摘要：目前,生物修复是一种新兴、高效、环保的修复方法,由于其修复效果明显,兼具稳定土壤结构、恢复土壤生态服务功能、修复成本低廉等优势,被我国社会各界认可并使用。在未来治理土壤污染方面,结合物理、化学修复缩短周期,辅助农业生态修复大面积推广、联用,整体发展应用前景良好。

关键词：物理修复; 化学修复; 农业生态修复; 生物修复;

土壤是人类生态环境的重要组成部分,更是环境中各种污染物的最终容纳体之一[1]。土壤一旦被污染,修复需耗费很多的人力、物力。土壤污染修复是近20年来环境科学研究的热点,对目前提出的理论和技术上可行的修复方法进行阐述。

1 物理/化学修复

物理/化学修复是基于土壤理化性质的不同和污染物的不同特性,通过物理/化学手段来降低土壤中的污染物浓度,以达降低污染物环境风险,提高生态安全的手段方法。

1.1 换土法、客土法、去表土法和深耕翻土法

换土法是将污染的土壤中部分或全部换走,加入未污染的土壤。客土法是在污染的土壤表层覆盖上未污染的土壤,或将未污染的土壤与污染的土壤掺拌混匀。换土法和客土法真实降低了污染物的浓度。去表土法是根据受污染表层土的特性,深耕活化下层土壤。深耕翻土法是翻动搅拌土壤的上下层,使得污染物扩散到更大的范围。去表土法和深耕翻土法是一种稀释浓度的方法,其中污染物并未移除。这些方法能降低污染物的危害,但成本较高,同时还存在渗漏、占用土地和容易造成二次污染等问题,不是理想的普遍推广方法,更适合于小面积修复。

1.2 淋洗法

淋洗法是指利用清水灌溉,或易降解、毒性较小的表面活性剂等洗去重金属离子或者有机物,使其迁移到更深的土壤层中,有条件者可将淋洗后的水排出,降低表土中污染物的浓度。淋洗法在孔隙大、重度污染的土壤治理上效果较好。带有污染物的淋洗液对地下水存在二次污染的风险,淋洗也容易造成植物必需元素流失,影响其生长发育。

1.3 热解吸法

热解吸法是采用直接或间接的对受污染土壤进行持续加热,当温度到达目标临界温度时,土壤中的某些重金属或者有机物将挥发,通过收集后统一回收利用,从而实现了污染物的分离。热解吸法主要问题是耗能大,修复成本高,更适用于小面积的严重污染土壤的治理。热解吸法的另一个缺点是挥发污染物的回收处置问题,一般选择挥发物溶融或液化后,排入特定的储水池或净化装置中,经过净化后对外排放。

1.4 玻璃化法

玻璃化法是指将污染土壤放置于高温或高压的环境下,等待其冷却,土壤形成结构稳定、难降解的玻璃类物质,实现了污染物的永久固定,从而达到阻碍其迁移转化的目的。这种方法需要耗费大量的电能,成本较高,暂时没有得到广泛的应用。

1.5 电动力学法

电动力学法是指向受污染的土壤中插入电极,在直流电场作用下,重金属离子等污染物发生迁移、电泳、电渗现象,富集在电极周围,人为导出后进行处理,从而净化了污染土壤。对于传导性差、渗透性高的土壤(砂土类),电动力学方法作用不明显。由于其能耗损失较大,受电极作用影响明显,该法处于实验室研究阶段,大面积的实际污染场地应用较少。

1.6 稳定化法/固化法

稳定化法/固化法是指在污染土壤中加入某一种或多种稳定化/固化药剂,降低或防止土壤中污染物再释放的物理/化学方法。稳定化法添加了土壤稳定化药剂,通过吸附、络合、沉淀等作用,减少污染物的迁移性和生物的有效性。固化法添加了能包被污染物的药剂,形成稳定状态,限制其再释放。但这种方法并未将污染物从土壤中彻底根除,需要配合其他方式,长期监测防止污染物再次活化。

1.7 离子拮抗法

离子拮抗法是利用离子间存在的拮抗作用,当土壤中某种元素浓度过高时,可以向土壤中添加少许对植物危害相对较轻的具有拮抗性的元素,进而减少原污染物对植物的毒害作用,最终减小毒性的目的。但添加的元素的作用仍然存在,可能造成二次污染,无法大面积推广。

2 农业生态修复

农业生态修复是因地制宜地调整一些耕作管理制度等方式,从而改变污染土壤环境,降低污染物的输入和生物有效性,从而达到减轻污染的目的。

2.1 控水、调Eh值法

控水、调Eh值法是由于土壤中污染物的活性受土壤氧化还原状态影响明显,一些金属类元素在不同的氧化还原状态下表现出不同的迁移性和毒性。土壤水分是控制土壤氧化还原状态的一个关键因子,调节Eh值,在水分充足时,易于形成还原性环境,阻碍污染在土壤-植物系统中的迁移,从而降低生物和人类的健康风险。此方法可大面积推广,但仅对一些元素作用明显,利用范围也受土地使用类型的影响。

2.2 合理施肥、农药法

合理施肥、农药法是由于肥料和农药是农业生产污染土壤的一个重要来源,通过优化农业措施,改进生产工艺流程,最大程度地降低化肥、农药产品本身带有的污染物含量,减少负荷;也可以通过指导农民利用测土配方、缓释施肥、施有机肥等方式,合理施用,降低污染物总量,防止其利用后产生副产物污染。此方法对已有的高风险的污染土壤治理效果不理想,可作为辅助与其它修复方法联合使用。

3 生物修复

生物修复是通过利用生命体系统的活动,改变受限制和管理的环境中的物理和化学的性质,使存在于土壤中的有害污染物得以去除,土壤质量得以改善或提高的过程。

3.1 植物修复法

植物修复法是根据绿色植物能够抵抗污染物的胁迫,并且超级累某一种或几种元素,利用周围的土壤环境、自身及其共存微生物体系综合作用来清除污染物。广义上包括萃取、吸收、固化、分解、转化、挥发、促进等作用方式,受植物种类、土壤理化性质、根际微生物种类等因素控制。植物修复法成本低,对环境干扰小,清理土壤污染效果好,同时改善生态环境,具备较高的美化价值。

3.2 微生物修复法

微生物修复法是指根据某些微生物(细菌、真菌和藻类)对污染物具有较强的亲和吸附能力,可将污染物沉积在细胞内、结合到胞外基质上,或轻度螯合在生物多聚体上,通过吸附、沉淀、络合、氧化还原等作用,降低污染土壤的毒性和浓度。微生物修复具有费用低廉、环境影响小、修复效率高等特点,发展前景广阔。

3.3 动物修复法

动物修复法是通过动物本身吸收富集污染物或者通过动物行为提高污染物的生物有效性,从而进行间接修复。但是土壤动物(如蚯蚓等)的生命代谢活动受外界条件影响较大,自身形态行为特征明显,人为可控性较弱,导致区域范围受限制,不宜大面积推广。

4 展望

目前,生物修复是一种新兴、高效、环保的修复方法,由于其修复效果明显,兼具稳定土壤结构、恢复土壤生态服务功能、修复成本低廉等优势,被我国社会各界认可并使用。在未来治理土壤污染方面,结合物理、化学修复缩短周期,辅助农业生态修复大面积推广、联用,整体发展应用前景良好。

参考文献

[1] 周国华,黄怀曾,何红蓼.重金属污染土壤植物修复及进展[J].环境污染治理技术与设备,2002,3(6):33-39.

[2] 刘凯,张健,杨万勤,等.污染土壤生态修复的理论内涵、方法及应用[J].生态学杂志,2011,30(1):162-169.

[3] 李霞,李风亭,张冰如.2004.生物吸附法去除水中重金属离子[J].工业水处理,24(3):1-4.

[4] 韩鲁佳,闫巧娟.中国农作物秸秆资源及其利用现状[J].农业工程学报,2002,18(3):87-91.

[5] 罗辉,朱易春,冯秀娟.重金属污染土壤的生物修复技术研究进展[J].安徽农业科学,2015,43(5):224-227.