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土壤修复
本文是以固废拆解对土壤所造成的污染及采取的治理方法为研究对象。首先我们以台州市路桥区固废拆解集中区域作为我们的实验基地,对该区域进行了长时间的调查研究,了解了固废拆解的现状,并对土壤进行了监测,了解了固废拆解对土壤所造成的主要污染物及污染程度,然后提出治理方案,并通过分析比较确定了土壤污染的修复目标、修复方法,随后进行了土壤修复实验,达到预期效果。最后针对治理过程中存在的问题提出改进建议。
我们对已污染的选定区域表层土壤进行了调查筛选,通过网格法均匀布点取样检测,确定重点区块,并重新根据污染源调查情况,采取污染源为中心的放射状布点,对每个重点区块进行布点采样分析。
根据监测分析结果,路桥区表层耕地土壤镉超标率最高,超标率达到41.7%;其次为铜,超标率达到32.3%;铅和锌的超标率分别达到20.5%和15.0%。在各乡镇街道中,超标情况最为严重的是峰江街道,其次为新桥镇,再次为主城区(包括路桥、路北、路南三个街道)。各乡镇街道及重点区域土壤重金属浓度如下:
污染土壤的修复,不同污染类型的污染土壤具有不同的修复方法。针对有机污染土壤,国内外采用较多的方法有化学淋洗技术、热脱附技术、生物堆制技术、原位生物修复技术、热解焚烧技术等;针对重金属污染土壤,采用较多的技术有淋洗/浸提技术、生物修复技术、固化/稳定化技术等[2]。
本实验对选定区域土壤修复采用原位生物修复(动物、植物强化复合工艺)工艺为主,生物处理(化学淋洗)为辅的工艺技术。高浓度的地块预先采用化学淋洗的措施,达到中度或轻度污染浓度后再采用动物修复;修复动物为“大平二号”蚯蚓;中度和轻度污染采取作物试种,选择的植物修复品种为超积累植物芥菜。
根据上表:第一阶段修复后植物修复区和动物修复区土壤中重金属铬、铜、铅的浓度均低于第一阶段修复目标值,达到了第一阶段预期目标;动物修复区,动物修复后蚓体中的重金属铬、铜、铅的浓度含量较高,修复后土壤中重金属铬、铜、铅的浓度明显降低,说明“大平二号”蚯蚓对重金属的吸附效果比较明显,在中度污染的地块采用动物修复技术是比较成功的。
本研究通过对台州市路桥区固废拆解业的调查与了解,选定了主要拆解基地作为试验基地,对他们的土壤进行了监测,在全面了解台州市路桥区固废拆解业对土壤造成的污染现状的前提下,我们提出了生态修复方法,目前均取得了一定的成效。
土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中,致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性,长期滞留性和不可分解性的特点,对土壤生态环境造成了极大破坏,同时食物通过食物链最终进入人体,严重危害人体健康,已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力,物力的投入逐年增加,土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势,例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3,处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害,可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用,因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。
土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物,降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。
目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。
原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。
异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。
重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染),污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。
了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。
微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用,
植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。
生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制;电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。
随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:
(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。
(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。
(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳,并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。
(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。
综上所述,我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件,严重制约了我国农业生产的加速发展,所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力,研发出更好的效率更高的修复治理技术,同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识,提高企业自我约束能力,始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓,把企业对环境的污染程度降到最低限度,形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围,逐步改善我们的土壤生态环境。
[7]滕应,黄昌勇.重金属污染土壤的微生物生态效应及修复研究进展[J].土壤与环境,2002,11(1):85-89.
土壤污染是指通过多种途径进入土壤的有毒有害污染物的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度, 造成土壤的物理、化学和生物学性质、组成及性状等发生变化, 破坏土壤的自然动态平衡, 从而导致土壤自然功能失调、土壤质量恶化、作物的生长发育受到影响、产品的产量和质量下降, 产生一定的环境效应 , 并可通过食物链对生物和人类构成危害。
土壤污染的危害包括隐蔽性和滞后性、累积性和不可逆性、不易治理性和后果严重性。
2.1 植物修复的研究 植物修复是利用植物修复有毒重金属、有机物、放射性核素污染土壤、沉积物、地表水、地下水的一项绿色技术,它是一项利用太阳能动力的处理系统。石油烃类作为早期有机污染植物修复的研究对象, 其修复机理已有较清楚的认识。
2.2 植物修复机理 植物修复技术是一种绿色的修复技术,引起人们极大兴趣和关注,是污染土壤修复技术中发展最快的领域。土壤污染的植物修复机理包括植物提取作用、根际降解作用、植物挥发等作用。
2.3 植物修复技术的局限性 植物修复不仅是一条绿色的,生态的净化途径,一种符合公众心理需求的新技术 ,而且也是一种经济有效的净化的方案。对环境扰动少,可谓是真正意义上的“绿色修复技术 ”。植物修复技术也具有其局限性, 主要表现在。
1)目前发现的超富集植物所能累积的元素大多较单一,而土壤污染通常是多元素的复合污染。2)超富集植物生产缓慢,生物量低,而且生长周期长,因此从土壤中提取的污染物的总量有限。3)目前发现的超富集植物几乎都是野生植物,人们对其农艺性状、病虫害防治、育种潜力以及生理学等方面的了解有限,难以优化栽培和培育。4)超富集植物的根系比较浅,只能吸收浅层土壤中的污染物,对较深层土壤中的污染物则无能为力。5)异地引种对生物多样性的威胁 , 也是一个不容忽视的问题。6)植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属污染物重返土壤, 因此富集重金属的超富集植物需收割并作为废弃物妥善处理。
1)植物修复涉及一系列技术,包括不同的植被类型,其作用对象、修复机理和能力各不相同。2)利用放射性同位素标记技术,加强植物体内各种生理生化代谢途径对污染物胁迫下的适应性反应的研究,如光合反应、呼吸代谢、激素应激对污染物胁迫是如何做出适应性改变的,通过这种改变的机制,研究污染物胁迫下植物次生代谢途径反应以及逆境信号传导途径也是理解植物污染物耐性机理的一个重要方面。3)从分子生物水平加强对植物解毒机理等基础理论的研究。植物吸收污染物首先要经过根系, 因此, 应重点围绕根系来探索解毒机制和污染物在植物体内的运输机制, 了解植物、土壤、微生物整个体系下各物质之间的相互作用。4) 植物-微生物联合修复技术可以成为一种很有发展前途的新型生物修复技术, 但由于降解微生物的群落组成和变化动态的了解甚少, 为降解机理的阐明带来了困难, 所以其理论体系、修复机制和修复技术需进一步完善。5)在基础研究方面, 除了筛选耐受性高的植物和高效微生物以外, 如何通过遗传学、分子生物学、基因工程等手段进一步提高生物的活性和环境适应性, 也是今后研究的重点。
综上所述土壤污染的植物修复技术发展前景十分宽广,并且与其他修复技术相比有许多优点,根据我国国情,也是十分适用于中国的一项值得开发的新技术。随着全球经济的快速发展, 有毒有害污染物通过各种途径进入土壤, 持久性污染物的危害开始显现, 土壤污染面积扩大。土壤污染不但影响农产品产量与品质, 而且涉及大气和水环境质量, 并可通过食物链危害动物和人类的健康, 影响环境安全和社会稳定。发展植物修复技术能有效解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题, 对我国经济发展和环境保护都有着重大意义。
近几年,土壤污染问题得到社会的关注,社会提高了对重金属污染土壤的重视度,全面调金属在土壤中的污染问题,以免影响人类的健康。重金属对土壤的污染,采取修复技术进行处理,控制重金属对土壤的污染,保障土壤的清洁性。土壤重金属污染中,落实监测修复技术,全方位优化土壤环境。
重金属土壤污染中,修复技术主要分为3类,分别是化学修复、物理修复和生物修复,对其做如下分析。
化学淋洗,通过清水、化学试剂的方法,将重金属污染物在土壤中淋洗出来,或者采用气体淋洗。化学淋洗方法中,利用沉淀、吸附的方法,把土壤中的重金属,转换成液相状态,进一步处理重金属,淋洗液是可以重复使用的,所以重点向土壤重金属污染的区域注入化学剂,提高重金属在土壤中的溶解度[1]。化学淋洗方法中,常用的淋洗剂有表面活性剂、螯合剂以及无机淋洗剂,无机酸类型的物质,对土壤中的重金属污染有很明显的作用,例如:土壤中的重金属污染砒,其可采用磷酸清洗,大约清洗6个小时,就可以达到99.9%的去除率。
化学固定,在重金属土壤污染中,加入化学试剂、化学材料,促使重金属之间对土壤的有效性降低,避免重金属迁移到土壤介质内,修复被污染的土壤。化学固定的核心是固定重金属在土壤中的状态,改良土壤状态,研究化学固定在土壤重金属污染中的作用,逐步修复土壤,采取研究试验的方法,在土壤修复中落实化学固定方法。化学固定方法常用在低重金属污染的土壤修复中,重金属很容易根据外界的环境变化而发生变动,所以要灵活的选择修复剂,在改变土壤结构的同时,修复土壤中的重金属污染。
电动修复,此类化学修复方法,是一类新型的手段,其在重金属污染土壤的两侧,增加电压,形成具有电场梯度的电场,重金属污染物会在电迁移、电渗流的作用下,分散到两极处理室内,进而修复土壤结构。电动修复常用于低渗透的土壤内,成本相对比较低,不会对土壤造成任何破坏,体现了电动修复在土壤中的作用[2]。电动修复技术在重金属土壤污染中,最大程度的保护土壤环境,在处理效率方面稍微偏低。
玻璃化技术,利用1400~2000℃的高温环境,熔化土壤中的重金属污染元素,熔化的过程中,重金属有机物会逐渐分解,经热解后,尾气处理系统会收集热解的产物。玻璃熔化物在冷却的过程中,能够包裹重金属污染物,限制重金属迁移,玻璃体的强度比混凝土高10倍,异位玻璃化处理时,配置多种热能,选择直接加热、燃料燃烧的方法,同时配合电浆、电弧的方式,完成导热的过程,原位处理后,将电击棒插入到重金属污染区域,解决重金属污染的问题。玻璃化技术在处理土壤重金属方面的效果非常快,需要大量的能量,增加了重金属污染处理的成本。
换土法,是物理修复的典型代表,利用清洁土壤,替换有重金属污染的土壤,以便稀释重金属污染的浓度,适当的增加土壤的环境容量,进而达到土壤修复的标准[3]。换土法又可以划分为:换土、客土、翻土等,分析如:(1)换土需要更换有重金属污染的土壤,置换成新土,此类方法可以置换小面积的土壤污染,保护好被替换的土壤,避免出现二次污染;(2)客土,此类方法需要向重金属污染土壤中增加清洁的土壤,覆盖或者混入到污染土壤内,提高土壤自我修复的能力。(3)翻土是针对深层次的土壤进行替换,促使重金属污染物可以分散到深层次,稀释重金属在土壤中的浓度,体现出自然修复的作用。换土法需要将有重金属污染的土壤,与生态系统隔离,避免造成更大的土壤污染。
热脱附法,利用了重金属的物理挥发特性,通过微波、红外线辐射、蒸汽的介质,加热重金属的污染土壤,促使土壤的污染物能够挥发,配置真空负压的方式,收集土壤中挥发出的重金属物质,完成土壤修复。土壤热脱附的过程中,运用不同的温度,如:90~320℃、320~560℃,落实热处理技术,采取预处理、旋转炉热处理、出口气体的三个阶段,实现土壤的修复。
植物修复,借助植物的吸收、固定、清除等功能,修复土壤,去除土壤中的重金属污染。植物能够降低土壤中重金属的含量,降低重金属在土壤中的毒性。植物修复方面,分为植物稳定、植物提取、植物挥发的方式。例如:植物稳定修复,植物的根部可以吸收、还原土壤中的重金属污染物,植物根部能够减缓重金属的移动能力,提高植物根部的利用效率,避免重金属参与到生态食物链内。植物修复不仅能处理土壤中的重金属,还能保障土壤的稳定与稳固。
微生物修复,其在重金属土壤污染中,虽然不会降解、破坏重金属元素,但是可以改变重金属的性质,避免其在土壤中发生转化、迁移。微生物修复的核心是,利用微生物沉淀、氧化等反应,清除土壤内的重金属污染物。例如:微生物菌根,连接着土壤和重金属,其可改变植物对重金属的吸收,促使植物可以快速将土壤中的重金属转移。
动物修复,土壤中的一些动物,如:蚯蚓,可以吸收重金属污染物。重金属土壤污染区域,可以采取人工干预的方式,向污染区域中投放高富集的动物,促进重金属的吸收,降低重金属在土壤中的毒性[4]。动物修复的研究历史很长,为重金属污染提供了较好的处理条件,根据重金属在土壤中的污染浓度,规划动物修复。动物修复已经可以应用到工业污染土壤处理上,专门处理工业造成的重金属土壤污染,提高土壤的质量水平。
针对重金属污染土壤修复技术的应用,提出几点建议,用于提高土壤的修复能力。首先重金属污染土壤修复方面,根据污染的状态,筛选并培育出油量的植物,如:超富集植物,促使植物能够满足重金属污染土壤修复的需求,在重金属污染土壤修复方面,研究超富集植物,要更为高效的采取筛选并培育修复生物,提高土壤修复的经济效益;然后是微生物对土壤修复的建议,菌类对重金属处理的能力很强,培育出富集重金属能力强的菌株,处理好土壤中的重金属元素;第三是研究重金属土壤污染的技术性修复方法,如纳米材料中的纳米磷石灰、零价铁,以此来提高土壤的pH值,改变土壤内重金属的价态表现,逐步降低重金属在土壤中的活性,抑制土壤修复重金属,最大程度的保护土壤环境。土壤重金属污染方面,还要注重修复技术的研究,优化土壤的环境。
重金属在土壤环境中,属于比较明显的一类污染源,根据重金属污染土壤的状态,落实土壤修复技术,保护好土壤环境,消除土壤中的重金属污染源。土壤环境中,要按照重金属污染的分析,采用修复技术,不能破坏土壤的结构,还要发挥修复技术的作用,恢复土壤的能力。
[1]罗战祥,揭春生,毛旭东.重金属污染土壤修复技术应用[J].江西化工,2010,02:100-103.
[2]秦樊鑫,魏朝富,李红梅.重金属污染土壤修复技术综述与展望[J].环境科学与技术,2015,S2:199-208.
引言:土壤重金属污染给人们所带来的危害具有长期性、潜在性的特点,近年来随着城镇化进程的不断加快和工业生产的发展,越来越多的有害物质进入到了土壤中,因此我们必须要充分了解土壤中重金属的来源,并积极应用各种各样的土壤重金属污染修复技术,最大限度地缓解土壤重金属污染,给人们创造一个更加健康舒适的生活环境,从根本上提高人们的生活质量。土壤重金属污染作为环境污染的一个重要方面,不仅破坏了生态环境,同时也给人们的正常生产和生活带来了极大的威胁,因此对于这一问题,相关部门和人员必须要给予足够的重视,积极采取有效措施加以解决。
在我国,矿产冶炼加工、化工、电镀、电池、以及塑料等行业所排放的重金属是造成土壤重金属污染的主要工业源,由于大多数工业企业污染物处理意识淡薄,并没有配备足够的处理设备,就使得工业废水、废气、废渣等不断排放到土壤或者是水体中,造成严重的环境污染,危害人们的身体健康。
当前我国使用范围最广的能源依然是煤炭,不仅是因为我国的煤炭资源储量丰富,同时也是由于其价格相对较低,这就造成煤炭燃烧时向空气中排放大量的有害气体,这些气体经过沉降就会进入到土壤中,对土壤造成污染,进而对人体健康和整个生态系统产生长期效应。
如果垃圾堆放的时间较长,就会使其中的重金属进入到土壤中,导致区域土壤的重金属含量大量增加。特别是城市垃圾中含有较多的重金属,在雨水的冲刷之下会将其中的有毒元素释放到土壤中,由于这些有毒元素大多以有效态的形式存在,难以结合成残渣状态,就使得其在土壤中具有较大的迁移能力,进而对地下水造成污染。
化肥和农药是农业生产中必不可少的物资,对于促进农业生产发展具有非常重要的意义,但是如果使用不合理就会使土壤遭受重金属污染。这是因为在化肥和农药中含有较多的重金属元素,而土壤自身的环境容量又相对较低,长期使用会积累超标含量的重金属,进而使农产品受到污染,一旦食用就会对人体造成伤害。
工程修复主要指的是采用换土、客土、以及深耕翻土等一些措施,有效降低土壤中的重金属含量,从而减少对植物系统的毒害,保障农产品安全。一般,换土法和客土法主要用来治理重污染区,而深耕翻土法则主要用于重金属污染程度较轻的区域。总的来讲,工程修复比较稳定、彻底,但是由于工程量比较大,成本费用较高,还容易对土体机构造成破坏。
主要分为电热修复、土壤淋洗、电动修复等。针对面积小且污染重的土壤进行修复, 适应性广,也是一种治本的措施, 但在操作中可能发生二次污染破坏土壤结构并导致肥力下降。
(1)电热修复。电热修复是指通过高频电压产生热能和电磁波,加热土壤, 将土壤颗粒中的污染物解吸出来, 并从土壤内分离出易挥发的重金属,达到修复的效果。主要针对修复土壤被Se或Hg等重金属污染的情况。此外,也可以将土壤置于高温高压中,使之变成玻璃态物质, 最终从根本上修复了土壤中重金属的污染。
(2)土壤淋洗。淋洗法是指用淋洗液冲洗受到污染的土壤,将吸附在土壤颗粒中的重金属变成金属试剂络合物或溶解性离子,再收集淋洗液并回收重金属。此法适用于轻质土壤,修复效果相对较好, 但其花费也相对较高。
化学修复即向土壤中施加改良剂,利用改良剂的吸附、拮抗、氧化还原、以及沉淀等作用,有效降低重金属自身的生物有效性。由于不同的改良剂对土壤中的重金属会产生不同的作用,因此这项技术的重点在于要选择最为合适的改良剂,比较常用的改良剂主要有石灰、硅酸盐、磷酸盐、以及碳酸钙等。但是化学修复是在土壤原位上进行的,并不具有永久性,它只是改变了土壤中的重金属形态,而重金属元素依然存留在土壤中,很容易活化再次危害植物。
生物修复是一种通过生物技术来修复土壤的新方法。主要利用生物去削减、净化重金属或降低其毒性。此法效果好又易于操作, 因而越来越受到人们的青睐, 成为几年来污染土壤修复研究中的热点。
(1)植物修复技术。这是一种通过自然生长和遗传作用来培育植物对受重金属污染的土壤进行修复的技术。根据机理和作用过程的不同, 此修复技术又可分为植物提取、植物稳定和植物挥发三种类型。
①植物提取。用重金属超积累植物把从土壤中吸收到的重金属污染物转移到地上的部分, 再收割地上部分并对其进行集中处理,从而降低土壤中的重金属含量,并达到可以接受的水平。
②植物稳定。用超累积植物或耐重金属植物使重金属的活性降低, 减少了重金属通过空气扩散而污染环境或是被淋洗入地下水中的可能性。
(2)微生物修复技术。通过土壤中存在的某些微生物能氧化、沉淀、吸收或还原金属物质, 从而降低了土壤中金属的毒性。此外, 存在于微生物细胞中的金属硫蛋白对Cu、Hg、Cd、Zn等重金属有强烈的亲和性,而且它对重金属也有富集作用最终能抑制毒性的扩散。但微生物只能对小范围污染的土壤进行修复,因此其能力有限。
科学技术的发展在很大程度上促进了经济的发展和社会的进步,深刻改变了人们的生产和生活方式,具有非常重要的作用。因此,在当前土壤重金属污染日益严重的情况下,我们必须要积极利用各种形式的土壤修复技术来缓解重金属污染、改善土壤质量,为人们创造一个健康安全的生活环境,更好地促进社会主义现代化建设的发展。
[1]王海峰,赵保卫,徐瑾,车海丽. 重金属污染土壤修复技术及其研究进展[J]. 环境科学与管理. 2009(11) .
[2]袁敏,铁柏清,唐美珍. 土壤重金属污染的植物修复及其组合技术的应用[J]. 中南林学院学报. 2007(01).
工业化和城市化建设使城市甚至郊区大规模兴建,经济得到发展,也带来不少城市问题,土壤污染就是其中一项。注重发展质量,促进人与环境的和谐发展,已经是社会的共识,但是在一些地方,城市建设带来的土壤污染问题依然非常严峻,造成了土壤资源的严重浪费。针对城市土地利用中的土壤和修复问题,总的思路就是要转变城市发展思路,提高土地的利用效率,促进城市环境的和谐发展。
城市土壤是指经过人类长期利用发育起来的土壤,与其他土壤类型相比,城市土壤本身具备土壤的基本特征,但是由于其成土环境的特殊性,容易受到城市建设带来的各种有害物质的污染造成土壤污染,并且由于城市用地的差异性,城市土壤污染本身还具备一定的地域性。
城市土壤污染结构复杂,重金属污染比重大。粗放式的工业生产在我国持续了很多年,由此带来的土壤问题也是非常严峻的,有关研究报告显示,在中国城市土壤污染中,重金属污染物的含量远高于乡村地区。这是因为在大建设年代,城市发展依赖于大型工厂,所以不少矿产加工以及塑料加工等工厂选址都会选在离城市较近的地方,甚至不少就选在了城市里面,在当时的时代背景下,工业生产的废料就直接留在了土壤中,进而形成了土壤污染的早期状态。燃煤的不完全燃烧形成了大量的煤渣,这也是重金属污染产生的重要原因。汽车尾气排放以及日益增加的汽车数量都会以各种形式进入到土壤系统中,造成不可逆的污染[1]。
城市土壤污染特点有别于其他污染,治理难度大。城市土地污染的成因决定了其治理难度与策略差异,在相当长的一段时期内,人们对于城市建设的热度大于对环境的综合治理,这就意味着土壤中的污染物在此地域中存在了相当长的时间,其治理难度是非常大的。并且在有些快速城市化的地区,在原有厂矿基础上新建起来的城市设施往往不会对土壤质量进行详细检测,一些建造Y构极大地破坏了土壤的自净能力,并且其本身的建筑携带的有害物质也会加重此区域的土壤污染,这种恶性循环的情况在目前某些城市都是存在的,所以治理难度相当大。
技术修复的种类。鉴于城市土壤污染结构的复杂程度,相应的技术修复也是根据污染物进行的。现阶段主要修复技术有以下几类。
植物修复。即利用植物自身特点来吸收土壤中的重金属污染物。固定。即通过把主要污染物固定在某种介质中,使其化学状态保持稳定,从而减少其扩散,这是一种快速控制污染的方法。抽出气体。针对点源污染,可以把空气通过装置强制性地灌入土壤中,并随污染物一并抽出。土壤淋湿。即通过水来冲洗污染物,并对水进行回收,此种方法虽然在一定程度上能够防止工作人员与污染物直接接触,但是水进入时也有可能与土壤其他成分产生化学反应,引起二次污染。玻璃化。即把受到重金属污染的土壤放在高温环境中,使其变成玻璃物质,并且将重金属污染物固定其中,能够消除重金属的影响。但是这种方式最明显的缺陷就是造价太高,不利于普遍推广。
城市土壤污染修复的建议:完善土壤修复的技术标准。目前,我国在土壤污染治理方面虽然出台多部法律法规,但是涉及到技术修复方面的标准却非常少,所以在实际操作中,就会出现无法可依的情况。在一些大气等污染防治法中,对于技术修复的规定也比较分散,实际操作起来也有难度;定期进行土壤数据监测,加大监管力度。在广大乡村地区,由于耕地的原因,土壤质量监测已经形成了一定的流程,但是在城市土壤监测中,却存在很多误区,甚至还出现意识的错误。在不少重工业地区的城市化建设中,往往忽略了对土壤质量的监测,所以长期以来缺乏相关数据作为支撑,导致后期土壤技术修复无法顺利进行,监测监督不力或者地区利益,使得修复成为一句口号,所以加强数据监测,加大监管力度,是很有必要的[2]。
加大对技术修复设备的研发和投入。土壤污染是一个社会问题,也是一个技术问题,修复技术设备的落后以及高昂的成本限制了修复技术的推广。特别是对于一些混合污染物,快速的检测设备对于土壤防治都能起到关键性的作用。所以建立土壤监测的专业场所和研发便携式监测工具能够大大提升修复的效率。
[1]王加华,张峰,马烈.重金属污染土壤稳定化修复药剂研究进展[J].中国资源综合利用,2016(02).