重金屬污染土壤的修復(fù)方法

我國目前重金屬污染的耕地約有0.1億hm2，約占耕地總面積的10%，每年受重金屬污染的糧食多達1200 萬t，因重金屬污染而導(dǎo)致糧食減產(chǎn)高達1000 多萬t，直接經(jīng)濟損失至少200 億元。我國很多城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，許多地方的糧食、蔬菜和水果等食物中Cd、Cr、As、Pb 等重金屬含量標(biāo)或接近臨界值。

土壤中的很多重金屬是生物體所必須的，但是必須保持在一定的濃度范圍。當(dāng)重金屬的濃度過了限值時，會給生物機體帶來很大的危害：阻礙基本代謝功能的發(fā)揮，抑制其他生理必須的金屬離子的吸收，甚至改變生物分子的活性結(jié)構(gòu)而引起機體變異。土壤重金屬污染具有隱蔽性、性、不可逆性的特點。污染土壤的修復(fù)十分困難，不僅經(jīng)濟投入巨大，技術(shù)上也有難度，修復(fù)周期也很長。重金屬污染物在土壤中移動性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進入人體后，在體內(nèi)富集，嚴(yán)重威脅人類的生命安全，所以對重金屬污染土壤的修復(fù)顯得尤為迫切。

土壤修復(fù)途徑主要有兩種：(1)改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性，即穩(wěn)定化;(2)從土壤中去除重金屬，使其存留濃度接近或達到背景值，即去(除)污化。主要的處理方法包括物理方法：客土、換土法，熱處理法(蒸汽提取);物理化學(xué)方法：固定(穩(wěn)定)化法，淋濾法，電動修復(fù)法;生物修復(fù)法：植物修復(fù)法，微生物修復(fù)法，植物-微生物聯(lián)用修復(fù)法，動物修復(fù)法。以下依次介紹各種技術(shù)方法要點、特點及機理。

1、客土、換土法

客土法是在污染的土壤上覆蓋非污染土壤;換土法是挖除部分或全部污染土壤而換上非污染土壤。其機理是使污染重金屬與生物圈盡可能隔離，減少污染物與植物根系接觸的可能性。

2、熱處理法(蒸汽提取)

向土壤中通入熱蒸汽或用微波、紅外輻射等加熱的方法使污染重金屬揮發(fā)出土壤。在高溫作用下，低熔點的汞蒸發(fā)速率加快，某些放射性重金屬將由土壤表面吸附轉(zhuǎn)向土壤內(nèi)部晶格擴散，從而降低了其生物有效性及對環(huán)境的風(fēng)險。

3、固定(穩(wěn)定)化法

用穩(wěn)定劑(石灰、天然沸石、磷酸鹽、粘土等)使土壤中的重金屬轉(zhuǎn)化為低溶解性、低毒性及低移動性的物質(zhì)，以減輕其危害。加入穩(wěn)定劑直接吸收、絡(luò)合沉淀重金屬或是改變pH值而間接影響重金屬的穩(wěn)定性，從而降低土壤環(huán)境中的有毒重金屬的移動性，它涉及固化基質(zhì)的形成和通過固化機制將污染物機械固定等步驟，但固定(穩(wěn)定)法是把重金屬保留在污染土壤中。

4、淋濾法

通過物理和化學(xué)過程將重金屬移出土壤的一項*解決土壤重金屬污染問題的技術(shù)?；诹Ｗ訝顟B(tài)的物理分離過程(水力分級、浮選、磁分離、靜電分離等)和基于溶解(沉淀)狀態(tài)的化學(xué)提取過程(酸提取、螯合劑提取、氧化和還原、表面活性劑增溶、改良劑等)。

5、電動修復(fù)法

使用低能級的直流電流(幾個A/m2)穿過污染的土壤，通過電化學(xué)和電動力學(xué)的復(fù)合作用去除土壤中重金屬的技術(shù)。受污染土壤(粘土、淤泥土)中插入電極并施加直流電，兩電極之間形成直流電場，由于土壤顆粒表面具有雙電層，并且孔隙溶液中離子或顆粒物帶有電荷，就形成了完整的電場，重金屬離子在多種遷移運動下聚集在電極兩端而被除去。

6、植物修復(fù)法

以植物忍耐和量積累某種或某些化學(xué)元素的生理功能為基礎(chǔ)，利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染物的一門技術(shù)。(1)去除過程，包括植物提取、植物揮發(fā)，利用重金屬積累植物或積累植物將土壤中的重金屬提取出來，富集并搬運到植物根部可收割部分和植物地上的枝條部位或是揮發(fā)到大氣中;(2)穩(wěn)定過程，植物穩(wěn)定、植物過濾，植物通過某種生化過程(分泌有機酸等)改變根際環(huán)境(pH、Eh)或利用植物龐大的根系過濾吸收、富集重金屬使土壤環(huán)境中重金屬流動性降低，生物可利用性下降。

7、微生物修復(fù)法利用土壤中各種微生物，包括與土壤環(huán)境安全和肥力息息相關(guān)的藻類、細(xì)菌、真菌等的物理、化學(xué)、生物作用降低土壤重金屬毒性。(1)生物吸附和富集作用，微生物含有豐富的肽聚糖、脂多糖、磷壁酸和胞外多糖等強有力的重金屬螯合物質(zhì);(2)溶解和沉淀作用，微生物代謝過程中產(chǎn)生多種低分子量的有機酸或絡(luò)合物，溶解或沉淀重金屬離子;(3)氧化還原作用，把低價態(tài)的重金屬氧化成高價態(tài)的穩(wěn)定形態(tài)，把高價態(tài)的重金屬還原成低價態(tài)的易遷移形態(tài);(4)菌根真菌能借助有機酸的分泌活化某些重金屬離子，促進植物對重金屬的吸收。8、植物 – 微生物聯(lián)用修復(fù)法利用植物與其共生微生物體系(微環(huán)境)聯(lián)合修復(fù)受污染的環(huán)境，以達到清除環(huán)境中污染物的目的。把植物與菌根真菌或是強化微生物結(jié)合起來，融合二者的優(yōu)勢，植物的根系為微生物提供適宜的營養(yǎng)條件，惡劣環(huán)境下微生物數(shù)目和活性的維持，微生物活化重金屬，促進了植物的吸收。9、動物修復(fù)法利用土壤中的某些低等動物(如蚯蚓、鼠類等)吸收重金屬，降低污染土壤重金屬的含量。蚯蚓、鼠等動物能改善土壤物理結(jié)構(gòu)、通氣性和透水性、增強土壤肥力，被譽為“改良土壤的能手”，蚯蚓體內(nèi)攜帶的各種微生物，提高土壤中活性微生物量，有利于退化的污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。各種處理方法有它*的優(yōu)勢，也避免不了一些缺點。有些方法對重金屬的去除效果非常明顯，但是它對土壤本身環(huán)境帶來的擾動可能很大，比如物理化;有些方法對重金屬的去除效果一般，但是它對土壤的擾動小，而且成本低，如植物修復(fù)法;有些方法是通過技術(shù)手段降低重金屬的遷移能力和生物有效性而減輕危害，如固定(穩(wěn)定)法。各種修復(fù)方法的相應(yīng)的比較見下表。從表中可看出，上述方法單獨使用很難達到對重金屬污染土壤的、低耗、低擾動的效果，對重金屬污染土壤的治理應(yīng)根據(jù)污染場地的具體情況選擇合適的單一的修復(fù)方法或是多種聯(lián)合的修復(fù)方法。