土壤生态修复技术范文

导语：如何才能写好一篇土壤生态修复技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：土壤修复；PCBs污染；生物技术

浙江省台州市路桥区曾是电力设备、电子电器废弃物的拆解集散地之一，不当拆解带来了当地局部土壤的有机物污染。为此，路桥区政府一方面新建台州市金属资源再生产业基地，从源头上消除不当拆解带来的污染；另一方面开展污染土壤修复。2010年7月，路桥区与杭州高博环保科技公司和南京土壤研究所合作，对其中受污染的土壤进行修复点。之后，在2013年又与浙江大学合作，建立土壤污染修复试验基地。为了解当地污染土壤修复的相关原理及成效，台州中学科技实践兴趣小组事先查阅了国内外相关研究资料，实地走访了当地土壤修复试验基地，认真听取浙江大学派驻实验基地的研究人员的情况介绍，并参与相关实验操作，全面了解污染土壤修复的原理及成效。

一、局部土壤多氯联苯等有机物污染缘由

多氯联苯（Polychlorinated biphenyls），化学式C12H10-m-nClm+n，是一类典型的氯代芳香族化合物。根据氯原子数目及其在苯环上位置的不同，共有209种同系物，分子结构如图1所示。

PCBs因具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、蒸汽压和水溶性较低、绝缘性和热稳定性好等优点，被广泛应用于工业生产和军事设施中，主要用作变压器和电容器的绝缘油、油、油漆、塑化剂等。土壤是PCBs主要的富集场所，主要源自含PCBs废水的排放、含PCBs固体废物的渗漏、垃圾焚烧、远距离迁移的大气沉降等。

路桥电力设备、电子电器废弃物的拆解始于上世纪80年代初，不当拆解带来了当地局部土壤的有机物污染。2007年5月，受浙江省国土资源厅委托，省地质调查院对该区局部污染地块展开土地质量调查，发现存在多氯联苯等有机物超标现象。这期间，路桥区开展了多次大规模的行业整治，力求消除不当拆解带来的土壤有机物污染问题。同时，积极借鉴“镇海治理模式”，在路桥滨海工业发展区新建了台州市金属资源再生产业基地，从源头上消除拆解业带来的有机物污染。

二、土壤多氯联苯污染的三种修复技术

少量的多氯联苯一般不会引起急性中毒，而是慢慢地侵入人体，可引起皮肤损害和肝脏损害等中毒症状，甚至融入细胞DNA中，导致遗传因子紊乱，促使癌症的发生。近年来，国内外学者对PCBs污染土壤修复展开了广泛的研究，并开发了多种修复技术。目前已经产业化的修复技术按修复原理分为物理修复、化学修复和生物修复。

（―）物理修复技术分析

1. 安全填埋法。此法是将PCBs污染土壤挖掘并运输至安全填埋场，达到PCBs与水环境、大气环境隔绝的目的，该法适用于PCBs污染程度较重的土壤。

2. 深井注入法。深井注入法是一种并不提倡的技术，存在着环境风险和技术不可控制，注入深井的PCBs可能会污染地下水。

3. 热脱附法。此法是将PCBs污染土壤在隔绝空气、密封的条件下加热，达到PCBs的沸点后，PCBs以蒸汽形式从土壤中释放出来。该法工艺简单，可操作性强，适用于PCBs污染严重的土壤，但存在高温破坏土壤结构、能耗高、成本高等缺点。

4. 溶剂淋洗法。此法可分为有机溶剂淋洗和表面活性剂淋洗。溶剂淋洗法适用于PCBs事故性泄漏且污染土壤量不大的情况，但存在着淋洗剂易挥发、废液处理难度大、产生二次污染等缺点。

（二）化学修复技术分析

1. 高温焚烧技术。此技术广泛用于处理持久性有机污染物，需要870～1200℃的高温，是一种异位修复PCBs污染土壤的技术。

2. 水泥窑技术。水泥窑技术需要高温、高碱环境和长停留时间。在高温高碱条件下，PCBs中C-X键极易断裂，氯原子可以与金属阳离子结合，生成氯化物，实现对PCBs的去除。

3. 等离子体焚烧技术。此技术是使电流通过低压气体流产生等离子体，局部温度高达5000～15000 ℃，能使PCBs彻底分解为原子态，冷却后生成水、二氧化碳和一些水溶性的无机盐。

4. 氧化技术。一是超临界氧化技术是基于高温、高压条件下超临界水的高溶解性而发展起来的一种技术。二是电化学氧化技术是在酸性环境下，电池通电后在阳极产生氧化性物质，这些物质协同酸能够进攻包括PCBs等有机化合物。三是熔融盐氧化技术。该法需设置一个碱性熔盐床，在900～1000℃条件下，使PCBs断裂C-X键，氯原子与金属阳离子结合，转化为无机盐。

5. 还原技术。一是溶剂化电子技术是在溶剂化溶液中，通过自由电子中和卤代化合物，达到脱卤的目的。二是催化氢化技术是对PCBs进行脱氯的一种技术。三是零价金属还原技术，此技术分为纳米铁还原技术和双金属还原技术。

6. 化学脱氯技术。此技术是通过取代PCBs上的氯原子或分解PCBs，阻止PCBs向土壤迁移或挥发至其它环境介质的一类技术统称。

7. 稳定化技术。稳定化技术需要加入粘合剂，例如硅酸盐水泥、水泥窑粉灰、飞灰、腐殖酸等，将有毒有害物质转化为难溶解、低迁移、低毒性的物质。

（三）生物修复技术分析

1. 微生物修复。微生物修复是指利用微生物的生命代谢活动，减少壤环境中有毒有害物的浓度或使其完全无害化，从而使污染了的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程。这是较为理想的一种治理污染的途径，具有处理费用低、对环境影响小、效率高等优点。微生物修复PCBs污染土壤，分两种代谢模式：一是直接降解PCBs，以PCBs为碳源和能源；二是共代谢作用，需要加入底物，而共代谢是现在降解PCBs最主要的途径

2. 植物修汀V参镄薷PCBs的机理相对复杂，它是多种机制协同作用的结果。一般说来，植物修复PCBs有3种机制：一是植物直接吸收PCBs，将其转化为无生物毒性的物质累积在植物组织细胞中；二是释放可降解PCBs的酶，分直接作用和间接作用，主要还是间接作用，提高PCBs的生物活性，然后微生物降解；三是植物与根际微生物协同作用。根际由生长发育和生理代谢活动，形成一个不同于非根际土壤的微生态系统，植物根际是土壤、植物、微生物相互作用的场所，也是土壤水分、养分、污染物进入植物体的门户。在根际环境中进行的酸碱反应、氧化还原反应、络合解离反应、生化反应、活化固定、吸附解吸等，能改变PCBs污染物的生化有效性和生物毒性。

3. 植物-微生物联合修复。植物修复PCBs污染土壤，与微生物有着紧密的联系，很多植物与微生物存在着共生关系，根际区域微生物的密度和活性均强于非根际区域。因此，植物-微生物联合修复技术有很好的应用前景。在根际区域，细胞分裂能力强，新陈代谢快，分泌出大量物质，为微生物提供了适宜生存的微生态环境。植物源源不断地向根部输送氧气，释放可作为微生物生长底物的根系分泌物，促进微生物对PCBs的降解。

4. 动物-微生物联合修复。动物-微生物联合修复技术主要是利用土壤中动物（例如蚯蚓等）的运动，增加土壤中氧气的含量，同时，动物分泌的一些物质可以促进土壤中微生物的生长，增强微生物的活性，促进微生物对PCBs的降解。但是由于PCBs具有强生物毒性，动物对其耐受性差，使得动物-微生物联合修复技术具有一定的局限性。

三、多氯联苯土壤污染的生物修复技术及成效

从2010年开始，路桥区专门划拨财政专项资金用于局部污染土壤的修复。由路桥区环保局与杭州高博环保科技公司和南京土壤研究所合作合作，先后分两期实施土壤污染修复示范区块的建设：一期修复土壤面积7400平方米，完成污染土壤控制区块种植结构的调整，停止种植可食用农产品；二期完成示范区块12500平方米的土壤修复工作，全部达到农用地标准。

据台州市土壤污染修复试验基地的浙江大学研究人员介绍，综合分析物理、化学、生物三种土壤修复方法的优劣对比（见图2），物理、化学修复适合处理少量极高浓度PCBs污染土壤的修复，修复时还易带来土壤功能的破坏和产生二次污染，而生物技术可以弥补物理化学修复技术的不足。

针对当地土壤有机物污染修复的特点（见图3），确定主要采用生物修复技术，用厌氧脱氯―好氧降解相组合的工艺处理。生物修复技术以微生物（菌）为主，植物为辅进行。微生物修复的原理：首先经过生物厌氧脱氯反应，PCBs的“三致毒性”被大幅降低。而后PCBs经过好氧生物降解后，被完全解毒和矿化。植物修复的原理是利用菌类和美人蕉、香蒲、旱伞草等根系发达、吸附性强的植物，将土壤中的高污染有毒物物吸附和分解，使土壤生态功能得到恢复。修复实验基地的土壤PCBs 85%是通过生物降解，6%通过植物吸收，余下的通过物理化学等其他方式降解。实验基地的修复工作取得了预期的效果，一期土壤修复于2010年年底完成，二期土壤修复于2012年年底完成，全部通过验收合格，达到农用地标准。

另外，路桥区政府先后引进了台州市绿苑园艺有限公司等45家花卉苗木公司，建了5000多亩花木园区，种植珊瑚树、女贞、印度芥菜以及堇科类等吸收能力好、生命力强的花木，有效地控制土壤和空气污染，绿化美化了环境。多家花卉苗木公司在实践中，摸索出了一条生态修复与经济效益双赢的发展模式。如大禾园林有限公司在近千亩苗木基地内，种植了罗汉松、红豆杉、竹柏、茶梅等名贵树种，产生了较好的经济效应。经过几年的环境整治修复，2015年7月23日～24日，省环保厅验收组对路桥局部土壤有机物污染整治工作进行了验收，认定被修复的土壤已达到安全水平。

污染土壤的修复是以去污染、复质量、再利用、保安康为目的。土壤修复往往是控污、减污、降毒、化险的综合净化过程，达到使土壤恢复生产力和美化环境。“万物土中生”，土壤质量决定万物的质量。为保障居民的食物安全和身体健康，需要重视土壤资源的保护和土壤污染的修复。一方面，要大力宣传“绿水青山就是金山银山”科学发展观，贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展新理念，坚决摒弃和升级带有环境污染的拆解产业，从源头上杜绝和减少污染。另一方面政府和全社会要大力支持土壤污染防控修复技术的研究，发展适合我国国情的实用性修复技术与设备，以推动土壤环境修复技术的市场化和产业化发展。

（科技兴趣实验小组成员：陈之豪（执笔）、李科颖、陈佳一，指导老师：陈清妹、林伟）

责编/刘红伟

参考文献

[1] 周际海，袁颖红等.土壤有机污染物生物修复技术研究进展[J]. 生态环境学报，2015年24期.

[2]吴大付，任秀娟等.污染土壤的植物修复.河南科技学院学报[J].2015年4月.

[3]郭彦容，曾辉.生物质碳修复有机污染土壤的研究进展[J].土壤，2015年47期.

[4]王晓峰，张磊.有机污染土壤的微生物修复研究进展[J].中国农学通报， 2013年29期.

[5] 冯俊生，张俏晨.土壤复原修复技术与应用进展[J].生态环境学报，2014年43期.

篇2

关键词：宅基地复垦区　修复　背景　方法

一、宅基地复垦区土壤修复的背景

1.耕地资源短缺

耕地资源短缺是宅基地复垦区土壤修复的重要背景之一。相对于其他国家来说，我国耕地面积较多，但是由于人口众多，耕地资源总体短缺是经济发展中的重要问题。在这种情况之下，加强宅基地复垦区土壤修复显得尤为重要。

2.环境保护与经济发展的矛盾突出

随着经济的快速发展，越来越多的耕地被非法占有，同时，耕地土壤被污染也成为经济发展的一种附属物。在环境保护与经济发展矛盾日益突出的情况之下，加强宅基地复垦区土壤修复很有必要性。

3.现代科学技术的发展

现代科学的技术发展是宅基地复垦区土壤修复的重要前提和基础。随着科学技术的发展，土壤修复技术也日益提升，在土壤修复技术发展的情况下，宅基地复垦区的土壤才有可能修复。可以说，现代科学技术的发展是宅基地复垦区土壤修复的前提，如果没有技术为依托，土壤修复工作根本无法开展。

二、宅基地复垦区土壤修复的方法

宅基地复垦区土壤的修复对于耕地面积的扩大有着重要的作用。下面，笔者主要从以下方面来介绍宅基地复垦区土壤修复的方法。

1.推动农业人口向城镇集中化管理

推动农业人口向城镇集中化管理是宅基地复垦区土壤修复的基础。就目前来看，我国大多数地区的农业宅基地的面积占据较大，较大的占据面积加强了管理的难度。就天津市东丽区华明示范镇来说，相关的领导通过“宅基地换房”的计划进行华明镇建设。天津市建设局通过研究该地区的土地以及人口分布情况，考虑把十二个自然村的四万多农业人口全部集中在一个新的华明镇中居住，这样集中化的管理在提高管理水平的同时，在很大程度上有利于开展宅基地复垦区的土壤修复。

2.提高宅基地复垦区土壤的利用率

提高宅基地复垦区土壤的利用率是宅基地复垦区土壤修复的重要要求。提高土壤的利用率的基本要求是完善地区发展的规划。只有规划发展较为完善，才会进一步解决天津市农村脏乱差的人居环境以及针对生态环境的污染问题。一般来说，提高宅基地复垦区土壤的利用率要进一步充分利用新城镇建设的机会，通过采用“三步节能”建筑工艺，大规模利用太阳能。

同时，需要注意的是减少甚至避免宅基地复垦区的土壤污染。在今后的工作中，我们可以通过建设统一中水处理与污水处理厂，垃圾处理厂，考虑雨污分流，收集雨水并处理用于湖水生态建设，提高基地复垦区土壤的利用率。

3.构建易居生态环境

构建易居的生态环境是宅基地复垦区土壤修复的重要方法。易居的生态环境是土壤修复的前提和基础，只有大环境状态较好，才会推动小环境的生态发展。在今后的工作中，天津市东丽区华明示范镇要进一步研究系列生物技术的集成。

根据当地的实际情况，相关的部门通过配合道路、水系、绿地和树林的环境工程，对空气水系和土壤进行微环境的净化和小气候实施再造。在这种情况之下，天津市东丽区华明示范镇可以在较短的时间内形成环境优美的、生态可自我净化持续的、与休闲旅游可以匹配的宜居生态环境。这样在很大程度上加剧了周边土壤修复工作的开展。从另一方面来说，土壤修复工作的开展是与宜居生态环境的构建是密切相关的，只有二者都重视，才能够推动整个大环境的发展。

4.推动高效农业的发展

推动高校农业的发展是宅基地复垦区土壤修复的关键。传统的农业耕作方式对于耕地的土壤污染产生了重要的影响。在这种情况之下，高效农业的发展显得尤为重要。

就天津市东丽区华明示范镇来说，政府可以鼓励当地的居民发展无土栽培设施农业和绿色农业。在日常的农业耕作中，当地的农民可以通过使用生产废料秸秆、草炭土及珍珠岩等相关原材料，通过先进的技术，在筛选到具有良好物化和营养特性的新型基质核心主效成分的基础上，调制开发出了具有营养充足成分平衡、缓慢释放内含养分、节水性能强，且具有促进植物生长发育的一种低成本、高效益的有机生态型无土栽培复合新基质。这种材料的使用不但提高了利用率和生产率，在很大程度上也确保了环境的卫生，为天津市东丽区华明示范镇发展绿色种植产业奠定了基础。在农业发展的过程中，土壤被污染的程度较低，有助于宅基地复垦区土壤修复工作的开展。

三、小结

就目前我国经济的发展来看，我国的土地利用还存在着一些问题。在这种情况之下，宅基地复垦区的土壤修复问题显得尤为重要。上文中，笔者主要从推动农业人口向城镇集中化管理、提高宅基地复垦区土壤的利用率、构建易居环境以及推动高校农业的发展这四方面来介绍天津宅基地复垦区土壤的修复。只有真正做好宅基地土壤修复问题，才能够进一步推动天津市朝着更好、更快的方向发展。

参考文献

[1]张长波、赵其国.土壤重金属污染的生态风险评估分析：个案研究[J].土壤.2006年05期.

[2]李振高.多环芳烃长期污染土壤的微生物强化修复初步研究[J].土壤.2006年05期.

[3]滕应、骆永明、李振高.污染土壤的微生物修复原理与技术进展[J].土壤.2007年04期.

篇3

关键词:土壤污染、生物修复、研究进展

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1原位修复技术：

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2异位修复技术：

异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1污染物的性质：

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。

3.2环境因子：

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3生物体本身：

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，

植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题：

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议：

随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。

参考文献：

[1]钱暑强,刘铮.污染土壤修复技术介绍[J].化工进展,2000(4):10-12,20.

[2]陈玉成.土壤污染的生物修复[J].环境科学动态,

1999，(2):7-11.

[3]李凯峰,温青,石汕.污染土壤的生物修复[J].化学工程师,2002,93(6):52-53.

[4]杨国栋.污染土壤微生物修复技术主要研究内容和方法

[5]张春桂,许华夏,姜晴楠.污染土壤生物恢复技术[J].生态学杂志,1997,18(4):52-58.

[6]李法云,臧树良,罗义.污染土壤生物修复枝木研究[J].生态学杂志,2003,22(1):35-39.

[7]滕应,黄昌勇.重金属污染土壤的微生物生态效应及修复研究进展[J].土壤与环境,2002,11(1):85-89.

[8]沈德中.污染环境的生物修复(第一版)[M].北京:化学工业出版社,2001:14,311.

篇4

关键词：土壤污染；修复技术；微生物修复

当前我国土壤污染引起公众越来越多的关注，我国土壤污染的产生可追搠到50多年前“”时期一些高污染工业企业的建设。近年来，随着城市化的不断推进，许多老工业企业因企业、搬迁遗留了大量的污染土地，这些污染土地污染物浓度非常高，污染深度甚至达到地下十几米，有些有机污染物还以非水相液体的形式在地下土层大量聚集，成为新的污染源，有些污染物甚至迁移至地下水并扩散导致更大范围的污染。这些土地因堆积储存、泄露或其他方式承载了有害物质，具有潜在风险性，会对人体健康和生态环境产生危害，因此急需对这些污染场地实施土壤修复。

一、土壤污染的危害

1.土壤污染导致严重的直接经济损失

农作物的污染、减产。对于各种土壤污染造成的经济损失，目前尚缺乏系统的调查资料。仅以土壤重金属污染为例，全国每年就因重金属污染而减产粮食 1000 多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达 1200 万吨，合计经济损失至少 200 亿元。

2.土壤污染导致生物品质不断下降

我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标和接近临界值。土壤污染除影响食物的卫生品质外，也明显地影响到农作物的其他品质。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差，易烂，甚至出现难闻的异味；农产品的储藏品质和加工品质也不能满足深加工的要求。

3.土壤污染危害人体健康

土壤污染会使污染物在植（作）物体中积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其他疾病等。

4.土壤污染导致其他环境问题

土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。

二、我国当前土壤污染的现状

2014年4月17日，环境保护部和国土资源部了全国土壤污染状况调查公报。调查结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。从土地利用类型看，耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为19.4%、10.0%、10.4%。可见，我国土壤污染形势严峻。

三、土壤修复技术

到目前为止，土壤修复技术已经历四个阶段的发展：20世纪70年代：化学控制、客良；20世纪80年代：稳定与固定、微生物修复；20世纪90年代：植物修复；21世纪初：生物/物化/联合修复，并逐渐将污染治理的重点集中到污染场地修复。场地污染修复就技术门类又可分为三类：

（1）污染场地（土壤）物理修复技术

物理修复是指通过各种物理过程将污染物（特别是有机污染物）从土壤中去除或分离的技术。热处理技术是应用于工业企业场地土壤有机污染的主要物理修复技术，包括热吸附、蒸汽浸提、微波加热等热物理修复技术，还包括多相抽提等技术，已经应用于苯系物、多环芳烃、多氯联苯、二英等污染土壤的修复。

（2）污染场地（土壤）化学修复技术

相对于物理修复，污染土壤的化学修复技术发展较早，主要有土壤固化一稳定化技术、淋洗技术、氧化一还原技术、光催化降解技术、电动力学修复技术等。

（3）污染场地（土壤）生物修复技术

土壤生物修复技术包括植物修复、微生物修复、生物联合修复等技术，进入21世纪后得到了迅速发展，成为“绿色环境修复”技术之一。

植物吸收修复技术在国内外都得到了广泛研究，已经应用于砷、镉、铜、锌、镍、铅等重金属以及与多环芳烃复合污染土壤的修复，并发展出包括络合诱导强化修复、不同植物套作联合修复、修复后植物处理处置的成套集成技术。

近年来，我国在重金属污染农田土壤的植物吸收修复技术应用方面在一定程度上开始引领国际前沿研究方向。同时开展了植物修复多环芳烃、多氯联苯和石油烃的研究工作，但是含有机污染物土壤的植物修复技术的田间研究还较少，对炸药、放射性核素污染土壤的植物 修复研究则更少。

植物稳定修复技术被认为是一种更易接受，可大范围应用，并利于矿区边际土壤生态恢复的植物技术，也被视为一种植物固碳技术和生物质能源生产技术。

微生物能以有机污染物为唯一碳源和能源，或者与其它有机物质进行共代谢而降解有机物。利用微生物降解作用发展的微生物修复技术是农田土壤污染修复常见的一种修复技术。在我国，微生物修复技术已在农药、石油等农田污染土壤中得到应用：

1）建立了农药高效降解菌筛选技术、微生物修复剂制备技术和农药残留微生物降解田间应用技术；

2）筛选了大量的石油烃降解菌，复配了多种微生物复制菌剂，研制了生物修复预制床和生物泥浆反应器，提出了生物修复模式；

3）开展了持久性有机物如多氯联苯、多环芳烃污染土壤的微生物修复技术工作；

4）建立了菌根真菌强化紫花苜蓿根际修复多环芳烃的技术和污染农田土壤的固氮植物一根瘤菌一菌根真菌联合生物修复技术。

微生物修复研究工作主要体现在筛选和驯化特异性高效降解微生物生物菌株，提高功能性微生物在土壤中的活性、寿命和安全性，修复过程参数的优化和养分、温度、湿度等关键因子的调控方面。正在发展微生物修复与其它现场修复工程嫁接和移植技术，以及针对性 强、高效快捷、成本低廉的微生物修复设备，以实现微生物修复技术的工程化应用。

四、结语

目前，在我国土壤修复刚刚起步，土壤修复理论与技术研究还较欠缺，适合我国国情的土壤修复技术发展方向不十分明朗，鉴于此，笔者综述了当前国内外各种土壤修复技术的方法，并分析了各种方法的优缺点及适用范围，以期为污染场地修复提供借鉴参考。■

参考文献

[1]骆永明.污染土壤修复技术研究现状与趋势[J].化学进展，2009，21（2）.

[2]晁雷，周启星，陈苏.建立污染土壤修复标准的探讨[J].应用生态学报，2006，17（2）.

篇5

关键词：冶金矿山；废弃地；生态修复；土壤改良；边坡治理

冶金矿山行业涉及面广、产业关联度大，是国家经济建设的重要基础。但在矿山的开采过程中，会不可避免地挖掘和破坏山体、毁坏林地和耕地、挤压动植物的生存空间，造成严重的水土流失和生态系统退化，形成大片的山体和废弃矿场；在资源的加工过程中，会副产大量的固体废弃物，如废石、尾渣等，它们堆弃占用土地，破坏耕地，释放有毒物质，并向周围环境迁移扩散，通过食物链在动植物体内和人体中富集，威胁矿区生物的多样性和矿区居民的正常生产生活，制约区域经济的可持续发展［1-6］。随着矿产资源的日益贫化，这些问题日趋严重，因此，对矿山废弃地进行生态修复，恢复其原有功能，已经刻不容缓。

1冶金矿山废弃地的生态现状

冶金矿山废弃地指在矿山开采过程中因被污染、占用或破坏，以致暂时失去利用价值的土地［7］。根据其成因，矿山废弃地可分为五类：（1）排岩场。由被剥离的表土、被剥采的废石以及缺乏深加工价值的低品位矿岩堆弃而成，堆积体结构松散、不稳定，自然条件下很难风化粉碎，表层植被生长困难；（2）尾矿库。由矿石经洗选加工后产生的尾渣泵送堆积而成［8］。尾渣粒径小、质地松散、表层干燥、保水能力差，尾渣会持续向外界释放有毒物质，尾渣毒性很强，植被难以存活［1-2］；（3）露天采坑。露天开采埋层较浅的矿床所形成的凹坑，通常直径较大、挖掘较深，表层岩石风化严重，植被立地条件差，难以形成植被覆盖［9］；（4）塌陷区。矿区地下大量开采后，地质条件不稳定，地面塌陷所形成的块状、带状凹陷区域，塌陷区地表破碎、难以复垦，塌陷坑四周封闭，坑内常年积水［10-11］；（5）压占地。为开发矿山所修建的辅助设施，如建筑物、公路等，它们会占用大量土地，在矿山停采后，这些区域被水泥、砌石、砖瓦等覆盖，难以复垦。我国在20世纪50年代就开始了矿山废弃地的生态修复工作，但受限于当时的观念和技术水平，这项工作一直处于零星、小规模状态，并未完全发展起来。针对矿区严重破坏的情况，国家相继出台了多项举措，一方面规范和引导矿区土地复垦工作［12］，同时明确矿企在矿山修复工作中的责任，增强了企业的责任意识，政企联合，加快了我国矿山废弃地生态修复的工作进展［13］，截止2016年底，我国已累计投入修复资金近千亿元，累计修复土地上百公顷，资助研发、推广了近200项先进治理技术，生态修复工作取得显著进步［14］。然而，我国矿区污染面积大，污染程度深，而多数矿企习惯了“先污染后治理”的生产模式，历史欠账多，使得环境治理资金需求量巨大。在当前持续低迷的矿业形势下，矿区土地的修复费用主要由政府财政拨款提供，资金缺口很大［15］。截止2016年底，我国矿山废弃地的修复率仍不足30%，与其他矿业发达国家50%~70%的平均修复率相距甚远，废弃土地修复工作不容乐观［13］。国外矿山的生态修复工作可追溯到19世纪末，到20世纪中期已经开始了系统化、规模化的治理工作，并在法律法规、管理方式和修复技术等方面获得了大量的成功经验。澳大利亚实行矿产开发、土壤改良与生态恢复相结合的“三位一体”管理模式，促进了矿区土地复垦和生态修复工作的进展［12］；美国的矿山土地复垦工作始于20世纪30年代，现已形成了健全的法律体系和完善的管理制度，废弃土地复垦率高达85%，其首创的复垦保证金制度已被许多国家学习采用［16］。德国在矿区土地复垦方面投入了大量的人力和财力，目前德国废弃土地的复垦率已经超过90%[13]。相比较而言，我国矿山废弃地的生态修复工作任重而道远。

2冶金矿山的生态修复技术

矿山废弃地地表大多坑洼不平、浮石凸起，铁矿等金属矿废弃地地表还散落有许多硬度大、难以破碎的低品位矿石。在进行土地复垦前，应首先利用推土机、压路机等大型设备对其地表进行平整处理，使区域附近地表性质尽量均一化，减小土壤改良和植被恢复的阻力，为后续复垦工作创造有利条件。矿山废弃地土壤重金属污染严重，氮、磷、钾等营养元素严重缺失，土壤结构性差，在不进行人工干涉的情况下，矿区植被很难恢复。因此，修复矿区污染土壤是矿区植被恢复和生态重建的前提。

2.1物理修复技术

土壤的物理修复技术包括表土转移和客土回填两种。表土转移指在矿山开采前将区域内表层土壤收集保存，待闭矿后再重新覆盖的方法［17］，在这个过程中，虽然地表植被被完全破坏，但土壤中的营养元素和种子库得以很好保存，能够加快植被的恢复速度［18］，表土转移法仅适用于新开矿山和新建尾渣场，在西欧国家的铁矿露采场应用较为广泛。客土回填指直接将区域内原有表土全部移除，回填适于植被生长的耕植土，在表面形成0.1~1.0m厚的覆盖层，以达到土壤改良的目的，Mago-ba等［19-20］在大量实验后发现，覆土厚度与植被覆盖率的增量成正相关关系，当覆土厚度为30cm时，区域内植被的覆盖率能提高近70%。该法效果明显，但需要外借耕值土，费用昂贵。湖北黄梅马尾山铁矿通过经济技术比较后采用了表层客土全覆盖、乔灌草间植的方式进行植被恢复，对防治水土流失和改善区域环境起到了很好的效果。

2.2化学修复技术

矿山废弃地普遍酸碱化过度，土壤pH值严重偏离正常范围，不适于植被生长，必须添加酸碱调节剂进行基质改良。对于酸化土地，可以施用石灰、碳酸氢盐等进行基质改良［22］，刘珊珊等［23］探究了用石灰调节南京紫金山铜矿堆浸场pH值的可行性，发现在浸场表层持续喷撒石灰一段时间后，能够显著提高基质表层的pH值，但由于渣堆厚度较深、下层尾渣酸化严重，因此对渣堆深处的pH值没有明显调节效果，这对于铁尾矿库表层基质的改良可起到一定的借鉴作用。对于碱化土地，可以投入石膏、碳酸氢盐、硫酸亚铁等来中和基质的碱性［24］。Na+含量过高容易导致土壤板结，石膏中的Ca2+能够有效地替换Na+，降低土壤碱性，疏松土壤，改善水分、空气和有机质的流通条件。当土壤酸碱度过高或失调时间过长时，宜采用“少量多次”的方法施加调节剂，这样既能保证药剂的持续效力，增强调节效果，又能节省药剂。重金属处理是土壤修复的关键，利用化学物质（包括钙酸盐、含磷材料、铁氧化物、铁盐、ED-TA、α-淀粉酶、腐殖酸等）的吸附沉淀、氧化还原、催化还原、络合等作用，可以在一定程度上达到重金属离子固定的目的，显著减弱重金属离子的迁移能力［25-31］。铁矿废弃地中存在的重金属主要有铜、镉、铅、锌等，Ca2+对这些重金属离子有明显的拮抗作用，可以有效缓解其毒性，向废弃土地中喷撒药剂可阻碍农作物对它们的吸收，保证农产品安全［32］。EDTA通过螯合作用可以固定多种重金属离子，且对土壤中的微生物群落几乎不产生影响，是目前广泛应用的铁矿废弃地重金属淋洗剂［33］。黄凯［34］将有机肥和泥炭的混合试剂经过特殊工艺处理后，用于修复铅锌矿尾矿库污染土壤。Wu等［35］利用黏土、生物炭成功研制出一种具有网状结构的新型纳米复合材料，能促使有毒的Cr6+转化成无毒的Cr3+，大大简化了土壤的修复步骤，提高了修复效率。另外，利用城市污泥较强的黏性、持水性和保水性，将其用于土壤改良，既能够提高土壤肥力，改善土壤的团粒结构，又能以废治废，促进城市固体废弃物的资源化再利用［36-37］。另外，从城市污泥中提取出的一些菌株还能对Cr6+起到还原作用，可有效去除其中90%的Cr6+，实现铬渣堆六价铬的高效治理［38-39］。

2.3生物修复技术

生物修复技术指利用酶、菌类及土壤动物等的新陈代谢作用来降低土壤中有毒、有害物质的浓度，从而达到土壤修复目的的一种技术。赵永红等［40］认为，植物与降解菌的协同作用，可显著增加土壤中降解菌的数量，提高降解菌的活性，改善植被的根际微环境，促进植被对养分和水分的吸收，促进植被的立地生长，加快土壤环境的改善速度。Denny等［41］研究发现，在土壤中接种菌根，菌根分泌物能够增强土壤中重金属离子的迁移能力，增强植被的抗性，促进植物对重金属离子的吸收，加快土壤的净化速度。Boyer等［42］研究了土壤动物蚯蚓对土壤中重金属的净化作用，发现蚯蚓既能够吞食土壤中的重金属，又能够疏松板结土壤，增加土壤孔隙度，改善土壤的物理结构。徐池［43］对用不同驯化浓度/时间筛选出的赤子爱胜蚯的生理指标进行了系统比较，通过急性毒性试验和彗星试验确定了该种类蚯蚓的耐性最佳驯化条件，用该最佳条件筛选出的赤子爱胜蚯对重金属有强提取作用，利用蚯蚓的吞食作用来改善重金属污染土壤具有广阔的应用前景。

2.4植被恢复技术

铁矿废弃地土地贫瘠、盐碱化严重、重金属毒害作用强，经过一系列的修复措施，如表土转移、化学试剂投放等，在一定程度上修复被破坏的土壤，通过人工种植能较快实现矿区的植被覆盖，最终建立起新的生态平衡［44］。禾草植物和豆科植物经常都被用作矿山废弃地生态修复过程中的先锋植物，它们生长迅速，抗旱性强，耐贫瘠能力强，且豆科植物具有固氮能力，能够产生易于植被吸收、且缓释性能良好的有机氮，这对于贫瘠土壤的修复改良至关重要［45］。杨卓等［46］对禾草植物高羊茅和黑麦草的重金属耐受性进行了研究，发现这两种植物抗逆性很强，可在重金属污染土壤中迅速生长，能够起到防止土壤侵蚀的作用。Chen等［47］发现，香根草具有对Cd2+的强富集作用，即使在Cd2+含量极低的土壤中，叶片中所吸收的Cd2+浓度也可达218gC/hm，是铁矿废弃地中Cd的理想治理植物。此外，高山甘薯、海州香薷、酸模等对Cu有较强的富集作用，高山漆菇草、东南景天羽叶鬼针草等对Pb也有富集作用［48-52］。多季收割重金属富集植物，土壤中重金属离子浓度降低，这时可种植一些生物量更大的植物（如灌木、乔木等）来完善区域的生物群落，增强矿区的保水、保肥能力和抗逆性［53］。对于收割获得的重金属富集植物体，可采取焚烧法、高温分解法、生物解吸法、植物冶金法、液相萃取法等进行处理［54-55］，其中焚烧法和高温分解法能够显著减少植物残体的体积和重量，是目前最为行之有效的重金属富集植物体处置技术［56-57］。

3冶金矿山的边坡治理技术

铁矿废弃地环境恶劣，露天采坑等区域表土几乎被完全剥离，土地结构破坏严重，水分和养分流失严重，滑坡时有发生；排岩场、尾矿库的堆积结构松散，颗粒易流动，且堆场往往势能较高，是潜在的人造泥石流发生源［11］。鉴于这些特征，除对矿区采取必要的生态修复手段外，还必须辅以边坡治理等措施，以疏通地表径流，减少基质流失，增强边坡稳定性，降低滑坡和溃坝风险。

3.1客土喷播技术

客土喷播技术是一项新型的岩质边坡绿化技术，主要利用机械搅拌设备将客土、种子、缓释肥、粘结剂、保水剂、稳定剂等充分混匀，在待修复坡面上锚杆挂网，然后利用泵和压缩空气机将基材垂直喷附到坡壁上，形成具有一定厚度的喷附层［58］。喷附层结构良好，含有植物生长所需的各种营养物质，其中的保水剂为高分子树脂材料，具有很强的储水保水能力，可吸收超过自身重量数百倍的水分，且高压下水分不脱除［59］。在种子的出苗和生长过程中，喷附层能够持续供水供肥，确保植物的正常生长，实现边坡的快速绿化。为丰富边坡生物群落，客土喷播技术通常采取草罐混植的搭配方式进行植被培育，同时选用根系发达、抗逆性强的植物种子，充分利用植物根系对土壤的加筋和锚固作用，力求达到最佳护坡效果［60］。

3.2植被混凝土技术

植被混凝土技术综合了土壤学、环境生态学、岩土力学、园艺学等多学科知识，系统考虑了边坡角度、裸岩性质、气候特征、绿化要求等条件，采用特定的混凝土配方和种子配方，将植生土、胶结剂、绿化剂、有机质、腐殖质、肥料、保水剂、草种等基础材料混匀，然后浇灌于坡壁以起到边坡防护与绿化的作用［61］。植被混凝土所用的胶结剂为普通硅酸盐水泥，将其与特制的绿化剂配合使用，能够在岩坡表面形成具有大量细密孔隙的植被生长基质，该生长基质既能像普通混凝土那样稳固边坡，又因为它独特的多孔结构，可以加快水分和养分的运输速率，营养物质供应顺畅，植被生长迅速，对裸岩边坡的治理效果良好［62］。

3.3生态灌浆技术

像排岩场这种类型的矿山废弃区域，它们的地表特征明显，堆渣呈块状、块间空隙大，几乎不存在植被生长土壤，可借鉴工程灌浆技术来对它们的边坡进行治理。将基质材料、黏土和水等按照特定的配比搅拌制浆，然后由上而下对渣堆边坡灌浆，浆体填充表面空隙，并逐渐在渣堆表层形成一层富含养分的植被生长基质，该基质层具有一定硬度和抗侵蚀能力，既防渗护坡，又适于植被生长，能够为后续的植被恢复工作奠定良好基础［11］。

3.4生态植被毯和袋技术

生态植被毯是以稻草、麦秸、玉米杆等为骨架，负载壤土、保水剂、有机质、植物种子等制备出的一种边坡高效水土保持材料[63]。植被毯适用于坡度较缓的边坡，能够有效减少地表径流和降水对坡面的冲刷，减少水土流失，其中含有的壤土和营养物质可以有效促进区域植被的立地生长，植被毯生产成本低、修复效果好，目前应用十分广泛［64］。生态植被袋技术是一项新型的柔性护坡技术，袋体为无纺布袋，以聚丙乙烯为原料制备而成，通常会在制作过程中添加抗老化剂，以延长植被袋的使用寿命。在进行植被袋的护坡施工时，将耐性较强的草木种子通过木浆纸附着在袋体内侧，然后向袋内装入干燥、疏松的细粒壤土，为促进植被生长，还会适量掺入缓释肥和保水剂，当袋内壤土达到密度要求后，停止装土，用专用缝纫机封口，然后堆垒护坡［65］。在工程实践中，由钢材、水泥等筑造的护坡挡墙属于硬质结构，常因局部沉降或受力不均匀而破裂；由植被袋构筑的护坡系统属于柔性结构，可在一定范围内维持结构体的稳定。生态植被袋既能够稳固边坡，减少水土流失，又能为植被的生长提供载体，增强边坡的观赏性，是一种有效的生态护坡技术。

4冶金矿山的功能化再开发

在矿山生态功能基本恢复后，可根据矿区自身属性的不同，选择恰当的发展模式进行资源的再开发利用。常见的矿山废弃地生态开发模式有三种：单一复绿模式、农业复垦模式、景观再造模式。再利用模式的选择，依废弃地的规模、环境、交通等因素的不同而不同，不同的再利用模式能够产生不同的综合效益［66］。

4.1单一复绿模式

主要适用于地理位置不佳、复垦后可获得的耕地资源有限，基本无景观开发价值的矿山废弃地，可引入水生植物，如芦苇、金鱼藻等，将其培育成人工湿地，增加塌陷区的生态稳定性；而对于一些采深较大、面积较广的露天采坑，可对其边坡和底部进行加固防渗处理，以开发成小型湖泊；特别是对于一些破坏十分严重的矿区，经人工辅助手段后即使能够在它的地表形成植被覆盖，它的生态功能也仍有可能十分脆弱，稍加干扰就会引起植被的大片枯萎、死亡，使矿区再次朝废弃土地的方向逆转，这时可通过法规条例，将其设定为自然保护区，加强监管措施，杜绝人为扰动，为矿区生态正常恢复创造有利条件。

4.2农业复垦模式

主要针对经适当修复后可被重新赋予生产力的废弃土地，如马钢姑山矿的多层次立体土地复垦模式是国内铁矿废弃地农业复垦的典型，该矿排岩场是依托矿区原有露天采坑形成的多平台堆积场，根据生态系统的多物种配置和多层次配置原则，设计出了可进行农、林、牧、渔综合开发的立体复垦结构［67］，将中心积水采坑设计成鱼塘，进行水产养殖；对水塘浅水区底层土壤施以必要改良措施，进行水稻种植，同时在水稻中放养鸭、鹅等家禽；对排岩场堆积平台，则种植上防风林、生态林、经济林等，同时林间修建小道，供市民休闲之用；排岩场斜坡坡度大、渣粒多、水土流失严重，可乔、灌、草间植，增加斜坡植被覆盖率，减少降水对斜坡的侵蚀，增加排岩场的生物多样性，提高生态位的利用率。

4.3景观再造模式

对于一些具有旅游开发潜力的矿山废弃地，可以将其作为景观资源加以二次开发，为城市的可持续性发展，特别是老工业城市的产业转型提供新的着力点。德国政府综合鲁尔区当时所面临的社会、环境、资源等各方面的问题，制定出了符合自身情况的长远规划方案，确保了区域环境治理方法与区域经济发展政策的连续性，设计人员对鲁尔区的铁矿采坑、桥梁隧道以及其它矿区建筑物进行了构思精妙的景观改造，将旧矿区成功开发成了新的旅游资源［68］。辽宁抚顺是我国重要的煤炭和铁矿基地，大规模的矿床开采作业使得当地地质灾害频发，矿区百姓深受其害，抚顺市在对矿区环境进行全面调查后，以国家“振兴东北老工业基地”政策为契机，将原有废弃矿坑、采坑塌陷地成功打造成了特色旅游景区，既缓解工矿企业与当地居民的矛盾，也促进了区域经济的转型升级［69］。湖北黄石国家矿山公园是我国第一家国家矿山公园，是铁矿遗址开发的典型代表，这种开发模式既有助于保留采址的原有风貌，展现矿区曾经的辉煌成绩，又能够启迪和教育后人，增强游客的环保意识，对其它矿山废弃地的开发利用具有重要借鉴作用［66］。

5结语

篇6

关键词：生态环境可持续发展环境修复

随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展，特别是工业革命以来，人类对自然资源需求水平不断提高，生产强度日益加大，有毒、有害废气物质不断的输入环境，远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题，对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛，许多技术已相当成熟并被广泛应用。

对于污染土壤及地下水的之力来说，由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点，其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域，同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索，形成了一些实用技术，但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染，对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此，近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展，从而达到可持续发展。

一、生物修复—生态修复的基础

生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一，是正在发展中的技术，是生态修复的基础。

目前被广泛认同的生物修复定义，是指微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程，这是狭义的定义。

除了微生物修复外，植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现，赋予了生物修复更广泛的内涵，即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物，甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性，改变重金属的活性或在环境中结合态，通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。

目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。

二、物理与化学修复—生态修复的构成要素

从修复原理来看，物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素，根据污染物的理性性质，通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应，使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常，为了节省环境治理的成本，物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段，近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子，还是工程措施，对于修复生物的生命活动来说，是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来，使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时，也有利于污染物的去除或转化，将极大地提高生物修复或植物修复的效率，这一点对于生态修复来说是至关重要的。

物理与化学修复措施与生物修复的结合，是生态修复必不可少的构成要素，其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中，把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来，才能形成有效的生态修复技术。

三、植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是1980年代前期提出来的，其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前，植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面，如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化；池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化；污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

在污染环境治理中，从形式上来看，似乎主要是植物在起作用，但实际上植物修复过程中，往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素（这些因素可以部分人为调控）等在共同起作用。因而，总的来说，植物修复几乎包括了生态修复的所有机制，是生态修复的基本形式。

利用植物对重金属如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se,放射性核素如Cs、Sr、Ur，多环芳径，石油，化学农药，有机氯溶剂如TCE，废弃炸药如TNT等的修复研究均有报道。

篇7

关键词：边坡生态修复；水土保持；层次分析法；综合评价

中图分类号：S157.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）16-4335-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.066

近些年，随着生态道路、绿色矿山等理念的倡导，针对矿山、水电站、公路、铁路、采石场等各类建设项目施工过程中的大量坡面治理不再只是依靠单纯的土木工程，而是要更注重生态理念，因此，边坡生态修复成为当下一个热门的研究领域[1]。针对这一状况，国内外学者开发研制了一系列的边坡生态修复技术，如植被混凝土生态修复技术（CBS）、框格梁植草技术、厚层基材植被修复技术（TBS）、客土喷播技术及植生袋技术等。调查表明，这些技术都有一定的水土保持效果，但这些技术目前也存在着一些较难避免的问题。

为了能够科学地评判不同边坡生态修复工程的水土保持效果，对水土流失防治动态进行监测预报，为水土流失的治理部署和决策提供依据，就必须对水土保持效果进行评价[2]。柳小强等[3]以金安桥水电站为例，用层次分析法和综合指数法对金安桥水电站工程水土流失防治效果进行了评价；余海龙等[4]以土壤-植被系统质量和景观质量为构建主体，建立了高速公路边坡生态护坡工程效果评价指标体系；张艳等[5]对不同护坡类型的植被恢复过程中植被与土壤特征进行了评价。然而，至今水土保持效果评价仍然停留在理论探讨阶段，具体措施的效果评价涉及较少[6]。总的来说，有关开发建设项目水土流失防治效果的评价研究相对较少，评价指标也缺乏统一性[3]。

本研究通过对向家坝水电站四个不同生态修复边坡进行水土保持效果综合评价，为边坡生态修复方法的选择提供了科学依据，也为边坡水土流失后续治理提供了参考，同时为其他生态修复边坡的水土保持效果评价提供了可行的思路与方法。

1 边坡样地概况

向家坝水电站坝址位于金沙江干流下游的向家坝峡谷出口处。水电站坝址以上流域面积为45.88万km2，最大年降雨量在1 168.5 mm，年最小降雨量为852.4 mm。库区土壤土层普遍较薄，一般厚度在30 cm内；土壤质地粗糙，存在大面积的石渣子或石骨子土；土壤的有机质含量普遍偏低。项目区水土流失较为严重，项目区6个县水土流失面积共计4 660.49 km2，是长江上游水土流失重点防治区。

对于向家坝水电站边坡的水土流失治理，根据专家的建议主要采用了厚层基材喷播技术（TBS）、植被混凝土生态修复技术（CBS）、客土喷播生态修复技术、框格梁植草护坡技术等，本次评价研究的边坡样地基本情况见表1。

2 建立评价指标体系

2.1 评价指标选择的原则

研究表明在不同流域与不同尺度下，水土流失的产生过程及影响机理并不相同，水土保持所采取的措施也不一样，这很大程度限制了水土流失的过程分析和空间尺度外推[7]。所以评价指标的选择应该因地制宜，需要突出各自的重点与特点。

生态修复边坡水土保持效果评价指标的选择上除了遵循科学性、客观性、系统性、有效性[8-11]的普遍原则外，还需遵循以下两个原则：

1）主要效果原则。此次研究只重在评价边坡生态修复工程的水土保持效果。但所采取的水土保持措施反映出来的效果都不是单一的，大多都是相互关联的。所以就只需根据影响边坡的重要因素选择出可以较全面体现水土保持效果的主要指标。

2）可量化原则。当前水土保持效果评价总的形势是以定性为主，定量的科学评价还比较缺乏[6]。为此，只有对所选的主要效果定量处理，得出的评价结果会更有科学性与实用性。

2.2 具体指标

对于评价指标体系的确定，根据上述的评价指标选取的原则构建了由水土流失量、土壤-根系质量和植被生长效果三大类组成的水土保持效果评价指标体系。具体指标、选取意义及测量方法见表2。

2.3 评价指标体系

根据以上所选择的指标，建立由目标层、准则层和指标层构成的评价指标体系（图1）。

3 评价方法

本次评价采用层次分析法（The analytic hierarchy process，AHP）。层次分析法[12，13]是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初在研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配”课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价方法提出的一种层次权重决策分析方法。该方法是将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。AHP方法不仅原理简单，而且具有扎实的理论基础，是定量与定性方法相结合的优秀的决策方法，此方法对于那些难以完全用定量方法进行分析的复杂问题特别适用。

3.1 确定指标权重

在已经建立的评价指标体系中，从层次结构模型的标准层开始，对于从属于（或影响）上一层每个因素的同一层各个因素，用“成对比较法”和1-9比较度构造成对比较阵[14]，直到最下层。根据专家评分的统计结果构造出判断矩阵，层次分析法评价计算中的权重确定采用yaahp 6.0版本软件，通过对判断矩阵的一致性进行检验[15]，得到的计算结果见表3。

由表3可以看出，生态修复边坡水土保持效果评价指标体系中权重较大的是坡面植被覆盖度和坡面侵蚀模数，分别为0.370 0和0.259 0，土壤根系干重增加率和土壤容重的权重较小。

4 计算综合评价值

4.1 评价对象原始数据值

通过现场实地调查及室内试验得到以下数据（表4）。

4.2 数据无量纲化处理

由于本评价体系所选用的指标涉及方面、取值和单位不尽相同。为了能够比较各指标要素和计算指标的综合指数，需要进行数据的无量纲化处理。

数据无量纲化的过程实际上就是分级打分的过程，在划出某一指标要素的给分范围后，根据统计数据给指标分级，采用极差标准型法和等级法对所得数据进行无量纲化。标准型无量纲化的公式为[16]：

Ri= 0 xi≤bixi-bi/ai-bi bi

Ri= 0 xi≥aiai-xi/ai-bi bi

Ri=x-ai/a-bi bi≤xi

式中，ai和bi分别为第i个指标的上、下限，Ri为基础数据无量纲化之后的结果，取值范围为0～1，它表示该指标值距理想状态值的接近程度。

对于发展型指标（如边坡植被覆盖度、土壤―根系复合体抗剪强度、土壤根系干重增加率、稳定渗透率、物种多样性），当基础数据值xi越大，对生态修复边坡的水土保持效果越具有促进作用，此时的Ri按式（1）计算。对于制约型指标（如坡面最大冲刷深度、坡面侵蚀模数、土壤容重），当基础数据数值xi越大时，对生态修复边坡的水土保持效果越具有阻碍作用，此时的Ri 按式（2）计算。对于发展型与制约型同时存在的指标，当基础数据数值xi在某个值时，所起作用最为积极有效，此时的Ri按式（3）计算（本次所选指标中没有此类指标）。

各评价指标的上下限值见表5（各指标上下限值均来源于所有边坡同指标的最大和最小值，土壤容重指标取值参照专业规范，坡面植被覆盖度根据实际情况）。

4.3 综合计算

各指标的实际值经过数据无量纲化处理后，得到无量纲化数值Ri，以及通过AHP评判距阵法得到各指标的权重Pi后，两值相乘就得到各指标的综合值。即生态修复边坡水土保持效果评价综合指数计算模型为[17]：

SQR=Ri×Pi （i=1，2，…，n）

式中，SQR为评价对象的综合评价值，n为评价指标个数。

根据以上所得的数据，代入上式计算得到每个样地的综合评价值（表6）。

5 结论与讨论

由表6的数据可以看出，四种边坡生态修复工程中水土保持效果综合评价值排序依次为：CBS>TBS>框格梁植草>草种撒播，植被混凝土生态防护边坡的水土保持效果综合评价值最高。实地调查发现厚层基材喷播样地生物群落垂直结构不完善、水平结构失稳；框格梁植草坡面植被群落物种数少；草种撒播边坡只有少量草本植物，致使水土流失严重；植被混凝土生态修复样地生物群落层次复杂，结构完善，坡面基质力学强度较高，水土保持效果较优（图2）。

可见运用建立的生态修复边坡水土保持效果评价指标体系对4块样地进行综合分析，评价结果基本符合边坡样地实际情况，以上研究结果表明所选择的评价指标和所构建的指标体系对生态修复边坡水土保持效果的评价具有较好的实用价值，为以后边坡水土保持效果的定量分析提供了可参考的方法，也可为生态修复边坡后期的监测与调控提供科学的支持。由于边坡生态修复涉及多学科的理论，随着对边坡生态修复研究的不断深入以及认识更加全面，评价指标和评价体系还需要不断地加以修正和完善，使各指标的计算结果更加精确。

参考文献：

[1] 杜林峰，沈 彦，王 丽.基于生态系统服务理论的生态修复边坡预评价[J].亚热带水土保持，2014，26（1）：56-59.

[2] 唐克丽，李玉山，史立人，等.中国水土保持[M].北京：科学出版社，2004.

[3] 柳小强，陈奇伯，王克勤，等.水电站工程水土流失防治效果评价研究―以金安桥水电站为例[J].水土保持通报，2010，30（6）：195-198.

[4] 余海龙，顾 卫.高速公路边坡生态防护效果定量评价研究[J].水土保持通报，2011，31（1）：203-206.

[5] 张 艳，赵廷宁，史常青，等.坡面植被恢复过程中植被与土壤特征评价[J].农业工程学报，2013，29（3）：124-131.

[6] 景 可，焦菊英.水土保持措施与效益评价研究：以陕北安塞县为例[J].水土保持研究，2011，18（1）：132-136.

[7] 陈端吕，彭保发，李际平.植被水土保持效应尺度性研究综述[J].湖北农业科学，2012，51（3）：432-436.

[8] 和 浩，和树华，柳小强，等.冲江河水电站工程水土流失防治效果评价[J].水土保持应用技术，2010（1）：1-4.

[9] 周云艳，陈建平.植被护坡工程质量评价模型研究[J].湖北农业科学，2010，49（3）：762-765.

[10] 贾致荣，张 玮.公路边坡植被恢复质量评价指标及方法研究[J].水土保持通报，2008，28（1）：115-118.

[11] 鱼 哲，雷启祥，包文林.罗玉沟流域水土保持植被工程效果评价[J].干旱地区农业研究，2007，25（6）：237-239.

[12] SAATY T L，VARGAS L G.Estimating technological coefficients by the analytic hierarchy process[J].Socio-Economic Planning Sciences，1979，13（6）：333-336.

[13] SAATY T L. How to handle dependence with the analytic hierarchy process[J].Mathematical Modeling，1987，9（3-5）：369-376.

[14] 万年峰，蒋杰贤，徐建祥，等.层次分析法在上海市农田有害生物治理中的应用[J].生态学报，2005，25（11）：2998-3002.

[15] 陈 萍，陈晓玲.鄱阳湖生态经济区农业系统的干旱脆弱性评价[J].农业工程学报，2011，27（8）：8-13.

篇8

关键词：煤矿区 土地复垦 生态修复

中图分类号：TD88 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）11-0117-01

前言：在使用资源方面，我国是世界上使用煤炭为主的主要国家之一，也是世界上消费和生产煤炭最多的国家。在很长一段时间内煤炭的开发和利用对我国经济发展起到了很强的推动作用，但是也带来了很大的环境污染，对生态环境造成了破坏，如剥离造成的粉尘、水土流失，震动、塌陷、耕地面积减少等。据统计，截止到2014年，我国土地因为煤炭开采出现沉陷的面积超过100万hm2，对土地资源造成了极大的浪费。

一、煤矿区土地复垦与生态修复的意义与原则

1.煤矿区土地复垦与生态修复的意义

对煤矿区土地复垦与生态修复是对因为开采煤矿导致的土地功能减退、功能失调、生态环境破坏等等，通过有效措施帮助其提升和恢复生态系统功能，使土地能够耕种和生态系统正常运转的保障，使矿区实现可持续性发展道路。破坏永远比修复要简单，在修复过程中涉及到很多工程，其中包括水土、植被、土壤、采矿等等多个学科。因此在修复过程中必须提前做好规划，综合考虑修复结构、技术、时间等因素，使用合理的技术手段，联合有关部门共同开展。由于开采剥离，煤矿区土壤已经丧失了耕种价值，同时生态环境的破坏也降低了居民的生活质量，甚至造成居民患有区域性疾病。因此必须加快煤矿区土地复垦与生态修复，提升居民生活质量，增加耕地面积，提升土地的综合效益。

2.煤矿区土地复垦与生态修复的原则

2.1 与相关规划相协调，全面规划原则

土地是十分稀有和重要的资源，一些国家之间的战争就是为了争夺土地资源。矿区生态环境遭到破坏首先受到影响的就是土地，破坏性也最大，修复矿区生态环境就必须掌握当地土地的经济和自然规律，确保土地修复之后符合当地的土地价值。同时，还要把破坏土地视为自然综合体进行研究，注重生态修复工程的整体性与综合性，自然科学、工程技术与社会科学等多学科、多领域的综合，合理进行平面、空间及时间上的统筹与配置，使其达到最佳的修复效果和效益。

2.2因地制宜、措施可行原则

不同的煤矿区对周边生态环境造成的破坏不尽相同，当地的经济实力和自然条件也存在很大的差别，要综合以上因素制定修复计划，确保修复计划符合当地实际情况，即要求计划能够达到修复土地的目的，也要求计划具有实际操作性，修复工程能够全面开展，最大限度的发挥土地的效用。

二、煤矿周边土地复垦技术

1.技术特点

土地复垦技术涉及面很广，包含很多学科，具体有农学、工程地质学、环境科学、地质学、矿物学等等，因此在对土地开展复垦之前必须认清工程的多样性、广泛性和复杂性。为了更好地开展复垦工程，就必须将涉及到的众多学科有效的综合在一起，利用其中较为成熟和先进的技术形成整体规划，用发展的眼光看问题，确保土地复垦之后能够持续发展。

2.矿山土地复垦模式

2.1 工程复垦

工程复垦指的是按照矿区的地形、地貌情况，根据规划的总体设计方向要求，结合当地矿区工程的特点，利用采矿工艺和设备种类，对遭到破坏的土地使用覆土、平整、回填的方式进行整治，这种复垦主要造地，为复垦生态系统创造有效环境，这种复垦方式较快，能够迅速创造耕地。这种复垦技术在使用时，要注意矿区工程的特点，利用工程进行复垦是否具有耕种价值，复垦之后土地稳定性是否良好，并且这种复垦方式只能够对没有开采价值的煤矿区进行使用，如果该矿区还具有开采价值，那么就不能够使用这种方式。

2.2生物复垦

生物复垦方式较慢，主要是通过改善和提高当地生态系统的环境稳定和生产力，主要使用的是各种生物措施，其中土地改良、生态工程和生物工程非常关键。生物复垦是通过对植被的重建和土地的育肥实现的，技术核心是人工培育植被，建立人工群落，通过土壤培肥和熟化，解决土壤不能耕种的问题。通过有效的培肥手段，加快土壤的熟化程度。对有土型地表主要使用种植绿色植物和人工加入无机肥、有机肥的方式实现，实现土壤氮库和有机库的快速建立；对于无土型地表主要利用一些碎砾培育土壤，这些碎砾主要是容易风化的砂岩和泥岩，合理调整比例搭配，可以使用人工方式加速风化，还可以种植一些特殊植被加速风化，最终实现土壤熟化。生物复垦过程中要必须注意当地土地的原始性能和植被特点，在治理土地过程中要具有针对性，根据植被特点调整土壤结构。

3.土地复垦技术

因为大规模的采矿，很多矿区都出现土地塌陷情况，对于塌陷土地使用的复垦技术主要有：①疏干法。这种方法需要矿区附近有大量的水资源，利用开垦排水渠，对塌陷土地蓄水，积水排干之后，对土地及开展修整工程，确保塌陷土地今后不出现积水现象；②挖深垫浅法。这种方法是使用机械设将塌陷较深的地区继续挖深，改造成水塘。将挖出来的土方填充到塌陷较浅的地区，改造成耕地，减低复垦难度和经费，实现水产和农业共同发展；③填充复垦技术。这种方法是把生态工程和土地复垦有机结合，并在系统工程学、农业技术、环境科学、生态经济学等理论基础上，使用生态系统的物质循环再生和物种共生原理，对被破坏的土地进行复杂的工程改造，这种改造花费高、耗时长、涉及工艺多，但是改造效果十分良好。

三、矿区生态修复技术

1.技术特点

生态修复技术相比复垦技术要复杂，在修复过程中时间较长、投入大，并不是短期就能够达到修复效果的。一些煤矿废弃之后，矿区留下露天大坑非常深，有些达到几百米的深度，采场和排土场面积高达数十平方公里，对周边城市的生态环境造成了很大的破坏，对城市的各方面发展非常不利，急需对这些已经没有利用价值的废弃矿区进行生态修复，恢复生态环境，促进城市发展。矿区生态修复必须坚持因地制宜的原则，注重动态调控和综合效益的结合。

2.矿区生态修复的工程措施

2.1护坡护堤工程

在矿区建设过程中边坡、台阶、道路等工程的边坡都必须规划好护坡工程，预防在矿区生产过程中出现崩塌和滑坡情况。对矿区周边的河堤、河坝等建筑要经常加高、加固，防止出现洪水破坏。

2.2 矿尾的综合利用

要最大限度利用废弃矿区的使用价值，对一些能够利用的有价元素要回收利用，节约修复工程成本，减少环境污染。一些有价元素不仅能够变成新材料使用，还能过减少有害物质对环境进行二次污染。尤其是以矿区废弃物作为填充材料进行使用，能够做到就地取材，减少不必要的浪费。

2.3 植被重建工程技术

在建好的土地上需要人工培育一些适合当地生态环境的植被，在培育过程中要注意乔、灌、草等植被的合理搭配，尽量选取一些品种优良、土壤要求低、产量多、生长周期短的品种，迅速恢复生态系统。

四、总结

除了对煤矿区土地复垦和生态修复之外，为了更好的保护生态环境，为今后的复垦和生态修复创造有利条件，在矿区建设开采之前，要制定科学的建设和开采计划，最大限度减少对周边环境造成的破坏，可以利用优化开采工艺、科学设置开采程序等措施提前预防破坏行为。按照矿区工程的开采方式、开采量、开采种类等条件科学选择排土场。尽量在山垄肚大、出口狭窄、容量多、地质结构稳定的场所设置排土场。并且在设置排土场之后必须建设挡土墙，防止水土流失，破坏植被，为废弃矿区复垦和生态修复减低难度，节约成本。

参考文献

[1]魏忠义.煤矿区复垦土壤重掏研究[M].桧州：中国矿业大学出版杜，2012（1）：124～126.

[2]张杰，李绍臣，郭景忠.矿区土地复垦与生态恢复技术研究初探[J].《露天采煤技术》，2012（1）：36～39.

[3]白中科，郭青霞.矿区土地复垦与生态重建效益演变与配置研究[J]，《自然资源学报》，2014（6）：525～530.

篇9

在坡地或山体的生态修复中，废弃物可用于加固土体以适应植物生长。废旧轮胎与土工布就可以加固陡坡，主要是利用土工布和废旧轮胎交替叠加产生的摩擦力来消减土体剪力。同时，轮胎中的填充土体又可被生长其中的植物进一步固定（图3）。在南京幕府山景观恢复工程中为恢复山体植被，工程技术人员先用钢钉和铁丝把旧轮胎固定在的岩石壁上，再将回填土填入“橡胶网”，最后把数万株常春藤（Hederanepalensisvar．sinensis）、凌霄（Campsisgrandiflora）、金银花（Loniceraja－ponica）、石楠（Photiniaserrulata）等灌木植入轮胎网（图4），这种“旧轮胎复绿”的工程方法使石质疏松的山体植被较快恢复。废弃物形成的构筑物促进了先锋草本的生长。先锋草本可增加土壤表层的粗糙度，使土壤风蚀和地表水流速逐渐降低、稳定性和渗入土壤中的水量渐次增加，其肥力和抵抗侵蚀能力持续增强，这也为微生物创造了良好的生存环境。当土壤的改良程度能够适合灌木生长时，再依次引种先锋灌木、先锋乔木，使环境中的植物和生物多样性指数逐渐增高，最终彻底恢复受损环境。

2利用废弃物进行土壤生态修复

近年来，受损土壤处理方法研究的重点逐渐由成本高、可持续性差的换土法转向可持续性较强的两种土壤生态修复方法：一种是利用调节剂改善土壤结构，一种是利用特定的介质，通过结合、吸收、置换等方式使污染物与土壤分离，只是调节剂和介质材料的成本普遍较高。如果能利用特定的废弃物作为土壤调节剂或介质材料，则可进一步降低受损土壤的整治成本，并实现景观生态环境的良性发展。

2．1废弃物作为调节剂改良表层土壤绝大多数工矿业废弃物的化学组分都与土壤的化学组分相近，作为调节剂向土壤中适量加入某些工矿业废弃物不仅不会毒化土壤，还能解决土壤板结、有机质含量低、通气和透水性差等问题，部分废弃物有的游离态金属还能促进植物生长。因此，可根据待修复土壤的特性及主要限制因子选择适当、适量的工矿业无机废弃物来改善土壤结构。适量的煤焦渣、砖渣类和粉煤灰废弃物可增加土壤的空隙率与通透性，尤其是电厂的粉煤灰，加入到粘质土中有助于土壤保墒、保温，协调土壤的水、肥、气、热走向，并能增加土壤微量元素含量、改善养分状况，促进植物生长；造纸污泥、城市污水污泥、城市生活垃圾等有机废弃物以及植物废弃物（植物在自然或养护过程中产生的乔灌木修剪物、草坪修剪物、杂草、落叶、枝条以及作物秸秆等）都是良好的土壤调节剂，可增加土壤有机质、有效养分（氮、磷、钾）、微量元素（钙、镁、铁等）。在上海浦东新区外环东川林带和北川林带养护中，已开始尝试用植物废弃物改良绿地土壤。

2．2废弃物作为化学固定剂生态修复土壤废弃物可以作为化学固定剂，通过俘获和固定受污染土壤中重金属离子的方式整治环境。污染物不同，修复土壤的废弃物种类也不相同。消除土壤中的重金属、正离子、非金属物质或腐蚀性污染物质，可加入秸秆、家禽粪便等有机废弃物和建筑污泥等无机废弃物；要治理酸性土壤中的重金属，可以加入粉状或溶液形式的石灰，通过提高土壤pH值来促进土体颗粒对重金属的吸附，进而降低重金属的生物有效性。设计师Haag为了把由地质灾害造成土壤深度污染的美国西雅图市的煤气厂改造成公共休闲绿地，土壤中被逐步添加碎石瓦砾、污泥、草屑及可促进肥料合成的废弃物，以改变土壤成分及促进其中菌类的繁衍。目的是利用酶、有机物的中和作用和菌类的吸食消解能力消除有害物质。把废弃物作为固定剂生态修复表层污染为轻度的土壤效果明显，且成本低，只是实施技术较为复杂。

2．3利用生物与生物化学功能把废弃物用于土壤生态修复部分废弃物可在短时间内迅速增加土壤生物的数量。生物及其代谢过程或产物可以富集或消除环境中的污染物（可使其浓度降至环境标准规定的安全浓度之下）。因此，可利用废弃物营造出一种适合于特定生物生长的环境来实现生态修复受损环境的目的。粉煤灰与污泥配施可增加土壤有机物质含量，为微生物繁衍提供有利环境及营养物质，而微生物的活动又能进一步解决场地土壤贫瘠和肥力流失问题，从而扭转植物生长不良的状态［11］。将污泥和秸秆按适当比例混合后进行30d预堆肥处理，然后加入爱胜蚓（Eiseniafetida），通过蚯蚓的消化吸收可使污泥pH、有机碳和病原菌含量显著降低，碱解氮、速效磷、速效钾含量升高，发芽指数可达80％以上，只是堆肥点及蚯蚓饲养场要远离游憩活动频繁的景观空间，以免蠕虫影响人们的兴致。北京宋家庄的经济适用房项目，其址原为化工三厂的。建造前需修复项目中受污染的土壤，生态修复专家对场地内6万m3多轻度污染的土壤进行阻隔填埋，加入适当的粉煤灰、污泥以及特定生物来逐步消除土壤中的污染物，最终将其重新用于环境营建。

3废弃物与环境结合形成特色景观

利用废弃物的环境修复更多是借助生态学的方法，因而必然存在短期效果不明显的弊端，如果能将景观环境生态修复与景观工程营建并行，把废弃物以景观环境设计元素的形式系统地融入受损生态系统的有机更新与修复中去，则可解决景观环境生态修复时间较长的难题。因此，可以以生态修复为目的，以废弃物为工具，以景观设计为手段，根据受损环境的特点为其“量身定做”生态修复景观，展现废弃物的艺术价值，发挥废弃物再利用的潜力，通过生态学的方法将废弃物和受损景观这两个环境的“包袱”变为独具特色的生态景观。废旧混凝土能够作为构筑物改善植物生长条件，加速植被恢复，建造于德国Nidda河的洪水平原上的毛瑞斯玫瑰机场的废旧混凝土景观就是一经典案例。原机场改建中的废弃混凝土块被有秩序地铺在寸草皆无的地方，利用混凝土块自身及其周边间的缝隙为植物生长空间（图5）。这些缝隙在保护植被幼苗的同时，还可为它们的生长积累营养物质。经过一段时间，此地自然之貌再现，成为深受市民欢迎的休闲之处。废弃的山石能够以固定山体的方式生态修复环境，通过生态学的方法可将其用于山体景观的生态修复，西班牙建筑师EnricMiralles把这种思路实施到于巴塞罗那市郊的Lagualada墓地的设计中。多年前的地质活动使墓地基址的山体分裂成蜿蜒的山谷，大量山石散落其中。为生态修复受损的山体环境，山间的碎石成为墓室墙体的材料。墙体为等高线的形式，周围的乡土物种在风媒等外力作用下的自然扩散，可以持续向墓地提供适于在碎石中生长的种源，播种在石缝中的先锋草本植物根系发达，也能起到防风固石的作用。随植被的日益繁茂使得墓地与周围环境融为一体。位于荷兰的南部的Zeeland地区的Ooster－scheldeWeir项目，原本是为消除潮汐灾害在近海岸的海面上修建的拦水坝。项目结束后，现场遗留了大量的建筑废墟和蚌壳。设计者AdriaanGeuze利用这些废弃物对海滨环境进行生态修复———利用砌块等无害的建筑废弃物将洼地填成一片平整的高地，并在上面按照蚌壳颜色铺上层蚌壳，形成黑白相间的带状和棋盘方格，使人沿着公路就能够领略高地上与荷兰特有的美术传统图案有密切联系的黑白韵律的大地艺术作品（图7）。设计师和生态修复专家合作设计，利用蚌壳来生态修复海边生态环境，使其成为海鸟乐园。海鸟还可以借助蚌壳的色彩来为伪装自己：海鸟总是落在与自己羽毛颜色一致的蚌壳上。海鸟的繁衍生息使得该地区生机无限，同时，贝壳间隙为先锋草本提供基本生存条件，鸟粪还为植物的生长提供了必要的养分。只要确定了利用废弃物生态修复景观环境的设计思路，废弃物就可成为环境设计的景观素材，使环境景观设计摆脱了千城一面的现象，并能借助废弃物艺术提升景观的品质。

4结论

篇10

关键词：重金属污染 ；防控；环境修复

中图分类号：R139+.1 文献标识码：A

所谓的重金属污染，具体指由重金属以及它产生的化合物带来的不同程度的环境污染现象。最典型的案例是日本出现的水俣病，该病就是汞污染造成的。这种污染的危害主要来自于重金属所处的环境以及生物体等存在的化学形态等。最常见的就是水污染，当然还有一定程度的大气污染和固体污染。随着人口的不断增加以及工农业的快速发展，尤其是进入工业革命后，人类越来越依赖自然资源，不断的加大生产强度，此时有毒以及有害的物体就源源不断的输送到环境当中，此时环境本身的自净力已经不足以排解污染，环境污染就变得越来越严重。为了有效地解决好这个问题，目前相关组织以及机构已经开展了大量的研究活动，很多技术已经被广泛的应用到实践中去。

一 、污染的特点

重金属污染不同于其它的污染。很多种类的污染可以有效地通过环境本身的物理以及化学或者生物能力的净化来降低或者解除。然而由于重金属存在富集性的特点，不易在环境中获得解除。当前，我国在重金属开采以及加工的过程中，导致了很多比如铅、汞等的重金属进入3到大气或者水、土壤当中去，给环境带来很大的负面影响。比如废水释放的重金属，就算是浓度很低，也会积聚到藻类或者是底泥里，然后被鱼类以及贝类吸附，人食用鱼以及贝类就会吸收这种污染。水中含的金属的利弊影响不仅在于金属的特性，关键在于它的浓度以及它存在的形态等。通常，即使是金属元素对人类有益，当它的浓度超过一定标准后，它也会产生毒性，导致动植物受到污染，严重的会死亡。金属的有机的化合物比无机的化合物的毒性强很多；可溶的金属比颗粒状的毒性也强很多。

比较重金属给大气以及地表水带来的污染而言，对土壤和地下水带来的污染要复杂而且严重许多。这主要是因为这类污染有以下的特点：隐蔽、滞后、累计、治理难度大、修复时间长。针对这两种类型的污染开展的修复工作已经成为当前环境研究的重点，也是一个普遍性的世界难题。纵观全局，虽然我们在对土壤以及地下水污染的修复工作中取得了一定的成就，形成了许多科学实用的技术，不得不承认的是，遮羞方法在一定程度上破坏了场地的结构，带来二次污染现象，而且在大面积且轻污染的土壤中无法有效开展。因此，近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在对环境的治理以及修复过程中，注重人和生态的和谐关系，真正的将可持续的发展观念做到实处。

二、常用的几种修复方法

首先是生物修复法。该方法是我们开展整个生态修复活动的基础。它是对环境修复的最重要技术，目前该方法正处于发展中。生态修复的概念具体讲就是指通过微生物来加速对污染物的降解活动，进而修复受到污染的环境或者解除污染的一项自发的或者是受控的过程。除了通过微生物来进行修复，植物以及动物等多种修复方法的出现，在一定程度上给生物修复赋予了更宽泛的定义，具体的讲就是指通过细菌或者真菌等各种类型的微生物以及蚯蚓类的动物或者水藻等代谢来减轻污染物的危害性，改变它们的活性，通过改变污染物的化学或物理特性来影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。当前，使用范围最广，效果最显著的生物修复法是微生物的修复法。

其次是，物理修复和化学修复。这两种修复有效地构成了生态修复。具体的从原理上来讲，物理以及化学修复指的是有效地利用光、水分、温度以及土壤和气体等各类环境因素，依据污染的特点，通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应，来清除环境中的污染物，或者将其转化为对人类有益的物质。通常，为了节省环境治理的成本，物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段，近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子，亦或是工程方法，对于修复生物的生命活动来说都是非常重要的影响要素。假如将这些因素有效地结合到一起，确保环境条件以及生态因素在有利于生物生活的同时，也有利于污染物的去除或转化，将极大地提高生物修复或植物修复的效率，对于整个生态修复来讲，上述观念是非常重要的。

将物理修复、化学修复、生物修复有机结合到一起，对于我们的整个修复来讲是非常重要的。对这些方法利用的是否有效在很大程度上关系到我们的整个修复工作的成败。因此，我们在具体的修复过程中，应该认真地将物理修复以及化学修复方法和生物修复方法结合到一起，只有这样我们才可以更好的完成生态修复工作。

第三，植物修复法。该方法是整个生态修复的最根本形式。大约是在上世纪八十年代最早出现这一概念，其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。当前，植物修复法已经包括了环境修复的每个方面，比如城市的树木、花草、植被等对大气的净化。再比如，荷塘里的水生植被通过不断的利用氮磷钾等物质来净化水体；污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。从形式上看，在整个的治理活动中，几乎是植被在发挥作用， 但实际上植物修复过程中，往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素（这些因素可以部分人为调控）等在共同起作用。因而，总的来说，植物修复几乎包括了生态修复的所有机制，是生态修复的基本形式。利用植物对重金属如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se，放射性核素如Cs、Sr、Ur，多环芳径，石油，化学农药，有机氯溶剂如TCE，废弃炸药如TNT等的修复研究均有报道。

三 、不断完善污染环境修复标准

污染环境修复标准是指把技术和法规所确定、确立的环境清洁水平，通过生态修复或利用各种清洁技术手段，使环境中污染物的浓度降低到对人体健康和生态系统不构成威胁的、技术和法规可接受的水平。最近几年，对环境的修复工作一直是相关工作的重点。但是与之配套的修复标准却没有明确的条文规定。因此，修复工作常面临一大疑惑，到底修复到一个怎样的程度才能真正的认为是修复合格了呢？在世界范围内，污染土壤修复标准是一个较新的领域，一些发达国家也是刚刚制定玩土壤修复标准。从总体上来看，各国土壤环境质量标准的建立工作，均大大滞后于其大气、水环境质量标准的建立工作；各国污染土壤修复标准的建立工作，又大大滞后于土壤环境质量标准的监理工作。

结语

通过上文介绍，我们得知了重金属污染的概念以及它的危害性和特点等。当前形式下，相关部门工作的重点应该放到如何有效的研究方法来解决目前严重的污染问题，只有做好了这项工作，才能真正的实现人与自然的和谐发展。

参考文献：

[1]黄铭洪等著.环境污染与生态恢复[M].科学出版社，2003.