土壤重金屬污染修復(fù)

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1、土壤重金屬污染修復(fù)1概述土壤是植物生長的基質(zhì),主要指陸地地表具有肥力并能生長植物的疏松表層。它介于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間,是環(huán)境中特有的組成部分,是動物和人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ),因此,土壤質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響人來的生產(chǎn)、生活和發(fā)展。我國人多地少、土地資源短缺、人地矛盾突出,而工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和礦產(chǎn)品的開發(fā),土壤中重金屬含量逐年增加,其造成的污染也日益嚴重。防治土壤污染,保護有限的土壤資源,已成為突出的全球性問題。土壤重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性,污染物在土壤中的滯留時間長,植物或微生物不能降解,重金屬污染不僅導(dǎo)致土壤的退化、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的降低,而且可能通過直接接觸、

2、食物鏈危及人類的生命和健康。因此,修復(fù)重金屬污染土壤,恢復(fù)土壤原有功能,一直是國際上的難點和熱點研究課題。2修復(fù)途徑目前,重金屬污染的修復(fù)主要有兩種途徑:①改變重金屬的存在狀態(tài),降低其活性,使其鈍化,脫離食物鏈,減小其毒性。②利用特殊植物吸收土壤中的重金屬,然后將該植物除去,或用工程技術(shù)將重金屬變?yōu)榭扇軕B(tài)、游離態(tài),再經(jīng)過淋洗,然后收集淋洗液中的重金屬,從而達到回收重金屬和減少土壤中重金屬的雙重目的國內(nèi)外采用的方法一般可分為工程措施、農(nóng)業(yè)措施、改良措施和生物措施。文章就近年來重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的原理、優(yōu)缺點、實用性及其發(fā)展趨勢作一簡述,以便于今后的研究。2.1改良措施改良措施就是

3、施用改良劑、抑制劑等能有效地降低重金屬的水溶性、擴散性和生物有效性,從而降低它們進入植物體、微生物體和水體的能力,減輕它們對生態(tài)環(huán)境的危害。當(dāng)前采用的改良措施有固化法、拮抗作用、添加還原性有機物質(zhì)等。所謂固化就是加入土壤添加劑(固化劑)改變土壤的理化性質(zhì),通過重金屬的吸附或共沉淀作用改變其在土壤中的存在形態(tài),從而降低其生物有效性和遷移性。重金屬在土壤中的可移動性是決定其生物有效性的一個重要因素,而移動性取決于其在土壤中的存在形態(tài),土壤的理化性質(zhì)如有機質(zhì)含量、礦物組成、pH值和Eh值均可影響重金屬的形態(tài)及各種形態(tài)之問的轉(zhuǎn)化,通過改變這些參數(shù)來調(diào)節(jié)重金屬在土壤中的移動性固化方法就是加人

4、土壤添加劑(固化劑)改變土壤的理化性質(zhì),通過重金屬的吸附或(共)沉淀作用來降低其生物有救性污染土壤中的毒害重金屬被固定后,不僅可減少向土壤深層和地下水遷移,而且有可能重建植被。然而固化方法并不是一個永久性的措施。2.2生物修復(fù)(bioremediation)是指利用微生物或植物的生命代謝活動,將土壤環(huán)境中的危害性污染物降解成二氧化碳和水或其他無公害物質(zhì)的工程技術(shù)。目前對于這一措施的修復(fù)技術(shù)主要有植物修復(fù)和微生物修復(fù)兩種。植物修復(fù)是利用植物及其根系微生物對污染壤、沉積物、地下水和地表水中的污染物進行的清除技術(shù),是一種有效的生物技術(shù)。對重金屬污染土壤的植物修復(fù),具有廉價、就地、土壤免遭

5、擾動的優(yōu)點。重金屬超積累植物,雖然早有發(fā)現(xiàn)但是作為一種技術(shù)對污染土壤進行修復(fù),是近20年來新興的研究領(lǐng)域。美國農(nóng)業(yè)部的、英國大學(xué)的、新西蘭大學(xué)的和他們的同事及其他一些科學(xué)家開拓和積極倡導(dǎo)的重金屬污染土壤的植物修復(fù),是備受推崇的技術(shù),并且可望逐步實現(xiàn)商化。例如,在巴西還有利用鎳的超富集植物進行小規(guī)模植物冶金,其效益比種植大豆要好很多。有些微生物具有嗜重金屬性,這種高積累的特性是由于自身的基因類型,也可能與根際的微植物群落有關(guān)。它們利用微生物對重金屬污染介質(zhì)進行凈化。在水體污染中被證明是一種很好的方法。如果用于土壤環(huán)境的處理,可能是一種行之有效的方法,目前已進行了積極研究。據(jù)報道,日本

6、發(fā)現(xiàn)一種嗜重金屬菌,能有效的吸收土壤中的重金屬,但存在著土壤與細菌分離的難題。如果得到妥善的解決,將是一種很有發(fā)展前景的處理方法。3應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景微生物降解有機污染物的技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用已有幾十年的歷史，而將微生物降解技術(shù)有意識地大規(guī)模地應(yīng)用于受污染的土壤治理僅僅是十幾年的事。美國、日本、歐洲等發(fā)達國家對微生物修復(fù)技術(shù)進行研究，并完成了一些實際的處理工程，結(jié)果表明這種技術(shù)是有效的、可行的。國外在利用微生物修復(fù)技術(shù)清除土壤中石油等有機污染物的應(yīng)用實例較多。美國猶他洲某空軍基地對航空發(fā)動機油污染的土壤采用原位生物降解的方法，通過噴濕土壤，使土壤濕度保持在8％一12％范圍內(nèi)，同時

7、添加N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，并在污染區(qū)打豎井抽風(fēng)，以促進空氣流動，增加氧氣的供應(yīng)。經(jīng)過l3個月后，土壤中平均油含量下降了90％。海灣戰(zhàn)爭期間，科威特被破壞的油田流出的原油造成非常多油污染土壤，使20％的國土受到了污染。日本大林組公司1994年開始赴科威特，與該國科研人員一起進行生物凈化修復(fù)的應(yīng)用實驗。向含油2％一40％的土壤中添加氮、磷等微生物營養(yǎng)要素及木屑等添加物，通過采取土地耕耘、大面積翻地、大面積強制通風(fēng)等方法，并同時適當(dāng)管理土壤的水分和氧氣，經(jīng)過15個月的處理，取得