我國土壤污染修復(fù)治理技術(shù)研究進(jìn)展①

傅小麗 曾德升

（1 海南省地質(zhì)綜合勘察院 海南?？?570206；2 昌江黎族自治縣生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 海南昌江 572700）

土壤污染具有潛伏性、長期性、不可逆性等特點(diǎn)，農(nóng)田重金屬污染不僅會影響土壤的理化性質(zhì)，還能抑制農(nóng)作物生產(chǎn)降低農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，并通過食物鏈富集到人體中，從而威脅人體健康。大量研究表明，農(nóng)業(yè)土壤污染的主要因素有涉重金屬企業(yè)“三廢”排放、污水灌溉、汽車尾氣排放、不合理的農(nóng)藥和肥料使用等。

1 土壤污染現(xiàn)狀

2014 年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，全國土壤超標(biāo)率為16.1%，1＜污染指數(shù)≤2有13.7%、2＜污染指數(shù)≤3 有2.8%、污染指數(shù)＞3有2.9%。污染類型以無機(jī)型為主，有機(jī)型次之，復(fù)合型污染比重較小。其中，耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴。

宋偉等［1］通過對138個耕地重金屬污染研究案例進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，我國耕地土壤重金屬污染發(fā)生的概率為16.67%，推測全國受土壤重金屬污染的耕地占總耕地的1/6 左右。其中，1＜污染指數(shù)≤2 占14.49%、2＜污染指數(shù)≤3 占1.45%，污染指數(shù)＞3占0.72%，Cd 污染的概率最高，Ni、Hg、As、Pb次之?？傮w上我國土壤污染不容樂觀。

2 土壤修復(fù)治理技術(shù)

土壤污染的修復(fù)治理從大致可以分為兩類，一類是減少農(nóng)田中的重金屬含量，另一類是降低土壤重金屬的生物有效性，抑制其進(jìn)入生物鏈。

2.1 物理化學(xué)方法

物理化學(xué)土壤修復(fù)治理方法包括克土、換土法、電動修復(fù)法、淋洗法、熱脫附法等。

2.1.1 克土法

克土法指使用無污染土壤覆蓋于污染的土壤上，阻隔或減少農(nóng)作物根系與污染物的接觸，但不能從根本上解決土壤污染物的去除問題。

2.1.2 換土法

換土法是指將受污染的土壤清理后，重新覆蓋無污染的土壤，實(shí)施周期短、見效快，但需要二次處置受污染的土壤，比較適合污染重、面積小的土壤。

2.1.3 電動修復(fù)法

電動修復(fù)法將電極插入污染土壤中，通以直流電壓，重金屬離子在電場作用下向電極富集后再進(jìn)行收集處理，適合處理重金屬污染土壤，但在修復(fù)過程中容易發(fā)生“聚焦現(xiàn)象”。張濤等［2］研究表明，在陰極中加入乙二胺四乙酸（EDTA）作為陰極控制液可以明顯促進(jìn)Pb 在土壤中的遷移，促進(jìn)重金屬的去除。蘇潮金等［3］采用逼近電極法強(qiáng)化電動修復(fù)廢棄電鍍廠周邊Ni 污染的土壤，其去除率可達(dá)到67.2%。馬強(qiáng)等［4］通過對比垂直電動修復(fù)技術(shù)在實(shí)際污染土壤和人為污染土壤中的修復(fù)效果，發(fā)現(xiàn)實(shí)際污染土壤的重金屬遷移率明顯較低，人為污染土壤的研究結(jié)果不一定能直接應(yīng)用于實(shí)際污染土壤。

2.1.4 淋洗法

淋洗法是指在污染土壤中加入淋洗液，通過物理和化學(xué)作用，解析土壤中的污染物，再對淋洗液進(jìn)行處理及回用的過程。該技術(shù)對于多空隙、均質(zhì)、易滲透土壤中的污染物具有較高的去除效率，但淋洗過程會對土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生一定影響，同時造成土壤養(yǎng)分流失。程劍雄等［5］通過Pb 和Cd 污染土壤在不同淋洗劑的研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)淋洗劑會對水穩(wěn)性團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)造成不同程度的破壞，F(xiàn)e（OH）3膠體對土壤顆粒有很強(qiáng)的膠結(jié)能力，一定程度上可以緩解淋洗過程對團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的破壞，相比于EDTA 和檸檬酸，F(xiàn)eCl3淋洗更有利于對重金屬土壤修復(fù)和再利用。陳尋峰等［6］選用5 種常用的淋洗劑（EDTA、NaOH、草酸、檸檬酸、KH2PO4）對砷污染土壤進(jìn)行組合復(fù)合淋洗研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合淋洗效果優(yōu)于單一淋洗，復(fù)合二級淋洗效果優(yōu)于復(fù)合一級淋洗，適當(dāng)?shù)膹?fù)合淋洗組合能夠提高污染土壤中砷的去除率。

2.1.5 熱脫附技術(shù)

熱脫附技術(shù)是指通過直接或間接熱交換，將土壤中的目標(biāo)污染物加熱到足夠的溫度，使目標(biāo)污染物得以揮發(fā)或分離，進(jìn)入氣體處理系統(tǒng)的過程，熱脫附設(shè)備設(shè)定溫度、土壤粒徑、土壤含水率等因素對污染物的去除都有一定影響。通過控制熱脫附系統(tǒng)的溫度和物料停留時間可以有選擇性的使目標(biāo)污染物揮發(fā)，對不同有機(jī)污染物種類及濃度有著良好的適應(yīng)性。在實(shí)際工程中，宜根據(jù)時間、成本和效果等選擇合適的工藝條件，以提高熱脫附修復(fù)污染土壤的效率，降低能耗，縮短工期［7］。

2.2 生物方法

生物土壤修復(fù)治理方法包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)、動物修復(fù)等。

2.2.1 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是一種微生物自身的代謝作用，降解土壤中污染物或降低其活性，以減少污染土壤中的污染物或使其毒性減弱。肖建軍等［8］從石油污染土壤中篩選出了1 株菌株寡養(yǎng)單胞菌（Stenotrophomonas sp.MJ-1），甲苯最大去除率可達(dá)90%。張惠等［9］通過對石油污染土壤樣品進(jìn)行富集分離篩選，得到30 株高效石油降解菌株，降解率高于85%的石油降解菌有5株，不同微生物菌株之間的分工協(xié)作可以提高有機(jī)物的降解效率。

2.2.2 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是指通過種植優(yōu)選的植物，利用植物的吸收和代謝功能揮發(fā)、提取土壤中污染物，以降低或去除土壤中污染物含量的一種治理技術(shù)。目前，我國發(fā)現(xiàn)的超富集植物有東南景天、龍葵、鴨跖草、蜈蚣草等。涂鵬飛等［10］通過研究發(fā)現(xiàn)，油葵-花生、紅葉甜菜-花生輪作模式種植對土壤重金屬Cd 有較好的修復(fù)潛力，一季可提取土壤Cd總量分別為40.80、53.34 g/hm2。

2.2.3 動物修復(fù)技術(shù)

動物修復(fù)技術(shù)是利用土壤中的蚯蚓、線蟲、甲螨等低等動物的吸收、轉(zhuǎn)化和分解來達(dá)到修復(fù)污染土壤目的的技術(shù)。蚯蚓能夠富集土壤中重金屬，促進(jìn)多種有機(jī)污染物的降解，改善土壤理化性質(zhì)和提高微生物活性，在污染土壤修復(fù)治理中得到了應(yīng)用。

2.3 聯(lián)動修復(fù)治理技術(shù)

單一的污染土壤修復(fù)技術(shù)雖然具有各自的優(yōu)點(diǎn)，但往往存在一定的局限性，難以達(dá)到高效率、低能耗、低投入的修復(fù)效果。針對于此，許多學(xué)者開展了聯(lián)合修復(fù)技術(shù)在污染土壤的應(yīng)用與研究，并取得了一定進(jìn)展。

陳績等［11］發(fā)現(xiàn)有機(jī)物料和交流電場的共同作用可以極大地促進(jìn)東南景天對鎘的吸收積累。安茂國等［12］以濟(jì)南市某典型鉻污染場地土壤作為研究對象，采用“化學(xué)還原+固化穩(wěn)定”的方法修復(fù)鉻污染土壤，總鉻的生物可利用系數(shù)由0.439 8 降低至0.001 7，修復(fù)后的土壤Cr（Ⅵ）含量介于0.315～0.501 mg/kg，Cr（Ⅵ）被還原率＞99.5%。尹靜玄等［13］研究表明，電動-微生物聯(lián)合修復(fù)中耐鎘細(xì)菌的加入能增強(qiáng)電滲和電泳作用，相比于傳統(tǒng)電動修復(fù)蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus strain與電動技術(shù)聯(lián)用時，總Cd去除率可達(dá)30.77%。

3 展望

目前，土壤污染狀況日益嚴(yán)重，土壤污染修復(fù)治理技術(shù)發(fā)展到多種修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用，以克服單一修復(fù)技術(shù)的局限性。相比傳統(tǒng)的單一修復(fù)技術(shù)，協(xié)同聯(lián)合修復(fù)技術(shù)具有高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，已成為土壤污染修復(fù)研究的重要課題，尋求適用于不同污染土壤的高效、穩(wěn)定、低成本的協(xié)同聯(lián)合修復(fù)技術(shù)具有廣闊的研究和應(yīng)用前景。