中煤浙江检测技术有限公司 浙江杭州 311115
摘要:近年来,随着我国经济的飞速发展,污染问题尤为严重,这其中土壤重金属污染已经成为了一大难题。而因为重金属污染造成的突然修复问题已经迫在眉睫。本文旨在分析国内外土壤修复技术的基础上,对我国的突然环境以及重金属修复能力进行分析,针对这些技术以及修复特点,有重点的对当前的生物修复技术进行深刻剖析以及应用方法,为我国重金属土壤修复技术的研发及应用提供参考和借鉴。
关键词:重金属;污染土壤;生物修复技
要想对土壤进行修复,首先要了解什么是突然重金属污染。所谓土壤重金属污染主要是指由于人类从事工业及农业等活动,导致突然中重金属含量严重超标,而使得土壤肥力下降,土壤质量日趋递减,同时对生态环境造成严重影响。现如今,当今世界土壤污染比较严重。目前我国土壤重金属污染的主要污染物是汞、铬、铅、铜等几种,粗略计算,我国约有五分之一的农业用地受到重金属污染,这无疑对农作物的生产带来严重影响,直接导致我国粮食产量严重受损。这其中污染最为严重的是珠三角地区,约有一半的城市遭到了污染,长江三角洲地区有近万亩的良田污染严重,其中以铬、汞或铅污染最为严重。面对日益严峻的污染形势,切实改善土壤污染状况,我国在2016年5月印发实施了《土壤污染防治行动计划》。并在2018年8月31日,第十三届全国人大五次会议通过了《中华人民共和国土壤污染防治法》。
现阶段常用的修复土壤重金属污染的主要方法一是通过物理、化学等方法,大量去除土壤中重金属含量,人为地使土壤中金属含量趋于正常值;另一种方法是通过钝化技术,改变重金属的存在形态,降低其被农作物吸收利用的能力。
我们主要研究的生物修复技术即为利用特定植物、动物、微生物吸收或降解土壤中的重金属,减少土壤中的重金属含量,使得土壤中的重金属含量趋于正常值。现阶段,主要的生物修复技术概括起来主要有植物修复、动物修复以及微生物修复三类。鉴于生物修复技术不涉及到化学物质或者修复过程中改变土壤结构等特点,并且生物修复技术相对来说还具有成本低、修复能力强、污染小等特点,这都使得生物修复技术成为当前最受青睐的土壤重金属修复技术,依然目前在国内国际上都是热门研究课题,值得一提的是已经有部分土地正在修复实验中。
1.植物修复技术
植物修复术顾名思义就是利用特定植物耐吸收的特点,利用植物吸收、转移、降解土壤中的重金属污染物,减少土壤中重金属含量,起到保护环境的目的。世界上第一例利用植物修复术的应该要推到1983年,chaney根据超富集植物的特点,将超富集植物应用到土壤重金属污染的修复中。
截止目前,世界上超富集植物种类已经达到七百多种,这些植物能够充分利用其根、茎、叶的超富集特点,有效的将土壤中的重金属传输到植株体内,进而达到降低土壤中重金属含量的目的。目前应用较多的超富集植物主要有四种,分别是蜈蚣草、香根草、鳞苔草以及印度芥菜等几种。而这几种植物其针对的重金属种类也不相同。总结起来主要是对镉、砷、铅、锌等几种重金属作用较为明显。其中针对砷和镉作用较大的当属蜈蚣草和印度芥菜,另外常见的比如野生苋菜和蕨类植物叶对镉有较强的富集能力,十字花科植物能有效的富集镍,总之,不同的花科类富集的重金属不同,针对不同的土壤污染状况,必须根据实际情况采用不同的富集植物进行修复。比如,陈同斌教授在对广西环江尾矿库中,针对土壤污染严重的镉、铅和砷,采用生物修复技术中植物修复技术,充分利用蜈蚣草和东南景天的富集特点,有效的将土壤中的重金属含量降到了接近土壤正常值水平,该处土壤后来甚至都能正常种植农作物。除此之外,灌木植物和木本植物中也同样有富集能力较强的物种,另外,草原上的牧草也含有不同的富集能力。
2.动物修复技术
动物修复技术跟植物修复技术大体相似,即利用某些动物的吸收和分解能力,对土壤重金属污染起到改善和修复的作用。常见的动物有蚯蚓、线虫以及虹蝴等。这其中以蚯蚓最为常用。利用蚯蚓自身优势,起到改善土壤透气性、增加土壤肥力的作用,从而起到改善生态环境的作用。另外,蚯蚓自身还是一种富集动物,这些都可以邮箱降低土壤中的重金属含量。3.微生物修复技术
所谓微生物修复技术就是利用土壤中所含有的微生物比如一些真菌、细菌以及一些藻类等有效的吸收、转化土壤中的重金属,从而明显降低土壤中的重金属含量,有效改善土壤环境。微生物之所以能够起到降解、吸收重金属的作用,是因为微生物中含有的生物糖、生物酸等,能够有效的吸收或者降解重金属,另外,微生物本身代谢过程中的分泌物也能欧起到氧化还原重金属的作用,因此利用微生物对土壤重金属进行改善,其作用不言而喻。利用微生物进行土壤修复可以在保留土壤结构特性的基础上,修复、改善土壤环境,其有着低成本的优点。在利用微生物进行修复的同时,通常会在土壤中接种特定微生物,使其成为新的物种,有效提高改善土壤环境的效率。而这也是而微生物修复技术中,最常用的是技术,这就是固定化技术。岁尾固定化技术即为在土壤修复过程中,利用物理或者化学方法,将微生物存放与特定载体或者区域的形式,固定在被污染的土壤环境中,这样一方面有利于土壤保持其原有性,另一方面可以保持微生物的活跃度,便于以后循环使用。这样做的同时还可以避免土壤环境遭受次生代谢产物的污染,提高修复的效果。此技术目前已经得到使用,除了应用在土壤污染修复外,还应用于工业废水以及泥浆污染物的修复中。
本文主要是针对目前重金属污染修复技术中存在的主要问题,结合土壤修复中需要的现实条件,总结国内外土壤修复技术的基础上,进行简单的总结和分析。现阶的段土壤修复技术上,还需加强对修复材料的研发以及寻找新的修复物种。下一步要探索具有高效能的吸附能力、分解能力的新材料和高螯合络合能力的螯合剂,利用生物研究优势,开发具有超富集能力的微生物和寻找最新的富集植物,充分利用本地物种的优势,寻找土壤重金属污染修复技术结合点,使得土壤重金属污染修复技术得到更大提升。