土壤重金属污染修复

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1、土壤重金属污染修复1概述土壤是植物生长的基质,主要指陆地地表具有肥力并能生长植物的疏松表层。它介于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间,是环境中特有的组成部分,是动物和人类赖以生存的物质基础,因此,土壤质量的优劣直接影响人来的生产、生活和发展。我国人多地少、土地资源短缺、人地矛盾突出,而工农业生产和矿产品的开发,土壤中重金属含量逐年增加,其造成的污染也日益严重。防治土壤污染,保护有限的土壤资源,已成为突出的全球性问题。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性,污染物在土壤中的滞留时间长,植物或微生物不能降解,重金属污染不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低,而且可能通过直接接触、

2、食物链危及人类的生命和健康。因此,修复重金属污染土壤,恢复土壤原有功能,一直是国际上的难点和热点研究课题。2修复途径目前,重金属污染的修复主要有两种途径:①改变重金属的存在状态,降低其活性,使其钝化,脱离食物链,减小其毒性。②利用特殊植物吸收土壤中的重金属,然后将该植物除去,或用工程技术将重金属变为可溶态、游离态,再经过淋洗,然后收集淋洗液中的重金属,从而达到回收重金属和减少土壤中重金属的双重目的国内外采用的方法一般可分为工程措施、农业措施、改良措施和生物措施。文章就近年来重金属污染土壤修复技术的原理、优缺点、实用性及其发展趋势作一简述,以便于今后的研究。2.1改良措施改良措施就是

3、施用改良剂、抑制剂等能有效地降低重金属的水溶性、扩散性和生物有效性,从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力,减轻它们对生态环境的危害。当前采用的改良措施有固化法、拮抗作用、添加还原性有机物质等。所谓固化就是加入土壤添加剂(固化剂)改变土壤的理化性质,通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态,从而降低其生物有效性和迁移性。重金属在土壤中的可移动性是决定其生物有效性的一个重要因素,而移动性取决于其在土壤中的存在形态,土壤的理化性质如有机质含量、矿物组成、pH值和Eh值均可影响重金属的形态及各种形态之问的转化,通过改变这些参数来调节重金属在土壤中的移动性固化方法就是加人

4、土壤添加剂(固化剂)改变土壤的理化性质,通过重金属的吸附或(共)沉淀作用来降低其生物有救性污染土壤中的毒害重金属被固定后,不仅可减少向土壤深层和地下水迁移,而且有可能重建植被。然而固化方法并不是一个永久性的措施。2.2生物修复(bioremediation)是指利用微生物或植物的生命代谢活动,将土壤环境中的危害性污染物降解成二氧化碳和水或其他无公害物质的工程技术。目前对于这一措施的修复技术主要有植物修复和微生物修复两种。植物修复是利用植物及其根系微生物对污染壤、沉积物、地下水和地表水中的污染物进行的清除技术,是一种有效的生物技术。对重金属污染土壤的植物修复,具有廉价、就地、土壤免遭

5、扰动的优点。重金属超积累植物,虽然早有发现但是作为一种技术对污染土壤进行修复,是近20年来新兴的研究领域。美国农业部的、英国大学的、新西兰大学的和他们的同事及其他一些科学家开拓和积极倡导的重金属污染土壤的植物修复,是备受推崇的技术,并且可望逐步实现商化。例如,在巴西还有利用镍的超富集植物进行小规模植物冶金,其效益比种植大豆要好很多。有些微生物具有嗜重金属性,这种高积累的特性是由于自身的基因类型,也可能与根际的微植物群落有关。它们利用微生物对重金属污染介质进行净化。在水体污染中被证明是一种很好的方法。如果用于土壤环境的处理,可能是一种行之有效的方法,目前已进行了积极研究。据报道,日本

6、发现一种嗜重金属菌,能有效的吸收土壤中的重金属,但存在着土壤与细菌分离的难题。如果得到妥善的解决,将是一种很有发展前景的处理方法。3应用现状及发展前景微生物降解有机污染物的技术在废水处理中的应用已有几十年的历史，而将微生物降解技术有意识地大规模地应用于受污染的土壤治理仅仅是十几年的事。美国、日本、欧洲等发达国家对微生物修复技术进行研究，并完成了一些实际的处理工程，结果表明这种技术是有效的、可行的。国外在利用微生物修复技术清除土壤中石油等有机污染物的应用实例较多。美国犹他洲某空军基地对航空发动机油污染的土壤采用原位生物降解的方法，通过喷湿土壤，使土壤湿度保持在8％一12％范围内，同时

7、添加N、P等营养物质，并在污染区打竖井抽风，以促进空气流动，增加氧气的供应。经过l3个月后，土壤中平均油含量下降了90％。海湾战争期间，科威特被破坏的油田流出的原油造成非常多油污染土壤，使20％的国土受到了污染。日本大林组公司1994年开始赴科威特，与该国科研人员一起进行生物净化修复的应用实验。向含油2％一40％的土壤中添加氮、磷等微生物营养要素及木屑等添加物，通过采取土地耕耘、大面积翻地、大面积强制通风等方法，并同时适当管理土壤的水分和氧气，经过15个月的处理，取得