土壤重金属污染的物理、化学及生物修复技术

作者:慧查重系统     发表时间:2022-06-21 14:16:58   浏览次数:10



摘    要: 土壤重金属污染已严重影响到环境与人类健康,其修复过程主要采用物理、化学和生物修复技术。本文综述分析了各修复技术的利弊及优缺点,并展望了其未来发展方向,旨在为土壤重金属污染修复提供科学完善的理论支撑。


  关键词: 土壤; 重金属污染; 修复技术;


  随着工业的迅速发展和农业投入品的广泛使用,土壤重金属污染日趋严重,土壤重金属污染修复已迫在眉睫。目前,国内外土壤重金属污染的修复治理技术主要包括物理修复、化学修复和生物修复技术。


  1、 物理修复


  物理修复主要是利用物理方法、工程措施等减少土壤中的重金属浓度,降低污染程度。


  1.1、 换土、客土和翻土法


  换土法是将重金属污染的土壤换为未污染土壤,客土法是将重金属未污染土壤覆盖于污染土壤的表层,翻土法是将重金属污染的表层土壤翻到深层,换土、客土和翻土法均可降低表层土壤的重金属浓度,减少作物吸收利用。工程措施修复方法见效快、效果好,但实施工程量较大、投资成本较高,且易破坏土壤结构,降低土壤肥力。


  1.2、 电动修复法


  电动修复法是将合适的阳极和阴极置于地下,施加低功率电场,使重金属离子定向迁移,富集在电极区域,然后收集处理。电场强度、电极材料、电极布置方式等会影响重金属的富集。电动修复法成本低,适用性广,对环境友好,容易自动化操作,但对于重金属污染物的选择性不高,容易引起土壤p H值变化,涉及技术问题复杂,研究还需完善。


  1.3、 热处理法


  热处理法是利用高频电压对土壤进行加热,使低熔点、易挥发重金属(如汞)从土壤中挥发出来。Kunkel等利用热解析法对土壤中汞的去除率达到了99.8%。热处理法工艺简单,但费用高,耗能大,易造成二次污染。


  1.4、 淋洗法


  淋洗法是利用硝酸、盐酸、磷酸、硫酸、草酸、柠檬酸、氢氧化钠、EDTA和DTPA等,淋洗剂将土壤中重金属活化、萃取、解析、置换,然后,分离、移除。武迎飞研究表明,利用0.1mol/L EDTA溶液淋洗,土壤中重金属铅、镉去除率分别可达52.27%、83.65%。淋洗法工艺简单,污染物去除彻底、时间快,但易破坏土壤结构,二次污染严重。


  2、 化学修复


  化学修复是利用石灰、碳酸钙、磷酸盐、金属及金属氧化物、硫化物、绿肥等改良剂将土壤中重金属氧化、还原、沉淀、吸附、抑制,降低其生物可利用性。刘永红等研究表明磷矿粉和活化磷矿粉可降低污染土壤中铜的活性,具有修复效果。化学修复在土壤原位中进行,操作简便,技术成本低,对大面积低程度污染土壤的修复具有优越性,但化学修复仅改变了土壤重金属的赋存形态,没有从根本上消除,容易活化继续造成污染。


  3、 生物修复


  生物修复是利用植物、动物及微生物的新陈代谢活动,吸收、富集、转化土壤中的重金属,降低重金属污染程度。Huang等研究表明玉米和豌豆对铅有良好的吸收效果。陈娴等研究表明赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)对水稻土中镉有显着的富集作用。Polti研究表明从甘蔗中筛选出的链霉菌(Streptomyces sp.MC1)能有效降低土壤中Cr(Ⅵ)的生物利用率。植物修复成本低、生态效益好,但是周期长、效率低;动物和微生物修复成本低、对环境扰动少,但是稳定性差、容易变异,受环境影响显着。生物修复可在土壤原位进行,且对环境友好,具有良好的发展前景。


  4、 展望


  土壤重金属污染修复是一个长期复杂的过程,其修复技术也在逐步发展,从单一修复技术向联合修复技术发展,异位修复技术向原位修复技术发展,破坏、扰动修复技术向绿色、环境友好修复技术发展。在土壤重金属污染修复过程中,应根据重金属污染特点,探索、优化、筛选修复技术,为土壤综合利用及农业可持续发展提供技术支撑。


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