水體底泥重金屬污染生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)示范

裴東輝　黃雷　李紅艷

摘要 闡述了水體底泥重金屬污染現(xiàn)狀，并介紹了水體底泥重金屬污染修復(fù)技術(shù)，包括化學(xué)修復(fù)技術(shù)、物理修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)，并針對(duì)生態(tài)修復(fù)技術(shù)開(kāi)展綜合示范。該技術(shù)通過(guò)底泥基質(zhì)改良—植物—土著微生物綜合治理湖庫(kù)底泥重金屬污染，采用底泥基質(zhì)改良劑改善底泥生態(tài)環(huán)境，為植物生存與微生物生長(zhǎng)提供良好的基質(zhì)，通過(guò)耐性植物以及土著微生物的生命活動(dòng)，對(duì)底泥中的重金屬進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及穩(wěn)定，以達(dá)到降低重金屬毒害作用的目的。

關(guān)鍵詞 水體底泥；重金屬；生態(tài)修復(fù)；植物；微生物；綜合技術(shù)示范

中圖分類號(hào) X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）13-0189-02

Abstract The present situation of heavy metal pollution in the sediments was expounded in this paper，and remediation technologies of heavy metal pollution in sediments were introduced，including chemical remediation，physical remediation，phytoremediation and microbial remediation，then comprehensive technology demonstration about ecological technology was carried out. Using ecological remediation technology，based on the sediment substrates modified plants-lake sediment of heavy metal pollution，integrated treatment of the indigenous microorganisms by sediment matrix modifier to improve the sediment of the ecological environment，so a good substrate for plant survival and growth of microorganism was provided. Through patience plants and indigenous microbial life activities，the heavy metals in sediment was transferred，transformed and stabilized，in order to achieve the purpose of reducing toxic heavy metals.

Key words sediment；heavy metal；ecological remediation；plant；microbial；comprehensive technology demonstration

我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，隨著累年開(kāi)采，礦渣、選礦、冶煉及電鍍等工業(yè)廢水不斷排放到周圍環(huán)境中，造成周邊水系底泥及土壤有毒重金屬污染嚴(yán)重。與其他污染物相比，重金屬污染具有隱蔽性、毒性大、長(zhǎng)期性和不可逆轉(zhuǎn)性的特點(diǎn)。因此，重金屬污染防治一直是環(huán)境研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。

1 水體底泥重金屬污染現(xiàn)狀

底泥是水體底部重金屬的貯藏庫(kù)，底泥中的重金屬在生物體內(nèi)富集后，對(duì)人體產(chǎn)生毒害。

重金屬?gòu)牡啄嘀羞w移轉(zhuǎn)化，進(jìn)入水體，并通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)再次轉(zhuǎn)移，在各種環(huán)境介質(zhì)中存在、蓄積，從多方面影響人體健康，威脅整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的安全發(fā)展。底泥中重金屬在氣—水—生物—底泥的遷移轉(zhuǎn)化情況如圖1所示。

據(jù)《全國(guó)河流湖泊水庫(kù)底泥污染狀況調(diào)查評(píng)價(jià)》結(jié)果表明，與環(huán)境背景值相比，存在全國(guó)性普遍的底泥重金屬含量偏高現(xiàn)象。全國(guó)水系底泥重金屬超過(guò)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的平均超標(biāo)率為36%，從全國(guó)范圍來(lái)看，東南諸河區(qū)和珠江區(qū)水系尤為嚴(yán)重。

2 水體底泥重金屬污染修復(fù)技術(shù)

底泥中重金屬污染物首先危害水體生物，尤其是底棲生物。因此，應(yīng)通過(guò)各種措施和途徑控制污染，消除重金屬毒害，從而降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)重金屬的去除效率高。關(guān)于化學(xué)修復(fù)重金屬污染水體底泥的研究較多，例如利用濕法和干法工藝治理電鍍重金屬污泥，可有效防止電鍍企業(yè)排放的廢水進(jìn)入河流并沉積于河底[1]；通過(guò)化學(xué)固定的方法[2]恢復(fù)和治理鉛污染的河流疏浚底泥，可以使鉛的固定率達(dá)到約98%；采用調(diào)整pH值、Eh值的方法[3]可以有效控制疏浚污泥中重金屬的遷移。電滲析萃取技術(shù)對(duì)Cu、Zn、Pb、Cd的去除率分別達(dá)到48%、80%、96%、98%，經(jīng)濟(jì)有效且最具前景?；瘜W(xué)修復(fù)方法的弊端也很明顯，其運(yùn)作存在一定困難，而且一些藥劑對(duì)水生生物有影響，甚至產(chǎn)生毒害。

2.2 物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)一般是借助于工程技術(shù)措施，直接或間接消除底泥中污染物，分為原位物理修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)。原位物理修復(fù)技術(shù)包括固化掩蔽、填沙掩蔽、電動(dòng)力學(xué)修復(fù)等；而異位物理修復(fù)技術(shù)包括異位淋洗、工程疏浚、玻璃化、固化填埋和用作建材等，在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。物理修復(fù)技術(shù)的弊端是投入相對(duì)較大、工程量大，還存在許多遺留問(wèn)題需要后期解決。

2.3 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)是指通過(guò)在重金屬污染的土壤或水體中植入特定植物吸附重金屬，從而將植物收獲處理后去除環(huán)境中的重金屬元素[4]。植物修復(fù)污染底泥在許多湖庫(kù)已經(jīng)試用，目前已成為修復(fù)底泥污染的一種很理想的措施。植物修復(fù)包括植物固定、植物揮發(fā)、植物萃取、植物過(guò)濾等方式[5]。與傳統(tǒng)的物理法、化學(xué)法等重金屬污染治理的方法相比，利用植物治理底泥重金屬，不但成本低，而且能營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境。植物修復(fù)技術(shù)效率高，并且具有投資和維護(hù)成本低、安全、易操作和生態(tài)協(xié)調(diào)性好等優(yōu)點(diǎn)[6-7]。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究表明，水生植物對(duì)重金屬具有吸收和積累的潛力[8]。

植物修復(fù)技術(shù)是治理底泥重金屬污染的重要措施，能有效降低底泥中重金屬毒性，抑制重金屬的遷移性，有效減少了其對(duì)人體的暴露風(fēng)險(xiǎn)，而且環(huán)境友好，還可大大提升景觀效果、增加綠量，對(duì)城市的生態(tài)環(huán)境具有顯著改善作用。

2.4 微生物修復(fù)技術(shù)

Chen等[9]采用滅菌硫磺治理重金屬污染的河流底泥，處理8 d，可不同程度降低重金屬含量，3 g/L投硫量可以兼顧生態(tài)保護(hù)和治理效果。Tyagi等[10]采用序批式反應(yīng)器降低污泥中的重金屬含量，對(duì)重金屬瀝濾與污泥好氧消化同步進(jìn)行的可行性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在2 mg/L溶解氧條件下進(jìn)行2周的試驗(yàn)，可使Pb、Ni、Zn、Cu和Cd的含量分別降低20.1%、54.0%、88.0%、73.8%和38.0%，同時(shí)減少揮發(fā)性有機(jī)物，提升了污泥的肥效。

3 生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)示范

3.1 生態(tài)修復(fù)技術(shù)

生態(tài)修復(fù)技術(shù)是通過(guò)底泥基質(zhì)改良—植物—土著微生物綜合治理湖庫(kù)底泥重金屬污染，通過(guò)底泥基質(zhì)改良劑改善底泥生態(tài)環(huán)境，為植物生存與微生物生長(zhǎng)提供良好的基質(zhì)，通過(guò)耐性植物以及土著微生物的生命活動(dòng)，對(duì)底泥中的重金屬進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化及穩(wěn)定，以達(dá)到降低重金屬毒害作用的目的。生態(tài)修復(fù)具有處理效果好、工程造價(jià)相對(duì)較低、運(yùn)行成本低廉、不會(huì)形成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 綜合技術(shù)示范

通過(guò)生態(tài)綜合修復(fù)技術(shù)，利用底泥基質(zhì)改良劑改善底泥生態(tài)環(huán)境，利用多重金屬水生耐性植物構(gòu)建生態(tài)景觀結(jié)構(gòu)，利用土著微生物的生命活動(dòng)降低重金屬的遷移性，從而建立起一套具備實(shí)用價(jià)值的底泥多種重金屬污染基質(zhì)改良—植物—土著微生物綜合修復(fù)技術(shù)（圖2）。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)主要是通過(guò)原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)綜合治理湖庫(kù)底泥污染的一項(xiàng)重要措施，能有效降低底泥中的重金屬毒性，抑制重金屬的遷移性，有效減少了其對(duì)人體的暴露風(fēng)險(xiǎn)，而且環(huán)境友好，還可以大大提升景觀效果、增加綠量，對(duì)城市的生態(tài)環(huán)境具有顯著改善作用。同時(shí)，該技術(shù)是在不破壞水體底泥自然環(huán)境條件下，對(duì)受污染的環(huán)境對(duì)象不作搬運(yùn)或運(yùn)輸，而在原位進(jìn)行修復(fù)，主要是利用生物的生命代謝活動(dòng)減少環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的濃度或使其完全無(wú)害化，從而使污染的環(huán)境能夠部分或者完全恢復(fù)到原始狀態(tài)。與其他修復(fù)技術(shù)相比，生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)有費(fèi)用成本低、施工難度小、不破壞原有生態(tài)環(huán)境、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等。

5 參考文獻(xiàn)

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