重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展

重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展（共15篇）

1.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇一

转基因技术在植物修复重金属污染土壤研究中的新进展

综述了植物修复的相关机制及其进展和发展方向.随着一些功能基因的.鉴定和分离,利用转基因技术提高植物对重金属的积累能力已取得了一些进展,开拓了植物修复的新领域.

作 者：刘晓峰 王海鸥 弓爱君 钟广蓉 张淑贞 LIU Xiao-feng WANG Hai-ou GONG Ai-jun ZHONG Guang-rong ZHANG Shu-zheng  作者单位：刘晓峰,王海鸥,弓爱君,钟广蓉,LIU Xiao-feng,WANG Hai-ou,GONG Ai-jun,ZHONG Guang-rong(北京科技大学应用科学学院生物系,北京,100083)

张淑贞,ZHANG Shu-zheng(中国科学院生态环境研究中心,北京,100085)

刊 名：环境监测管理与技术  ISTIC PKU英文刊名：THE ADMINISTRATION AND TECHNIQUE OF ENVIRONMENTAL MONITORING 年，卷(期)： 18(6) 分类号：X53 关键词：植物修复   转基因技术   重金属   污染土壤  

2.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇二

关键词：污染土壤,重金属,植物修复

随着工农业生产的快速发展, 土壤的重金属污染也逐渐成为一个影响居民健康的重大环境问题之一。重金属元素很难被土壤微生物降解, 一旦土壤被污染, 将很难进行治理, 而且会通过水体和大气进入食物链, 最终影响人类的身体健康。因此, 对重金属污染土壤进行修复已成为土壤学和环境科学领域的重要研究内容。

1 土壤重金属的来源

重金属通过多种渠道进入土壤。主要有含重金属的矿山开采、金属冶炼;过量使用含有重金属的农药、化肥, 尤其是磷肥, 比氮肥和钾肥含有更多的重金属;使用含铅及有机汞的农药, 不但会改变土壤的团粒结构, 造成土壤营养流失, 而且也会使土壤重金属含量增加;饲养动物的饲料添加剂中, 也常含有高含量的铜和锌, 这会使有机肥料中铜和锌含量也明显增加, 长期使用含有重金属的畜禽粪便作为有机肥也可能造成土壤重金属污染;大气沉降和汽车排放的尾气也会造成土壤重金属的含量增加;用含有重金属的污水进行污灌也会造成土壤重金属富集, 造成污灌区土壤重金属中汞、镉、铅、铬等重金属含量逐年增加。

2 土壤重金属污染的危害

土壤受镉、铬、汞、砷、铅等重金属元素的污染, 能造成植物体的生长和发育障碍, 而且会影响农产品的质量和产量, 导致农产品味道变差、容易腐烂, 甚至会出现难闻的气味。例如镉与巯基氨基酸和蛋白质的结合会引起植物体蛋白质失活, 严重的甚至会引起植物体死亡;镉会参与形成氧自由基, 影响植物体抗氧化酶活性, 会破坏细胞膜系统、蛋白质、核酸等大分子物质, 使水稻叶绿素合成和植株生长受到抑制。植物受锰、汞、铅等金属元素的污染, 一般不引起生长发育障碍, 但金属元素能在植物体可食用部位蓄积, 并能进入食物链, 人和动物食用受重金属污染的粮食后, 重金属会富集到人体和动物体中, 引发癌症等多种疾病。例如水俣病、骨痛病等典型例证。土壤重金属污染还会导致大气水体生态系统退化等次生生态问题, 也会带来重大经济损失。

3 土壤重中金属污染修复技术

治理方法主要有:换土土和深耕翻土法、隔离法、工程去除、覆盖法、客土法等。工程学方法适合于受金属污染严重的、面积较小的且集中处理的土壤, 往往需要将土壤挖出后异地处理, 不但耗资大, 而且会破坏土壤结构和伤害土壤微生物, 不适合于大规模、中强度的重金属土壤污染。与此同时还易造成重金属“二次污染”。最近30年, 土壤的生物修复技术已经逐渐发展成为土壤污染修复研究的热点问题, 植物修复技术显示了其处理土壤重金属污染的优势如成本低、对土壤影响小、具有美学特点。植物修复是指利用富集植物将重金属从土壤中萃取出来, 并转移到植物的可收获的部分, 收获季节, 将植物灰化并且可以回收重金属, 用此种方法可将该种重金属移出土体, 这样就降低了土壤中重金属的浓度达到污染土壤的治理和生态修复的目的。本文主要介绍植物萃取、植物稳定、植物挥发和根际过滤四大类植物修复技术。

3.1 植物提取

也叫植物萃取和积累, 是由Chaney最早提出, 它是富集植物的根系将重金属从土壤中吸收并转运到植物的地上部分存储起来, 把植物的地上部分收获后集中处理或回收重金属, 即可消除土壤中重金属污染。次方法是目前研究最多的, 也是最有前景的方法。可以人工发现具有很强吸收重金属能力的超累积植物, 或者采用向土壤中添加螯合剂的方法来诱导植物产生超累积的能力。目前已经发现的超积累植物共有700余种, 其中积累铬、钴、镍等的量一般大于0.1%, 锰、锌可大于1%。据报道, 华南农大对重金属污染土壤进行了盆栽淋洗试验, 而后种植东南景天 (Sedum Alfredii) , 镉和锌的植物提取率分别可达土壤镉的30%~40%和土壤锌的6.5%~6.9%;此种方法对于植物的要求是植物体内能积累高浓度的重金属且能正常生长, 不要只能积累单一的, 要能同时积累多种的重金属, 植物体生长速度快, 生物量要大, 抗病力要强。

3.2 植物固定

通过植物的一些特性将土壤中的重金属转化为相对无毒或低毒的物质, 降低土壤中重金属的流动性, 降低生物利用性, 减少重金属污染地下水并进入食物链的可能性。例如, 植物的枝叶分解物、根系分泌物固定金属离子, 腐殖质螯合固定重金属离子。此种方法没有将重金属从污染的土壤中去除, 也没有彻底解决土壤污染问题, 如果环境发生变化, 重金属的有效性还会改变。此种方法对于废弃矿山处理、垃圾填埋场处理、污水厂污泥效果很好。目前常用的植物有一些野生植物和一些产量高的农作物, 例如杨树、油菜、印度芥菜、苎麻等。该方法处理过的土壤可以种植一些低富集性的的农作物品种, 来降低重金属污染食物链的风险。

3.3 植物挥发

植物挥发指某些重金属通过植物根系的吸收转化为可挥发态, 从土壤和植物表面挥发到大气中, 从而减少土壤中的重金属含量。目前研究最多的是非金属元素硒、砷和类金属汞。例如, 洋麻可以使土壤的47%的三价硒转化为甲基硒并从植物体挥发出去;烟草可以把毒性大的二价汞转化为气态的汞, 挥发出去;海藻能吸收砷, 把砷转化为 (CH3) 2ASO2后挥发出体外。该方法受植物根系范围等限制, 处理能力不是很强。

3.4 根际过滤

根际过滤是指, 植物利用庞大的根系和巨大的根系表面积过滤、吸收污水中的重金属污染物并保存在植物根部。该技术主要适用于水生作物, 用于旱生植物的有各种耐盐的野草如牙买加克拉莎草 (Cladium jam aice ns e) , 向日葵、印度芥菜以及一些水生植物如宽叶香蒲等。

4 植物修复技术的优点和缺点

4.1 优点

1) 修复成本低。无需专门的设备和专业技术人员, 易于实施。在美国有实践数据表明, 每年植物修复技术的种植费用及管理费用为200~10000$/hm2, 也就是每年仅为0.02~1.00$/m2, 费用要比传统的处理方法低几个数量级。

2) 是原位处理技术, 保持土壤结构的同时还会提高肥力、增加有机质含量。有利于固定土壤, 防止水土流失。

3) 对于收获的植物, 进行集中处理, 既避免二次污染, 又可以从植物体中回收贵重金属, 获得经济效益。

4.2 缺点

1) 目前发现的超积累植物大部分根系短小, 生长慢, 只能吸收土壤表层20cm内的重金属。

2) 超积累植物一般只能富集某种单一的重金属, 不适于多种重金属复合污染的区域。

3) 植物生长过程中会受到温度、湿度、土壤等各种环境条件的限制, 引种时应该选择适合本地气候特点的植物品种。

5 植物修复发展方向

最近30年, 此项技术一直处于快速发展之中, 具有广阔应用前景。日本、美国正在研究转基因超累积植物, 中国也已经筛选出一些砷、铜、锌、镉的超富集植物, 解决了重金属污染土地的植物修复技术中的很多难题。此种技术利用太阳能, 适合用于中低浓度重金属污染土壤的治理, 成本低, 具有良好的生态效益。植物修复技术发展方向主要是:基因工程的应用、寻找更多的野生超积累植物和超富集植物体内重金属的回收再利用等几个方面。

参考文献

[1]梁家妮, 马友华, 周静.环境整治, 土壤重金属污染现状与修复技术研究.农业环境与发展, 2009.

[2]夏家淇.土壤环境质量标准详解[M].北京:中国环境科学出版社, 1996.

[3]安志装, 王校常, 施卫明等.重金属与营养元素交互作用的植物生理效应[J].土壤与环境, 2002.

[4]Salin M.Toxic oxygen species and protective systems of the chloroplast[J].Phys-iologia Plant Arum, 1987.

[5]夏汉平.土壤-植物系统中的镉研究进展[J].应用与环境生物学报, 1997.

[6]孙海燕.土壤重金属污染的植物修复技术研究.内蒙古农业科技, 2009.

[7]郭晓方, 卫泽斌, 许田芬, 史学峰, 吴启堂.不同pH值混合螯合剂对土壤重金属淋洗及植物提取的影响[J].农业工程学报, 2011.

3.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇三

关键词：玉米；大豆；砷；植物修复

引言

随着矿业的迅速发展，矿区乃至矿业城市周边土壤重金属污染问题已成为环境污染的热点问题之一[1]。砷作为非金属，其毒性及某些性质却与重金属相似，因此被列入重金属污染物范围。砷的毒性和致畸、致癌、致突变性质，已引起人们的日益关注，同时威胁着人类健康、农业及生态可持续性发展[3]。本文通过添加络合剂的盆栽玉米和大豆实验对矿区土壤中的砷元素进行吸收、抽提，试图寻找到一种对砷具有良好富集能力的植物。

1.材料与方法

1.1实验材料

实验土样取自辽宁省某矿业公司主导风向下风向垂直距离约1km处的菜地，以往监测结果表明该地土壤环境中砷含量超标。实验植物选取当地主要农作物玉米和大豆，络合剂选取常见试剂富里酸。

1.2样品栽培

取得土样后，对土壤进行自然风干、捣碎、提出杂物后经过2mm筛，同时测定其基本理化性质及砷含量背景值。在陶瓷盆中装土5kg，共分二组，每组10个，进行平行实验，分别为空白实验和加入络合剂富里酸的实验。

苗木出芽后两周，用富里酸进行灌溉，两周后再浇溉第二次，二个月后浇溉第三次。富里酸浓度系列为20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L，分别标注为富里酸1号、富里酸2号、富里酸3号、富里酸4号。

试验期间定期浇水，保持70%的田间持水量。期间观察并记录农作物苗期的生长状况。

1.3砷的测定

分别采集玉米和大豆植株洗净，自然风干，然后在105℃下杀青0.5小时，70℃烘干称量干重，计算含水量。采取微波消解法消除植株。称取植物约0.3g，加入10ml硝酸，逐步升温进行样品消解。消解后的样品定容到25ml，采用ICP-MS测定。实验结果为3次结果平均值。

2.结果与分析

通过前期实验可知菜地中砷元素背景值为64.8mg/kg，实验测得2种不同植物体内总砷的含量。

2.1玉米植株内砷含量

玉米植株内砷含量在不同实验条件下测得的数据如下表1所示。

实验证明，玉米具有富集土壤中砷元素的能力。土壤中加入富里酸后，当浓度增加到一定量（第4浓度水平）后，玉米中砷含量急剧增加，玉米植株各部位对砷的富集能力是不同的，其含量分布为玉米粒>玉米根>玉米茎>玉米棒>玉米棒叶>玉米叶。其中，玉米粒中富集的砷量最大，这说明在土壤中施加富里酸后，砷的形态发生改变，促进玉米对砷的吸收，增强玉米植株对砷元素的转运运动，从而使玉米粒中不断富集砷。

2.2大豆植株内砷含量

不同实验条件下大豆植株内砷含量的测定数据如下表2所示。

随着络合剂富里酸浓度的增加，大豆植株内砷含量呈现先减后增趋势。大豆各部位对砷的吸收能力也是不同的，其含量分布为大豆豆荚>大豆叶>大豆茎>大豆豆粒>大豆根，砷元素主要富集在大豆豆荚、大豆叶和大豆茎中。其中，大豆叶中砷的富集量增幅最大，说明富里酸增强了大豆根对砷的转运能力，从而使大豆叶中不断富集砷元素。

由实验可知，当地主要农作物玉米和大豆可富集土壤中的砷元素。用于修复砷污染土壤所种植的玉米和大豆，建议放弃其食用价值，送到专门的垃圾处理场进行集中处理。

2.3修复效果预测

对单位质量玉米和大豆富集砷元素的结果进行分析，选取富集砷元素最优情况，按照每亩玉米和大豆的种植密度，核算出玉米富集砷元素量为0.98g/ha，大豆对砷元素的吸附量为52.12g/ha。假设矿山停止生产，周边土壤中砷元素含量不再添加。土壤经过富里酸改性后，每年产出的植物全部运走，不参与下一年的砷循环，可以预测连续种植92年玉米可以使土壤达到国家标准，连续种植2年大豆即可使土壤达到国家标准。

因此，在砷污染严重的矿区土地种植大豆可以有效的去除砷元素，达到净化土壤的目的。

4.结论

在络合剂富里酸的作用下，单位质量玉米对于砷污染严重的矿区土壤修复效果较好。但是由于大豆种植密度较大，每亩大豆对砷污染土壤的净化作用更明显。因此，大豆可作为修复砷污染土壤的超富集植物进行推广。

参考文献：

[1]张溪、周爱国等.金属矿山土壤重金属污染生物修复研究进展[J].环境科学与技术，2010（3）：106-112.

[2]潘志明.砷汞铅镉复合污染土壤的肾蕨植物修复技术研究[D].成都：成都理工大学，2006.

[3]张晓红，陈敏.砷的污染毒性及对人体健康的影响[J].甘肃环境研究与检测，1999（12）：215-217.

4.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇四

石油污染土壤植物-微生物修复研究进展

依据国内外近10年来有关石油污染土壤生物修复研究的成果,综合阐述了石油污染土壤的植物修复、微生物修复及植物-微生物联合修复方法研究,重点讨论植物-微生物联合作用,主要包括植物根际微生物、根分泌物以及菌根对石油污染物降解的影响,提出了污染土壤原位修复中需要重视的问题.

作 者：蔺昕 LI Peijun 李培军 台培东 巩宗强 张海荣 作者单位：刊 名：生态学杂志 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ECOLOGY年，卷(期)：200625(1)分类号：X53关键词：污染土壤 石油 微生物修复 植物修复

5.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇五

石油污染土壤植物修复后对陆生高等植物的生态毒性

摘要：以经过5a植物修复处理后的石油污染土壤为供试土壤(柴油初始投加量分别为5 000,15 000,30 000 mg/kg),用重量法测定了土壤中残留矿物油含量,同时,以小麦(Triticum aestivum L.)为供试植物,以种子发芽及根伸长试验、早期幼苗生长试验、叶片内细胞色素P450单加氧酶(P450)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶,SOD;过氧化物酶,POD)活性及脂质过氧化产物(丙二醛,MDA)含量等为指标对受试土壤进行生态毒理学综合评价.化学分析结果表明,各处理土壤中的矿物油均得到很好的去除,矿物油残留量为199～877 mg・kg-1,降解率为90.1%～97.2%.生态毒理学分析与化学分析的.结果间存在某种程度的差异,各处理土壤依毒理学指标不同显示不同的毒性效应.在各项指标中,初生根长(48h)、根鲜重(7d)、P450含量、SOD活性及MDA含量等对各处理土壤的毒性具有很好的毒性指示作用.化学分析与生态毒理学分析的综合评价结果表明,大部分中、高污染处理(即初始柴油投加量为15 000 mg/kg和30 000 mg/kg)土壤的生态风险较高.作 者：宋雪英    宋玉芳    孙铁珩    李昕馨    张薇    周启星    SONG Xue-ying    SONG Yu-fang    SUN Tie-heng    LI Xin-xin    ZHANG Wei    ZHOU Qi-xing  作者单位：宋雪英,宋玉芳,孙铁珩,SONG Xue-ying,SONG Yu-fang,SUN Tie-heng(中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016;沈阳大学环境工程重点实验室,沈阳,110041)

李昕馨,张薇,周启星,LI Xin-xin,ZHANG Wei,ZHOU Qi-xing(中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016)

期 刊：环境科学  ISTICPKU  Journal：CHINESE JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCE 年，卷(期)：2006, 27(9) 分类号：X703 关键词：生态毒性    柴油    植物修复    土壤    小麦    抗氧化酶    幼苗生长   

6.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇六

石油污染土壤的生物修复技术研究及其前景

根据污染土壤的生物修复技术具有高效、无二次污染和操作管理简便的优点,本文介绍该类技术在石油污染治理领域的`应用.在概述石油的组成成分及其对环境造成的污染的基础上,重点论述了微生物和植物修复技术有效去除有机污染物的应用条件,并就目前两种技术的最新研究成果即基因技术的应用作了介绍,同时指出了石油污染土壤生物修复技术的发展趋势和应用前景.

作 者：侯彬 朱琨 卢静 赵艳锋 HOU Bin ZHU Kun LU Jing ZHAO Yan-feng 作者单位：兰州交通大学环境与市政工程学院,兰州,730070刊 名：四川环境 ISTIC英文刊名：SICHUAN ENVIRONMENT年，卷(期)：25(6)分类号：X53关键词：石油污染 微生物修复 植物修复 降解 基因工程技术

7.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇七

比较成熟的土壤重金属污染修复方法包括:物理法、化学法、生物法、电动力学法。虽然这些方法各有其优点, 但是在实际操作中, 大多先要进行挖掘, 然后再进一步处理, 所以其工程量大, 费用高, 很难在大面积的土壤修复项目中实现。另外, 利用化学方法处理过的土壤, 其肥力以及土壤本身生态系统都会遭到严重的破坏, 从而导致其农业再利用价值较低, 很难成为一种绿色, 高效的土壤修复技术。本文介绍的电动力学结合植物修复法是通过施加电场来提高土壤中金属离子和营养物质的活性, 从而促进修复植物对金属污染物的吸收和富集以及对营养成分的利用, 并达到提高植物修复效率的目的。与其他土壤重金属污染修复技术相比, 该技术在重金属污染去除效率, 操作成本等方面均有一定优势。

1 简介

1.1 电动力学修复原理

电动力学土壤修复技术是对土壤施加电极并在电场内产生微弱电压, 利用电场的各种化学效应使土壤中的污染物进行迁移。另外, 电化学效应下产生的土壤酸碱度变化, 可以有效提高植物对金属离子和有机污染物的可利用性。一般情况下土壤中会发生以下几种电化学效应。

a.电迁移

电迁移是指在施加电场以后, 土壤溶液中的带电离子和离子复合物在电场作用下的运动, 通常阳离子向阴极迁移, 阴离子向阳极迁移。通过电迁移可以有效的让金属离子在土壤中快速迁移, 同时也可以利用此办法向土壤中的固定区域输送营养物质, 来提高生物的可利用性。

b.电渗析

电渗析是通过施加电场引起土壤空隙中水分子的迁移。由于大部分情况下土壤颗粒的表面带有负电荷, 为了达到电荷平衡, 同时也存在同样多的正电荷。在土壤空隙与水接触的时候, 土壤颗粒表面可以形成扩散双电层。在土壤通电的情况下, 由于表面摩擦力的产生, 土壤空隙中的水相对于土壤颗粒表面开始运动, 造成大量水向阴极迁移。电渗析作用下产生的水流均匀, 水流方向可以通过施加的电场来控制。

c.电泳

电泳是指土壤和地下水中带电荷的胶体粒子在电场作用下的运动。通常土壤胶体的运动方向取决于施加电场和土壤毛细空隙的性质, 但大部分情况下向阳极运动。

d.电解水和pH改变

当对土壤施加电流时, 电极表面会产生电化学反应。通过在土壤溶液中发生的电解水反应, 阳极生成氢离子, 并向阴极方向移动, 阴极生成氢阳根离子, 并向阳极方向移动;同时造成土壤的酸碱度变化。由于阳极的酸性可以促进大部分金属离子化, 并大量的向阴极迁移。虽然酸性的土壤环境可以增加重金属在土壤中的活力和迁移力, 但是酸性条件也可以抑制土壤微生物的生长。另外, 持续供给电流也会增加土壤阻力, 同时造成能源浪费[1]。

e.植物修复法

是一种简单有效, 并经济效益可观的修复方法。针对重金属污染物通常选择的修复方法有植物萃取或植物固定。植物萃取是通过在污染土壤中种植对金属有忍耐能力的植物或是金属富集植物, 通过植物根部吸收土壤中的金属离子, 再转移到地上部分。通过去除地上部分来富集重金属, 或者达到循环再利用。植物固定是通过用植物根部, 结合一些碱性固化剂, 通常有石灰等, 来降低金属的可利用性, 从而控制金属离子进入到人类的食物链或者是生存环境中[2]。

1.2 电动力学结合植物修复法

此种方法主要是为了改善植物修复中植物萃取法的一些弊端, 例如植物修复周期过长, 植物根部可到达型, 以及金属污染的可利用性。通过施加电场, 金属离子对植物根部的的迁移性和可利用性增大, 从而可以提高植物根部对金属离子的吸收和利用。另外, 通过施加电场也可以引起对植物内分泌的变化, 从而提高植物自身对营养物质和有害金属的吸收以及转运能力, 提高金属从地下部转移到地上部的效率。例如, 作者通过电场刺激生菜的生物能近两倍以上, 并同时有效提高了营养物质和重金属的吸收和转运[3]。

2 当前研究成果

以下表格总结了目前电动力学结合植物修复法在治理重金属污染土壤中的应用 (见表1) 。

3 结论

研究结果证明电动力学结合植物修复法中电场并没有直接对植物的生长造成不良影响, 其主要影响在于改变土壤的化学性质, 间接可能导致阳极区域的土壤酸化, 从而抑制植物的生物能。使用交流电场既不会对土壤的化学性质产生显著影响, 又可以刺激植物的生长。但是由于植物的物种不同, 可能对电场的反应也各不相同。例如, 交流电场可以促进土豆和油菜的生长, 却并不能刺激相同条件下生长的烟草。通过在设定时间内转换直流电场的极性, 可以有效防止阳极酸化, 并增强土壤的均匀性, 但是并不一定能促进植物的生长。通过对植物生长的环境施加电场, 可能促进植物的生长和植物对金属从地下部向地上部的转运效率。因此, 电动力学修复与植物修复的组合有可能成为一种有效的修复方法。

摘要：电动力学结合植物修复法是通过施加电场来提高土壤中金属离子和营养物质的活性, 从而促进修复植物对金属污染物的吸收和富集以及对营养成分的利用, 并达到提高植物修复效率的目的。根据目前电动力学结合植物修复的研究成果, 直流电场可以改变土壤中金属元素的迁移和分布, 交流电场可以在不影响土壤性质的情况下促进植物的生物能。虽然直流电场可以造成对阳极的酸化, 影响植物的生长环境, 但是通过定期改变正负电极的方向可以有效的降低土壤两极之间的pH改变。因此, 电动力学修复与植物修复的组合有可能成为一种有效的修复方法。

关键词：电动力学联合植物修复,重金属,土壤

参考文献

[1]Acar Y and Al-shawabkeh A.Principles of electrokinetic remedia-tion.Environ.Sci.Tech-nol, 1993, 27 (13) :2638-2647.

[2]Raskin I and Ensley B.Phytoremediation of toxic metals using plant to clean up the environ-ment;John Wiley&Sons, Inc, New York.1999;43-70, 193-246.

[3]Bi R, Schlaak M, Siefert E, Lord R and Connolly H.Alternating current electrical field ef-fects on lettuce (Lactuca sativa) growing in hydro-ponic culture with and with cadmium contamina-tion.Appl.Electrochem, 2010, 40:1217-1223.

[4]O'Connor S, Lepp W, Edwards R and Sun-derland G.The combined use of eletrokinetic reme-diation and phytoremedia-tion to decontaminate metal-polluted soils:a laboratory-scale feasibility study.Environ.Mon.As-sess.2003, 84, 141-158.

[5]Aboughalma H.Bi R and Schlaak M.Elec-trokinetic enhancement on phytoremediation in Zn, Pb, Cu and Cd contami-nated soil using potato plants.Journal of Envi-ronmental Science and Health Part A2008:43.

[6]Bi R, Schlaak M, Siefert E, Lord R, andConnolly H.Influence of electrical fields (AC and DC) on phytoremediation of metal polluted soils with rapeseed (Brassica napus) and tobacco (Nicotiana tabacum) .Chemosphere 2011, 83:318-326.

[7]陈海峰, 周东美, 仓龙, 周立祥.垂直电场对EDTA络合诱导铜锌植物吸收及其迁移风险的影响[J].土壤学报2007, 44 (1) :174-178.

8.污染土壤修复技术分析 篇八

摘 要：土壤污染不仅关系到农业种植，更关系到我国的经济建设和国民的身体健康，做好土壤修复工作具有实际的社会效益。本文以重金属土壤污染为例，对土壤污染的来源、特征及危险性进行了分析，在此基础上，对化学萃取技术和化学改良技术进行了简要介绍。

关键词：污染；土壤；化学修复

中图分类号： D922.6 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）15-79-2

0 引言

近年来，我国土壤污染问题不断恶化，不仅对有限的耕地资源造成严重威胁，还对生态环境产生了巨大的破坏作用。造成土壤污染的因素较多，主要分为重金属污染、农药和有机污染、放射性污染、病原菌污染等几种类型，已耕地面积为例，重金属造成的污染面积达到20×103km2，工业“三废”造成的污染面积达到10.0×103km2，而农药造成的污染也达到了16.0×103km2之多；除耕地地区外，工矿区、城市地区的土壤也受到不同程度的污染，污染土壤修复技术由此得到了广泛关注。本文将以重金属污染为例，对其修复技术进行分析。

1 土壤污染的危害性分析

1.1 土壤重金属污染来源分析

重金属污染来源较为广泛，大气、农药、化肥、塑料薄膜和污水灌溉都可能带来土壤污染。如工业生产、汽车尾气可能含有重金属有害气体或粉尘，容易给公路周围的土体造成污染；大气中的重金属成分主要通过自然沉降和雨淋沉降进入土壤；不合格农药或化肥的使用可能会将Pb、Cd、Hg等重金属引入土壤中；城市污水经过处理后会用于土地、森林和草地的灌溉，若生活污水中混有工业废水，则废水中的重金属离子会进入土体，引发土壤污染。

1.2 土壤污染特征分析

相对于大气污染、水污染和废弃物污染而言，土壤污染具有一定的隐蔽性和滞后性，需要通过土壤样品检测分析或对人畜健康状况进行分析，才能对土壤污染问题进行判定；土壤污染具有累积性，污染物质在大气、水体中迁移速度较快，但在土壤中扩散和稀释速度较慢，微量污染物的长期积累很容易导致超标；土壤污染具有不可逆转性，以重金属污染为例，多数污染土壤需要经过100-200年的时间才能恢复原有状态；土壤污染治理难度大，积累在土壤中的污染物难以通过稀释或净化作用消除，一旦发生土壤污染，仅靠切断污染源的方式无法恢复，需要通过换土、淋洗土等多种治理技术才能缓慢见效。

1.3 土壤危害性分析

土壤污染会导致严重的经济损失，以重金属污染为例，全国每年因重金属污染导致的粮食减产达到了1000多万吨，而被重金属污染的粮食更是高达1200多万吨，而由农药、有机污染物、放射性污染、病原菌污染等原因造成的经济损失更是无法估量；土壤污染导致食物品质不断降低，多个地区的粮食、蔬菜、水果等重金属含量超标，严重威胁了人们的身体健康；土壤污染对人体危害性大，污染物在植物中不断积累，通过食物链富集到人体和动物体中，引发癌症和其他疾病。作为化学物质的一种，重金属在土壤中不断积累，一旦超过土壤的承载力限制，就会促使土壤内大量的化学物质释放出来，给环境和人畜造成严重灾害。

2 污染土壤修复技术

重金属污染土壤化学修复技术主要有化学萃取和化学改良技术两种，二者原理不同，应用范围不同，以下对其进行详细介绍：

2.1 化学萃取技术

2.1.1 原理和方法分析

化学萃取技术是通过萃取剂将土壤颗粒与颗粒内的化学物质分离，从而达到去除土壤颗粒内化学物质的目的。化学萃取方法有物理和化学两种，其中物理方法能将大颗粒的土壤减少，为化学萃取方法的使用奠定基础。目前，较为常见的重金属萃取剂有EDTA、DTPA、有机酸、无机酸等。化学萃取修复方式有原位清洗技术、异位清洗技术、搅拌萃取技术等，原位清洗技术通过原位清洗液灌注和滤液回收去除土壤中的重金属，该技术成本低、工艺简单，缺点是去除效率低，容易引起地下水污染；异位清洗技术是通过土壤柱清洗工艺去除土壤中的重金属，该技术不会对地下水造成二次污染，但去除效率低，成本高；搅拌萃取技术是将待修复土壤与萃取液混合于搅拌反应器中，二者充分混合后滤除萃取液从而达到去除重金属离子的目的，该技术去除效率高，且能有效避免二次污染，但处理成本较高。

2.1.2 影响因素分析

化学萃取修复技术在应用过程中受多种因素的影响：

①土壤质地。不同质地的土壤，与重金属的结合力不同。根据试验结果，粘土对重金属离子的结合力较强，而砂土的较弱，因此粘土地质的重金属离子萃取效率较低。

②土壤中有机质含量，土壤中腐殖质与重金属离子之间容易产生螯合作用，作用力的强弱对萃取效果影响较大。

③土壤阳离子交换容量的影响，阳离子交换容量是指土壤胶体带有的负电荷，负电荷能对溶液中的阳离子产生静电作用，因此离子交换容量越大，对重金属阳离子的吸附能力就越大，不利于化学萃取技术的应用。

④重金属种类及含量，重金属离子与土壤矿物质的结合力不同，而且重金属含量越低，与土壤颗粒结合力越强，其萃取效果就越差。

⑤重金属的形态。重金属在土壤中存在形态也会影响萃取效果，如可交换态、碳酸盐组合态金属容易萃取，而铁锰氧化物组合态和残留态则难以被萃取。

⑥萃取剂。一方面，萃取剂种类不同，则与重金属离子之间的螯合作用不同，螯合作用越强，其萃取效果越好；另一方面萃取液浓度也会影响萃取效果。不同萃取剂在萃取重金属离子时，需要配置不同浓度，确保重金属去除效率和萃取剂用量配比达到最佳。萃取液酸碱性对螯合作用也会产生影响，一般来说，萃取剂酸性越强，重金属离子越容易被解吸下来。

2.2 化学改良技术

2.2.1 化学原理和方法

化学改良技术相对于萃取技术而言，更具有广泛的实用性，且技术成本较低，具有很好的推广价值。化学改良是向土壤中投加改良剂，对土壤酸碱性、化学组分进行调节，使重金属离子能以生物有效性较低、毒性较弱的形式存在。有机质、磷肥和石灰就是常见的改良技术的代表，向土壤中投入石灰，能有效提升土壤的碱性，降低重金属离子的迁移能力；但石灰能降低锰、磷酸盐对植物的有效性，因此在选取改良剂时，应遵循有效性和稳定性的原则。

2.2.2 改良方法应用实例分析

以磷酸盐为例，对其应用进行如下分析：磷灰矿是一种热稳定性较高的物质，难溶于水，成本较低，固定效率高，因此常被用作重金属污染土壤改良剂。应用时，将pH控制在3-12的范围内，磷灰矿可将土壤中的铅、锌、镉离子固定，形成稳定物，三种金属的固定率可见表1。

由表1可知，铅固定率较高，这是因为铅在此条件下容易形成稳定的磷氯铅矿，这是目前较为有效的一种固铅方法。由于氧化锰对重金属有较强的吸附性，因此可在固定重金属过程中用作辅助添加剂，以提高固化效果。

3 结束语

土壤污染问题不仅关系到国民的身体健康，还影响了我国经济建设目标的实现。土壤管理部门应对其进行有效处理，利用先进的技术和设备改善污染土体，为我国农作物生长和人民健康创造更为优质的条件。在修复污染土壤时，要做好各项测绘工作，选取有效的处理方法，最大限度的提升污染物去除率，减少对其他资源的二次污染，构建健康、和谐的的生态环境。

参 考 文 献

[1] 杨勇，何艳明，栾景丽，刘景洋，郭玉文.国际污染场地土壤修复技术综合分析[J].环境科学与技术，2012，10：92-98.

[2] 赵连仁.污染土壤整治与管理的研究[D].大连海事大学，2013.

9.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇九

超积累植物和化学改良剂联合修复锌镉污染土壤后的微生物特征

通过盆栽试验,观察分析不同的土壤改良配方对重金属超积累植物东南景天盆栽土壤中细菌、真菌和放线菌数量、Cmic及Nmic的影响,以此来筛选出最优的促进东南景天修复锌镉污染土壤的改良剂配方.结果显示:细菌、真菌和放线菌数量,与土壤Zn、Cd的去除率、东南景天植株干质量、Cmic及Cmic/Nmic两两之间都呈现极显著正相关关系(但Cmic/Nmic与真菌数量仅呈显著相关).添加了土壤改良剂后,细菌、放线菌、真菌的`数量都有不同程度的增加,其中以细菌数量的增加最为显著,放线菌次之,真菌则对各种土壤处理相对较不敏感;在各种土壤配方中,添加了6 g赤泥、15 g污泥和15 g沸石的T7处理最有利于各类土壤微生物的生长,微生物量碳达到345.64 mg・kg-1,与其它处理之间都达到显著差异.因此,可以利用土壤微生物作为污染土壤改良情况的生物指标.该研究为下阶段研究化学改良剂-植物-微生物修复技术奠定了基础.

作 者：彭桂香 蔡婧 林初夏 PENG Gui-xiang CAI Jing LIN Chu-xia  作者单位：华南农业大学资源环境学院,广东,广州,510642 刊 名：生态环境  ISTIC PKU英文刊名：ECOLOGY AND ENVIRONMENT 年，卷(期)：2005 14(5) 分类号：X172 X53 关键词：土壤微生物   重金属污染   植物修复   土壤改良剂   东南景天  

10.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇十

重金属污染土壤修复清洗剂的研究进展

土壤清洗技术是一种经济的、应用性强的技术.综述了重金属污染土壤修复清洗剂的研究现状,探讨了重金属污染土壤修复清洗剂的研究方向,提出来源广泛、可生物降解的高效清洗剂,如天然有机酸、生物表面活性剂等,是今后重金属污染土壤修复清洗剂的研究重点.对于复合污染的`土壤,使用复合淋洗剂也是目前的一个研究方向.清洗剂的再生和循环利用,对于土壤清洗技术的大规模应用具有重要意义,它将大大降低土壤修复的成本.

作 者：孙英杰 宋菁 何亚红 作者单位：青岛理工大学,环境与市政工程学院,青岛,266033刊 名：青岛理工大学学报 ISTIC英文刊名：JOURNAL OF QINGDAO TECHNOLOGICAL UNIVERSITY年，卷(期)：200930(5)分类号：X53关键词：重金属 土壤清洗 修复 清洗剂

11.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇十一

关键词：重金属 土壤 修复清洗剂

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01

1 土壤中重金属的来源及其危害

1.1 土壤中重金属的主要来源分析

土壤当中的重金属元素并非是与生俱来的，一般都是由于外因（主要都是人类活动）导致重金属元素进入到土壤当中，因为重金属本身很难被降解，所以其会始终存在于土壤当中。污染土壤的重金属主要包括以下元素：Hg（汞）、Cd（镉）、Cr（铬）、Pb（铅）、As（类金属砷），这些都是生物毒性较为显著的元素，除此之外还包括一些毒性一般的Cu（铜）、Ni（镍）、Zn（锌）等元素。上述重金属元素基本都来自于农药、污泥、废水以及大气沉降等。例如，Hg主要来源于含汞的废水；Cd、Pb则主要来源于冶炼排放和汽车尾气；As大部分都来自于除草剂、杀菌剂和杀虫剂等化学药剂。

1.2 重金属土壤的危害

由于土壤中的重金属大部分都与人类活动有关，而近些年来，国家在大搞建设和大力发展经济的同时，使得土壤中的重金属污染日益加重。因为重金属在土壤当中较难迁移，具有残留时间久、毒性大、隐蔽性强等特点，而且还会经一些作物吸收后进入人类的食物链当中，也有可能借助一些迁移方式进入大气和水中，使人类的健康受到威胁。为此，国内外都非常重视重金属土壤及河流的治理，也将之作为重点课题来进行研究。通常情况下，重金属的生物毒性不但与量有关，而且还与形态分布有关。因不同的形态会产生出不同的环境效应，这会对重金属的毒性、循环规律以及迁移等造成直接影响。大部分重金属都属于过渡性元素，这种元素最为典型的特点之一是原子具有独特的电子层结构，从而使得重金属在土壤当中的化学行为也相应地具有了一系列的特点。大部分重金属元素都能够在一定幅度内发生氧化还原反应，这是因为重金属元素都具有可变价态。由于不同的重金属元素具有的可变价态均不相同，从而使得毒性和活性也都不相同。重金属元素非常容易在土壤当中发生水解反应，进而生成氢氧化物，同时还能够与土壤当中的某些无机酸发生反应，生成硫化物、磷酸盐和碳酸盐等化合物。因为这些化合物本身的溶度积都比较小，故此会使重金属累积在土壤当中，不容易发生迁移。虽然重金属的污染范围不会扩大，但却会导致污染区域范围内的污染周期变长，致使危害程度增大。

土壤重金属污染会对自然生态环境造成以下危害：其一，受重金属污染的土壤由于直接暴露在环境当中，其中的重金属元素会通过土壤颗粒直接或间接地被人吸收，从而威胁人体健康；其二，在雨水的作用下，土壤当中的重金属元素会逐渐向下渗透，这样一来便有可能使地下水系受到污染；其三，外界环境条件发生变化时，会使土壤中的重金属活性和生物可用性提高，致使重金属容易被土壤上的植被吸收从而进入人类的食物链对人体产生毒害

作用。

2 重金属污染土壤修复清洗剂的研究与应用

2.1 无机溶液

这是一种较为常用的重金属污染土壤清洗剂，其主要通过溶解作用或络合作用来增强土壤当中重金属元素的溶解性。常见的无机溶液有水、无机盐、无机碱以及无机酸等等。这是人们最早使用的一类土壤重金属清洗剂。在诸多无机溶液中水最容易获得的一种，但是水对土壤中重金属的清洗效果却比较有限，为了提高水的清洗效果，一些专家学者利用粒径分离，用水清洗的方法将铅含量为1700 mg·kg-1的土壤清洗至铅含量≤150 mg·kg-1，这一研究极大程度地提高水的清洗效果；还有一些专家经试验研究后发现，利用9.4%的H3PO4清洗被类金属砷污染的土壤，通过6 h的清洗，土壤当中类金属砷的去除率可达到99.9%。

2.2 复合清洗剂

前文中提到重金属元素的种类较多，为此，土壤当中有可能同时存在多种重金属元素，如果仅仅采用针对某一种污染物的清洗剂可能无法达到彻底去除的目的。而此时便需要联合使用或者依次使用清洗剂来对土壤进行清洗，这有助于提高污染物的去除效果。复合清洗剂是目前土壤重金属清洗技术研究的一个主要方向，业内的一些专家学者提出采用HC1+CaC12复合淋洗剂来去除含有镉和铅的土壤，通过试验发现，经复合淋洗剂淋洗后的土壤中污染沉积物的浸出毒性检测符合有关标准的规定要求；还有一些学者提出了采用ETDA和SDS加强型清洗剂对含铅和MDF的复合污染土壤进行修复，经研究后发现，使用EDTA后再依次使用SDS可以使该土壤中的铅去除率达到最高，而颠倒使用顺序则可以使MDF的去除率达到最佳。这一研究充分证明了当土壤当中存在多种不同重金属元素时可以通过复合清洗剂进行去除修复，并且清洗剂使用先后顺序的不同去除效果也是不同的。

3 结语

综上所述，通过对土壤当中重金属元素的危害分析，使我们清楚地认识到重金属元素的危害性，为了保护我们懒以生存的土地和人类的健康，有必要加大对重金属污染土壤清洗剂的研究，并将一些切实可行、效果较好的清洗剂应用到土壤重金属污染较为严重的地区，以此来降低和消除重金属造成的危害，这对于人类社会的发展具有重要的现实意义。

参考文献

[1]赵广孺.海南岛东西部砖红壤重金属元素地球化学特征研究[D].广州：中山大学.2009.

[2]陈莉，陈红路，吴小寅，等.重金属污染土壤的生态治理与示范[J].中小企业管理与科技，2011（34）.

[3]蒋煜峰.污灌土壤中重金属形态及化学治理研究[D].兰州：西北师范大学，2009.

12.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇十二

近年来重金属污染土的植物修复受到了众多学者的关注[1]。骆驼蓬, 为植物和中药材统称。植物骆驼蓬为蒺藜科多年生草本植物, 全株有特殊臭味, 根肥厚而长, 多分枝, 分枝铺地散生, 下部平卧, 上部斜生, 茎枝圆形有棱, 光滑无毛, 国内外均有分布。药材骆驼蓬为蒺藜科骆驼蓬及同属植物多裂骆驼蓬的全草, 具有止咳平喘, 祛风湿, 消肿毒至功效。现代研究骆驼蓬所含的生物碱系原生质毒, 并为单胺氧化酶抑制剂, 对中枢神经系统、心血管系统均有作用[2]。

2试验过程

2.1实验仪器和试剂

仪器:高速万能粉碎机 (型号) ;粉碎细度:40~200目天津华鑫仪器厂。

电热板;非标准磨口锥形瓶;原子吸收光谱仪;北京普析通用及Cu、Fe、Mn、Zn、Pb、Cr、Cd空心阴极灯。

试剂:浓硝酸 (优级纯) 、高氯酸、3%硝酸、去离子水。

2.2实验方法与步骤

2.2.1样品的预处理

将样品 (骆驼蓬的根、茎、叶部分) 洗净, 烘干, 粉碎。将粉碎的样品分别置于样品袋, 放入干燥箱中备用。在电子天平上准确称取1.000g骆驼蓬根、茎、叶, 分别置于锥形瓶中, 加入10ml浓硝酸, 静置12小时, 编号。样品中再次加入10ml浓硝酸, 5ml高氯酸, 轻微摇荡。置于电热板上加热5~10分钟, 样品溶液剩余2ml左右时取下, 再次加入20ml浓硝酸, 5ml高氯酸, 置于电热板上加热, 反复多次。置样品溶液无色透明为止[3]。将样品溶液用过滤膜过滤, 用3%硝酸定容与50ml容量瓶中, 继续稀释10倍于100ml容量瓶中, 贴标签, 用于火焰原子吸收测定。

2.2.2标准工作曲线的绘制

标准溶液的配置:分别配置铜、锌、锰、铁、铬、铅元素相应的系列标准 (其质量浓度见表1) 。

测定相应元素的吸光度A与浓度C之间的回归方程及相关系数 (见表2) 。

3结果与讨论

对受污染地区、不受污染地区的土壤和杂草中的7种重金属元素含量进行测定和统计, 结果表明:

3.1由表3、4、5可见, 同一种杂草的不同器官对重金属的吸收富集作用明显不同, 甘河滩为西宁市重工业区, 污染严重, 而对于甘河滩骆驼蓬来说, 重金属在植物体内含量的分布为Fe>Zn>Cu>Cr>Pb>Mn>Cd, 富集系数由大到小为Zn>Pb>Cu>Cr>Mn>Fe>Cd。甘河滩采骆驼蓬对Zn, Pb, Cu, Fe, Mn, Cr的富集系数分别达到3.88, 3.58, 1.27, 1.07。Zn, Pb, Cu, Fe, Mn, Cr的含量分别高达3470, 715, 2345, 21405, 520, 2160。

3.2 Pb为有毒元素, Pb及其化合物严重危害人类寿命与自然环境;Cd在一定的低浓度范围时对修复植物的生长有促进作用, 而在高浓度时, 对植物的生长会产生抑制作用。由于不同植物种类其生理特性不同, Cd对植物产生毒害作用的临界浓度以及对植物生长产生的抑制程度也有差别。

3.3多巴为国家体育训练基地, 基本无环境污染。对于多巴采骆驼蓬来说, 重金属在植物体内含量的分布为Fe>Cr>Mn>Zn>Cu>Pb>Cd, 富集系数由大到小为Zn>Cr>Pb>Cd>Cu>Mn>Fe。

3.4北山是青海西宁一处旅游无污染地区。对于北山骆驼蓬来说, 重金属在植物体内含量的分布为Fe>Cr>Zn>Cu>Mn>Pb>Cd, 富集系数由大到小为Cu>Zn>Pb>Mn>Cr>Cd>Fe。北山采骆驼蓬根对Zn, Cu, Pb的富集系数分别达到1.73, 4.97, 1.20.Zn, Fe, Cr的含量分别高达100.5, 1288, 168.特别是北山Cu的富集系数远远高于其他两个地区。

3.5对比骆驼蓬不同部位的重金属含量发现, 根对于Zn, Pb, Cu, Cr有很好的富集作用, 茎对于镉有比较好的富集作用, 叶对于锌, 铅, 镉有良好的富集作用。因此, 骆驼蓬适合作为Zn, Pb, Cu, Cr污染地区的恢复植物。

摘要：生物学方法典范的植物修复法对修复重金属污染土壤具有不可替代的优势, 治理过程对原来的土壤扰动较少, 能够逐渐减少甚至清除其中的重金属, 且成本低廉, 是真正?“绿色”且标本兼治的方法。本文以骆驼蓬的根、茎、叶为原料, 采用高温硝化法处理样品, 经火焰原子法对Cu、Fe、Mn、Zn、Pb、Cr、Cd元素进行测定。通过本实验的测定, 发现骆驼蓬不同器官重金属的平均含量由高到低分别为根>叶>茎, 不同地区采集的骆驼蓬重金属元素的含量差别很大, 而且通过测定发现骆驼蓬的根对于Zn, Pb, Cu, Cr有很好的富集作用, 适合作为Zn, Pb, Cu, Cr污染地区的恢复植物。

关键词：重金属,骆驼蓬,植物修复,富集系数

参考文献

[1]周启星.植物修复技术内涵展望[J].安全与环境学报, 2001 (6) :48-53.

[2]江苏新医学院, 中药大辞典[M].上册.上海:上海人民出版社, 1997.332-334.

13.重金属污染土壤的修复技术研究 篇十三

土壤重金属污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、锡(Se)、银(Ag)、钡(Ba)以及类金属砷(As)等。有报道认为,我国现有重金属污染耕地约2000万,绝大部分未得到合理治理。据统计,我国有3万多公顷土地受汞的污染,有1万多公顷土地受镉的污染,每年仅生产镉米就达5万吨以上,而每年因污染而损失的粮食约1200万t,严重影响了我国的粮食生产和食物安全。

2 土壤重金属污染的成因

自然界中,重金属在岩石或土壤中通常以痕量形式存在。但随着工业化进程的加快,人们在采矿、冶金等工业活动和农业活动中,将重金属释放出来并进入土壤,造成土壤重金属污染,矿区土壤重金属污染主要由以下原因造成:(1)工业产生的废气沉降造成的污染;(2)固体废弃物排放造成的污染。其中,以矿业和工业固体废弃物污染最为严重;(3)污水灌溉造成的污染。由于我国是一个水资源紧缺的国家,部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。这些污水通灌溉进入土壤,进而也把重金属排到了土壤中。

3 重金属污染土壤的修复技术

目前,重金属污染土壤的修复技术主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、生物修复方法、矿物修复方法、自然修复法及组合修复技术法。现对近年来我国常采用的这几种修复技术进行阐述。

3.1 工程措施技术

该技术主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准。

3.2 物化修复技术

物化修复技术主要包括以下几种,包括:电动修复、封闭方法、电热修复、土壤淋洗、微波辐照技术。其中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。吴龙华等研究发现EDTA可明显降低土壤对铜的吸收率,吸收率与解吸率与加入的EDTA量的对数呈显著负相关。微波辐照技术具有快速、高效和环境友好等优点。Tai等和Abramovitch等在实验室模拟了Cr污染土壤经微波辐照后,有绝大部分Cr污染土壤被固化。更好地说明了微波辐照技术具有固化重金属的作用。

3.3 化学修复技术

化学修复技术就是向土壤投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗作用,以降低重金属的生物有效性。修复技术主要有以下几种:沉淀技术、拮抗抗技术、加入抑制剂或吸附剂。不过,化学修复是在土壤原位上进行的,简单易行,但并不是一种永久的修复措施。因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态,金属元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物。

3.4 生物修复技术

生物修复技术是利用生物技术治理污染土壤的一种方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。由于该方法效果好,易于操作,日益受到人们的重视,成为污染土壤修复研究的热点。主要有以下几种,下面一一介绍。

3.4.1 植物修复技术。

利用绿色植物清除环境中的污染物,使其有害性降低或消失的方法,称作植物修复技术。根据其与环境介质、污染物的作用方式及其净化机制,植物修复技术的方式主要有植物吸收作用、植物挥发作用、植物稳定作用、植物降解作用、根滤作用。下面重点说明植物吸收作用和植物降解作用。

(1)植物吸收作用。利用积累植物,超积累植物大量吸取土壤中金属元素,通过收获植物体并加以适当处理,达到去除或降低士壤中污染物元素的目的。蒋先军等发现印度芥菜对Cu、Zn、Pb污染的土壤有良好修复效果。Shent等的研究结果也表明超富集植物对重金属具有特殊的吸收富集重金属能力。

(2)植物降解作用。包括两方面作用机理:一是植物体内含有能快速分解有机污染物的酶,可将吸收进入植物体内的有机污染物降解成无害的CO2和H2O等组分;二是通过植物根系分泌物提供碳源和氧源,促进根系环境中喜阳菌群及其它菌种的发育及活性,从而增强根际原位细菌对有机污染物的氧化降解作用。

3.4.2 动物修复技术。

该技术指在土壤中的低等动物如蚯蚓和鼠类等吸收、富集重金属后,采用电激、灌水等方法从土壤中驱赶出这些动物集中处理,从而降低污染土壤中重金属的含量。Koamowska等在华沙交通要道附近采集土壤和蚯蚓进行测定后发现,蚯蚓能通过增加土壤重金属活性使植物吸收重金属的效率增加。但由于蚯蚓吸收重金属后随时会释放回土壤“鼠类对庄稼又有危害”该技术还有待进一步研究。

3.4.3 微生物修复技术。

土壤微生物是土壤中的活性胶体,它们比表面上大,带电荷,代谢活动旺盛。受到重金属污染的土壤,往往富集多种耐重金属的真菌和细菌,微生物对土壤中活性的影响主要体现在以下几个方面:对重金属离子的吸附和富集、溶解和沉淀、氧化还原作用,对重金属—有机络合物的生物降解,菌根真菌对重金属的生物有效性的影响。其中微生物对重金属—有机络合物的生物降解指重金属可与土壤有机质形成稳定的络合物,对重金属在土壤中的化学行为产生深刻的影响。Munier-Lamy等(1991)研究表明,络合物离子与低分子量有机物形成的复合物的生物稳定性主要取决于有机配体和微生物的种类,以及重金属对微生物的毒性,而与重金属—有机复合体的化学稳定性关系不大。

其中,菌根真菌对重金属的生物有效性的影响指菌根真菌能借助有机酸的分泌活化某些重金属离子。菌根真菌还能以其他形式如离子交换分泌有机配体激素等间接作用影响对重金属的吸收。申鸿等研究表明,接种菌根真菌,即使是在重度施铜水平下也能显著地缓解铜污染对宿主植物造成的危害,提高宿主植物对土壤铜污染的抗性。

3.5 矿物修复技术

利用天然矿物治理污染物的方法是建立在充分利用自然规律的基础之上的,体现了天然自净化作用的特色。更为有得的是,要采用的部分天然矿物往往来源于矿山废弃物,以废治废、污染控制与废弃物资源化进行,具有“零排放”兼有“零废料”的环保意义。胡振琪,杨秀红等通过等温吸附试验,研究表明粘土矿物膨润土、海泡石、凹凸棒石对有很好的吸附作用,可用于重金属污染土壤的治理。

3.6 自然修复技术

自然修复技术指利用土壤和地下水中天然的生物降解、扩散、稀释、吸附、挥发及化学和生化固定等过程来有效地降低污染物的毒性、可移动性及污染水平,以达到保护人体健康和生态系统的目的。通过生态演替这一自然恢复过程在破坏不是很剧烈的情况下发挥作用,有时会比人们所预期的时间要长的多。

英国南约克郡的匹克国家公园应用生态演替方式进行破坏景观的恢复,通过种植慢生地方草种代替种植速生但抵抗力低的农业草种,很好的适应了因为开矿而质量下降的土壤。我国的山东省临朐县改革开放以来,造成了生态环境的日益恶化。县政府决定以自然之力恢复自然,遂实行了退耕还林、封山禁牧等措施达三年,就使光秃秃的山上自己长出了树,长出了草。

3.7 组合修复技术

组合修复技术是近年来兴起的一种新型修复技术。由于它能很大限度地清除土壤中的重金属,并且投资省,相对于单一修复方法,组合修复周期有较大的缩短并操作程序简单。现举植物组合修复技术来说明。在植物吸收修复技术中,超累积植物往往植株矮小、生长速度慢,再加上受气候、土壤环境条件的限制,这些植物很难具有实际的应用价值。为解决这一问题,Scott Cunningham等认为对现有技术进行综合利用而形成的植物组合技术可弥补单一技术的不足。

植物组合修复技术的类型有:螯合剂—植物修复技术、基因工程—植物修复、电压—植物修复、化学改良剂—植物修复等技术。其中基因工程—植物修复技术指利用基因重组技术将具有金属累积特性的基因导入到生物量大且易收获的植物中,并利用该植物特定的受体细胞与载体一起得到复制和表达,使受体细胞获得新的遗传特性的技术。日本长谷川教授将遗传基因(CUPI)植入菜花中的实验表明:转基因植物可以在高浓度重金属的环境中生长,并大量吸收重金属。

4 小结及展望

纵观国内外重金属污染土壤治理方法中,显然,组合技术很可能成为今后重金属土壤污染修复的一个重要研究领域。

4.1 首先,运用分子生物学和基因工程技术,培育兼具高生物量和高富集能力的植物,可以克服天然超积累植物生长慢、生物量低和适应环境能力差等缺点,是植物修复技术的一个很有价值的研究方向。

4.2研究联合修复技术如植物-微生物联合、化学一微生物联合修复以及综合了微生物、植物和化学修复技术的污染生态修复等。在实际应用中两个甚至两个以上修复技术的组合可以取长补短,达到高效、低耗的双重效果。

4.3 由于各种方法的作用及适用范围各不相同,但又互相补充,应因地制宜,综合应用。研制一种投资小、周期短、见效快、稳定性强、副作用小治理彻底和适用性广的土壤重金属污染治理方法是当前环境工作者的迫切任务。

参考文献

[1]胡振琪,卞正富,等.土地复垦与生态重建[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008.

[2]胡振琪,杨秀红,等.粘土矿物对重金属的吸附研究[J].金属矿山,2004,6.

[3]王海峰,等.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,2009,34.

14.重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展 篇十四

对铬污染土壤的动电修复技术的行为机制、研究现状进行了综述,探讨了铬在土壤中的`价态、形态及吸附作用对动电修复的影响,并列举一些铬污染土壤动电修复的改良技术.最后对动电技术发展进行了展望,并对该技术今后的研究及发展提出了建议.

作 者：黄健 邱胜鹏 魏榕 曾睿 HUANG Jian QIU Sheng-peng WEI Rong ZENG Rui 作者单位：黄健,邱胜鹏,魏榕,HUANG Jian,QIU Sheng-peng,WEI Rong(福州大学环境与资源学院,福州,350002)

曾睿,ZENG Rui(西北工业大学应用化学系,100072)

15.污染土壤修复技术研究 篇十五

随着工农业生产的快速发展, 土壤污染问题日益凸显, 特别是镉、汞、铜、铅、镍等重金属污染问题较突出, 对农产品安全生产和人体健康造成严重威胁。土壤污染成因复杂, 主要有:一是化工、五金电镀、印染等企业产生的“三废”未经处理后直接排放, 导致土壤中重金属不断累积;二是长期以来利用率低和畜禽养殖废弃物无序排放造成部分耕地土壤重金属和有机物污染。当前随着国家“退二进三”政策的实施, 成批的工业企业关停转迁, 遗留了大量污染场地, 土地再开发利用环境安全隐患突出。因此, 对污染场地遗址进行技术修复是改善土壤环境质量的迫切要求, 也是当今环境保护领域的研究热点。本文将着重介绍近年来污染土壤修复技术的研究现状与发展趋势, 以促进土壤修复科学技术的发展。

2 污染土壤修复技术

2.1 工程修复技术

工程修复技术主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。客土法是向污染土壤加入大量干净土壤, 覆盖在表层或混匀, 使污染物浓度降低或减少污染物与植物根系的接触。换土法就是把污染土壤取走, 换入新的干净土壤。深耕翻土就是深翻土壤, 使聚集在土壤表层的污染物分散到土壤深层, 达到稀释的目的。通过这些方法可以降低土壤中污染物的含量, 减少污染物对土壤-植物系统产生毒害, 从而使农产品达到食品卫生标准。该技术的治理效果较为彻底稳定, 但工程量大、治理费用高、会破坏土壤结构, 引起土壤肥力下降, 并且还要对换出的污土进行堆放或处理, 容易造成二次污染。

2.2 物理-化学修复技术

物理-化学修复是利用污染物或污染介质的物理化学特性, 以破坏 (如改变化学性质) 、分离或固化污染物, 具有实施周期短、可用于处理各种污染等优点。主要包括热处理、玻璃化、电动修复、固化-稳定化、土壤淋洗、土壤性能改良修复等技术。

2.2.1 热处理技术

热处理技术是指利用热传导或辐射的方式, 将污染介质及其所含有机污染物加热到足够温度, 以促进半挥发性有机物的挥发。该技术适用于处理卤代有机物、非卤代的半挥发性有机物、多氯联苯以及高浓度的疏水性液体等污染物, 不适用于处理土壤中的重金属 (Hg和Se除外) 、活性氧化剂和还原剂等。但该技术能耗大, 同时高温会破坏土壤结构, 且高水分和黏土含量会增加处理成本, 实施过程中, 需严格设计并操作好加热和蒸汽收集系统, 以防止产生二次污染。

2.2.2 玻璃化技术

玻璃化是指向污染土壤插入电极, 对污染土壤固体组分施加1600℃~2000℃的高温处理, 使有机污染物和部分无机污染物如硝酸盐、硫酸盐和碳酸盐等得以挥发或热解去除, 无机污染物如重金属和放射性物质等被包覆在冷却后形成化学性质稳定、非扩散性的坚硬玻璃体中。该技术适用于修复含水量较低、污染物埋深不超过6m的土壤, 但在实地应用中会出现难以达到统一熔化以及地下水渗透等问题, 且熔化过程能耗大, 这使得玻璃化技术成本较高, 限制了它的推广应用。

2.2.3 电动修复技术

电动修复是将电极插入受污染土壤或地下水区域, 通过施加微弱电流形成电场, 利用电场产生的电动力学效应驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移, 从而将污染物富集至电极区然后进行集中处理或分离。该技术修复速度较快、成本较低, 特别适用于小范围的黏质的多种重金属污染土壤和可溶性有机污染土壤的修复, 但该技术对电荷缺乏的非极性有机污染物去除效果不好, 对于不溶性有机污染物, 需要化学增溶, 且易产生二次污染。

2.2.4 固化-稳定化技术

固化-稳定化是将污染物在污染介质中固定, 使其处于长期稳定状态, 是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法, 对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势, 但所需仪器设备较多, 同时污染物埋藏深度、土壤p H和有机质含量等在一定程度上都会影响该技术的有效应用。美国非有机物污染超级基金项目中大部分采用固化-稳定化技术处理, 而我国一些搬迁企业场地重金属污染土壤和铬渣清理后的堆场污染土壤也采用了该修复技术, 如上海世博会场地、武汉硚口化工企业搬迁场地以及重庆杨家山污染场地等修复项目。

2.2.5 土壤淋洗技术

土壤淋洗是指将水或含有冲洗助剂的水溶液、酸碱液、络合剂或表面活性剂等淋洗剂注入到污染土壤中, 洗脱和清洗土壤污染物的过程。淋洗法可用于大面积、重度污染土壤的治理, 尤其是在轻质土和砂质土中效果较好, 但对渗透系数较低的土壤效果不好。土壤淋洗的关键是淋洗助剂的选择, 既能提取污染物又不破坏土壤结构, 但事实上很难找到, 而且引入的淋洗助剂很可能造成二次污染, 因此研发高效的表面活性剂, 提高修复效率, 降低设备与污水处理费用, 防止二次污染等依然是该技术重要的研究课题。

2.2.6 土壤性能改良技术

该技术的关键是根据土壤的物化特性、污染物的类型选择合适的改良剂。改良剂能有效降低污染物的水溶性、扩散性和生物有效性, 减轻它们对生态环境的危害。应用较多的改良剂有:石灰性物质、有机物质、离子拮抗剂以及化学沉淀剂等。石灰能够提高土壤p H, 促使一些重金属形成氢氧化物沉淀, 改良酸性土壤。此外, 硫磺及某些还原性有机化合物可以使重金属成为硫化物沉淀, 磷酸盐类物质与重金属反应形成难溶性磷酸盐, 因此可考虑少量投加沉淀剂如磷酸肥料, 减少植物对重金属的吸收。

2.3 生物修复法

2.3.1 植物修复

植物修复法就是利用植物吸收污染土壤中积累的重金属, 将重金属从土壤中萃取出来, 富集并转移到植物收获的部位和地上枝条部位, 或利用植物根系特有的酶系统和微生物系统来络合土壤中重金属, 从而降低重金属的活性和生物毒性, 以减轻重金属被淋滤进入地下水或通过空气进一步扩散而污染环境。该技术的应用关键在于筛选具有高产和高去污能力的植物吧, 摸清植物对土壤条件和生态环境的适应性。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。

2.3.2 微生物修复

微生物修复是指利用微生物的代谢过程将土壤中的污染物转化为二氧化碳、水、脂肪酸等无毒物质的修复过程。目前, 该研究工作主要体现在筛选和驯化特异性高效降解微生物菌株, 提高功能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等方面。

2.4 联合修复技术

单项修复技术都有一定适用范围的限制, 协同两种或两种以上修复方法, 形成联合修复技术, 不仅可以提高污染土壤的修复效率, 而且可以克服单项修复技术的局限性, 实现对多种污染物复合/混合污染土壤的修复。近年来, 发展协同联合的土壤联合修复模式已成为场地和农田土壤污染修复的主要研究方向, 例如:土壤动物-植物-微生物组合修复, 化学氧化-生物降解修复, 电动修复-生物修复等。

3 污染土壤修复技术的发展趋势

从2000、2004、2008和2012年连续4届的土壤污染与修复国际会议主题及交流情况来看, 污染土壤修复技术未来的发展趋势主要表现为: (1) 向绿色与环境友好的土壤生物修复技术发展; (2) 从单项向联合、杂交的土壤综合修复技术发展; (3) 从异位向原位的土壤修复技术发展; (4) 基于环境功能修复材料的土壤修复技术发展; (5) 基于设备化的快速场地污染土壤修复技术发展; (6) 向土壤修复决策支持系统及后评估技术发展。

结语

污染土壤修复是去污染、复质量、再开发、保安康的民生工程, 需要科学、技术、工程和管理的支撑。发展绿色、可持续的场地修复产业, 是我国土壤与地下水环境保护的需要, 也是使我国这一新兴战略环保产业进入国际环境修复市场竞争的需要。然而, 针对我国污染场地土壤修复技术、工程化应用和设备研发起步较晚, 现阶段无论是引进国际上的先进技术, 还是自主研发都需要理性思考, 应该在借鉴国外成熟修复技术和先进设备的基础上, 从我国场地污染特征、国家经济社会发展、国家科研水平及现阶段技术储备等多方面综合考虑修复技术的选择和发展方向。

摘要：本文综述了污染土壤修复技术的研究现状和发展趋势, 并初步提出了我国污染场地土壤修复技术发展建议。

关键词：污染土壤,土壤修复技术

参考文献

[1]杨勇, 何艳明, 栾景丽, 等.国际污染场地土壤修复技术综合分析[J].环境科学与技术, 2012, 35 (10) :92-98.

[2]赵金艳, 李莹, 李珊珊, 等.我国污染土壤修复技术及产业现状[J].中国环保产业, 2013.

[3]黄宗益, 郝晓伟, 雷鸣, 等.重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J].农业环境科学学报, 2013, 32 (03) :407-417.

[4]胡明亮.污染土壤修复技术研究[J].贵州化工, 2010, 35 (02) :40-43.