污染土壤修復技術研究現狀與趨勢

朱玉紅

（中冶賽迪工程技術股份有限公司重慶市渝北區　401120）

污染土壤修復技術研究現狀與趨勢

朱玉紅

（中冶賽迪工程技術股份有限公司重慶市渝北區401120）

隨著我國工業的快速發展，大量的廢棄物排放，導致土壤污染現象日益嚴重。對于受到污染的土壤，采取科學合理的土壤修復技術至關重要。對此，本文將介紹工業生產過程中產生的三種污染類型，并在此基礎上探究污染土壤修復技術。

工業；污染土壤；修復技術

引言

近年來，城市規模不斷擴大，工業發展迅速，給土壤帶來了嚴重污染，土壤中的毒害物質正在逐漸破壞人類的生存環境，威脅人們的身體健康及生命安全，做好污染土壤修復工作迫在眉睫。

1　我國工業污染場地主要類型

1.1重金屬污染

土壤中重金屬的來源主要有兩個部分組成：①自然輸入；②人為活動輸入。自然輸入主要指的是巖土風化分解和凋落的生物質腐化分解，在自然情況下流入土壤，造成土壤重金屬富集。人類活動輸入主要指人類在礦藏資源開發、工業發展及農業生產等過程中造成的重金屬在土壤中的積累，而這也是土壤重金屬污染的主要原因。目前，人為活動造成的土壤重金屬輸入主要受廢氣沉降、農業活動、礦業生產、固體垃圾排放等方面的影響。

1.2有機污染物污染

工業生產、石油開采、交通運輸、畜禽養殖及居民生活會產生大量的有機污染物，加劇土壤有機物污染，因此土壤有機物污染的修復日益迫切。土壤污染修復可以采用物理、化學和生物方法，吸收、降解、轉移和轉化土壤中的污染物，有效降低污染物濃度，或者將有毒有害的污染物轉化為無害物質。

1.3復合污染

我國工業場地污染常常以復合污染為主，主要包括重金屬復合污染、有機復合污染以及重金屬—有機復合污染等。比較常見的是重金屬復合污染、石油烴類復合污染以及重金屬與農藥/ POPs之間的復合污染。與重金屬污染以及有機污染物污染相比，復合污染的污染物之間可能存在拮抗、協同和相加等交互作用，復合污染物的環境效應和環境行為可能會發生改變，給污染場地的修復帶來更大的困難和挑戰。

2　污染土壤修復技術

2.1重金屬染物污染修復技術

2.1.1物理修復

物理修復有三種類型，即電動修復、電熱修復、土壤淋洗。電動修復主要是通過通電，使得重金屬離子定向移動到一端，從而將其去除，修復對象是土壤中熔點低、易揮發的重金屬。當用高頻電壓對土壤加熱時，土壤重金屬就會受熱揮發，達到去除土壤中重金屬的目的。土壤淋洗是利用淋洗液將土壤中的重金屬溶解到土壤洗淋液中，再將洗淋液中的重金屬離子置換出來的一種土壤修復方法。該方法是現有條件下最成熟的物理修復方法。

此外，物理修復方法還包括固化土壤修復法、稀釋法、排土填埋法。目前，物理修復法存在的最大問題是處理成本高，而且存在再次污染的風險。

2.1.2化學修復

化學修復指的是將能夠改變土壤重金屬性質的有機質以及其他外源物質加入被重金屬污染的土壤。外源物質能夠與土壤中金屬離子結合，有效降低金屬離子的遷移性和被植物吸收的可能性，避免其進入生態循環系統。各種金屬離子的遷移性各不相同，對不同金屬離子只能使用不同的固定物質。例如：使用CaC03或Ca（OH）2，調節土壤的酸堿性，促使土壤中的鍋、銅、汞、鋅等兒素形成碳酸鹽或氫氧化物沉。在土壤中加入含硫物質，可以使土壤中的鍋、汞生成硫化鍋.硫化汞沉淀，進而減少重金屬對土壤的污染。

2.1.3生物修復技術

（1）動物修復技術

研究表明，土壤中的部分低等生物可以吸收土壤中富集的金屬元素。在受污染的土壤中，蚯蚓可以通過被動擴散作用和攝食作用使重金屬進入其體內，待金屬在蚯蚓體內富集后可以采用一定的方法將蚯蚓從土壤中驅出，集中處理，從而達到修復的目的。蚯蚓在污染土壤中還能有效地改變土壤中重金屬活性，促進和強化植物對重金屬的修復作用。

（2）植物修復技術

植物修復是指通過利用植物、植物根系微生物對土壤中重金屬進行修復的技術。目前，植物修復主要是利用植物降解、植物萃取、植物揮發和植物過濾等作用來降低重金屬污染物的生物有效性或清除土壤中的重金屬污染物，降低重金屬的環境風險。隨著對重金屬植物修復技術研究的不斷深入，尤其是耐重金屬、超富集植物及其根際微生物共存體系的研究、根際分泌物在微生物群落的進化選擇過程中的作用以及根際物理化學特性研究的深入，植物修復技術的含義和應用將得到延伸。近年來，國內外先后利用遏藍菜與蜈蚣草等實現對含Cd、As污染土壤的修復，而且已經開始利用苜蓿、黑麥草等植物修復多環芳烴、多氯聯苯和石油烴進行相關研究。

（3）生物協同修復

借助土壤動物、微生物和植物的協同作用，可以有效改善土壤條件，進而促進植物生長，提高重金屬的生物有效性，提高生物的吸收效率和修復效率，加速重建健康的土壤生態系統。微生物能夠通過產生鐵載體、ACC脫氧酶、合成植物生氏激素等方式促進植物的生長，增加植物的生物量，有助于植物對重金屬的積累。另外，微生物代謝活動中產生的有機酸、鐵載體、氨基酸等小分子代謝產物能夠活化土壤重金屬，進一步提高植物對重金屬的富集量。

2.2有機污染土壤的植物修復技術

（1）通常情況下，植物從土壤中直接吸收有機污染物，將其代謝分解，并經過木質化作用使其成為植物的一部分，如木質素等，儲藏于植物細胞的不同位點，或者通過礦化作用使其徹底分解為CO2和H20，也可以利用植物的揮發作用去除土壤中有機污染物，還有的可以通過植物葉片的蒸騰作用釋放到大氣中去。研究表明，污染物經根直接吸收取決于其在土壤中的濃度和植物的吸收率和蒸騰率，而蒸騰作用是決定植物修復中吸收速率的關系變量，它又與植物的種類、葉面積、養分、土壤水分和風力條件以及相對濕度有關。土壤中有機污染物的種類、濃度，植物種類、葉面積、根結構、土壤養分、水分、風力、相對濕度等均影響著土壤中有機污染物的直接吸收。

（2）植物根系分泌物（包括一些酶類）到土壤中，加速土壤的生化反應，促進有機污染物的修復：植物根系能分泌一些營養物質，如糖類、醇、蛋自質等，供土壤微生物生存：植物根系還能分泌一些特殊的化學物質，如有機酸等，可以改變土壤的pH等，從而有利于污染物的分解。研究表明，根系（根須）發達的植物能促進根際微生物對除草劑等有機污染物的吸附、降解，植物根系釋放到土壤中的酶也可以直接降解有機污染物。另外，植物死亡后釋放到環境中的酶也可繼續發揮分解作用，植物根系中的脫鹵素酶和漆酶，可被用來降解含氯有機污染物。雖然植物酶在各種殺蟲劑等外來有機物在植物細胞內降解過程中起很重要的作用，但植物修復還是需要依靠整個植物系統來完成，植物的生長可以中和土壤pH，吸著或鰲合重金屬，酶被保護在植物體內或吸附在植物表面，不至于受到損傷，因而能較長時間保持降解土壤中有機污染物的活性。美國EPA實驗室從淡水沉積物中鑒定出來自植物的5種可以分解相關有機污染物的酶：脫鹵酶、硝酸還原酶、過氧化物酶、漆酶和睛水解酶。因此，在篩選新的降解植物或研究有機污染物降解機理的時候需要關注這些酶系，并且注意發現新酶系。

（3）根際—微生物的聯合代謝作用：植物是一個有效的土壤污染處理系統，它同其根際微生物共同利用其生理代謝特性擔負著分解、富集和穩定污染物的作用。根際是植物根系直接影響的土壤范圍，是指在植物根系分泌的有機物作用下，與其pH，EH、微生物等組成的一個特殊的微生物環境，根系分泌物與根際微生物間存在著復雜的相互關系。根據研究發現，植物每年釋放到土壤中的物質可達植物總光合作用產物的10～20%，它們與脫落的根冠細胞等一起為根際微生物提供重要的營養物質，促進了根際微生物的生長與繁殖。由于根系生長的穿插作用，使根際的通氣狀況、水分含量和溫度均比根際外的土壤更利于微生物的生長。另一方面，植物將大氣中的氧氣經葉、莖輸送到根系中，擴散到根際周圍缺氧的土壤中，形成了富氧的微環境，刺激好氧微生物的活性和生長繁殖。研究表明，植物根際土壤微生物明顯比非根際土壤中的微生物活性、數量和種類多，一般提高約10倍，有的高達100倍，其中假單抱菌屬、黃桿菌屬、產堿菌屬和土壤桿菌屬的根際效應非常明顯。

3　污染土壤修復技術研究趨勢

目前，我國對于工業污染土壤的修復研究還處于初步研究階段，雖然市場潛力巨大，但是由于資金投入有限，而且我國相關法律法規還不夠完善，因此，我國工業污染土壤修復產業發展不夠明朗。近年來，我國城市化進程不斷加快，土地不斷升值，土壤修復市場也得到了很多發展機遇，我國工業污染土壤修復產業建設將迎來高峰使其。我國在治理污染土壤修復方面資金還比較欠缺，資料來源有限，修復治理工作無法順利開展。

我國工業污染土壤修復一般以工程的形式體現，很多國外集團也逐漸加入我國的土壤修復工程，帶動了我國土壤修復產業的發展，在此背景下，我國工業土壤修復產業呈現有序化及細分化的發展趨勢。對于工業土壤污染防治以及修復技術，首先必須明確土壤污染的特點以及未來的發展趨勢，不僅要采取有效措施改善土壤污染問題，而且還有根據我國經濟發展的實際情況和技術基礎加強修復技術研發。由于工業土壤污染已經危及到農田土壤，給農產品質量安全及糧食生產帶來了很多不利影響，因此，在污染土壤修復技術研發中，還應該努力為處理農田土壤污染、礦區及周圍土壤污染、濕地土壤污染等提供技術支持。

4　結語

綜上，修復污染土壤的目的是為了去除污染、對資源再利用，為人們創造一個良好的環境。進一步研發我國土壤修復技術，不但是土壤環境保護及技術產業的需要，更是我國這一產業進入國際競爭的需要。

[1]吳燕芳.重金屬污染土壤的修復技術研究進展及發展前景[J].再生資源與循環經濟，2013（5）：39～42.

[2]易澤夫，余杏，吳景.鎘污染土壤修復技術研究進展[J].現代農業科技，2014（9）：251～253.

[3]鄭燕如.污染土壤修復技術研究[J].中國新技術新產品，2014（7）：177～ 178.

[4]廖天錄，廖天江，呂麟華.植物修復技術在重金屬污染土壤中的應用[J].北京農業，2015（17）：56～57.

[5]哈斯亞提汗·阿布都拉，劉忠淵.植物修復重金屬污染土壤的研究進展[J].安徽農業科學，2013（22）：9247～9249.

[6]王銀，王光輝，胡蘇杭.重金屬和有機污染土壤植物增效修復技術研究進展[J].安徽農業科學，2014（16）：5074～5076.

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1673-0038（2015）50-0120-02

2015-12-1

朱玉紅（1984-），女，工程師，碩士研究生，主要從事工業給排水設計方面的工作。