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土壤修复(6篇)

时间: 2024-01-11 栏目:公文范文

土壤修复篇1

关键词:土壤污染;物理修复;化学修复;生物修复

土壤是植物生长过程中不可或缺的生态环境,也是人类生存发展必不可少的重要资源。但是,随着人类进入工业时代以来,各类工厂如雨后春笋般层出不迭,给自然环境带来了许多危害。土壤也受到污染,重金属、有机磷等化学物质的堆积严重改变了土壤的原生态质,危害到植物的生L。并且通过自然界存在的食物链关系,污染物进入到人体,损害人类的身体健康。本文以此为前提,简要介绍并分析了几种土壤修复技术,以期在土壤污染治理上起到一点帮助。

目前,在全世界范围内,已有的土壤修复技术大致可以归纳为三种,一是物理修复技术,二是化学修复技术,三是生物修复技术。

1物理修复技术

1.1换土法

换土法顾名思义是用新鲜无污染的土壤全部或部分替换掉已污染土壤,它的技术原理是通过增加干净土壤来降低污染物浓度,以此达到修复目的。换土法可分为换土、去表土、客土以及翻土。换土法适用于小范围具有放射性污染源或难降解污染物的土壤,操作方法简单,即直接用新鲜无污染土壤替换掉已污染土壤。但是在处理污染土壤时要注意,以免造成二次污染。去表土适用于污染浅的土壤,直接将已污染的表层土壤移走就可得到干净土壤。客土适用于不易直接进行处理的土壤,在其表面撒上厚厚一层干净土壤,使植物在扎根时能直接接触到干净土壤,以此降低污染程度。翻土法适用于较厚土层的污染情况,这种方法是通过将表层受污染土壤翻到最底层,类似于农活中的“翻新”,以达到稀释污染物浓度的目的,从而降低污染程度。

1.2热修复法

热修复法主要针对含有易挥发污染物的土壤,此方法可以通过蒸汽、射频、红外辐射等加热方法对污染土壤进行加热,对挥发出来的污染气体进行统一收集、处理,效果良好、可操作性强,属于物理修复的一种。热修复法可以根除土壤中的易挥发污染物质,并且气体由专业设备进行收集,可以防止造成二次污染。但是目前该方法的适用范围比较局限,对于常见重金属污染土壤并不适用,除此以外,其能量消耗与操作成本都相对较高,可操作性一般。该技术还需进行进一步发展与研究。

1.3玻璃化技术

该方法适用于受重金属污染严重的土壤。重金属难降解、危害大,一般物理方法很难根除,并且通过食物链传到人体体内的重金属甚至可以给人造成致命性伤害,所以对重金属污染土壤的治理显得尤为重要。而玻璃化技术是对重金属污染土壤进行高温高压处理,以使重金属凝固在玻璃态土壤中,并根除二次污染。该方法效率高,并且可以根除重金属污染,但是工序复杂,成本较高,所以适用范围比较局限。

1.4电修复法

该方法和玻璃化法的适用范围一样,都是针对重金属污染土壤。该方法是利用金属良好的导电性,在污染土壤中通入低压直流电,使金属中电子定向迁移,从而达到修复目的。这种方法不仅可以治理土壤污染,还可以对重金属进行收集和再次利用。除此之外,该方法成效快、工艺简单,并且价钱低廉,所以应用范围较广泛。另外,电修复法还可用于对有机物污染土壤的治理上。

2化学修复法

2.1淋洗法

淋洗法是指用淋洗液来冲洗土壤空隙介质中的污染物,操作简单并且安全。适用淋洗法之前要了解到需要修复土壤的土质特性。对粘性差的砂质一般只能进行初步淋洗,因为这种土质特性没办法对污染物进行有效吸附。当然对于粘性效果好的土壤就要进行二次修复过程了。二次修复选择的淋洗液一般是根据土质特性进行专一修复的无机溶液或有机溶液。第一次进行淋洗时,通常选择清水作为淋洗液,以免造成二次污染。对特殊土壤的处理也有用到无机溶液和有机溶液的,具体选择哪一种要根据土壤类型判断。

2.2提取法

该方法与物理修复法搭配起来用,成效很好。该法就是借助于化学反应,使土壤中很难直接分离出的污染物变成易分离的溶解性络合物。之后从提取液中用物理或化学方法进行分离。提取液中富含丰富的可利用的离子,形成循环利用。该方法同样适用于重金属污染土壤的修复与治理,然而我国目前对这一块儿的技术研究还不够成熟,理论基础尚未完善,这一条路仍旧任重道远。

3生物修复法

3.1生物通气法

该方法适用受到易降解有机物污染的土壤,借助气体处理装置往污染土壤中通入氧气或空气,并抽走易挥发有机物,以利于微生物的繁殖,加快降解速度。在使用该方法之前,先在污染土壤里打三四口井(视具体污染面积而定),并在通入空气之前先通入适量的氮气(不可通入过多,以免抑制微生物的繁殖),以此作为进行降解的氮源。

3.2植物修复法

该方法可用于修复重金属污染土壤和低浓度有机物污染土壤。其作用原理是用植物或者植物根系含有的特异微生物和多种酶来吸收土壤中的重金属,通过萃取或络合反应将重金属提取出来,以此达到修复效果。此方法的优点是用植物酶降低了重金属的活性,防止其通过扩散作用污染到地下水。国外植物修复技术发展已成熟,但是国内相关技术的发展还处于初级阶段,应用最多的是借助植物根系微生物作用修复被低浓度有机物污染的土壤。

4结束语

污染土壤修复技术是环保工程重点研究的课题之一,由于要考虑到土壤的土质类型、所处的生态环境以及周边环境等因素的影响,土壤修复工作变得困难起来。虽然我国在这方面已经取得了一些成效,但是仍旧有很多内容亟待进行开发与研究。除此之外,缺乏统一的评价污染土壤修复技术的标准规则也对修复技术的进一步深入带来不良影响。所以相关部门要尽早建立针对大部分污染土壤类型都适用的评价标准规则,并且要定期检验修复效果,以实现污染土壤修复工作的准确性、实用性以及科学性。

参考文献

[1]向桂花.探讨我国土壤污染问题及防治措施[J].农业与技术,2015(6).

[2]魏样,韩霁昌,张扬,等.我国土壤污染现状与防治对策[J].农业技术与装备,2015(2).

土壤修复篇2

关键词:污染土壤重金属修复发展趋势

中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:1672-3791(2014)07(a)-0130-02

土壤是人类赖以生存的要素之一,是动植物生存的保障。土壤构成成分复杂,主要构成元素是硅、氧,此外还含有铁、铝等金属元素。自然环境中,土壤中各种元素含量维持在相对平衡的状态。伴随着现代社会发展,人类活动产生了大量污染物,这些污染物进入土壤引起重金属含量超标。重金属超标对动植物生长、人类健康都有很大危害。防治和修复污染土壤已经刻不容缓。

近几年,食品安全越来越受人们所关注,治理好土壤污染便是做好食品安全工作的第一步。但是土壤污染远没有像水、空气污染那样受人们关注。有资料显示,我国有1300~1600万hm2的耕地受到农药的污染,直接经济损失超过200亿元人民币。土壤污染具有隐蔽性、滞后性、难处理性等特点,在相当长的时间内我国土壤污染都难以解决,并且有恶化的可能。为了实现中国现代化进程,我们坚决不能走“先污染后治理”的老路,从现在开始关注污染土壤的修复技术。

1土壤重金属污染物来源

土壤中重金属污染的来源较广泛,其中主要包括重工业生产中产生的废渣、废气,以及农业生产中过量使用农药、化肥。冶炼、化工、电子等企业如果不及时处理废渣废气,将会产生大量危害环境的重金属污染物,如:铅、镉、汞和砷等。这些重金属污染物难以在自然条件下降解。我国农业生产中大量农药、化肥的使用也使重金属污染形势变得相当严峻。农业生产中有机磷和有机氯农药是污染土壤的主要种类,除此之外无机-有机复合物污染物是土壤污染物来源的新方向[1]。

2常见的污染土壤修复技术

2.1生物修复技术

广义的生物修复技术包括植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术。但是因为植物修复技术研究的比较广泛,所以另作一类。生物修复技术是指依靠生物的活动使土壤污染降解或转化为无毒或低毒的过程[2]。这里生物修复技术主要介绍的是微生物。微生物在自身的生长代谢中产生酸类,这些酸与重金属结合,降低了重金属活性,从而达到修复土壤的目的。另外微生物菌根可以促进植物根系吸收重金属的效率,尤其是丛枝菌根对砷污染的土壤具有极大的应用价值[3]。近几年,动物在生物修复技术也有成功应用的案例。高岩等论证了蚯蚓具有强化污染土壤的修复潜力,可见蚯蚓等动物是修复污染土壤的“绿色力量”[4]。

2.2植物修复技术

植物修复技术是指植物本身特有的吸收富集污染物、转化固定污染物以及通过氧化还原或水解反应等生物化学过程,使土壤环境中的有机污染物得以降解,使重金属等无机污染物被固定脱毒。植物修复技术主要包括四种:植物提取、植物降解、植物稳定、植物挥发[2]。其中通过植物吸收来去除污染土壤中重金属是目前应用最广的方法。这种方法利用超累计植物从土壤中吸收一种或几种重金属,并将其转移、存储到地面上部,最后通过收割集中处理。遏蓝菜属、印度芥菜等被证明是改善污染土壤的理想植物[5]。周启星等认为杂草具有品种多、生态适应能力强的特点,以杂草为对象将会在植物修复技术中取得较大突破[6]。单纯利用植物修复污染土壤存在很多缺陷,近些年人们开始着手从多方面增强植物修复技术的修复效率。增强其效率的方法主要分为两类:第一类是从植物自身入手,主要通过导入能够增强植物吸收重金属效率的基因来增强植物修复效率;第二类从外部环境入手,主要通过微生物(根际促生菌)、物理方法(电动法)、化学方法(向土壤中添加化学试剂)等来增强植物修复效率。

2.3化学修复技术

化学修复技术是利用加入到土壤的化学修复剂与污染物发生一定的化学反应,使污染物被降解和毒性被去除或降低的修复技术[2]。对于不同类型的污染物和污染土壤的具体特征,化学修复手段和注入的化学物质一般不同。注入的化学物质可以是氧化剂、沉淀剂或解析剂。相对于其他修复技术,化学修复技术起步较早,技术相对成熟。化学修复技术主要依靠化学物质将重金属固定,降低重金属的活性。国内化学修复技术主要是原位淋洗修复,这种方式的修复技术既要考虑修复效率,同时更要考虑试剂对土壤的破坏程度。荷兰、德国、美国等国家的异位淋洗已经较为普及。曾敏等验证了EDTA是一种治理含有铂、锌、铅污染土壤的较好的化学物质[7]。

2.4物理修复技术

现阶段,物理修复技术在英、美等发达国家得到了很大重视,异位土壤修复已经实现工业化生产。物理修复技术主要包括物理分离技术、蒸汽浸提技术、玻璃化技术和电动修复技术等[1]。其中电动修复技术应用在原位土壤修复方面在近几年比较流行,是一项新兴的物理修复技术。电动修复技术的基本原理类似于原电池,通过直流电将污染物带到阳极附近而被去除。理论和实验证明电动修复技术能够有效的去除污染土壤中铅、镉、铬、砷和汞等重金属。单纯利用电动修复技术容易受到外部条件干扰,效率较低,现在已经有多种和电动修复技术联用的技术。现阶段,电动修复技术可以和Fenton技术、可渗透反应墙(PRB)、植物修复技术和超声波等联用[8]。多种修复技术的联用可以提高电动修复技术的修复效率。

3污染土壤修复技术的局限性

土壤修复篇3

【关键词】植物修复;重金属;强化技术

0.引言

土壤是人类赖以生存发展所必需的生产资料,也是人类社会最基本、最重要、不可替代的自然资源之一。然而近年来,我国大部分可用土壤受到工农业污水、生活废水等各方面污染物的污染,重金属在土壤中大量积累。重金属通过食物链被人群吸收,严重影响到我们的饮食健康和安全。

植物修复技术是目前比较可行的方法之一,但它存在着超积累植物具有个体矮小、生长缓慢、根系扩张深度有限、对重金属的选择性、从根部到茎叶的重金属低转移率等缺陷。如何增加植物对重金属绝对吸收量的同时改善植物的生物学性状(如增加生物量、缩短生长周期等)以增加单位面积植物蓄积重金属的总量则是需要改进的方向。由于目前发现的大多数重金属超积累植物在天然条件下有很低的生物量和缓慢的生长速率,种植这样的植物很难在较合理的时间范围内完成污染土壤修复任务。因此突破这一瓶颈是当前植物修复领域研究的热点,也是植物修复技术发展的必由之路。以下将简单介绍几种常用的植物修复强化技术。

1.微生物与植物修复

重金属的生物有效性和植物对土壤重金属的吸收受到土壤中重金属的含量、pH值、氧化还原电势、有机物和根际环境等其他因素的影响。根际微生物可以通过分泌生物表面活性剂,有机酸、氨基酸和酶等来提高根际环境中重金属的生物有效性。根际微生物能够通过催化金属的氧化还原来改变土壤的生物有效性。一些根际微生物能够通过产生生物表面活性剂,提高重金属的生物有效性,促进重金属在植物中的积累。

2.C02施肥技术与植物修复

2.1原理

张其德等认为CO2浓度升高不仅为光合作用提供了较多的原料,而且提高了1,5一二磷酸核酮糖(RuBP)羧化酶的活性,增强了对CO2的固定能力;郭建平等阎发现CO2浓度倍增能使春小麦生育期缩短2~4天,不同品种的春小麦,生物量增加的程度不同;陈乎平等认为CO2浓度升高降低了气孔蒸腾速率,减少了植物耗水量,提高了水分利用效率。基于众多学者对CO2浓度升高条件下植物响应的研究,唐世荣提出将农业生物工程技术中较为成熟的CO2施肥技术应用到植物修复领域,为突破这一瓶颈提供了一种全新的研究理念。CO2气源广泛,成本较低,其应用一般可以加快植物的生长,提高生物量,从而提高植物吸收和积累污染物的总量,最终提高植物的修复效率。

2.2处理方法

2.2.1燃烧法

燃烧煤、木炭等可燃物,利用生成的CO2通入到施肥装置中,但要注意过滤SO2等其他有害物质。

2.2.2化学反应法

利用稀硫酸和碳酸氢铵的反应,生成CO2气体。

2.2.3微生物法

增施有机肥和稻草秸秆等,在微生物的作用下缓慢释放CO2气体。

2.2.4吊袋式CO2气肥

将CO2发生剂放人带气孔的专用吊袋中,挂在温室中缓慢产生气体。

2.2.5液态CO2法

把气体CO2加压后转变为液态保存到钢瓶中,施肥时打开阀门,通过管道均匀供气。

2.2.6土壤化学法

利用CaCO3粉为基料,与其他添加剂载体、粘结剂一起经过高温处理形成固体颗粒,撒在地表或者埋入表层土中。

3.超富集植物技术

所谓超富集植物指能超量吸收重金属并能将其不断运移到地上部的植物。超富集植物在叶片、茎部可富集大量的重金属的特性,使该种植物尤其适用修复。因此大多数植物修复策略是将超富集植物种植在重金属污染的土壤,收割其地上部分。针对某种或某些重金属,所采用的超富植物比一般的植物更具有重金属耐性、并且体内重金属含量也高出很多,通常可达成百上千倍,从而有效降低土壤中重金属的含量。利用超富集植物将重金属从土壤中清除是植物提取修复的核心内容,也是植物修复的最具代表性的修复方式。不仅对环境具有净化和美化能力,而且还有一定的经济效益。

针对植物修复存在的某些不足,需要不断地对超富集植物进行筛选,并对其进行技术性能强化是今后该领域的研究重点。

4.结论

植物修复不可避免地存在着一些问题:超积累植物存在专一性,而土壤中富含各种重金属,对其它金属则无抗性;植物修复效率低,生长周期厂;修复范围只限于根系周围,一般不超于20m土层厚度等。通过各种植物修复强化技术可以对土壤重金属污染有所缓和,但还存在很多不足还需要通过各种技术加以解决。■

【参考文献】

土壤修复篇4

关键词:农田土壤修复技术措施

中图分类号:Q938.1+3文献标识码:A文章编号:

一、项目概况

为追求经济效益和GDP,很多地方在经济发展过程中没有很好地进行产业规划,对工业企业造成的环境污染和破坏没有充分意识。致使农田受到污染,尤其是重金属的污染,给当地农村的生活、生产造成极大影响。

本案例为南方省份某村两村民小组,地形主要以丘陵为主,三面环山。该村周边此前曾有多个小冶炼厂,生产的废气,环绕整个村幔废水的排放既不通畅,也不处理,主要污染物长期渗透积淀于村嶂芪У呐铩F扔诖迕竦那苛乙求和当地政府的决心,周围的冶炼厂被迫停产和搬迁,但此前,该村土壤受到冶炼污染一直未得到治理,重金属污染成份主要为k、铬、铜、铅以及锌。

随着村庄规模的不断壮大,人类生活水平的提高,面临新的环境问题越来越突出。该村庄存在的新的环境问题主要表现在以下两个方面:1、农村生活污水及散养畜禽粪便没有经过处理就随地排放(附图1);2、生活垃圾随意乱放。致使这些农田土壤受新旧污染交错。某村两小组农田平面布置图(如下图2)。

图1清洗废水排放现状。

图2某村两小组农田平面布置图

二、土壤修复依据

2.1.目的及意义

人类生存的地球,种植着各种农作物和自然生长着千千万万的各种植物,以源源不断地供给人们生长的水、空气、各种食品和各种营养成份。由此,人类生生不息。自进入工业革命以来,人类的生产活动对大自然造成越来越大的影响,构成大自然的主要要素水、空气和土壤受到越来越大的破坏。如何构筑人和自然的和谐发展,此时也越来越引起人们的重视。土壤的维护和修复,已引起了各国政府和组织及有识之士的高度关注。我们作为环保工程技术人员,更是责无旁贷担当起此历史责任,利用自身的优势,结合了国内外的经验,积极投身到土壤修复工作中去,以建设更美好的新农村。

2.2.国内外情况

污染土壤修复技术的研究起步于20世纪70年代后期。在过去的几十年间,欧、美、日、澳等国家纷纷制订了土壤修复计划,并投入巨资用于土壤修复技术的拓进以及相关设备的研发,积累了丰富的技术和工程应用经验,成立了许多土壤修复公司和组织,很多有志之士投身其中,使土壤修复技术得到了快速的发展。我国的污染土壤修复技术发展较晚,在“十五”期间才得到重视,并列入了高技术研究规划发展计划,但其研发水平和应用经验与国外发达国家还有比较大的差距。随着工业和社会的发展,土壤污染由工业区到非工业区、由城市向乡村扩散的趋势,由此,引发了人们强烈的环保意识,保护环境,保护耕地,保护土壤已经达成了人们的共识。

三、土壤修复主要内容及技术路线

3.1.主要内容及需要解决的关键技术问题

该项目的土壤污染具有如下特点:土壤原已受到一定程度的重金属污染,随着村岬睦螅现在正进一步受到生活污水和垃圾废弃物的污染,具有多种污染源的性质;解决此种土壤污染,需作综合治理,其中最为关健因素是,不仅要对生活污水和垃圾废弃物先进行截断和处理,还要对原有土壤治理,才能达到土壤修复,使农田得到再利用的目的。

3.2.采用的技术路线以及工艺流程

在对原有土壤实地调查得到第一手可靠资料的基础上,通过对该土壤技术分析,其修复工艺流程如下:

生活污水造成土壤污染截流分隔、水草种植净水处理

垃圾废弃物造成土壤污染集中收集分拣运转无害化处理合格土壤

重金属造成土壤污染深耕、特色种植、特种肥料物化学处理

四、土壤的修复措施

4.1.污水的截流分离和处理

针对本项目农户相对比较分散,污水收集难度较大的现状,因地制宜,综合资源利用,充分利用村庄地形地势、可利用的水塘及闲置地,采用生物生态组合处理技术。分别采用土壤渗透、生物滤池、稳定塘、无动力厌氧+人工湿地等技术对污水进行处理。

(1)土壤渗透。该系统将污水投配到土壤表面具有一定构造的渗滤沟中,污染物通过物理、化学、微生物的降解、利用得到处理和净化。该技术对悬浮物、有机物、氨氮、总磷和大肠杆菌的去除率较高,一般为65%~70%。

(2)生物滤池。由池体、填料、布水装置和排水系统等四部分组成。池内由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触,使污水得到净化。生物滤池缓冲容量大,能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作,耐冲击负荷的能力强。对悬浮物、有机物去除率达85%以上。

(3)稳定塘。是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。具有方便操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。

4.2.垃圾及生活废弃物的集中收集和处理

结合农村实际,产生的生活垃圾不宜就地直接焚烧或填埋,由于村垃圾产量小以及运输成本高,运输频率按每周1次或两周1次。本村庄根据实际情况,设置垃圾收集点,增加垃圾转运装置等,对产生的垃圾进行收集运转。结合本村情况,选择容量为500L的垃圾桶做未分散垃圾收集点,垃圾密度为0.3t/m3,垃圾填充率为0.75计算,在本村设置500个垃圾桶于村部主道路及每户配置一个。设计容量为2.5吨垃圾转运箱5个,人力垃圾收集运输车6辆,把垃圾运送到城镇进行统一无害化处理。

4.3.土壤的直接修复

(1)选择合适的土壤搭配和施肥方式

对原有土壤采用适当的搭配,必要时根据土壤的不同成份,部份更换,多施用农家肥等,通过简单易行的方法,对污染并不太严重部份土壤作初步的修复处理。

(2)选择深耕深种种植和特种种植技术

对污染不太严重区域,土壤受到的污染一般还局限于表层,更深部分的土壤层还是保持比较好的状态,通过深耕,可以利用土壤的自然搭配,减少了土壤污染组分;另一方面,通过深种,种植根系比较发达,根深叶茂的农作物或一些乔木灌木类根深叶茂的植物,被污染了的土壤对这些物种造成的影响就相对比较小,有利于这些物种的生长,反过来,通过对这些正常生长的物种根系的固定吸收和叶面的散发排放,可以在一定程度上把土壤得到修复。

尤其选用一些具有某种特殊功能的植物,比如:酸模叶蓼、虎尾草、金盏银盘等,利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害有机无机物质,并运移到植物上部,或改变有害物的结构和形态,通过其对有害物质的转移或有害变无害化处理的某些特殊功能,直接种植于具有污染的土壤上,利用植物资源及其具有的净化功能,从而达到对原有土壤修复的目的。

(3)采用物理及化学反应原理处理土壤中的重金属

对污染比较严重的部分土壤,采用以上方案,速度比较慢,效果比较低。为此,对土壤片区采用网格状钻孔取样,做土壤检测分析,按5~10平方米取1个样,根据不同土壤深度取0.5~0.8米。在准确测试的基础上,对这部分受重金属污染比较严重的土壤进行重点修复。

根据该农田区域的地形和地势特点,布置一些围堰,挖出一些明沟、暗沟和竖井,对这些农田进行翻耕的同时,在农田底部覆膜,在土壤喷淋水中添加硫酸、草酸等酸性化学试剂,这些土壤受喷淋洗涤浸泡一定时间后,化学试剂与土壤中的砷、铬等有害重金属结合成络合物。然后水体通过在土壤底部低水位处回流至竖井,再对竖井中含高浓度重金属废水进行集中沉淀过滤分离。通过水泵作用,使喷淋土壤回流水和水沟竖井形成循环体系,水体可以反复使用。通过反复多次浇灌,使原有土壤中的重金属得到清理,土壤得到整治修复。

土壤修复篇5

关键词:污染土壤微生物修复修复机理

土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一,对于土壤污染处理而言,传统物理及化学修复技术的最大弊端是污染物去除不彻底,导致二次污的发生,从而带来一定程度的环境健康风险危害。而生物修复技术主要是利用生物有机体,尤其是微生物的降解作用将污染物分解并最终去除,具有快速,安全,费用低廉的优点。因此.被称为环境友好替代技术[1]。利用微生物对不同污染类型土壤进行生物修复已经成为微生物研究的热点之一,学者们努力研究微生物菌种以及生物修复条件[2-3]。以下分别对石油污染、化学农药污染、重金属污染的土壤微生物修复和采矿废弃地生态恢复的研究进展进行综述。

一、微生物修复概念及原理

1.微生物修复概念

微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群,在适宜环境条件下,促进或强化微生物代谢功能,从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物修复的实质是生物降解,即微生物对物质(特别是环境污染物)的分解作用。它与传统的分解在本质上是一样的,但又有分解作用所没有的新特征(如共代谢作用、降解质粒等),因此可视为是分解作用的扩展和延伸[4]。由于微生物个体小、繁殖快、适应性强、易变异,所以可随环境变化产生新的自发突变株,也可能通过形成诱导酶产生新的酶系,具备新的代谢功能以适应新的环境,从而降解和转化那些“陌生”的化合物微生物对土壤中的有毒污染物的降解主要包括氧化反应、还原反应、水解反应和聚合反应等。

首次记录实际使用生物修复是在1972年,于美国宾夕法尼亚州的Ambler清除管线泄露的汽油。1989年,美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术[5]。除美国外,欧洲各国、加拿大等在生物修复方面也有很大的发展。

2.可用于生物修复的微生物类群

根据来源不同可以把起作用的微生物分为3类:土著微生物,外来微生物和基因工程菌(GEM)[6]。目前在实际的生物修复工程中应用的大多是土著微生物,土著微生物无论在数量上还是在降解潜力上都是巨大的。当土著微生物由于种种原因不能用来作为修复污染土壤菌种时,就需要在污染的土壤中接种一些高效的外来微生物。实验表明,在实验条件下,30℃时每克土壤接种10个PCP降解菌,可以使PCP的半衰期(T1/2)从2周降到l天。近年来,由于生物工程技术的飞速发展,构建更高效的修复污染土壤的基因工程菌引起了人们极大的兴趣。目前生物修复正朝着构建能够快速降解某些特定污染物的工程菌的方向发展,科学家利用基因工程把不同的降解基因移植到同一菌株中,创造出了具有多种降解功能的超级微生物[7]。

3.微生物修复的机理

微生物修复污染的土壤必须具备2个方面的条件:一是土壤中存在着多种多样的微生物,这些微生物能够适应变化了的环境,具有或产生酶,具备代谢功能,能够转化或降解土壤中难降解的有机化合物,能够转化或固定土壤中的重金属;二是进入土壤的有机化合物大部分具有可生物降解性,即在微生物的作用下由大分子化合物转变为简单小分子化合物的可能性,进入土壤的重金属具有微生物转化或固定的可能性[8]。只有具备了上述2方面的条件,微生物修复才有实现的可能。

受污染的土壤中有机物和重金属除小部分是通过物理、化学作用被稀释、扩散、挥发及氧化、还原、中和而迁移转化外,主要是通过微生物的作用将其降解转化和固定的,因此,在生物修复中首先应考虑适宜微生物的来源。其次,微生物的代谢活动需在适宜的环境条件下才能进行,而受有机物和重金属污染土壤的条件往往较为恶劣,因此我们必须人为提供合适的环境条件以强化微生物对污染土壤的修复作用。

二、影响微生物修复的环境因素

1.营养

微生物的生长需要维持一定量的C:N:P比例,需要多种营养物质及某些微量营养元素。许多研究者[9-10]对微生物修复的最佳生态条件建议指出,C:N:P最佳比值为100:10:1。在环境胁迫下,微生物维持生存可能需要更多的能量。如重金属可引起脱氢酶活性下降,脱氢酶活性与土壤有机碳之比可作为确定向重金属污染的土壤中添加营养的重要参考指标。

2.电子受体

微生物氧化还原反应的最终电子受体包括溶解氧、有机物分解的中问产物和无机酸根(如硫酸根、硝酸根和碳酸根等)。土壤中污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度极大地影响微生物作用的速度和程度。研究表明,好氧条件有利于大多数有机物和重金属污染物的微生物降解和转化。充分的氧气供给是微生物修复重要的一环[11]。受污染的土壤中的溶解氧(DO)往往会消耗殆尽,造成缺氧环境,而不利于好氧微生物的降解和转化作用。许多研究者[12-13]对微生物修复的最佳生态条件建议指出:在单因子实验条件下,氧代谢最适水平为溶解氧>0.2mg/L和10%最低空气填充孔隙空间,厌氧代谢最适水平包括O2。的体积百分数

3.电子供体

大量基质的降解需要有电子受体的充分供应。当被修复主体的溶氧耗尽时,必须采取人工供氧的办法以增加电子供体――氧气。此外,在紧急情况下也可向污染环境中投加双氧水,过氧化钙等产氧剂以及添加硝酸盐、硫酸盐类电子受体,它们都能暂时改变环境中的厌氧生境以发挥好氧微生物对污染物的氧化分解作用。

4.共代谢基质

微生物不能依靠某种有机物生长不一定意味着这种污染物能够抵抗微生物的攻击,因此当存在其他底物时,这种污染物就会通过共代谢(Cometabolism)作用而生物降解。所谓共代谢是指某些难降解的有机化合物,通过微生物的作用能被改变化学结构,但并不能被用作碳源和能源,微生物必须从其他底物获取大部或全部的碳源和能源。许多微生物都有共代谢的能力,各种各样的底物都可能被利用,其降解反应可能涉及除氧化作用外的各种反应。资料表明[9],在厌氧条件下,DDT的降解过程也经受了共代谢作用过程,其共代谢转化产物可被好氧微生物降解。

三、微生物修复技术类型

原位修复不需要将土壤挖走,直接向污染土壤中投加N、P等营养物质和供氧。这种方法不仅操作简单、成本低、而且不破坏植物生长所需要的土壤环境,污染物氧化安全、无二次污染、处理效果好,是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。原位修复的主要方法有投菌法、生物通气法、生物培养法等。投菌法是直接向污染土壤中投入高效降解菌,同时提供微生物生长所需的营养。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,满足土壤微生物的代谢,将污染物充分矿化成二氧化碳和水。以上两种方法在生物修复中实际应用较多,尤其在重金属、石油、农药污染土壤的微生物修复方面已有一定的应用,但需要借人大量外源菌才能迅速开始生物降解。生物通气法是在污染的土壤上打上几口深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排人土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物就随之去除了。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。该方法可应用在石油污染的土壤上,为土壤中的微生物提供充足的电子受体,强化对石油污染物的氧化降解作用。

异位修复是把污染土壤挖出进行集中生物降解。它的方法主要有预制床法、堆制法及生物反应器法等。预制床法是在平台上铺上沙子和石子,将污染的土壤以15cm~30cm厚度平铺在上,并加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需求,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层上,以彻底清除污染物。该方法在PCP、杂酚油、石油、农药等污染土壤的修复中已获得了一些成功的案例。堆制法是将污染土壤与有机废弃物(如木屑、秸秆、树叶)、粪便等混合起来,使用机械或压力系统充氧,同时加入石灰以调节pH值,经过一段时间依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中有机污染物。生物反应器法是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宜的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓人空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解。该方法的修复效率较高,但它的处理成本也相对较高。

四、几种受污染土壤的微生物修复

1.受农药污染土壤的微生物修复

随着农业的发展,农民使用农药的量越来越多,由此而造成的危害也越来越大。据统计,中国每年使用50多万吨农药。这些农药主要包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂等,多是有机氯、有机磷、有机氮、有机硫农药,这些农药对土壤硝化作用呼吸作用和固氮作用均会产生暂时的或永久性的影响,因为在施用农药时,不管采取什么方式大部分农药都会落入土壤中,同时附着在作物上的那一部分农药以及漂浮在空气中的农药也会因风吹落人土壤。另外,使用浸种、拌种等施药方式更是将农药直接混入到土壤中,所以,土壤中的农药污染是相当严重的,已引起土壤生产力和农产品质量的明显下降。实验证明,环境中农药的清除主要靠细菌、放线菌、真菌等微生物的作用。如DDT可被芽孢杆菌属、棒杆菌属、诺卡氏菌属等降解;五氯硝基苯可被链霉菌属,诺卡氏菌属等降解;敌百虫可被曲霉、青霉等降解。残留于土壤内的农药,经过种种复杂的转化、分解,最终将农药分解为二氧化碳和水。如果将土壤进行高压灭菌或采用抑菌剂处理,农药在土壤中的降解速度就会降低、甚至停止。研究表明,在未经消毒的土壤中,除草剂“敌草隆”的降解速度明显高于用熏蒸消毒的土壤。前者,6周内敌草隆降解近半;后者,仅降解1/10。微生物降解农药的方式有2种,一种是以农药作为唯一碳源和能源,或作为唯一的氮源物质,此类农药能很快被微生物降解,如除草剂一氟乐灵,它可作为曲霉属的唯一碳源,所以很易被分解;另一种是通过共代谢作用,共代谢指微生物利用营养基质的同时将污染物分解代谢成无害物质,从而达到降解目的。其具体表现为:(1)依靠环境提供营养物质。例如,只有在蛋白质类物质存在时,直肠梭菌才能降解666;(2)依靠其它微生物的协同作用。例如,链霉菌和节杆菌可协作降解农药二嗪农的嘧啶环,两菌单独存在则均不能作用;(3)需有诱导物存在。如,只有经正庚烷诱导后,铜绿假单胞菌才能产生羟基化酶,使链烷羟基化为相应的醇。再如,放线菌浅灰链霉菌在磺酰脲类除草剂存在的情况下,也可产生诱导性的共代谢,发生羟基化,去烷基化或去酯化反应。进一步对脱细胞提取液进行研究发现,放线菌浅灰链霉菌脱细胞提取液是依靠NAD(P)H进行磺酰脲类代谢,结果表明在浅灰链霉菌中存在着诱导性的、依赖细胞色素P。的磺酰脲代谢系统。在磺酰脲类除草剂存在下,放线菌浅灰链霉菌细胞中可溶性细胞色素P的量大大提高,这是由于一种主要的P4。形态出现,这种形态的P4在用除草剂处理过后,数量增加,而且水解酶活性也加强[14]。

2.受重金属污染土壤的微生物修复

随着工农业的迅速发展,每年有大量工业和城市垃圾作为有机肥进入农业土壤中。这些垃圾往往含有较多的重金属元素,如汞、铜、锌、镍、铅、铬等,这些金属离子作为微量元素是。生物代谢所必需的,然而超过一定浓度时,便会导致土壤微生物大量下降和活性降低,尤其对土壤中有益微生物如自生固氮菌等影响更为明显。所以,重金属污染已日益成为威胁人类健康的、影响人类生活质量的一种全球性的环境公害。重金属对人的毒性作用常与它的存在状态有密切的关系。一般地说,金属存在形式不同,其毒性作用也不同。微生物可以对土壤中的重金属进行固定、移动或转化,改变它们在土壤中的环境化学行为,可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性,从而达到生物修复的目的。重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集(如生物积累、生物吸着)和生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)。研究表明,许多微生物,包括细菌、真菌和藻类可以生物积累和生物吸着环境中的多种重金属。一些微生物,如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类,能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团,与重金属离子形成络合物。如,Bargagli在Hg矿附近土壤中分离得到很多高级真菌,一些菌根种和所有腐殖质分解菌都能积累Hg达到100mg/kg土壤干重。汞所造成的污染最早受到关注汞的微生物转化主要包括三个方面:无机汞的甲基化;无机汞还原成Hg-;甲基汞和其它有机汞化合物裂解并还原成Hg-。包括梭菌、脉孢菌假单胞菌等和许多真菌在内的微生物具有甲基化汞的能力。能使无机汞和有机汞转化为单质汞的微生物有铜绿假单胞菌、金黄色葡萄糖菌、大肠埃希氏菌等。微生物对其它重金属也具有转化能力,硒、铅锡、镉、砷、铝、镁、钯、金、铊也可以甲基化转化。还有研究表明,土壤中分布着多种可以使铬酸盐和重铬酸盐还原的微生物,如产碱菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、肠杆菌属、假单胞菌属和微球菌属等,这些菌能将高毒性的Cr6+转化为低毒性的Cr3+[15]。

3.受石油污染土壤的微生物修复

烃类化合物包括烷烃、烯烃、炔烃、苯、甲苯、二甲苯等多种复杂芳香烃,是石油的主要组成成分,是重要的工业原料,同时又是燃料与能源。因为这些物质(尤其是多环芳烃)能够致癌、致基因突变、致畸,所以在石油的开采、运输、贮藏和加工过程中,由于意外事故或管理不当,排放到农田、地下水后,往往也会造成土壤的污染,影响土壤的通透性、降低土壤质量、阻碍植物根系的呼吸与吸收、破坏植被,从而直接影响人类的生产和生活。许多学者就石油污染物(尤其是烃类化合物)的微生物代谢机制进行了研究。从烃类污染土壤的生物处理系统中分离到的各类优势微生物均具有解脂酶活性,有解脂酶活性的菌株,就有降解石油烃的能力。添加优势真菌,可以提高生物处理烃类污染土壤的效果。在受烃类污染的土壤中,利用石油烃为碳源的细菌较多,真菌数量较少。细菌虽数量较多,但类群没有真菌丰富。细菌以革兰氏阴性杆菌为优势,其中以动胶菌属为主,其次是黄杆菌属,革兰氏阳性杆菌以芽孢杆菌为主。真菌以毛霉菌属,小克银汉菌属占优势,其次是镰刀菌属、青霉菌属、曲霉菌属,酵母菌属最弱。放线菌以链霉菌为优势[16-17]。真菌和细菌降解石油烃类化合物可形成具有不同立体构型的中间产物。真菌将石油烃类化合物降解成反式二醇,而细菌几乎总是将之降解为顺式二醇[18]。

4.矿山修复地的修复

矿山废弃地是指在采矿活动中所破坏的未经一定处理而尢法使用的土地。十壤结构破坏,养分流失,植被丧失是矿山废弃地的共同特征,尾矿厂的废渣、酸性废水及矸石堆自然产生的大气污染是周围环境的严重污染源,因此对矿山废弃地进行土壤改良和生态恢复就显得十分重要[19]。在废弃地系统中,植物可利形态的氮素来源干有机质的分解、土壤中氮微生物的固氮作用以及降雨中的NO3和NH3。束文圣等的研究表明根瘤菌对锌的耐性最大,其ECl0值和EC50(Effectiveconcentraitontoreducebyl0%and50%)最高,分别超过300mg/L和600mg/L[20]。

矿藏开采、冶炼厂等使用后的土地的复垦与再利用一直比较困难,闪为这类土地不但污染严重,而且土壤的团粒结构和理化性质都发生了很大变化,根本不适于作物生长。但菌根可在修复该类土壤中发挥特殊作用。NoydRK等把菌根真菌根内球囊霉(Glomusintraradices);匠明球囊霉(Glomusclaroideum)接种到牧草,成功地恢复了矿渣地的植被,达到了修复和复垦的目的。韩桂云等在霍林河露天煤矿脆弱生态地带的生态修复中,应用菌根生物技术,发现供试的菌根菌剂中OIOA和B菌剂对贫瘠和渗透率低的土壤条件表现出较强的调控能力。泥岩氯化对其理化条件虽能有所改善,但氯和磷聚集使幼成活时间甚短[21]。

五、结语与展望

从目前来看,微生物修复是最具发展和应用前景的生物修复技术,人们在微生物材料、降解途径以及修复技术研发等方面取得了一定的研究进展,并展示了一些成功的修复案例。但是针对复杂的污染土壤生态系统,每种微生物修复技术不仅要克服自身原有的不足,而且还需要进一步认识和解决在修复过程中出现的新现象和新问题。如:引入外源微生物的条件与原则问题;生物修复过程中微生物的适应性机制与影响因素的研究问题;有机污染物降解过程中的次生污染物问题等。还有,今后还需在以下几个方面展开深入研究:如,继续筛选和驯化新的降解菌株;进一步解析典型污染物降解基因的结构、功能与调控机制,阐明降解过程的分子生物学机理;解决复合污染土壤的修复问题;利用土地翻耕、农艺措施、添加物质、高效微生物、植物修复、季节更替等创造现场的修复条件构建出一套合理可行的污染土壤田问修复工程技术等等。总之,相信随着科学的发展,大规模利用微生物降解土壤污染物、治理环境污染不久将会成为现实。

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土壤修复篇6

Abstract:Soilpollutionisoneoftheimportantenvironmentalproblems.Thispaperoutlinesthecurrentphysicalremediation,chemicalremediationandbioremediationTechniqueaswellastheirresearchinsoilpollutiontreatmentathomeandabroad.Becauseeachonehasitsgoodpointsandlimitations,therefore,inordertoovercomethedisadvantagesofasinglemethod,playthestrengthsofdifferentremediationtechnology,thispaperputsforwardseveralsuggestionstocomprehensiveremediationtechnologyofstrengtheningtheresearchanddevelopmentofcontaminatedsoil.

关键词:土壤污染;重金属;石油烃;持久性有机物(POPs);土壤修复技术

Keywords:soilpollution;heavymetal;petroleumhydrocarbon;persistentorganicpollutants(POPs);soilremediationtechnology

中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:1006-4311(2013)14-0313-02

0引言

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。土壤介质是非均质的集合体,结构复杂,大量有机、无机胶体和氧化物相互交错、混杂,介质表面上的存在电场和剩余力场,具有巨大的表面能,能与土壤液、气相中的离子、质子、分子相互作用。与此同时,土壤中的生物体系非常丰富,包括微生物区系、微动物区系和动物区系,其中尤以微生物最为活跃。土壤生物使土壤具有生物活性,是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者。此外,土壤中的有机和无机的氧化性和还原性物质构成了一个复杂的氧化还原混合体系,土壤在这些物质的共同作用下表现出一定的氧化-还原特性。土壤的这些性质,使土壤具备了一定的自净能力。

虽然土壤自身的净化作用可以减少土壤中污染物的污染程度,但是如果进入土壤中的污染物含量在数量和速度上超过土壤的自净能力,即超过土壤的环境容量,终将会导致土壤的污染。土壤污染在中国已成为一个日益严重的问题。这些污染场地的存在带来了双重问题:一方面是环境和健康风险;另一方面是阻碍了城市建设和地方经济的发展。解决此问题最直接方法是场地修复[1]。

1土壤修复技术

1.1几种典型的土壤污染问题

1.1.1重金属污染采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类:第一类,对作物以及人体有害的元素,如汞、镉、铅及类金属砷等,因此,必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量;第二类,常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素,如铜、锌、铬、锰及类金属硒等,应控制其含量,使其有益作物生长和人体健康。

1.1.2石油污染石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染,土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥,炼油厂含油污水处理设施产生的油泥,也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等,其中环境优先控制污染物多达30种。

1.1.3化肥污染化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础,更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%,稳定在50%左右,但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。

1.1.4农药污染据初步统计,我国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据,全国47.5%的蔬菜农药残留超标,因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。

1.2污染土壤的修复技术现有污染土壤的修复途径包括:第一,降低污染物在土壤中的浓度;第二,通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性;第三;从土壤中去除[2]。下面介绍几种土壤的修复技术:

1.2.1物理修复治理污染土壤的方法在20世纪80年代以前仅仅限于物理法和化学法。如早期的焚烧法、换土法以及隔离法等都要求高温、人力以及机械设备等,不仅成本很高,最主要的是没有从根本上解决污染问题,这些处理方法仅仅是使污染物发生了转移,对这些污染物还需要进一步的处理,目前这些方法仅仅应用于处理一些突发的紧急事件。而现在出现的一些经济可行的新技术、新工艺等逐渐成为了研究的热点,如:电修复法、土壤气相抽提法及CSP法、热解析法等。

电修复法:将电极插入到受污染的地下水或土壤区域,在直流电的作用下形成直流电场,则土壤中的离子和颗粒物质会沿着电场方向发生定向的电渗析、电泳运动以及电迁移,使土壤空隙中的荷电离子或粒子发生迁移运动;热解析法主要用于修复有机物,它是通过加热升温土壤,收集挥发性污染物进行集中处理;土壤气相抽提法是一种原位修复技术,主要是去除石油污染土壤中挥发性或半挥发性的石油组分;CSP法是用煤和焦炭等含碳的物料当作吸附物,在90℃和强烈搅拌下通过煤表面强力吸附烃基污染物,然后用重选或浮选法将干净的土壤和吸附有烃基化合物的煤分开。

电修复法与传统的土壤修复技术相比具有经济效益高、不破坏现场生态环境以及接触毒物少的优点,更加适用于治理渗透系数低的密质土壤。而热解析法需要消耗大量的能力并且容易破坏土壤中的有机质和结构水,同时还会向空气会发有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤气相抽提法具有可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构及可回收利用废物等优点。

1.2.2生物修复在减少土壤中有毒有害物质浓度的时候利用生命的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态,这种修复土壤的方式为生物修复。目前有以下三类:

①微生物修复。土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用,微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。

影响微生物修复土壤的因素有很多,如温度、水分、pH以及氧气等。每种微生物对生物因子都会有一定的耐受范围,在同一个环境中,多种微生物就比一种微生物的耐受范围宽。如果环境的条件超过了所有定居微生物的耐受范围则微生物的修复作用就会停止。

②植物修复。利用能够富集重金属的植物清除土壤重金属污染的设想是美国科学家Chaney在1983年首次提出的,这就是植物修复技术。污染土的植物修复技术根据植物修复的机理和作用过程可以分为4种基本类型:植物提取、植物挥发、植物稳定和植物降解。

植物提取主要是靠植物吸收土壤中的污染物,这些污染物运输并储存在植物体的地上部分,通过种植和收割植物而达到去除土壤中污染物的目的;植物挥发净化土壤可以分为两种方式:一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物质的作用下转化为挥发态,其二是植物将土壤中的污染物吸收到体内在转换为气态物质释放到大气中;植物稳定是指植物通过某种生化过程使污染基质中污染物的流动性降低,生物可利用性下降;植物降解是通过植物根系分泌物与根际微生物联合作用而达到降解污染物的生物化学过程,这种主要是处理复杂的有机物。

以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、最有发展前景的技术;而植物挥发修复技术仅仅限于挥发性物质,将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定,因此应当谨慎采用;植物稳定修复仅仅是暂时固定污染物,当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性;因此,没有彻底解决土壤污染问题。

③动物修复。动物修复技术主要是通过土壤动物群来修复受污染的土壤,分为直接作用:吸收、转化和分解;间接作用:改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进植物和微生物的生长。动物修复技术包括两方面内容:第一,生长在污染土壤上的植物体和粮食等饲喂动物,通过研究动物的生化变异来研究土壤的污染状况;第二,直接将蚯蚓、线虫类等饲养在污染土壤中进行研究。目前这项技术较多的应用在石油类污染中。

1.2.3化学修复化学修复是通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀作用,以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。常用的有以下几种:

第一,固化:为了控制污染物在土壤中的迁移,一般是将含有重金属的污染土壤与固化剂按照一定的比例进行混合,熟化后形成渗透性较低的固体混合物,从而隔离了污染土壤与外界环境的影响将污染物固封在固化物中;第二,稳定化:将污染物转化为不易溶解、迁移能力小以及毒性小的形式或状态,主要是通过在土壤中加入化学物质改变重金属的形态或价态实现的;第三,萃取法:使用有机溶剂对石油污染的土壤中的原油进行萃取主要是根据相似相溶原理进行的,萃取后对有机相进行分离,回收油用于回炼,而分离的溶剂循环使用。第四,淋洗法:受到污染的土壤经过清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗出污染物。

以上几种方式各有自己的优势和适用范围,因此在处理污染土壤时应当根据实际情况选择适宜的处理方式以达到预期的处理效果。如:固化适用于面积小但是污染严重的土壤;萃取法仅仅适用于受油污浓度较高的土壤;而化学氧化法虽然操作比较复杂但是可以灵活的应用于不同类型污染物的处理中[3]。

2结语

土壤修复技术是一项涵盖地质学、化学、物理学、材料学、生物学和环境学的多学科综合技术。近年来,对石油污染土壤治理的研究很多,世界各国纷纷制定石油污染土壤的修复与治理计划,并取得很大进展目前土壤重金属污染物修复技术在探索中发展。物理修复、化学修复、生物修复技术本身都有明显的局限性。物理修复技术能量消耗高、需要专门设备、处理成本高、工作量大,只能处理小面积的污染土壤;化学法处理易破坏土壤团粒结构、处理成本高、存在二次污染的风险;生物修复存在过程缓慢、污染物降解的有些中间产物毒性甚至超过其自身,场地条件和环境因素对修复效率的影响大,修复效果不稳定。为克服单一方法的缺点,发挥不同修复技术的长处,研究开发土壤污染综合修复技术尤显重要。重点在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。

土壤修复技术是一项多学科的综合技术,涵盖了化学、材料学、地质学、物理学、环境学以及生物学等。通过本文我们知道物理修复技术能力消耗高、处理成本大而且需要专门的设备,它只能处理小面积的土壤污染;化学法处理成本高而且存在二次污染的风险;生物修复过程缓慢,场地条件和环境因素对修复效率影响较大,因此修复效果不稳定。为了发挥不同修复技术的长处而克服单一方法的缺点,必须研究和开发综合修复污染土壤技术,其重点是在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。

参考文献:

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