污染土壤修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢

朱玉紅

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司重慶市渝北區(qū)　401120）

污染土壤修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢

朱玉紅

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司重慶市渝北區(qū)401120）

隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，大量的廢棄物排放，導(dǎo)致土壤污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重。對(duì)于受到污染的土壤，采取科學(xué)合理的土壤修復(fù)技術(shù)至關(guān)重要。對(duì)此，本文將介紹工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的三種污染類型，并在此基礎(chǔ)上探究污染土壤修復(fù)技術(shù)。

工業(yè)；污染土壤；修復(fù)技術(shù)

引言

近年來，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，工業(yè)發(fā)展迅速，給土壤帶來了嚴(yán)重污染，土壤中的毒害物質(zhì)正在逐漸破壞人類的生存環(huán)境，威脅人們的身體健康及生命安全，做好污染土壤修復(fù)工作迫在眉睫。

1　我國工業(yè)污染場地主要類型

1.1重金屬污染

土壤中重金屬的來源主要有兩個(gè)部分組成：①自然輸入；②人為活動(dòng)輸入。自然輸入主要指的是巖土風(fēng)化分解和凋落的生物質(zhì)腐化分解，在自然情況下流入土壤，造成土壤重金屬富集。人類活動(dòng)輸入主要指人類在礦藏資源開發(fā)、工業(yè)發(fā)展及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等過程中造成的重金屬在土壤中的積累，而這也是土壤重金屬污染的主要原因。目前，人為活動(dòng)造成的土壤重金屬輸入主要受廢氣沉降、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、礦業(yè)生產(chǎn)、固體垃圾排放等方面的影響。

1.2有機(jī)污染物污染

工業(yè)生產(chǎn)、石油開采、交通運(yùn)輸、畜禽養(yǎng)殖及居民生活會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)污染物，加劇土壤有機(jī)物污染，因此土壤有機(jī)物污染的修復(fù)日益迫切。土壤污染修復(fù)可以采用物理、化學(xué)和生物方法，吸收、降解、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，有效降低污染物濃度，或者將有毒有害的污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。

1.3復(fù)合污染

我國工業(yè)場地污染常常以復(fù)合污染為主，主要包括重金屬復(fù)合污染、有機(jī)復(fù)合污染以及重金屬—有機(jī)復(fù)合污染等。比較常見的是重金屬復(fù)合污染、石油烴類復(fù)合污染以及重金屬與農(nóng)藥/ POPs之間的復(fù)合污染。與重金屬污染以及有機(jī)污染物污染相比，復(fù)合污染的污染物之間可能存在拮抗、協(xié)同和相加等交互作用，復(fù)合污染物的環(huán)境效應(yīng)和環(huán)境行為可能會(huì)發(fā)生改變，給污染場地的修復(fù)帶來更大的困難和挑戰(zhàn)。

2　污染土壤修復(fù)技術(shù)

2.1重金屬染物污染修復(fù)技術(shù)

2.1.1物理修復(fù)

物理修復(fù)有三種類型，即電動(dòng)修復(fù)、電熱修復(fù)、土壤淋洗。電動(dòng)修復(fù)主要是通過通電，使得重金屬離子定向移動(dòng)到一端，從而將其去除，修復(fù)對(duì)象是土壤中熔點(diǎn)低、易揮發(fā)的重金屬。當(dāng)用高頻電壓對(duì)土壤加熱時(shí)，土壤重金屬就會(huì)受熱揮發(fā)，達(dá)到去除土壤中重金屬的目的。土壤淋洗是利用淋洗液將土壤中的重金屬溶解到土壤洗淋液中，再將洗淋液中的重金屬離子置換出來的一種土壤修復(fù)方法。該方法是現(xiàn)有條件下最成熟的物理修復(fù)方法。

此外，物理修復(fù)方法還包括固化土壤修復(fù)法、稀釋法、排土填埋法。目前，物理修復(fù)法存在的最大問題是處理成本高，而且存在再次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.2化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)指的是將能夠改變土壤重金屬性質(zhì)的有機(jī)質(zhì)以及其他外源物質(zhì)加入被重金屬污染的土壤。外源物質(zhì)能夠與土壤中金屬離子結(jié)合，有效降低金屬離子的遷移性和被植物吸收的可能性，避免其進(jìn)入生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。各種金屬離子的遷移性各不相同，對(duì)不同金屬離子只能使用不同的固定物質(zhì)。例如：使用CaC03或Ca（OH）2，調(diào)節(jié)土壤的酸堿性，促使土壤中的鍋、銅、汞、鋅等兒素形成碳酸鹽或氫氧化物沉。在土壤中加入含硫物質(zhì)，可以使土壤中的鍋、汞生成硫化鍋.硫化汞沉淀，進(jìn)而減少重金屬對(duì)土壤的污染。

2.1.3生物修復(fù)技術(shù)

（1）動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

研究表明，土壤中的部分低等生物可以吸收土壤中富集的金屬元素。在受污染的土壤中，蚯蚓可以通過被動(dòng)擴(kuò)散作用和攝食作用使重金屬進(jìn)入其體內(nèi)，待金屬在蚯蚓體內(nèi)富集后可以采用一定的方法將蚯蚓從土壤中驅(qū)出，集中處理，從而達(dá)到修復(fù)的目的。蚯蚓在污染土壤中還能有效地改變土壤中重金屬活性，促進(jìn)和強(qiáng)化植物對(duì)重金屬的修復(fù)作用。

（2）植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)是指通過利用植物、植物根系微生物對(duì)土壤中重金屬進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)。目前，植物修復(fù)主要是利用植物降解、植物萃取、植物揮發(fā)和植物過濾等作用來降低重金屬污染物的生物有效性或清除土壤中的重金屬污染物，降低重金屬的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。隨著對(duì)重金屬植物修復(fù)技術(shù)研究的不斷深入，尤其是耐重金屬、超富集植物及其根際微生物共存體系的研究、根際分泌物在微生物群落的進(jìn)化選擇過程中的作用以及根際物理化學(xué)特性研究的深入，植物修復(fù)技術(shù)的含義和應(yīng)用將得到延伸。近年來，國內(nèi)外先后利用遏藍(lán)菜與蜈蚣草等實(shí)現(xiàn)對(duì)含Cd、As污染土壤的修復(fù)，而且已經(jīng)開始利用苜蓿、黑麥草等植物修復(fù)多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和石油烴進(jìn)行相關(guān)研究。

（3）生物協(xié)同修復(fù)

借助土壤動(dòng)物、微生物和植物的協(xié)同作用，可以有效改善土壤條件，進(jìn)而促進(jìn)植物生長，提高重金屬的生物有效性，提高生物的吸收效率和修復(fù)效率，加速重建健康的土壤生態(tài)系統(tǒng)。微生物能夠通過產(chǎn)生鐵載體、ACC脫氧酶、合成植物生氏激素等方式促進(jìn)植物的生長，增加植物的生物量，有助于植物對(duì)重金屬的積累。另外，微生物代謝活動(dòng)中產(chǎn)生的有機(jī)酸、鐵載體、氨基酸等小分子代謝產(chǎn)物能夠活化土壤重金屬，進(jìn)一步提高植物對(duì)重金屬的富集量。

2.2有機(jī)污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)

（1）通常情況下，植物從土壤中直接吸收有機(jī)污染物，將其代謝分解，并經(jīng)過木質(zhì)化作用使其成為植物的一部分，如木質(zhì)素等，儲(chǔ)藏于植物細(xì)胞的不同位點(diǎn)，或者通過礦化作用使其徹底分解為CO2和H20，也可以利用植物的揮發(fā)作用去除土壤中有機(jī)污染物，還有的可以通過植物葉片的蒸騰作用釋放到大氣中去。研究表明，污染物經(jīng)根直接吸收取決于其在土壤中的濃度和植物的吸收率和蒸騰率，而蒸騰作用是決定植物修復(fù)中吸收速率的關(guān)系變量，它又與植物的種類、葉面積、養(yǎng)分、土壤水分和風(fēng)力條件以及相對(duì)濕度有關(guān)。土壤中有機(jī)污染物的種類、濃度，植物種類、葉面積、根結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分、水分、風(fēng)力、相對(duì)濕度等均影響著土壤中有機(jī)污染物的直接吸收。

（2）植物根系分泌物（包括一些酶類）到土壤中，加速土壤的生化反應(yīng)，促進(jìn)有機(jī)污染物的修復(fù)：植物根系能分泌一些營養(yǎng)物質(zhì)，如糖類、醇、蛋自質(zhì)等，供土壤微生物生存：植物根系還能分泌一些特殊的化學(xué)物質(zhì)，如有機(jī)酸等，可以改變土壤的pH等，從而有利于污染物的分解。研究表明，根系（根須）發(fā)達(dá)的植物能促進(jìn)根際微生物對(duì)除草劑等有機(jī)污染物的吸附、降解，植物根系釋放到土壤中的酶也可以直接降解有機(jī)污染物。另外，植物死亡后釋放到環(huán)境中的酶也可繼續(xù)發(fā)揮分解作用，植物根系中的脫鹵素酶和漆酶，可被用來降解含氯有機(jī)污染物。雖然植物酶在各種殺蟲劑等外來有機(jī)物在植物細(xì)胞內(nèi)降解過程中起很重要的作用，但植物修復(fù)還是需要依靠整個(gè)植物系統(tǒng)來完成，植物的生長可以中和土壤pH，吸著或鰲合重金屬，酶被保護(hù)在植物體內(nèi)或吸附在植物表面，不至于受到損傷，因而能較長時(shí)間保持降解土壤中有機(jī)污染物的活性。美國EPA實(shí)驗(yàn)室從淡水沉積物中鑒定出來自植物的5種可以分解相關(guān)有機(jī)污染物的酶：脫鹵酶、硝酸還原酶、過氧化物酶、漆酶和睛水解酶。因此，在篩選新的降解植物或研究有機(jī)污染物降解機(jī)理的時(shí)候需要關(guān)注這些酶系，并且注意發(fā)現(xiàn)新酶系。

（3）根際—微生物的聯(lián)合代謝作用：植物是一個(gè)有效的土壤污染處理系統(tǒng)，它同其根際微生物共同利用其生理代謝特性擔(dān)負(fù)著分解、富集和穩(wěn)定污染物的作用。根際是植物根系直接影響的土壤范圍，是指在植物根系分泌的有機(jī)物作用下，與其pH，EH、微生物等組成的一個(gè)特殊的微生物環(huán)境，根系分泌物與根際微生物間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，植物每年釋放到土壤中的物質(zhì)可達(dá)植物總光合作用產(chǎn)物的10～20%，它們與脫落的根冠細(xì)胞等一起為根際微生物提供重要的營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)了根際微生物的生長與繁殖。由于根系生長的穿插作用，使根際的通氣狀況、水分含量和溫度均比根際外的土壤更利于微生物的生長。另一方面，植物將大氣中的氧氣經(jīng)葉、莖輸送到根系中，擴(kuò)散到根際周圍缺氧的土壤中，形成了富氧的微環(huán)境，刺激好氧微生物的活性和生長繁殖。研究表明，植物根際土壤微生物明顯比非根際土壤中的微生物活性、數(shù)量和種類多，一般提高約10倍，有的高達(dá)100倍，其中假單抱菌屬、黃桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬和土壤桿菌屬的根際效應(yīng)非常明顯。

3　污染土壤修復(fù)技術(shù)研究趨勢

目前，我國對(duì)于工業(yè)污染土壤的修復(fù)研究還處于初步研究階段，雖然市場潛力巨大，但是由于資金投入有限，而且我國相關(guān)法律法規(guī)還不夠完善，因此，我國工業(yè)污染土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不夠明朗。近年來，我國城市化進(jìn)程不斷加快，土地不斷升值，土壤修復(fù)市場也得到了很多發(fā)展機(jī)遇，我國工業(yè)污染土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)建設(shè)將迎來高峰使其。我國在治理污染土壤修復(fù)方面資金還比較欠缺，資料來源有限，修復(fù)治理工作無法順利開展。

我國工業(yè)污染土壤修復(fù)一般以工程的形式體現(xiàn)，很多國外集團(tuán)也逐漸加入我國的土壤修復(fù)工程，帶動(dòng)了我國土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在此背景下，我國工業(yè)土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)有序化及細(xì)分化的發(fā)展趨勢。對(duì)于工業(yè)土壤污染防治以及修復(fù)技術(shù)，首先必須明確土壤污染的特點(diǎn)以及未來的發(fā)展趨勢，不僅要采取有效措施改善土壤污染問題，而且還有根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際情況和技術(shù)基礎(chǔ)加強(qiáng)修復(fù)技術(shù)研發(fā)。由于工業(yè)土壤污染已經(jīng)危及到農(nóng)田土壤，給農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及糧食生產(chǎn)帶來了很多不利影響，因此，在污染土壤修復(fù)技術(shù)研發(fā)中，還應(yīng)該努力為處理農(nóng)田土壤污染、礦區(qū)及周圍土壤污染、濕地土壤污染等提供技術(shù)支持。

4　結(jié)語

綜上，修復(fù)污染土壤的目的是為了去除污染、對(duì)資源再利用，為人們創(chuàng)造一個(gè)良好的環(huán)境。進(jìn)一步研發(fā)我國土壤修復(fù)技術(shù)，不但是土壤環(huán)境保護(hù)及技術(shù)產(chǎn)業(yè)的需要，更是我國這一產(chǎn)業(yè)進(jìn)入國際競爭的需要。

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A

1673-0038（2015）50-0120-02

2015-12-1

朱玉紅（1984-），女，工程師，碩士研究生，主要從事工業(yè)給排水設(shè)計(jì)方面的工作。