土壤污染控制與修復(fù)——學(xué)習(xí)心得

1、土壤污染控制與修復(fù)學(xué)習(xí)心得專業(yè)學(xué)號(hào)o幽谷藍(lán)月o1 前言土壤是地球表面具有肥力、能生長植物的疏松表面，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類不可缺少、不可再生的自然資源。隨著世界人口的快速增長，土壤這一人類賴以生存的必需資源正承受著越來越大的壓力。近年來，世界各國都非常重視污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究。各發(fā)達(dá)國家紛紛制定了土壤恢復(fù)計(jì)劃，荷蘭、德國、日本、美國等國家都先后投入了大量資金用于土壤污染的恢復(fù)研究和應(yīng)用。在中國，由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市化的快速發(fā)展，土壤受到工業(yè)三廢和農(nóng)用化學(xué)品的污染日趨嚴(yán)重，污染土壤修復(fù)工作的開展迫在眉睫。污染土壤修復(fù)是指利用物理、化學(xué)和生物的方法轉(zhuǎn)移、吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污

2、染物，使其濃度降低到可接受水平，或?qū)⒂卸居泻Φ奈廴疚镛D(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。以阻斷污染物進(jìn)入食物鏈，防止對(duì)人體健康造成危害，促進(jìn)土地資源的保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展。通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，我對(duì)于全球目前的土壤污染及其防治和修復(fù)有了一定的認(rèn)識(shí)和了解。針對(duì)本學(xué)期的課程，關(guān)于土壤修復(fù)的部分我更加感興趣，尤其是生物修復(fù)，于是我總結(jié)了一些內(nèi)容并且查找了一些相關(guān)信息。2 土壤修復(fù)技術(shù)分類土壤修復(fù)技術(shù)按照修復(fù)場地分為原位修復(fù)和異位修復(fù)，即對(duì)污染土壤就地處置或進(jìn)行異地處理。按照技術(shù)類別可以將污染土壤修復(fù)方法分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等。具體分類如下：按修復(fù)場地：原位修復(fù)：蒸汽浸提；生物通風(fēng)；原位化學(xué)淋洗；熱力學(xué)修復(fù)；化學(xué)還

3、原處理墻；固化/穩(wěn)定化；電動(dòng)力學(xué)修復(fù)；原位微生物修復(fù)。異位修復(fù)：蒸汽浸提；泥漿反應(yīng)器；土壤耕作法；土壤堆腐；焚燒法；預(yù)制床；化學(xué)淋洗。按技術(shù)類別：物理修復(fù)：物理分離；蒸汽浸提；玻璃化；熱力學(xué)；固化/穩(wěn)定化；冰凍；電動(dòng)力學(xué)?；瘜W(xué)修復(fù)：化學(xué)淋洗；溶劑浸提；化學(xué)氧化；化學(xué)還原；土壤性能改良。微生物修復(fù)：生物通風(fēng)；泥漿反應(yīng)器；預(yù)制床。生態(tài)工程修復(fù)（植物修復(fù)）：植物提??；植物揮發(fā)；植物固化；植物降解；植物根際圈生物降解；生態(tài)覆蓋系統(tǒng)；垂直控制系統(tǒng)；水平控制系統(tǒng)。聯(lián)合修復(fù)：物理化學(xué)-生物：淋洗-生物反應(yīng)器聯(lián)合修復(fù)；植物-微生物聯(lián)合修復(fù)：菌根菌劑聯(lián)合修復(fù)。3 生物修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)技術(shù)是利用生物的生命代謝活動(dòng)

4、減少土壤環(huán)境中有毒有害物的濃度或使其完全無害化，從而使污染了的土壤環(huán)境能夠部分地或完全地恢復(fù)到原初狀態(tài)的過程。廣義的生物修復(fù)包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)。3.1微生物修復(fù)微生物修復(fù)是常用的污染土壤生物修復(fù)技術(shù)，它主要是指利用微生物的作用對(duì)進(jìn)入土壤環(huán)境中的難降解物質(zhì)如大分子有機(jī)污染物、重金屬等進(jìn)行治理。通常把這種狹義的微生物修復(fù)技術(shù)稱為土壤的生物修復(fù)。3.1.1生物通風(fēng)法生物通風(fēng)工藝是一種強(qiáng)化污染物生物降解的修復(fù)工藝。一般是在受污染的土壤中至少打兩口井或三口井，安裝鼓風(fēng)機(jī)和真空泵，將新鮮空氣強(qiáng)行排入土壤中，然后再抽出，土壤中的揮發(fā)性毒物也隨之去除。在同空氣時(shí)，有時(shí)加入一定量的nh3或營養(yǎng)液，為土壤中

5、的降解菌提供氮素營養(yǎng)，從而達(dá)到強(qiáng)化污染物降解的目的。生物通風(fēng)法常用于處理在對(duì)受地下儲(chǔ)罐泄漏造成的土壤污染進(jìn)行生物恢復(fù)處理時(shí)產(chǎn)生的少量土壤。3.1.2 泵出生物法泵出生物法是將污染場地的地下水抽出經(jīng)地表處理后與營養(yǎng)液按一定比例配比后注入土壤，促進(jìn)微生物最大限度地降解。該法適用于處理污染時(shí)間較長、狀況已基本穩(wěn)定的地區(qū)或受污染面積較大的地區(qū)。3.1.3 生物堆利用生物的生命代謝活動(dòng)減少土壤環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的濃度或使其完全無害化，從而使污染了的土壤環(huán)境能夠部分地或完全地恢復(fù)到初始狀態(tài)的過程。在進(jìn)行生物堆時(shí)，把污泥堆成數(shù)個(gè)獨(dú)立堤，然后把空氣輸入泥土，加速石油碳?xì)浠衔锏纳锝到膺^程，泥土內(nèi)的微生物會(huì)把

6、污染物分解為h2o及CO2等無害物質(zhì)。3.1.4 土地填埋土地填埋是將廢物作為一種泥漿，將污泥施入土壤，通過施肥、灌溉、添加石灰等方式調(diào)節(jié)土壤的營養(yǎng)、濕度和pH值，保持污染物在土壤上層好氧降解。該法已廣泛用于油料工業(yè)的油泥處理。3.1.5 土壤耕作在非透性墊層和砂層上，將污染土壤以1030cm的厚度平鋪其上，并淋灑營養(yǎng)物、水及降解菌株接種物，定期翻動(dòng)充氧，以滿足微生物生長的需要，徹底清除污染物。處理過程產(chǎn)生的滲濾液再回淋于土壤，以徹底清除污染物。該技術(shù)已成功用于處理受五氯酚、雜酚油、石油加工廢水污泥、焦油或農(nóng)藥等污染的土壤。3.1.6 預(yù)備床將土壤運(yùn)輸?shù)揭粋€(gè)經(jīng)過各種工程準(zhǔn)備的預(yù)備床上進(jìn)行生物處

7、理，處理過程中通過施肥、灌溉、控制pH值等方式保持對(duì)污染物的最佳降解狀態(tài)。此方法適用于揮發(fā)/半揮發(fā)性、含鹵和非鹵有機(jī)污染物、多環(huán)芳徑及爆炸性污染物；不適于二噁英/咲喃、殺蟲劑/除草劑和PCB,不適于無機(jī)污染物和腐蝕性污染物，不適于黏土和泥炭土。3.1.7泥漿生物反應(yīng)器污染土壤和水混合成泥漿在帶有機(jī)械攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)通過人為調(diào)控溫度、pH值、營養(yǎng)物和供氧等促進(jìn)專性微生物最大限度地降解污染物。此方法適用于殺蟲劑/除草劑，揮發(fā)/半揮發(fā)性、含鹵和非鹵有機(jī)污染物、PAH、二噁英/咲喃等有機(jī)污染物；不適于PCB，不適于無機(jī)污染物和爆炸性污染物，不適于泥炭土。3.1.8 投菌法直接向污染土壤接入外源的污染

8、降解菌，同時(shí)提供這些細(xì)菌生長所需營養(yǎng)。不同的菌種可處理不同的污染物質(zhì)。3.1.9 生物攪拌向土壤飽和部分注入空氣，從土壤不飽和部分吸出空氣，加大氣體流動(dòng)性為微生物供氧，促進(jìn)其最大限度地降解。適用于揮發(fā)/半揮發(fā)性、含鹵和非鹵和PAH等有機(jī)污染物，不適于二噁英/呋喃和PCB、殺蟲劑/除草劑等，不適于無機(jī)污染物、腐蝕性和爆炸性污染物，不適于黏土和泥炭土；可同時(shí)處理飽和土壤、不飽和土壤和地下水污染。3.1.10 工程螺鉆和慢速滲濾用工程螺鉆系統(tǒng)使表層污染土壤混合，并注入含有營養(yǎng)和氧氣的溶液，促進(jìn)微生物最大限度地降解。慢速滲濾，通過污染土壤區(qū)內(nèi)布設(shè)垂直。兩種方法均適用于有機(jī)污染物（包括殺蟲劑/除草劑，揮

9、發(fā)/半揮發(fā)性、含鹵和非鹵有機(jī)污染物，PAH、二噁英/咲喃、PCB等有機(jī)污染物）；均不適于無機(jī)污染物（包括重金屬、非金屬、石棉、腐蝕性和爆炸性污染物），但均適于氧化物。均適于沙土、壤土和沉積物等土壤類型；均不適于黏土和泥炭土。3.2植物修復(fù)植物修復(fù)是指將某種特定的植物種植在污染的土壤上，而該種植物對(duì)土壤中污染元素具有特殊吸收富集能力，將植物收獲后并妥善處理（如灰化回收）后即可將該種重金屬移出土體，達(dá)到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。植物修復(fù)為從根本上解決土壤污染提供了一條重要的修復(fù)和治理途徑，因而植物修復(fù)在土壤污染治理中具有獨(dú)特的作用和意義。植物修復(fù)技術(shù)主要類型有:3.2.1 植物提取即利用污染物富集

10、能力較強(qiáng)的植物通過吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)的過程，將污染物轉(zhuǎn)移并儲(chǔ)存在地上部分，最終通過收獲地上部分集中處理來達(dá)到減少土壤污染物含量的目的。適用于重金屬污染的土壤。3.2.2 植物穩(wěn)定指利用植物吸收和植物根際作用使土壤中污染物轉(zhuǎn)化為相對(duì)無害物質(zhì)。在這一過程中，土壤中污染物的含量并不減少，但由于降低了在土壤中的有效態(tài)，從而達(dá)到減輕污染的效果。主要用于采礦和廢棄礦區(qū)、冶煉廠污染的土壤、清淤污泥和污水廠污泥等重金屬污染現(xiàn)場進(jìn)行復(fù)墾。3.2.3植物揮發(fā)指植物通過植物的吸收促進(jìn)某些重金屬轉(zhuǎn)為可揮發(fā)態(tài)并將之揮發(fā)出土壤和植物表面。主要用于揮發(fā)性重金屬污染的土壤，如汞和硒。3.2.4根際過濾指利用植物龐大的根系和巨大的表面

11、積過濾吸收、富集水體中重金屬元素。應(yīng)用范圍廣泛，可處理殺蟲劑、除草劑、PAH、PCB、礦物油等有機(jī)污染物。4幾種超富集植物植物修復(fù)是治理土壤重金屬污染的最有效的途徑，它是一種綠色環(huán)保技術(shù)。在植物修復(fù)上，植物吸收技術(shù)表現(xiàn)最佳，治理效果是永久性的。經(jīng)過查找，發(fā)現(xiàn)幾種典型的超積累植物(表一)：表一幾種典型超積累植物Tab1Typicalhyperaccumulatorplan兀素植物種名地上部元素含量/(mgkg1)發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)植物體內(nèi)平均含量/(mgkg-1)Cd天藍(lán)遏藍(lán)菜1800賓夕法尼亞0.21CoHaumaniastrumrobertii10200扎伊爾0.036Cu高山甘薯12300扎伊爾3.

12、49Mn粗脈葉澳洲堅(jiān)果51800新喀里多尼亞25.65Ni九節(jié)木屬47500新喀里多尼亞0.49CrSuterafodinawild2400津巴布韋As蜈蚣草5100中國Mn商陸19299中國湘潭Zn東南景天4515（葉）中國P圓葉遏藍(lán)菜8200奧地利/意大利2.52每種重金屬都有多種植物可以富集，但超積累的種類并不多。我對(duì)在我國發(fā)現(xiàn)的幾種超積累植物更感興趣，以蜈蚣草、商陸和東南景天為代表重點(diǎn)介紹。4.1 蜈蚣草(Pterisvittata)鳳尾蕨科、鳳尾蕨屬中型陸生蕨，為優(yōu)良觀賞蕨類。多年生草本，高1.32m。根狀莖短，被線狀披針形、黃棕色鱗片，具網(wǎng)狀中柱。葉叢生，葉柄長1030cm，直立，

13、干后棕色，葉柄、葉軸及羽軸均被線形鱗片；葉矩圓形至披針形，長10100cm，寬530cm，1次羽狀復(fù)葉；羽片無柄，線形，長420cm，寬0.51cm，中部羽片最長，先端漸尖，先端邊緣有銳鋸齒，基部截形，心形，有時(shí)稍呈耳狀，下部各羽片漸縮短；葉亞革質(zhì)，兩面無毛，脈單1或1次叉分。孢子囊群線形，囊群蓋狹線形，膜質(zhì)，黃褐色。生于海拔20003100m的空曠鈣質(zhì)土或石灰?guī)r石上。分布于中南、西南及陜西、甘肅、浙江、江西、福建、臺(tái)灣等地。蜈蚣草是中科院地理科學(xué)與資源所發(fā)現(xiàn)的世界上第一種砷的超富集植物，對(duì)重金屬具有超常規(guī)吸收與富集能力。將蜈蚣草植于污染土壤，吸收重金屬加以回收，可達(dá)到“清污與回收”雙重目的。

14、研究表明，蜈蚣草對(duì)土壤中鉛、銅、鋅與砷均有不同程度的抗性和修復(fù)能力。在自然條件下，蜈蚣草可生長在砷含量4050mg/Kg土壤中，甚至能在砷含量高達(dá)23400mg/Kg的礦渣中正常生長；在野外其葉片砷含量超過1000mg/Kg，室內(nèi)栽培的葉片砷含量高達(dá)5070mg/Kg。美國佛羅里達(dá)的研究表明，生長在未污染地區(qū)的蜈蚣草植株砷含量只有11.864.0mg/L，而在受污染地區(qū)植株砷含量卻高達(dá)14427526mg/L，遠(yuǎn)高于生長在正常土壤中植株的平均值（低于3.6mg/L）。蜈蚣草可在鉛濃度高達(dá)33683550mg/Kg的鉛鋅礦尾砂庫及其周圍環(huán)境成片生長；可在銅含量89612802mg/Kg的礦區(qū)土壤

15、中正常生長,且其體內(nèi)銅濃度高達(dá)918mg/Kg；可在鋅濃度高達(dá)22616mg/Kg的礦渣上正常生長，其羽葉鋅含量最高可達(dá)737mg/Kg。目前，利用蜈蚣草等植物富集與修復(fù)砷、銅和鋅等重金屬污染的技術(shù)已推廣應(yīng)用，對(duì)受砷污染土壤進(jìn)行低成本改良具有極大優(yōu)勢。如湖南郴州建立了第一個(gè)砷污染土壤植物修復(fù)基地，在田間種植條件下，蜈蚣草葉片砷含量高達(dá)0.8%，證明蜈蚣草對(duì)砷污染土壤治理具有極大的應(yīng)用潛力。廣西、云南等地運(yùn)用蜈蚣草修復(fù)砷污染土壤技術(shù)，初步解決了污染土壤治理及農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染超標(biāo)問題。4.2 商陸(Phytolaccaacinosa)商陸，又名：莧陸（易經(jīng)），馬尾（爾雅），常蓼（廣雅），藰、章陸、

16、章柳（玉篇），大莧菜、濕莧菜、山包谷、金七娘、紅莧菜、金雞姆、豬姆耳、莧菜藍(lán)、肥豬菜。多年生草本，高70100cm，全株無毛，根粗壯，肉質(zhì)，圓錐形，外皮淡黃色。莖直立，多分枝，綠色或紫紅色，具縱溝。葉互生，橢圓形或卵狀橢圓形，長1225cm，寬510cm，先端急尖，基部楔形而下延，全緣，側(cè)脈羽狀，主脈粗壯；葉柄長1.53cm，上面具槽，下面半圓形。總狀花序頂生或側(cè)生，長1015cm；花兩性，徑約8mm，具小梗，小?；坑邪?及小苞片2；萼通常5片，偶為4片，卵形或長方狀橢圓形，初白色，后變淡紅色：無花瓣：雄蕊8，花藥淡粉紅色（少數(shù)成淡紫色）；心皮810，離生。漿果扁球形，徑約7mm，通常由8

17、個(gè)分果組成，熟時(shí)紫黑色。種子腎圓形，扁平，黑色?；ㄆ?8月。果期810月。多生于疏林下、林緣、路旁、山溝等濕潤的地方。我國大部分地區(qū)有分布，主產(chǎn)河南，湖北，安徽等省；垂序商陸主產(chǎn)于山東，浙江，江西等省。商陸為鎘的超富集植物，對(duì)土壤中的鎘有很強(qiáng)的吸收、富集能力，且富集濃度與土壤鎘濃度成正相關(guān)。在鎘污染水平大于50mg/Kg條件下，商陸莖及葉鎘含量均超過100mg/Kg，達(dá)到鎘超積累植物臨界含量標(biāo)準(zhǔn)，其地上部分鎘含量大于根部，且鎘富集系數(shù)大于1。商陸是國際上報(bào)道的第一例多年生、草本型錳超積累植物，有助修復(fù)受錳污染的土壤。商陸對(duì)土壤中高含量的錳具有很強(qiáng)的耐受、吸收與積累能力。葉片錳含量5160800

18、0mg/Kg，平均為6490mg/Kg。商陸在錳含量11.4%的尾礦廢棄地上生長良好，葉錳含量最高達(dá)1.93；溫室生長45天的商陸地上部分錳積累量為258.2mg/株，葉錳含量高達(dá)3.64%，植物吸取的錳有87%95%被轉(zhuǎn)移到地上部分。來自污染區(qū)和非污染區(qū)的商陸種群在自然條件的錳積累量存在顯著差異，但是在人工控制條件下卻表現(xiàn)出相似的耐錳性和積累本事，葉錳含量高達(dá)3.4%，商陸的錳耐性和超積累本事可能是其固有特性。國內(nèi)外學(xué)者在超積累植物篩選方面做了大量的研究，迄今報(bào)道錳超積累植物僅11種，鑒于木本植物生長周期長、不宜溫室試驗(yàn)等缺點(diǎn)，錳超積累機(jī)理研究依然停頓在田野植物樣品的簡略闡發(fā)水平。4.3 東南景天(Sedumalfredii)多年生草本；莖基部橫臥，著地生根；花莖高1020cm，有分枝；葉互生，下部葉常脫落，條狀楔形、匙形至匙狀倒卵形，長1.23cm，頂端鈍，有時(shí)微缺，基部狹楔形，有距；蝎尾狀聚傘花序花多，苞片似葉而?。换o梗，直徑1cm；萼片條狀匙形，不等長，基部有距；花瓣黃山；鱗片5，匙狀正方形，長12mm，頂端鈍截形；心皮5，卵狀披針形，直立，基部合生；骨突果斜叉開。東南景天是近年在浙江衢州、湖南郴州古老的鉛鋅礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種鋅、鎘、鉛超積累植物，能將鎘、鋅、鉛等較多地吸收到植株的