土壤污染具有隱蔽性、滯后性、積累性、持久性，土壤污染可直接導(dǎo)致農(nóng)作物污染、食品污染，并隨著食物鏈對人類造成危害，也可以直接接觸人體，以顆粒物、氣體、氣溶膠等形式經(jīng)口、鼻、皮膚進(jìn)入人體，對人類造成危害?？傊?，土壤污染關(guān)系到人類健康和生態(tài)平衡問題。
由于我國關(guān)于土壤污染的環(huán)境保護(hù)措施和影響評價體系起步晚，加之土壤污染因其系統(tǒng)的復(fù)雜性、地域性和土壤中持久性有毒污染物的取樣測試分析的復(fù)雜性、不穩(wěn)定性等，限制著土壤污染相關(guān)研究的發(fā)展。
就目前來說，土壤污染環(huán)境監(jiān)測是我國環(huán)境監(jiān)測工作中的薄弱環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)體系也存在諸多問題，比如土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的評價及分析方法等技術(shù)體系尚不健全?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中采用的技術(shù)方法較為落后等。
而且，我國土壤污染物種類繁多.按照污染物的性質(zhì)對土壤污染進(jìn)行分類，可分為重金屬污染、有機(jī)物污染、生物污染及放射性污染等。各類污染物復(fù)合并存，土壤污染形勢十分嚴(yán)峻。因此，不僅要大力加強(qiáng)土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作，逐步建立全國土壤環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。制定土壤環(huán)境污染預(yù)警制度，而且要加強(qiáng)污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究，采取有效防治土壤污染的有效措施、改善土壤環(huán)境問題，是非常重要與緊迫的。
污染土壤的化學(xué)/物理修復(fù)原理及技術(shù)
固化一穩(wěn)定化技術(shù)
固化一穩(wěn)定化技術(shù)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)，是應(yīng)用較普遍的土壤重金屬污染的快速控制修復(fù)方法，對同時處理多種重金屬復(fù)合污染土壤具有明顯的優(yōu)勢。該技術(shù)的關(guān)鍵是固定劑和穩(wěn)定劑的選擇，目前國內(nèi)外應(yīng)用最多的固定劑是水泥 ]。而有研究報道的穩(wěn)定劑還包括石灰、粉煤灰、明礬漿、鈣礬石、瀝青、鋼渣、稻殼灰、沸石等 ，多為堿性物質(zhì)，能提高系統(tǒng)的pH值.可與重金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化物沉淀。
例如，CCT重金屬穩(wěn)定化劑就擁有3個類別的藥劑，針對不同重金屬污染土壤選擇性采用不同類別的穩(wěn)定化修復(fù)藥劑。其中。CCT01是一種普適用于絕大部分Cu、Zn、Ni、Ag、Hg、Fe等非變價重金屬污染的穩(wěn)定化劑.CCT02是一種適合于三價砷等需氧化后處理的重金屬污染穩(wěn)定化劑，而CCT03是一種適用于六價鉻等需還原后處理的重金屬污染穩(wěn)定化劑。判斷一種固化/穩(wěn)定化方法對污染土壤是否有效.主要可以從處理后土壤的物理性質(zhì)和對污染物質(zhì)浸出的阻力兩個方面加以評價。
土壤淋洗修復(fù)技術(shù)
土壤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(jìn)行進(jìn)一步的處理 。
土壤淋洗修復(fù)方法的關(guān)鍵在于尋找一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的淋洗劑，既能有效地去除各種形態(tài)的污染物。不會破壞土壤基本理化性質(zhì).又不會造成二次污染[n]。一般來說，淋洗劑可分為無機(jī)淋洗劑、螫合劑、表面活性劑、復(fù)配淋洗劑和氧化劑。在實(shí)際污染土壤的治理過程中，影響土壤淋洗修復(fù)技術(shù)的因素主要包括土壤的性質(zhì)、污染物的性質(zhì)及工藝操作條件等。
如影響淋洗效果的土壤性質(zhì)主要是粒級分配、質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、陽離子交換能力等性質(zhì)。污染物的性質(zhì)如土壤中重金屬的存在形態(tài)主要有有機(jī)態(tài)、可溶態(tài)、交換態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，這些形態(tài)按照淋洗效率從大到小的順序排列為交換態(tài)>碳酸鹽結(jié)合態(tài)>鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)>有機(jī)物結(jié)合態(tài)>殘?jiān)鼞B(tài)。而以有效形式存在的重金屬是土壤淋洗的重點(diǎn)。工藝操作條件主要包括攪拌強(qiáng)度、淋洗時間、固液比及淋洗溫度。選取合適的淋洗工藝操作條件不僅有助于實(shí)現(xiàn)污染物的去除.同時也能降低修復(fù)成本。
重金屬污染土壤的修復(fù)效果，并綜述了不同淋洗劑對不同形態(tài)重金屬淋洗效果，指出以天然有機(jī)酸因低生態(tài)毒性和高降解性而最具有研究前景。因此研發(fā)高效、專性的淋洗劑和優(yōu)化工藝操作條件可提高修復(fù)效率，降低修復(fù)成本，防止二次污染等依然是重要的研究課題。
土壤修復(fù)氧化一還原技術(shù)
化學(xué)氧化一還原技術(shù)是通過向土壤中投加化學(xué)氧化劑(Fenton試劑、過硫酸鈉、過氧化氫、高錳酸鉀等)或還原劑對土壤進(jìn)行修復(fù)，常用的還原劑為含鐵類還原劑(零價鐵、納米零價鐵和亞鐵類還原劑)、還原性硫化物(H2S、FeSx、硫代硫酸鹽等)及一些具有還原活性的有機(jī)物。通常，化學(xué)氧化技術(shù)是向污染場地中加入化學(xué)氧化劑，依靠化學(xué)氧化劑的氧化能力。分解破壞污染環(huán)境中污染物的結(jié)構(gòu)，使污染物降解或轉(zhuǎn)化為低毒、低移動性物質(zhì)的一種修復(fù)技術(shù)。
王孫峻等利用化學(xué)氧化技術(shù)中過硫酸鈉作為氧化，在土壤修復(fù)過程中，通過污染物的濃度、污染物的分布、污染場地實(shí)際情況等決定過硫酸鈉的用量，并對硫酸鹽還原菌及其環(huán)境及土壤修復(fù)的影響進(jìn)行了討論，可實(shí)現(xiàn)污染場地的土壤修復(fù)，帶來良好的修復(fù)效果和環(huán)境效益。目前，運(yùn)用化學(xué)還原法修復(fù)對還原作用敏感的有機(jī)污染物是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
鄭建中等利用化學(xué)還原法在受鉻污染土壤地下水系統(tǒng)修復(fù)過程中，通過將溶解度大、遷移性強(qiáng)的六價鉻(Cr(VI))還原轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的三價鉻(Cr(Ⅲ))氫氧化物，從而實(shí)現(xiàn)鉻污染控制與修復(fù)的目的。同時，還原劑納米級粉末零價鐵的強(qiáng)脫氯作用已被接受和運(yùn)用于土壤與地下水的修復(fù)。但是，目前零價鐵還原脫氯降解含氯有機(jī)化合物技術(shù)的應(yīng)用還存在諸如鐵表面活性的鈍化、被土壤吸附產(chǎn)生聚合失效等問題，因此，需要開發(fā)新的催化劑和表面激活技術(shù)。
光催化降解技
土壤光催化降解(光解)技術(shù)是一項(xiàng)新興的深度土壤氧化修復(fù)技術(shù)，可應(yīng)用于農(nóng)藥等污染土壤的修復(fù)。其中土壤質(zhì)地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤pH值和土壤厚度等對光催化氧化有機(jī)污染物有明顯的影響。如高孑L隙度的土壤中污染物遷移速率快，粘粒含量越低光解越快;自然土中氧化鐵對有機(jī)物光解起著重要調(diào)控作用;有機(jī)質(zhì)可以作為一種光穩(wěn)定劑;土壤水分能調(diào)解吸收光帶：土壤厚度影響濾光率和入射光率。
王阿楠利用光催化降解技術(shù).使土壤中的有機(jī)污染物二苯砷酸(diphenylarsinic acid，DPAA)通過光轉(zhuǎn)化，在紫外光照射下的光化學(xué)反應(yīng)能有效地去除環(huán)境中的DPAA有機(jī)污染物。
污染土壤的生物修復(fù)原理及技術(shù)
傳統(tǒng)物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)對于治理嚴(yán)重污染土壤具有時間短、見效快等優(yōu)點(diǎn)，但往往伴隨著高能耗、高費(fèi)用、二次污染等風(fēng)險，因而一般不適用于大規(guī)模污染土壤的修復(fù)。近年來發(fā)展起來的利用特定植物或微生物修復(fù)污染土壤的生物修復(fù)方法因其綠色環(huán)保、高效、成本低等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。
如迅速發(fā)展起來的納米零價鐵修復(fù)技術(shù)。納米零價鐵因其比表面積大、強(qiáng)還原性，且具有量子效應(yīng)、比表面效應(yīng)、體積效應(yīng)等特性，對重金屬、無機(jī)鹽及有機(jī)污染物都具有較好的去除效果.逐漸被廣泛用于重金屬或有機(jī)化合物(多環(huán)芳烴等)污染土壤的修復(fù)。
生物修復(fù)是指利用生物的代謝活動及其代謝產(chǎn)物富集、降解或固定土壤中的污染物，從而恢復(fù)被污染土壤的生產(chǎn)或景觀價值的一個受控或自發(fā)進(jìn)行的生物學(xué)過程。土壤生物修復(fù)技術(shù)，包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)、植物一微生物聯(lián)合修復(fù)等技術(shù)，其中主要以植物修復(fù)和微生物修復(fù)為主。對于由不同類型的污染物污染的土壤，其修復(fù)方法不同。對于重金屬污染土壤.科技人員采用植物修復(fù)技術(shù)在國內(nèi)外進(jìn)行了廣泛研究，已應(yīng)用于砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環(huán)芳烴復(fù)合污染土壤的修復(fù)，并發(fā)展出包括絡(luò)合誘導(dǎo)強(qiáng)化修復(fù)、不同植物套作聯(lián)合修復(fù)、修復(fù)后植物處理處置的成套集成技術(shù)。這種技術(shù)的應(yīng)用關(guān)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(yīng)性。
近年來，我國研究者發(fā)現(xiàn)了海州香蕾、蓖麻、鴨跖草等銅超積累植物：能富集砷的蕨類植物—— 大葉井口邊草等：能富集鎳的植物290種，如地下株屬、大戟屬植物、木根草科植物等;可用于鉛污染土壤的植物固定化技術(shù)的植物有金合歡維多利亞等。目前植物修復(fù)重金屬污染土壤的研究還多集中在可用于特定重金屬污染土壤修復(fù)的植物，可安全食用的對特定重金屬具有低積累特性的農(nóng)作物及用于重金屬修復(fù)的植物富集機(jī)理和影響其吸收特性的因素方面。植物修復(fù)重金屬技術(shù)，是一項(xiàng)綠色環(huán)保，成本低，非破壞性的土壤凈化方法，不會造成二次污染，且具有一定的可行性等優(yōu)點(diǎn)，在土壤重金屬污染處理領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。
對于有機(jī)污染物污染土壤而言.如含有氯溶劑、苯、菲等多種有機(jī)污染的土壤.土壤中多數(shù)有機(jī)污染物能夠被微生物降解轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、脂肪酸等無毒物質(zhì)，最終變成無害形態(tài)?；谕寥牢⑸锬軌蚪到庥袡C(jī)污染物的特性。微生物修復(fù)已成為土壤有機(jī)污染修復(fù)的主要技術(shù) 。
研究人員發(fā)現(xiàn).表面活性劑可以促進(jìn)土壤中有機(jī)污染物解吸而進(jìn)入土壤溶液，提高生物可利用度，可以被用作有機(jī)污染土壤植物修復(fù)的強(qiáng)化劑。我國微生物修復(fù)技術(shù)主要集中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(fù)過程參數(shù)的優(yōu)化和養(yǎng)分、溫度、濕度等關(guān)鍵因子的調(diào)控等方面。此外，生物修復(fù)與其它的污染土壤修復(fù)技術(shù)相比，具有成本低、處理效果好，易于管理等優(yōu)點(diǎn)。因而，利用植物修復(fù)有機(jī)污染土壤也具有一定應(yīng)用前景。
植物一微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是利用土壤一植物一微生物組成的復(fù)合體系來共同降解污染物，清除環(huán)境污染物的一種環(huán)境污染治理技術(shù)。將植物修復(fù)和微生物修復(fù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，是生物修復(fù)研究的新領(lǐng)域.對于提高生物修復(fù)效率具有重要意義。它具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如可以利用太陽能作驅(qū)動力;能量消耗和費(fèi)用少：對環(huán)境的破壞小;可使用于大面積的污染治理等。對于有機(jī)污染物土壤，植物加微生物修復(fù)有機(jī)污染物土壤主要包括3種機(jī)制，即：植物直接吸收有機(jī)污染物并在植物組織中累積或代謝：植物釋放的各種分泌物或酶類可促進(jìn)有機(jī)污染物的生物降解;植物增強(qiáng)根際區(qū)的微生物的礦化作用。
有研究表明，土壤中的一些菌根真菌和其共生的微生物對有機(jī)污染物等起到礦化作用。如紫花苜蓿通過根際效應(yīng)可以有效刺激土壤根際土著微生物活性和數(shù)量的增加，從而有效促進(jìn)土壤PAHs降解.提高吸收率與礦化率。而且PAHs專性降解菌能明顯促進(jìn)紫花苜蓿對土壤中PAHs的降解。
植物與微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)在污染土壤修復(fù)過程地位重要，潛在發(fā)展前景良好，市場效能高。但在理論體系、修復(fù)機(jī)制和修復(fù)技術(shù)上還有許多不完善的地方。植物一微生物一有機(jī)污染物之間復(fù)雜的耦合作用導(dǎo)致難以闡明污染土壤植物一微生物聯(lián)合修復(fù)過程降解機(jī)理。
污染土壤治理技術(shù)研究發(fā)展方向
經(jīng)過近10多年來研究人員的研究與應(yīng)用。包括物理修復(fù)/化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)及其聯(lián)合修復(fù)技術(shù)在內(nèi)的污染土壤修復(fù)技術(shù)體系已形成，并積累了治理污染土壤的綜合工程修復(fù)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)了污染土壤的原位生物修復(fù)技術(shù)和基于監(jiān)測的自然修復(fù)技術(shù)等研究的新熱點(diǎn)。未來污染土壤治理技術(shù)的研究著力從以下幾個方面發(fā)展：
詳情
1 向綠色的土壤生物修復(fù)技術(shù)發(fā)展
土壤生物修復(fù)對于環(huán)境的要求，如土壤性質(zhì)、溫度、pH值、營養(yǎng)條件等是比較嚴(yán)格的。這需要在實(shí)踐過程中不斷調(diào)整，最終找到一個最佳的條件。對于超富集植物，在適當(dāng)?shù)臅r候采收，并采取合理的處理處置方式。不僅可以避免二次污染，而且可以提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，在今后的修復(fù)技術(shù)中，生物修復(fù)，特別是植物修復(fù)技術(shù)會成為主流。
2 向單項(xiàng)聯(lián)合、雜交的土壤綜合修復(fù)技術(shù)發(fā)展
例如植物一微生物的聯(lián)合修復(fù)、綜合氧化還原法、沖淋法和反應(yīng)墻技術(shù)的新型原位復(fù)合修復(fù)技術(shù)以及植物修復(fù)與物理化學(xué)修復(fù)相結(jié)合等。
3 改進(jìn)現(xiàn)有的技術(shù)及重視理論研究
對于植物修復(fù).可以通過尋找、篩選、馴化更多更好的重金屬富集植物。利用基因工程技術(shù)，將超富集植物的耐性基因移植到生物量大、生長迅速的植物中，使植物修復(fù)走向產(chǎn)業(yè)化。
對于微生物修復(fù)，可以通過基因重組，開發(fā)出抗逆性強(qiáng)、分解能力強(qiáng)的基因工程菌。同時，加大對生物修復(fù)技術(shù)的機(jī)理研究，深入研究植物一微生物相互作用的機(jī)理或是弄清植物的耐受性基因和富集重金屬的原理。將有助于開發(fā)新的植物品種.提高植物修復(fù)系統(tǒng)的效率。在引入超富集植物之前，還要充分論證其是否會造成生物入侵等負(fù)面影響。
結(jié)論
污染土壤的修復(fù)是以去污染、復(fù)質(zhì)量、再利用、保安康為目的。土壤修復(fù)往往是控污、減污、降毒、化險的綜合凈化過程，可使土壤恢復(fù)生產(chǎn)力、場地安全健康、礦區(qū)及濕地生態(tài)安全和景觀美化。
目前土壤污染修復(fù)技術(shù)本身都有明顯的局限性，物理修復(fù)技術(shù)存在能耗高、處理成本高、對設(shè)備要求高、工作量大等問題;化學(xué)修復(fù)技術(shù)易破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、處理成本高、存在二次污染的風(fēng)險;生物修復(fù)存在修復(fù)過程緩慢、污染物降解不完全導(dǎo)致二次污染等。為克服這些土壤修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)，發(fā)揮不同修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，需要加強(qiáng)對土壤污染防控修復(fù)技術(shù)的研究，重點(diǎn)是在不同土壤修復(fù)技術(shù)的綜合利用和開發(fā)物理、化學(xué)和生物聯(lián)合修復(fù)工藝。
來源:硅肥世界 作者:秀谷君
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