淺談土壤重污染現(xiàn)狀及修復(fù)技術(shù)

王超

(朝陽市環(huán)境保護(hù)局信息監(jiān)控中心 遼寧朝陽 122000)

近年來,伴隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷加速,人類生活活動也日益加強(qiáng)。曾經(jīng)一度被人們忽視的土壤污染問題也漸漸的浮出水面。土壤污染面積更是不斷擴(kuò)大。國土資源部最新統(tǒng)計表明,目前全國耕種土地面積10%以上已受到重金屬污染[1]。在受污土壤上種植作物會導(dǎo)致植物減產(chǎn),并且產(chǎn)出的糧食人食用后會產(chǎn)生疾病,日本的鎘米事件就是一個很明顯的例子。國際公認(rèn)的化肥施用安全上限為225千克/公頃,但是目前我國農(nóng)用化肥單位面積用量達(dá)到434.3千克/公頃,是安全上限的1.93倍[2]。如果說施用不當(dāng)是一個方面問題,那么泄露則是另一個方面的問題。2013年3月1日15時,位于遼寧省朝陽市建平縣義成功鄉(xiāng)房申村一硫酸儲存罐突然發(fā)生破裂,導(dǎo)致約為2000立方米硫酸泄露[3]。雖然這次泄露在當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的不懈努力下得到了控制,但是污染土壤的處理問題依然比較嚴(yán)峻。

朝陽市建平縣的硫酸泄漏事件主要污染物為濃硫酸,但濃硫酸為一混合污染物,其中含有三價鐵離子等重金屬離子,對土壤污染比較嚴(yán)重。當(dāng)土壤pH值過低時會置換出土壤中的鋁離子,使鋁離子濃度過高,會產(chǎn)生毒性。當(dāng)前,土壤污染修復(fù)技術(shù)主要有工程技術(shù)法、物理化學(xué)法、植物修復(fù)法、生物修復(fù)技術(shù)、及當(dāng)下新興的吸附法改良技術(shù)等。其中不為提倡的為工程技術(shù)法,即所謂客土法,因其并非一個永久的治理措施。僅僅依靠單純的將受污土壤由高危害地區(qū)轉(zhuǎn)移到較低危害地區(qū)。此方法還會造成污染周邊環(huán)境,占用土地等負(fù)面影響。因此在當(dāng)前的土壤修復(fù)中非特殊情況比較少用。

1 土壤污染物分類

土壤中污染物種類很多,總體來說包括物理污染、化學(xué)污染、生物污染和放射性污染物[4]。在這幾項中,土壤的化學(xué)污染是最為復(fù)雜,產(chǎn)生后果最為嚴(yán)重,治理起來最為困難的。按污染物的性質(zhì)一般可分為4類:有機(jī)污染、重金屬、放射輻射和病原微生物污染[5]。林強(qiáng)[6]將重金屬和有機(jī)污染歸為一類簡稱為毒物質(zhì),因而將土壤的污染物分為了三大類。

2 土壤修復(fù)技術(shù)

2.1 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)可以分為原位生物修復(fù)(In-situbioremedition)和異位生物修復(fù)(Ex-situbioremedition)兩種,原位修復(fù)法指對污染介質(zhì)不做搬運(yùn),在原地進(jìn)行生物修復(fù)。在這個過程中,主要依靠污染物自身的微生物修復(fù)能力及人為創(chuàng)造的條件;異位生物修復(fù)技術(shù)指將其運(yùn)輸?shù)剿庍M(jìn)行處理、局限性較大,因而目前所說的生物修復(fù)技術(shù)基本上均為原位生物修復(fù)技術(shù)。

2.1.1 生物修復(fù)技術(shù)的種類

(1)原位生物修復(fù)技術(shù):生物通氣法[7]、生物注射法、投菌法、生物培養(yǎng)法、農(nóng)耕法[10]。

(2)異位生物修復(fù)技術(shù):堆肥處理、生物反應(yīng)器[8]、厭氧處理[9]、預(yù)制床法。

2.1.2 生物修復(fù)技術(shù)在污染治理中的使用及缺陷

生物修復(fù)的主要特性是利用土壤中或人為施入微生物菌群等,達(dá)到將污染物分解并除去的目的。近些年,此類修復(fù)方式發(fā)展的十分迅速。但是客觀上來講,現(xiàn)如今的生物修復(fù)技術(shù)主要受到天然的微生物降解能力的制約。然而在實際治理過程中這些微生物往往不能達(dá)到預(yù)期的效果。造成這種情況的原因之一是釋放后的細(xì)菌在環(huán)境中無競爭優(yōu)勢,同時他們的生活環(huán)境上也出現(xiàn)了改變,微生物往往是吸附在載體物質(zhì)上[10]。總的來說生物修復(fù)技術(shù)對于土壤污染的治理有著很大的局限性,因為土壤并不是水,它是一個復(fù)雜的混合體。就建平縣發(fā)生的硫酸泄漏事件來說,泄露的硫酸改變了土壤的酸堿度,同時也會改變土壤的微環(huán)境,而目前的生物修復(fù)技術(shù)已原位生物修復(fù)技術(shù)為主,因而生物修復(fù)并非首選。

2.2 植物修復(fù)

植物修復(fù)指的是利用植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素的特征,或利用植物及其根系微生物與環(huán)境之間的相互作用,對污染物進(jìn)行吸附、吸收、轉(zhuǎn)換、降解、揮發(fā),將有毒有害的污染物轉(zhuǎn)換為無毒無害的物質(zhì),最終使土壤功能得到恢復(fù)。

根據(jù)植物在某一個或幾個方面的修復(fù)功能將植物修復(fù)分為4種基礎(chǔ)類型。

2.2.1 植物提取修復(fù)

利用植物的超量吸收功能,將一種或幾種污染物或金屬元素吸收富集,將植物拔出或收獲后集中處理。這種修復(fù)方法是目前利用植物修復(fù)領(lǐng)域里最為主流的一種修復(fù)治理土壤中污染的方法。

2.2.2 利用植物的揮發(fā)作用進(jìn)行修復(fù)

用植物將土壤中的一些揮發(fā)性污染物質(zhì)吸收到植物體內(nèi)由根部運(yùn)輸,利用植物的吸收作用,光合作用排入大氣,從而治理土壤污染。

2.2.3 植物降解度及跟生物圈降解修復(fù)

利用植物降解作用,植物根系的固定作用轉(zhuǎn)化有機(jī)物,從而達(dá)到修復(fù)目的。特別是植物根系對重金屬吸收能力很強(qiáng)。國外科研人員研究后發(fā)現(xiàn),Thlaspi屬的植物有很強(qiáng)的活化土中鋅的能力從而利用這點可以用來修復(fù)被鉛污染的土壤。

2.2.4 植物穩(wěn)定修復(fù)

通過植物耐受性強(qiáng)的特點,利用其根系分泌物質(zhì)來積累或沉淀根部周圍的污染物質(zhì)。以減少污染物質(zhì)的毒害作用。研究人員研究表明,種植耐酸性作物,對土壤污染的修復(fù)也有一定的作用。值得一提的是,植物修復(fù)過程是一個復(fù)雜的過程。往往是這幾種修復(fù)類型一種或幾種同時出現(xiàn)的過程。利用植物修復(fù),可以大量減少由于土壤污染治理而產(chǎn)生的高額費用,并且安全有效。因此植物修復(fù)又被稱為綠色修復(fù)。

2.3 物理化學(xué)修復(fù)

2.3.1 物理修復(fù)

物理修復(fù)是最早發(fā)展的修復(fù)手段之一。其包括蒸汽浸提修復(fù)、固化修復(fù)、熱力學(xué)修復(fù)、熱解法修復(fù)等方法。雖然技術(shù)比較成熟,但它存在修復(fù)成本高,大部分方法治理后土壤不可用作農(nóng)用及修復(fù)后的土壤還需二次處理等缺陷。

2.3.2 化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)相對于生物和物理修復(fù)技術(shù)是一項發(fā)展相對成熟的修復(fù)技術(shù),化學(xué)修復(fù)方法包括各種中和或去除有毒物質(zhì)的技術(shù),涉及土壤淋洗修復(fù)、溶劑浸提修復(fù)、化學(xué)氧化修復(fù)、化學(xué)還原修復(fù)、化學(xué)脫氯修復(fù)、電化學(xué)修復(fù)、真空浸提修復(fù)和活性碳吸附修復(fù)等。其中經(jīng)常使用的就是化學(xué)淋洗修復(fù)法。化學(xué)淋洗以水作為清洗液,借助土壤中污染物的溶解率和遷移規(guī)律,將溶液注入受污染的土壤中,而后將含有污染物的液體提取出來并對廢液進(jìn)行處理。這種方法對清潔劑要求較高,一般為可重復(fù)利用的清潔劑。除此主流技術(shù)以外,如溶液浸提技術(shù),化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)等也在一些特殊污染情況下使用過?；瘜W(xué)修復(fù)方法亦存在費用高,局限性大等缺點。

2.4 吸附法修復(fù)

吸附法修復(fù)石利用一些特定的吸附劑,如沸石、膨潤土等,利用它們的硅氧正六面體和鋁氧八面體的分子間存在間隙而且有較大的范德華力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行吸附。有研究人員研究結(jié)果表明,其對土壤重金屬離子有很好的吸附作用,可用于重金屬污染的治理。吸附法是目前比較前沿的治理污染方法,其剛剛起步。但發(fā)展較為迅速而且一般吸附劑成本較低,可大規(guī)模投入使用。

3 結(jié)論及建議

目前,世界各國對土壤污染修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究,取得了可喜的進(jìn)展,中國從中也吸收了很多經(jīng)驗。以上這些治理方法均是可行,但是讓污染者從根本上認(rèn)識到污染的嚴(yán)重性和預(yù)防污染的重要性才是關(guān)鍵,只有這樣才能從根本上解決污染問題。不是為了治理而治理而是為了杜絕發(fā)生而治理。朝陽市建平縣硫酸泄漏事件修復(fù)過程并非一種方法可能完全解決。建議用幾種方法相輔相成、互相配合來修復(fù)。如先用物化方法進(jìn)行調(diào)節(jié),而后進(jìn)行受污土壤部分轉(zhuǎn)移、客土等,向土壤中添加吸附劑用來吸附污染物,最后種植耐酸植物。利用其超量吸收功能及耐受性、富集性進(jìn)行收獲或者集中處理。從而在達(dá)到預(yù)期目的同時又節(jié)省了費用。

[1]高嘉.全國耕種土地面積的10%以上已受重金屬污染.經(jīng)濟(jì)參考報,2012-06.

[2]蔣高明.中國生態(tài)環(huán)境危機(jī).海南出版社,2011.

[3]初杭.遼寧建平硫酸泄漏事故.新華網(wǎng),2013-03.

[4]趙春海,唐旭日.重金屬對土壤污染及修復(fù).生命科學(xué)儀器,2007,5(4):37～3.

[5]韓素清,遲翔.土壤污染的類型及影響和危害.化工之友,2007(3):32～34.

[6]林強(qiáng),我國的土壤污染現(xiàn)狀及防治對策.福建水土保持,2004,16(1):25～28.

[7]馬放,馮玉杰,任南琪.環(huán)境生物技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[8]楊柳燕.環(huán)境微生物生物學(xué).南京:南京大學(xué)出版社,2003.

[9]林力.生物整治技術(shù)進(jìn)展.環(huán)境科學(xué),1997,18(3):67～71.

[10]逢煥成.土壤有機(jī)氯污染物的生物修復(fù)和土壤酶活性的關(guān)系[J].土壤肥料,2002,(1):30～33.