農(nóng)田土壤污染治理修復技術有哪些

【專家解說】：一、植物修復技術
從20 世紀80 年代問世以來，利用植物資源與凈化功能的植物修復技術迅速發(fā)展[4,5]。植物修復技術包括利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修復[6,7,8] 、利用植物根系控制污染擴散和恢復生態(tài)功能的植物穩(wěn)定修復[9] 、利用植物代謝功能的植物降解修復[10] 、利用植物轉(zhuǎn)化功能的植物揮發(fā)修復[4 ] 、利用植物根系吸附的植物過濾修復[4] 等技術；可被植物修復的污染物有重金屬、農(nóng)藥、石油和持久性有機污染物、炸藥、放射性核素等。其中，重金屬污染土壤的植物吸取修復技術在國內(nèi)外都得到了廣泛研究，已經(jīng)應用于砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環(huán)芳烴復合污染土壤的修復[6,7,11,12]，并發(fā)展出包括絡合誘導強化修復[13] 、不同植物套作聯(lián)合修復、修復后植物處理處置的成套集成技術[1]。這種技術的應用關鍵在于篩選具有高產(chǎn)和高去污能力的植物，摸清植物對土壤條件和生態(tài)環(huán)境的適應性。近年來，中國在重金屬污染農(nóng)田土壤的植物吸取修復技術應用方面在一定程度上開始引領國際前沿研究方向。但是，雖然開展了利用苜蓿、黑麥草等植物修復多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和石油烴的研究工作[1]，但是有機污染土壤的植物修復技術的田間研究還很少，對炸藥、放射性核素污染土壤的植物修復研究則更少。
植物修復技術不僅應用于農(nóng)田土壤中污染物的去除，而且同時應用于人工濕地建設、填埋場表層覆蓋與生態(tài)恢復、生物棲身地重建等。近年來，植物穩(wěn)定修復技術被認為是一種更易接受、大范圍應用、并利于礦區(qū)邊際土壤生態(tài)恢復的植物技術，也被視為一種植物固碳技術和生物質(zhì)能源生產(chǎn)技術；為尋找多污染物復合或混合污染土壤的凈化方案，分子生物學和基因工程技術應用于發(fā)展植物雜交修復技術[14] ；利用植物的根圈阻隔作用和作物低積累作用[15]，發(fā)展能降低農(nóng)田土壤污染的食物鏈風險的植物修復技術正在研究。
二、微生物修復技術
微生物能以有機污染物為唯一碳源和能源或者與其他有機物質(zhì)進行共代謝而降解有機污染物。利用微生物降解作用發(fā)展的微生物修復技術是農(nóng)田土壤污染修復中常見的一種修復技術。這種生物修復技術已在農(nóng)藥或石油污染土壤中得到應用。在中國，已構建了農(nóng)藥高效降解菌篩選技術、微生物修復劑制備技術和農(nóng)藥殘留微生物降解田間應用技術；也篩選了大量的石油烴降解菌，復配了多種微生物修復菌劑，研制了生物修復預制床和生物泥漿反應器，提出了生物修復模式[1]。近年來，開展了有機胂和持久性有機污染物如多氯聯(lián)苯和多環(huán)芳烴污染土壤的微生物修復技術工作。分離到能將PAHs 作為唯一碳源的微生物如假單胞菌屬、黃桿菌屬等，以及可以通過共代謝方式對4 環(huán)以上PAHs 加以降解的如白腐菌等[16]。建立了菌根真菌強化紫花苜蓿根際修復多環(huán)芳烴的技術和污染農(nóng)田土壤的固氮植物2根瘤菌2菌根真菌聯(lián)合生物修復技術[17,18 ]?？傮w上，微生物修復研究工作主要體現(xiàn)在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性，修復過程參數(shù)的優(yōu)化和養(yǎng)分、溫度、濕度等關鍵因子的調(diào)控等方面。微生物固定化技術因能保障功能微生物在農(nóng)田土壤條件下種群與數(shù)量的穩(wěn)定性和顯著提高修復效率而受到青睞。通過添加菌劑和優(yōu)化作用條件發(fā)展起來的場地污染土壤原位、異位微生物修復技術有：生物堆漚技術、生物預制床技術、生物通風技術和生物耕作技術等。運用連續(xù)式或非連續(xù)式生物反應器、添加生物表面活性劑和優(yōu)化環(huán)境條件等可提高微生物修復過程的可控性和高效性[19,20]。目前，正在發(fā)展微生物修復與其他現(xiàn)場修復工程的嫁接和移植技術，以及針對性強、高效快捷、成本低廉的微生物修復設備，以實現(xiàn)微生物修復技術的工程化應用。
污染土壤物理修復技術

物理修復是指通過各種物理過程將污染物（特別是有機污染物） 從土壤中去除或分離的技術。熱處理技術是應用于工業(yè)企業(yè)場地土壤有機污染的主要物理修復技術，包括熱脫附[21] 、微波加熱[22] 和蒸氣浸提[23] 等技術，已經(jīng)應用于苯系物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和二　英等污染土壤的修復。
一、熱脫附技術
熱脫附是用直接或間接的熱交換，加熱土壤中有機污染組分到足夠高的溫度，使其蒸發(fā)并與土壤介質(zhì)相分離的過程。熱脫附技術具有污染物處理范圍寬、設備可移動、修復后土壤可再利用等優(yōu)點，特別對PCBs這類含氯有機物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二惡英生成[21]。目前歐美國家已將土壤熱脫附技術工程化，廣泛應用于高污染的場地有機污染土壤的離位或原位修復，但是諸如相關設備價格昂貴、脫附時間過長、處理成本過高等問題尚未得到很好解決，限制了熱脫附技術在持久性有機污染土壤修復中的應用[24]。發(fā)展不同污染類型土壤的前處理和脫附廢氣處理等技術，優(yōu)化工藝并研發(fā)相關的自動化成套設備正是共同努力的方向。
二、蒸氣浸提技術
土壤蒸氣浸提（簡稱SVE) 技術是去除土壤中揮發(fā)性有機污染物（VOCs) 的一種原位修復技術。它將新鮮空氣通過注射井注入污染區(qū)域，利用真空泵產(chǎn)生負壓，空氣流經(jīng)污染區(qū)域時，解吸并夾帶土壤孔隙中的VOCs 經(jīng)由抽取井流回地上；抽取出的氣體在地上經(jīng)過活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理，可排放到大氣或重新注入地下循環(huán)使用。SVE具有成本低、可操作性強、可采用標準設備、處理有機物的范圍寬、不破壞土壤結構和不引起二次污染等優(yōu)點。苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率可達90 %[25 ]。深入研究土壤多組分VOCs 的傳質(zhì)機理，精確計算氣體流量和流速，解決氣提過程中的拖尾效應，降低尾氣凈化成本，提高污染物去除效率，是優(yōu)化土壤蒸氣浸提技術的需要。
化學/物化修復技術

相對于物理修復，污染土壤的化學修復技術發(fā)展較早，主要有土壤固化-穩(wěn)定化技術、淋洗技術、氧化2還原技術、光催化降解技術和電動力學修復等。
一、固化-穩(wěn)定化技術
固化-穩(wěn)定化技術是將污染物在污染介質(zhì)中固定，使其處于長期穩(wěn)定狀態(tài)，是較普遍應用于土壤重金屬污染的快速控制修復方法，對同時處理多種重金屬復合污染土壤具有明顯的優(yōu)勢[26 ]。美國環(huán)保署將固化/穩(wěn)定化技術稱為處理有害有毒廢物的最佳技術。[5] 中國一些冶煉企業(yè)場地重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場污染土壤也采用了這種技術。國際上已有利用水泥固化-穩(wěn)定化處理有機與無機污染土壤的報道[27 ]。
根據(jù)EPA的定義，固化和穩(wěn)定化具有不同的含義。固定化技術是將污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面加上低滲透性材料，通過減少污染物暴露的淋濾面積達到限制污染物遷移的目的；穩(wěn)定化是指從污染物的有效性出發(fā)，通過形態(tài)轉(zhuǎn)化，將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實現(xiàn)無害化，以降低其對生態(tài)系統(tǒng)的危害風險。固化產(chǎn)物可以方便地進行運輸，而無需任何輔助容器；而穩(wěn)定化不一定改變污染土壤的物理性狀。
固化技術具有工藝操作簡單、價格低廉、固化劑易得等優(yōu)點，但常規(guī)固化技術也具有以下缺點，如固化反應后土壤體積都有不同程度的增加，固化體的長期穩(wěn)定性較差等。而穩(wěn)定化技術則可以克服這一問題，如近年來發(fā)展的化學藥劑穩(wěn)定化技術，可以在實現(xiàn)廢物無害化的同時，達到廢物少增容或不增容，從而提高危險廢物處理處置系統(tǒng)的總體效率和經(jīng)濟性；還可以通過改進螯合劑的結構和性能使其與廢物中的重金屬等成分之間的化學螯合作用得到強化，進而提高穩(wěn)定化產(chǎn)物的長期穩(wěn)定性，減少最終處置過程中穩(wěn)定化產(chǎn)物對環(huán)境的影響。由此可見，穩(wěn)定化技術有望成為土壤重金屬污染修復技術領域的主力。
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