效应等特征受到科学家们的广泛关注,已成为多学科研究的活跃领域。重金属污染的治理途径主要有两种:一是改变重金属形态,使其由活化态转变为稳定态;二是从土壤中去除重金属,使其存留浓度接近或达到背景值。现有的重金属污染土壤修复技术主要包括换土法、 化学修复、 生物修复、 电修复和热修复等。常见的物理及物理化学方法有热解法、 电化学法和提取法等。如对于挥发性的重金属汞,采用加热的方法可将其从土壤中去除;对于渗透性不高,导电性较差的粘性土壤中的Cu、 Cr、 As,根据电流能破坏金属土壤键的原理,可应用电化学的方法予以去除。Brewster等曾用铁板作阳极,根据电解产生的亚铁离子经氧化后可产生水和铁氧化物的原理,使地下水中的重金属与水和铁氧化物形成共沉淀而将其去除。提取法是利用试剂和土壤中的重金属相互作用,形成溶解性的重金属离子或金属试剂络合物,从提取液中回收重金属,并循环利用提取液。近来的研究表明,表面活性剂利用其吸附作用,对土壤中的重金属阳离子具有良好的解吸效果,但对环境产生影响,当前趋向于利用易降解、 无毒性的生物表面活性剂. 化学治理就是向污染土壤中投入改良剂、 抑制剂,增加土壤有机质、 阳离子代换量和粘粒的含量,改变土壤的理化性质,使土壤重金属发生氧化、 还原、 沉淀、 吸附、 抑制等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果和费用适中,缺点是容易再度活化。生物措施是利用某些特定的动、 植物和微生物,较快的吸收或降解土壤中的污染物,从而达到净化土壤的目的生物修复的途径主要有两条:(1)经过在污染农田中种植植物,利用其自身具有特定生理机制对重金属加以吸收、 富集或与重金属结合成不具有生物活性的化合物,从而去除或降低重金属的毒性。但其重金属生物载体可能产生二次污染,至今也未找到有效的解决途径。(2)利用微生物沉积、 氧化和还原等作用,降低或消除重金属对土壤污染的研究,是当前环境科学研究中比较活跃的领域之一。但此法应用难度较大,当前尚未获得突破性进展。在西方发达国家,为了降低污染土壤修复的成本并提高修复的效率,对原位微生物修复更为重视。当前,主要的技术包括:(1)生物啜食法,它主要采用本地微生物或实验室培养的具有特异功能的菌株降解污染物,采用把污染的地下水抽出加人营养物质和氧气(一般是过氧化氢或过氧化氢物)后再回灌到污染土壤中,或经垂直井的慢速渗漏,加人营养物质和氧气到污染土壤中,以优化降解生态条件,特别是加入表面活性物质等一些化学物质,以降低污染物的毒性来达到提高污染物的生物降解能力;(2)生物通气法,它结合了蒸汽浸取技术的优点,采用真空梯度井等方法把空气注人污染土壤中,以达到氧气的再补给,可溶性营养物质和水则经垂直井或表面渗入的方法予以补充。这两种方法结合了微生物修复和化学修复的内涵和优点,符合生态化学修复的原理和发展方向。更确切地说,这两种方法更趋于向生态化学修复领域迈进。3.3.2 有机污染土壤治理方法有机污染物在土壤中主要以挥发态、 自由态、 溶解态和固态4种形态存在,而且绝大多数有机污染物都属于挥发性物质。有机污染土壤的治理技术主要有物理、 化学及生物治理方法。物理治理方法包括挖掘填埋法和通风去污法。前者是将受污染的土壤人工挖掘、 运移,送至指定地点填埋,然后将未受污染的土壤填回,以便能重新使用土地,此法显然未能从真正意义上达到清除污染的目的,只不过是对污染物进行一次转移,且费用高;后者的原理是利用有机烃类等液体污染物的较高挥发性,采用在受污地区打井、 引发空气流经污染土壤区,使污染物经过挥发而被清除。由于土壤结构、 土壤粒间烃类化合物不同浓度、 不同组分有不同蒸汽压,现有实验还不能完全诠解通风去污机理。有机污染土壤的化学治理方法较多。主要包括化学焚烧、 化学清洗、 光化学降解和化学栅防治法等。其中,化学清洗法最为常见,它是用表面活性剂或有机溶剂清洗土壤中的有机污染物。由于表面活性剂能改进憎水性有机化合物的亲水性和生物可利用性,因而被广泛应用于土壤有机污染的修复中。化学修复法费用较低,操作人员不直接接触污染物质。但仅适用于砂壤等渗透系数大的土壤,同时,它们存在着较为明显的缺陷,即可能对环境造成二次污染,可操作性差.生物法治理方法是利用生物的生命代谢活动来减少环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化,使污染的土壤部分或完全恢复到原初的状态。当前生物治理污染土壤的工作主要集中在三个方面:一是寻找高效污染物降解菌,近年来这方面的文献报道较多。二是有机污染物的可利用性。当疏水性污染物浓度很大时,就会对微生物有毒性;一些污染物吸附于土壤,减少了与微生物的接触,由此导致有机物的可利用性降低。三是怎样给微生物提供一个更合适的环境。另外,找到运行费用更低的新型生物降解方法是生物治理工作中的一个重点。污染生态化学修复是近年来提出的,且其技术概念仍有待发展的一个高新技术领域。它采用污染生态化学原理对污染环境进行修复,使之恢复健康并达到良性发展,是生物修复和化学修复的技术综合,特别是在污染土壤修复方面具有重要意义和发展前景,已成为国内外研究的热点,并取得了一些进展。用化学与生物相结合修复污染土壤的技术大致可分为两大类:一是利用土壤中含有粘土,在现场注入季铵盐阳离子表面活性剂使其形成有机粘土矿物,用来吸附和固定有机污染物,然后利用现场微生物,降解富集在吸附区的有机物,以实现化学与生物修复;二是利用表面活性剂的增溶作用,增大水中疏水性有机污染物溶解度,有机物被分配到表面活性剂胶束相中,易被微生物吸收代谢。国内外多方面的资料表明25,26,生态化学修复技术代表了污染土壤修复技术创新的方向。因为与其它现有污染土壤修复技术相比,它具有以下几方面的优势:(1)生态影响小。此法与土壤的自然生态过程相协调,其最终产物为二氧化碳、 水和脂肪酸,不形成二次污染。(2)费用低,市场风险小。此项技术吸取了生物修复的优点,其费用比生物修复还低,一旦投人市场,就会被普遍接受,基本不存在市场风险。(3)应用范围广。其它技术难以使用的场地,能够采用原位生物修复技术作为原技术进行最佳组合,同时还可处理受污染的地下水,一举两得。(4)容易推广。尽管此法在技术上复杂,但在工艺上容易操作。3.4未来研究方向长期以来,人类对资源的不合理开发,造成比较严重的土壤污染,直接或间接地危及人类健康。因此,探索一条经济有效的污染防治途径势在必行。从宏观上来讲,要开展可能造成土壤污染的有害物质的调查,加强土壤中有害物质的危害程度和分布规律的研究,在此基础上,分析造成土壤污染的诸多因素,研究其活化条件和诱发因素。从微观上,应详细研究土壤的可能污染源、 污染物的迁移途径,研究不同污染物在土壤中的吸附和解吸机理;根据土壤体系的动态和开放性特点,对土壤化学污染过程进行模拟,开展吸附动力学研究。因此,今后的研究方向主要表现在以下几个方面:(1)土壤点源和面源污染的发生规律研究;(2)各类污染物在土壤中的迁移、 固定、 转化行为研究;(3)污染治理方法特别是生态化学修复技术的研究;(4)土壤污染物的生态毒性研究;(5)土壤污染的生态效应与食物安全研究。