韋余娟

摘要：土壤是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，土壤肥力直接影響著農(nóng)作物的產(chǎn)量和食品安全，同時，土壤也是生物圈的重要組成部分，是土壤動物生存不可缺少的重要場所，其中的微生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要參與者?，F(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致部分重金屬沒有被妥善處理，而是進入土壤，造成了嚴(yán)重的土壤重金屬污染問題，這對于植物生長、農(nóng)業(yè)發(fā)展以及人類健康形成了嚴(yán)重威脅。目前，土壤治理工作已經(jīng)成了社會關(guān)注的話題，土壤重金屬修復(fù)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用則是治理土壤、改善土壤質(zhì)量的關(guān)鍵所在。鑒于此，本文主要分析探討了土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)的研究進展，以供參閱。

關(guān)鍵詞：土壤;重金屬;污染修復(fù)技術(shù)

引言

土壤作為人類生存的基礎(chǔ)，關(guān)系著人類身心健康以及社會的發(fā)展進步。我國有著廣袤的國土資源，但是人口基數(shù)大，人均資源不足，加上受污染的土壤日漸增多，加劇了土壤資源緊張和人類需求增加之間的矛盾。此外，土壤污染會導(dǎo)致污染物流入植物，經(jīng)過生態(tài)循環(huán)流入到人體，對人體身心健康產(chǎn)生不良影響。為了保證人和自然能夠和諧長遠地發(fā)展，應(yīng)當(dāng)加強土壤污染的治理，尤其是重金屬污染，加強土壤修復(fù)，改善人類生存的環(huán)境，為子孫后代創(chuàng)造舒適的環(huán)境條件。

1物理化學(xué)技術(shù)

1.1化學(xué)固化

重金屬在土壤中具有可移動性，其與重金屬在土壤中的存在形態(tài)關(guān)系密切，土壤的理化性質(zhì)比如有機物含量、pH值等很大程度上影響著重金屬的存在形態(tài)以及各種形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化，因此可以通過對土壤理化性質(zhì)的調(diào)整，改變重金屬在土壤中的移動性，從而發(fā)揮降低污染的作用?；瘜W(xué)固化技術(shù)就是充分利用這一原理，通過向土壤中添加固化劑，使土壤的理化性質(zhì)發(fā)生改變，通過吸附或者沉淀作用使土壤中的重金屬得到固定，常用的固化劑有石灰、沸石、鋼渣等?；瘜W(xué)固化技術(shù)屬于原位固化方式，修復(fù)成本大幅降低，但是該技術(shù)屬于治標(biāo)不治本的措施，土壤中的重金屬沒有得到根除，而且還會對土壤造成一定程度的破壞，破壞后的土壤不宜進一步的利用。

1.2土壤淋洗

淋洗法是指使用淋洗劑來清洗土壤，使土壤中污染物隨淋洗液流出，然后對淋洗液、土壤進行后續(xù)處理，從而達到修復(fù)污染土壤的目的。淋洗法具有限制有害污染物的擴散范圍，投資、消耗相對較少，操作人員可不直接接觸污染物等優(yōu)點。該技術(shù)較適合處理砂礫、沙以及黏度較小的土壤中的污染物。該方法的缺點是：若控制不當(dāng)，沖洗廢液可能會逸出控制區(qū)而產(chǎn)生二次污染，所需要費用要由沖洗液中含有的表面活性劑的種類、濃度決定。

1.3電動修復(fù)

電動修復(fù)技術(shù)是由美國路易斯安那州立大學(xué)研究出的一種凈化土壤污染的原位修復(fù)技術(shù)，主要是針對受污染的低透水系數(shù)土壤及地下水的修復(fù)，其基本原理是將電極插入受污染土壤或地下水區(qū)域，通過施加微弱電流形成電場，孔隙中的地下水或額外補充的流體可作為傳導(dǎo)的介質(zhì)。污染物則在電場產(chǎn)生的各種電動力學(xué)效應(yīng)下沿電場方向定向遷移，到達電極區(qū)的污染物則經(jīng)過電沉降（電鍍在電極棒上）、沉積或共沉積等方式在電極棒附近抽水，或者與離子交換樹脂復(fù)合的方式將污染物集中處理或分離。電動修復(fù)是一種原位修復(fù)技術(shù)，近年來發(fā)展很快，在一些歐美國家已進入商業(yè)化。但事實上，實驗室采用一種金屬離子的溶液做模擬試驗常能有效地去除土壤中的金屬離子，有時也得到相反的結(jié)果。這主要與pH控制著土壤溶液中重金屬離子的吸附與解吸、沉淀與溶解有關(guān)，而且酸度對電滲速度有明顯影響，所以如何控制土壤pH值是電動修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。為了控制土壤體系pH值的變化，提高修復(fù)效率，許多學(xué)者在這方面做了很多努力，并改進了實驗裝置，相信在不久的將來電動修復(fù)將成為一個主要的土壤污染修復(fù)方法。

2化學(xué)修復(fù)技術(shù)

2.1化學(xué)萃取技術(shù)

化學(xué)萃取技術(shù)是一項較為新型的土壤修復(fù)技術(shù)，應(yīng)用時間不長但是在實際的土壤治理工作中發(fā)揮了顯著的作用。該技術(shù)主要是借助化學(xué)萃取劑來實現(xiàn)對污染土壤的修復(fù)，具有重金屬去除率高的有點，但是流程復(fù)雜，操作難度較高，成本高，并且二次污染可能性高，因此仍然需要對該技術(shù)進行不斷的研究和優(yōu)化，不但要不斷對萃取方法進行調(diào)整，避免萃取時傷害土壤，還要對萃取劑進行不斷地優(yōu)化，既要解決成本高昂這一問題，又要盡可能提升其萃取能力，這樣才能夠促使化學(xué)萃取技術(shù)在發(fā)揮顯著的土壤修復(fù)作用的同時，又具有經(jīng)濟環(huán)保的特性，推動該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

2.2表面活性劑修復(fù)技術(shù)

表面活性劑修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用核心在于表面活性劑，這種化學(xué)試劑具有潤濕、分散的作用，將其與污染土壤混合，能夠調(diào)整其電荷以及吸附位，或者可以置換出其中的重金屬，促使重金屬變成絡(luò)合物或螯合物的形式。該技術(shù)能夠提升重金屬的流動特性，以此來降低重金屬的處理難度，指出了土壤重金屬污染修復(fù)的新方向。但是該技術(shù)的局限性在于可能導(dǎo)致地下水污染問題，針對此，可以采取根據(jù)表面活性劑選擇提取劑來加入的方法，加快重金屬處理速度，從而避免對地下水的污染，但該方法未經(jīng)實踐，效果如何仍無法確定。

2.3化學(xué)改良技術(shù)

化學(xué)改良技術(shù)的應(yīng)用重點在于改良劑的設(shè)計，主要是借助改良劑調(diào)整土壤的理化特性，并進一步調(diào)整土壤的吸附沉淀能力，從而達到增強土壤穩(wěn)定性的效果。開展土壤治理工作時，在應(yīng)用化學(xué)改良技術(shù)的過程中，通常會選擇石膏、硫磺粉、腐殖酸肥等進行改良劑的制作，來促進土壤對重金屬的吸附和沉淀，從而修復(fù)污染土壤。但是這些改良劑的使用并不是十全十美的，常常會導(dǎo)致一些副作用，例如，將石膏這樣的天然礦物制作改良劑會過分依賴于試劑的儲存量，可能會影響土壤中微生物的存活。除了以上幾種物質(zhì)作為改良劑之外，還可以將生物體作為改良劑，這就是生物碳修復(fù)技術(shù)，通過生物碳的吸附、沉淀、離子交換等，對土壤中的重金屬進行轉(zhuǎn)化處理，這種方法能夠有效提升土壤質(zhì)量，獲得良好的重金屬治理效果。將生物碳作為改良劑具有多方面的優(yōu)勢，生物碳空隙較多，因而表面積較大，同時氧官能團較多，有助于增強土壤肥力和穩(wěn)定性，更好地能夠促進重金屬污染土壤的修復(fù)。

3植物修復(fù)技術(shù)

3.1植物穩(wěn)定技術(shù)

植物穩(wěn)定主要是利用耐重金屬植物及其根部的微生物的分泌作用，使土壤中的重金屬發(fā)生螯合反應(yīng)或者沉淀，從而防止重金屬進入地下水或者食物鏈中，降低土壤中重金屬帶來的危害。植物穩(wěn)定的作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：第一，保護污染土壤不受侵蝕，重金屬污染的土壤往往缺乏植物，更容易受到侵蝕以及淋漓作用的影響，加速了重金屬向周圍地擴散，通過種植耐重金屬植物可以有效的減少土壤侵蝕作用;第二，通過植物根部的吸收或者沉淀作用，可以實現(xiàn)重金屬的固化。植物穩(wěn)定技術(shù)在有機質(zhì)含量較高、質(zhì)地黏重的土壤中表現(xiàn)得更為突出，該技術(shù)并沒有根除土壤中的重金屬，只是通過固定作用使其不具有生物毒害性，但是若是外環(huán)境發(fā)生改變，可能會發(fā)生二次污染。因此可以采用植物穩(wěn)定與化學(xué)固定相結(jié)合的方式進行土壤重金屬污染的修復(fù)，會發(fā)揮更好的修復(fù)效果，但是在植物的穩(wěn)定性與持久性方面仍需要進一步的研究和探討。

3.2植物揮發(fā)技術(shù)

植物揮發(fā)主要是利用植物及其根部微生物的吸收、積累和揮發(fā)作用，使被吸收的重金屬轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)排放到大氣中，現(xiàn)階段，相關(guān)的研究主要集中在重金屬汞方面。汞是一種具有揮發(fā)性的重金屬，以多種形態(tài)存在于土壤中，其中甲基汞的毒性最大。部分耐汞毒的植物及微生物可以將甲基汞以及離子態(tài)的汞轉(zhuǎn)化為毒性相對較小、可揮發(fā)的單質(zhì)汞，進而降低土壤中的汞含量。通過植物揮發(fā)技術(shù)，可以將具有揮發(fā)性的重金屬比如汞揮發(fā)到大氣中，具有良好的經(jīng)濟性，但是該技術(shù)處理的重金屬較為單一，而且重金屬揮發(fā)到大氣中，可能會造成大氣污染，給人們的健康帶來威脅。

4微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是由于微生物富含多種強有力的重金屬螯合物質(zhì)（如肽聚糖、脂多糖等），對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，可降低土壤中重金屬的毒性。曹德菊等利用大腸桿菌（Escherichiacoli）、枯草桿菌（Bacillussubtilis）、酵母菌（Saccharomycessp.）3種微生物對重金屬離子Cu、Cd進行修復(fù)試驗，實驗結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)境中Cu、Cd濃度小于等于5mg·L。時，重金屬去除率可達25%“O%。微生物修復(fù)技術(shù)對土壤擾動少，成本低，可一定程度改良土壤理化性質(zhì)，但微生物易受各種環(huán)境因素的影響，培育、馴化難度大，周期長，且目前研究的微生物專一性強，對復(fù)合污染土壤難以推廣應(yīng)用。

5農(nóng)耕改良修復(fù)技術(shù)

土壤重金屬的含量和形態(tài)深受農(nóng)耕條件和方式的影響。如As（III）較A（V）溶解性、移動性和毒性都強，當(dāng)通氣性良好時，土壤處于氧化狀態(tài)，砷主要以As（V）存在，而在淹水條件下，土壤處于還原狀態(tài)，砷主要以As（III）形式存在，適當(dāng)調(diào)節(jié)土壤含水量可調(diào)控土壤氧化還原條件，進而降低重金屬危害作用。改良農(nóng)作物套種方式亦可促進重金屬污染土壤修復(fù)，孫巖等應(yīng)用玉米和東南景天套種系統(tǒng)，同時施用改良劑蘑菇渣肥、云母和沸石，能有效降低玉米籽粒和莖葉中的Cd和Pb，玉米籽粒Cd和Pb含量均達到食用標(biāo)準(zhǔn)。長期使用高含量重金屬農(nóng)藥、化肥加劇了農(nóng)田土壤重金屬的積累，完善化肥、農(nóng)藥生產(chǎn)工藝，加強生產(chǎn)監(jiān)管，降低農(nóng)藥、化肥中的重金屬含量，并對其科學(xué)合理施用是從源頭上修復(fù)治理重金屬污染土壤的重要措施。

6聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

單一修復(fù)技術(shù)都有一定的局限性，協(xié)同兩種或兩種以上的修復(fù)技術(shù)，形成聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，不僅可以提高污染土壤的修復(fù)效率，而且可以克服單一修復(fù)技術(shù)的缺陷。聯(lián)合修復(fù)技術(shù)包括植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、物化-生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、物理-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是將微生物和植物結(jié)合起來進行土壤修復(fù)。國內(nèi)研究人員發(fā)現(xiàn)添加外源微生物可有效提高蜈蚣草累積砷的能力，進一步提升植物修復(fù)的效果。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)不僅能有效降低土壤中重金屬的含量，而且能保證安全性，不易產(chǎn)生二次污染，是一種高效綠色的修復(fù)技術(shù)。物化-生物聯(lián)合修復(fù)是將物理/化學(xué)修復(fù)技術(shù)與生物修復(fù)技術(shù)聯(lián)合，用于修復(fù)污染土壤。國內(nèi)研究人員采用植物提取和化學(xué)淋洗聯(lián)合修復(fù)技術(shù)對Zn、Cd污染土壤進行了處理，結(jié)果表明聯(lián)合技術(shù)對重金屬的去除效果更好，好于單一植物提取技術(shù)。

結(jié)束語

總而言之，通過對以上一些土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)的介紹，可以預(yù)測，在今后的重金屬污染治理中，植物修復(fù)將發(fā)揮巨大作用。同時，修復(fù)過程不僅僅局限于一種修復(fù)方式，而將成為兩種或多種修復(fù)方式共同作用的情況。因此，在我們了解各種修復(fù)方式的實際操作方法及其優(yōu)缺點后，在應(yīng)用過程中取長補短，才能更大的發(fā)揮其修復(fù)能力。并通過一些新的修復(fù)思路和方法的探索，為今后的研究指明方向，這還需要植物生理學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、化學(xué)、遺傳學(xué)、環(huán)境保護學(xué)和生物工程等多個學(xué)科的共同努力來實現(xiàn)。

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1697500511229