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土壤污染修复技术研究进展与现状

来源:万方期刊网  时间:2017-07-31 09:32:25  点击:

作者:李贺文

  摘要:土壤是人类生产活动的重要物质基础,随着社会经济的高速发展和高强度的人类活动,土壤受污染面积不断扩大,土壤质量持续恶化。由土壤污染导致的农产品的生态安全问题已不容忽视,本文综述了国内外污染土壤修复技术的研究现状,文中介绍了生物修复的污染土壤的修复方法。
  关键词:土壤污染;物理修复;化学修复;生物修复
  1引言
  污染物进入生态循环系统,如果超过土壤的自净作用的负荷,即形成土壤污染。土壤因吸附能力、氧化还原作用及土壤微生物分解作用,可缓冲污染物所造成的危害,以上统称为土壤自净能力。土壤自净作用的机理,既是土壤环境容量的理论依据,又是选择针对土壤环境污染调控与污染修复措施的理论基础。
  污染土壤修复技术的研究始于1970年代末。欧洲、美国、日本、澳大利亚和其他国家的土壤修复计划,巨大的投资研究土壤修复技术和设备,并已积累了在现场修复技术和工程应用的丰富经验,土壤修复技术已迅速发展。土壤生物修复技术研究在中国起步较晚,在“十五”计划得到关注,列入了高技术研究和规划发展计划[1],其经验的研发和应用水平与发达国家,如美国,英国,德国,荷兰有一个相当大的差距。土壤修复已成为环境科学的一个新的分支学科,修复土壤科学将会发展成为土壤科学的一个新的分支学科[2,3]。
  近40年来,工业生产、石油生产、交通运输和其他工业和农业生产、畜牧业,将排放大量的污染物,如多环芳烃、多氯联苯和重金属,使土壤污染严重恶化[4]。由于土壤对环境污染具有汇集的作用,土壤中有毒、有害化学物质通过大气和水体传递,威胁人类和动物的生存繁殖和生命安全,土壤污染已成为全球性的主要环境问题之一,引起了世界各国的高度重视[5]。
  本文综述了国内外污染土壤修复技术的研究现状,介绍了包括物理修复、化学修复、生物修复及其联合修复的污染土壤的修复方法(详见表1)。
  表1污染土壤修复技术
  物理修复技术化学修复技术生物修复技术联合修复技术
  固定/稳定化技术
  热脱附技术淋洗/浸提技术植物修复技术物理-化学联合
  土壤蒸汽浸提技术化学氧化-还原技术微生物修复技术微生物/动物-植物
  超声/微波加热技术光催化降解技术动物修复技术化学/物化-生物
  电动力学修复技术
  2污染土壤生物修复技术
  生物修复技术研究开始于20世纪80年代中期。广义污染土壤生物修复技术是利用土壤中各种生物(包括植物、动物和微生物)吸收、降解和转化土壤中的污染物,降低污染物含量到可接受的水平或有毒、有害污染物转化为无害物质的定性过程[6]。根据污染土壤的生物修复身体不同,分为微生物修复、植物修复和动物修复三种[7],最广泛的应用在生物修复和植物修复。狭义上指的是生物修复被污染的土壤生物修复,即使用土壤微生物有机污染物作为碳和能量来源,土壤中有害有机污染物降解成无害的无机(CO2和H2O)或其他无害物质定性的过程。
  2.1植物修复技术
  植物修复技术是利用植物忍耐和过度积累一定的功能或一些化学元素,或污染物的植物及其根际微生物降解成无毒物质的特征,通过植物环境的过程中增长的金属元素,有机污染物和放射性物质,如吸收、降解、过滤和固定技术来净化环境污染等功能[8]。应用这一技术的关键是筛选植物与高产量和高的去污能力,了解植物对土壤的适应条件和生态环境。
  2.2微生物修复技术
  微生物修复是利用天然或筛选的功能微生物群(土著微生物、外源微生物和基因工程菌)。在人工优化后的适宜条件下,促进和加强微生物的新陈代谢,从而达到降低有毒污染物活动或退化成无毒材料以修复受污染的土壤修复技术[9]。目前,生物修复的研究主要体现在筛选和驯化特异性和高效降解微生物菌株,提稿土壤功能微生物的活动,和生命安全,和修复工艺参数的优化和调节营养等关键因素[10]。
  2.3动物修复技术
  动物修复是指直接通过土壤动物群(吸收、转化和分解)或间接(改善土壤理化性质、土壤肥力,促进植物和微生物的生长)而修复土壤污染的过程。一些大型土壤原生动物,如蚯蚓和一些老鼠,能吸收或富集土壤中污染物浓度,并通过自身的新陈代谢,将一些污染物分解为低毒或无毒的产品[11]。Zhou等[12]研究发现食细菌线虫与土壤微生物相互作用可以促进污染土壤中扑草净的降解。
  3结语
  污染土壤的修复治理是一个综合的复杂过程,涉及众多因素,单一的修复技术必然受到制约,影响修复效果。由于不同污染物本身的特性、污染场地的环境条件、各种修复技术都有一定的适用范围、各个修复技术之间缺乏交融性等,导致不管是物理的、化学的,还是生物的修复方法与技术都不能完全修复某种污染,一种修复方法也不能修复所有种类的污染物,到目前为止还没有一种通用可行的污染土壤修复方法[13]。因此,在实际应用中,要根据不同污染物本身的特性、污染场地的环境条件等选择合适的方法。
  参考文献
  [1]骆永明.中国主要土壤环境问题及对策.南京:河海大学出版社,2008.26—29.
  [2]骆永明,滕应,过园.土壤,2005,37(3):230—235.
  [3]骆永明.纪念朱祖祥院士诞辰90周年文集.北京:科学出版社,2006,201—208.
  [4]高园园,周启星.纳米零价铁在污染土壤修复中的应用与展望[J].农业环境科学学报,2013,32(3):418-425.
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  [12]ZhouJ,LiX,JiangY,etal.Combinedeffectsofbacterial-feedingmethodsandprometryneonthesoilmicrobialactivitity[J].JournalofHazardousMaterials,2011,192(3)1243-1249.
  [13]周际海,黄荣霞,樊后保,田胜尼,李宗勋,姜伟,李特,高琪.污染土壤修复技术研究进展[J].水土保持研究,2016,03:366-372.