重金屬污染土壤的納米修復(fù)技術(shù)

郝夢(mèng)洋

（河南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，河南開(kāi)封 475004）

重金屬污染土壤的納米修復(fù)技術(shù)

郝夢(mèng)洋

（河南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，河南開(kāi)封 475004）

隨著納米技術(shù)的逐漸成熟，納米微粒對(duì)重金屬污染的土壤的修復(fù)也逐漸開(kāi)始出現(xiàn)。主要對(duì)納米修復(fù)的實(shí)質(zhì)進(jìn)行了總結(jié)分析，并舉例現(xiàn)有較為成熟的納米修復(fù)劑。然而對(duì)于納米修復(fù)劑的未來(lái)發(fā)展仍舊一些制約因素，根據(jù)目前存在的問(wèn)題，提出了重金屬污染土壤納米修復(fù)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向和研究方向。

納米；重金屬；污染；土壤修復(fù)

土壤是人們生活的保障，近年來(lái)，由于工業(yè)的快速發(fā)展以及人類活動(dòng)，產(chǎn)生各種有害物質(zhì)，土壤污染情況日益加重，尤其是重金屬粒子對(duì)土壤的污染破壞。目前我國(guó)受污染土壤已達(dá) 1.5 億畝，生態(tài)平衡和國(guó)民健康受到威脅[1]，針對(duì)土壤污染的不可逆轉(zhuǎn)性，必須對(duì)已經(jīng)污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，土壤修復(fù)已經(jīng)成為改善國(guó)家發(fā)展和民生的重大措施。

1 納米修復(fù)技術(shù)

對(duì)土壤的修復(fù)實(shí)質(zhì)是修復(fù)劑與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)或者對(duì)重金屬進(jìn)行表面吸附。納米材料對(duì)土壤重金屬的修復(fù)主要是吸附作用，納米材料指尺寸在1～100nm 的一種特殊材料，當(dāng)粒子尺寸達(dá)到納米級(jí)時(shí)，物質(zhì)會(huì)表現(xiàn)出特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，表面積變大，吸附力增強(qiáng)，加入土壤中能夠?qū)饘龠M(jìn)行強(qiáng)有力的吸附，降低土壤中金屬的遷移和轉(zhuǎn)化[2]。目前運(yùn)用在土壤中的納米材料包括 ：納米零價(jià) Fe、納米黑炭、量子點(diǎn)、納米氧化鋅、納米氧化鈦等。

2 納米修復(fù)劑的主要應(yīng)用舉例

1）納米 Fe。納米鐵顆粒能夠高效除去土壤、污泥、污水中的重金屬，納米鐵在土壤重金屬的修復(fù)中的技術(shù)比較成熟，市場(chǎng)上已有售賣(mài)。納米鐵顆粒加入土壤中能夠與重金屬發(fā)生吸附和氧化還原反應(yīng)[4]，可以用來(lái)修復(fù)土壤中的金屬 Cr，也可以用來(lái)修復(fù)金屬 As和金屬 Cd。其修復(fù) Cr金屬的機(jī)理是氧化還原反應(yīng)，零價(jià)鐵將高價(jià)態(tài)的鎘元素（Cr6+）還原成低價(jià)態(tài)（Cr3+），且相比普通的 Fe 效果明顯。但納米鐵本身具有一定的缺陷例如易團(tuán)聚、不穩(wěn)定、難回收等，因此可以對(duì)納米鐵的表面進(jìn)行改性，不僅克服了納米鐵本身的缺陷，增加了穩(wěn)定性，而且也提高了納米鐵的修復(fù)效果，減少了潛在危害。

2）納米氧化鈦。納米氧化物在土壤重金屬修復(fù)工作中開(kāi)始占有很大比重，目前來(lái)說(shuō)廣泛應(yīng)用的主要有納米氧化鈦和納米氧化鋅兩種。納米氧化鈦是光催化材料，可以有效去除污染土壤中的含氯的有機(jī)物以及重金屬，但納米氧化鈦具有一定的生態(tài)毒性，因此需要對(duì)納米材料進(jìn)行生物健康的測(cè)定，目前實(shí)驗(yàn)室主要是利用哺乳動(dòng)物進(jìn)行測(cè)試，目前對(duì)納米材料毒性產(chǎn)生的原因還處于初級(jí)階段。

3）納米黑炭。納米黑炭屬于芳香族，孔隙多，不僅可以吸附重金屬同時(shí)對(duì)多種有機(jī)物也有很強(qiáng)的吸附作用，應(yīng)用在污染土壤修復(fù)中。納米黑炭能夠吸附汞離子、鉛離子、砷離子、鎘離子，其中對(duì)鉛離子的吸附量明顯高于其他離子。

3 納米修復(fù)的未來(lái)發(fā)展

1）生物危險(xiǎn)性。納米微粒本身也具有一定的危險(xiǎn)性，存在著改變土壤的一些物理化學(xué)性質(zhì)的威脅，而且內(nèi)部反應(yīng)的機(jī)理尚未完全掌握。納米顆粒也可能會(huì)隨著呼吸、皮膚接觸、食用等多種途徑進(jìn)入體內(nèi)，影響身體健康，因此需要對(duì)進(jìn)行納米修復(fù)的土壤基地或試用田進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。

2）多種技術(shù)融合。土壤的污染情況一般都比較復(fù)雜，大多數(shù)的污染土壤均屬于復(fù)合污染，有些修復(fù)劑只對(duì)一種或兩種重金屬有明顯的吸附作用，采用單一的修復(fù)劑往往不能解決多種污染，可以和植物修復(fù)技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。另外，即使單一污染的土壤也存在著不同的環(huán)境條件，采用復(fù)合修復(fù)劑可以適用于環(huán)境變化，修復(fù)效果更穩(wěn)定，不易受到外界因素的影響。

3）借鑒經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)土地情況采取不同的措施。土壤由于自身因素和外部因素會(huì)產(chǎn)生不同的土壤組成，例如pH值和黏土含量同樣的修復(fù)劑加入不同的土壤中會(huì)產(chǎn)生不同的修復(fù)效果，在納米材料開(kāi)展大規(guī)模試驗(yàn)前應(yīng)該對(duì)其可行性以及修復(fù)效果進(jìn)行系統(tǒng)的分析，搞清楚重金屬的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，將修復(fù)效果達(dá)到最大化。

[1] 田軍 .以機(jī)制創(chuàng)新，探索棕地修復(fù)融資新道路 [C].第五屆中國(guó)環(huán)境產(chǎn)業(yè)大會(huì)，2012.

[2] 王萌 .納米修復(fù)劑對(duì)溶液中重金屬的吸附機(jī)制及鎘污染土壤修復(fù)效果 [D].北京 ：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012.

[3] 郭凱璇，冀文文，尚中博，等 .納米材料修復(fù)鉻污染土壤的研究進(jìn)展 [J].河南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然版），2016，46（6）：692-701.

[4] 李昱糠 .納米材料在污染水體和土壤修復(fù)中的運(yùn)用 [J].科學(xué)與財(cái)富，2016，（11）.

[5] 王萌，陳世寶，李娜，等 .納米材料在污染土壤修復(fù)及污水凈化中應(yīng)用前景探討 [J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，18（2）：434-439.

[6] 成杰民 .改性納米黑碳應(yīng)用于鈍化修復(fù)重金屬污染土壤中的問(wèn)題探討 [J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（1）：7-13.

[7] 劉蕊，周啟星，馬奇英 .納米材料在污染水體和土壤修復(fù)中的應(yīng)用[J].生態(tài)學(xué)雜志，2010，29（9）：1852-1859.

[8] 周際海，黃榮霞，樊后保，等 .污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展 [J].水土保持研究，2016，23（3）：366-372.

[9] 陳承利，廖敏 .重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展 [J].廣東微量元素科學(xué)，2004，11（10）：1-8.

Nano-Repair Technology of Heavy Metal Contaminated Soil

Hao Meng-yang

With the gradual maturation of nanotechnology，the remediation of heavy metal contaminated soil by nanoparticles began to appear.However，the future development of nano-repair agent is still some restrictive factors.According to the existing problems，the future of heavy metal contaminated soil nano-repair technology is put forward，and the future of nanometer repairing agent is put forward.Development direction and research direction.

nano ；heavy metal；pollution ；soil remediation

X53

：B

：1003–6490（2017）07–0082–01

2017–05–11.

郝夢(mèng)洋（1997—），女，河南禹州人，本科在讀，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)工程與工藝。