土壤石油污染修复技术的成果

7.6.1　植物—微生物联合修复法

目前植物—微生物联合修复已成为土壤修复领域研究的热点。该技术可以将植物修复与微生物修复两种方法的优点相结合，从而强化根际有机污染物的降解，在油田开发开采过程中常会造成环境中PAHs不断积累增加的趋势，PAHs由于性质稳定、难于降解，针对石油中PAHs污染土壤的情况效果好。

植物可以促进根区微生物的转化作用，已被很多研究所证实［230－236］。植物为微生物提供了生存场所，并可转移氧气使根区的好氧作用能够正常进行；根分泌物、脱落物可为微生物提供大量营养，刺激根际各种菌群的生长繁殖，增强细菌的联合降解作用；某些情况下，植物根分泌物可作为微生物天然的共代谢底物促进污染物的降解；根区形成的有机碳可阻止有机化合物向地下水转移，也可增加微生物对污染物的矿化作用。某些情况下，植物根分泌物也可作为天然的共代谢底物促进污染物的降解。此外，植物根系可以伸展到不同层次的土壤中，故无须混合土壤即可使降解菌分散在土壤中。另一方面，微生物能够降解有机污染物或改变污染物的存在形态，减轻污染物对植物的毒害，提高植物的耐受性、促进植物对污染物的吸收转化［324］。这种互利作用尤其对难降解有机污染物的去除具有重要意义。有学者研究认为，土壤的植物直接吸收去除所占的比例较小，植物促进微生物降解是其去除的主要原因［325］。植物和微生物在根际的相互作用是复杂的互惠作用，一方面植物根细胞在代谢活动中主动向根际土壤分泌释放有机物质，且植物可以为微生物提供生存场所和氧气，营养和能源［326］；另一方面，微生物的活动促进了根系分泌物的释放；植物与微生物互惠共生，使根区的好氧转化作用得以正常进行［327］。

有研究表明，黑麦草可增加寄生微生物系统对根际土壤中烷烃的降解率，不同植物根际分布的不同微生物种群能影响植物对烃类的降解［328］。赵爱芬等在石油污染的水稻田中分离出的微生物Bacillus sp，仅在有水稻根分泌物的情况下才能在石油的残留物中生长，表明水稻根分泌物促进了特定微生物消除石油残留物的作用［329］。植物与微生物联合修复的石油降解率均大于微生物或植物单独修复污染土壤的石油降解率。可见，土壤中石油类有机污染的植物—微生物联合修复可以成为一种很有发展前途的新型原位修复技术。它克服了单用微生物修复有机污染物的一些缺点，将植物修复与微生物修复两种方法的优点相结合，从而强化根际有机污染物的降解。特别是和其他修复技术相比，费用较低，修复彻底，适合于大规模现场修复污染土壤。

7.6.2　植物—专性降解菌联合修复法

在利用植物进行污染土壤修复的同时，向土壤中接种具有较强降解能力的专性降解菌，可促进有机污染物的降解。很多文献报道，与根共生的细菌和部分真菌能够降解高分子石油有机污染物质。研究表明，在用苜蓿草修复多环芳烃和矿物油污染土壤时，投加特性降解真菌可不同程度地提高土壤PAHs降解率，真菌对荧蒽、芘和苯并（a）蒽的降解有明显促进作用，而细菌能明显提高苊烯/芴、蒽和苯并（a）荧蒽/苯并（k）荧蒽的降解率。在种植植物的土壤中接入外来菌时，针对不同土壤条件和污染状况确定适宜的接种量及施肥量是必要的。真菌和细菌的接种量在不同污染水平上与矿物油和多环芳烃降解率存在最佳配比关系，过大或过小的外来接种不但不能产生最佳的清洁效果，反而会使土著微生物的降解能力下降，使污染物去除率降低，为外来菌提供营养可以提高其存活率和降解率；实验表明，有机肥含量与多环芳烃的降解率呈正相关，有机肥主要对三环PAHs的降解起作用，对四环、五环多环芳烃的降解并未产生有效作用，另一项以水稻和苜蓿草为供试植物的试验也得出相似结论。引入高效降解菌或根际协同菌群可以提高植物的修复效率，但要达到预期效果，需要对植物与微生物、微生物与微生物之间的相互关系有深入了解，以便进行有效调控。(www.xing528.com)

7.6.3　植物—菌根真菌的联合修复

菌根真菌能与高等植物的营养根系形成高度平衡的联合共生体——菌根。近年来，菌根在降解土壤污染物中的作用已引起国内外很多学者的关注，应用菌根技术修复土壤有机污染、重金属污染、农药污染及放射性核素污染方面的研究也屡见报道。菌根生物修复与其他生物修复技术相比具有很多独特的优点：菌根表面延伸的菌丝体可大大增加根系的吸收面积，大部分菌根真菌具有很强的酸溶和酶解能力，可为植物吸收传递营养物质，并能合成植物激素，促进植物生长。菌根真菌的活动还可改善根际微生态环境，增强植物抗病能力，极大地提高植物在逆境（如干旱、有毒物质污染等）条件下的生存能力。例如在石油PAHs污染的土壤上，接种漏斗孢球囊霉（Glomus mosseae）菌根真菌可提高黑麦草的存活率和生长量，在PAHs浓度达5mg/g的土壤上，只有菌根化植物能够存活；在蒽严重污染的工业土壤中，菌根化黑麦的存活率高、根际蒽的降解率都明显高于非菌根化黑麦，可能是菌根真菌加速了蒽的降解。研究表明，植物根区的菌根具有独特的酶系统和代谢途径，可以降解不能被细菌单独降解的有机污染物。

菌根生物修复的机理大概有以下几方面：①菌根真菌在污染物的诱导下产生独特的酶，直接降解污染物；②菌根在土壤中形成纵横交错的外延菌丝网，增加了根系与污染土壤的接触面积，菌丝的吸收面积和吸收长度分别比根系大10倍和1 000倍，从而提高了修复效率；③菌根的形成能促进植物的营养吸收，改善微环境，提高植物生物量和抗逆性，从而促进了植物对污染物的吸收和降解；④菌根的存在有利于土壤中多种菌落的形成，共同降解污染物。菌根可以为微生物提供微生态位和分泌物，使菌根根际维持较高的微生物种群密度和生理活性。同时，菌根根际分泌物也可作为降解的共代谢底物，促进降解。国外研究发现，在石油烃污染的土壤中，欧洲赤松与黏盖牛杆菌或卷边桩菇形成菌根，菌丝从被侵染的根系伸出漫布土壤，同时在外部菌丝表面形成了一层微生物薄膜，支持了形态多样的烃降解菌群落。有人观察到菌根化的Pinus sylverstris幼苗的外延菌丝表面有很多联合细菌，这种延伸的菌际成分支持了数量庞大的细菌。另据报道，树木每克外生菌根（鲜重）能分别支持106和102的好氧细菌和酵母菌。这些数量庞大的联合菌群会对难降解有机物的分解转化起到很大作用。菌根生物修复的关键在于筛选有较强降解能力的菌根真菌和适宜的共生植物，使两者能互相匹配形成有效的菌根。其优点是菌根化植物抗逆性强、吸收降解能力强，缺点是针对不同气候、土壤条件要选择不同的植物与菌根真菌，并要进行组合实验以确定最佳降解组合，因而比较费时。菌根生物修复同样受土壤温度、湿度、养分状况等环境条件的影响，成本相对较高，大面积应用还有一定困难。目前许多研究仍处在实验阶段，距实际应用尚有一定距离。

植物—微生物联合修复是土壤生物修复研究的新领域，植物与特殊的菌根真菌或专性、非专性降解菌群协同作用，增加对污染物的吸收和降解将是一个很有价值的研究方向。此外，用与植物共生的菌根真菌和高效降解菌联合作用，可能会进一步促进PAHs等难降解有机物及中间产物的降解，有关这方面的研究还很少。可以相信，微生物修复技术与植物修复技术的综合运用，将是今后污染土壤治理的一个颇有前景的发展方向。