土壤微生物修復(fù)技術(shù)是一種利用土著微生物或人工馴化的具有特定功能的微生物，在適宜環(huán)境條件下，通過自身的代謝作用，降低土壤中有害污染物活性或降解成無害物質(zhì)的修復(fù)技術(shù)。相較于化學(xué)修復(fù)技術(shù)和物理修復(fù)技術(shù)，微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用成本較低，對土壤肥力和代謝活性負面影響小，可以避免因污染物轉(zhuǎn)移而對人類健康和環(huán)境產(chǎn)生影響。
土壤微生物修復(fù)原理
重金屬污染土壤的微生物修復(fù)原理主要包括生物富集和生物轉(zhuǎn)化等作用方式，生物富集主要表現(xiàn)在胞外絡(luò)合、沉淀以及胞內(nèi)積累等三種形式，生物轉(zhuǎn)化的主要機理包括微生物對重金屬的生物氧化和還原、甲基化與去甲基化以及重金屬的溶解和有機絡(luò)合配位降解轉(zhuǎn)化重金屬，改變其毒性，從而形成某些微生物對重金屬的解毒機制。
微生物降解有機污染物主要依靠兩種作用方式：其一，通過微生物分泌的胞外酶降解;其二，污染物被微生物吸收至其細胞內(nèi)后，由胞內(nèi)酶降解。微生物從胞外環(huán)境中吸收攝取物質(zhì)的方式主要有主動運輸、被動擴散、促進擴散、基團轉(zhuǎn)位及胞飲作用等。微生物降解和轉(zhuǎn)化土壤中有機污染物，通常依靠氧化作用、還原作用、基團轉(zhuǎn)移作用、水解作用等基本反應(yīng)模式來實現(xiàn)的。
土壤微生物修復(fù)技術(shù)方法
從修復(fù)場地來分，土壤微生物修復(fù)技術(shù)主要分為兩類，即原位微生物修復(fù)和異位微生物修復(fù)。
原位微生物修復(fù)不需將污染土壤搬離現(xiàn)場，直接向污染土壤投放氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)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(fù)技術(shù)主要有生物通風(fēng)法（改變生物降解環(huán)境條件，將空氣強制注入土壤中，然后抽出土壤中的揮發(fā)性有機毒物）、生物強化法（改變生物降解中微生物的活性和強度）、土地耕作法（盡可能地為微生物降解提供一個良好的環(huán)境）和化學(xué)活性柵修復(fù)法（摻入污染土壤的化學(xué)修復(fù)劑與污染物發(fā)生氧化、還原、沉淀、聚合等化學(xué)反應(yīng)，從而使污染物得以降解或轉(zhuǎn)化為低毒性或移動性較低的化學(xué)形態(tài)）等幾種。
異位微生物修復(fù)是把污染土壤挖出，進行集中生物降解的方法。主要包括預(yù)制床法（農(nóng)耕法的延續(xù)，使污染物的遷移量減至最低）、堆制法（利用傳統(tǒng)的堆肥方法，將污染土壤與有機廢棄物質(zhì)等混合起來，使用機械或壓氣系統(tǒng)充氧，同時加入石灰以調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)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）及泥漿生物反應(yīng)器法（將污染土壤轉(zhuǎn)移至生物反應(yīng)器，加水混合成泥漿，調(diào)節(jié)適宜的pH，同時加入一定量的營養(yǎng)物質(zhì)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）。
總之，在選擇污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)時，應(yīng)充分考慮各種修復(fù)方法的優(yōu)缺點，結(jié)合污染物的類型、污染場地、污染狀況等因素，充分發(fā)揮每種微生物修復(fù)方法的長處，加以靈活運用。
土壤微生物修復(fù)技術(shù)的問題與局限性
首先，與其他方法相比，這一技術(shù)治理污染土壤的時間相對較長。由于微生物遺傳穩(wěn)定性差、易發(fā)生變異，一般不能將污染物全部去除，很多情況下去除率也不如其他方法。
其次，特定的微生物只能降解特定化學(xué)物質(zhì)，一旦化合物狀態(tài)有所改變，就可能不會被同一微生物酶所降解，而在實際應(yīng)用過程中土壤中的污染物形態(tài)種類各異且可能并不穩(wěn)定。
最后，微生物對重金屬的吸附和累積容量有限，而且須與土著菌株競爭，受環(huán)境影響顯著。而微生物體內(nèi)吸收的污染物可能會因為其新陳代謝或死亡等原因又釋放到環(huán)境中。
土壤微生物修復(fù)技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及其未來的發(fā)展方向
目前，在中國已構(gòu)建了農(nóng)藥高效降解菌篩選技術(shù)、微生物修復(fù)劑制備技術(shù)和農(nóng)藥殘留微生物降解田間應(yīng)用技術(shù)；也篩選了大量的石油烴降解菌，復(fù)配了多種微生物修復(fù)菌劑，研制了生物修復(fù)預(yù)制床和生物泥漿反應(yīng)器。近年來，我國也開展了很多有機砷和持久性有機污染物如多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)工作。目前已成功分離到能將PAHs 作為唯一碳源的微生物如假單胞菌屬、黃桿菌屬等，以及可以通過共代謝方式對4 環(huán)以上PAHs 加以降解的如白腐菌等。建立了菌根真菌強化紫花苜蓿根際修復(fù)多環(huán)芳烴的技術(shù)和污染農(nóng)田土壤的固氮植物——根瘤菌——菌根真菌聯(lián)合生物修復(fù)技術(shù)。
總體上，微生物修復(fù)研究工作主要體現(xiàn)在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性，修復(fù)過程參數(shù)的優(yōu)化和養(yǎng)分、溫度、濕度等關(guān)鍵因子的調(diào)控等方面。微生物固定化技術(shù)因能保障功能微生物在農(nóng)田土壤條件下種群與數(shù)量的穩(wěn)定性和顯著提高修復(fù)效率而受到青睞。
在未來，土壤微生物修復(fù)技術(shù)還需要加強以下幾個方面：
(1)在挖掘現(xiàn)有高效微生物資源的基礎(chǔ)上，繼續(xù)篩選和馴化新的降解菌株，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(xué)特性基礎(chǔ)上，重組構(gòu)建污染物降解關(guān)鍵酶和功能優(yōu)化的基因工程菌等。
(2)由于土壤復(fù)合污染的普遍性、復(fù)雜性和特殊性，往往需要多途徑、多方式的修復(fù)手段，發(fā)展微生物修復(fù)與其他現(xiàn)場修復(fù)工程的嫁接和移植技術(shù)，以達徹底修復(fù)之目的，在重金屬和有機污染土壤的修復(fù)中顯示出很好的應(yīng)用前景。
(3)實驗室的微生物修復(fù)研究因修復(fù)條件較為理想化，被干擾因素極少，其修復(fù)可能很好，而放大到現(xiàn)場條件下，干擾因素復(fù)雜。因此，微生物修復(fù)技術(shù)的工程化應(yīng)用必須融合環(huán)境工程、水利學(xué)、環(huán)境化學(xué)及土壤學(xué)等多學(xué)科知識，構(gòu)建出一套因地因時的污染土壤田間修復(fù)工程技術(shù)，并設(shè)計出針對性強、高效快捷、成本低廉的微生物修復(fù)設(shè)備，以實現(xiàn)微生物修復(fù)技術(shù)的工程化應(yīng)用。
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