《生态工程学结课报告7500字（论文）》

生物修复技术在土壤污染治理中的应用摘要：我国是农产品大国，对土地的需求十分依赖，随着土壤污染的日益加重，导致我国耕地面积的缩减，对于我国农产品的生产造成十分不良的影响[1]。生物修复技术对于土地污染的治理有着良好的作用，这种修复技术不仅能够良好的解决土地污染的问题，还能够大面积的增加农副产品的生产，而且还不会造成二次污染。本文就是通过对几种生物修复技术的分析，来说明在土壤污染治理中应用的优越性。关键词：生物修复，土壤污染，应用引言：随着时代的进步和现代科技的发展，全球工业化越来越迅速，工业污染也越来越严重。我国是一个农业大国，现在正在向工业大国转变，在这个转变过程中，存在着很多不成熟的技术问题，导致对环境的污染日益加重。我国这几年的环境污染，包括水污染，空气污染和土地污染都日益加剧[2]，其中我国土地污染较为严重。我国土地的污染大致可分为无机污染和有机污染，土地污染的污染物主要分为化学污染物，物理污染物，生物污染物和放射污染物。我国现阶段污染最为严重的就是化学污染，物理污染和生物污染。化学污染主要来自工学生产中各种化学制剂的不合理排放和农药的大规模使用，导致土地的重金属含量增高，其中主要包括镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)和镍(Ni)几种重金属，还有氮（N），磷(P)和硫(S)的过量[3]。物理污染主要来自我国矿区的开发，导致土地流失和土地污染物的增加，还有一些工业垃圾的不规范处理，也导致土地污染的加剧。生物污染主要是由于城市垃圾的排放，我国是世界上人口最多的国家，因此人为产生的垃圾也最为严重，因此生物污染物对土地的污染在我国也较为严重[4]。对于我国严重的土地污染，生物修复技术在土地方面的运用是必不可少的。土壤生物修复技术是指通过生物的处理，对污染的土地进行恢复的技术，一般是通过植物，动物和微生物的处理，减少对土地的污染，然后通过生物的转化，将土地修复的技术。生物修复技术主要包括植物修复技术，动物修复技术和微生物修复技术[5]。本文就是通过这三种生物修复技术与其他修复技术进行对比，来体现生物修复技术的优越性[6]。1土壤污染人为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，并进而造成农作物中某些指标超过国家标准的现象，称为土壤污染。土地污染基本都是由于人为活动造成的，人为活动所产生的污染物，通过大气产生空气污染，然后通过雨水产生对土地的污染。工业生产产生的垃圾污水，通过下水管道排到水中，在水中沉积最后也会造成土地污染[7]。农业生产农药的使用和城市生活垃圾的产生是最直接的土地污染。植物种植在污染的土地上，对部分有毒物质进行吸收，最后被人所食用，最后所有的污染物会汇聚在食物链的顶端人体，所以最后的一切都是有人自己承担[8]。1.1无机污染无机污染主要来自于工业排放，尾气排放和农业生产。无机物主要有汞、\t"/item/%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E6%B1%A1%E6%9F%93/_blank"铬、\t"/item/%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E6%B1%A1%E6%9F%93/_blank"铅、铜、锌等重金属和砷、硒等非金属[9]。在工业生产过程中，会排放大量的硫化物，磷化物和氮化物到水体和大气中，这些排放的污染物，通过光照和水蒸气的处理，以雨水的方式进入土壤中，有的甚至以酸雨的形式降下，对土地有严重的危害。这些被土地吸收的污染物，通过农作物的吸收最后汇聚人体，会引起人体肝，肾等多功能疾病[10]。随着社会的发展，人们生活水平的提高，汽车成为人们常见的交通工具。汽车尾气是当今社会一直讨论的一个问题，尾气的排放对环境的污染也相当严重，汽车尾气中不仅含有重金属离子等有害气体，还有很微小的颗粒，这些微小的颗粒被人体吸收很容易引起呼吸道疾病。在马路两侧很容易看到植物表面覆盖一层颗粒分子，这些都含有汽车尾气排放物。对于新型汽车的开发，是解决这一问题的关键，为防止土地的严重污染，对于新技术的开发利用是势在必行的。农业生产的污染，主要是农药的污染[11]。随着农药的大面积使用，很多病菌都产生抗体，为了消灭这些病毒，又不得不开发毒性更为强烈的农药，这些毒性强烈的农药，对于土地的污染更为严重[12]。在农药中含有很多重金属离子，还有很多化学无机物，对土壤的污染十分巨大，对人体也既具有危害性[13]。1.2有机污染有机污染主要是工业污水的排放，城市垃圾的堆积和农业化肥的使用，有机物主要有\t"/item/%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E6%B1%A1%E6%9F%93/_blank"酚、\t"/item/%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E6%B1%A1%E6%9F%93/_blank"有机农药、油类、苯并芘类和\t"/item/%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E6%B1%A1%E6%9F%93/_blank"洗涤剂类等。工业污水中不仅仅含有大量的无机污染物，也含有大量的有机污染。当今社会的很多工业生产，并没有对排放物进行合理处理排放，都是直接排放到自然环境中，这些没有被处理的污染物，通过太阳高温处理，进行二次扩散，对土地的污染及其严重，油类等污染物的排放，导致土地的酸碱化，负营养化及其严重[14]。每座城市每天都会产生大量的城市垃圾，这些城市垃圾一般都会进行集中处理，对进行处理过的垃圾才会进行掩埋，焚烧等方式处理，这些被处理过的城市垃圾可以造成较小的土地污染，但是还有部分城市垃圾没有被处理就直接排放，这些垃圾对土地的污染就及其严重，最常见的就是洗衣粉，洗涤剂等含磷物的使用。这些含有磷的生活用品，直接排放对土地污染都是十分严重，很容易造成土地的负营养化。为增加农作物的产量，农民对化肥的使用也比较常见。化肥中含有很多有机化合物，如果土地长期受有机化合物的影响，对土地的污染也相当严重，而且这一污染的体现最为直接[15]。很多土壤进过长期的化肥处理，就不在适合种植农作物，甚至不理于植物的生长，这严重导致了水土的流失和土地资源的浪费[16]。2土壤污染治理我国对于土壤污染方面的处理，主要通过两种手段，一是“防”，就是防止土地的大面积污染，减少土地的污染；一是“治”，就是对已经污染的土地进行治理，让污染的土地恢复原来良好的状态。对于污染土地的治理方法我国主要分为：生物修复技术法，化学修复技术法，增施有机肥法，调控土壤有机还原法，改变轮作制度法，以及换土和翻土法[17]。2.1生物修复技术法生物修复技术法是通过动物，植物和微生物的作用，对土地进行改良修复。在这一修复过程中，生物修复技术的操作简单，还不会造成二次污染。利用生物修复技术，对于土壤没有针对性条件，任何污染的土壤，都可以进行修复，而且修复的效果都及其良好，但是修复的周期一般较长，还容易受外界条件的影响[18]。生物修复的方法对于生态系统基本没有不良的影响，对生态系统基本不会造成严重的破坏，因此一般较稳定的条件下，都适合使用生物修复的方法。2.2化学修复技术法化学技术的修复法主要针对重金属污染的土地，对于重金属污染的土地，通过化学的方法，将难以溶解，难以吸收的重金属离子进行分解吸收，让土地恢复重金属污染前的状态。化学修复的方法，对于土地酸碱度的调节也有良好的作用效果，相对于生物修复的方法，化学修复方法的效率较高，速度较快，但是其缺点也相当严重，容易对土地造成二次污染，而且其修复条件的针对性较强，没有生物修复技术那么全面。2.3增施有机肥法增施有机肥法是增加土壤中的有机肥料，让土地达到植物生长的要求。这种方法可以增加土地的肥量，提高土地的净化能力，还能减少对植物体的危害。在这种方法在一些地区实施可以取得良好的效果，但是这种方法方法相对于生物修复的方法而言，成本较高，而且不利于长期的发展，但是短期其效果比较迅速，能够较快的得到相应的成果[19]。2.4调控土壤氧化还原条件法调控土壤氧化还原条件的方法，通过氧化还原的方法，将土壤中的重金属离子分离出来，在进行处理的方法。这种方法可以将土壤中难以溶解和难以沉降的化学材料进行迁移和转化，从而达到土壤修复的效果。这种修复的方法不仅要使用许多化学原料还可能需要电导处理，这种方法相对生物修复的方法而言，操作比较困难，而且容易造成二次污染，对生态的破坏比较严重，在很多土壤污染的地区不利于被采用。2.5改变轮作制度法改变轮作制度法，是现在农业生产运用的最为普遍的一种方法，这种方法的操作性简单，而且还能加大土地的利用，更好的增值农民的收入。改变轮作制度，在不同时间不同地区种植不一样的农作物，对于土地的修复，这种修复方法能够起到良好的作用。相对于生物修复的方法，这种方法能够更好的利用土地，更合理的安排资源，但是这种方法的要求较高，很多地区不能够施行，这种方法还容易造成土地营养的流失，导致土地贫瘠化。2.6换土和翻土法换土和翻土的方法对于污染比较轻的土地适合使用，将被污染的土壤换到地下，利用自然的修复性让土壤得到回复，在农业种植的生产中，这种方法也运用的比较多。这种方法相对于生物修复的方法有很大的缺陷性，这种方法只适合污染较小的地区施行，而且小面积的污染才容易被处理，对于大面积重度污染的地区，这种方法使用就完全不合理，因此生物修复技术有更好的使用性。3土壤生物修复技术的应用生物修复技术就是通过动物，植物和微生物的生长和繁殖，对污染土壤起着修复作用的技术[20]。生物修复技术在世界范围内都得到使用，这项技术的使用有一定的针对性对于不同的污染，利用的修复技术也不相同。针对于不同程度的污染，运用生物修复技术的时间长度也不相同[21]。通常生物修复技术分为植物修复技术，动物修复技术和微生物的修复技术，这三种技术都是利用生物的生活状态和生长繁殖来调控对污染土地的修复，这三种技术在对土地修复的效方面有一定的差异性，但总体来说这三种修复技术对污染土地的修复都有良好的效果。这三种生物修复技术的优点就在于操作简单，成本较低，而且对生态环境不易造成破坏，不会产生二次污染的情况，但是生态修复的方法也有一定的缺点，生物的生长和繁殖都有一定时间周期，所以对于污染土地的修复效果较为缓慢，而且生物容易受环境因素的影响，对环境的要求比较苛刻[22]。3.1植物修复技术的应用土壤植物修复是指通过植物生长的可承受性和可积累，将某些化合物，进行提取，转移，吸收和分解，转变成有利于植物生长并对土壤无污染的物质[23]。在植物进行提取，转移，吸收分解的过程中，将土壤污染物除去，达到土壤修复的作用。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤。重金属离子在土壤中的危害较大，容易导致土壤板块化，造成水土流失，在重金属污染的土地上，种植适当的植物，可以对重金属惊喜吸收，到达利用的效果，而且对环境还不会造成二次污染，可以充分提高土地的利用率[24]。植物土壤修复技术是一项很有发展前景的技术，不仅成本低，而且对生态没有严重的影响，不会造成生态的破坏和环境的二次污染[25]。植物修复技术，是利用植物的提取吸收功能，将土壤中的重金属离子，吸收转移，储存到植物的地上部分，通过人工将地上部分收取，从而降低对土壤的污染，达到对土壤修复的作用[26]。部分植物还可以将土壤中的重金属等有害物质吸收，然后通过会发的效果，将重金属挥发到大气中。被运用于土壤修复的植物有许多，对于不同的污染所使用的植物也不相同。对于盐碱地修复应用最多的就是\t"/item/%E6%A4%8D%E7%89%A9%E4%BF%AE%E5%A4%8D/_blank"碱蓬。\t"/item/%E6%A4%8D%E7%89%A9%E4%BF%AE%E5%A4%8D/_blank"碱蓬可以在盐碱化土壤上繁茂生长，能有效降低土壤表层盐量，增加土壤有机质含量，提高土壤中N、P、K的含量。在未完全脱离海水的高盐的潮滩上有机质越来越多，加速了潮滩的土壤化过程，因此被誉为盐碱地改造的“先锋植物”。此外，碱蓬对重金属也有一定的吸收作用，还可以用来处理含盐养殖废水。碱蓬对常见金属Cu、Zn、Pb、Cd均具有累积作用，体内含量均高于潮滩背景值。碱蓬可监测环境中汞的含量，能快速富集水中的镉类金属，清除酚类。利用碱蓬对土壤中重金属离子的吸附作用，对于盐碱化污染较为严重地区有良好的效果[27-29]。图一碱蓬生长图植物修复技术被世界广泛使用，在我国也被应用在各种污染的治理，主要是因为植物修复有巨大的优越性。植物修复的优越性体现在各个领域，植物修复技术在修复土壤的同时，还净化，绿化了周围的环境，对土地还可以充分的利用；植物修复技术的操作简单，而且成本较低，适合农民对于田地污染的修复问题；植物修复技术的机动性也较强，不同污染问题，可以利用不同的植物对其进行修复，可以调整植物的种类修复不同的污染问题；部分植物修复技术还是一个长期的过程，不需要反复操作，对于土地保护，防止土地流失也起着十分重要的作用；最主要的原因在于，土地修复技术对生态影响较小，不会对周边环境造成不良的影响，更不会对环境造成二次污染。当然相于其他的修复技术植物修复技术也有一些局限性，植物修复的速度较慢，而且周期较长，一般的修复过程都需要很久的时间，从而导致修复的效率较低；土壤修复对环境的要求也较高，对阳光，空气，水分，温度都有一定的要求，而且对植物的种植，可能还需要一些人为的管理。植物修复容易受环境的影响，可能出现虫灾，旱灾等自然现象，导致植物修复的效果降低，甚至不能达到土壤修复的效果。3.2动物修复技术的应用土壤动物修复就是通过土壤中的动物群体的直接吸收或者通过动物活动的间接作用达到修复土壤的作用[30]。动物的直接吸收，就是动物在进食过程中，将土壤中的重金属离子和有害物质直接吸收到体内，然后通过动物体内的作用，将有害物质分解，这种方式可以直接降低土壤中有害物质的含量，都土壤修复有良好的效果。动物的间接修复，就是通过动物的活动，导致土壤中一些有害物质和重金属离子发生变化，然后在自然条件影响下，有害物质和重金属离子达到分解的作用。相对于植物修复土壤的作用，动物修复土壤的技术运用的较少，动物群体没有植物群体好掌控，而且很多污染地区不利于动物群体的生活。动物土壤修复中最常见的运用就是蚯蚓的使用。蚯蚓体内富含各种酶使其具有转化改造有机质的特殊能力，并使土壤矿物发生一定程度的分解，转化为植物易于利用的氨、碳酸、尿素、尿嘌呤以及速效性的磷钾矿质养分等可给态化合物。富含可溶性氮、磷、钾的蚓粪能明显提高土壤肥力[31]。蚯蚓对城市垃圾的处理有良好的效果，对有毒有害物质可以进行分解在吸收，被蚯蚓分解的物质是良好的肥料对环境也不会造成污染。蚯蚓活动对土壤化学性质的改善、对土壤腐殖质的富集、蚯蚓与微生物协同分解有机物、促进C、N、P循环等作用都有利于土壤资源的持续利用。蚯蚓繁殖能力强、繁殖周期短、消化系统发达，其翻土量不容忽视，大大促进土肥相融；同时，经蚯蚓肠道转化而成的大部分营养物质与土壤密切复合，排后，变成土壤中营养丰富、品质优良的团粒结构。这些团粒结构，具有疏松、多孔，水稳性强、有效养分多的特点，提高了土壤的通气透水性、蓄水保肥能力、水资源利用效率。当然蚯蚓对生态环境也有一定的不良影响，容易引起水土流失等问题[32-33]。图二蚯蚓土壤中生活示意图动物土壤修复技术在我国部分地区被使用，主要也是由于其成本低，不会对环境造成太严重的影响，而且还可以增加土地的利用率，有一定的经济效益。动物土壤修复技术没有被广泛运用，主要是由于其可控性较差，可能达不到土壤修复的效果，还能对环境有一定的破坏，相对于植物修复技术，动物修复技术还有很大的发展空间。3.3微生物修复技术的应用土壤微生物修复技术是当今社会运用最为普通的修复技术之一，微生物做为大自然的分解者，对土壤修复有天然的优势，而且在修复过程中不会造成生态的破坏。土壤微生物修复主要是指在特定的环境里，利用具有特殊功能的微生物，利用其自身的新城代谢作用，低土壤中有害污染物活性或降解成无害物质的修复技术。无论是重金属污染的土壤还是有机有毒物质污染的土壤，都可以通过微生物的生物富集和生物转化，还可以利用氧化作用、还原作用、分解作用和水解作用等作用效果，达到对土壤环境修复的效果。现实生活中，最为常见的就是微生物土壤修复技术。在城市里最为常见的生活垃圾，一般都通过人工收集分类然后在掩埋，对于掩埋的生活垃圾，基本都是微生物修复技术对其进行处理。每年掩埋的大量城市垃圾，都是在微生物的分解作用下，对垃圾进行分解处理在吸收，降低垃圾中有害物质的活性，从而降低对土壤的污染，达到对土壤修复的作用。微生物修复技术也被运用在农业生产中，其中最常见的就是大豆根瘤菌的共生作用。大豆根瘤菌通过菌类的固氮作用，对土壤中的氮进行吸收，然后通过菌类的将氮转化成氨，部分转化为大豆生长的成分，部分吸收利用[34]。通过微生物的作用，可以降低土壤中氮的含量，对土壤修复有较好的作用。图三大豆根瘤菌生长图微生物修复技术是现在各种土壤修复技术中效果最为良好的技术。主要是由于微生物修复技术的成本也较低，而且对土壤的危害性较小。微生物的种类还很多对于不同种类的污染，可以采用不同微生物进行处理，不会造成污染物的转移从而造成环境的二次污染，不会对人体造成危害和不良影响[35-36]。但是微生物也存在一定的局限性，微生物的稳定性较差，变异性较强，容易引起土壤中菌类环境的破坏，对生态有一定不良的影响。4总结随着我国这几年的工业化发展，土壤污染问题有越来越严重，对于土壤的修复和管理，我国还专门制定了《中华人民共和国土壤污染防治法》，可以看出我国对土壤修复的重视。近几年各种土壤修复法被应用，但是效果最为良好的还是生物修复法，生物修复法最容易被采用，也最容易被广大群众接受。生物修复法被采用的主要原因就是其成本低，容易操作实施，不会对环境造成二次污染，对生态也不会造成严重的影响，还可能在修复土壤的同时，增加其他的经济收入，是最为科学，最为理想的土壤修复法。参考文献[1]曹万举,隋心,韩士杰,王云,李金功,王洁.

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