利用化學(xué)試劑(石灰、沸石、鈣鎂磷肥、硅肥等堿性肥料及重金屬鈍化劑等)有效降低重金屬的水溶性、擴(kuò)散性和生物有效性,促使土壤中的重金屬元素轉(zhuǎn)化為難溶物,從而降低它們進(jìn)人植物體、微生物體和水體的能力,減輕他們對生態(tài)環(huán)境的危害]。用化學(xué)方法治理重金屬污染土壤,其治理效果和費(fèi)用都適中,對污染不太重的土壤特別適用,但需加強(qiáng)管理,防止重金屬再度活化。

農(nóng)業(yè)方法是因地制宜地調(diào)整一些耕作管理制度,在重金屬污染土壤中種植不進(jìn)入食物鏈的植物,選擇能降低土壤重金屬污染的化肥,或增施能夠固定重金屬的有機(jī)肥等措施來降低土壤重金屬污染,從而改變土壤中重金屬的活性,降低其生物有效性,減少重金屬從土壤向作物的轉(zhuǎn)移,達(dá)到減輕其危害的目的,主要包括控制土壤水分、養(yǎng)分、pH值、氧化還原狀況及氣溫、濕度等生態(tài)因子,改變耕作制度、調(diào)整作物種類、合理施用有機(jī)肥等。農(nóng)業(yè)方法和措施具有費(fèi)用低、實(shí)施方便、無副作用等優(yōu)點(diǎn),但周期長、效果不顯著,應(yīng)與生物措施、改良劑措施配合使用,適于中、輕度污染土壤的治理。

綜合運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù),使土壤的有害污染物得以去除,土壤質(zhì)量得以提高或改善,主要包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)、動物修復(fù)等三種方法。

植物修復(fù)技術(shù)是一種以植物忍耐和超量富集某種污染物的理論為基礎(chǔ),利用自然生長或遺傳工程培育的植物及其共存微生物體系,清除污染物的一種環(huán)境治理技術(shù),主要由植物穩(wěn)定技術(shù)、植物萃取技術(shù)、植物揮發(fā)技術(shù)、根際過濾技術(shù)四部分組成,由于根際過濾技術(shù)更多應(yīng)用在水體污染修復(fù)之中,故主要介紹前三種方法。

①植物穩(wěn)定技術(shù)指利用植物根際的一些特殊物質(zhì),使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為相對無害物質(zhì)的一種方法。適用于固化污染土壤的理想植物應(yīng)是一種能忍耐高含量污染物、根系發(fā)達(dá)的多年生常綠植物。這些植物通過根系分解、沉淀、螯合、氧化還原等多種過程可使污染物惰性化。由于污染物仍留在原地,也存在風(fēng)險,因此該技術(shù)只能作為對污染物的暫時處理方式。

②植物萃取即植物提取,是指種植一些特殊的植物,利用其根系吸收受污染土壤中的有毒有害物質(zhì),并將其轉(zhuǎn)移至植物的地上部,最后通過收割地上部物質(zhì)的方式帶走土壤中的污染物。該技術(shù)最適合淺層且污染程度較低的土壤修復(fù)。這種技術(shù)要求所用植物具有生物量大、生長快和抗病蟲害能力強(qiáng)的特點(diǎn),還要具備富集多種重金屬的能力。

目前已發(fā)現(xiàn)有500 多種植物可以超積累各種重金屬,廣泛分布于植物界的45 個科,如印度芥菜和向日葵可大量積聚Pb、As、Hg、Cr、U、Ce、Zn 等重金屬;香蒲植物、綠肥植物天葉紫花苕子對Pb 具有超耐性,羊齒類鐵角蕨屬植物對Cd 有超耐性;黃頜蛇草對土壤中Hg 的去除率可達(dá)到41 % ?？捎糜谛迯?fù)我國金屬礦區(qū)重金屬污染土壤的一些典型超積累植物見下表。

??????????? 表1 　超積累植物總最大金屬含量mg/ kg

③植物揮發(fā)技術(shù)是利用植物根系分泌的一些特殊物質(zhì),使土壤中的汞、硒轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)以去除污染的一種方法。該技術(shù)只是將污染物從土壤中經(jīng)植物轉(zhuǎn)移到大氣中進(jìn)行稀釋,因此仍存在一定的風(fēng)險。該技術(shù)與植物穩(wěn)定技術(shù)類似,區(qū)別在于該技術(shù)將污染物遷出土壤,而植物穩(wěn)定技術(shù)只是將其轉(zhuǎn)化為相對環(huán)境友好的形態(tài)。

綜上所述,植物萃取技術(shù)在重金屬污染修復(fù)技術(shù)中具有重要地位,也是最有應(yīng)用前景的。植物修復(fù)的主要優(yōu)點(diǎn)是綠色凈化、經(jīng)濟(jì)有效、處理設(shè)施簡單、適合大規(guī)模的應(yīng)用、利于土壤生態(tài)系統(tǒng)的保持、對環(huán)境擾動小、美化環(huán)境等 。

利用土壤中某些微生物的生物活性對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用,把重金屬離子轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物,從而降低土壤中重金屬的毒性。

利用土壤中某些動物(如蚯蚓、鼠類等)能吸收重金屬的特性,在一定程度上降低污染土壤中重金屬含量,達(dá)到動物修復(fù)重金屬污染土壤的目的。

生物修復(fù)技術(shù)與其它治理重金屬污染的技術(shù)相比,設(shè)施較簡便、投資較少、無二次污染,但是治理效率低,如超累積植物通常都矮小、生物量低、生長緩慢且周期長,不宜治理重污染土壤,污染物可能通過落葉重新回到土壤中去,進(jìn)一步降低修復(fù)污染的效果。現(xiàn)今植物修復(fù)技術(shù)更具有廣闊的市場,而微生物修復(fù)技術(shù)及動物修復(fù)技術(shù)使用得較少。

各種礦山污染土壤都有其特點(diǎn)和適應(yīng)性,應(yīng)根據(jù)污染的實(shí)際和當(dāng)?shù)氐那闆r慎重選擇修復(fù)方法,也可采用幾種修復(fù)技術(shù)相結(jié)合的方法。

??? 礦區(qū)特別是尾礦庫的土壤受到重金屬污染,其修復(fù)問題已非常迫切。物理、化學(xué)等方法對于礦山土壤的修復(fù)存在耗能、耗錢、對土壤結(jié)構(gòu)損害較大等缺點(diǎn),從保護(hù)生態(tài)環(huán)境出發(fā),這些方法均對礦山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)作用不明顯,而植物修復(fù)成本較低,可以穩(wěn)定土壤、控制污染、改善景觀、減輕污染對人類的健康威脅,所以在修復(fù)礦山土壤重金屬污染的過程中,越來越多的國家、企業(yè)選擇使用植物修復(fù)技術(shù)。不過在選擇植物的時候需要注意以下幾個方面: (1)選擇播種容易、種子發(fā)芽力強(qiáng)、苗期抗逆性強(qiáng)、易成活的植物;(2)根據(jù)礦山廢棄地的土地條件,選擇根系發(fā)達(dá)、能固土、固氮和有較快生長速度的植物; (3)礦山廢棄地的水肥條件惡劣,重金屬等有毒有害物質(zhì)的含量高,對有毒有害物質(zhì)耐受范圍廣的樹種。

盡管植物修復(fù)技術(shù)在土壤重金屬污染中得到廣泛的應(yīng)用,但在植物修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)性研究方面的工作仍有待加強(qiáng):尋找、篩選和培育對重金屬具有超積累能力的植物;如何將能使植物生物量增大、生長加快和生長周期縮短的基因轉(zhuǎn)移到超積累植物中,并使之得到相應(yīng)的表達(dá),使其不僅能克服自身的生物學(xué)缺陷,而且能保持原有的超積累特性,提高植物修復(fù)重金屬污染土壤的效率;如何通過應(yīng)用化學(xué)試劑(如絡(luò)合劑) 、微生物或土壤改良劑、酸堿調(diào)節(jié)劑等增加目標(biāo)重金屬的生物有效性,提高植物吸收速率;如何采取合理種植、科學(xué)施肥、深耕等耕作管理措施與技術(shù),提高植物生物量或增加收割次數(shù),從而提高植物修復(fù)的效率。

近年來,我國金屬礦業(yè)迅速發(fā)展,所造成的重金屬污染日益加劇,植物修復(fù)技術(shù)的研究更具有廣闊的市場,并逐步走向商業(yè)化,同時我國有廣袤的國土、豐富的資源、復(fù)雜多樣的地理?xiàng)l件,蘊(yùn)藏著大量超富集植物,為我國開展有關(guān)植物修復(fù)技術(shù)的研究提供了良好的基礎(chǔ)。

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