商井遠，朱博，紀馨越，陳玥琪，王春勇

（1.葫蘆島市生態(tài)環(huán)境保護服務中心，遼寧 葫蘆島 125000；2.遼寧工業(yè)大學 化學與環(huán)境工程學院，遼寧 錦州 121001）

砷（As）屬于一種劇毒元素，其在環(huán)境中以-3 價、0 價、+3 價、+5 價存在[1]。砷在環(huán)境中溶解度取決于pH 和離子條件[2]。由于不合理的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，區(qū)域土壤砷污染問題越發(fā)引起社會關注[3]。我國貴州省、河南省和云南省等地都出現(xiàn)過土壤砷污染問題[4-5]。根據(jù)2014年我國土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查顯示，被調(diào)查土壤樣品中有2.7%存在砷污染[6]。土壤砷污染主要來自于大氣沉降、農(nóng)藥和化肥施加、污水污泥流入和廢棄物堆積擴散等[7]。土壤砷污染不僅能污染地下水，還能污染糧食和蔬菜[8]。

1 土壤砷污染修復技術

1.1 物理修復

土壤砷污染物理修復主要包換土法和電動修復法[9]。其中換土法是指使用未污染的土替換或混合污染土壤，從而降低土壤砷質(zhì)量分數(shù)。換土法需要工程量較大，處理成本高[9]。電動修復法屬于原位修復法，此方法將電極通電后，利用產(chǎn)生的電場使砷離子產(chǎn)生定向移動，從而富集并處理砷[10]。電動修復法目前僅能處理小范圍的土壤砷污染，真正應用到大范圍修復時，耗費電能較大。

1.2 化學修復

土壤砷污染化學修復法目前應用較多，也相對成熟。化學修復是指通過使用化學藥劑（修復劑或固定劑），將土壤中砷鈍化、固定或者去除[9]。常見的修復劑有膨潤土、石灰石、亞硫酸鐵和針鐵礦等[11]。SHIPLEY[12]等使用19.3 nm 的磁鐵礦和37 nm 的赤鐵礦借助實驗探討二者對砷的修復，結(jié)果表明砷能夠不可逆地強力吸附在上述兩種納米氧化鐵表面，因而磁鐵礦和赤鐵礦有潛力應用于沙質(zhì)土壤中砷的原位修復。YANG[13]等使用低結(jié)晶度FeOS 來固定土壤中砷，在實驗設定條件下，未處理土壤和經(jīng)FeOS 改性土壤中As累積釋放量分別為98.4 mg 和1.2 mg，結(jié)果表明低結(jié)晶度FeOS 可以作為土壤砷固定劑使用。YU[14]等通過高錳酸鉀和生物炭混合熱解制備錳氧化物改性生物炭復合材料，并研究此新材料對土壤砷的吸附，結(jié)果表明此材料比用生物炭固定土壤中砷的效果更好。宋玉婧[15]比較了不同錳氧化物（微米級MnO2、納米級MnO2、納米級Mn2O3和納米級Mn3O4）對砷污染土壤的修復，實驗結(jié)果表明上述錳氧化物都能降低土壤中水溶性砷和TCLP 提取態(tài)砷，并且添加量越高，砷浸出量越低。徐婧婧[16]研究了使用鈦石膏（CaSO4和Fe2O3為主）對砷、鉛復合污染土壤的修復，結(jié)果表明鈦石膏能夠?qū)r(nóng)田土壤中砷和鉛起到鈍化修復作用?；瘜W修復雖目前應用較多，但其可能破壞土壤結(jié)構(gòu)及引起土壤肥力退化[17]。

1.3 生物修復

1.3.1 植物修復

利用植物富集砷的特性，可以降低土壤砷污染。蜈蚣草（Pteris vittataL.）是最典型的砷富集植物[18]。KERTULIS-TARTAR[19]等研究表明將蜈蚣草種植于砷污染土壤兩年后，土壤砷質(zhì)量分數(shù)從190 mg·kg-1降到150 mg·kg-1。其他一些植物也能用于修復砷污染土壤，例如楊金紅[20]等通過盆栽實驗研究蘆葦（Phragmites communisTrin）對砷污染土壤的修復，結(jié)果表明蘆葦?shù)母颓o等對砷的富集都隨外源砷質(zhì)量分數(shù)增加而增加。ANH[21]等通過盆栽實驗證明了粉葉蕨（Pityrogramma calomelanos）也能有效地修復砷污染土壤。鄒小麗[22]等在溫室大棚中研究柳樹在淹水條件下對砷污染土壤的修復，結(jié)果表明不同柳樹品種（一支筆、蘇柳172、沙柳和旱柳）都能在根部和地上部富集砷。AHMAD[23]等研究表明赤桉（Eucalyptus camaldulensis）能夠在砷污染土壤中生長，其幼苗根系所富集砷的含量高于阿江欖仁樹（Terminalia arjuna）和四子柳（Salix tetrasperma），因而赤桉可應用于砷污染土壤的修復。植物修復投資小，無二次污染，但植株及其修復效果易受氣候條件等因素限制[5]。

1.3.2 微生物修復

微生物修復主要依靠微生物對砷的吸附以及氧化還原。吸附作用是指某些微生物能夠?qū)⑸楣潭ㄔ诩毎砻婊蚱鋬?nèi)部[5]。氧化還原作用指某些砷氧化微生物能將As（Ⅲ）氧化成As（V），從而降低土壤中砷的毒性[24]。MAHESWARI[25]等使用從砷污染土壤中分離的Aspergillus nidulans，通過添加營養(yǎng)物質(zhì)如碳源和氮源等來修復砷污染土壤，結(jié)果表明在pH 為4、溫度35 ℃下放置11 天后，Aspergillus nidulans 能吸附污染土壤中84.35%的砷。YANG[26]等使用在土壤中分離的砷還原菌Brevibacteriumsp.YZ-1 結(jié)合施氏礦物共同處理砷污染土壤，結(jié)果表明水溶性和NaHCO3可提取總砷的固定化效率分別達到了99.3%和82.6%。微生物修復法相比于物理修復和化學修復更環(huán)保，但缺乏穩(wěn)定性[6]。

2 結(jié)論與展望

目前開展的砷污染土壤物理、化學及微生物修復技術，都存在一定的局限性和不足。未來研究重點應著眼于土壤中礦物及有機質(zhì)等組成成分對砷污染土壤修復的影響，明確修復機理。再就是基于上述3 種修技術研發(fā)復合修復技術，降低修復成本，提高修復效率。