關(guān)于土壤污染修復(fù)的研究探析

盛 韜

中彩建設(shè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司

1 引言

現(xiàn)階段，我國(guó)土壤遭受污染的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，由于土壤污染所產(chǎn)生的農(nóng)產(chǎn)品生態(tài)安全問(wèn)題已經(jīng)成為目前最受人們關(guān)注的話(huà)題。土壤的污染會(huì)大大加快環(huán)境的污染速度，由于土壤中存在的化學(xué)品會(huì)利用大氣或者水進(jìn)行傳遞，所以，會(huì)對(duì)地球上一切生物的生存及生命安全造成一定的不利影響。盡管這一過(guò)程具有較大的隱蔽性，但人類(lèi)的生命安全確實(shí)已經(jīng)受到了土壤污染的危害。

隨著土壤污染的不斷加劇，修復(fù)難度也在逐步加大，對(duì)污染土壤修復(fù)的急切性成為現(xiàn)階段我國(guó)環(huán)境科學(xué)最受歡迎的課題之一。國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家利用了將近20年的時(shí)間對(duì)污染土壤的修復(fù)進(jìn)行了研究，并在研究中投入了大量的人力與財(cái)力，值得慶幸的是他們?cè)谖锢硇迯?fù)、生物修復(fù)以及化學(xué)修復(fù)方面等三個(gè)方面都取得了顯著效果，并且在某些技術(shù)的應(yīng)用上也逐漸步入到了商業(yè)模式中。

2 污染土壤的主要類(lèi)型

第一，重金屬污染場(chǎng)地。重金屬場(chǎng)地的污染物主要來(lái)自尾礦企業(yè)、鋼鐵冶煉企業(yè)、化工企業(yè)等對(duì)一些固體廢棄物的排放，其廢棄物主要有鉻、砷、鎘等。第二，持續(xù)性有機(jī)污染物污染的場(chǎng)地。我國(guó)屬于農(nóng)業(yè)大國(guó)，因此，在生產(chǎn)和耕作的過(guò)程中會(huì)對(duì)殺蟲(chóng)劑POPs進(jìn)行大量的使用，如六氯苯等，盡管有些農(nóng)藥已被禁用了很多年，但在土壤中仍然存有殘留物。第三，石油、化工等污染場(chǎng)地（石油中的氫含量對(duì)土壤的污染程度見(jiàn)圖1）。該場(chǎng)地中的污染物主要以有機(jī)溶劑為主，如鹵代烴等。也經(jīng)常受到復(fù)合污染物的污染，如重金屬。第四，電子廢棄物污染場(chǎng)地。該場(chǎng)地主要以粗放式的電子廢棄物為主，如溴代阻燃劑等[1]。

圖1 石油中的氫含量對(duì)土壤的污染程度

3 現(xiàn)階段土壤污染現(xiàn)狀與污染土壤修復(fù)的迫切性

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)范圍受到重金屬污染的農(nóng)業(yè)土地已經(jīng)達(dá)到了2.5×107hm2。在這其中污染程度較嚴(yán)重的土地面積已經(jīng)超過(guò)了7×10hm2，遭到棄耕的土地面也達(dá)到了1.3×104hm2。

現(xiàn)階段的土壤污染都具有以下特點(diǎn)：第一，城市土壤污染加重。在我國(guó)西南部的某一個(gè)城市的土壤中，檢測(cè)到了汞含量已經(jīng)高于國(guó)家規(guī)定的100倍；在我國(guó)東北地區(qū)的某城市的土壤含量中見(jiàn)其到了鎘、鉛的含量也高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的百倍；第二，污染物含量增加迅速。在對(duì)傳統(tǒng)老農(nóng)業(yè)區(qū)的土壤含量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，重金屬鎘的含量已經(jīng)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)面積的35.9%；第三，污染物的種類(lèi)增加迅速，復(fù)合污染的特點(diǎn)越來(lái)越明顯。

4 污染土壤修復(fù)技術(shù)原理及相關(guān)體系

土壤污染修復(fù)技術(shù)原理的基本內(nèi)容：不但要轉(zhuǎn)變土壤中污染物的具體形態(tài)，同時(shí)還需要對(duì)其的結(jié)合方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以便能夠降低其在自然環(huán)境中的二次利用率，還能夠?qū)⑼寥乐械挠泻ξ镔|(zhì)控制在最低范圍內(nèi)。

根據(jù)以上內(nèi)容，研究人員研究出了三種最為基礎(chǔ)的污染土壤修復(fù)方法，即化學(xué)修復(fù)方法、物理修復(fù)方法和生物修復(fù)方法。在此三種修復(fù)方法中化學(xué)修復(fù)方法主要采用的是氧化法和萃取法，還原法以及改良投加技術(shù)等。物理修復(fù)法主要分為電動(dòng)力法、固化穩(wěn)定法、分離法以及溶液淋洗法等（多相浸提物理修復(fù)技術(shù)對(duì)污染土壤修復(fù)示意圖見(jiàn)圖2）。

圖2 多相浸提物理修復(fù)技術(shù)對(duì)污染土壤修復(fù)示意圖

當(dāng)下污染土壤的修復(fù)主體即為生物修復(fù)，并且該種修復(fù)方式中還涵蓋了其他三種修復(fù)方式，即植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)以及微生物修復(fù)，其中利用最為廣泛的修復(fù)方式就是微生物修復(fù)[2]。生物修復(fù)與物理、化學(xué)修復(fù)方法不同，該修復(fù)方法能夠完全降解土壤中的污染物，并且還能維持土壤的理化性特征，能夠降低修復(fù)成本等特點(diǎn)。但生物修復(fù)法也具有非常明顯的劣勢(shì)，即受環(huán)境的影響較大、受污染物類(lèi)型的影響較大、修復(fù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，但該缺點(diǎn)能夠通過(guò)與物理化學(xué)修復(fù)方法的結(jié)合來(lái)抵消其存在的局限性。

5 土壤污染修復(fù)的主要研究趨勢(shì)

5.1 復(fù)合污染土壤的溶劑淋洗、萃取一微生物修復(fù)

第一，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格篩選萃取劑；第二，不但要對(duì)土壤的基本類(lèi)型對(duì)有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物萃取后的最終效果進(jìn)行研究，同時(shí)還需要對(duì)土壤的理化性質(zhì)對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物的萃取效果做出研究；第三，針對(duì)不同種類(lèi)的萃取劑對(duì)不同類(lèi)型的污染物污染的土壤類(lèi)別的修復(fù)成效進(jìn)行研究，同時(shí)還要對(duì)污染物從土壤中轉(zhuǎn)向萃取液的基本過(guò)程進(jìn)行研究。

5.2 引進(jìn)微生物與土著微生物共存條件與固定化方法

第一，將先進(jìn)的微生物的退化原因與同土著下微生物的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制進(jìn)入到此項(xiàng)研究中；第二，對(duì)生態(tài)環(huán)境因子與同土著微生物的穩(wěn)定性生存條件進(jìn)行有效掌控；第三，對(duì)固化條件下微生物的生理學(xué)特征與形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行深入性研究，并對(duì)固定化介質(zhì)中污染物與微生物進(jìn)行擴(kuò)散和相互作用的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)闡明，并為其建立完善的生物膜反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。

5.3 有機(jī)污染物的光降解與生物修復(fù)聯(lián)合作用機(jī)理

由于不同類(lèi)型的光譜對(duì)土壤成分中的高分子量的多氯聯(lián)苯類(lèi)的污染物有不同的降解效果，對(duì)此，需要利用不同的光照強(qiáng)度以及不同的光源強(qiáng)度對(duì)此類(lèi)污染物的降解效果進(jìn)行影像方面的實(shí)驗(yàn)，研究并確定土壤中污染物的光降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和土壤礦物質(zhì)對(duì)光降解的催化作用。

5.4 復(fù)合污染條件下植物與微生物協(xié)同修復(fù)原理

第一，深入研究符合污染條件下的植物與菌根對(duì)有機(jī)污染物產(chǎn)生的修復(fù)效果；第二，對(duì)能夠在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯進(jìn)行分解的菌根真菌進(jìn)行嚴(yán)格篩選；第三，對(duì)菌根根際的微生物對(duì)污染物產(chǎn)生的協(xié)同作用機(jī)理進(jìn)行深一步的研究；第四，對(duì)菌根根際下的微生物的生理活性、穩(wěn)定性、主要種群以及密度等因素進(jìn)行深入研究；第五，對(duì)不同種類(lèi)和不同濃度的污染物對(duì)菌根根際能量的實(shí)際流動(dòng)的影響進(jìn)行研究；第六，建立明確的重金屬抗性表述指標(biāo)。

5.5 土壤復(fù)合污染的化學(xué)還原一微生物降解修復(fù)原理

第一，嚴(yán)格篩選土壤含量可以代謝的底物和能夠降解多氯聯(lián)苯的優(yōu)勢(shì)菌，并且還需要進(jìn)一步掌握多氯聯(lián)苯在厭氧和缺氧的環(huán)境下所降解的碳源以及電子受體；第二，對(duì)對(duì)厭氧修復(fù)過(guò)程中所產(chǎn)生的物質(zhì)與毒性進(jìn)行研究，對(duì)厭氧修復(fù)動(dòng)力學(xué)的主要過(guò)程進(jìn)行研究；第三，對(duì)厭氧的修復(fù)效果和修復(fù)機(jī)理進(jìn)行研究；第四，對(duì)不同0價(jià)膠態(tài)金屬對(duì)脫氯還原的影響進(jìn)行對(duì)比，深入研究H2與0價(jià)膠態(tài)金屬對(duì)還原脫氯所產(chǎn)生的實(shí)際效應(yīng)，并且還需要對(duì)0價(jià)金屬修復(fù)的活性柵技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

5.6 有機(jī)復(fù)合污染土壤修復(fù)的生物反應(yīng)器機(jī)理

第一，有效利用微生物細(xì)胞固定技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建出一套有機(jī)的修復(fù)污染土壤的生物性反應(yīng)器，并對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)的連續(xù)性進(jìn)行深入研究；第二，對(duì)反應(yīng)器中細(xì)胞的基本固化方法進(jìn)行深入研究。在對(duì)生物修復(fù)方法與物理化學(xué)修復(fù)方法進(jìn)行相互結(jié)合時(shí)，能夠放在最末端的修復(fù)技術(shù)便是生物修復(fù)方式，其主要原因是由于物理化學(xué)修復(fù)手段能夠?qū)λ玫馁Y源進(jìn)行二次回收，而生物修復(fù)恰好可以完全消除物理化學(xué)修復(fù)后所產(chǎn)生的影響[3]。

5.7 建立污染土壤生態(tài)修復(fù)的理論與技術(shù)體系

通常情況下的土壤污染都是復(fù)合型污染，如果使用單一的修復(fù)方法是很難解決復(fù)合型土壤污染的問(wèn)題的，因此，必須要采用不同的修復(fù)方式或者多種修復(fù)方式相互結(jié)合的方式進(jìn)行修復(fù)，這樣才能更好地滿(mǎn)足污染土壤修復(fù)的實(shí)際需求。兩種及以上修復(fù)方法的組合很難通過(guò)單一的物理、化學(xué)或者生物的代名詞進(jìn)行解讀。將多種土壤修復(fù)方法同時(shí)涵蓋在統(tǒng)一系統(tǒng)內(nèi)，是目前污染土壤修復(fù)理論的關(guān)鍵所在。

減少污染物的數(shù)量已經(jīng)不是進(jìn)行污染土壤修復(fù)的唯一目的。減少污染物的實(shí)際數(shù)量能在表面上起到消除污染源的作用。21世紀(jì)的人們對(duì)污染土壤修復(fù)的目標(biāo)逐漸走向全面化，并將污染土壤的修復(fù)延伸到了系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能的恢復(fù)層面上。隨著污染土壤修復(fù)理論和修復(fù)實(shí)踐的不斷發(fā)展和成熟，還需要相關(guān)人員對(duì)污染土壤的修復(fù)方法、工藝、原理、目標(biāo)以及實(shí)現(xiàn)等進(jìn)行深一步的研究，這樣才能有效促進(jìn)生態(tài)概念的進(jìn)一步發(fā)展。

6 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的土地資源相對(duì)來(lái)講比較缺乏，土壤的污染程度也越來(lái)越嚴(yán)重。對(duì)已經(jīng)遭受到污染的土壤資源進(jìn)行全面且有效地修復(fù)是現(xiàn)階段解決土地資源匱乏的主要方式之一[4]。對(duì)此，相關(guān)人員及單位要加大對(duì)土壤修復(fù)課題的研究力度，爭(zhēng)取將最終的研究成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的主要力量，尤其要注重研發(fā)有關(guān)于土壤污染的修復(fù)材料和修復(fù)技術(shù)，推動(dòng)土壤污染修復(fù)產(chǎn)業(yè)逐步走向環(huán)保行業(yè)，只有這樣才能進(jìn)一步保護(hù)我國(guó)土地資源的有效利用，并為其可持續(xù)發(fā)展提供完善的技術(shù)支撐。