《生態(tài)工程學結(jié)課報告7500字（論文）》

生物修復技術(shù)在土壤污染治理中的應用摘要：我國是農(nóng)產(chǎn)品大國，對土地的需求十分依賴，隨著土壤污染的日益加重，導致我國耕地面積的縮減，對于我國農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)造成十分不良的影響[1]。生物修復技術(shù)對于土地污染的治理有著良好的作用，這種修復技術(shù)不僅能夠良好的解決土地污染的問題，還能夠大面積的增加農(nóng)副產(chǎn)品的生產(chǎn)，而且還不會造成二次污染。本文就是通過對幾種生物修復技術(shù)的分析，來說明在土壤污染治理中應用的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：生物修復，土壤污染，應用引言：隨著時代的進步和現(xiàn)代科技的發(fā)展，全球工業(yè)化越來越迅速，工業(yè)污染也越來越嚴重。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，現(xiàn)在正在向工業(yè)大國轉(zhuǎn)變，在這個轉(zhuǎn)變過程中，存在著很多不成熟的技術(shù)問題，導致對環(huán)境的污染日益加重。我國這幾年的環(huán)境污染，包括水污染，空氣污染和土地污染都日益加劇[2]，其中我國土地污染較為嚴重。我國土地的污染大致可分為無機污染和有機污染，土地污染的污染物主要分為化學污染物，物理污染物，生物污染物和放射污染物。我國現(xiàn)階段污染最為嚴重的就是化學污染，物理污染和生物污染?；瘜W污染主要來自工學生產(chǎn)中各種化學制劑的不合理排放和農(nóng)藥的大規(guī)模使用，導致土地的重金屬含量增高，其中主要包括鎘(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)和鎳(Ni)幾種重金屬，還有氮（N），磷(P)和硫(S)的過量[3]。物理污染主要來自我國礦區(qū)的開發(fā)，導致土地流失和土地污染物的增加，還有一些工業(yè)垃圾的不規(guī)范處理，也導致土地污染的加劇。生物污染主要是由于城市垃圾的排放，我國是世界上人口最多的國家，因此人為產(chǎn)生的垃圾也最為嚴重，因此生物污染物對土地的污染在我國也較為嚴重[4]。對于我國嚴重的土地污染，生物修復技術(shù)在土地方面的運用是必不可少的。土壤生物修復技術(shù)是指通過生物的處理，對污染的土地進行恢復的技術(shù)，一般是通過植物，動物和微生物的處理，減少對土地的污染，然后通過生物的轉(zhuǎn)化，將土地修復的技術(shù)。生物修復技術(shù)主要包括植物修復技術(shù)，動物修復技術(shù)和微生物修復技術(shù)[5]。本文就是通過這三種生物修復技術(shù)與其他修復技術(shù)進行對比，來體現(xiàn)生物修復技術(shù)的優(yōu)越性[6]。1土壤污染人為活動產(chǎn)生的污染物進入土壤并積累到一定程度，引起土壤質(zhì)量惡化，并進而造成農(nóng)作物中某些指標超過國家標準的現(xiàn)象，稱為土壤污染。土地污染基本都是由于人為活動造成的，人為活動所產(chǎn)生的污染物，通過大氣產(chǎn)生空氣污染，然后通過雨水產(chǎn)生對土地的污染。工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的垃圾污水，通過下水管道排到水中，在水中沉積最后也會造成土地污染[7]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)藥的使用和城市生活垃圾的產(chǎn)生是最直接的土地污染。植物種植在污染的土地上，對部分有毒物質(zhì)進行吸收，最后被人所食用，最后所有的污染物會匯聚在食物鏈的頂端人體，所以最后的一切都是有人自己承擔[8]。1.1無機污染無機污染主要來自于工業(yè)排放，尾氣排放和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。無機物主要有汞、\t"/item/%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E6%B1%A1%E6%9F%93/_blank"鉻、\t"/item/%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E6%B1%A1%E6%9F%93/_blank"鉛、銅、鋅等重金屬和砷、硒等非金屬[9]。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，會排放大量的硫化物，磷化物和氮化物到水體和大氣中，這些排放的污染物，通過光照和水蒸氣的處理，以雨水的方式進入土壤中，有的甚至以酸雨的形式降下，對土地有嚴重的危害。這些被土地吸收的污染物，通過農(nóng)作物的吸收最后匯聚人體，會引起人體肝，腎等多功能疾病[10]。隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車成為人們常見的交通工具。汽車尾氣是當今社會一直討論的一個問題，尾氣的排放對環(huán)境的污染也相當嚴重，汽車尾氣中不僅含有重金屬離子等有害氣體，還有很微小的顆粒，這些微小的顆粒被人體吸收很容易引起呼吸道疾病。在馬路兩側(cè)很容易看到植物表面覆蓋一層顆粒分子，這些都含有汽車尾氣排放物。對于新型汽車的開發(fā)，是解決這一問題的關(guān)鍵，為防止土地的嚴重污染，對于新技術(shù)的開發(fā)利用是勢在必行的。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的污染，主要是農(nóng)藥的污染[11]。隨著農(nóng)藥的大面積使用，很多病菌都產(chǎn)生抗體，為了消滅這些病毒，又不得不開發(fā)毒性更為強烈的農(nóng)藥，這些毒性強烈的農(nóng)藥，對于土地的污染更為嚴重[12]。在農(nóng)藥中含有很多重金屬離子，還有很多化學無機物，對土壤的污染十分巨大，對人體也既具有危害性[13]。1.2有機污染有機污染主要是工業(yè)污水的排放，城市垃圾的堆積和農(nóng)業(yè)化肥的使用，有機物主要有\(zhòng)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"有機農(nóng)藥、油類、苯并芘類和\t"/item/%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E6%B1%A1%E6%9F%93/_blank"洗滌劑類等。工業(yè)污水中不僅僅含有大量的無機污染物，也含有大量的有機污染。當今社會的很多工業(yè)生產(chǎn)，并沒有對排放物進行合理處理排放，都是直接排放到自然環(huán)境中，這些沒有被處理的污染物，通過太陽高溫處理，進行二次擴散，對土地的污染及其嚴重，油類等污染物的排放，導致土地的酸堿化，負營養(yǎng)化及其嚴重[14]。每座城市每天都會產(chǎn)生大量的城市垃圾，這些城市垃圾一般都會進行集中處理，對進行處理過的垃圾才會進行掩埋，焚燒等方式處理，這些被處理過的城市垃圾可以造成較小的土地污染，但是還有部分城市垃圾沒有被處理就直接排放，這些垃圾對土地的污染就及其嚴重，最常見的就是洗衣粉，洗滌劑等含磷物的使用。這些含有磷的生活用品，直接排放對土地污染都是十分嚴重，很容易造成土地的負營養(yǎng)化。為增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，農(nóng)民對化肥的使用也比較常見?；手泻泻芏嘤袡C化合物，如果土地長期受有機化合物的影響，對土地的污染也相當嚴重，而且這一污染的體現(xiàn)最為直接[15]。很多土壤進過長期的化肥處理，就不在適合種植農(nóng)作物，甚至不理于植物的生長，這嚴重導致了水土的流失和土地資源的浪費[16]。2土壤污染治理我國對于土壤污染方面的處理，主要通過兩種手段，一是“防”，就是防止土地的大面積污染，減少土地的污染；一是“治”，就是對已經(jīng)污染的土地進行治理，讓污染的土地恢復原來良好的狀態(tài)。對于污染土地的治理方法我國主要分為：生物修復技術(shù)法，化學修復技術(shù)法，增施有機肥法，調(diào)控土壤有機還原法，改變輪作制度法，以及換土和翻土法[17]。2.1生物修復技術(shù)法生物修復技術(shù)法是通過動物，植物和微生物的作用，對土地進行改良修復。在這一修復過程中，生物修復技術(shù)的操作簡單，還不會造成二次污染。利用生物修復技術(shù)，對于土壤沒有針對性條件，任何污染的土壤，都可以進行修復，而且修復的效果都及其良好，但是修復的周期一般較長，還容易受外界條件的影響[18]。生物修復的方法對于生態(tài)系統(tǒng)基本沒有不良的影響，對生態(tài)系統(tǒng)基本不會造成嚴重的破壞，因此一般較穩(wěn)定的條件下，都適合使用生物修復的方法。2.2化學修復技術(shù)法化學技術(shù)的修復法主要針對重金屬污染的土地，對于重金屬污染的土地，通過化學的方法，將難以溶解，難以吸收的重金屬離子進行分解吸收，讓土地恢復重金屬污染前的狀態(tài)?；瘜W修復的方法，對于土地酸堿度的調(diào)節(jié)也有良好的作用效果，相對于生物修復的方法，化學修復方法的效率較高，速度較快，但是其缺點也相當嚴重，容易對土地造成二次污染，而且其修復條件的針對性較強，沒有生物修復技術(shù)那么全面。2.3增施有機肥法增施有機肥法是增加土壤中的有機肥料，讓土地達到植物生長的要求。這種方法可以增加土地的肥量，提高土地的凈化能力，還能減少對植物體的危害。在這種方法在一些地區(qū)實施可以取得良好的效果，但是這種方法方法相對于生物修復的方法而言，成本較高，而且不利于長期的發(fā)展，但是短期其效果比較迅速，能夠較快的得到相應的成果[19]。2.4調(diào)控土壤氧化還原條件法調(diào)控土壤氧化還原條件的方法，通過氧化還原的方法，將土壤中的重金屬離子分離出來，在進行處理的方法。這種方法可以將土壤中難以溶解和難以沉降的化學材料進行遷移和轉(zhuǎn)化，從而達到土壤修復的效果。這種修復的方法不僅要使用許多化學原料還可能需要電導處理，這種方法相對生物修復的方法而言，操作比較困難，而且容易造成二次污染，對生態(tài)的破壞比較嚴重，在很多土壤污染的地區(qū)不利于被采用。2.5改變輪作制度法改變輪作制度法，是現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)運用的最為普遍的一種方法，這種方法的操作性簡單，而且還能加大土地的利用，更好的增值農(nóng)民的收入。改變輪作制度，在不同時間不同地區(qū)種植不一樣的農(nóng)作物，對于土地的修復，這種修復方法能夠起到良好的作用。相對于生物修復的方法，這種方法能夠更好的利用土地，更合理的安排資源，但是這種方法的要求較高，很多地區(qū)不能夠施行，這種方法還容易造成土地營養(yǎng)的流失，導致土地貧瘠化。2.6換土和翻土法換土和翻土的方法對于污染比較輕的土地適合使用，將被污染的土壤換到地下，利用自然的修復性讓土壤得到回復，在農(nóng)業(yè)種植的生產(chǎn)中，這種方法也運用的比較多。這種方法相對于生物修復的方法有很大的缺陷性，這種方法只適合污染較小的地區(qū)施行，而且小面積的污染才容易被處理，對于大面積重度污染的地區(qū)，這種方法使用就完全不合理，因此生物修復技術(shù)有更好的使用性。3土壤生物修復技術(shù)的應用生物修復技術(shù)就是通過動物，植物和微生物的生長和繁殖，對污染土壤起著修復作用的技術(shù)[20]。生物修復技術(shù)在世界范圍內(nèi)都得到使用，這項技術(shù)的使用有一定的針對性對于不同的污染，利用的修復技術(shù)也不相同。針對于不同程度的污染，運用生物修復技術(shù)的時間長度也不相同[21]。通常生物修復技術(shù)分為植物修復技術(shù)，動物修復技術(shù)和微生物的修復技術(shù)，這三種技術(shù)都是利用生物的生活狀態(tài)和生長繁殖來調(diào)控對污染土地的修復，這三種技術(shù)在對土地修復的效方面有一定的差異性，但總體來說這三種修復技術(shù)對污染土地的修復都有良好的效果。這三種生物修復技術(shù)的優(yōu)點就在于操作簡單，成本較低，而且對生態(tài)環(huán)境不易造成破壞，不會產(chǎn)生二次污染的情況，但是生態(tài)修復的方法也有一定的缺點，生物的生長和繁殖都有一定時間周期，所以對于污染土地的修復效果較為緩慢，而且生物容易受環(huán)境因素的影響，對環(huán)境的要求比較苛刻[22]。3.1植物修復技術(shù)的應用土壤植物修復是指通過植物生長的可承受性和可積累，將某些化合物，進行提取，轉(zhuǎn)移，吸收和分解，轉(zhuǎn)變成有利于植物生長并對土壤無污染的物質(zhì)[23]。在植物進行提取，轉(zhuǎn)移，吸收分解的過程中，將土壤污染物除去，達到土壤修復的作用。植物修復的對象是重金屬、有機物或放射性元素污染的土壤。重金屬離子在土壤中的危害較大，容易導致土壤板塊化，造成水土流失，在重金屬污染的土地上，種植適當?shù)闹参?，可以對重金屬驚喜吸收，到達利用的效果，而且對環(huán)境還不會造成二次污染，可以充分提高土地的利用率[24]。植物土壤修復技術(shù)是一項很有發(fā)展前景的技術(shù)，不僅成本低，而且對生態(tài)沒有嚴重的影響，不會造成生態(tài)的破壞和環(huán)境的二次污染[25]。植物修復技術(shù)，是利用植物的提取吸收功能，將土壤中的重金屬離子，吸收轉(zhuǎn)移，儲存到植物的地上部分，通過人工將地上部分收取，從而降低對土壤的污染，達到對土壤修復的作用[26]。部分植物還可以將土壤中的重金屬等有害物質(zhì)吸收，然后通過會發(fā)的效果，將重金屬揮發(fā)到大氣中。被運用于土壤修復的植物有許多，對于不同的污染所使用的植物也不相同。對于鹽堿地修復應用最多的就是\t"/item/%E6%A4%8D%E7%89%A9%E4%BF%AE%E5%A4%8D/_blank"堿蓬。\t"/item/%E6%A4%8D%E7%89%A9%E4%BF%AE%E5%A4%8D/_blank"堿蓬可以在鹽堿化土壤上繁茂生長，能有效降低土壤表層鹽量，增加土壤有機質(zhì)含量，提高土壤中N、P、K的含量。在未完全脫離海水的高鹽的潮灘上有機質(zhì)越來越多，加速了潮灘的土壤化過程，因此被譽為鹽堿地改造的“先鋒植物”。此外，堿蓬對重金屬也有一定的吸收作用，還可以用來處理含鹽養(yǎng)殖廢水。堿蓬對常見金屬Cu、Zn、Pb、Cd均具有累積作用，體內(nèi)含量均高于潮灘背景值。堿蓬可監(jiān)測環(huán)境中汞的含量，能快速富集水中的鎘類金屬，清除酚類。利用堿蓬對土壤中重金屬離子的吸附作用，對于鹽堿化污染較為嚴重地區(qū)有良好的效果[27-29]。圖一堿蓬生長圖植物修復技術(shù)被世界廣泛使用，在我國也被應用在各種污染的治理，主要是因為植物修復有巨大的優(yōu)越性。植物修復的優(yōu)越性體現(xiàn)在各個領(lǐng)域，植物修復技術(shù)在修復土壤的同時，還凈化，綠化了周圍的環(huán)境，對土地還可以充分的利用；植物修復技術(shù)的操作簡單，而且成本較低，適合農(nóng)民對于田地污染的修復問題；植物修復技術(shù)的機動性也較強，不同污染問題，可以利用不同的植物對其進行修復，可以調(diào)整植物的種類修復不同的污染問題；部分植物修復技術(shù)還是一個長期的過程，不需要反復操作，對于土地保護，防止土地流失也起著十分重要的作用；最主要的原因在于，土地修復技術(shù)對生態(tài)影響較小，不會對周邊環(huán)境造成不良的影響，更不會對環(huán)境造成二次污染。當然相于其他的修復技術(shù)植物修復技術(shù)也有一些局限性，植物修復的速度較慢，而且周期較長，一般的修復過程都需要很久的時間，從而導致修復的效率較低；土壤修復對環(huán)境的要求也較高，對陽光，空氣，水分，溫度都有一定的要求，而且對植物的種植，可能還需要一些人為的管理。植物修復容易受環(huán)境的影響，可能出現(xiàn)蟲災，旱災等自然現(xiàn)象，導致植物修復的效果降低，甚至不能達到土壤修復的效果。3.2動物修復技術(shù)的應用土壤動物修復就是通過土壤中的動物群體的直接吸收或者通過動物活動的間接作用達到修復土壤的作用[30]。動物的直接吸收，就是動物在進食過程中，將土壤中的重金屬離子和有害物質(zhì)直接吸收到體內(nèi)，然后通過動物體內(nèi)的作用，將有害物質(zhì)分解，這種方式可以直接降低土壤中有害物質(zhì)的含量，都土壤修復有良好的效果。動物的間接修復，就是通過動物的活動，導致土壤中一些有害物質(zhì)和重金屬離子發(fā)生變化，然后在自然條件影響下，有害物質(zhì)和重金屬離子達到分解的作用。相對于植物修復土壤的作用，動物修復土壤的技術(shù)運用的較少，動物群體沒有植物群體好掌控，而且很多污染地區(qū)不利于動物群體的生活。動物土壤修復中最常見的運用就是蚯蚓的使用。蚯蚓體內(nèi)富含各種酶使其具有轉(zhuǎn)化改造有機質(zhì)的特殊能力，并使土壤礦物發(fā)生一定程度的分解，轉(zhuǎn)化為植物易于利用的氨、碳酸、尿素、尿嘌呤以及速效性的磷鉀礦質(zhì)養(yǎng)分等可給態(tài)化合物。富含可溶性氮、磷、鉀的蚓糞能明顯提高土壤肥力[31]。蚯蚓對城市垃圾的處理有良好的效果，對有毒有害物質(zhì)可以進行分解在吸收，被蚯蚓分解的物質(zhì)是良好的肥料對環(huán)境也不會造成污染。蚯蚓活動對土壤化學性質(zhì)的改善、對土壤腐殖質(zhì)的富集、蚯蚓與微生物協(xié)同分解有機物、促進C、N、P循環(huán)等作用都有利于土壤資源的持續(xù)利用。蚯蚓繁殖能力強、繁殖周期短、消化系統(tǒng)發(fā)達，其翻土量不容忽視，大大促進土肥相融；同時，經(jīng)蚯蚓腸道轉(zhuǎn)化而成的大部分營養(yǎng)物質(zhì)與土壤密切復合，排后，變成土壤中營養(yǎng)豐富、品質(zhì)優(yōu)良的團粒結(jié)構(gòu)。這些團粒結(jié)構(gòu)，具有疏松、多孔，水穩(wěn)性強、有效養(yǎng)分多的特點，提高了土壤的通氣透水性、蓄水保肥能力、水資源利用效率。當然蚯蚓對生態(tài)環(huán)境也有一定的不良影響，容易引起水土流失等問題[32-33]。圖二蚯蚓土壤中生活示意圖動物土壤修復技術(shù)在我國部分地區(qū)被使用，主要也是由于其成本低，不會對環(huán)境造成太嚴重的影響，而且還可以增加土地的利用率，有一定的經(jīng)濟效益。動物土壤修復技術(shù)沒有被廣泛運用，主要是由于其可控性較差，可能達不到土壤修復的效果，還能對環(huán)境有一定的破壞，相對于植物修復技術(shù)，動物修復技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。3.3微生物修復技術(shù)的應用土壤微生物修復技術(shù)是當今社會運用最為普通的修復技術(shù)之一，微生物做為大自然的分解者，對土壤修復有天然的優(yōu)勢，而且在修復過程中不會造成生態(tài)的破壞。土壤微生物修復主要是指在特定的環(huán)境里，利用具有特殊功能的微生物，利用其自身的新城代謝作用，低土壤中有害污染物活性或降解成無害物質(zhì)的修復技術(shù)。無論是重金屬污染的土壤還是有機有毒物質(zhì)污染的土壤，都可以通過微生物的生物富集和生物轉(zhuǎn)化，還可以利用氧化作用、還原作用、分解作用和水解作用等作用效果，達到對土壤環(huán)境修復的效果?，F(xiàn)實生活中，最為常見的就是微生物土壤修復技術(shù)。在城市里最為常見的生活垃圾，一般都通過人工收集分類然后在掩埋，對于掩埋的生活垃圾，基本都是微生物修復技術(shù)對其進行處理。每年掩埋的大量城市垃圾，都是在微生物的分解作用下，對垃圾進行分解處理在吸收，降低垃圾中有害物質(zhì)的活性，從而降低對土壤的污染，達到對土壤修復的作用。微生物修復技術(shù)也被運用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，其中最常見的就是大豆根瘤菌的共生作用。大豆根瘤菌通過菌類的固氮作用，對土壤中的氮進行吸收，然后通過菌類的將氮轉(zhuǎn)化成氨，部分轉(zhuǎn)化為大豆生長的成分，部分吸收利用[34]。通過微生物的作用，可以降低土壤中氮的含量，對土壤修復有較好的作用。圖三大豆根瘤菌生長圖微生物修復技術(shù)是現(xiàn)在各種土壤修復技術(shù)中效果最為良好的技術(shù)。主要是由于微生物修復技術(shù)的成本也較低，而且對土壤的危害性較小。微生物的種類還很多對于不同種類的污染，可以采用不同微生物進行處理，不會造成污染物的轉(zhuǎn)移從而造成環(huán)境的二次污染，不會對人體造成危害和不良影響[35-36]。但是微生物也存在一定的局限性，微生物的穩(wěn)定性較差，變異性較強，容易引起土壤中菌類環(huán)境的破壞，對生態(tài)有一定不良的影響。4總結(jié)隨著我國這幾年的工業(yè)化發(fā)展，土壤污染問題有越來越嚴重，對于土壤的修復和管理，我國還專門制定了《中華人民共和國土壤污染防治法》，可以看出我國對土壤修復的重視。近幾年各種土壤修復法被應用，但是效果最為良好的還是生物修復法，生物修復法最容易被采用，也最容易被廣大群眾接受。生物修復法被采用的主要原因就是其成本低，容易操作實施，不會對環(huán)境造成二次污染，對生態(tài)也不會造成嚴重的影響，還可能在修復土壤的同時，增加其他的經(jīng)濟收入，是最為科學，最為理想的土壤修復法。參考文獻[1]曹萬舉,隋心,韓士杰,王云,李金功,王潔.

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