土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展

何雨江,陳德文,張 成,袁廣祥

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所自然資源部地?zé)崤c干熱巖勘查開(kāi)發(fā)技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050061；2.華北水利水電大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450045；3.青島理工大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，山東 青島 266033)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，土壤污染成為世界許多地區(qū)面臨的嚴(yán)重問(wèn)題，其中土壤重金屬污染是污染面積最廣、危害最大的環(huán)境問(wèn)題之一。隨著鉻鹽及皮革、印染、電鍍等涉鉻工業(yè)的發(fā)展，土壤重金屬鉻污染狀況日益嚴(yán)重，土壤鉻污染引發(fā)的一系列問(wèn)題不僅制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且嚴(yán)重影響了人體身體健康，人體過(guò)量攝入鉻會(huì)引起急性或慢性中毒，甚至癌癥，還可引發(fā)鼻炎等多種疾病。此外，土壤中重金屬鉻含量超標(biāo)時(shí)，會(huì)破壞植物體內(nèi)葉綠素結(jié)構(gòu)，抑制甚至終止農(nóng)作物的生長(zhǎng)，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。土壤重金屬鉻污染具有潛在性、隱蔽性和遷移性的特點(diǎn)，一旦土壤被污染將很難恢復(fù)，因此對(duì)土壤重金屬鉻污染的修復(fù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而復(fù)雜的工作。

目前，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，主要包括土壤中重金屬鉻污染的來(lái)源、土壤中鉻的存在形態(tài)與轉(zhuǎn)化、土壤鉻污染修復(fù)技術(shù)等方面的內(nèi)容[1]。在修復(fù)技術(shù)研究中，對(duì)土壤鉻污染常規(guī)修復(fù)技術(shù)的研究較多[2-4]，如化學(xué)還原修復(fù)技術(shù)、土壤淋洗修復(fù)技術(shù)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)等，對(duì)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等新興土壤鉻污染修復(fù)技術(shù)的研究相對(duì)較少[5-8]。而聯(lián)合修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)效率高、治理費(fèi)用相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)。

本文對(duì)土壤鉻污染修復(fù)技術(shù)展開(kāi)了論述，對(duì)比分析了各種修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并強(qiáng)調(diào)指出聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和新興修復(fù)材料是未來(lái)土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)研究的發(fā)展方向。

1 土壤重金屬鉻污染的研究現(xiàn)狀

1.1 土壤中重金屬鉻污染的來(lái)源

土壤中重金屬鉻(Cr)污染的主要來(lái)源之一是采礦、冶煉、制造鉻鹽、電鍍、金屬加工、制革、油漆、顏料、印染等涉鉻工業(yè)，以及工業(yè)含鉻的廢氣、廢水和燃料燃燒產(chǎn)生的廢渣。我國(guó)鉻鹽生產(chǎn)主要采取鈣焙燒工藝，在鉻鹽生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)剩余許多的鉻渣，鉻渣的不規(guī)范堆存和違法轉(zhuǎn)移、排放、處置會(huì)造成一系列的土壤鉻污染問(wèn)題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有20%以上鉻嚴(yán)重污染的土壤是因含鉻廢物長(zhǎng)期堆放和處置不當(dāng)造成的。據(jù)2005年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)有410萬(wàn)t鉻渣未經(jīng)任何處理。截止2012年底，在我國(guó)僅鉻渣造成的土地污染面積就高達(dá)500萬(wàn)m2，污染土方量約為1 500萬(wàn)m3[9]。2014年環(huán)境保護(hù)部有關(guān)數(shù)據(jù)表明，全國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量中鉻污染點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)1.1%[10]。長(zhǎng)期堆放在地表的鉻渣，在雨水淋濾作用下進(jìn)入土壤中，造成了嚴(yán)重的土壤鉻污染。

此外，從工業(yè)區(qū)吹來(lái)的大氣中含鉻顆粒的沉降或含鉻污染物被雨水淋濾后進(jìn)入土壤中也是鉻污染的主要來(lái)源之一[11]。含鉻工業(yè)廢水的排放和農(nóng)業(yè)的污水灌溉也是土壤鉻污染的重要來(lái)源。含鉻灌溉水中的鉻除少部分被植物吸收以外，大部分鉻都會(huì)累積在土壤中，造成了不同深度的土壤鉻污染。除工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的鉻污染之外，城市固體廢棄物(垃圾、粉煤灰)和農(nóng)業(yè)化肥中不同程度地含有重金屬鉻，也會(huì)造成一定的土壤重金屬鉻污染。

1.2 土壤中鉻的存在形態(tài)與轉(zhuǎn)化

鉻渣長(zhǎng)期暴露于地表，鉻污染物可以向大氣中擴(kuò)散，還可以在雨水淋濾作用下隨雨水進(jìn)入土壤及水體，因此鉻在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化是很活躍的，可以在大氣、水、土壤環(huán)境間轉(zhuǎn)移。在不同條件下土壤中鉻的存在形態(tài)會(huì)相互轉(zhuǎn)化：土壤中Cr(Ⅲ)的鹽類可以在中性或弱堿性溶液中水解生成不溶于水的氫氧化鉻沉淀，亦可以被土壤顆粒膠體吸附而沉淀；土壤中Cr(Ⅵ)在厭氧的情況下可還原為毒性很低的Cr(Ⅲ)。因此，各種物理化學(xué)作用如氧化還原、沉淀、溶解、吸附、解吸等決定著土壤中鉻的遷移轉(zhuǎn)化，見(jiàn)圖1[12]。

圖1 土壤中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的轉(zhuǎn)化[12]Fig.1 Conversion of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ) in soils[12]

1.3 土壤重金屬鉻污染的危害

Cr(Ⅲ)是一種對(duì)植物生長(zhǎng)具有低毒性的營(yíng)養(yǎng)素，而Cr(Ⅵ)的毒性遠(yuǎn)強(qiáng)于Cr(Ⅲ)[13]，是一種有毒的致癌物[14]，已被列為對(duì)人體危害最大的8種化學(xué)物質(zhì)之一[15]，也是國(guó)際公認(rèn)的3種致癌重金屬之一。

土壤中的重金屬鉻可以被動(dòng)植物吸收并在植物體內(nèi)富集，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，人體過(guò)量攝入鉻會(huì)引起急性或慢性中毒，甚至癌癥。鉻經(jīng)空氣入侵人體呼吸道時(shí)，會(huì)侵害上呼吸道，從而引發(fā)鼻炎、喉炎、支氣管炎等疾病，若長(zhǎng)期處在鉻污染的大氣環(huán)境中，還可能引發(fā)肺部疾病[16]。許多研究已經(jīng)證實(shí)，Cr(Ⅵ)是危害人體健康的殺手，相比Cr(Ⅲ)而言，大多數(shù)鉻污染引起的疾病都是由Cr(Ⅵ)引起的[17]。這是因?yàn)檫M(jìn)入生物體細(xì)胞內(nèi)的Cr(Ⅵ)具有很強(qiáng)的氧化性，會(huì)導(dǎo)致DNA斷裂造成染色體變異，并會(huì)大大減弱紅細(xì)胞攜帶氧的能力，造成生物缺氧甚至窒息。此外，水體中的Cr(Ⅵ)還會(huì)影響水生生物及微生物的生長(zhǎng)繁殖。因此，面對(duì)我國(guó)如此嚴(yán)重的土壤鉻污染問(wèn)題，開(kāi)展土壤鉻污染的修復(fù)技術(shù)研究迫在眉睫。

2 土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

2.1 土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)原理

土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)的原理主要有以下兩種：一是改變土壤中鉻的存在形態(tài)，將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，降低其在環(huán)境中的遷移能力和生物可利用性；二是將鉻從被污染土壤中清除，達(dá)到凈化土壤的目的[18-19]。

2.2 土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)

土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)主要包括化學(xué)還原穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)、土壤淋洗修復(fù)技術(shù)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)、生物炭修復(fù)技術(shù)、聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等[20]。其中，生物炭修復(fù)技術(shù)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)、聯(lián)合修復(fù)技術(shù)目前多處于試驗(yàn)?zāi)M階段，工程應(yīng)用相對(duì)較少；目前國(guó)內(nèi)外工程化應(yīng)用較多的是化學(xué)還原穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)和土壤淋洗修復(fù)技術(shù)。

2.2.1 化學(xué)還原穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)

化學(xué)還原穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)通過(guò)將污染土壤和多硫化鈣(CaS5)、焦亞硫酸鈉/亞硫酸氫鈉(Na2SO5/NaHSO3)、連二亞硫酸鈉(保險(xiǎn)粉Na2SO4)、硫酸亞鐵(FeSO4)等還原劑混合[21-22]，使污染土壤/沉積物中的Cr(Ⅵ)還原成低毒、穩(wěn)定的Cr(Ⅲ)，通過(guò)化學(xué)還原結(jié)合鉻的絡(luò)合等作用將重金屬固定在混合體內(nèi)，降低重金屬的釋放，達(dá)到污染土壤的無(wú)害化處理[23-24]。根據(jù)處理土壤的位置，在實(shí)際修復(fù)工程中又可將化學(xué)還原穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)分為原位化學(xué)還原技術(shù)和異位化學(xué)還原技術(shù)兩種。

2.2.1.1 原位化學(xué)還原技術(shù)

原位化學(xué)還原技術(shù)是通過(guò)在污染區(qū)域的特定位置注射還原劑或溶液，使其與污染物反應(yīng)，將Cr(Ⅵ)還原解毒后固定在土壤中，主要適用于巖土工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和污染深度很深的區(qū)域。目前常用的化學(xué)還原劑有鐵系物和硫系物[25]，根據(jù)采用的還原劑不同，原位化學(xué)還原技術(shù)還可分為鐵系還原技術(shù)、硫系還原技術(shù)。向污染土壤中施加還原劑可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)，例如對(duì)于可溶性的還原劑可以將溶液通過(guò)地表噴灑、深井灌注或混合攪拌等方式施加。原位化學(xué)還原技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需進(jìn)行土壤的挖掘[26]、污染物質(zhì)的暴露概率很低、污染深度很深的區(qū)域也能夠處理。但使用該修復(fù)技術(shù)需要注意的是：①注射的活性物質(zhì)必須是環(huán)境友好型的，不會(huì)造成二次污染；②修復(fù)前需要對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行充分的調(diào)研，合理布置活性物質(zhì)注射井和注射位置，避免出現(xiàn)部分區(qū)域未能得到治理的情況或發(fā)生污染泄漏事故；③需要防止出現(xiàn)短流或隔水層情況，否則難以均勻地去除土壤中的Cr(Ⅵ)；④該技術(shù)適合中輕度污染程度的土壤修復(fù)，污染程度重的土壤采用該技術(shù)時(shí)易引起污染擴(kuò)散。

2.2.1.2 異位化學(xué)還原技術(shù)

異位化學(xué)還原技術(shù)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)較為成熟[27]。其工作原理是將受污染土壤運(yùn)至指定的反應(yīng)器設(shè)備中，在工程控制條件下，通過(guò)施加適當(dāng)?shù)倪€原劑進(jìn)行修復(fù)處理，最后再將土壤回填至原處。該修復(fù)技術(shù)可利用現(xiàn)有的工程設(shè)備，建設(shè)成本較低，所需的修復(fù)周期相對(duì)較短，但由于機(jī)械動(dòng)力和化學(xué)試劑消耗大，導(dǎo)致運(yùn)行成本較高。該修復(fù)技術(shù)主要存在以下不足：①一般污染土壤中有一些是混合渣土，而對(duì)于混合渣土，該技術(shù)難以達(dá)到預(yù)期修復(fù)效果；②該技術(shù)需要挖掘、篩分、還原穩(wěn)定化處理和固液分離等一系列步驟，導(dǎo)致處理能耗和成本較高，且容易造成二次污染。

2.2.2 微生物修復(fù)技術(shù)

近年來(lái)，微生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用日漸廣泛。微生物去除土壤中Cr(Ⅵ)有吸附和還原兩種方法，目前對(duì)于微生物吸附土壤中Cr(Ⅵ)的研究相對(duì)較少，還原土壤中Cr(Ⅵ)的研究相對(duì)較多[28-38]。微生物還原法是利用土著微生物或向土壤中添加外源微生物，將土壤中Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，從而降低鉻污染的毒性[39]。

目前，國(guó)內(nèi)外已有一些工程案例中采用菌種如厭氧硫酸還原菌，或由細(xì)菌代謝生成的硫化氫等還原劑以及一些土著微生物還原菌如產(chǎn)堿桿菌、土壤桿菌、芽孢桿菌、葡糖桿菌和假單孢菌等[40]，將土壤中Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)。微生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于處理成本低、效率高，不破壞植物生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，不產(chǎn)生二次污染，可原地處理，操作簡(jiǎn)單。但由于微生物修復(fù)的周期較長(zhǎng)、菌種的生存環(huán)境要求高等特點(diǎn)使這一修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用受到一定的限制。

2.2.3 土壤淋洗修復(fù)技術(shù)

土壤淋洗修復(fù)技術(shù)包括原位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)和異位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)。

2.2.3.1 原位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)

原位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)通過(guò)注射井等向土壤中施加淋洗劑，讓淋洗液在重力或外力的作用下滲入污染土壤與污染物結(jié)合，形成可遷移態(tài)化合物，再利用抽提井或采用挖溝的辦法收集洗脫液[41]。淋洗劑可以是清水，也可以是含有化學(xué)助劑的溶液，它可以循環(huán)再生或多次注入地下水來(lái)去除剩余的污染物[42]。

土壤原位淋洗修復(fù)技術(shù)的影響因素主要有：①場(chǎng)地水文地質(zhì)條件，即該技術(shù)適用于滲透性較好、水力傳導(dǎo)系數(shù)大于10-3cm/s的土壤[42]；②淋洗劑類型，即該技術(shù)最好的淋洗劑是水，若采用化學(xué)藥劑，需要重點(diǎn)考慮藥劑的環(huán)境安全性以及是否會(huì)產(chǎn)生二次污染；③土壤中有機(jī)質(zhì)含量和陽(yáng)離子交換容量，土壤陽(yáng)離子交換容量越大，即土壤膠體吸附重金屬陽(yáng)離子的數(shù)量就越多，重金屬就越難從土壤膠體中解吸。采用該技術(shù)尤其需要重點(diǎn)關(guān)注淋洗過(guò)程不能引起地下水中污染物的擴(kuò)散[43]。

2.2.3.2 異位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)

異位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)由一系列物理操作單元和化學(xué)過(guò)程組成。該修復(fù)技術(shù)首先將污染土壤挖掘出來(lái)進(jìn)行物理篩分，分成不同的顆粒級(jí)別；然后采用淋洗劑來(lái)淋洗污染土壤，去除污染物，再回收處理含有污染物的淋出液，并將潔凈的土壤回填或運(yùn)到其他地點(diǎn)[41-42]。異位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)多適用于以下兩種情況[41]：①污染物集中于大粒級(jí)的污染土壤或滲透性較好的砂性污染土壤，一般來(lái)講，如果要修復(fù)的土壤中黏土粒含量達(dá)到25%～30%時(shí)，則不適合采用這一技術(shù)[36]；②污染土壤中有一些混合渣土，但一般需要與化學(xué)還原或微生物修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用。

2.2.4 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)

作為近年來(lái)逐漸興起的一項(xiàng)新興的修復(fù)技術(shù)[44]，電動(dòng)修復(fù)技術(shù)具有效率高、成本低、處理徹底等優(yōu)點(diǎn)，因此備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。其工作原理是通過(guò)電流作用，污染物在外加電場(chǎng)作用下通過(guò)電滲透、電遷移等動(dòng)力學(xué)過(guò)程而被帶到電極兩端，達(dá)到凈化污染土壤的目的[45]。

已有研究表明，常規(guī)電動(dòng)修復(fù)技術(shù)對(duì)鉻污染土壤中Cr(Ⅲ)的去除效率低，這是因?yàn)殡妱?dòng)修復(fù)去除的大部分是移動(dòng)性較強(qiáng)的Cr(Ⅵ)，而在pH值較高的土壤中Cr(Ⅲ)一般呈現(xiàn)沉淀態(tài)，其化合物均為沉淀形式，極易被土壤膠體吸附或形成沉淀，不容易發(fā)生遷移[46]。這種條件下，可以在陰極液中添加高錳酸鉀，通過(guò)高錳酸鉀將Cr(Ⅲ)氧化為Cr(Ⅵ)，增加鉻的移動(dòng)性，從而顯著提高其去除效率[46]。

目前，鉻污染土壤電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的相關(guān)研究多處于試驗(yàn)?zāi)M階段[47]，實(shí)際工程應(yīng)用中修復(fù)效果不穩(wěn)定、成功率不高，這主要是因?yàn)橐恍┫拗埔蛩厣形唇鉀Q，如陰陽(yáng)極pH值變化的影響、電解液的影響、電壓梯度的影響[48]、土壤中埋藏的碎石及金屬氧化物等會(huì)降低電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的處理效率、需要電導(dǎo)性的孔隙流體來(lái)活化污染物等。電動(dòng)修復(fù)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，修復(fù)效果受眾多因素的影響，而目前大部分研究集中在某個(gè)或少數(shù)幾個(gè)因素上，尚缺乏對(duì)各因素綜合作用效果的研究。

2.2.5 生物炭修復(fù)技術(shù)

近年來(lái)，生物炭作為一種環(huán)保高效的土壤改良劑，受到國(guó)內(nèi)外廣大科研人員的青睞。生物炭是利用生物有機(jī)材料在缺氧的情況下，經(jīng)過(guò)高溫裂解產(chǎn)生的一種難溶、穩(wěn)定、高度芳香化、富含碳元素的固態(tài)物質(zhì)。生物炭具有特殊的多孔性結(jié)構(gòu)、超強(qiáng)的吸附性能以及富含多種營(yíng)養(yǎng)元素和特殊官能團(tuán)等特點(diǎn)。不同的原材料、技術(shù)工藝和熱解條件會(huì)造成生物炭性質(zhì)的巨大差異，影響其對(duì)土壤中重金屬的修復(fù)效果[49-50]。

已有研究表明，以Na2SO3/FeSO4為還原劑先將土壤中Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)，然后配合在500℃下以花生秸稈為原料燒制而成的生物炭去除Cr(Ⅲ)[51]，會(huì)使土壤中鉻含量明顯降低，從而具有較好的修復(fù)效果。生物炭修復(fù)技術(shù)由于具有生產(chǎn)條件簡(jiǎn)單、制備原料廣泛、成本低廉、環(huán)境穩(wěn)定性較高等特點(diǎn)，使其在重金屬污染土壤的治理中具有明顯的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值，已成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)[52]。

目前，將生物炭修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于鉻污染土壤修復(fù)的研究中還存在一些問(wèn)題和不足：①對(duì)于原料不同的生物炭性質(zhì)、特征、工藝參數(shù)缺乏系統(tǒng)的研究[53]；②由于生物炭原材料的性質(zhì)千差萬(wàn)別，對(duì)于生物炭與目標(biāo)金屬的作用機(jī)理、生物炭對(duì)環(huán)境限制方面的研究還比較有限，無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用；③生物炭使土壤的pH值升高，會(huì)引起土壤生態(tài)環(huán)境的一系列變化。

現(xiàn)階段，生物炭修復(fù)技術(shù)已較多應(yīng)用于鎘、鉛、鋅等重金屬污染土壤的修復(fù)，而對(duì)于鉻污染土壤修復(fù)的應(yīng)用較少，且大多停留在試驗(yàn)階段，因此利用生物炭修復(fù)技術(shù)處理鉻污染土壤將有待進(jìn)一步研究。

2.2.6 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

重金屬鉻污染土壤的修復(fù)技術(shù)多種多樣，但任何一種單一的修復(fù)技術(shù)都有其不足，均存在一定的局限性。因此，許多研究者嘗試聯(lián)合多種修復(fù)技術(shù)對(duì)重金屬鉻污染土壤進(jìn)行修復(fù)，并取得了較好的研究成果[54-59]。如尹貞等[60]將化學(xué)解毒與穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)聯(lián)合，對(duì)鉻渣堆場(chǎng)中受污染土壤進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果表明該聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可以有效地降低污染土壤中總鉻和六價(jià)鉻的浸出濃度，且能在工程實(shí)際中高效應(yīng)用；劉玲等[61]以鉻渣堆場(chǎng)中污染土壤為研究對(duì)象，開(kāi)展了石灰和粉煤灰聯(lián)合固化修復(fù)六價(jià)鉻污染土壤的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明粉煤灰和石灰組合添加可以有效地降低污染土壤中鉻的濃度，但該聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的處理時(shí)間較長(zhǎng)，有待進(jìn)一步改善;王乃麗等[62]采用電動(dòng)力萃取與鐵碳微電解聯(lián)合修復(fù)鉻污染土壤，研究了在電-化學(xué)-力學(xué)作用下零價(jià)鐵和鐵氧體聯(lián)合修復(fù)鉻污染土壤過(guò)程中Cr(Ⅵ)的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程及其去除效率，結(jié)果表明在最優(yōu)條件下鉻污染土壤中重金屬Cr(Ⅵ)的濃度由起初的32 000 mg/kg降到320 mg/kg，去除率高達(dá)99%，并指出該聯(lián)合修復(fù)技術(shù)高效可行，可進(jìn)一步推廣使用；劉帥霞等[63]采用秸稈-復(fù)合菌-污泥聯(lián)合修復(fù)鉻污染土壤，結(jié)果表明秸稈-復(fù)合菌-污泥聯(lián)合修復(fù)效率明顯高于各自單獨(dú)修復(fù)鉻污染土壤的效率，該聯(lián)合修復(fù)技術(shù)不僅可以高效修復(fù)鉻污染土壤，而且為秸稈和活性污泥的資源化利用開(kāi)辟了新途徑，實(shí)現(xiàn)了“以廢治廢”的目的；Arshad等[64]利用土壤中鉻還原菌(CRB)和生物炭，將兩者聯(lián)合應(yīng)用于鉻污染土壤的小麥種植試驗(yàn)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤理化性質(zhì)得到了顯著的改善，使得小麥在株高、生物量產(chǎn)量、種子萌發(fā)和葉綠素、蛋白質(zhì)、氮氧化物含量等方面均有提高，且與應(yīng)用單個(gè)菌株相比，當(dāng)CRB與生物炭聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，鉻污染土壤中Cr(Ⅵ)被還原為Cr(Ⅲ)的效果更好。

在鉻污染土壤修復(fù)的實(shí)際工程應(yīng)用中，任何一種修復(fù)技術(shù)都有其不足，若只采用單一的治理方法很難達(dá)到效率高、能耗低、投入少的修復(fù)效果。聯(lián)合修復(fù)技術(shù)與單一修復(fù)技術(shù)相比，修復(fù)效率和速率有了顯著的提高，但是適用于不同污染土壤的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)仍需要深入探究。

2.3 各種修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

以上詳細(xì)介紹和分析了土壤重金屬鉻污染的幾種主要修復(fù)技術(shù)，本文將上述針對(duì)土壤重金屬鉻污染的各種修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用現(xiàn)狀匯總列于表1中。

表1 土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用現(xiàn)狀Table 1 Summary of remediation techniques for chrome-contaminated soil

由表1可知，每種修復(fù)技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)和不足，因此對(duì)于不同的土壤特性、地質(zhì)條件、鉻污染程度、工期要求等，應(yīng)選擇不同的修復(fù)技術(shù)或方法；通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，單一的修復(fù)技術(shù)雖然各自都有較好的修復(fù)效果，但較難達(dá)到高效率、低能耗、低投入的修復(fù)效果，聯(lián)合兩種或兩種以上修復(fù)技術(shù)則能克服單一修復(fù)技術(shù)的局限性，從而提高修復(fù)效率，因此與單一修復(fù)技術(shù)相比，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)具有更好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)論與展望

土壤重金屬鉻污染修復(fù)研究經(jīng)歷了一段漫長(zhǎng)的時(shí)期，思路從最初的單一修復(fù)技術(shù)發(fā)展到目前的多種修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用，研究理念也從單一修復(fù)能力和效率的研究轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝А⒎€(wěn)定、低成本的研究。目前，土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)已發(fā)展到多技術(shù)結(jié)合以及對(duì)新技術(shù)、新材料的探索階段。單一的修復(fù)技術(shù)雖然各自都有一定的優(yōu)點(diǎn)，但難以達(dá)到高效率、低能耗、低投入的修復(fù)效果。

面對(duì)現(xiàn)今日益嚴(yán)重的土壤污染狀況，對(duì)新興的修復(fù)技術(shù)手段的研究將成為土壤重金屬鉻污染修復(fù)技術(shù)研究的重要課題。比如聯(lián)合兩種或兩種以上的修復(fù)技術(shù)，能克服單一修復(fù)技術(shù)的局限性，從而提高修復(fù)效率和速率；新興復(fù)合修復(fù)材料的研發(fā)，也為土壤鉻污染的修復(fù)提供了新思路，如負(fù)載型納米鐵材料修復(fù)鉻污染土壤，能有效地將土壤中Cr(Ⅵ)還原成低毒性Cr(Ⅲ)，且該材料經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可重復(fù)利用；利用基因工程高科技手段培育鉻污染修復(fù)工程菌會(huì)大大提高生物修復(fù)技術(shù)的效率。因此，如何尋求適用于不同鉻污染土壤的高效、穩(wěn)定、低成本的修復(fù)技術(shù)仍有待進(jìn)一步研究。