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通過客土、換土和深耕翻土等措施,可以降低土壤中重金屬的含量,減少重金屬對(duì)土壤及植物系統(tǒng)產(chǎn)生的毒害,從而使農(nóng)產(chǎn)品達(dá)到食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。深耕翻土用于輕度污染的土壤,而客土和換土則實(shí)用于重污染區(qū)。工程措施是比較經(jīng)典的土壤重金屬污染治理措施,它具有徹底、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),但實(shí)施工程量大、投資費(fèi)用高,破壞土體結(jié)構(gòu),引起土壤肥力下降,并且還要對(duì)換出的污土進(jìn)行堆放或處理。
3.2 物理修復(fù)
(1)電動(dòng)修復(fù)是通過,在電場的作用下,土壤中的重金屬離子(如Pb,Cd,Cr,Zn等)和無機(jī)離子以電透滲和電遷移的方式向電極運(yùn)輸,然后進(jìn)行集中收集處理。研究發(fā)現(xiàn),土壤pH、緩沖性能、土壤組分及污染金屬種類會(huì)影響修復(fù)的效果。該方法特別適合于低滲透的粘土和淤泥土,可以控制污染物的流動(dòng)方向。在沙土上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,土壤中Pb2+,Cr6+。 等重金屬離子的除去率也可達(dá)90%以上。電動(dòng)修復(fù)是一種原位修復(fù)技術(shù),不攪動(dòng)土層,并可以縮短修復(fù)時(shí)間,是一種經(jīng)濟(jì)可行的修復(fù)技術(shù)。
(2)電熱修復(fù)是利用高頻電壓產(chǎn)生電磁波,產(chǎn)生熱能,對(duì)土壤進(jìn)行加熱,使污染物從土壤顆粒內(nèi)解吸出來,加快一些易揮發(fā)性重金屬從土壤中分離,從而達(dá)到修復(fù)的目的。該技術(shù)可以修復(fù)被Hg和Se等重金屬污染的土壤。另外把重金屬污染區(qū)土壤置于高溫高壓下,形成玻璃態(tài)物質(zhì),從而達(dá)到從根本上消除土壤重金屬污染的目的。
3.3 化學(xué)修復(fù)
化學(xué)修復(fù)是利用化學(xué)試劑、化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)原理來降低土壤中重金屬的遷移性、生物可利用率,減少甚至去除土壤中的重金屬,從而達(dá)到土壤的治理和修復(fù)?;瘜W(xué)修復(fù)主要包括淋洗、淋洗—提取法、固化法、電化學(xué)方法和施用改良劑法等。淋洗法是用清水淋洗液或含有化學(xué)助劑的水溶液淋洗被污染的土壤,又稱洗土法或萃取法 。在多數(shù)情況下,為提高淋洗液的洗脫效率,需要在淋洗液中加入一些能增大重金屬水溶性和遷移性的化學(xué)助劑;最常用的化學(xué)助劑是酸和鰲合劑,而后者對(duì)土壤的就地淋洗更適用,因?yàn)樗鼈儗?duì)環(huán)境的危害更小。淋洗土壤所用的主要的化學(xué)試劑有乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA)、酸、弱酸鹽等。
向土壤投入改良劑,通過對(duì)重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用,以降低重金屬的生物有效性。該技術(shù)關(guān)鍵在于選擇經(jīng)濟(jì)有效的改良劑,常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進(jìn)還原作用的有機(jī)物質(zhì),不同改良劑對(duì)重金屬的作用機(jī)理不同。施用石灰或碳酸鈣主要是提高土壤pM值,促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氫氧化物或碳酸鹽結(jié)合態(tài)鹽類沉淀。如當(dāng)土壤pH>6.5時(shí),Hg就能形成氫氧化物或碳酸鹽沉淀?;瘜W(xué)修復(fù)是在土壤原位上進(jìn)行的,簡單易行。但并不是一種永久的修復(fù)措施,因?yàn)樗桓淖兞酥亟饘僭谕寥乐写嬖诘男螒B(tài),金屬元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物。
3.4 生物修復(fù)
生物修復(fù)是利用生物技術(shù)治理污染土壤的一種新方法。利用生物削減、凈化土壤中的重金屬或降低重金屬毒性。由于該方法效果好,易于操作,日益受到人們的重視,成為污染土壤修復(fù)研究的熱點(diǎn)。目前生物修復(fù)技術(shù)主要集中在植物和微生物兩方面,國內(nèi)對(duì)土壤重金屬的植物修復(fù)方面研究較多,動(dòng)物修復(fù)方面也有涉及在微生物修復(fù)方面國外研究較多。
3.4.1 植物修復(fù)
植物修復(fù)技術(shù)是一種利用自然生長或遺傳培育植物修復(fù)重金屬污染土壤的技術(shù)。根據(jù)其作用過程和機(jī)理,重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分為植物提取、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定3種類型。植物提取,即利用重金屬超積累植物從土壤中吸取金屬污染物,隨后收割地上部分并進(jìn)行集中處理,連續(xù)種植該植物,達(dá)到降低或去除土壤重金屬污染的目的。另外,加入一些有機(jī)絡(luò)合劑來增加土壤中重金屬的生物有效性也可提高植物對(duì)重金屬的吸收。植物揮發(fā),其機(jī)理是利用植物根系吸收金屬,將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)揮發(fā)到大氣中,以降低土壤污染。目前這方面研究最多的是類金屬元素Hg和非金屬元素Se。植物穩(wěn)定,利用耐重金屬植物或超累積植物降低重金屬的活性,從而減少重金屬被淋洗到地下水或通過空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。其機(jī)理主要是通過金屬在根部的積累、沉淀或根表吸收來加強(qiáng)土壤中重金屬的固化。
3.4.2 微生物修復(fù)
微生物修復(fù)技術(shù)在修復(fù)重金屬污染的土壤方面具有獨(dú)特的作用。其主要作用原理有:微生物通過各種代謝活動(dòng)產(chǎn)生多種低分子有機(jī)酸直接或間接溶解重金屬或重金屬礦物,可以降低土壤中重金屬的毒性:微生物的代謝活動(dòng)可以通過其氧化還原作用改變變價(jià)金屬的存在狀態(tài),降低這些重金屬元素的活性;微生物可以通過胞外絡(luò)合作用,胞外沉淀作用以及胞內(nèi)積累來實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的固定作用;此外,細(xì)胞壁具有活性,可以將金屬螯合在細(xì)胞表面;微生物可以改變根系微環(huán)境,從而提高植物對(duì)重金屬的吸收,揮發(fā)或固定效率。
4 結(jié)語
目前,我國農(nóng)田土壤重金屬污染情況相當(dāng)嚴(yán)峻。由于重金屬的不可逆轉(zhuǎn)性,及其在食物鏈中的累積已引起廣泛關(guān)注,重金屬已被列入優(yōu)先控制的污染物之一。土壤污染導(dǎo)致其他環(huán)境問題。土地受到污染后,含重金屬濃度較高的污染表層土容易在風(fēng)力和水力的作用下分別進(jìn)入到大氣和水體中,導(dǎo)致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態(tài)系統(tǒng)退化等其他次生生態(tài)環(huán)境問題。因此土壤污染防治極為重要,應(yīng)以源頭控制,即有效地降低污染物的排放,這主要有賴于國家環(huán)境政策與法規(guī)的不斷完善和工礦企業(yè)技術(shù)革新的落實(shí);在土壤污染防治的技術(shù)層面,即污染土壤的修復(fù)。將物理、化學(xué)、生物等修復(fù)手段綜合起來處理污染問題將是重金屬污染修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向之。