污染底泥中重金屬植物瀝浸去除的工藝優(yōu)化研究

吳繼業(yè)

摘 要：底泥是河流湖泊的沉積物，是自然水域的重要組成部分，而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加快，河道的納污量也在不斷地加大，底泥存在重金屬污染，嚴(yán)重影響了河流湖泊的水質(zhì)。為了清除污染底泥中的重金屬，本文從我國(guó)重金屬污染底泥的現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)植物瀝浸去除前期工藝的不足展開(kāi)研究，并對(duì)當(dāng)前的工藝進(jìn)步之處進(jìn)行對(duì)比，以期能夠?yàn)楦纳坪恿骱吹乃纳鷳B(tài)提供和參考。

關(guān)鍵詞：污染底泥；重金屬；植物；瀝浸去除

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

重金屬底泥污染是指河流湖泊的水域受到環(huán)境污染之后，水中的部分重金屬污染物通過(guò)沉淀或者吸附儲(chǔ)存在河流湖泊的底泥當(dāng)中，并且在一定的條件下釋放出來(lái)，成為二次的污染源污染河流湖泊的水體生態(tài)。

1 我國(guó)主要河流湖泊底泥重金屬污染的現(xiàn)狀

近年來(lái)，工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，由此產(chǎn)生了大量的重金屬?gòu)U水和廢渣，這些重金屬?gòu)U棄物未經(jīng)妥善處理就被直接排放到河流湖泊中，不但如此，大氣沉降、降水、土壤沖刷等又有可能使得水體的底泥受到重金屬污染，加劇了對(duì)河流湖泊底泥的污染，使得河流湖泊的吸附能力漸漸趨于飽和，尤其是我國(guó)的珠三角、長(zhǎng)三角等地區(qū)，部分河流的重金屬污染已經(jīng)達(dá)到了高度污染，嚴(yán)重影響了我國(guó)河流湖泊的生態(tài)問(wèn)題。

目前，我國(guó)部分河流湖泊的底泥重金屬含量已經(jīng)接近生態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)閾值。河流湖泊中的魚(yú)類、水禽等生物的生存健康受到了嚴(yán)重的污染，當(dāng)處于食物鏈頂端的人類食用了這些動(dòng)物之后，就會(huì)誘發(fā)疾病，例如日本的“水俁病”、“痛痛病”等，嚴(yán)重威脅到了人類的身心健康。

2 污染底泥中重金屬植物瀝浸去除工藝

植物瀝浸去除工藝是一種廣泛應(yīng)用于治理污染底泥中重金屬的方法，污染底泥中重金屬植物瀝浸去除工藝主要是利用植物根莖或者植物對(duì)污染底泥中的重金屬通過(guò)沉淀、吸收、代謝、富集等作用，直接吸收、釋放酶和分泌物或者是與其他微生物聯(lián)合作用這3種方式對(duì)污染底泥中的重金屬進(jìn)行去除，降低或者消除河流湖泊受污染底泥中的重金屬，以達(dá)到治理河流湖泊中受重金屬污染的底泥的目的。

植物瀝浸去除工藝不僅成本相對(duì)較低，而且不容易對(duì)環(huán)境造成二次污染，加上植物對(duì)污染底泥中不同種類的重金屬存在著一定程度的活化作用，不僅能降低污染底泥的重金屬含量，還能在減輕污染底泥中重金屬污染的同時(shí)美化河流湖泊的環(huán)境，十分適合大面積需要進(jìn)行原位修復(fù)的污染底泥。

3 污染底泥中重金屬植物瀝浸去除工藝的不足

目前，對(duì)重金屬污染的河流底泥治理主要采取的是原位修復(fù)和異地修復(fù)兩種處理方法。我國(guó)采取比較多的是異地處理方法，主要包括物理法、生物法和化學(xué)法等，其中生物法中的植物瀝浸去除工藝是目前去除污染底泥中重金屬比較理想的方式，但是在使用初期也存在著一定的不足。

國(guó)內(nèi)外用于去除污染底泥中重金屬的植物瀝浸去除工藝雖然可以使底泥中的重金屬含量降低，成本相對(duì)較低，對(duì)環(huán)境的二次影響小，但是植物瀝浸工藝的應(yīng)用還沒(méi)有物理法和化學(xué)法那么成熟。其修復(fù)效率相對(duì)較低，修復(fù)周期長(zhǎng)，容易受到環(huán)境氣候的影響等，而且一種植物只能夠吸收、富集一種或者部分重金屬，不能對(duì)污染底泥中的重金屬進(jìn)行全面清除，而添加有機(jī)螯合劑能增加植物對(duì)重金屬的吸收、富集能力，但是有可能會(huì)造成二次污染。

4 污染底泥中重金屬植物瀝浸去除工藝的優(yōu)化

4.1 加強(qiáng)污染底泥中重金屬植物瀝浸去除工藝的針對(duì)性

不同的植物對(duì)各類重金屬離子的吸附能力不盡相同，根據(jù)植物種類及其器官有針對(duì)性地對(duì)重金屬離子進(jìn)行吸收、富集和轉(zhuǎn)移。例如天藍(lán)褐藍(lán)菜對(duì)鎘的富集能力強(qiáng)；紫葉花苕能富集鉛和鋅；蒿屬和芥菜對(duì)鉛的富集作用明顯；在鎳污染的底泥中可種植十字花科和庭芥屬植物；在銅污染底泥中可種植酸模草，其植株含銅可達(dá)1.850mg/g。此外，向植物根系通直流電能加強(qiáng)植物對(duì)重金屬的吸收，向污染土壤施硫酸鹽和磷酸鹽能提高植物枝干部分對(duì)鉻、鎘、鎳、鋅和銅的富集系數(shù)。在對(duì)污染底泥中重金屬瀝浸去除過(guò)程中，可以利用重金屬和植物吸收的特性進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合兩者之間的特征，優(yōu)化污染底泥中重金屬的瀝浸去除效果。

植物不同器官吸收重金屬的能力也存在著顯著的差異，表現(xiàn)為葉子<莖<根，即在植物吸收水分的同時(shí)到達(dá)植物根部和擴(kuò)散途徑為植物所吸收，最后通過(guò)人為的方式，將植物收割起來(lái)，將重金屬移除出底泥中。

4.2 植物與其他生物、方法的加強(qiáng)互補(bǔ)

生物法又分為植物法和微生物法，它們具有各自特定的結(jié)構(gòu)和特征。在植物的根系，微生物數(shù)量明顯高于植物的其他位置，植物的根系分泌物能夠?yàn)槲⑸锾峁B(yǎng)分，并通過(guò)光合作用生成氧氣，輸送到植物底部，促進(jìn)微生物的成長(zhǎng)，微生物對(duì)重金屬離子也能夠起到代謝、降解的作用。水葫蘆就是一種根系比較發(fā)達(dá)的水生植物，其根系的微生物對(duì)水葫蘆有降酚的作用，能夠提高多酚氧化酶（金屬離子是多酚氧化酶的激活劑，不僅能和酚類化合物反應(yīng)形成褐色物質(zhì)，還能催化還原酮類的氧化）的活動(dòng)，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。

但不管是物理法也好，化學(xué)法也罷，不同的方式有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，單單利用植物瀝浸技術(shù)往往很難取得較好的效果。蓮是國(guó)際上公認(rèn)和常用的一種治理污染的水生漂浮植物，它具有生長(zhǎng)迅速，既能耐低溫、又能耐高溫的特點(diǎn)，能迅速、大量地富集廢水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多種重金屬；褐藻對(duì)Au的吸收量達(dá)400mg/g，在一定條件下綠藻對(duì)Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金屬離子的去除率達(dá)80%～90%。

近年來(lái)，有研究者將生物法與物理法相結(jié)合，將超累積植物、藻類篩選出來(lái)，利用這些植物的特性將植物加工處理成物理吸附劑，來(lái)吸附污染底泥中的重金屬離子，用于處理受污染底泥中的重金屬污染物，這種吸附劑可以降解，能夠有效地回收重金屬，一般情況下不會(huì)發(fā)生二次污染，來(lái)源也比較廣泛，容易獲取并且成本較低。例如樹(shù)脂吸附劑，環(huán)保是樹(shù)脂吸附法的一個(gè)重要的特點(diǎn)。由于樹(shù)脂中含有各種活性基團(tuán)，例如羥基、氨基等，能夠螯合重金屬離子，該方法去除率高，絮凝效果佳，污泥量少且整合物易脫水。

4.3 植物瀝浸去除工藝功能不斷提高

德國(guó)、日本、美國(guó)、中國(guó)等國(guó)家都先后對(duì)生態(tài)浮床技術(shù)進(jìn)行研究，將水生植物種植到受重金屬污染的底泥上，通過(guò)人工設(shè)計(jì)，搭建出不同的造型，不僅能夠治理受到重金屬污染的底泥，而且還能起到美化環(huán)境的效果。與此同時(shí)，還有對(duì)底泥中存在重金屬污染的水域建凈化塘，通過(guò)一種或者多種植物搭配，并根據(jù)植物對(duì)不同重金屬的吸附效果進(jìn)行分析，取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到對(duì)重金屬污染的水域進(jìn)行凈化的目的，這種特殊的水生生態(tài)系統(tǒng)主要是通過(guò)植物群落對(duì)重金屬進(jìn)行吸收、積累和轉(zhuǎn)化，這種方式，相對(duì)于其他方式而言，投入少，成本更低，不存在殘留的重金屬二次污染，安全而且環(huán)保，在治理污染的同時(shí)還能創(chuàng)建景觀效果，創(chuàng)造更高的整體價(jià)值。

結(jié)語(yǔ)

目前，盡管污染底泥中重金屬植物瀝浸去除工藝相對(duì)于其他的治理工藝來(lái)說(shuō)，研究的時(shí)間還是比較短，仍處于不斷的試驗(yàn)優(yōu)化階段，還需要對(duì)許多的問(wèn)題進(jìn)行更深層次的探討及研究。盡管污染底泥中重金屬植物瀝浸去除工藝已經(jīng)取得了一定的成效，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)進(jìn)一步的研究，并在實(shí)踐的過(guò)程中不斷地進(jìn)行優(yōu)化和完善。

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