微生物修复有机污染土壤的研究_张健.pdf

污染与治理-86-微生物修复有机污染土壤的研究张 健（江苏龙环环境科技有限公司，江苏 常州 213032）摘要：污染土壤的修复治理十分重要，有机污染土壤为污染土壤中比较常见的类型，工作人员应该选择合适的修复手段对其进行修复，而微生物修复方法在这方面可以发挥积极作用。文章以微生物修复有机污染土壤作为研究对象，首先简要介绍了微生物修复有机污染土壤的特点以及作用机制，然后明确了微生物修复有机污染土壤的影响因素，最后从原位微生物修复和异位微生物修复两个角度论述了常用微生物修复方法，以供参考。关键词：微生物；有机污染土壤；修复中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-02-29Study on Remediation of Organic Contaminated Soil by MicroorganismsZhang Jian(Jiangsu Longhuan Environmental Technology Co.,Ltd.,Changzhou 213032,China)Abstract:The remediation and treatment of contaminated soil is very important.As a common type of contaminated soil,organic contaminated soil should be repaired with appropriate remediation methods,and microbial remediation methods can play a positive role in this respect.This paper takes microbial remediation of organic contaminated soil as the research object,fi rstly briefl y introduces the characteristics and mechanism of microbial remediation of organic contaminated soil,and then defi nes the infl uencing factors of microbial remediation of organic contaminated soil,and fi nally discusses the commonly used microbial remediation methods from the perspective of in situ microbial remediation and ectopic microbial remediation for reference.Key words:microorganism;organic contaminated soil;repair在现阶段我国土壤长期应用的背景下，土壤污染问题日益严重。土壤污染不仅会直接影响土壤的应用价值，还有可能通过农业种植危及人体健康，因此，针对土壤污染问题进行修复处理极为必要。土壤污染中的有机污染土壤是比较常见的类型，该类土壤污染的复杂性较为突出，涉及的污染物相对较多，修复治理的难度也相对较大。为了切实优化有机污染土壤的修复效果，相关人员应该注重选择合适的修复方法，其中微生物修复方法在应用中表现出了较为明显的优势，工作人员应该结合不同有机污染土壤类型，选择相匹配的微生物修复方案。1微生物修复有机污染土壤概述1.1微生物修复有机污染土壤的特点微生物修复有机污染土壤作为现阶段比较受重视的一类有机污染土壤修复手段，主要是借助微生物的代谢活动及其相应的代谢产物，实现对有机污染物的有效降解和处理，由此促使土壤恢复成正常状况，保障其生产价值以及景观价值得以改善。微生物修复有机污染土壤早在上世纪80年代就已经出现，并且在很多项目中发挥着重要作用1。微生物修复有机污染土壤的方式较为灵活多样，既可以针对一些有机污染范围较大的土壤区域进行现场修复处理，提升修复的便捷性，也可以针对一些有机污染较为严重的土壤进行异地修复处理，最大程度上提升修复效果。在微生物修复有机污染土壤时，如果能够恰当地选择处理方式和微生物类型，往往可以将有机污染物降解为水和二氧化碳等无毒害成分，从而达到对污染物彻底修复的目的，而且不会产生二次污染。在微生物修复有机污染土壤时，往往还可以较好地实现协同作业，不仅能够借助多种微生物进行协同处理，还可以融入一些其它污染修复处理方法，因而在复合污染土壤处理中具有明显的优势。当然，因为微生物修复有机污染土壤的要求较高，控制难度也相对比较大，工作人员应该具备丰富的经验，以便基于不同有机污染土壤选择相匹配的微生物修复方法。1.2微生物修复有机污染土壤的机制在微生物修复有机污染土壤时，共代谢是比较重要的反应机制，技术人员应该利用恰当的微生物，促使土壤中的污染物得到有效降解。在利用微生物降解有机污染物时，因为无法将相应的有机污染物作为维系其自身生长所需要的营养成分，工作人员需要同步添加一些生长基质，从而更好地实现对有机污染土壤的修复处理2。矿化作用同样也是微生物修复有机污染土壤中比较重要的作用机制，其主要是借助于微生物将有机污染物进行彻底分 作者简介：张健（1987-），男，硕士，工程师，研究方向：土壤调查与修复.污染与治理-87-解，促使其形成水、二氧化碳以及其它无机化合物，从而降低土壤的污染程度，达到理想的生物降解效果。这种酶促反应也就是微生物修复有机污染土壤的重要机制，工作人员应该注重恰当选择适合的微生物，促使其可以针对有机污染物进行彻底地处理。当前微生物修复有机污染土壤中常用的微生物类型既有细菌，也包括一些真菌，工作人员可以针对不同的有机污染物，选择相匹配的微生物进行处理。有机污染土壤修复中常用的细菌主要包括好氧细菌、厌氧细菌以及兼氧细菌，在处理特定有机污染物方面发挥着重要作用，也是当前微生物修复有机污染土壤中常用的微生物类型。真菌在修复有机污染土壤中也同样可以发挥一定的作用，比如软腐菌、白腐菌以及褐色菌等，均可以在大分子有机化合物污染中发挥理想的降解作用，也应该予以优化选用3。2微生物修复有机污染土壤的影响因素微生物修复有机污染土壤在现阶段应用越来越普遍，确实也在很多项目中发挥着重要作用，虽然微生物的应用价值较为突出，但是在实际应用中同样也存在着较多的限制因素，工作人员应该基于各类影响因素进行详细分析，进而采取相匹配的策略予以优化配置，以此更好地优化微生物修复有机污染土壤的成效4。现阶段微生物修复有机污染土壤的主要影响因素及其应对策略如下。首先，营养物质作为微生物必不可少的重要因素，必然会在微生物修复有机污染土壤中产生影响，工作人员应该注重对其进行优化配置。在微生物修复有机污染土壤时，虽然一些有机污染物在被微生物分解后能够形成微生物生长所需的物质，但是单纯靠这些物质很难满足微生物的生长所需，其他营养物质的提供也就显得极为必要，成为影响微生物作用效果的重要因素。工作人员投入的营养物质不同，微生物表现出来的作用效果同样也出现明显差异。一般而言，为了更好地优化微生物修复有机污染土壤的效果，工作人员应该根据不同微生物的生长需求，合理添加营养盐类型，同时控制好营养盐的浓度，以更好地维系微生物的高效作用。其次，有机污染物同样也是影响微生物作用效果的重要因素，不同的有机污染物不仅对于土壤的污染会产生不同影响，同样也会影响微生物的作用效果。比如不同有机污染物的可降解性存在较为明显的差异，可降解性较差的有机污染物往往难以利用微生物进行降解。有机污染物的毒性同样也是比较重要的影响因素，一些对于微生物会产生明显毒副作用的有机污染物，则很难随意选择微生物进行降解处理，而且很可能导致大量微生物死亡。因此，在利用微生物修复有机污染土壤前，工作人员应该重点对各类有机污染物进行详细分析，明确其基本性质后，才能够选择相匹配的微生物进行针对性的降解处理，避免因为微生物不适用于有机污染物，导致最终修复处理效果受到影响5。再次，电子受体在微生物修复有机污染土壤中的作用同样不容忽视，电子受体作为微生物发生氧化还原反应的关键因素，会直接影响微生物对于有机污染物的降解作用。结合微生物在有机污染物降解过程中发生氧化还原反应的实际状况进行分析，工作人员应该基于微生物的有氧过程以及无氧过程，为微生物提供适合的电子受体，从而更好地优化有机污染土壤的修复效果。比如在微生物有氧分解有机污染物的过程中，为了营造出较为理想的电子受体效果，工作人员应该注重在有机污染土壤中合理充入压缩空气，同时合理运用过氧化物进行处理。在厌氧环境下，电子受体的应用则可以高度关注氨离子、硫酸根、三价铁等离子的应用，促使电子受体不存在明显的限制因素，以确保微生物修复有机污染土壤的效果得到优化。另外，环境条件同样也会对于微生物修复有机污染土壤产生影响，工作人员应该注重营造最适宜合理的环境条件，以更好地优化修复效果。无论是应用原位微生物修复方法，还是应用异位微生物修复方法，工作人员都需要针对微生物的反应环境进行重点把关，避免因为微生物所处环境条件不够理想，影响其存活率及代谢效果。如土壤的酸碱度、温度以及湿度等都会对于微生物的作用效果产生影响，技术人员应该注重合理调节，在营造较为理想的微生物反应环境后，再进行微生物的投放使用。对于土壤的孔隙率往往也需要高度关注，工作人员应该结合微生物的适应要求，合理调节和控制孔隙的大小，从而更好地提升微生物的作用效果。最后，微生物的协同作用在修复有机污染土壤中的作用同样不容忽视，因为有机污染土壤的修复往往需要多种微生物配合使用，单纯借助一种微生物往往很难达到理想效果。基于此，工作人员在充分分析有机污染土壤的基础上，应该综合探索可供选择和应用的微生物，并且分析这些微生物在同时作用于有机污染土壤时，是否会出现相互间的不利影响和干扰，尤其是在中间氧化还原反应过程中，工作人员更是需要进行重点分析，以避免微生物协同作用不当带来的问题。比如，当某种微生物降解有机污染物时，如果产物中存在不利于其他微生物生长的成分，则很可能导致其他微生物的作用受到抑制，难以发挥其应有的效果。3微生物修复有机污染土壤的方法3.1原位微生物修复方法原位微生物修复方法是现阶段微生物修复有机污染土壤中比较常见的方法，主要是指在有机污染土壤的原地点进行修复处理，不需要针对被污染的土壤进行抽取或者挖出，由此形成较为理想的修复便捷性特点，因而成为比较常用的方法。3.1.1 生物强化法在原位微生物修复方法中，生物强化法主要是在有机物污染土壤的原地进行有用微生物的有效强化，以促使该类微生物实现对有机污染土壤修复的目的，最终形成相应的有机物降解处理。在应用该方法时，工作人员首先应该针对目标有机污染物进行分析，明确其所需要强化的微生物类型，如果在原有土壤中存在相应的微生物，则可以直接进行强化处理，如果原有土壤中不存在相应微生物，就需要借助外源微生物引入强化，以更好地优化作用效果。在微生物强化处理中，技术人员可以污染与治理-88-借助目标降解物进行微生物的驯化、诱导、富集及培养，从而不断提升其数量6。当然，针对目标微生物在土壤环境中存在的一些威胁因素，工作人员也需要及时进行调整，以便更好地维持和增加微生物数量，达到较为理想的强化效果。3.1.2 生物培养法在应用原位微生物修复方法时，为了更好地实现有价值微生物增多的目标，需要借助生物培养法，促使微生物作用的提升。如在有机污染土壤中适当增加微生物的营养物质及双氧水，可有助于降低有机污染物中的微生物快速生长，同时促使其代谢效率不断提升，并将有机污染物矿化为水和二氧化碳，由此解决土壤的有机污染问题。当然，在原有土壤中加入营养物质以双氧水时，技术人员需要控制好加入的量，以便较为恰当地满足降解菌的需求，同时还要避免因为添加量过多带来其他不利影响。3.1.3 生物通气法在应用原位微生物修复方法时，生物通气法的应用同样可以发挥较为理想的作用，尤其是在对受污染地下水上层土壤的修复处理中，该方法的应用可以发挥更明显的优势。在应用生物通气法过程中，技术人员应该积极关注原有的土壤状态，确保相应土壤的孔隙率较大，从而为通气后微生物的生长创造理想条件。为了促使生物通气法达到较为理想的修复效果，工作人员应当确保通气以及营养物可以准确达到被污染的土壤层，避免过早被消耗和浪费。工作人员在处理过程中，除了要严格控制通气的类型，还应该注重控制气流速度，以便促使气流速度达到最佳效果。3.1.4 生物冲淋法在原位微生物修复方法应用过程中，生物冲淋法同样也是比较重要的手段，其主要是在被有机物污染的亚表层，将含有氧和营养物的水进行充分冲淋，由此形成理想的微生物生存条件，促使其可以实现有机污染物的降解处理。生物冲淋法可以在石油烃类污染土壤中发挥理想作用，如果在冲淋水中加入甲烷，则同样也可以实现对氯代脂肪烃溶剂污染土壤的处理，工作人员应该予以优化运用。3.2异位微生物修复方法异位微生物修复方法同样也是当前微生物修复有机污染土壤中的常用手段，其主要是针对一些有机污染较为严重的土壤，首先将其全部挖出，然后转移到更便于进行修复处理的区域，利用专业设备或者反应器进行修复处理，从而达到较为理想的修复目标。3.2.1 堆肥法在针对有机污染土壤进行异位修复处理时，工作人员可以使用堆肥法，该方法的应用已经在固体废弃物的处理中发挥了积极的作用，将其运用到有机污染土壤的修复中必然也可以达到理想效果。在利用堆肥法修复有机污染土壤时，工作人员应该在适当增加有机污染土壤含水量的基础上，将其中混入营养物、泥炭、动物肥料以及稻草等，然后利用必要的充氧方式，促使相应的被污染土壤达到修复效果。当然，为了更好地优化堆肥法的作用效果，工作人员还应该使用合适的化学材料调节pH值，避免因酸碱度不当影响修复效果。在堆肥法的具体应用中，工作人员还应该结合不同的处理需求，合理选择风道式堆肥处理、机械式堆肥处理或者是好气静态堆肥处理方式，以达到最优的修复效果。堆肥法的应用往往可以在处理被石油、洗涤剂、农药以及多氯烃等有机物污染的土壤中发挥积极作用，最终的修复处理效果较为理想7。3.2.2 生物反应器法在对挖出的有机污染土壤进行异位微生物修复处理时，生物反应器法可以在生物反应器中更好地实现微生物代谢过程的优化，由此达到更理想的有机污染物降解效果。比如土壤泥浆微生物反应器以及预制床反应器等，均可以较好地实现对有机污染土壤的修复处理。工作人员应该结合有机污染土壤的不同类型，合理选择微生物进行处理，促使微生物反应器的作用价值可以发挥到最大。该方法的应用虽然可以达到理想的有机污染土壤净化效果，但是往往需要较高的资金投入，因而应该慎重选用。3.2.3 厌氧处理法有机污染土壤的异位微生物修复处理中，厌氧处理法主要是充分利用厌氧菌，实现对高氧化状态有机污染土壤的降解处理，从而达到好氧处理难以降解的效果。比如在三硝基甲苯以及PCB等有机污染土壤的处理中，厌氧处理方法的应用可以发挥积极作用。但是在应用厌氧处理法过程中，不仅反应条件难以制，在反应过程中还容易产生一些新的污染物，而且这些污染物的毒性更大，后续修复处理的难度也更大，比如硫化氢以及氨等，还需要进一步的修复处理。4结语综上所述，在有机污染土壤的修复处理过程中，微生物修复方法的应用不容忽视，可以切实优化有机污染物的降解处理效果。工作人员应该在充分调查了解有机污染土壤的基础上，明确影响微生物修复有机污染土壤的各种因素，进而选择合适的修复方法，并创造理想的修复条件，以确保相应的有机污染土壤可以得到较好的修复处理。参考文献：1霍乾伟，李天元，张闻，等.微生物修复石油污染土壤影响因素分析J.现代化工，2022，42（S2）：83-87+93.2史哲明，郭琳，房桂明，等.微生物修复多环芳烃污染土壤的研究进展J.现代化工，2022，42（10）：24-28.3王新，张亚楠，葛玲.复配农药污染土壤的微生物修复研究进展J.环境化学，2022，41（10）：3244-3253.4吴琪.土壤微生物环保修复技术分析J.黑龙江环境通报，2022，35（1）：104-105.5刘维涛，李剑涛，郑泽其，等.微生物固定化技术修复石油烃污染土壤J.应用技术学报，2021，21（4）：339-347.6夏明，万何平，曹新华，等.利用微生物技术修复污染土壤的方法J.安徽农业科学，2020，48（14）：13-15+19.7吴楠楠，张珂，孙晨曦，等.微生物技术在土壤修复中的应用研究进展J.湖北农业科学，2020，59（13）：5-9.