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土壤重金属污染修复研究进展

来源:用户上传      作者:张振都 张奇 宋志峰

  摘要:土壤重金属污染已严重影响到环境与人类健康,其修复过程主要采用物理、化学和生物修复技术。本文综述分析了各修复技术的利弊及优缺点,并展望了其未来发展方向,旨在为土壤重金属污染修复提供科学完善的理论支撑。
  基金项目:吉林省农业科技创新工程项目(CXGC2017TD011)
  关键词:土壤;重金属污染;修复技术
  中图分类号:  X5                                    文献标识码:  A                 DOI编号:   10.14025/j.cnki.jlny.2019.18.043
   随着工业的迅速发展和农业投入品的广泛使用,土壤重金属污染日趋严重,土壤重金属污染修复已迫在眉睫。目前,国内外土壤重金属污染的修复治理技术主要包括物理修复、化学修复和生物修复技术。
  1 物理修复
   物理修复主要是利用物理方法、工程措施等减少土壤中的重金属浓度,降低污染程度。
  1.1 换土、客土和翻土法
   换土法是将重金属污染的土壤换为未污染土壤,客土法是将重金属未污染土壤覆盖于污染土壤的表层,翻土法是将重金属污染的表层土壤翻到深层,换土、客土和翻土法均可降低表层土壤的重金属浓度,减少作物吸收利用。工程措施修复方法见效快、效果好,但实施工程量较大、投资成本较高,且易破坏土壤结构,降低土壤肥力。
  1.2 电动修复法
   电动修复法是将合适的阳极和阴极置于地下,施加低功率电场,使重金属离子定向迁移,富集在电极区域,然后收集处理。电场强度、电极材料、电极布置方式等会影响重金属的富集。电动修复法成本低,适用性广,对环境友好,容易自动化操作,但对于重金属污染物的选择性不高,容易引起土壤pH值变化,涉及技术问题复杂,研究还需完善。
  1.3 热处理法
   热处理法是利用高频电压对土壤进行加热,使低熔点、易挥发重金属(如汞)从土壤中挥发出来。Kunkel等利用热解析法对土壤中汞的去除率达到了99.8%。热处理法工艺简单,但费用高,耗能大,易造成二次污染。
  1.4 淋洗法
   淋洗法是利用硝酸、盐酸、磷酸、硫酸、草酸、柠檬酸、氢氧化钠、EDTA和DTPA等,淋洗剂将土壤中重金属活化、萃取、解析、置换,然后,分离、移除。武迎飞研究表明,利用0.1 mol/L EDTA溶液淋洗,土壤中重金属铅、镉去除率分别可达52.27%、83.65%。淋洗法工艺简单,污染物去除彻底、时间快,但易破坏土壤结构,二次污染严重。
  2 化学修复
   化学修复是利用石灰、碳酸钙、磷酸盐、金属及金属氧化物、硫化物、绿肥等改良剂将土壤中重金属氧化、还原、沉淀、吸附、抑制,降低其生物可利用性。刘永红等研究表明磷矿粉和活化磷矿粉可降低污染土壤中铜的活性,具有修复效果。化学修复在土壤原位中进行,操作简便,技术成本低,对大面积低程度污染土壤的修复具有优越性,但化学修复仅改变了土壤重金属的赋存形态,没有从根本上消除,容易活化继续造成污染。
  3 生物修复
   生物修复是利用植物、动物及微生物的新陈代谢活动,吸收、富集、转化土壤中的重金属,降低重金属污染程度。Huang等研究表明玉米和豌豆对铅有良好的吸收效果。陈娴等研究表明赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)对水稻土中镉有显著的富集作用。Polti研究表明从甘蔗中筛选出的链霉菌(Streptomyces sp. MC1)能有效降低土壤中Cr(Ⅵ)的生物利用率。植物修复成本低、生态效益好,但是周期长、效率低;动物和微生物修复成本低、对环境扰动少,但是稳定性差、容易变异,受环境影响显著。生物修复可在土壤原位进行,且对环境友好,具有良好的发展前景。
  4 展望
   土壤重金属污染修复是一个长期复杂的过程,其修复技术也在逐步发展,从单一修复技术向联合修复技术发展,异位修复技术向原位修复技术发展,破坏、扰动修复技术向绿色、环境友好修复技术发展。在土壤重金属污染修复过程中,应根据重金属污染特点,探索、优化、筛选修复技术,为土壤综合利用及农业可持续发展提供技术支撑。
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   作者简介:张振都,硕士,助理研究员,研究方向:农产品质量安全检测及风险评估。
  通讯作者:宋志峰,硕士,副研究员,研究方向:农产品质量安全风险评估研究。
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