重金屬復合污染土壤中動植物修復技術應用

王春雷

（上海同渠工程咨詢有限公司 上海 200092）

引言

如今，土壤的重金屬污染日益加重，對農業生產造成嚴重影響。對此，應采用有效技術措施移除土壤中的重金屬。但重金屬污染物種類多，采用傳統方法處理不僅效果有效，而且還會造成其它污染。在這種情況下，動植物修復技術應運而生。

1 材料和方法

1.1 地點

地點位于某電子廢物堆積場地，總面積280m2左右，表面土層厚度為10-25cm，檢測結果如表1所示，重金屬污染較為嚴重，鎘含量2.6mg/kg、銅含量118.7mg/kg、鉛含量122.8mg/kg。

表1 土壤檢測結果

1.2 方法

修復前，搭設連棟大棚，同時將地點整理成壟狀，以便植物種植與生物投放。植物選擇黑麥草與白三葉，生物選擇蚯蚓。植物均勻且廣泛種植，為經過反復試驗后得出的能對重金屬進行有效吸收的植物。以植物生長特性為依據，可將試驗分成六個階段。其中，第一、第三與第五階段相同，均屬動物修復，總時長1.5個月。將土壤翻耕好以后投放蚯蚓食物，即檸檬渣，同時投放蚯蚓種，開始喂養。到達要求的時間用通過自然光照進行收集。第二、第四與第六階段相同，均屬聯合修復，總時長4.5個月[1]。對于動物修復，按第一階段進行土壤處理與生物投放，在修復過程中按1.5個月的時間間隔進行收集。完成收集后進行原土回圃，同時投放適量蚯蚓，確保土壤中蚯蚓總數和第二周期完全一致。在第二階段完成后，通過自然光照進行蚯蚓收集；對于植物修復，進行間隔條植，向溝中播種，當白三葉長到1.5月后進行刈割，完成后追肥，長到3月后再次刈割，完成后再次追肥。第四階段種植黑麥草，按6-8cm的高度進行刈割留茬。修復完成或移除植物，收集的殘體進行焚燒處理。

采用對比的方法進行試驗，即共分成兩組：第一組為不進行種植；第二組為不進行生物投放。土壤降低效果認為是第一組與第二組效果疊加。

2 結果和分析

2.1 生物重金屬含量及其變化

土壤中蚯蚓正常生長，未受重金屬影響，且生長速度很快，產量比對比組高出2%-7%。生物投放后，能增加土壤的孔隙，使土壤疏松。試驗中按1.5個月對生物重金屬含量進行測定，用于了解生物重金屬含量，確定和時間的關系。從結果中可以看出，重金屬含量表現為先增加后減小，在第二周期達到最高值，隨后開始降低。利用軟件實施非線性擬合，繪制趨勢曲線。據此可以看出，第一周期生物修復效果沒有達到預期，其原因為生物培育土壤只含有少量銅，但投放生物的土壤卻為復合污染，兩者相差巨大，生物適應這一新環境需要一段時間，所以第一階段大概率屬于適應期。在適應期結束后，富集量達到最大，其中，鎘含量為20.1mg/kg、銅含量為 174.8mg/kg、鉛含量為 104.5mg/kg，隨后重金屬含量開始降低，到修復完成時，鎘含量變為2.3mg/kg、銅含量變為129.1mg/kg、鉛含量變為74.0mg/kg。同時，降低幅度也伴隨修復時間不斷延長明顯減小，前幾個周期的下降速度很快，之后減慢，最后保持平緩。由此可以看出，伴隨修復時間不斷延長，生物修復效果不斷減弱，重金屬去除難度開始增加，與重金屬移除基本規律相符，并且也能和曲線相吻合。生物對不同重金屬的實際富集量：銅最高、鉛其次、鎘最低[2]。

2.2 植物重金屬含量及其變化

土壤中植物正常生長，長勢良好，未見中毒，且重金屬沒有對產量造成影響。刈割和收獲后的測定結果表明，聯合修復過程中，富集量表現為“V”字形，相同修復階段中，第二次刈割過程中的含量達到最低，植物整體含量達到最高，其原因為第一次刈割后，重金屬含量降低，富集量具有伴隨土壤重金屬實際含量不斷降低而減少的特點。對于黑麥草，其鎘含量為4.6mg/kg、銅含量為257.9mg/kg、鉛含量為113.2mg/kg；對于白三葉，其鎘含量為6.7mg/kg、銅含量為79.6mg/kg、鉛含量為156.6mg/kg。其原因為這一過程是聯合修復的后期，所收獲的植物含有地下的部分，因地下更容易吸收重金屬，因此其重金屬含量必然較高。此外，經對比，在修復效果方面，黑麥草強于白三葉，而且還能良好適應多次刈割。

2.3 聯合修復

修復中，生物活動與植物生長，重金屬被兩者富集，對生物進行收集，對植物進行收獲后，能降低土壤重金屬實際含量，實現去除重金屬根本目標，是一種有效且安全的方式，除了不會對土壤結構造成破壞，還具有改善作用。通過六個階段的持續修復，三種重金屬含量都有很大降低。完成修復后，鎘含量已經減小到0.2mg/kg，銅含量減小到68.8mg/kg，鉛含量減小到92.6mg/kg，均比對比組低。

經非線性擬合可知，在修復早期，重金屬含量快速降低，伴隨修復時間不斷延長，降低的幅度開始減小，說明去除難度增大，和曲線相吻合。盡管去除難度越來越大，但堅持使用這一方法來修復，很快就可以恢復農業生產[3]。

2.4 聯合修復效果

經對比可知，聯合修復效果好于單一修復。聯合修復中，每個刈割期的實際修復效果都好于對比組，通過三個階段聯合修復，鎘含量減少1.87mg/kg、銅含量減少40.2mg/kg、鉛含量減少24.8mg/kg，高于兩種修復方法的簡單疊加結果，這說明聯合修復效果比疊加效果好，這在很大程度上說明土壤中生物、植物與微生物能發揮協同作用，彼此促進，增強效果。無論是植物根系生長，還是微生物活動，都能增加富集量，而且微生物與生物活動還能促進植物根系發育，增加土壤的生物數量；生物活動與植物發育能為微生物繁衍創造良好環境條件。因此，上述聯合修復方法合理可行，效果顯著，具有良好的參考借鑒價值。

結語

（1）植物發育對生物的重金屬富集有促進作用。聯合修復過程中，植物生長可以為生物創造良好環境，生物活動作用下，還能加快植物長勢，另外，生物的分泌物與排泄物還能增加微生物活性。通過早期試驗可以發現，蚯蚓對土壤中的重金屬有良好富集能力，當土壤中重金屬實際含量較高時，無論是蚯蚓體內還是排泄物中，重金屬的含量都變大，發揮出良好修復能力。但要注意，采用這種方法進行修復時，應對成年蚯蚓和蚯蚓的排泄物進行定期收集，并予以灰化處理。

（2）生物活動對植物長勢和對重金屬的富集也有良好促進作用。研究表明，生物體內帶有很多微生物，可以增強活動，利用有機酸對重金屬離子進行分泌活化。本次所用植物的根系都十分發達，而且對重金屬有良好富集作用，植物生長時，通過生物活動，能改善植物所在環境，進一步增強富集水平，提高生物量。

通過以上分析可以看出，無論是動物還是植物，其生長或活動都能提高對方的土壤修復能力與效率，實際工作中，采用聯合修復技術合理可行，應得到相關人員的高度重視，進行大范圍推廣應用。