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重金属污染土壤的修复技术

访问量:73 次发布时间:2018-01-22

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物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术,主要包括土壤淋洗法、工程措施法、电热修复法等。  土壤淋洗法。该方法是应用最多、应用最早、技术最成熟的物理修复方法。采用淋洗液(包括无机溶液清洗剂、复合清洗剂、清水、表面活性剂、有机酸及其盐清洗剂、螯合剂等)对土壤进行淋洗,使固相重金属转化为液相,重金属从土壤中转移到废水,再通过对废水进行回收处理,从而实现土壤的修复。Wasay et al研究发现,EDTA和DTPA能有效地去除土壤中Hg以外的重金属元素,同时也提取出大量土壤营养元素。土壤淋洗法简便、成本低、处理量大、见效快,适用于大面积重度污染土壤治理,尤其是轻质土和砂质土。但这种方法在去除重金属的同时,易造成地下水污染及土壤养分流失。因此,既能提取各种形态重金属又不破坏土壤结构的淋洗液,将为该方法修复重金属污染土壤提供广阔的应用前景。
 
电热修复法。该方法利用高频电压产生电磁波,再通过电磁波作用而产生热能,从而促使土壤中挥发性重金属得以分离,实现土壤的修复和改良。目前,该方法适用于修复受Hg或Se等可挥发性重金属污染的土壤。有研究表明,采用该法可使砂性土、黏土、壤土中Hg含量分别从15 000、900、225 mg/kg降至107、112、115 μg/kg,回收的Hg蒸气纯度达99%。这种方法虽然操作简单、技术成熟,但能耗大、操作费用高,也会影响土壤有机质和水分含量,引起土壤肥力下降,同时重金属蒸气回收时易对大气造成二次污染。 
  
化学修复也是一种原位修复技术,即通过向重金属污染土壤中添加改良剂,以调节和改变土壤的理化性质,使重金属发生沉淀、吸附、拮抗、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列化学反应,降低其在土壤中的迁移性和被植物所吸收的可能性,从而达到治理和修复污染土壤的目的。常用的改良剂有石灰性物质、磷酸盐化合物、硅酸盐化合物、金属及其氧化物、黏土矿物、有机质等。这种方法虽然简单易行,但其不足在于它只是改变了重金属在土壤中的存在形态,却没有把重金属从土壤中真正分离出来,如果土壤环境发生变化,容易造成其再度活化,引起“二次污染”。    
 
生物修复是利用生物(主要是微生物、植物和动物)的新陈代谢作用吸收去除土壤中的重金属或使重金属形态转化,降低毒性,净化土壤。该方法是运用生物技术治理污染土壤的一种新方法,具体包括微生物修复法、植物修复法、动物修复法等。由于该方法效果好、易于操作,日益受到人们的重视,已成为污染土壤修复研究的热点。 
 
 植物修复。植物修复广义上是指利用植物提取、吸收、分解、转化、固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称;狭义上是指利用耐性和超富集植物将污染土壤中的重金属浓度降低到可接受的水平。根据其修复过程和机理,植物修复法可分为以下4种:根部过滤,即通过耐性植物根系对重金属的吸收并保持在根部。常用的植物有水生植物、半水生植物以及个别陆生植物,如向日葵、耐盐野草、宽叶香蒲等。该法多应用于修复水体的重金属污染。植物稳定,即利用植物根际的一些特殊物质,使土壤中污染物转化为相对无害物质的方法。常用的植物有印度芥菜、油菜、杨树、苎麻等。该法多应用于治理废弃矿场和重金属污染严重地区,植物挥发,即利用植物吸收土壤中的重金属,并将其转化为可挥发状态,通过植物叶片等部位挥发出去,以降低土壤中重金属的含量。常用的植物有印度芥菜以及湿地上的一些植物。该法多应用于修复污染土壤中含有挥发性的重金属(如Hg、Se等),但易造成大气污染。植物提取,即利用超富集植物从土壤中吸取重金属,并将其转移、贮存到地上部,然后通过收获,从而达到去除污染土壤中重金属的目的。目前,已发现超富集植物有700种以上,且广泛分布于约50科中,并主要集中在十字花科。该法适用面广,对于修复多种重金属污染土壤均有效。 
 
动物修复。动物修复是利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓等)吸收重金属的特性,在一定程度上降低受污染土壤的重金属比例,以达到修复重金属污染土壤的目的。有研究表明,蚯蚓在其耐受浓度范围内,对重金属的富集量随着重金属浓度的增加而增加,同时对重金属的选择性受其体内酶的影响。但这种修复方法不足在于低等动物吸收重金属后可能再次释放到土壤中,造成二次污染。 
 
农业生态修复是近几年新兴的修复技术,它是通过改变耕作制度、调整作物品种、调控土壤化学环境(包括土壤pH值、水分、氧化还原电位等)、改变土地利用类型、增施有机肥(堆肥、厩肥、植物秸秆等)、控施化肥等措施,以减轻重金属对土壤的危害。我国在这一方面研究较多,并取得了一定的成效。这种方法具有投资少、无副作用等特点,适用于中轻度污染土壤,但也存在修复周期较长、效果不太显著等不利因素。 
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