土壤污染修复技术在环保工程中的实践与挑战

引言

土壤污染是全球面临的环境问题之一，影响着生态系统的稳定性与人类的生存环境。传统的污染治理方法不仅成本高，而且难以应对复杂的土壤污染情景。生物技术，作为环境修复中的重要手段，已逐步展现出其独特的优势。通过基因工程、微生物群落的调控、以及生物酶催化等技术，生物修复可以有效分解污染物，恢复土壤健康。在此背景下，创新的生物技术应用，如纳米传感器、合成生物学以及CRISPR基因编辑等，为土壤污染的应急治理提供了全新的解决方案，推动了土壤环境保护技术的进步。

1 土壤污染的类型与危害

土壤污染类型主要包括重金属污染、有机污染和复合污染。重金属污染中的污染物主要来源于工业废水排放、固体废物堆存和含重金属农药施用，包括铅、镉、汞、砷等元素。这些污染物具有难降解、易迁移和生物富集等特点，不仅会通过植物根系吸收和食物链传递污染物，危害生物健康，还会破坏土壤胶体结构、降低土壤pH、抑制微生物活性。有机污染中的污染物以多环芳烃、多氯联苯、有机农药为主，主要来源于石油泄漏、农药过量使用和工业废物排放，这类污染物可在土壤中发生吸附、解吸和降解反应，干扰土壤酶系统功能，降低土壤生物量，部分难降解物质残留时间可长达数十年。复合污染是指土壤中同时存在多种类型污染物的情况，在工业园区和矿区周边较为普遍，复合污染中重金属与有机污染物的协同作用加剧了对土壤生态系统的破坏，不仅可导致土壤微生物群落结构紊乱、优势菌群消失，还会使土壤酶活性降低、土壤理化性质恶化、养分循环过程受阻。此外，污染物之间可能发生相互转化，产生新的污染物质，对生态系统造成更为严重的危害[1]。

2 土壤污染修复技术在环保工程中的应用

2.1 化学氧化

化学氧化技术可用于修复土壤或者地下水，通过化学氧化可处理石油烃、挥发性有机物、半挥发性有机物、氯代挥发性有机物、农药等大部分有机物。对于污染范围较小且埋深较浅的土壤或地下水，可采用异位处理工艺：将污染介质（土壤或地下水）挖掘（或抽提）至地表后，与氧化药剂进行充分混合反应，待污染物降解至达标水平后，再将修复后的介质回填原位或转运至指定场所处置。在处理污染量较大且位于深层的土壤或者地下水时，可采用原位处理工艺：通过注入井向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂，在不需要挖取土壤或者地下水的情况下即可完成污染区域的修复[2]。

2.2 微生物群落重构促进土壤自然修复

微生物群落对土壤的影响非常关键，土壤污染常常会造成微生物群落结构与功能失调，进而弱化了土壤自然恢复能力。利用微生物群落重构技术能够有效地恢复与促进土壤生态系统自我修复能力。微生物群落重建的核心是利用人为干预来调节土壤微生物数量结构、优化微生物种类及比例，从而增强土壤降解特定污染物能力。土壤中微生物群落是由各种功能相互补充的微生物组成，这些微生物相互作用组成动态平衡系统。不同类型微生物代谢特性各异，它们可以通过群落之间相互作用实现污染物的协同降解。土壤污染应急修复中微生物群落重构可通过导入或激发特定微生物种群来强化微生物对污染物的降解功能。如对于重金属污染可采用重建微生物群落、引进耐重金属、降解能力强的微生物等措施来促进重金属生物转化，降低了其生物可利用性及对植物、动物毒害影响。另外，微生物群落重构并不局限于污染物降解，而是可以恢复土壤整体功能，例如改良土壤结构和促进养分循环。调节微生物群落可促进土壤健康状况和增强对外部

污染抗性[3]。

2.3 动物修复技术

动物修复技术以其独特的生物作用机制，为提升土壤肥力与生态恢复提供了新视角。特别是蚯蚓这类土壤生态系统中的关键生物，它们不仅是土壤结构的重要塑造者，更是土壤污染修复中的活跃参与者。蚯蚓通过其独特的掘土行为，能够显著改善土壤的通气性能，增强土壤微生物的活性与多样性，进而促进有机质的分解与养分的循环。这一过程不仅提升了土壤的肥力水平，还为植物根系的生长创造了更加有利的环境，间接促进了污染土壤的自我修复能力。蚯蚓修复技术的优势在于其低成本与高效性，它无需复杂的设备与化学药剂，仅凭蚯蚓的自然生理活动即可实现土壤质量的显著改善。然而，动物修复技术同样面临诸多挑战与局限性，如修复周期相对较长、受环境条件影响显著等，这在一定程度上限制了其广泛应用。因此，当前关于动物修复技术的研究多聚焦于特定污染类型与生态系统的适用性评估，以及与其他修复技术的协同作用探索[4]。

2.4 CRISPR基因编辑技术

定制土著微生物修复能力CRISPR基因编辑技术是精准的基因组编辑工具之一，给土壤污染修复带来空前创新机遇。将土著微生物基因定向编辑，可强化微生物降解污染物的能力，增强微生物对污染环境的适应性与生存能力，以加快污染物降解进程。该技术既能改善修复效果又能个性化定制微生物修复，从而最大限度地挖掘不同土壤环境修复潜力。比如研究者们用CRISPR技术编辑土壤中普遍存在的降解菌株Bacillus subtilis的基因，使得该菌株能在农药含量丰富的土壤上快速地降解有机磷农药。实验结果表明，通过基因编辑处理的菌株在受到污染的土壤环境中的降解效能提升了大约 50% 。另外，利用CRISPR技术提高微生物耐受重金属降解能力。通过对细菌基因的编辑，使得细菌可以更加高效的吸附转化对人体有害的重金属铅，镉，继而增强土壤修复效果。CRISPR的使用并不局限于改善微生物修复能力，而是可以通过基因定制来优化微生物对环境的适应性和增强微生物在复杂污染中的稳定性[5]。

3 结束语

综上所述，生态修复技术在土壤污染治理中的效果非常显著，不但能有效降低土壤中污染物含量及改善土壤理化性质，而且能提升生态系统服务功能。同时，通过对植物-微生物联合修复技术的使用，还实现了对土壤中污染物的高效去除。未来，应加强生态修复技术创新集成，完善生态修复效果评估体系，推进生态修复技术工程化应用，建立长期监测机制，为土壤环境保护与生态文明建设提供支撑。

参考文献：

[1] 王光武，骆骅，周伟.生物修复技术在土壤污染治理领域的应用[J].资源节约与环保，2024，（01）：22-26.

[2] 李小雪.中国土壤环境污染现状及预防、控制和修复策略分析[J].生态与资源，2024，（01）：53-55.

[3] 陈斌，徐江，周文军，等.有机污染场地土壤化学氧化耦合微生物修复技术[J].中国环境科学，2024，44（06）：3280-3288.

[4] 樊建琼.农田土壤重金属污染现状及治理措施[J].农业与技术，2023，43（24）：94-96.

[5] 何雪莲，韦超前，来楷迪，等.耕地土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].资源节约与环保，2023，（12）：141-148.