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土壤修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

作者:方迎春  
評論: 更新日期:2020年09月13日

摘要:土壤是地球生物圈的重要組成部分,是農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ).但由于過去一段時間里經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理以及污染物排放量高等原因嚴(yán)重影響了我國土壤環(huán)境質(zhì)量,對生態(tài)環(huán)境安全、農(nóng)產(chǎn)品食用安全和人體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅.

關(guān)鍵詞:土壤修復(fù);技術(shù)研究;進(jìn)展

1土壤修復(fù)常用方法

1.1土壤物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)是指通過各種物理過程將污染物從土壤中去除或分離的技術(shù).其主要方法有物理工程措施、玻璃化技術(shù)、熱處理等.其中熱處理技術(shù)是土壤有機(jī)物污染主要物理修復(fù)技術(shù),主要包括熱脫附技術(shù)、土壤蒸氣浸提技術(shù)、微波加熱技術(shù)等等。

1)熱脫附技術(shù).熱脫附技術(shù)主要是指將土壤中的有機(jī)污染物加熱,使有機(jī)污染物從污染介質(zhì)上得以揮發(fā),進(jìn)入氣體處理系統(tǒng)的過程,工藝相對簡單,成本低.有研究表明溫度越高、時間越長、土壤含水率適中、滲透性較好的土壤,有機(jī)污染物熱脫附性能更好;溫度和保溫時間的提高,多環(huán)芳烴和汞的脫除效果隨之提高.在知網(wǎng)平臺中主題搜索“土壤修復(fù)熱脫附”,2008-2018年共37篇文獻(xiàn),熱脫附技術(shù)的研究熱度一般,主要集中在最近幾年。

2)土壤蒸汽浸提、微波加熱技術(shù).土壤蒸氣浸提技術(shù)是指在被污染土壤內(nèi)引入清潔空氣產(chǎn)生驅(qū)動力,利用土壤固相、液相和氣相之間的濃度梯度,在氣壓降低的情況下,將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)污染物排除土壤外的過程.具有可操作性強(qiáng)、設(shè)備簡單等優(yōu)點.但在低滲透土壤和有層理的土壤上有效性不確定.微波加熱修復(fù)技術(shù)是一種新型熱修復(fù)技術(shù),是指通過熱解有效地處理揮發(fā)性、半揮發(fā)性有機(jī)污染物的過程.相對于傳統(tǒng)的熱修復(fù)技術(shù),微波熱修復(fù)技術(shù)具有能耗低、處理時間短、二次污染風(fēng)險低、易于控制的優(yōu)勢.

1.2土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)

相對于物理修復(fù),土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)發(fā)展較早,主要有土壤固化-穩(wěn)定化技術(shù)、淋洗技術(shù)、氧化還原技術(shù)、光催化降解技術(shù)、電動力學(xué)修復(fù)等.1)固化—穩(wěn)定化技術(shù).固化—穩(wěn)定化技術(shù)是指通過修復(fù)材料與受污染土壤混合,將污染物在污染介質(zhì)中固定,使其處于長期穩(wěn)定狀態(tài),或者將污染物轉(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑的形態(tài),阻止污染物在土壤中的遷移、擴(kuò)散的修復(fù)技術(shù).該方法費(fèi)用低,穩(wěn)定性強(qiáng),但所需設(shè)備較多,污染物埋藏深度、pH值等都會產(chǎn)生影響.主題搜索“土壤修復(fù)固化-穩(wěn)定化”,2008-2018年共31篇文獻(xiàn),固化-穩(wěn)定化技術(shù)研究熱度集中在2015年以后.改善添加劑對降低土壤中鎘遷移率的有效性取決于它們的類型、施用速度和施用后的時間.研究發(fā)現(xiàn),我國對穩(wěn)定化技術(shù)的長期有效性認(rèn)識不足,缺乏對影響穩(wěn)定化技術(shù)長期有效性的影響因素和規(guī)律的系統(tǒng)性研究.2)淋洗技術(shù).土壤淋洗是一種通過物理分離、化學(xué)淋洗或兩種方法聯(lián)用將污染物從土壤中分離的過程.該方法工藝簡單,成本低,見效快;但是比較容易造成二次污染,對結(jié)構(gòu)緊實的土壤處理效果較差.需對淋洗廢水進(jìn)行處理,提高回收率,減少及避免二次污染.主題搜索“土壤修復(fù)淋洗”,2008-2018年共有76篇文獻(xiàn),且數(shù)量集中在近幾年,反映出淋洗技術(shù)研究熱度較高,連續(xù)多年都有研究,且于2016年熱度最高.研究太原市敦化灌區(qū)重金屬Cd的污染土壤修復(fù)發(fā)現(xiàn),3種土壤淋洗液的修復(fù)效率依次為:EDTA、鹽酸、去離子水.經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn),多級篩分式淋洗設(shè)備運(yùn)用于土壤修復(fù)工程具有工藝簡單、占地面積小,修復(fù)效率高的特點.3)氧化-還原技術(shù).化學(xué)氧化-還原技術(shù)是通過向土壤中投加化學(xué)氧化劑或還原劑,使其與污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)凈化土壤的目的.其對于污染嚴(yán)重的土壤修復(fù)效果好,同時也容易對土壤結(jié)構(gòu)和成分會造成不可逆的破壞.時間范疇為2008-2018年,主題搜索“土壤修復(fù)氧化”共118篇文獻(xiàn);“土壤修復(fù)還原”共36篇文獻(xiàn).反映氧化-還原技術(shù)具有一定研究熱度,且“氧化”多過“還原”.在有機(jī)污染土壤的修復(fù)過程中,過硫酸鹽能夠氧化降解各種有機(jī)污染物,土壤異質(zhì)性、孔隙、含水率等因素會對氧化劑遷移擴(kuò)散產(chǎn)生一定的影響.亞鐵鹽、亞硫酸鹽、硫化物等還原劑通過將六價鉻轉(zhuǎn)化成三價鉻,降低鉻污染對環(huán)境的危害.

1.3土壤生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)是指利用生物的代謝功能,吸收、轉(zhuǎn)化、清除或降解環(huán)境污染物,實現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)恢復(fù)的修復(fù)技術(shù),該技術(shù)低投資、高效益、便于應(yīng)用、發(fā)展?jié)摿^大,主要有動物修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù).生物修復(fù)技術(shù)也是石油污染沉積物修復(fù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù).生物法修復(fù)法有可能導(dǎo)致食物鏈污染,采取在入侵植物未成熟時刈割處理,外圍架設(shè)墻或網(wǎng)等措施避免物種擴(kuò)散入侵.1)動物修復(fù).土壤動物是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的重要成員,直接或間接影響土壤的物質(zhì)組成和分布,能夠?qū)ν寥乐杏袡C(jī)污染物的機(jī)械破碎和分解.如蚯蚓及其代謝物能夠改良土壤物理性質(zhì)、土壤微生物環(huán)境,富集土壤中重金屬,還能夠促進(jìn)植物生長.但是由于土壤動物的活動始終對外界有依賴,導(dǎo)致修復(fù)存在較大偏差,修復(fù)效果受限.主題搜索“土壤修復(fù)動物”,2008-2018年共38篇文獻(xiàn),其中2018年數(shù)量最多.2)植物修復(fù).植物修復(fù)技術(shù)是通過植物的根系過濾、葉片吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)等作用,清除自然界中的污染物,達(dá)到凈化土壤的目的.對土壤性質(zhì)破壞程度最低,對多種污染物治理有效,成本低,環(huán)境友好;但生長周期長,種植量大,易受污染物濃度、植物年齡和氣候的影響.植物修復(fù)是一種安全、新穎、有效的重金屬修復(fù)方法.植物修復(fù)的污染物主要有重金屬、農(nóng)藥、石油、持久性有機(jī)污染物等.主題搜索“土壤修復(fù)植物”,2008-2018年共382篇文獻(xiàn),數(shù)量可觀,表現(xiàn)出非常高的研究熱度.銅污染土壤的生態(tài)恢復(fù)需選擇銅吸附量最多,同時高濃度處理下受抑制作用最小的植物,如三葉草.采用EDTA強(qiáng)化鹽生植物修復(fù)Pb、Cd與鹽漬化復(fù)合污染土壤具有較好效果.3)微生物修復(fù).微生物修復(fù)技術(shù)就是通過創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件,利用土壤中的土著微生物或者人工培育微生物群的代謝功能,促進(jìn)微生物代謝功能,從而實現(xiàn)降解污染物的修復(fù)技術(shù).微生物修復(fù)法能兼顧經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和生態(tài)效益.但較少單獨(dú)使用且在修復(fù)土壤時對污染濃度要求高.主題搜索“土壤修復(fù)微生物”,2008-2018年共248篇文獻(xiàn),自2015年開始有關(guān)研究增多,研究熱度較高.根瘤菌不僅可以有效地提高豆科植物的產(chǎn)量,改良土壤肥力,還可修復(fù)重金屬、有機(jī)物等污染土壤,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境修復(fù)具有積極的意義.有研究表明,在原油污染土壤生物修復(fù)中,高效石油烴降解菌的投加有利于土壤TPH降解率和酶活性的提高.

結(jié)語

污染土壤修復(fù)技術(shù)正在向著綠色與環(huán)境友好的生物修復(fù)技術(shù)方向發(fā)展,從單一向聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的發(fā)展,從異位向原位修復(fù)技術(shù)的發(fā)展,從純修復(fù)技術(shù)本身向土壤修復(fù)決策支持系統(tǒng)以及后評估技術(shù)發(fā)展。與此同時,土壤污染修復(fù)逐步與植物生長促進(jìn)和植物管理相結(jié)合。注重污染修復(fù)效果評價和經(jīng)濟(jì)效益評估。主要利用如植物玉米、向日葵、煙草和水稻以及動物蚯蚓等評價修復(fù)效果和進(jìn)行污染物的監(jiān)測;經(jīng)濟(jì)效益評估旨在為修復(fù)技術(shù)篩選和應(yīng)用等修復(fù)決策提供參考依據(jù)。以后的土壤修復(fù)技術(shù)會越來越與環(huán)境友好型進(jìn)行。

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