土壤重金屬污染修復

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1、土壤重金屬污染修復1概述土壤是植物生長的基質,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基礎,因此,土壤質量的優(yōu)劣直接影響人來的生產、生活和發(fā)展。我國人多地少、土地資源短缺、人地矛盾突出,而工農業(yè)生產和礦產品的開發(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,重金屬污染不僅導致土壤的退化、農作物產量和品質的降低,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,修復重金屬污染土壤,恢復土壤原有功能,一直是國際上的難點和熱點研究課題。2修復途徑目前,重金屬污染的修復主要有兩種途徑: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,或用工程技術將重金屬變?yōu)榭扇軕B(tài)、游離態(tài),再經過淋洗,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外采用的方法一般可分為工程措施、農業(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技術的原理、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,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),土壤的理化性質如有機質含量、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)之問的轉化,通過改變這些參數來調節(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,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(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的工程技術。目前對于這一措施的修復技術主要有植物修復和微生物修復兩種。植物修復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,是一種有效的生物技術。對重金屬污染土壤的植物修復,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)現但是作為一種技術對污染土壤進行修復,是近20年來新興的研究領域。美國農業(yè)部的、英國大學的、新西蘭大學的和他們的同事及其他一些科學家開拓和積極倡導的重金屬污染土壤的植物修復,是備受推崇的技術,并且可望逐步實現商化。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。它們利用微生物對重金屬污染介質進行凈化。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。據報道,日本

6、發(fā)現一種嗜重金屬菌,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應用現狀及發(fā)展前景微生物降解有機污染物的技術在廢水處理中的應用已有幾十年的歷史，而將微生物降解技術有意識地大規(guī)模地應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技術進行研究，并完成了一些實際的處理工程，結果表明這種技術是有效的、可行的。國外在利用微生物修復技術清除土壤中石油等有機污染物的應用實例較多。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，同時

7、添加N、P等營養(yǎng)物質，并在污染區(qū)打豎井抽風，以促進空氣流動，增加氧氣的供應。經過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的應用實驗。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、大面積強制通風等方法，并同時適當管理土壤的水分和氧氣，經過15個月的處理，取得