土壤是人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是不可缺少、難以再生的自然資源,其管理使用的好壞直接決定著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成敗和人類文明的興衰。近40年來(lái),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和高強(qiáng)度的人類活動(dòng),土壤受污染面積不斷擴(kuò)大,危害越來(lái)越嚴(yán)重,影響到實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)改變了自然界原有狀況,為追求高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),導(dǎo)致化肥和農(nóng)藥大量使用,使土壤污染成為全球性的主要環(huán)境問(wèn)題之一。此外,工業(yè)生產(chǎn)、石油開(kāi)采、交通運(yùn)輸、畜禽養(yǎng)殖及居民生活等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活過(guò)程中也會(huì)排出大量污染物,如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯及重金屬等,使土壤污染進(jìn)一步加劇。
我國(guó)現(xiàn)有耕地約1.3億hm2,其中約0.2億hm2耕地受到不同程度的污染,由土壤污染導(dǎo)致的農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)安全問(wèn)題已不容忽視。由于土壤對(duì)環(huán)境污染具有匯的作用,土壤中有毒有害化學(xué)物質(zhì)通過(guò)大氣和水體傳遞,已危及人類和動(dòng)物的生存繁衍與生命安全,土壤污染已成為全球性的主要環(huán)境問(wèn)題之一,引起了世界各國(guó)的高度重視。因此,開(kāi)展污染土壤修復(fù)活動(dòng),對(duì)阻斷污染物進(jìn)入食物鏈,防止對(duì)人體健康造成危害,實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展是非常重要的;诖耍疚木湍壳暗奈廴就寥佬迯(fù)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)綜述,以期為土壤污染修復(fù)研究提供一些參考。
1污染土壤的修復(fù)研究及其發(fā)展
污染土壤修復(fù)是指利用物理、化學(xué)或生物的方法,轉(zhuǎn)移、吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物,使其濃度降低到可接受的水平,或?qū)⒂卸居泻ξ廴疚镛D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的過(guò)程。污染土壤修復(fù)的研究起步于20世紀(jì)70年代后期,在過(guò)去的將近40年的時(shí)間里,歐、美、日、澳等國(guó)制定了大量的土壤修復(fù)計(jì)劃,并投資研究了大量土壤修復(fù)技術(shù)與設(shè)備,積累了豐富的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)與工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),成立了許多土壤修復(fù)公司和網(wǎng)絡(luò)組織,使土壤修復(fù)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。
我國(guó)的污染土壤修復(fù)研究起步較晚,在“十五”期間才得到重視,隨后列入國(guó)家高技術(shù)研究規(guī)劃發(fā)展計(jì)劃,但研發(fā)水平和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距。近年來(lái),科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、環(huán)境保護(hù)部等部門(mén)有計(jì)劃地部署了一些土壤修復(fù)研究項(xiàng)目和專題,有力促進(jìn)和帶動(dòng)了土壤污染控制與土壤修復(fù)科學(xué)技術(shù)的研究與發(fā)展。期間,以土壤修復(fù)為主題的一系列學(xué)術(shù)活動(dòng)也為我國(guó)污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究和發(fā)展起到了引領(lǐng)和推動(dòng)作用,土壤修復(fù)理論與技術(shù)成為土壤科學(xué)、環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域研究的新內(nèi)容。
2污染土壤修復(fù)技術(shù)
根據(jù)修復(fù)原理的不同,污染土壤修復(fù)可分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)3種類型。目前,污染土壤修復(fù)技術(shù)研究和應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛,包括冶金及化工等污染場(chǎng)地修復(fù)、農(nóng)田污染土壤修復(fù)、礦區(qū)污染修復(fù)及油田污染等的修復(fù),由于不同污染的土壤類型和性質(zhì)的不同,使用的修復(fù)手段也不完全相同,并出現(xiàn)了一些修復(fù)技術(shù)手段的交叉融合使用。
2.1污染土壤物理修復(fù)技術(shù)
物理修復(fù)是指通過(guò)各種物理過(guò)程將污染物從污染土壤中去除或分離的技術(shù)。其中熱處理技術(shù)是應(yīng)用于場(chǎng)地土壤有機(jī)物污染去除的主要物理修復(fù)技術(shù),常用的包括土壤蒸氣浸提、微波加熱、熱脫附等技術(shù)。
2.1.1熱脫附技術(shù)
熱脫附技術(shù)是指通過(guò)直接或間接的熱交換,加熱土壤中有機(jī)污染組分到足夠高的溫度,使其蒸發(fā)并與土壤介質(zhì)相分離的過(guò)程。熱脫附技術(shù)具有污染物處理范圍寬、設(shè)備可移動(dòng)、修復(fù)后土壤可再利用等優(yōu)點(diǎn),特別是對(duì)PCBs等含氯有機(jī)污染物,非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二噁英的生成。目前,歐美國(guó)家已將土壤熱脫附技術(shù)工程化,廣泛應(yīng)用于高濃度污染場(chǎng)地的有機(jī)物污染土壤的離位或原位修復(fù),但是諸如相關(guān)設(shè)備價(jià)格昂貴、脫附時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、處理成本過(guò)高等問(wèn)題尚未得到很好解決,限制了熱脫附技術(shù)在持久性有機(jī)物污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用。
2.1.2土壤蒸氣浸提技術(shù)
土壤蒸氣浸提技術(shù)是能有效去除土壤中揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)的一種原位修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)是將新鮮空氣通過(guò)注射井注入污染區(qū)域,利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓,空氣流經(jīng)污染區(qū)域時(shí),解吸并夾帶土壤孔隙中的VOCs經(jīng)由抽取井流回地上;抽取出的氣體在地上經(jīng)過(guò)活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理,可排放到大氣中或重新注入地下循環(huán)使用。該方法具有成本低、可操作性強(qiáng)、可采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、處理有機(jī)物的范圍寬、不破壞土壤結(jié)構(gòu)和不引起二次污染等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用該方法可使苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率達(dá)90%。
2.1.3超聲/微波加熱技術(shù)
超聲/微波加熱技術(shù)是利用超聲空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)對(duì)污染物進(jìn)行物理解吸、絮凝沉淀和化學(xué)氧化作用,從而使污染物從土壤顆粒上解吸,并在液相中被氧化降解成CO2和H2O或環(huán)境易降解的小分子化合。Song等研究表明,超聲波不僅能對(duì)土壤有機(jī)污染物進(jìn)行物理解吸,還能通過(guò)氧化作用將有機(jī)污染物徹底清除。張文等用超聲波凈化石油污染土壤,結(jié)果表明,超聲波技術(shù)可有效修復(fù)石油污染土壤。
2.2污染土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)
污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)發(fā)展較早,主要有土壤固化—穩(wěn)定化技術(shù)、淋洗技術(shù)、氧化—還原技術(shù)、光催化降解技術(shù)和電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)等。
2.2.1固定/穩(wěn)定化技術(shù)
固定/穩(wěn)定化技術(shù)是指將污染物固定在土壤中,使其長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài),防止或降低污染土壤釋放有害化學(xué)物質(zhì)的修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)將特殊添加劑與污染土壤相混合,利用化學(xué)、物理或熱力學(xué)過(guò)程來(lái)降低污染物的物理、化學(xué)溶解性或在環(huán)境中的活潑性。該處理技術(shù)的費(fèi)用比較低廉,對(duì)一些非敏感區(qū)的污染土壤可大大降低場(chǎng)地污染治理成本。常用的固化/穩(wěn)定劑有飛灰、石灰、瀝青和硅酸鹽水泥等,其中水泥應(yīng)用最為廣泛,國(guó)際上已有利用水泥固化/穩(wěn)定化處理有機(jī)與無(wú)機(jī)污染土壤的報(bào)道。
固定/穩(wěn)定化技術(shù)可以處理多種復(fù)雜金屬?gòu)U棄物,形成的固體毒性低,穩(wěn)定性強(qiáng),處置費(fèi)用也較低,但其所需的儀器設(shè)備較多,如螺旋轉(zhuǎn)井、混合設(shè)備、集塵系統(tǒng)等。另外,污染物埋藏深度、土壤PH值和有機(jī)質(zhì)含量等都會(huì)在一定程度上影響該技術(shù)的應(yīng)用及有效性的發(fā)揮。
固化/穩(wěn)定化技術(shù)在美國(guó)處理各類污染物已有40多年的歷史,有30%已完成的美國(guó)超級(jí)資助項(xiàng)目是用于污染源控制的,平均運(yùn)行時(shí)間約為1個(gè)月,比其他修復(fù)技術(shù)(如土壤蒸氣提取、堆肥等)的運(yùn)行時(shí)間短許多。固化/穩(wěn)定化技術(shù)也應(yīng)用于我國(guó)部分重金屬污染土壤和鉻渣清理后的堆場(chǎng)的修復(fù),獲得了較好效果。
2.2.2淋洗/浸提技術(shù)
淋洗/浸提是將水或含有沖洗助劑的水溶液、酸/堿溶液、絡(luò)合劑或表面活性劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中,洗脫土壤中的污染物的過(guò)程。淋洗的廢水經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放,處理后的土壤可以再安全利用。這種離位修復(fù)技術(shù)在多個(gè)國(guó)家已被工程化應(yīng)用于修復(fù)重金屬污染或多污染物混合污染介質(zhì)的處理。
同其他修復(fù)技術(shù)相比,淋洗/浸提技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其可用來(lái)處理難以從土壤中去除的有機(jī)污染物,如PCBs、油脂類等易于吸附或黏附在土壤中的物質(zhì),溶劑浸提技術(shù)可輕易去除該類土壤污染物。該技術(shù)用水較多,修復(fù)場(chǎng)地要求靠近水源,需要處理廢水而增加成本。研發(fā)高效、專性的表面增溶劑、提高修復(fù)效率,降低設(shè)備與污水處理費(fèi)用、防止二次污染等是該技術(shù)領(lǐng)域重要的研究課題。
2.2.3化學(xué)氧化—還原技術(shù)
化學(xué)氧化—還原技術(shù)是通過(guò)向土壤中投加化學(xué)氧化劑(Fenton試劑、臭氧、H2O2、KMnO4等)或還原劑(SO2、FeO、氣態(tài)H2S等),使其與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化土壤的目的;瘜W(xué)氧化法可用于土壤和地下水同時(shí)被有機(jī)污染物污染的修復(fù)。
運(yùn)用化學(xué)還原法修復(fù)對(duì)還原作用敏感的有機(jī)污染物是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。例如,納米級(jí)粉末零價(jià)鐵的強(qiáng)脫氯作用已被接受和運(yùn)用于土壤與地下水的修復(fù)。但是,目前零價(jià)鐵還原脫氯降解含氯有機(jī)化合物技術(shù)的應(yīng)用還存在諸如鐵表面活性的鈍化、被土壤吸附產(chǎn)生聚合失效等問(wèn)題,需要開(kāi)發(fā)新的催化劑和表面激活技術(shù)。
2.2.4光催化降解技術(shù)
土壤光催化降解技術(shù)是一項(xiàng)新興的深度土壤氧化修復(fù)技術(shù),可應(yīng)用于農(nóng)藥等有機(jī)污染物污染土壤的修復(fù)。土壤質(zhì)地、粒徑、氧化鐵含量、土壤水分、土壤PH值和土壤厚度等對(duì)光催化氧化有機(jī)污染物有明顯的影響,如高孔隙度的土壤中污染物遷移速率快,黏粒含量越低,光解越快;土壤中氧化鐵對(duì)有機(jī)物光解起著重要調(diào)控作用。
2.2.5電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)
電動(dòng)力學(xué)修復(fù)是通過(guò)電化學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的復(fù)合作用(電滲、電遷移和電泳等)驅(qū)動(dòng)污染物富集到電極區(qū),再進(jìn)行集中處理或分離的過(guò)程。即通過(guò)在污染土壤兩側(cè)施加直流電壓形成電場(chǎng)梯度,土壤中污染物質(zhì)在電場(chǎng)作用下通過(guò)電遷移、電滲流或電泳的方式被帶到電極兩端從而修復(fù)污染土壤。目前,電動(dòng)修復(fù)技術(shù)已進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)應(yīng)用階段,我國(guó)也先后開(kāi)展了菲和五氯酚等有機(jī)污染土壤的電動(dòng)修復(fù)技術(shù)研究。
電動(dòng)修復(fù)速度較快、成本較低,特別適用于小范圍的粘質(zhì)的可溶性有機(jī)物污染土壤的修復(fù),其不需要化學(xué)藥劑的投入,修復(fù)過(guò)程對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有任何負(fù)面影響,與其他技術(shù)相比,電動(dòng)修復(fù)技術(shù)也更容易為大眾所接受。但電動(dòng)修復(fù)技術(shù)對(duì)電荷缺乏的非極性有機(jī)污染物去除效果不好,對(duì)于不溶性有機(jī)污染物,需要化學(xué)增溶,易產(chǎn)生二次污染。
2.3污染土壤生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)技術(shù)研究開(kāi)始于20世紀(jì)80年代中期,到20世紀(jì)90年代有了成功應(yīng)用的實(shí)例。廣義的污染土壤生物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中的各種生物(包括植物、動(dòng)物和微生物)吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物,使污染物含量降低到可接受的水平或?qū)⒂卸居泻Φ奈廴疚镛D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的過(guò)程。根據(jù)污染土壤生物修復(fù)主體的不同,分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)3種,其中以微生物修復(fù)與植物修復(fù)應(yīng)用最為廣泛。
狹義的污染土壤生物修復(fù)是指微生物修復(fù),即利用土壤微生物將有機(jī)污染物作為碳源和能源,將土壤中有害的有機(jī)污染物降解為無(wú)害的無(wú)機(jī)物(CO2和H2O)或其他無(wú)害物質(zhì)的過(guò)程。
生物修復(fù)技術(shù)近幾年發(fā)展非常迅速,不僅較物理、化學(xué)方法經(jīng)濟(jì),同時(shí)也不易產(chǎn)生二次污染,適于大面積污染土壤的修復(fù)。同時(shí)由于其具有低耗、高效、環(huán)境安全、純生態(tài)過(guò)程的顯著優(yōu)點(diǎn),已成為土壤環(huán)境保護(hù)技術(shù)的最活躍的領(lǐng)域。
2.3.1植物修復(fù)技術(shù)
植物修復(fù)技術(shù)是指利用植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素的功能,或利用植物及其根際微生物體系將污染物降解轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)的特性,通過(guò)植物在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)環(huán)境中的金屬元素、有機(jī)污染物以及放射性物質(zhì)等的吸收、降解、過(guò)濾和固定等功能來(lái)凈化環(huán)境污染的技術(shù)。包括利用植物超積累功能的植物吸取修復(fù)、利用植物根系控制污染擴(kuò)散和恢復(fù)生態(tài)功能的植物穩(wěn)定修復(fù)、利用植物代謝功能的植物降解修復(fù)、利用植物轉(zhuǎn)化功能的植物揮發(fā)修復(fù)、利用植物根系吸附的植物過(guò)濾修復(fù)等技術(shù)。
可被植物修復(fù)的污染物有重金屬、農(nóng)藥、石油、持久性有機(jī)污染物、炸藥和放射性核素等。其中,污染土壤的植物吸取修復(fù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛研究,已經(jīng)應(yīng)用于砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環(huán)芳烴復(fù)合污染土壤的研究與修復(fù),并發(fā)展出包括絡(luò)合誘導(dǎo)強(qiáng)化修復(fù)、不同植物套作聯(lián)合修復(fù)、修復(fù)后植物處理處置的成套集成技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于篩選具有高產(chǎn)和高去污能力的植物,摸清植物對(duì)土壤條件和生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性。
污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)與其他修復(fù)技術(shù)相比,有著許多優(yōu)點(diǎn),如技術(shù)成本低、對(duì)環(huán)境影響小、能使地表長(zhǎng)期穩(wěn)定、可在清除土壤污染的同時(shí)清除污染土壤周?chē)拇髿夂退w中的污染物,從而有利于改善生態(tài)環(huán)境。
2.3.2微生物修復(fù)技術(shù)
微生物修復(fù)是指利用天然存在的或篩選培養(yǎng)的功能微生物群(土著微生物、外源微生物和基因工程菌),并在人為優(yōu)化的適宜環(huán)境條件下,促進(jìn)或強(qiáng)化微生物代謝功能,從而達(dá)到降低有毒污染物活性或降解成無(wú)毒物質(zhì)以修復(fù)受污染土壤的修復(fù)技術(shù)。另外,微生物也可通過(guò)改變土壤環(huán)境的理化特征降低有機(jī)污染物的有效性,從而間接起到修復(fù)污染土壤的作用。通常一種微生物能降解多種有機(jī)污染物,如假單胞桿菌降解DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等。因此,微生物已成為污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的重要組成部分和生力軍。
目前,微生物修復(fù)研究工作主要體現(xiàn)在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株,提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性,以及修復(fù)過(guò)程參數(shù)的優(yōu)化和養(yǎng)分、溫度、濕度等關(guān)鍵因子的調(diào)控等方面。如:劉憲華等用分離篩選出的假單胞菌AEBL3降解呋喃丹,結(jié)果發(fā)現(xiàn)未加菌土壤呋喃丹在0—7cm土層中含量達(dá)90mg/kg,加菌土壤呋喃丹含量為48mg/kg,降解率達(dá)96.4%。
當(dāng)前,微生物修復(fù)有機(jī)污染物的研究已進(jìn)入基因水平,通過(guò)基因重組、構(gòu)建基因工程菌來(lái)提高微生物降解有機(jī)污染物的能力。在我國(guó),已構(gòu)建了有機(jī)污染物高效降解菌篩選技術(shù)、微生物修復(fù)制劑制備技術(shù)和有機(jī)污染物殘留微生物降解田間應(yīng)用技術(shù)。蔣建東等通過(guò)同源重組法構(gòu)建多功能農(nóng)藥降解基因工程菌CD-mps和CDs-2mpd,在1~24小時(shí)內(nèi)便可迅速降解甲基對(duì)硫磷(MP),呋喃丹也可在30小時(shí)內(nèi)被完全降解。
2.3.3動(dòng)物修復(fù)技術(shù)
近幾十年來(lái),微生物修復(fù)和植物修復(fù)污染土壤已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展,但動(dòng)物修復(fù)污染土壤的研究相對(duì)很少。動(dòng)物修復(fù)是指通過(guò)土壤動(dòng)物群的直接(吸收、轉(zhuǎn)化和分解)或間接作用(改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力、促進(jìn)植物和微生物的生長(zhǎng))而修復(fù)土壤污染的過(guò)程。
土壤中的一些大型土生動(dòng)物,如蚯蚓和某些鼠類,能吸收或富集土壤中的污染物,并通過(guò)自身的代謝作用,把部分污染物分解為低毒或無(wú)毒產(chǎn)物。此外,土壤中豐富的小型動(dòng)物種群,如線蟲(chóng)綱、彈尾類、稗螨屬、蜈蚣目、蜘蛛目、土蜂科等,均對(duì)土壤中的污染物有一定的吸收和富集作用,可以從土壤中帶走部分污染物。
寇永綱等通過(guò)研究污染土壤不同鉛濃度梯度下,蚯蚓在培養(yǎng)期內(nèi)對(duì)鉛的富集量,結(jié)果表明,蚯蚓對(duì)鉛有較強(qiáng)的富集作用,且隨鉛濃度的增加蚯蚓體內(nèi)的鉛含量也增加;蚯蚓培養(yǎng)期內(nèi)吸收鉛量與鉛濃度梯度表現(xiàn)出極顯著相關(guān)性。Zhou等研究發(fā)現(xiàn)食細(xì)菌線蟲(chóng)與土壤微生物相互作用可以促進(jìn)污染土壤中撲草凈的降解。但關(guān)于土壤微型動(dòng)物在污染土壤修復(fù)方面卻少有研究,今后還需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)土壤微型動(dòng)物在污染土壤修復(fù)中作用的研究。
2.4污染土壤聯(lián)合修復(fù)技術(shù)
協(xié)同兩種或兩種以上修復(fù)方法,形成聯(lián)合修復(fù)技術(shù),不僅可以提高單一污染土壤的修復(fù)速率與效率,而且可以克服單項(xiàng)修復(fù)技術(shù)的局限,實(shí)現(xiàn)對(duì)多種污染物的復(fù)合污染土壤的修復(fù),成為土壤修復(fù)技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容。
2.4.1物理—化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)
土壤物理—化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是適用于污染土壤離位處理的修復(fù)技術(shù)。例如,利用環(huán)己烷和乙醇將污染土壤中的多環(huán)芳烴提取出來(lái)后進(jìn)行光催化降解,利用Pd/Rh支持的催化—熱脫附聯(lián)合技術(shù)或微波熱解—活性炭吸附技術(shù)修復(fù)多氯聯(lián)苯污染土壤;電動(dòng)力學(xué)—芬頓聯(lián)合技術(shù)用來(lái)去除污染黏土礦物中的菲;利用光調(diào)節(jié)的TiO2催化修復(fù)農(nóng)藥污染土壤等。溶劑萃取—光降解聯(lián)合修復(fù)技術(shù)是利用有機(jī)溶劑或表面活性劑提取有機(jī)污染物后進(jìn)行光解的物理—化學(xué)聯(lián)合修復(fù)新技術(shù)。
2.4.2微生物/動(dòng)物—植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)
微生物(細(xì)菌、真菌)—植物、動(dòng)物(如蚯蚓、線蟲(chóng))—植物聯(lián)合修復(fù)是土壤生物修復(fù)技術(shù)研究的新內(nèi)容。研究表明,種植紫花苜蓿和土壤微生物互作可大幅度降低土壤中多氯聯(lián)苯濃度;根瘤菌和菌根真菌雙接種能強(qiáng)化紫花苜蓿對(duì)多氯聯(lián)苯的修復(fù)作用;接種食細(xì)菌線蟲(chóng)可以促進(jìn)污染土壤撲草凈的去除。利用能促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際細(xì)菌或真菌,發(fā)展植物—降解菌群協(xié)同修復(fù)、動(dòng)物—微生物協(xié)同修復(fù)及其根際強(qiáng)化技術(shù),促進(jìn)有機(jī)污染物的吸收、代謝和降解是生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)新的研究方向。
2.4.3化學(xué)/物化—生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)
發(fā)揮化學(xué)或物理化學(xué)修復(fù)的快速優(yōu)勢(shì),結(jié)合非破壞性的生物修復(fù)特點(diǎn),發(fā)展基于化學(xué)—生物修復(fù)的聯(lián)合修復(fù)技術(shù),是最具應(yīng)用潛力的污染土壤修復(fù)方法之一。
化學(xué)淋洗—生物聯(lián)合修復(fù)是基于化學(xué)淋溶劑作用,通過(guò)增加污染物的生物可利用性來(lái)提高生物修復(fù)效率;利用有機(jī)絡(luò)合劑的配位溶出,增加土壤溶液中重金屬濃度,提高植物有效性,從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化誘導(dǎo)植物吸取修復(fù);化學(xué)預(yù)氧化—生物降解和臭氧氧化—生物降解等聯(lián)合技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于污染土壤中多環(huán)芳烴的修復(fù);電動(dòng)力學(xué)—微生物修復(fù)技術(shù)可以克服單獨(dú)的電動(dòng)修復(fù)或生物修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn),在不破壞土壤質(zhì)量的前提下,加快污染土壤修復(fù)進(jìn)程;硫氧化細(xì)菌與電動(dòng)綜合修復(fù)技術(shù)用于強(qiáng)化污染土壤中銅的去除;應(yīng)用光降解—生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可以提高石油中pahs污染物的去除效率。
3問(wèn)題與展望
污染土壤的修復(fù)治理是一個(gè)綜合的復(fù)雜過(guò)程,涉及眾多因素,單一的修復(fù)技術(shù)必然受到制約,影響修復(fù)效果。由于不同污染物本身的特性、污染場(chǎng)地的環(huán)境條件、各種修復(fù)技術(shù)都有一定的適用范圍、各個(gè)修復(fù)技術(shù)之間缺乏交融性等,導(dǎo)致不管是物理的、化學(xué)的,還是生物的修復(fù)方法與技術(shù)都不能完全修復(fù)某種污染,一種修復(fù)方法也不能修復(fù)所有種類的污染物,到目前為止還沒(méi)有一種通用可行的污染土壤修復(fù)方法。
基于此,今后污染土壤修復(fù)的研究可在如下幾個(gè)方面開(kāi)展:
(1)植物修復(fù)技術(shù)。從植物的生理、栽培、遺傳的角度進(jìn)行研究,篩選能超量積累污染物的植物;改善植物吸收性能,發(fā)掘高效污染修復(fù)植物;開(kāi)展植物修復(fù)的機(jī)理研究,探索有效修復(fù)污染環(huán)境的植物修復(fù)技術(shù);應(yīng)用分子生物學(xué)和基因工程技術(shù),鑒定和克隆抵抗重金屬或降解有機(jī)污染物的植物基因,通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造一批新的植物品種,培育轉(zhuǎn)基因植物,從而構(gòu)建出高效去除污染物的植物;其他,如污染物在植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、植物—微生物體系的作用規(guī)律、植物物種的搭配、工程設(shè)計(jì)規(guī)范及工程治理標(biāo)準(zhǔn)等,也是使植物修復(fù)技術(shù)最優(yōu)化的重要研究。
(2)微生物修復(fù)技術(shù)。運(yùn)用分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和基因工程等新理論、新技術(shù)分離和選育高效降解菌,培育基因工程菌,增強(qiáng)它們對(duì)污染物的降解能力,是提高土壤微生物修復(fù)效果的研究熱點(diǎn);通過(guò)工程化措施,利用土著、外源微生物或基因工程菌進(jìn)行污染土壤的生物修復(fù);基于微生物的復(fù)合修復(fù):微生物—土壤物理改良、微生物—化學(xué)活化、微生物—?jiǎng)游、微生物—植物、甚至于微生物—植物—(jiǎng)游锏榷嗌w的系統(tǒng)組合研究。
(3)酶學(xué)修復(fù)技術(shù)。利用已經(jīng)分離篩選出來(lái)的具有特定降解功能的微生物、植物,通過(guò)發(fā)酵工程及酶工程手段,提取、分離純化相關(guān)酶類及酶系,制成酶制劑或生產(chǎn)固定化酶,用于有機(jī)污染場(chǎng)地的修復(fù)。
(4)生態(tài)修復(fù)技術(shù)。從生態(tài)學(xué)角度出發(fā),修復(fù)土壤污染的同時(shí),維護(hù)正常的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能,實(shí)現(xiàn)綠色意義的污染土壤修復(fù)。在修復(fù)污染土壤時(shí),必須盡量考慮工程實(shí)施給環(huán)境帶來(lái)的影響,阻止次生污染的發(fā)生,或防止次生有害效應(yīng)的產(chǎn)生。污染土壤生態(tài)修復(fù)研究的重點(diǎn)在于超積累植物和高效降解微生物的篩選及合理搭配、修復(fù)機(jī)理的探索和基于植物與微生物聯(lián)合修復(fù)的根際圈效應(yīng)、以廣義生物修復(fù)為核心的聯(lián)合修復(fù)以及修復(fù)強(qiáng)化措施?梢灶A(yù)見(jiàn),污染土壤的生態(tài)修復(fù)將成為解決土壤污染問(wèn)題的根本技術(shù)。
(5)復(fù)合污染修復(fù)技術(shù)及綜合修復(fù)技術(shù)。一方面,由于土壤復(fù)合污染的普遍性、復(fù)雜性和特殊性,復(fù)合污染土壤的修復(fù)不可能單獨(dú)依靠一種修復(fù)措施就能徹底解決,往往需要多途徑、多方式的修復(fù)手段,可以將多種方法融合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)復(fù)合污染修復(fù)技術(shù)體系,以發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),摒棄各自缺點(diǎn);另一方面,即使是單一污染土壤,也必須綜合考慮各種因素,采用多種修復(fù)技術(shù)結(jié)合,形成適應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)污染土壤狀況及條件、集多種方法優(yōu)點(diǎn)于一體的綜合修復(fù)技術(shù),以達(dá)到徹底修復(fù)污染土壤的目的。