重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀與展望

　　隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，以及盲目的認為土壤是一個具有無限凈化容量的處理系統(tǒng)，忽視土壤的環(huán)境承載能力，而過量施用劣質(zhì)化肥農(nóng)藥，造成土壤中重金屬污染日益加重。土壤重金屬來源廣泛，包括采礦、冶金、金屬加工、化工、廢電池處理、電子制革和塑料等工業(yè)排放的三廢及汽車尾氣排放，農(nóng)藥和化肥的施用等。

　　土壤中重金屬積累到一定程度就會對土壤——植物系統(tǒng)產(chǎn)生毒害，不僅導致土壤的退化，農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的降低，而且通過徑流和淋洗作用污染地表水和地下水，惡化水文環(huán)境，通過直接接觸食物鏈等途徑危及人類的生命和健康。尤為嚴重的是重金屬在土壤系統(tǒng)中的污染過程具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點。因此，重金屬污染不僅給環(huán)境、經(jīng)濟帶來了巨大的損失，而且對人體健康也構(gòu)成了潛在的威脅，后果不容忽視。

　　2 土壤修復(fù)技術(shù)簡介 

　　20世紀90年代以前，重金屬土壤污染修復(fù)大多采用挖掘填埋法，但這種方法實質(zhì)上只不過是污染物的轉(zhuǎn)移，并非根治重金屬的污染。而且還存在著占用土地、滲漏、污染周邊環(huán)境等負面影響。因此，西歐和北美一些國家最近規(guī)定，污染物在填埋之前必須進行處理，并且采取了征稅、嚴格填埋標準等措施來限制這一處理方法的應(yīng)用。這些環(huán)境法規(guī)和條例促使人們尋找新的創(chuàng)造性修復(fù)技術(shù)。目前，重金屬土壤污染的修復(fù)主要采用物理化學法和植物修復(fù)法。前者主要包括化學固化、土壤淋洗、動電修復(fù);后者主要包括植物穩(wěn)定、揮發(fā)及提取，此外，微生物修復(fù)技術(shù)也逐漸得到人們的重視，特別是深入研究了一些特殊菌種對金屬污染物的解毒作用。下面就上述幾種技術(shù)的原理、優(yōu)缺點及應(yīng)用狀況作一簡述。

　　2.1 物理化學技術(shù)

　　2.1.1 化學固化 所謂化學固化，就是加入土壤添加劑(固化劑)改變土壤的理化性質(zhì)，通過重金屬的吸附或共沉淀作用改變其在土壤中的存在形態(tài)，從而降低其生物有效性和遷移性。但固化方法并不是一個永久性的措施，只是改變了重金屬在土壤中的存在形態(tài)，仍持留在土壤中。而且土壤很難恢復(fù)到原始狀態(tài)，不適宜進一步利用，而且對其長期穩(wěn)定性和對生態(tài)系統(tǒng)的影響不甚了解，目前缺乏這方面的研究。因此很多學者對這一方法持懷疑態(tài)度。

　　2.1.2 土壤淋洗 淋洗即利用提取劑將土壤中的固相重金屬轉(zhuǎn)移至液相中，含有提取劑的土壤經(jīng)清水洗滌后歸還原位再利用，富含重金屬的廢液則進行進一步的處理。本技術(shù)的關(guān)鍵在于提取劑的選擇，即能提取重金屬，又不破壞土壤的結(jié)構(gòu)，但事實上很難找到。而且，如果處理不當?shù)脑?，引入的提取劑很有可能造成二次污染。因此美國的工程技術(shù)人員在1988~1991年間對一個電鍍廠造成的鉻污染進行治理時，干脆利用清水做為提取劑，4年內(nèi)使地下水的鉻濃度從1923mg/L降至65mg/L。

　　2.1.3 動電修復(fù) 動電修復(fù)是指在污染土壤中插入電極對，并通以直流電。使重金屬在電場作用下通過電滲析向電極室運輸，然后通過收集系統(tǒng)將其收集，并作進一步的集中處理。動電修復(fù)做為一種原位修復(fù)技術(shù)，近年來發(fā)展很快，并且從經(jīng)濟上而言也是可行的，但由于土壤系統(tǒng)中組分的復(fù)雜性，經(jīng)常出現(xiàn)實際應(yīng)用與實驗結(jié)果相反的現(xiàn)象，從而使這一方法的商業(yè)化受到了限制。

　　2.2 植物修復(fù)技術(shù)

　　植物修復(fù)是一種利用自然生長植物或遺傳培育植物修復(fù)重金屬土壤污染技術(shù)的總稱。根據(jù)其作用過程和機理，可分為植物穩(wěn)定、植物提取和植物揮發(fā)三種方法。其中，植物揮發(fā)主要是指金屬元素Hg和非金屬元素Se，不適用于對土壤鉻污染的治理。

　　2.2.1 植物穩(wěn)定 植物穩(wěn)定是利用耐重金屬植物降低重金屬在土壤中的遷移性，從而減少重金屬被淋濾到地下水或通過空氣擴散進一步造成環(huán)境污染的可能性。然而，植物穩(wěn)定并沒有徹底清除土壤中的重金屬，只是將其固定，使其對環(huán)境中的生物暫時不產(chǎn)生毒害作用，沒有從根本上解決重金屬的污染問題。如果環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的生物有效性又會發(fā)生改變。因此，植物穩(wěn)定的持久性令人懷疑。

　　2.2.2 植物提取 植物提取是指利用重金屬超積累植物從土壤中富集一種或幾種重金屬，將其轉(zhuǎn)移并存貯至可收割的部分，經(jīng)收割后進行集中處理。但是，超積累植物對金屬具有選擇性，其它的金屬對植物的生長有影響，這種影響甚至是致命的。而且，超積累植物生長慢、生物量小、大多數(shù)為蓮座生長，很難進行機械操作，因而不適用于大面積污染土壤的修復(fù)。

　　2.2.3植物揮發(fā)

　　植物揮發(fā)是利用植物的吸收、積累和揮發(fā)減少土壤中的一些揮發(fā)性污染物，主要是指金屬元素Hg和非金屬元素Se。這種方法對于土壤修復(fù)而言，不失為一種有潛力的技術(shù)，但卻將土壤中的污染物轉(zhuǎn)移到了大氣中，具有很大的環(huán)境風險。

　　前面所述的土壤修復(fù)技術(shù)各有優(yōu)缺點，但是應(yīng)當指出，由于經(jīng)濟和技術(shù)上的原因，例如成本高、實地應(yīng)用經(jīng)驗不足及處理效果不穩(wěn)定等，致使這些技術(shù)尚沒有進入商業(yè)化階段。目前應(yīng)用最廣泛的還是挖掘和填埋，即使是在經(jīng)濟、技術(shù)發(fā)達的西方國家諸如美國等也是如此。

　　2.2.4 微生物修復(fù)技術(shù) 有些微生物具有嗜重金屬性，利用微生物對重金屬污染介質(zhì)進行凈化，在水體污染中被證明是一種很好的方法。如果用于土壤環(huán)境的處理，可能是一種行之有效的方法，目前已進行了積極研究。據(jù)報道，日本發(fā)現(xiàn)一種嗜重金屬菌，能有效的吸收土壤中的重金屬，但存在著土壤與細菌分離的難題。如果得到妥善的解決，將是一種很有發(fā)展前景的處理方法。

　　3 研究展望 

　　物理化學技術(shù)修復(fù)重金屬污染土壤，不僅費用昂貴，難以應(yīng)用于大規(guī)模污染土壤的改良，而且常常導致土壤結(jié)構(gòu)破壞、生物活性下降和肥力退化等。植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興的、高效的植物修復(fù)途徑已為人們所接受，并逐步走向商業(yè)化。但該技術(shù)目前還處于田間試驗和示范階段尚缺乏系統(tǒng)的評價，需要更多的田間試驗結(jié)果來支撐該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。從近期而言，選擇超積累植物的品種、土壤改良劑以及植物栽培等農(nóng)業(yè)措施是該領(lǐng)域的研究方向;從遠期而言，應(yīng)用分子生物學和基因工程技術(shù)，提高超積累植物的重金屬含量和生產(chǎn)產(chǎn)量，深入了解、調(diào)控金屬積累作用機理和分子機制，是該領(lǐng)域研究的前沿課題。