重金屬土壤修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀

王聲華 王微

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九〇二地質(zhì)大隊(duì),江西新余 338000)

重金屬土壤修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀

王聲華 王微

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九〇二地質(zhì)大隊(duì),江西新余 338000)

近年來我國重金屬污染事件頻發(fā),嚴(yán)重影響廣大群眾的身體健康,土壤重金屬污染與防治成為人們關(guān)注的環(huán)境問題之一。結(jié)合近年來國內(nèi)外有關(guān)重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展,對(duì)典型的重金屬污染土壤修復(fù)工程實(shí)踐進(jìn)行了介紹,提出未來發(fā)展的趨勢(shì)。

植物修復(fù)技術(shù) 種金屬污染 土壤

土壤是人類賴以生存發(fā)展的資源。我國人多地少、土地資源短缺、人地矛盾突出。而工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和礦產(chǎn)品的開發(fā)，還使大量土地退化或污染，進(jìn)一步加劇了土壤資源的短缺。土壤重金屬污染因其污染的隱蔽性、長期性和不可逆性而備受世界的關(guān)注，它不僅退化土壤肥力、降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)，而且引發(fā)水資源的污染，并通過食物鏈危害人類的生命和健康，因此，重金屬污染土壤的治理就成為我國研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。所以污染土壤修復(fù)已成為我國一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。土壤重金屬污染主要是由于采礦、冶煉、化工等工業(yè)產(chǎn)生的含重金屬廢棄物進(jìn)入土壤，以及農(nóng)藥、化肥、垃圾、粉煤灰的重金屬，通過植物吸收使其在土壤中。所以， 人們正在積極尋找快速、有效的污染土壤的修復(fù)途徑。

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

人為活動(dòng)或自然作用釋放的重金屬經(jīng)過物理、化學(xué)或生物過程，在土壤中逐漸積累從而造成土壤重金屬污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國造成重金屬污染的耕地面積已約占全國耕地面積的1/5，其中以Pb、Cd、Hg污染最為嚴(yán)重。

2 土壤重金屬污染危害屬

(1)對(duì)農(nóng)作物的危害;污染土壤中的重金屬通過農(nóng)作物根系進(jìn)入作物內(nèi)，積累到一定程度后會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生毒害。當(dāng)灌溉水中含2.5mg/L的Hg時(shí)，水稻就發(fā)生明顯的抑制生長作用，表現(xiàn)為生長矮小，根系發(fā)育不良;當(dāng)Cd含量超過30μmol/L時(shí)，小白菜明顯抑制生長，表現(xiàn)為株高、主根長度下降、葉面積銳減等。(2)對(duì)土壤微生物和土壤酶有影響;重金屬對(duì)土壤微生物有明顯的影響，重金屬的增加會(huì)減少土壤中微生物的種類和數(shù)量。當(dāng)Hg為0.7mg/Kg、Cd為3mg/Kg、Pb為100mg/Kg、Cr為50mg/Kg時(shí)土壤中細(xì)菌總數(shù)開始下降。(3)對(duì)人體有危害;重金屬對(duì)土壤污染后，人們通過食物鏈不斷攝取有害物質(zhì)。大腦對(duì)Pb、Cd、Br、Al積累較多，胃對(duì)As、Se、Si、Pb、Cd積累較多，肺對(duì)Sn、Se、Pb、Cr積累較多，骨骼對(duì)Pb、Cd積累較多。

3 重金屬土壤的植物修復(fù)技術(shù)

重金屬類污染的植物修復(fù)技術(shù)按其修復(fù)的機(jī)理和過程可分為植物萃取、植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)和根系過濾。

(1)植物萃取;指種植一些特殊植物， 利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物質(zhì)并運(yùn)移至植物地上部，通過收割地上部物質(zhì)帶走土壤中污染物的一種方法。植物萃取技術(shù)利用的是一些對(duì)重金屬具有較強(qiáng)富集能力的特殊植物。(2)植物穩(wěn)定;指利用植物根際的一些特殊物質(zhì)使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為相對(duì)無害物質(zhì)的一種方法。其中包括了分解、沉淀、螯合、氧化還原等多種過程。(3)植物揮發(fā);是指利用植物根系分泌的一些特殊物質(zhì)或微生物使土壤中的汞、硒轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)以去除其污染的一種方法。如煙草能使毒性大的二價(jià)汞轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的汞，洋麻可使土壤中47%的三價(jià)硒轉(zhuǎn)化為甲基硒揮發(fā)去除。(4)根系過濾;是利用植物根系過濾沉淀水體中重金屬的過程。例如水科植物浮萍和水葫蘆可有效吸收清除水體中的鎘、銅和硒。

4 耐性和超富集植物

耐性植物是指能夠適應(yīng)高含量的重金屬土壤環(huán)境而生長的一類特殊植物。人們很早就發(fā)現(xiàn)某些植物能夠生長在重金屬含量異常高的土壤上，這些植物無一例外地對(duì)重金屬具有一定的耐性。大量研究發(fā)現(xiàn)，很多耐性植物僅分布于某些重金屬含量較高的土壤上，為地方性的物種。如海州香薷、鴨跖草就分布在中國長江中下游銅礦區(qū)含銅較高的土壤上。

5 植物修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用

美國依阿華大學(xué)利用雜交楊樹修復(fù)了位于南達(dá)科達(dá)州一塊受砷污染的土地。該地區(qū)有130a的金礦開采歷史。試驗(yàn)共種植了3100棵雜交楊樹，深入尾礦中達(dá)1.6m。通常要加入各種改良劑以改善土壤的物理化學(xué)性，促進(jìn)植物生長，增強(qiáng)植物修復(fù)的效果。除了必要的氮、磷、鉀肥料外，常用的改良劑包括石灰、磷礦物、鐵錳氧化物、粉煤灰、生物活性污泥、豬糞、堆肥、合成鋯石等。通常這些改良劑本身可降低重金屬在土壤中的活性，在植物穩(wěn)定中起著重要的作用。

6 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和不足

優(yōu)點(diǎn)：植物修復(fù)技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是其在工程中可以原位實(shí)施，從而減小了對(duì)土壤性質(zhì)的破壞和對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響，可稱是真正意義上的“綠色修復(fù)技術(shù)”;植物修復(fù)技術(shù)無需專門作人員 ，因而工程上易于推廣和實(shí)設(shè)備和專業(yè)操施;植物修復(fù)技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是其運(yùn)行成本大大低于傳統(tǒng)方法。

不足：植物修復(fù)技術(shù)也具有一些自身的不足。主要表現(xiàn)在：超富集植物個(gè)體矮小，生長緩慢，修復(fù)重金屬污染土地需時(shí)太長;植物修復(fù)土壤只能局限在植物根系所能延伸的范圍內(nèi)，一般不超過20cm土層厚度;超富集植物對(duì)重金屬具有一定的選擇性，難以全面清除土壤中的所有污染物;富集了重金屬的超富集植物需收割并作為廢棄物妥善處置;異地引種對(duì)生物多樣性的威脅。

7 展望

植物對(duì)重金屬的清除效率取決于其耐性、地上部重金屬含量、生物量、生長速度及生物富集系數(shù)。因此，在修復(fù)重度重金屬污染時(shí)，耐性是一個(gè)關(guān)鍵因素。目前植物修復(fù)技術(shù)大多停留于實(shí)驗(yàn)室模擬研究階段。但必須引起注意的是從實(shí)驗(yàn)室獲得的超富集植物生物富集系數(shù)、最大富集量等并不能簡(jiǎn)單地?fù)Q算成實(shí)際工程中的植物修復(fù)系數(shù)和單位面積重金屬去除量。因此繼續(xù)在全球范圍內(nèi)尋找生物量大、富集能力強(qiáng)的超富集植物是超富集植物研究獲得突破的選擇途徑之一。植物修復(fù)技術(shù)作為一種新的污染治理替代技術(shù)業(yè)已被證明具有極大的潛力和市場(chǎng)前景，從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還需假以時(shí)日。未來研究需從以下方面深入以獲得突破：(1)繼續(xù)尋找和培育新的超富集植物。(2)對(duì)超富集植物深入開展有關(guān)重金屬富集機(jī)理的研究，揭示植物超量富集重金屬的生態(tài)生理過程，為培育高效低選擇性的“ 超富集植物”奠定基礎(chǔ)。(3)深入研究超富集植物修復(fù)污染土壤和水體的過程及其調(diào)控機(jī)理。

[1]孔令韶,陳清朗,孔繁志,等.廣州市一些植物中某些元素背景值的初步研究[A].見：《環(huán)境科學(xué)》編輯部編.環(huán)境中若干元素的自然背景值及其研究法[C].北京：科學(xué)出版社,1982.

[2]農(nóng)業(yè)環(huán)境背景值協(xié)作組.我國十三省(市)主要農(nóng)業(yè)土壤及糧食作物中有害元素環(huán)境背景值研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),1986.