鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染修復(fù)治理技術(shù)研究

李曉娟，辛 秀

（1.南陽市生態(tài)環(huán)境局，河南 南陽 473000；2.鎮(zhèn)平縣環(huán)境保護(hù)局，河南 鎮(zhèn)平 474250）

現(xiàn)在，由于對(duì)重金屬資源的開采，以鉛鋅礦為主，所以便出現(xiàn)了一些土壤重金屬污染的問題。經(jīng)過了較長的一段時(shí)間，國內(nèi)外的眾多學(xué)者都對(duì)鉛鋅礦區(qū)的重金屬污染治理技術(shù)的研究進(jìn)行了大量的工作，在長期研究的基礎(chǔ)上也取得了一定的成效。目前，針對(duì)我國的鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染的修復(fù)治理的方法有很多，包括的主要有以下幾種：物理的修復(fù)方法、化學(xué)的修復(fù)方法以及玻璃化、土壤沖洗、電動(dòng)修復(fù)等技術(shù)[1]。但是，這些固有的方法也存在一些的缺點(diǎn)，如他們的工程量比較大，投資也比較昂貴，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)的成本也極高，鉛鋅礦區(qū)重金屬的開采工作會(huì)影響土壤的結(jié)構(gòu)，如應(yīng)用這些修復(fù)技術(shù)它們治理土壤的面積較小，是難以得到大面積的推廣和運(yùn)用的。近些年來，對(duì)自然環(huán)境的擾動(dòng)比較少、針對(duì)土壤污染來說修復(fù)成本也比較低，并且這項(xiàng)技術(shù)也能得到大面積推廣應(yīng)用的生物修復(fù)技術(shù)也漸漸應(yīng)運(yùn)而生，為重金屬的污染治理工作提供了一種新的途徑。其中植物修復(fù)技術(shù)就是所謂的利用植物本身的提取、吸收、分解、轉(zhuǎn)化、固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害的污染物的技術(shù)的總稱。

土壤污染中重金屬污染來源比較廣泛、危害也比較嚴(yán)重，它已經(jīng)成為了環(huán)境污染防治的重中之重。對(duì)于土壤的污染防治工作，首先要先采取預(yù)防為主，治理為輔，防治相結(jié)合的原則，如果要是污染了以后再去治理污染，這樣就會(huì)付出大的代價(jià)。當(dāng)前，關(guān)于鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染的主要修復(fù)治理的方法是將土壤中的重金屬移出土體，或者可以降低其的遷移性和生物的有效性，在這方面已經(jīng)取得了較有意義的成果。

1 土壤重金屬污染修復(fù)治理技術(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)于傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)治理的土壤重金屬污染來說，其治理的工程量比較大，而且操作起來也不夠便捷，傳統(tǒng)技術(shù)還存在著二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，這也促使對(duì)這項(xiàng)治理技術(shù)的研究人員尋求新的治理技術(shù)。然而，針對(duì)鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬的污染問題，生物修復(fù)技術(shù)是一種較為生態(tài)的方法，它是利用一些植物、動(dòng)物，或者是在土壤中添加微生物的方法去降解土壤中的污染物，從而達(dá)到緩解土壤污染或清除土壤污染物的成效。

1.1 利用植物進(jìn)行修復(fù)

利用植物去除去土壤中存在的重金屬污染物的研究，使使用植物進(jìn)行修復(fù)的方法逐漸應(yīng)用在對(duì)于土壤重金屬污染治理的領(lǐng)域。自然界中有豐富多彩的植物，有些植物中存在對(duì)于某一種重金屬元素或者幾種重金屬元素具有超富集的能力，植物能夠?qū)⑼寥乐兄亟饘僭赝ㄟ^植物根系轉(zhuǎn)移到植物的莖、葉、果實(shí)等各個(gè)部分之中，從而降低土壤中重金屬的污染物含量，這種植物被稱為超富集植物，它對(duì)于金屬元素的吸收量一般會(huì)超過一般植物的100倍以上[2]。植物修復(fù)技術(shù)就是所謂的利用植物及植物本身根際微生物體系的物理、化學(xué)或生物過程來吸收、揮發(fā)、轉(zhuǎn)化、降解或固定土壤污染物的一種原位生物修復(fù)技術(shù)。植物修復(fù)這項(xiàng)技術(shù)它經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、清潔、安全、不破環(huán)土壤的結(jié)構(gòu)、不會(huì)造成二次污染等這些特性逐漸引起了國家環(huán)保部分和研究人員的廣泛關(guān)注，這也是近些年來發(fā)展起來的一種最綠色、最生態(tài)的一項(xiàng)技術(shù)，它主要就是用于去清除土壤中的重金屬污染的，這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已經(jīng)成為一種重要手段去解決土壤中存在的重金屬污染問題。植物修復(fù)技術(shù)的核心問題就是找到超富集的植物。我國的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出來的以超富集植物蜈蚣草來提取污染土壤中鉛、鋅等重金屬污染物，并在一個(gè)地區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)，在因鉛鋅開采的礦區(qū)，從而土壤遭到破環(huán)的農(nóng)田里，通過在農(nóng)田中種植超富集植物蜈蚣草，將土壤中存在的重金屬從土壤中進(jìn)行提取出來，并對(duì)其進(jìn)行無害化的處理。目前試點(diǎn)范圍農(nóng)田已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了植物種植，種植的桑葉也能夠達(dá)到進(jìn)行養(yǎng)蠶的標(biāo)準(zhǔn)，蠶繭中的重金屬含量也降到了安全的范圍之內(nèi)[3]。結(jié)果表明其他植物例如雜交狼尾草、高丹草、蘇丹草種植到土壤中也可用于對(duì)污染區(qū)土壤的修復(fù)治理。海州香薷、鴨跖草和蓖麻這些也成為修復(fù)土壤污染中最具有研究潛力和應(yīng)用前景的植物。我們?cè)谘芯繉ふ揖哂械某患参锏耐瑫r(shí)，也加強(qiáng)對(duì)其植物耐性和它本身如何解毒機(jī)理的深入探討。

1.2 利用動(dòng)物修復(fù)進(jìn)行

動(dòng)物修復(fù)就是所謂的利用土壤動(dòng)物群（如蚯蚓、鼠類等），它們通過直接地吸收、轉(zhuǎn)化和分解或者間接地改善土壤的理化性質(zhì)，從而提高土壤的肥力，促進(jìn)植物和微生物的生長等積極作用來修復(fù)土壤的污染問題的過程。這項(xiàng)技術(shù)包括把生長在被污染的土壤中的植物體、果實(shí)等拿來飼喂動(dòng)物，通過研究動(dòng)物的生化變異等外顯作用來研究土壤的污染狀況程度，或者另一種方法是直接把土壤中的動(dòng)物飼養(yǎng)在具有污染的土壤中做相關(guān)的研究，例如蚯蚓、虹蝴、線蟲等這些蟲類。其中，蚯蚓被認(rèn)為是主要的大型土壤動(dòng)物類群，它能夠使土壤的物理結(jié)構(gòu)、通氣性和透水性都得到改善，從而使土壤肥力得到增強(qiáng)，對(duì)于改善土壤的環(huán)境能夠起到重要的作用[4]。蚯蚓也可以被作為土壤中重金屬污染的指示生物。在鏡像修復(fù)的過程中，通過對(duì)蚯蚓的活動(dòng)和植物的生長的觀察，土壤中的重金屬被蚯蚓和具有富集能力的植物，再通過蚯蚓、蚓糞等的收集及植物的收獲等，使得土壤中的重金屬含量逐步得到降低，從而達(dá)到徹底地去除土壤中重金屬的效果。

這也是一種較為安全、綠色的修復(fù)治理土壤的方法，這項(xiàng)技術(shù)也不會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，還能夠起到改善土壤狀況的作用。

1.3 利用微生物進(jìn)行修復(fù)

微生物對(duì)于重金屬污染物的修復(fù)是利用其土壤中的某些微生物，比如說藻類、細(xì)菌、真菌等這些微生物，其對(duì)土壤中重金屬的污染物進(jìn)行吸收、沉淀、氧化和還原等，從而使土壤中重金屬毒性得到降低。微生物中包括豐富的肽聚糖、脂多糖、磷壁酸和胞外多糖等較為強(qiáng)有力的重金屬整合的物質(zhì)[5]，或者在微生物進(jìn)行代謝過程中就會(huì)產(chǎn)生一些多種低分子的有機(jī)酸或絡(luò)合物，他們可以起到溶解或沉淀重金屬離子，有的還可以通過氧化還原的作用去改變重金屬的形態(tài)用來降低污染物的危害或?qū)⑽廴疚锱懦鐾馏w。

土壤中存在的微生物種類比較繁多，但對(duì)于受污染的土壤來說，不一定存在那些能夠降解相應(yīng)污染物的微生物種群。為了提高土壤中污染物的降解效果，需要進(jìn)行接種那些具有某些特定降解功能的微生物，讓其成為土壤中優(yōu)勢(shì)的微生物種群。

利用微生物進(jìn)行修復(fù)治理重金屬污染的土壤，其技術(shù)核心就是借助具有高效的降解菌群對(duì)于污染物的降解作用。目前，用的降解菌主要包括有土著菌、外來菌和基因工程菌等這些游離菌。由于在降解過程中，污染物的成分會(huì)變得更加復(fù)雜，一些次生的代謝物和中間降解產(chǎn)物的毒性會(huì)變得更大，游離微生物會(huì)表現(xiàn)出單位體積內(nèi)有效降解菌的濃度變低、與土著菌的競爭會(huì)處于弱勢(shì)地位、抗毒性的侵害能力會(huì)變差等[6]。固定化的技術(shù)可以對(duì)完整的微生物細(xì)胞進(jìn)行固定，避免因?yàn)槿藶橐蛩厝テ茐纳锩傅幕钚院蜕磻?yīng)的穩(wěn)定性，從而提高單位體積介質(zhì)之間存在的微生物的細(xì)胞密度，固定化之后的微生物可以保持長期的活性，這些細(xì)胞顆粒所處的微環(huán)境也有利于去屏蔽土著菌、噬菌體和毒性物質(zhì)對(duì)于微生物體的惡性競爭、吞噬和毒害等，使其能夠在復(fù)雜的環(huán)境中達(dá)到穩(wěn)定并且高效地發(fā)揮。

2 結(jié)語

鉛鋅礦區(qū)的土壤重金屬污染治理已經(jīng)成為了一個(gè)需要迫切解決的問題。對(duì)于礦區(qū)的治理是一個(gè)系統(tǒng)性工程，需要有序推進(jìn)?，F(xiàn)代的修復(fù)治理技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)該要多從生態(tài)學(xué)的角度去出發(fā)，在修復(fù)土壤污染的同時(shí)，也要使正常的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能得到維護(hù)，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處。對(duì)于污染土壤的修復(fù)治理工作來說，這是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，受多種因素的影響。因此，在進(jìn)行修復(fù)治理的實(shí)踐中，可以將物理、化學(xué)和生物的多種方法融合起來進(jìn)行使用，使其構(gòu)成一個(gè)良好的技術(shù)體系，用更好的方式去解決土壤重金屬污染的難題。