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土壤重金屬污染的物理、化學及生物修復技術

時間:2019-09-27 來源:吉林農業 作者:張振都,張奇,宋志峰 本文字數:2256字

  摘    要: 土壤重金屬污染已嚴重影響到環境與人類健康,其修復過程主要采用物理、化學和生物修復技術。本文綜述分析了各修復技術的利弊及優缺點,并展望了其未來發展方向,旨在為土壤重金屬污染修復提供科學完善的理論支撐。

  關鍵詞: 土壤; 重金屬污染; 修復技術;

  隨著工業的迅速發展和農業投入品的廣泛使用,土壤重金屬污染日趨嚴重,土壤重金屬污染修復已迫在眉睫。目前,國內外土壤重金屬污染的修復治理技術主要包括物理修復、化學修復和生物修復技術。

  1、 物理修復

  物理修復主要是利用物理方法、工程措施等減少土壤中的重金屬濃度,降低污染程度。

  1.1、 換土、客土和翻土法

  換土法是將重金屬污染的土壤換為未污染土壤,客土法是將重金屬未污染土壤覆蓋于污染土壤的表層,翻土法是將重金屬污染的表層土壤翻到深層,換土、客土和翻土法均可降低表層土壤的重金屬濃度,減少作物吸收利用。工程措施修復方法見效快、效果好,但實施工程量較大、投資成本較高,且易破壞土壤結構,降低土壤肥力。

  1.2、 電動修復法

  電動修復法是將合適的陽極和陰極置于地下,施加低功率電場,使重金屬離子定向遷移,富集在電極區域,然后收集處理。電場強度、電極材料、電極布置方式等會影響重金屬的富集。電動修復法成本低,適用性廣,對環境友好,容易自動化操作,但對于重金屬污染物的選擇性不高,容易引起土壤p H值變化,涉及技術問題復雜,研究還需完善。

  1.3、 熱處理法

  熱處理法是利用高頻電壓對土壤進行加熱,使低熔點、易揮發重金屬(如汞)從土壤中揮發出來。Kunkel等利用熱解析法對土壤中汞的去除率達到了99.8%。熱處理法工藝簡單,但費用高,耗能大,易造成二次污染。

  1.4、 淋洗法

  淋洗法是利用硝酸、鹽酸、磷酸、硫酸、草酸、檸檬酸、氫氧化鈉、EDTA和DTPA等,淋洗劑將土壤中重金屬活化、萃取、解析、置換,然后,分離、移除。武迎飛研究表明,利用0.1mol/L EDTA溶液淋洗,土壤中重金屬鉛、鎘去除率分別可達52.27%、83.65%。淋洗法工藝簡單,污染物去除徹底、時間快,但易破壞土壤結構,二次污染嚴重。
 

土壤重金屬污染的物理、化學及生物修復技術
 

  2、 化學修復

  化學修復是利用石灰、碳酸鈣、磷酸鹽、金屬及金屬氧化物、硫化物、綠肥等改良劑將土壤中重金屬氧化、還原、沉淀、吸附、抑制,降低其生物可利用性。劉永紅等研究表明磷礦粉和活化磷礦粉可降低污染土壤中銅的活性,具有修復效果。化學修復在土壤原位中進行,操作簡便,技術成本低,對大面積低程度污染土壤的修復具有優越性,但化學修復僅改變了土壤重金屬的賦存形態,沒有從根本上消除,容易活化繼續造成污染。

  3、 生物修復

  生物修復是利用植物、動物及微生物的新陳代謝活動,吸收、富集、轉化土壤中的重金屬,降低重金屬污染程度。Huang等研究表明玉米和豌豆對鉛有良好的吸收效果。陳嫻等研究表明赤子愛勝蚓(Eiseniafoetida)對水稻土中鎘有顯著的富集作用。Polti研究表明從甘蔗中篩選出的鏈霉菌(Streptomyces sp.MC1)能有效降低土壤中Cr(Ⅵ)的生物利用率。植物修復成本低、生態效益好,但是周期長、效率低;動物和微生物修復成本低、對環境擾動少,但是穩定性差、容易變異,受環境影響顯著。生物修復可在土壤原位進行,且對環境友好,具有良好的發展前景。

  4、 展望

  土壤重金屬污染修復是一個長期復雜的過程,其修復技術也在逐步發展,從單一修復技術向聯合修復技術發展,異位修復技術向原位修復技術發展,破壞、擾動修復技術向綠色、環境友好修復技術發展。在土壤重金屬污染修復過程中,應根據重金屬污染特點,探索、優化、篩選修復技術,為土壤綜合利用及農業可持續發展提供技術支撐。

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    張振都,張奇,宋志峰.土壤重金屬污染修復研究進展[J].吉林農業,2019(18):73.
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