污染土壤修复技术研究现状与趋势

朱玉红

（中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆市渝北区　401120）

污染土壤修复技术研究现状与趋势

朱玉红

（中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆市渝北区401120）

随着我国工业的快速发展，大量的废弃物排放，导致土壤污染现象日益严重。对于受到污染的土壤，采取科学合理的土壤修复技术至关重要。对此，本文将介绍工业生产过程中产生的三种污染类型，并在此基础上探究污染土壤修复技术。

工业；污染土壤；修复技术

引言

近年来，城市规模不断扩大，工业发展迅速，给土壤带来了严重污染，土壤中的毒害物质正在逐渐破坏人类的生存环境，威胁人们的身体健康及生命安全，做好污染土壤修复工作迫在眉睫。

1　我国工业污染场地主要类型

1.1重金属污染

土壤中重金属的来源主要有两个部分组成：①自然输入；②人为活动输入。自然输入主要指的是岩土风化分解和凋落的生物质腐化分解，在自然情况下流入土壤，造成土壤重金属富集。人类活动输入主要指人类在矿藏资源开发、工业发展及农业生产等过程中造成的重金属在土壤中的积累，而这也是土壤重金属污染的主要原因。目前，人为活动造成的土壤重金属输入主要受废气沉降、农业活动、矿业生产、固体垃圾排放等方面的影响。

1.2有机污染物污染

工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活会产生大量的有机污染物，加剧土壤有机物污染，因此土壤有机物污染的修复日益迫切。土壤污染修复可以采用物理、化学和生物方法，吸收、降解、转移和转化土壤中的污染物，有效降低污染物浓度，或者将有毒有害的污染物转化为无害物质。

1.3复合污染

我国工业场地污染常常以复合污染为主，主要包括重金属复合污染、有机复合污染以及重金属—有机复合污染等。比较常见的是重金属复合污染、石油烃类复合污染以及重金属与农药/ POPs之间的复合污染。与重金属污染以及有机污染物污染相比，复合污染的污染物之间可能存在拮抗、协同和相加等交互作用，复合污染物的环境效应和环境行为可能会发生改变，给污染场地的修复带来更大的困难和挑战。

2　污染土壤修复技术

2.1重金属染物污染修复技术

2.1.1物理修复

物理修复有三种类型，即电动修复、电热修复、土壤淋洗。电动修复主要是通过通电，使得重金属离子定向移动到一端，从而将其去除，修复对象是土壤中熔点低、易挥发的重金属。当用高频电压对土壤加热时，土壤重金属就会受热挥发，达到去除土壤中重金属的目的。土壤淋洗是利用淋洗液将土壤中的重金属溶解到土壤洗淋液中，再将洗淋液中的重金属离子置换出来的一种土壤修复方法。该方法是现有条件下最成熟的物理修复方法。

此外，物理修复方法还包括固化土壤修复法、稀释法、排土填埋法。目前，物理修复法存在的最大问题是处理成本高，而且存在再次污染的风险。

2.1.2化学修复

化学修复指的是将能够改变土壤重金属性质的有机质以及其他外源物质加入被重金属污染的土壤。外源物质能够与土壤中金属离子结合，有效降低金属离子的迁移性和被植物吸收的可能性，避免其进入生态循环系统。各种金属离子的迁移性各不相同，对不同金属离子只能使用不同的固定物质。例如：使用CaC03或Ca（OH）2，调节土壤的酸碱性，促使土壤中的锅、铜、汞、锌等儿素形成碳酸盐或氢氧化物沉。在土壤中加入含硫物质，可以使土壤中的锅、汞生成硫化锅.硫化汞沉淀，进而减少重金属对土壤的污染。

2.1.3生物修复技术

（1）动物修复技术

研究表明，土壤中的部分低等生物可以吸收土壤中富集的金属元素。在受污染的土壤中，蚯蚓可以通过被动扩散作用和摄食作用使重金属进入其体内，待金属在蚯蚓体内富集后可以采用一定的方法将蚯蚓从土壤中驱出，集中处理，从而达到修复的目的。蚯蚓在污染土壤中还能有效地改变土壤中重金属活性，促进和强化植物对重金属的修复作用。

（2）植物修复技术

植物修复是指通过利用植物、植物根系微生物对土壤中重金属进行修复的技术。目前，植物修复主要是利用植物降解、植物萃取、植物挥发和植物过滤等作用来降低重金属污染物的生物有效性或清除土壤中的重金属污染物，降低重金属的环境风险。随着对重金属植物修复技术研究的不断深入，尤其是耐重金属、超富集植物及其根际微生物共存体系的研究、根际分泌物在微生物群落的进化选择过程中的作用以及根际物理化学特性研究的深入，植物修复技术的含义和应用将得到延伸。近年来，国内外先后利用遏蓝菜与蜈蚣草等实现对含Cd、As污染土壤的修复，而且已经开始利用苜蓿、黑麦草等植物修复多环芳烃、多氯联苯和石油烃进行相关研究。

（3）生物协同修复

借助土壤动物、微生物和植物的协同作用，可以有效改善土壤条件，进而促进植物生长，提高重金属的生物有效性，提高生物的吸收效率和修复效率，加速重建健康的土壤生态系统。微生物能够通过产生铁载体、ACC脱氧酶、合成植物生氏激素等方式促进植物的生长，增加植物的生物量，有助于植物对重金属的积累。另外，微生物代谢活动中产生的有机酸、铁载体、氨基酸等小分子代谢产物能够活化土壤重金属，进一步提高植物对重金属的富集量。

2.2有机污染土壤的植物修复技术

（1）通常情况下，植物从土壤中直接吸收有机污染物，将其代谢分解，并经过木质化作用使其成为植物的一部分，如木质素等，储藏于植物细胞的不同位点，或者通过矿化作用使其彻底分解为CO2和H20，也可以利用植物的挥发作用去除土壤中有机污染物，还有的可以通过植物叶片的蒸腾作用释放到大气中去。研究表明，污染物经根直接吸收取决于其在土壤中的浓度和植物的吸收率和蒸腾率，而蒸腾作用是决定植物修复中吸收速率的关系变量，它又与植物的种类、叶面积、养分、土壤水分和风力条件以及相对湿度有关。土壤中有机污染物的种类、浓度，植物种类、叶面积、根结构、土壤养分、水分、风力、相对湿度等均影响着土壤中有机污染物的直接吸收。

（2）植物根系分泌物（包括一些酶类）到土壤中，加速土壤的生化反应，促进有机污染物的修复：植物根系能分泌一些营养物质，如糖类、醇、蛋自质等，供土壤微生物生存：植物根系还能分泌一些特殊的化学物质，如有机酸等，可以改变土壤的pH等，从而有利于污染物的分解。研究表明，根系（根须）发达的植物能促进根际微生物对除草剂等有机污染物的吸附、降解，植物根系释放到土壤中的酶也可以直接降解有机污染物。另外，植物死亡后释放到环境中的酶也可继续发挥分解作用，植物根系中的脱卤素酶和漆酶，可被用来降解含氯有机污染物。虽然植物酶在各种杀虫剂等外来有机物在植物细胞内降解过程中起很重要的作用，但植物修复还是需要依靠整个植物系统来完成，植物的生长可以中和土壤pH，吸着或鳌合重金属，酶被保护在植物体内或吸附在植物表面，不至于受到损伤，因而能较长时间保持降解土壤中有机污染物的活性。美国EPA实验室从淡水沉积物中鉴定出来自植物的5种可以分解相关有机污染物的酶：脱卤酶、硝酸还原酶、过氧化物酶、漆酶和睛水解酶。因此，在筛选新的降解植物或研究有机污染物降解机理的时候需要关注这些酶系，并且注意发现新酶系。

（3）根际—微生物的联合代谢作用：植物是一个有效的土壤污染处理系统，它同其根际微生物共同利用其生理代谢特性担负着分解、富集和稳定污染物的作用。根际是植物根系直接影响的土壤范围，是指在植物根系分泌的有机物作用下，与其pH，EH、微生物等组成的一个特殊的微生物环境，根系分泌物与根际微生物间存在着复杂的相互关系。根据研究发现，植物每年释放到土壤中的物质可达植物总光合作用产物的10～20%，它们与脱落的根冠细胞等一起为根际微生物提供重要的营养物质，促进了根际微生物的生长与繁殖。由于根系生长的穿插作用，使根际的通气状况、水分含量和温度均比根际外的土壤更利于微生物的生长。另一方面，植物将大气中的氧气经叶、茎输送到根系中，扩散到根际周围缺氧的土壤中，形成了富氧的微环境，刺激好氧微生物的活性和生长繁殖。研究表明，植物根际土壤微生物明显比非根际土壤中的微生物活性、数量和种类多，一般提高约10倍，有的高达100倍，其中假单抱菌属、黄杆菌属、产碱菌属和土壤杆菌属的根际效应非常明显。

3　污染土壤修复技术研究趋势

目前，我国对于工业污染土壤的修复研究还处于初步研究阶段，虽然市场潜力巨大，但是由于资金投入有限，而且我国相关法律法规还不够完善，因此，我国工业污染土壤修复产业发展不够明朗。近年来，我国城市化进程不断加快，土地不断升值，土壤修复市场也得到了很多发展机遇，我国工业污染土壤修复产业建设将迎来高峰使其。我国在治理污染土壤修复方面资金还比较欠缺，资料来源有限，修复治理工作无法顺利开展。

我国工业污染土壤修复一般以工程的形式体现，很多国外集团也逐渐加入我国的土壤修复工程，带动了我国土壤修复产业的发展，在此背景下，我国工业土壤修复产业呈现有序化及细分化的发展趋势。对于工业土壤污染防治以及修复技术，首先必须明确土壤污染的特点以及未来的发展趋势，不仅要采取有效措施改善土壤污染问题，而且还有根据我国经济发展的实际情况和技术基础加强修复技术研发。由于工业土壤污染已经危及到农田土壤，给农产品质量安全及粮食生产带来了很多不利影响，因此，在污染土壤修复技术研发中，还应该努力为处理农田土壤污染、矿区及周围土壤污染、湿地土壤污染等提供技术支持。

4　结语

综上，修复污染土壤的目的是为了去除污染、对资源再利用，为人们创造一个良好的环境。进一步研发我国土壤修复技术，不但是土壤环境保护及技术产业的需要，更是我国这一产业进入国际竞争的需要。

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1673-0038（2015）50-0120-02

2015-12-1

朱玉红（1984-），女，工程师，硕士研究生，主要从事工业给排水设计方面的工作。