土壤修复范文
时间:2023-03-15 23:30:03
导语:如何才能写好一篇土壤修复,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
土壤污染是指人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象。主要污染物质包括农业生产中使用的化肥、农药,城市周边工业释放的有机物、重金属、放射性物质、病原菌等。特别是在近年来,对着经济发展与城市化的加速,工矿企业导致的场地污染严重,使土壤遭受到严重的有机物污染和重金属污染,没有处理的污染场地将是定时炸弹,可能对国家可持续发展造成巨大影响,因此必须对土壤污染进行妥善修复,促进社会、经济、环境的可持续发展。
1土壤污染类型
1.1重金属污染?
采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类:第一类,对作物以及人体有害的元素,如汞、镉、铅及类金属砷等,因此,必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量;第二类,常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素,如铜、锌、铬、锰及类金属硒等,应控制其含量,使其有益作物生长和人体健康。
1.2石油污染
石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染,土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥,炼油厂含油污水处理设施产生的油泥,也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等,其中环境优先控制污染物多达30种。
1_3化肥污染
化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础,更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%,稳定在50%左右,但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。
1.4农药污染
据初步统计,我国至少有1300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据,全国47.5%的蔬菜农药残留超标,因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。
2土壤污染的特点
2.1土壤污染具有隐蔽性和滞后性
往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测,甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。因此,土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞后较长的时间。
2.2壤污染具有累积性
污染物质在土壤中不容易迁移、扩散和稀释,因此容易在土壤中不断积累而超标,同时也使土壤污染具有很强的地域性。
2.3土壤污染具有不可逆转性
重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解。对重金属污染,通常的方法有:利用植物吸收去除重金属、施加抑制剂、控制氧化还原条件、改变耕作制和换土、深翻等。土壤污染很难治理。积累在污染土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净化作用来消除。土壤污染一旦发生,有时要靠换土、淋洗土壤等方法才能解决问题,其他治理技术可能见效较慢。因此,治理污染土壤通常成本较高、治理周期较长。
3污染土壤的修复技术
土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业,已有的土壤修复技术达到一百多种,常用技术也有十多种,大致可分为物理、化学和生物三种方法。近年来,在政府财政支持下,我国开展了多个类型场地的修复技术设备研发。尽管可以罗列的土壤及地下水污染的修复技术很多,但实际上经济实用的修复技术很少。常用的污染场地修复技术主要包括挖掘、稳定/固化、化学淋洗、气提、热处理、生物修复等。
3.1挖掘
指通过机械、人工等手段,使土壤离开原位置的过程。一般包括挖掘^程和挖掘土壤的后续处理、处置和再利用过程。在场地修复的各个阶段和多种修复技术实施过程中都可能采用挖掘技术,如场地环境评估、修复活动中和后评估阶段。作为修复技术,本导则推荐挖掘只能作为修复方案的一部分,不适用于传统的挖掘一填埋技术方案。
3.2稳定/固化
指通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态,降低污染物的危害,可分为原位和异位稳定/固化修复技术。原位稳定/固化技术适用于重金属污染土壤的修复,一般不适用于有机污染物污染土壤的修复;异位稳定/固化技术通常适用于处理无机污染物质,不适用于半挥发性有机物和农药杀虫剂污染土壤的修复。
3.3化学淋洗
指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂,通过水力压头推动清洗液,将其注入被污染土层中,然后再将包含污染物的液体从土层中抽提出来,进行分离和污水处理的技术,可分为原位和异位化学淋洗技术。原位化学淋洗技术适用于水力传导系数大于10-3cm/s的多孔隙、易渗透的土壤,如沙土、砂砾土壤、冲积土和滨海土,不适用于红壤、黄壤等质地较细的土壤;异位化学淋洗技术适用于土壤粘粒含量低于25%、被重金属、石油烃类、挥发性有机物、多氯联苯和多环芳烃等污染的土壤。
3.4气提技术
指利用物理方法通过降低土壤孔隙的蒸汽压,把土壤中的污染物转化为蒸汽形式而加以去除的技术,可分为原位土壤气提技术、异位土壤气提技术和多相浸提技术。气提技术适用于地下含水层以上的包气带;多相浸提技术适用于包气带和地下含水层。原位土壤气提技术适用于处理亨利系数大于0.01或者蒸汽压大于66.66Pa的挥发性有机化合物,如挥发性有机卤代物或非卤代物,也可用于去除土壤中的油类、挥发态重金属、多环芳烃或二嗯英等污染物;异位土壤气提技术适用于修复含有挥发性有机卤代物和非卤代物的污染土壤;多相浸提技术适用于处理中、低渗透型地层中的挥发性有机物。
3.5热处理
指通过直接或间接热交换,将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度(150~540℃),使有机污染物从污染介质挥发或分离的过程。按温度可分成低温热处理技术(土壤温度为150~315℃)和高温热处理技术(土壤温度为315~540℃)。热处理修复技术适用于处理土壤中挥发性有机物、半挥发性有机物、农药、高沸点氯代化合物,不适用于处理土壤中重金属、腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂等。
3.6生物修复
生物修复指利用微生物、植物和动物将土壤、地下水中的危险污染物降解、吸收或富集的生物工程技术系统。按处置地点分为原位和异位生物修复。生物修复技术适用于烃类及衍生物,如汽油、燃油、乙醇、酮、乙醚等,不适合处理持久性有机污染物。
篇2
关键词:污染土壤;危害;植物修复;技术
植物修复是利用某些植物对土壤重金属的超量吸收挥发以及对土壤中有机污染物降解等特殊功能,并与根际微生物协同作用,进行原位修复污染土壤的方法,这种方法费用低,效果显著,不影响环境,是一种极具发展潜力的“绿色产业”。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体的一项绿色技术。
一、土壤污染的含义以及危害
土壤污染是指有毒有害污染物的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度,而通过多种途径进入土壤。造成土壤的物理、化学和生物学性质、组成及性状等发生变化,使土壤的自然动态平衡遭到破坏,从而导致土壤自然功能失调、土壤质量恶化、严重影响作物的生长发育和产品的质量,从而产生一定的环境效应,并可通过食物链对生物和人类构成危害。土壤污染的危害包括隐蔽性和滞后性、累积性和不可逆性、不易治理性和后果严重性。
二、植物修复技术的含义
植物修复技术包括利用植物超积累或积累的植物吸取修复,利用植物代谢功能的植物降解修复、利用植物根系控制污染扩散和恢复生态功能的植物稳定修复、利用植物转化功能的植物挥发修复、利用植物根系吸附的植物过滤修复等技术;重金属、农药、石油和持久性有机污染物、炸药、放射性核素等是被植物修复的污染物。这种技术的应用关键在于筛选具有高产和高去污能力的植物,摸清植物对土壤条件和生态环境的适应性。
三、植物修复的研究和机理
1.植物修复的研究。植物修复是一项绿色技术,它是利用植物修复有毒重金属、有机物、放射性核素污染土壤、沉积物、地表水和地下水,是一项利用太阳能动力的处理系统。作为早期有机污染植物修复的研究对象是石油烃类,其修复机理已有较清楚的认识。
2.植物修复机理。植物修复技术是一种绿色的修复技术,已经引起人们极大兴趣和关注,植物修复技术是污染土壤修复技术中发展最快的领域。当前进行的土壤污染的植物修复机理包括植物提取作用、根际降解作用、植物挥发等作用。
3.植物修复技术的局限性。植物修复既是一种符合公众心理需求的新技术,是一条绿色的,生态的净化途径,而且也是一种经济有效的净化的方案。该技术对环境扰动少,可以说是真正意义上的“绿色修复技术”。但是植物修复技术也具有其局限性,这种局限性主要表现在:(1)目前发现的超富集植物所能累积的元素大多较单一,而土壤污染通常是多元素的复合污染。(2)超富集植物生产比较缓慢,生物量低,而且生长周期比较长,因此从土壤中提取的污染物的总量有限。(3)目前发现的超富集植物几乎都是野生植物,人们对其农艺性状、病虫害防治、育种潜力以及生理学等方面的了解还不够深刻,所以难以优化栽培和培育。(4)犹豫超富集植物的根系比较浅,只能吸收浅层土壤中的污染物,对较深层土壤中的污染物则无能为力。(5)异地引种对生物多样性的威胁,要引起足够的重视,这是一个不容忽视的问题。(6)植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属污染物重返土壤,因此要将富集重金属的超富集植物进行收割并作为废弃物妥善处理。
4.植物修复技术发展前景
(1)植物修复涉及一系列技术,包括不同的植被类型,其作用对象、修复机理和能力都是不相同的。(2)利用放射性同位素标记技术,加强研究植物体内各种生理生化代谢途径对污染物胁迫下的适应性反应,如光合反应、呼吸代谢、激素应激对污染物胁迫是如何做出适应性改变的,还要加强研究污染物胁迫下植物次生代谢途径反应以及逆境信号传导途径。(3)从分子生物水平加强对植物解毒机理等基础理论的研究。应重点围绕根系来探索解毒机制和污染物在植物体内的运输机制,植物吸收污染物首先要经过根系,因此,要了解植物、土壤、微生物整个体系下各物质之间的相互作用。(4)植物一微生物联合修复技术可以成为一种很有发展前途的新型生物修复技术,需进一步完善其理论体系、修复机制和修复技术。
篇3
[关键词]土壤 重金属 污染 修复技术
中图分类号:G302 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)04-0346-01
1.引言
近年来,土壤重金属污染已成为严重的世界性问题和难题,越来越受到人们的关注。导致土壤环境产生污染的重金属主要有汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、准金属砷 (As) 等生物毒性显著的元素, 也包括有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、钴(Co)等常见元素。土壤重金属污染是影响人类健康和环境质量的主要问题之一,它不仅影响农作物生产,而且也影响大气和水环境质量,甚至通过食物链危害人类的健康。因为重金属在土壤中不能为微生物分解,因而会在土壤中不断积累,影响土壤性质,甚至可以转化为毒性更大的烷基化合物,被植物和其他生物吸收、富集,进而通过食物链在人、畜体内蓄积,直接影响植物、动物甚至人类健康。所以,土壤重金属危害防止的问题亟待解决。
2.土壤重金属的危害
2.1 对土壤酶的危害
土壤酶是一种生物催化剂,是反映土壤肥力的一个敏感性生物指标,更加直接反映了土壤生物化学过程的强度和方向[2]。有研究表明,Hg对脲酶的抑制作用最为敏感,长期大量施用含Pb的污灌,有可能使土壤中氮的转化受到较为严重的影响[3-4]。
2.2 对植物及农作物的危害
土壤中的重金属会对植物产生一定的毒害作用,引起株高、主根长度、面积等一系列生理特征的改变[5]。主要是因为吸收到植物体内的重金属能诱导其体内产生某些对酶和代谢具有毒害作用和不利影响的物质, 如H2O2、C2H2等类物质。对农作物的危害亦是如此,污染土壤中的重金属会通过作物根部的吸收进入作物体内灌溉水中含2. 5 mL的Hg时,水稻就可发生明显的抑制生长的作用,表现为 生长矮小,分孽减少,根系发育生长不良,叶片失绿,穗小粒空,产量降低,籽粒含Hg 超出食用标准(≤0.2mg/L)。
2.3 对人类的危害
重金属对土壤污染后,人们通过食物链不断摄取有害物质,这些物质在体内累积达到一定剂量后产生毒害症状。当人体摄入或吸入过量的Cd,会引起身体各器官一系列的病变,可引发以骨矿密度降低和骨折发生机率增加为特征的骨效应。可见,土壤重金属污染对人体产生极大的危害。
3.土壤重金属的修复技术
3.1 物理修复
物理修复主要包括土壤淋洗、电动修复和电热修复三种修复技术。
土壤淋洗是应用最早,也是应用最多、技术最成熟的物理修复方法。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去,再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。土壤淋洗技术实际操作较为复杂,虽能有效去除土壤中的重金属,但由于投资过高,并有可能造成土壤二次污染,因此在大面积土壤污染中应用较少。
电动修复是一种原位修复技术,近年来发展很快,在一些欧美国家已进入商业化。但事实上,实验室采用一种金属离子的溶液做模拟试验常能有效地去除土壤中的金属离子,有时也得到相反的结果。这主要与pH控制着土壤溶液中重金属离子的吸附与解吸、沉淀与溶解有关,而且酸度对电渗速度有明显影响,所以如何控制土壤pH值是电动修复技术的关键。
电热修复技术是利用一些重金属在高温下快速挥发的特性,用高频电压加热土壤,重金属受热挥发,离开土壤以达到修复土壤重金属污染的目的。但是,在高温加热的同时也对土壤本身造成了严重的破坏。
3.2 化学修复
化学修复包括化学改良剂修复、表面活性剂修复和有机质改良。
化学改良剂修复是通过向污染土壤添加不同的改良剂, 通过增加土壤有机质、 阳离子代换量和黏粒的含量以及改变土壤pH,Eh和电导率等理化性质,而使土壤中的重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低土壤重金属的生物有效性。该技术关键在于选择经济有效的改良剂,不同改良剂对重金属的作用机理不同,因此在实际操作中必须明确改良剂的作用机理才能应用, 避免形成二次污染。
表面活性剂修复即利用表面活性剂润湿、增溶、分散、洗涤等特性,改变土壤表面电荷和吸收位能,或从土壤表面把重金属置换出来,以络合、螯合物的形式存在于土壤溶液中,加快重金属在土壤溶液中的流动性。表面活性剂有助于重金属从土壤颗粒上解析出来,并进入土壤环境,增加污染物在土壤环境中的可动性,从而加速污染物的去除。
有机质对重金属污染土壤的净化机制主要是通过腐殖酸与金属离子发生络合反应来进行的,作为土壤中重要的络合剂,有机质中的-COOH,-OH,-C=O和-NH2等均能与重金属发生络合、螯合,使土壤中重金属的水溶态和交换态明显减少。陈世宝等人结合国内外的相关报道,对有机质治理土壤中重金属污染做了应用研究,指出有机质改良法可兼顾环境、经济和社会效益,是土壤重金属污染治理的一个很好方向。
3.3 生物修复
生物修复包括植物修复和为生物修复。
植物修复技术是一种以植物忍耐、分解或超量积累某些化学元素的生理功能为基础,利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的治理技术。陈同斌等2002年发现砷超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L)。刘金林等发现一年蓬(Erigeron annuus(L.) Pers.)对重金属有较强的富集能力,鸭跖草(Commelina communis L.)、艾蒿(Artemisia argyi)对Cu具有较强的富集能力[13]。杨肖娥等发现锌超富集植物东南景天(Sedumalfredii),其地上部Zn含量高达4134~5000mg/kg 。Xingfeng Zhang等发现了Cd的超富集植物―少花龙葵(Solanum photeinocarpum) 。植物修复是一种新兴的绿色生物技术,能在不破坏土壤生态环境保持土壤结构和微生物活性的情况下,通过植物的根系直接将大量的重金属元素吸收,从而修复被污染的土壤,而且植物修复通常成本较低,易操作并且对环境有益,对动辄大面积亟需治理的受污染农田比较适用,它已成为一项可靠的相对安全的环境修复技术,是一种发展前景较好的净化途径。
微生物修复法就是利用土壤中的某些微生物的生物活性对重金属具有吸收、 沉淀、氧化和还原等作用,把重金属离子转化为低毒产物,从而降低土壤中重金属的毒性,具有费用低、对环境影响小、效率高等特点,是一项廉价的绿色治理方法。曹德菊利用常规微生物资源(枯草杆菌Bacillus subtilis、酵母菌Yeast、大肠杆菌Escherichia Coli等)对重金属离子Cd2+、Cu2+进行生物修复试验,结果发现在环境中Cu2+、Cd2+浓度较低的情况下,微生物具有良好的修复性能,去除率可达25%~60%。
4.展望
土壤重金属污染来源广泛、危害较大,在今后相当长的时间内仍将是我国所面临的重要环境问题,亟待解决。近些年来, 在Se、Hg、Cd、Zn 等重金属元素转基因植物研究方面已初获成果。建立重金属的超积累植物基因库;通过应用分子生物学技术和基因工程技术,应用转基因工程技术,将自然界中超富集植物的耐重金属、超富集基因移植到生物量大、生长速率快的植物体内,培育出理想的超积累植物。预期转基因技术的应用在提高植物修复的实用性方面必将有突破性进展。
参考文献
[1] 高太忠,李景印.土壤重金属污染研究与治理现状[J].土壤与环境,1999,8(2):137-140
篇4
关键词:土壤修复技术再造修复法
土壤在生态环境中已然是重要的组成部分,也是人类在自然中赖以生存的重要资源之一。然而,近些年来随着人类社会工农业的发展以及逐渐加快的城市化进程,使得土壤中的重金属、多氯联苯、有机磷等污染物日益积累,并通过土壤影响植物的生长,最终被人体经过食物链吸收,危害身体健康。因此,关于土壤污染修复技术的研究已然是环保工程研究的重要课题之一。下面,本文将对几个主要的污染土壤修复技术现状进行归纳和再造,并对各种修复技术的未来发展趋势进行展望。
一、对污染土壤修复技术的归纳与再造
近十多年来,经过全球范围内的研究和应用, 已基本形成了包含有物理修复、生物修复、化学修复技术的污染土壤修复技术体系, 积累了各种污染类型场地中土壤综合工程的修复技术应用型经验,。下面介绍国内外相关污染土壤修复技术的研究现状。
(一)物理修复法。
1、换土法。
换土法是一种将污染的土壤换成或部分替换成新鲜还未受任何污染的土壤, 通过稀释原来土壤中的污染物浓度, 并增加土壤的环境容量, 来达到对土壤污染进行修复的方法。换土法可以进一步分为4种方法:换土、去表土、客土和翻土。换土是指直接取走污染土壤, 然后换成干净土壤, 此法适用于小面积的土壤污染,尤其针对含有易扩散且难分解或具有放射性污染物的土壤, 因此在技术再造时要注意妥善处理换出的污染土壤, 防止二次污染的发生。去表土即直接从原地移出受污染的表土。客土是指把干净的新土覆盖于受污染的土壤之上, 减少了污染物直接接触植物根系的面积,降低了污染物的浓度,使之达到临界危害的浓度以下, 从而减轻危害。翻土是指把受污染的表土翻到底层, 让积聚于表层中的污染物能够分散至更深层的土壤中, 从而稀释了污染物, 所以此法在技术再造中仅对较厚土层的土壤适用。
2、热修复法。
热修复法是指对受到污染的土壤进行加热(常见的加热方法包括蒸汽、射频、红外辐射和微波), 然后收集土壤中所含的易挥发污染物,并对其进行统一回收处理。目前该法已成功被一家美国的Hg回收公司应用于受Hg污染的土壤治理工作中, 修复了超过2300t的受Hg污染土壤, 使Hg在土壤中的含量降至1. 00mg/ kg以下。
热修复法属于物理修复法, 因此具有技术成熟、工艺简单等优点。但该方法耗能大导致操作费用较高, 又只对具有挥发性的污染物适用, 所以在技术再造时的应用范围也相对较窄。
3、玻璃化技术。
玻璃化(Vitrification)技术是指将受到重金属污染的土壤放在高温高压中, 使之变成玻璃态物质, 将重金属固定其中, 从而消除了重金属的污染。应用此种技术所花的工程量较大导致费用偏高, 但可以在根本上化解土壤中重金属的污染。其最大的优点是见效快, 所以在技术再造中适用于对受到重金属污染严重的土壤抢救性修复工作。
4、电修复法。
电修复法是指将低压直流电场通入受污染的土壤两端, 利用溶质电泳和溶剂电渗把有机污染物或重金属定向迁移至阴极室中, 从而修复土壤。 电修复法通常用在对受到重金属污染的土壤修复中。钱署强等建立在田间以及实验室的研究表明了,此法不但能用在修复土壤受到无机污染物污染的工作中,也适用在修复土壤受到低浓度有机物(如苯、乙酸、酚、二甲苯等)污染的工作中。相比于其余方法, 此法在技术再造时具有成本低,处理速度快等特点,特别针对受到水溶性污染物的粘土修复中。如果遇到非水溶性的污染物,应先用化学反应转化成水溶性化合物, 再按步骤进行脱除修复。
(二)化学修复法。
1、淋洗法。
淋洗法是指通过注水来冲洗残留在土壤孔隙介质内的污染物, 并对流入地底的冲洗水流进行回收, 达到修复土壤效果的方法。需修复的污染土壤会因类型的不同而在使用淋洗法时也有差异。例如砂质壤土, 因其粘性差, 无法有效吸附污染物, 往往只需对其进行初步淋洗。但如果换成粘性效果较好的粘土或壤土, 因其对污染物的较强吸附力, 在经过初步淋洗后, 还需要进一步的修复处理。通常在对污染土壤进行淋洗处理时, 会用到的清水、无机和有机溶液这三种作为淋洗液。考虑到在修复过程中可能因淋洗液而带来的二次土壤污染,通常会优先选择清水来作为淋洗液。总体说来,淋洗法的消耗较少, 且操作人员也不会直接与污染物进行接触。但是有些淋洗液极有可能与土壤发生化学反应而出现二次污染, 所以要在技术再造时, 慎重选择淋洗液。
2、提取法。
提取法是指通过使化学试剂和土壤中所含的污染物发生化学反应, 形成新的溶解性络合物。最后,将污染物从混合提取液中运用物理或化学手段分离出来的方法, 且可再循环利用提取液。该法在技术再造中可用在修复被重金属污染的土壤工作中, 但国内目前关于相关方面的研究还在实验阶段。
(三)生物修复法。
1、生物通气法。
生物通气法是将空气强制通入污染土壤中, 并将其中的易挥发性有机物一并抽出, 直接排入大气或再利用排入气体处理装置对其进行后续处理,即是一种通过强迫氧化生物的方法进行降解。该方法一般用于受到地下水层上部且透气性较好又容易挥发的有机物污染的土壤修复工作中, 也对结构疏松的多孔土壤适用, 便于微生物的繁殖生长。通常在使用通气法对土壤进行处理前, 会在污染土壤上打至少两口井, 在加入空气前先通入一些氮气,作为对菌生长进行降解的氮源, 来提高修复效果。据研究表明, 氮素营养虽能使降解污染物的速度加快, 但也可能因此阻止生物的降解,因此在技术再造时要注意不要使用过多。
2、植物修复法。
植物修复法是指用植物来吸收污染土壤内的重金属, 再将重金属萃取出来, 富集转移至植物地上枝条的部位和收获的部位, 或通过植物根系有的微生物系统和酶系统来络合污染土壤中的重金属, 从而达到降低生物毒性和重金属的活性的效果, 减少了重金属被通过空气中而产生扩散或被淋滤时进入地下水的可能。此法在技术再造中应主要用作修复重金属污染的土壤中, 或修复有机物污染的土壤中, 但国内对这方面的应用相对较迟, 所以其主要原理还在于利用植物根系中的微生物群落来降解有机质从而进行修复。
二、对污染土壤修复技术的展望
鉴于土壤类型的较大差异,以及复杂多变的生态条件和环境因素,在对污染土壤修复技术的效果评价方面还存在较大差异。随着各种污染土壤修复技术的不断进步,其修复效果的评价方法也在逐渐被重视。然而,对于污染土壤修复技术还缺乏深入系统的再造,也存在着许多尚待进一步研究的问题。
面对土壤污染类型呈现多样化, 污染场地的综合环境错综复杂, 因此,未来还应发展针对污染土壤修复的决策支持系统以及事后评估技术。此外,现今还没有一套通用的评价污染土壤修复技术准则,因此建议尽快建立有效的通用评价指标体系,对大多数的污染土壤条件和类型都适用。制定污染土壤修复技术标准的基础以及对修复效果进行检验和评价的基础都是建立在对修复基准的研究之上的,所以未来的一项重要工作就是加强对修复基准的研究,以保护对污染土壤修复技术效果评价中的科学性。
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.(03).
篇5
这里是郴州市苏仙区良田镇邓家塘村。11年前,中科院环境修复专家陈同斌带领他的重金属污染土壤植物修复团队,在此建立了世界上第一个砷污染修复基地,通过种植蜈蚣草,尝试修复此前一年遭遇严重砷污染的农田。此后至今,科研人员每年都会将采集的土壤和植物样本带回实验室检测,观察数据变化。
“每年的最高修复效率能达到15%,有一块低浓度污染的地,我们已经修复好交还给当地百姓了。”中科院地理科学与资源研究所副研究员廖晓勇告诉时代周报,蜈蚣草是目前修复砷污染农田最有效的植物。
肖晓红恰是受聘于修复基地的一名管理人员,如果没有当年的砷污染事故,这个季节,这位农妇和村人本应下田插秧、施肥喷药。现在,他们都洗脚上岸,或自主创业,或外出打工。被污染的农田则通过土地流转的方式全部种上了林木。
尽管存在着耗资大、费时长、缺乏经济效益等缺陷,但通过种草植树等方式,吸附土壤中重金属元素的生物修复法,被认为是修复污染土地的最好方法之一。
如今的“有色金属之乡”郴州,正试图以此方式为曾经因向自然过度索取,留下的疮痍进行排毒和疗伤。
三种土壤修复方式
2000年1月8日,位于苏仙区原邓家塘乡(现良田镇)邓家塘村上游的原郴州砷制品有限公司,违规将只能在生产中循环使用而绝不允许外排的高浓度含砷工业废水直接排放,渗透到附近村民的井水中,造成饮用水砷含量严重超标,总计有380多人因急性或亚急性砷中毒入院治疗。
经过有关机构检测,此次事故中受害最严重的是邓家塘村十二、十三和十四3个小组,涉及200多名村民和100多亩田地,受污染的水田短期内无法继续种植水稻,需要改良土壤,或改造成旱地种植其它作物。
这就是当年震动全国的郴州重大砷污染事故。事后,污染企业被关停,事故直接责任人因犯重大环境污染罪被判入狱,并支付受害群众各类赔偿共计230余万元。
12年过去了,事故留下的遗毒,至今仍如阴霾般笼罩在当地政府和村民心头:被污染的土地如何修复?
这个追问,同样适应于郴州多年来在矿山开采和重金属冶炼过程中产生的被污染地块。
2009年,国家开展了全国范围内的污染场地调查。郴州市环保局副局长张继耀告诉时代周报,也正是在这一年,郴州着手考虑土壤修复,对全市的土壤进行了取样和监测。
截至目前,包括郴州在内的全国各个城市污染地块的详细数据尚未公布。不过,张继耀坦承,位于湘江源头,以矿业经济为支柱的郴州,重金属污染尤其是土壤污染,在湖南省算“较严重”。
“源头不治,湘江难治”,这是国家在“十二五”期间进行湘江流域重金属污染治理时提出的要求。
张继耀坦言,其所在的环保部门承受着不小的工作压力,“土壤修复,事关群众的食品安全和生命健康,责任重大,我们真的很着急。”
目前,国内的土壤修复主要有三种方式:一是物理法,将受污染的土地转移走;二是化学法,通过改良剂将受污染的土质改变过来;三是生物法,通过种植蜈蚣草、苎麻等超富集植物,将土壤中的重金属元素吸收出来。不过,鉴于郴州土壤的重金属元素本底值较高,化学法在当地难以应用。
在向国家申请200万元的治理资金后,郴州在嘉禾县行廊镇开始了土壤修复试点,对当地遭受尾矿水污染,铅、砷、镉等重金属超标严重的50亩农田进行治理。其中30亩改造成鱼塘—将受污染的土方挖出,集体封存,覆土种植非食用性植物,同时引进外地干净水源进行养鱼;另外20亩则种上苎麻。
从效果来看,“养鱼很成功。”张继耀笑称,这一示范工程已经通过湖南省环保厅验收,还得了奖。
不过,这一修复模式要大面积推广仍存在困难,“如果要连片开挖,土地表面至少要移走1米深,那么多的土堆到哪里去?何况还是受过污染的(土壤)。”
边修复,边生产
种植苎麻是修复污染土壤较好的方法之一,不过在郴州的治理过程中,也遭遇了实际的困难。
为了大面积推广苎麻种植,形成治污规模效应,同时解决种植户的后顾之忧,郴州市环保局副局长张继耀在2008年特别批复,建议专门创办一个苎麻加工厂。
不过,从民众的反应来看,这并不是一个受欢迎的项目,“由于经济效益差,没有形成市场规模,政府又没有补贴,群众的种植积极性不高。”张继耀对此感到无奈,苎麻厂很快倒闭。虽然当地现在仍有少量苎麻种植,但仅限于农民自用,“用来搓麻绳、编麻袋什么的”。
张继耀将种植苎麻失败的原因归于资金、技术、经济效益和种植习惯等多种因素所致。
事实上,在美国等发达国家,遭遇严重污染的土地一般是封存起来禁止耕种的,政府要对农民给予补贴。
但在人多地广的中国,这一方式的推广仍存在操作上的难度,而生物法则是最相对可行的选择。
早在2001年,遭受砷污染的邓家塘村就开始选用生物法修复土壤。中科院环境修复中心主任陈同斌带领的环境修复团队,在此租了15亩受污农田,建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复工程示范基地。此前,陈在全国范围内进行土壤污染状况调查时,发现了世界上第一种砷的超富集植物—蜈蚣草。
蜈蚣草具有超常的从土壤中吸收富集砷的能力,每年每亩地大约可以吸附7-13公斤的砷,其通过根系将土壤中的砷等重金属元素吸收到体内,并转移到地上部分。通过蜈蚣草的吸附、收割和安全焚烧,一般5年内受污染地块就可以修复。
中科院地理科学与资源研究所副研究员廖晓勇告诉时代周报,从多年来对基地采集的土壤和植物样本的检测结果观察,污染地块的砷含量在不断减少,蜈蚣草每年的最高修复效率能达到15%,有一块污染程度较低的土地已经修复好,交还给了当地老百姓。
鉴于蜈蚣草对砷污染土地具有极强的修复能力,2010年10月,由国家总投入2450多万元的蜈蚣草修复项目,在广西环江地区、云南个旧、湖南、江西等地成规模展开,总修复农田面积达到1000-2000亩,成为世界上最大面积的重金属污染农田修复。
但在现实中,由于蜈蚣草的种植时间长,成本高,没有经济效益,当地很多老百姓宁愿将土地抛荒,也不愿做这种吃力不讨好的事。
为此,陈同斌将单纯的修复技术发展成超富集植物与经济作物间作的边修复、边生产的新型修复模式,即将蜈蚣草与经济作物套种,一行种植农作物,一行种植蜈蚣草,以此来增加农民的经济收入。
本报记者在邓家塘村采访时看到,被关停的原郴州砷制品公司的厂房已经破败不堪,被湮没在茂密的杂草和灌木丛中,周围的农田上,是成片的杨树林。
苏仙区环保分局纪检组长曹军刚介绍,这里如今种着60多亩林木,70多亩草类,“都是10年前栽的,杨树的适应力强,生命旺盛,除了杨树,还有樟树、桂花树等多种植物。”
曹军刚说,通过土地流转植树种草,也要视老百姓的意愿而定,“早年之所以没有大规模开展,就是担心因为缺乏经济效益引起群众不满。”
在摸索中前进
在邓家塘种植了4年蜈蚣草后,陈同斌团队选择了退出,其重要原因是修复所需资金问题难以解决—通过生物法修复污染土地,价格达到了平均每亩2万元,地方政府不能给予补贴,老百姓的负担重,对这种方式根本不买账。
虽然蜈蚣草修复基地目前仍存在于邓家塘村,包括廖晓勇等在内的科研人员亦在坚持,但种植面积和样本采集、检测频率都在逐步减少。
“以前采得多,一年要采六七次,这两年由于科研经费的原因,做得少一点,一年也就一两次。”廖晓勇说。
廖晓勇介绍,过去修复基地的经费得到一些项目的支持,近年来随着这类项目的减少,科研团队只能拉一些别的项目来继续维持,但他们仍会坚持做下去,“因为这个事情比较有意义。”
对于蜈蚣草修复土壤遇到的经费问题,环保官员张继耀表示理解,却又无能为力。
此前,当地环保部门曾上报了多个土壤修复项目,但上级主管部门划拨的治理资金相对较少,这些钱往往花费在污染源的治理上,“目前的治污,还是以预防为主,防治结合。”张继耀说。
土壤修复耗资巨大,其效果往往难以预期,这样的担忧让地方政府对此类项目的投资慎之又慎。
廖晓勇向时代周报透露,蜈蚣草修复项目已经入选了国家环保部的先进污染防治目录,其在技术层面上已经非常成熟,目前推广的困难在于政府对该技术的推荐力度,“存在一个认知度的问题,有的地方政府认可这种生物修复法,有的就无法接受。”
端午节的小长假期间,张继耀在长沙参加了一次百名专家会诊湘江的研讨会,话题是关于湘江流域重金属污染土地的修复。
从与会专家的介绍来看,目前国内的土壤修复都还处在摸索阶段,没有很成熟的方法能完全推广,甚至在欧美发达国家,也没特别行之有效的方法值得中国借鉴。由于资金缺口大,完全靠地方政府买单,土壤修复的进展缓慢。
根据张继耀的估算,目前在中国,每修复一亩严重污染的耕地,大约需要花费人民币50万-60万元。修复时间漫长,一般要10年甚至20年时间。由于各地土壤土质不一样,修复方法往往不能一概而论,尤其是对郴州这样的土壤重金属含量底值较高的地区,需要在实施中不断调整方案,这使得土壤修复工作变得异常困难,难以预期。
对当前的土壤修复模式,张继耀感到担忧,“没有国家从资金和技术层面上予以支持,单靠地方财政,根本无法独立完成”。
张继耀称,近年来郴州一直致力于重金属污染土壤的生物修复和物理修复方面的探索,2011年底,环保部门与湖南一家环保公司签订了土壤修复合作协议,在永兴县太和乡开展的化学原位修复土壤污染的示范工程项目已经动工。
不久前,郴州将土壤修复列入国家“十二五”期间湘江流域重金属污染治理规划,并上报国家申请专项治理资金,以期提高重金属污染的修复能力。
而在曾经的污染地邓家塘村,如今,无田可种的农民洗脚上岸,有经济能力的,利用当地的矿产资源办起了米石加工厂,生产石子、石粉等建筑材料,家庭困难的农户则外出打工。
肖晓红家也开了个米石作坊,日子过得还算富足。偶尔,当她去基地给蜈蚣草作管理时,脚下的土地才会让她记起,自己依然是个农民。
武汉40亿修复土壤
本报记者 何光伟 发自武汉
赣州的稀土矿产开采导致土壤污染,仅仅是中国近数十年来经济增长背后的一个样本。
如今,工业污染在农村带来生态灾难的同时,其在城市的影响也随着房地产开发逐步显现,土地污染的危害也已从农村蔓延到了城市。
距离赣州市750公里的国家老工业基地湖北省武汉市,其城区内大量化工污染企业搬迁后的土地,正在困扰着这个中部崛起的“龙头”。
就在2008年,武汉市要求市区内化工企业在4年内搬出三环。不少化工企业搬迁后腾出的土地,很快被地产商开发成楼盘卖掉。
位于江岸区谌家矶西流湾的一个经适房小区,能够容纳2400户。
该小区占地160亩,在其开工一年多后的2009年11月3日,武汉市环保局批复其项目环境影响报告书。2010年9月,该地块通过武汉市环境监测中心站的环评验收。
但很多业主并不知情,这个小区全部坐落在原长江化工厂厂址范围内。
这个小区的开发商花费600多万对污染进行了处理,他们用塑料膜覆盖住受污染土地,再将运来的安全土壤覆盖在膜上。
业主们不相信验收结论,他们也认为塑料膜覆盖住受污染土地就能解决问题,他们后来虽然采取了罢住等方式表达换房等诉求,但最终不了了之。
这个小区并非孤例。早在2006年3月,武汉三江航天房地产公司竞得“赫山001号”地块建商品房,这一总面积280亩的地块竟然原属武汉市农药厂。
随后开发商要求退地,武汉市土地储备中心赔偿1.2亿元。直到2011年5月11日,该地块启动修复工程,武汉市政府需再耗资2.32亿元为毒地埋单。
据武汉市环保局一位工作人员介绍,该市还对其他7处涉污地块进行调查评估,确定了4处土壤修复试点。初步统计,武汉市整个治理、修复工程耗资或达40亿元。
赣州:刮骨疗伤
本报记者 何光伟 发自赣州
享有“稀土王国”之称的江西赣州,正面临着土壤污染治理难题。
今年4月,由国家42个部委组成的联合调研组在赣州经过6天的调研后,形成了一个赣南苏区的环境报告。报告显示,稀土开采污染遍布赣州的18个县(市、区),涉及废弃稀土矿山302个,遗留的尾矿(废渣)达1.91亿吨,被破坏的山林面积达97.34平方公里。
上述赣州稀土污染的现状,也意味着整个赣州地区治理土地的困难。被矿产污染的土地不仅降低了粮食产量,也破坏了人们的生存环境,甚至让人身患疾病。
在未来的很长一段时期内,赣州将不得不为治理稀土污染而花费大量的人力和财力。根据公开披露的信息,赣州地区稀土整体治污花费的代价,需380个亿;而2011年,江西全省稀土行业全年利润为65亿元。
“搬山运动”
李日考家的责任田在几年前就荒废了,原因是稀土开采,已破坏了水源和土壤。李日考所在的赣江村,目前有近300亩农田被荒弃。
按照村民们的说法,污染让不少村民疾病缠身。为逃避稀土开采带来的污染,他们不得不离开这个祖祖辈辈生活的村庄。
位于江西省赣州市龙南县的赣江村,以盛产稀土出名。就是这个赣南普通的小山村,曾是稀土私采和违法加工的重灾区。
官方资料显示,中国的稀土储量占全球36%,而江西省就占中国稀土储量的六成,赣州市则是江西省稀土的主产地。
而龙南县则是赣州“稀土第一县”,已探明离子型重稀土的储量占世界离子型重稀土储量的70%,其品质居世界之首,一直享有“稀土王国”的美誉。
就是这个“稀土王国”,多年来由于开采稀土,让部分商人暴富的同时,也给当地带来了巨大的生态问题。
据熟悉情况的赣江村村民介绍,稀土开采一度使用的池浸工艺被称为“搬山运动”,即先砍树锄草,后剥离表层土壤,所到之处山体面目全非。
在“搬山运动”中,使用碳铵或硫铵浸出、酸沉等工序会产生大量废水,水里富含氨氮、重金属等污染物。
村民们明白碳铵或硫铵就相当于化肥,是这些过量的肥料经稀土废水污染了水源和土壤,让他们种出的水稻疯长,“只长稻秆不长穗”。
公开数据显示,每生产1吨稀土氧化物要消耗7吨左右的强酸,稀土行业每年产生的废水量达2000多万吨,其中氨氮含量300mg/L~5000mg/L,超出标准十几倍至上百倍。
至于重金属会带来什么危害,村民们并不知晓。但村民们很清楚,他们在五六年前就种出了不结果的水稻,最后变成了一堆只能做柴火的稻草。
在赣州随处可见寸草不生的山体,大有“苍崖铲赤壤、清溪泛黄流”的景象,黄浊臭水人畜皆不能饮用,稀土开采带来的环境灾难由此可见一斑。
因“搬山运动”采取的池浸、堆浸工艺提炼稀土方法简单,曾一度造成过去近20年间,赣南的土法提炼稀土遍地开花。
以池浸工艺为例,该方法每开采1吨稀土,要破坏200平方米的地表植被,剥离300平方米表土,产生2000立方米尾砂,每年造成1200万立方米的水土流失。
就在此前的4月16日,由国家42个部委组成的联合调研组在赣州经过6天的调研后,形成了一个赣南苏区的环境报告。
报告显示,稀土开采污染遍布赣州的18个县,涉及废弃稀土矿山302个,遗留的尾矿(废渣)达1.91亿吨,被破坏的山林面积有97.34平方公里,需要治理70年。
赣州模式
从上世纪末开始,中国就在探索适合自己的稀土管理模式,但时至今日,稀土污染的治理还在艰难进行。
“大矿大开、小矿放开、有水快流”的搬山运动,一定程度上推动了赣州当地经济的发展。但与此同时,环境和生态的污染,已变得越来越严重。
正是在污染逐日严峻的形势下,赣州提出了稀土治理的“赣州模式”。按官方解释,“赣州模式”是在“龙南模式”的基础上,新增对稀土分离产品的控制,从稀土开采至稀土分离后的产品,赣稀矿业都拥有所有权,外部公司只受托加工。
事实上,早在1989年的全国第二次稀土工作会议上,“龙南模式”最先被提出,而随后的“赣州模式”即源于此,并对其加以“改进和创新”。
诞生于1985年的“龙南模式”,基于“村村开,乡乡开”,致使被破坏的矿山面积达17.77平方公里,尤其是水土流失、土地荒漠已经非常严重。
龙南县不得不着手稀土治理,当时就提出“统一规划、统一计划、统一开采、统一销售、统一治理”,每个乡只办一个矿,全县稀土生产经营统一交由龙南县稀土工业公司负责。
龙南县的稀土治理方式获得了赣州市的认同,赣州市随即提出“赣州模式”。在2000年,赣州成立南方稀土矿业公司,意欲仿照“龙南模式”整合全市稀土。
在随后的几年里,“赣州模式”不仅控制了境内稀土开采,还通过开发“原地取矿”等新工艺减少了环境问题,使企业环境治理费用大为降低。
龙南县的邻县信丰县也是稀土大县,该县安西镇热水村,挖掘机和铲车早在十几年前就开始了“搬山运动”开采稀土,以至不少山头被削平、平地变深坑。
稀土矿区的人们一直饱受污染磨难,虽然当地政府也经常出台政策,希望努力改变矿区的生态,但效果似乎并不显著,而资金则是最大的瓶颈。
为解决因稀土矿长期开采导致的水土流失和污染问题,龙南县和信丰县在2010年底一共获得江西省下拨的4370万元专项资金,用于稀土废弃矿山环境治理。
官方希望矿区能变成“绿色银行”,鼓励农民承包废旧稀土矿山通过种植果树、挖鱼塘、办养殖场等形式,以达到最大限度利用废旧矿山资源。
在龙南县足洞稀土矿区四车间治理点,这个面积0.29平方公里的废弃稀土矿山,先前种上的杨树和松树很多均无法存活。
为了治理足洞矿区四车间的稀土污染,当地政府目前投入的花费已超过5000万元。每亩矿山仅复绿的费用就要超过2万元,仅这一个矿区的治理花费需要3个亿。
几千万资金对于稀土矿区的生态修复,仍然是杯水车薪。按龙南县官方此前的估计,如果将整个龙南县的稀土废矿水土治理好,需要资金几十亿元。
“刮骨疗伤”
地不能种、水不能喝、地质灾害增多……这一系列因稀土等矿产过度开采带来的问题,如今,让赣州市品尝到了粗放式发展的苦头。
为减少稀土开采带来的污染,国务院在《关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见》中明确提出,坚决取缔南方离子型稀土池浸和堆浸工艺,全面推行原地浸矿工艺。
但熟悉情况的专家指出,禁止池浸和堆浸,只是杜绝开挖山头,实行原地浸矿,表面上保护了植被,但污染和危害还有可能转移到地下看不见的地方。
在上述专家看来,赣州推行的原地浸矿工艺开采稀土,并不能真正杜绝污染。加之此前开采稀土破坏的环境,随着以后继续开采稀土,注定会让赣州市走上漫长的治污之路。
在今年4月初的赣州市“两会”上,赣州市市长冷新生在谈到2011年生态建设时说,去年赣州完成废弃稀土矿山水土保持综合治理1915亩。
冷新生表示,按这个治理速度,赣州被污染的山林97.34平方公里(折合146010亩),需要治理70年,并且还是在没有新增污染的前提下才能实现。
赣州市委书记史文清也曾表示,这么多年,赣州累计开采稀土25万吨,占全国的70%,这个贡献不能用资金来衡量,留下了大片废弃矿山,现在大致估算,治理需要380亿元。
如果要恢复到未开采稀土前的状态,整个赣州市的稀土矿区至少需要1000亿元资金。而赣州市在2011年的财政总收入,也就只有180.32亿元。
由于此前多年来的滥采滥挖,江西省非但没有从宝贵的稀土资源中获得应有的利益,反而一直在做赔本买卖。
江西省工信委的数据显示,截至2011年底,江西省全年稀土主营收入329.2亿元,利润65亿元。核算下来,稀土行业利润率接近20%。
20%的投入产出比,并不算低,但这里的成本仅仅包含企业人员工资、设备投入等显性成本,却没有将开采稀土造成的环境污染这一隐性成本计算在内。
篇6
>> 土壤重金属污染及修复的研究现状 重金属污染土壤修复技术的研究现状分析及展望 土壤重金属污染现状及修复技术研究进展 土壤重金属铬污染分析及修复技术 土壤重金属污染及修复技术 农田土壤重金属污染及修复技术分析 论重金属污染土壤修复技术的研究 重金属污染土壤植物修复技术研究 土壤重金属的污染现状及生物修复技术 浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术 解析土壤重金属污染的现状与危害及修复技术 土壤重金属污染特点及修复技术研究 论土壤重金属污染现状与修复 浅谈金属矿山土壤重金属污染现状及修复治理措施 浅谈土壤重金属污染与修复技术 重金属污染土壤修复技术应用 浅析土壤重金属污染与修复技术 重金属污染土壤修复技术探讨 浅析土壤重金属污染及修复措施 土壤重金属污染修复研究进展 常见问题解答 当前所在位置:l,2013-07-12.
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篇7
摘要:本次研究以城市工业污染作为主题,探讨与其相关的污染场地类型及土壤修复技术研究进展问题。首先对我国城市工业污染场地的类型进行了简要说明,并结合当前几种土壤修复技术的应用及研究趋势,对主题展开具体论述。
关键词:城市工业;污染场地;土壤修复;技术研究
1引言
在改革开放政策下,我国经过多年快速发展,经济地位已经位居世界第二,成为世界级的超级大国;但由于发展速度快、环境治理跟进慢,因此,导致了诸多工业污染问题。从当前城市工业污染场地分析,主要包括重金属、有机污染物、复合污染三大类型;但在土壤修复技术方面方法已经开始应用多种修复技术,并在尝试创新发展,以下进行具体说明。
2城市工业污染场简述
在三大污染类型中,重金属污染有45种元素(以相对密度在5.0以上为主);但在土壤重金属污染方面,主要由8种元素引起,具体是Cd、Cu、As、Ni、Cr、Pb、Hg、Zn。从行业分析,以冶炼、皮革、化学品、铅蓄电池制造等居多。有机物污染则集中在有机化学物方面,如石油、农药、多氯联苯、苯系物等。复合污染中有重金属-有机复合污染,以及有机物类型内、重金属类型内的复合污染等。另外,在复合污染中由于污染物之间存在交互作用,也会造成一系列难以预料的环境效应,并给污染治理工作造成极大阻碍与技术挑战。
3城市污染场地土壤修复技术研究进展分析
目前在应对城市工业污染场地造成的土壤污染问题时,多以污染源分析为主,实施针对性、综合性的治理措施。从应用与发展层面观察,土壤修复技术包括淋洗修复、热处理、土壤气提、植物修复、固化与稳定技术等。以下从常用的土壤气提技术、固化与稳定技术、植物修复技术进行具体说明。
3.1土壤气提技术
土壤气提技术以物理方法为主,具体是对土壤孔隙实施蒸汽压的降低,然后,将污染物转化为蒸汽形式,并通过气提方法完成污染治理。同时,这种土壤气提技术的应用能够以活性炭吸附法、生物处理法完成对土壤的净化处理,并实现循环利用。从应用情况看,通常以原位土壤、异位土壤、多相浸提三种技术应用为准。在气提系统下,能够实现热空气,提高轻质石油烃挥发,并使三氯乙烯、四氯乙烯类的有机卤化物得到有效挥发。以评估效果分析,也能够达到对非黏质土壤污染物的修复,其修复效果在现阶段能够达到90%。在三种技术应用中,原位与异位土壤气提技术,针对地下含水层之上的包气带效果最好,而后一种技术对于包气带、地下含水层均有显著效果。整体上能够根据亨利系数进行评估,通常在>0.01的情况下、蒸汽压>66.66时,均能够进行有效处理。
3.2植物修复技术
植物修复技术属于绿色技术,因其成本低、可原位修复、环境美学效应突出而受到好评。一般实践中以超富集植入、富集植物提取修复为准;其原理即以植物根系达到对污染物的有效控制,减少其扩散,并利用恢复生态功能完成稳定性修复,同时,在植物的代谢功能、转化功能、吸附功能下,也能够很好的实现对污染物的降解、过滤,并达到改良土壤的目的。从应用范围观察,如重金属、石油、炸药、放射性核素、农药等造成的土壤污染均可。另外,在农田土壤污染物、人工湿地、生物栖息地等治理与建设方面均有显著效果。在我国的砷、铅、铜、镍、镉、多环芳烃方面已经起到了较好效果。然而,针对超富集植物方面的一些瓶颈,需要进行匹配性的农艺性状、病虫害防治等,以此增强植物修复技术的应用效果。
3.3固化-稳定技术
使污染物在污染介质中获得固化,并处在稳定状态,可以通过固化-稳定技术完成;如应用固化稳定剂、污染土壤混合达到修复目的。从应用原理分析,它集合了化学-物理-热力学多种方法实施综合治理;具体以石灰、沥青、硅酸盐水泥等固化稳定剂为准。这种方法的应用适用于原位与异位方面的重金属污染土壤修复,对有机污染物的土壤修复则效果不明显。建议在修复过程中需要遵循因地制宜的原则;固化-稳定技术的优势在于成本低、见效快;其风险主要在于可能性的环境条件影响下,会造成污染物的重新释放,所以,在应用过程中,必要进行安全性监测评估,提高治理效果。
4展望
目前,我国已经引入诸多研发设备,但关于土壤修复技术的研究技术依然处于初步发展阶段。需要增加这个方面的知识产权保护;尤其是在引进设备、技术权限方面,价格昂贵的现状下,必要从政府投入、企业技术研发方面增加技术扶持。尤其要强化我国在组合技术方面治理水平。比如,在单一修复方法的基础上,增加对无机-有机复合污染、新老污染物并存方面的污染。另外,应该在环境修复材料研发方面扩大影响,如氧化剂、还原剂、催化剂等方面的新产品研发;政府可以通过加强对生态环境效应的监测、评估;使实际的调查研究结果,能够与当前城市工业污染场地土壤修复技术发展水平相匹配。需要说明的是,应该按照现阶段我国不同地区的污染场地类型、修复技术应用情况,鼓励更多的民营企业投入到对污染场地的治理技术研发与治理中,提高土壤修复的市场化水平,从多个面向增加修复速度、提高修复效果。
5结束语
通过上文分析可以认识到城市工业污染场地类型比较多样,修复中的技术应用存在一些瓶颈;但从现阶段的土壤修复需求分析,可开发市场潜力巨大。随着我国公共卫生与生态环保政策的持续推进,未来会在该领域引起重多企业进驻;同时,也会使我国城市工业污染场地修复速度走向快速、持续发展阶段。因此,必要借鉴欧美环境治理的一些经验,并引进相关技术;另一方面,在推动我国土壤修复技术发展的同时,应该大力推动知识产权保护,提高对修复技术创新,促进其向更好的方向发展。
参考文献:
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篇8
Abstract: Soil pollution is one of the important environmental problems. This paper outlines the current physical remediation, chemical remediation and bioremediation Technique as well as their research in soil pollution treatment at home and abroad. Because each one has its good points and limitations, therefore, in order to overcome the disadvantages of a single method, play the strengths of different remediation technology, this paper puts forward several suggestions to comprehensive remediation technology of strengthening the research and development of contaminated soil.
关键词: 土壤污染;重金属;石油烃;持久性有机物(POPs);土壤修复技术
Key words: soil pollution;heavy metal;petroleum hydrocarbon;persistent organic pollutants (POPs);soil remediation technology
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)14-0313-02
0 引言
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。土壤介质是非均质的集合体,结构复杂,大量有机、无机胶体和氧化物相互交错、混杂,介质表面上的存在电场和剩余力场,具有巨大的表面能,能与土壤液、气相中的离子、质子、分子相互作用。与此同时,土壤中的生物体系非常丰富,包括微生物区系、微动物区系和动物区系,其中尤以微生物最为活跃。土壤生物使土壤具有生物活性,是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者。此外,土壤中的有机和无机的氧化性和还原性物质构成了一个复杂的氧化还原混合体系,土壤在这些物质的共同作用下表现出一定的氧化-还原特性。土壤的这些性质,使土壤具备了一定的自净能力。
虽然土壤自身的净化作用可以减少土壤中污染物的污染程度,但是如果进入土壤中的污染物含量在数量和速度上超过土壤的自净能力,即超过土壤的环境容量,终将会导致土壤的污染。土壤污染在中国已成为一个日益严重的问题。这些污染场地的存在带来了双重问题:一方面是环境和健康风险;另一方面是阻碍了城市建设和地方经济的发展。解决此问题最直接方法是场地修复[1]。
1 土壤修复技术
1.1 几种典型的土壤污染问题
1.1.1 重金属污染 采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类:第一类,对作物以及人体有害的元素,如汞、镉、铅及类金属砷等,因此,必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量;第二类,常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素,如铜、锌、铬、锰及类金属硒等,应控制其含量,使其有益作物生长和人体健康。
1.1.2 石油污染 石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染,土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥,炼油厂含油污水处理设施产生的油泥,也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等,其中环境优先控制污染物多达30种。
1.1.3 化肥污染 化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础,更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%,稳定在50%左右,但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。
1.1.4 农药污染 据初步统计,我国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据,全国47.5%的蔬菜农药残留超标,因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。
1.2 污染土壤的修复技术 现有污染土壤的修复途径包括:第一,降低污染物在土壤中的浓度;第二,通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性;第三;从土壤中去除[2]。下面介绍几种土壤的修复技术:
1.2.1 物理修复 治理污染土壤的方法在20世纪80年代以前仅仅限于物理法和化学法。如早期的焚烧法、换土法以及隔离法等都要求高温、人力以及机械设备等,不仅成本很高,最主要的是没有从根本上解决污染问题,这些处理方法仅仅是使污染物发生了转移,对这些污染物还需要进一步的处理,目前这些方法仅仅应用于处理一些突发的紧急事件。而现在出现的一些经济可行的新技术、新工艺等逐渐成为了研究的热点,如:电修复法、土壤气相抽提法及CSP法、热解析法等。
电修复法:将电极插入到受污染的地下水或土壤区域,在直流电的作用下形成直流电场,则土壤中的离子和颗粒物质会沿着电场方向发生定向的电渗析、电泳运动以及电迁移,使土壤空隙中的荷电离子或粒子发生迁移运动;热解析法主要用于修复有机物,它是通过加热升温土壤,收集挥发性污染物进行集中处理;土壤气相抽提法是一种原位修复技术,主要是去除石油污染土壤中挥发性或半挥发性的石油组分;CSP法是用煤和焦炭等含碳的物料当作吸附物,在90℃和强烈搅拌下通过煤表面强力吸附烃基污染物,然后用重选或浮选法将干净的土壤和吸附有烃基化合物的煤分开。
电修复法与传统的土壤修复技术相比具有经济效益高、不破坏现场生态环境以及接触毒物少的优点,更加适用于治理渗透系数低的密质土壤。而热解析法需要消耗大量的能力并且容易破坏土壤中的有机质和结构水,同时还会向空气会发有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤气相抽提法具有可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构及可回收利用废物等优点。
1.2.2 生物修复 在减少土壤中有毒有害物质浓度的时候利用生命的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态,这种修复土壤的方式为生物修复。目前有以下三类:
①微生物修复。土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用,微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。
影响微生物修复土壤的因素有很多,如温度、水分、pH以及氧气等。每种微生物对生物因子都会有一定的耐受范围,在同一个环境中,多种微生物就比一种微生物的耐受范围宽。如果环境的条件超过了所有定居微生物的耐受范围则微生物的修复作用就会停止。
②植物修复。利用能够富集重金属的植物清除土壤重金属污染的设想是美国科学家Chaney在1983年首次提出的,这就是植物修复技术。污染土的植物修复技术根据植物修复的机理和作用过程可以分为4种基本类型:植物提取、植物挥发、植物稳定和植物降解。
植物提取主要是靠植物吸收土壤中的污染物,这些污染物运输并储存在植物体的地上部分,通过种植和收割植物而达到去除土壤中污染物的目的;植物挥发净化土壤可以分为两种方式:一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物质的作用下转化为挥发态,其二是植物将土壤中的污染物吸收到体内在转换为气态物质释放到大气中;植物稳定是指植物通过某种生化过程使污染基质中污染物的流动性降低,生物可利用性下降;植物降解是通过植物根系分泌物与根际微生物联合作用而达到降解污染物的生物化学过程,这种主要是处理复杂的有机物。
以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、最有发展前景的技术;而植物挥发修复技术仅仅限于挥发性物质,将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定,因此应当谨慎采用;植物稳定修复仅仅是暂时固定污染物,当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性;因此,没有彻底解决土壤污染问题。
③动物修复。动物修复技术主要是通过土壤动物群来修复受污染的土壤,分为直接作用:吸收、转化和分解;间接作用:改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进植物和微生物的生长。动物修复技术包括两方面内容:第一,生长在污染土壤上的植物体和粮食等饲喂动物,通过研究动物的生化变异来研究土壤的污染状况;第二,直接将蚯蚓、线虫类等饲养在污染土壤中进行研究。目前这项技术较多的应用在石油类污染中。
1.2.3 化学修复 化学修复是通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀作用,以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。常用的有以下几种:
第一,固化:为了控制污染物在土壤中的迁移,一般是将含有重金属的污染土壤与固化剂按照一定的比例进行混合,熟化后形成渗透性较低的固体混合物,从而隔离了污染土壤与外界环境的影响将污染物固封在固化物中;第二,稳定化:将污染物转化为不易溶解、迁移能力小以及毒性小的形式或状态,主要是通过在土壤中加入化学物质改变重金属的形态或价态实现的;第三,萃取法:使用有机溶剂对石油污染的土壤中的原油进行萃取主要是根据相似相溶原理进行的,萃取后对有机相进行分离,回收油用于回炼,而分离的溶剂循环使用。第四,淋洗法:受到污染的土壤经过清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗出污染物。
以上几种方式各有自己的优势和适用范围,因此在处理污染土壤时应当根据实际情况选择适宜的处理方式以达到预期的处理效果。如:固化适用于面积小但是污染严重的土壤;萃取法仅仅适用于受油污浓度较高的土壤;而化学氧化法虽然操作比较复杂但是可以灵活的应用于不同类型污染物的处理中[3]。
2 结语
土壤修复技术是一项涵盖地质学、化学、物理学、材料学、生物学和环境学的多学科综合技术。近年来,对石油污染土壤治理的研究很多,世界各国纷纷制定石油污染土壤的修复与治理计划,并取得很大进展目前土壤重金属污染物修复技术在探索中发展。物理修复、化学修复、生物修复技术本身都有明显的局限性。物理修复技术能量消耗高、需要专门设备、处理成本高、工作量大,只能处理小面积的污染土壤;化学法处理易破坏土壤团粒结构、处理成本高、存在二次污染的风险;生物修复存在过程缓慢、污染物降解的有些中间产物毒性甚至超过其自身,场地条件和环境因素对修复效率的影响大,修复效果不稳定。为克服单一方法的缺点,发挥不同修复技术的长处,研究开发土壤污染综合修复技术尤显重要。重点在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。
土壤修复技术是一项多学科的综合技术,涵盖了化学、材料学、地质学、物理学、环境学以及生物学等。通过本文我们知道物理修复技术能力消耗高、处理成本大而且需要专门的设备,它只能处理小面积的土壤污染;化学法处理成本高而且存在二次污染的风险;生物修复过程缓慢,场地条件和环境因素对修复效率影响较大,因此修复效果不稳定。为了发挥不同修复技术的长处而克服单一方法的缺点,必须研究和开发综合修复污染土壤技术,其重点是在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。
参考文献:
[1]谢剑,李发生.中国污染场地的修复与再开发的现状分析.世界银行,美国,2010,9.
篇9
关键词:重金属污染 主要原因 修复技术
土壤重金属污染给人们所带来的危害具有长期性、潜在性的特点,近年来随着城镇化进程的不断加快和工业生产的发展,越来越多的有害物质进入到了土壤中,造成土壤结构的变化和功能的衰退,有害物质逐渐在土壤中积累,并通过水或者是植物进入到人体,严重危害人们的身体健康。为了有效应对和解决这一问题,我们必须要充分了解土壤中重金属的来源,并积极应用各种各样的土壤重金属污染修复技术,最大限度地缓解土壤重金属污染,给人们创造一个更加健康舒适的生活环境,从根本上提高人们的生活质量。
一、造成土壤重金属污染的主要原因
1.工业三废的排放
在我国,矿产冶炼加工、化工、电镀、电池、以及塑料等行业所排放的重金属是造成土壤重金属污染的主要工业源,由于大多数工业企业污染物处理意识淡薄,并没有配备足够的处理设备,就使得工业废水、废气、废渣等不断排放到土壤或者是水体中,造成严重的环境污染,危害人们的身体健康。
2.燃煤释放
当前我国使用范围最广的能源依然是煤炭,不仅是因为我国的煤炭资源储量丰富,同时也是由于其价格相对较低,这就造成煤炭燃烧时向空气中排放大量的有害气体,这些气体经过沉降就会进入到土壤中,对土壤造成污染,进而对人体健康和整个生态系统产生长期效应。
3.垃圾的堆放
如果垃圾堆放的时间较长,就会使其中的重金属进入到土壤中,导致区域土壤的重金属含量大量增加。特别是城市垃圾中含有较多的重金属,在雨水的冲刷之下会将其中的有毒元素释放到土壤中,由于这些有毒元素大多以有效态的形式存在,难以结合成残渣状态,就使得其在土壤中具有较大的迁移能力,进而对地下水造成污染。
4.化肥和农药的使用
化肥和农药是农业生产中必不可少的物资,对于促进农业生产发展具有非常重要的意义,但是如果使用不合理就会使土壤遭受重金属污染。这是因为在化肥和农药中含有较多的重金属元素,而土壤自身的环境容量又相对较低,长期使用会积累超标含量的重金属,进而使农产品受到污染,一旦食用就会对人体造成伤害。
二、土壤重金属污染修复技术
1.工程修复
工程修复主要指的是采用换土、客土、以及深耕翻土等一些措施,有效降低土壤中的重金属含量,从而减少对植物系统的毒害,保障农产品安全。一般,换土法和客土法主要用来治理重污染区,而深耕翻土法则主要用于重金属污染程度较轻的区域。总的来讲,工程修复比较稳定、彻底,但是由于工程量比较大,成本费用较高,还容易对土体机构造成破坏。
2.物理修复
物理修复技术主要包括三种类型:1)电动修复。主要指的是在电流的作用之下,土壤中所蕴含的重金属离子以电迁移或者是电透渗的方式被运输到电极,再实行集中的收集处理。这种方法比较适宜用在具有低渗透性的淤泥土或者是粘土中,能够有效控制污染物流动的方向。2)电热修复。主要是利用高频电压所产生的热能对土壤加热,从而将土壤颗粒中的污染物解吸出来,实现重金属和土壤的分离,达到修复土壤的目的。3)土壤淋洗。即利用淋洗液将土壤固相中存在的重金属转移到液相中去,然后再将含有重金属的废水进行回收处理。这种方法比较经济实用,有较强的应用价值。
3.化学修复
化学修复即向土壤中施加改良剂,利用改良剂的吸附、拮抗、氧化还原、以及沉淀等作用,有效降低重金属自身的生物有效性。由于不同的改良剂对土壤中的重金属会产生不同的作用,因此这项技术的重点在于要选择最为合适的改良剂,比较常用的改良剂主要有石灰、硅酸盐、磷酸盐、以及碳酸钙等。但是化学修复是在土壤原位上进行的,并不具有永久性,它只是改变了土壤中的重金属形态,而重金属元素依然存留在土壤中,很容易活化再次危害植物。
4.生物修复
生物修复主要包括植物修复和微生物修复两种类型。1)植物修复。指的是利用自然生长或者是遗传培育的植物来修复受重金属污染的土壤,根据其机理和作用过程的不同又可以分成植物挥发、植物提取、以及植物稳定等不同的类型。2)微生物修复。首先,微生物能够利用带电荷细胞对土壤中的重金属离子进行生物吸附于富集;其次,微生物可以通过自身的新陈代谢活动溶解土壤中的重金属;此外,微生物还能够通过氧化还原作用有效降低重金属中的毒性,从而减少重金属对土壤的污染程度,确保农产品的安全卫生。
三、总结
科学技术的发展在很大程度上促进了经济的发展和社会的进步,深刻改变了人们的生产和生活方式,具有非常重要的作用。因此,在当前土壤重金属污染日益严重的情况下,我们必须要积极利用各种形式的土壤修复技术来缓解重金属污染、改善土壤质量,为人们创造一个健康安全的生活环境,更好地促进社会主义现代化建设的发展。
参考文献
[1]王海峰,赵保卫,徐瑾,车海丽. 重金属污染土壤修复技术及其研究进展[J]. 环境科学与管理. 2009(11) .
[2]袁敏,铁柏清,唐美珍. 土壤重金属污染的植物修复及其组合技术的应用[J]. 中南林学院学报. 2007(01).
篇10
1植物与根际微生物的相互作用
植物根系是根际微生物的载体,而植物的生理生化性能对植物根系和根际微生物的丰度、活性和种类等起着非常重要的决定性作用;而根际微生物反过来对植物根系和植物的生长繁殖起着非常重要的作用。可以说,植物和根际微生物对土壤有机物修复是一个协同作用体。
1.1植物对根际微生物的作用植物对土壤中的有机污染物修复过程包括物理的、化学的及生物的过程。根际微生物的种群类别、丰度、环境条件和根际微生物供养能力是土壤有机污染修复的几个关键性因素。植物异常发达的根系为各类微生物增殖提供了适宜的界面和环境,根系分泌物能为根际微生物提供养料,植物将营养物质及O2通过植物的组织输送到根部以促进根际环境微生物的新陈代谢和增殖,起到强化根际微生物转化作用。资料显示,根际细菌种类比根外土壤多1.5~3倍,不同植物的根际微生物的数量有明显差异,不同植物的不同分泌物对其根际微生物的种类、数量以及群体结构有较大的影响。根距、土壤pH值、植物类型和共生菌对根际细菌群体结构的影响,玉米根际2mm以内的根基细菌群体结构与2mm以外明显不同。植物根系的土壤其微生物数量和活性比无根系土壤中微生物数量和活性增加5~10倍,有的高达100倍以上。根际微生物的种类和数量都明显区别于非根基,而且不同植物的根际微生物的种类和数量也不同,根际微生物的种类和数量都较多,构成了较为复杂的生物链和巨大的降解群体,有助于污染有机物的降解。
植物根系不仅能够分泌一定量的有机物质为根际微生物提供碳源和营养,而且还能够分泌特殊的化学物质作为降解细菌的的底物,促进降解细菌生长。LEIGH等实验证实从树根释放的芳香类化合物能够作为多氯联苯降解菌的降解底物,促进多氯联苯降解菌的生长,他们在5种植物土壤中观察多氯联苯的动态,发现植树土壤的多氯联苯降解菌的丰度明显高于非植树土壤,植树土壤中含量最多,降解潜力最大的细菌是G+的红球菌(Rhodococci),他们还发现某些树种特别能激发多氯联苯降解细菌的生长,树根化学组成和周转速率可能起重要作用。
1.2根际微生物对植物及其根系分泌物的作用植物对有机物的去除机理:植物本身对有机污染物的吸收作用是少量的,而根际微生物不仅能降解有机污染物,而且能强化植物对污染环境的适应能力,促进植物对有机物的吸收而间接加速有机污染物的降解。根际共生菌有助于植物养分吸收,增加植物生长和根系生物量。植物的根系分泌物,为根际微生物的活动提供了碳源和营养物质。根际微生物的代谢活动对根际分泌物起着重要的修饰限制作用;多粘杆菌产生的抗菌素,多糖素增强了细胞透性而导致根系分泌较多的氨基酸,细菌真菌及某些抗生素能增加燕麦分泌7-羟-6甲氧香豆素的能力。根际微生物刺激植物根际分泌更多的分泌物,为根基微生物提供了充足的营养,增加了微生物的数量和活性,从而加速了土壤有机污染物的降解。
2根际微生物对有机污染物降解作用
2.1根际微生物对有机污染物可生物利用性的影响不管根际还是非根际存在大量能够降解有机污染物的细菌,但有机污染物常和土壤颗粒、有机物结合在一起,其可生物利用性很低。所以利用植物对土壤有机污染物的修复,首先必须提高有机污染物的可生物利用性。有些植物根际能分泌鼠李糖脂(rhamnolipids)和生物表面活性剂,这些物质可以增加有机污染物的溶解性和移动性,从而促进微生物的降解。
2.2根际微生物对有机物的降解根系分泌物通过影响根际微生物数量和活性实现对有机污染物的修复,众所周知,根系分泌物能促进根际微生物的增殖。土壤杆菌、黄杆菌属、产碱菌属和假单孢菌属的根际效应非常明显,这些微生物在根际聚集,加速了农药、石油等土壤有机污染的降解。将3种不同植物种在多氯联苯长期污染的土壤上,6个月后,土壤多氯联苯含量显著降低,烟草土壤的多氯联苯降低最多,植物能显著增加了土壤细菌总数,而烟草和龙葵植物根系附近多氯联苯降解菌数量、活性和种类数明显提高。18种植物种在多环芳烃处理土壤上,发现与对照比,植物显著增加了多环芳烃的生物降解,总细菌数和菲(Phenanthrene)降解菌也显著增加;分离到的降解菌比对照土壤的降解菌有更强的降解能力。有些土壤微生物不能将有机污染物作为生长营养加以利用,但根系分泌物在微生物降解有机染物时起共降解作用,促进有机污染物最终分解为CO2,H2O,N2等简单无机物。共降解是指微生物利用一种容易降解的物质作为支持生长的营养基质,而同时降解另一种物质,但是后一种物质的降解并不支持微生物的生长。根据研究报道,许多难降解有机污染物是通过共降解开始完成降解全过程的。这类污染物包括稠环芳烃、杂环化合物、绿化有机溶剂、氯代芳香类化合物、表面活性剂(ABS)以及农药。但大多数情况下,污染物的降解往往有一组微生物联合进行,对这些微生物组合如何在根际进行空间分布并联合代谢目前尚缺乏研究。根际微生物含有较多的烃类分解代谢基因,进一步从根际微生物中分离这些基因,可用于转基因提高植物降解烃类污染物的水平,这些研究为建立高效的有机物清除系统提供了实验证据。
3根际微生物与植物选择
3.1根际微生物的选择根际微生物对于植物的地位(共生,根际环境)是微生物选择的最重要参数之一。在污染土壤中降解石油烃能力强的细菌有:假单胞菌、节杆菌属、产碱菌属、棒状菌属、黄杆菌属、无色菌、微球菌、分枝杆菌属和诺卡氏菌属。迄今发现许多细菌具有将燃料生物降解的能力,但在真菌方面主要局限于白头霉。不过已有研究也同样表明真菌具有生物降解各种有机污染物的巨大能力。例如真菌氧化芳香烃的能力是普遍的,有的真菌还能氧化芴、联苯和苯并芘等,其氧化产物与哺乳动物的代谢产物相同。微生物的选择还依赖于菌株的生长特性。曲霉真菌属,杆状菌和假单胞菌等,当存在可以利用的营养时,具有高的活性和生长率;在营养不足时,它们群体的浓度较低。只有当污染物给这些微生物提供超过原位微生物的竞争优势时才能被利用。
3.2植物的选择虽然有机物污染土壤中生物强化的成功依赖于根际微生物的选择和接种,但植物也能通过影响根际移植率从而影响植物降解有机污染的效果。植物的生理状态是首先要考虑的因子,其形成的根际生态区对微生物的生存非常重要。由微生物促进的植物修复,还要考虑植物的提取、挥发和稳定的能力,以及它促进微生物生长并成功移植到土壤中的能力。
4展望
4.1植物间协同作用有待于加强复合污染问题是新型污染形态,采用1种或几种植物修复方法时难以达到理想效果,由于不同植物根系丰富程度存在差异、根系微生物种类和数量也存在较大的差异,所以可以利用不同植物通过混植等方式,利用不同植物根系微生物种类千差万别的特性而存在无数种类的微生物酶系,通过这些酶系的单独降解作用、联合降解作用和共降解等作用以达到修复复合污染物的目的。