农田重金属污染土壤修复技术的研究进展.doc

农田重金属污染土壤修复技术的研究进展 　　摘要：指出了土壤重金属污染问题是当前主要的环境问题，分析了当前土壤污染现状，阐述了目前研究与应用较多的土壤修复技术，即物理修复、化学修复和生物修复三大类，对三种修复技术的原理和优缺点进行了讨论，并对今后的研究方向做了展望，以期为国内农田重金属污染土壤修复技术研究提供参考。 　　关键词：土壤重金属；污染；修复技术 　　中图分类号：X53 　　文献标识码：A文章编号2016 　　1引言 　　工业化和城市化的快速发展，导致土壤重金属污染问题日益严重。土壤重金属来源有人为和自然两种，其中人为因素是造成土壤重金属污染的最大原因[1]。矿产资源开发、金属冶炼、化学用品生产等工业活动，产生的含重金属的“三废”以堆砌、渗透、沉降等形式进入土壤，造成土壤污染；农业生产活动中污水灌溉、农药及化肥等农资用品的不合理使用，导致农田土壤中重金属的含量不断增加[2，3]。进入土壤中的重金属不易降解并具有隐蔽性，其毒性会影响作物的生长，同时镉、砷等易被作物吸收的重金属，进入食物链后构成了危害人体健康的风险。2014年环保部公布了《全国土壤污染状况调查公报》，报告指出，我国土壤环境状况总体不容乐观，土壤总污染的超标率为16.1%，污染类型以无机型重金属为主，占全部超标点位的82.8%。土壤重金属污染已经对我国的生态环境、食品安全和农业可持续发展构成严重威胁[4]，因此，如何减轻日益严重的土壤重金属污染，进而修复还原利用已迫在眉睫。 　　与欧美等发达国家相比，我国虽然在重金属污染土壤修复方面起步较晚，但近年来在该领域的研究上也取得了一定发展。重金属污染土壤的修复原理主要概括为两类：一是将重金属从土壤中除去[5]，使重金属浓度达到或接近土壤背景值，达到清洁土壤的目的；二是将重金属稳定在土壤中，限制重金属在土壤环境中的迁移流动，减少其生物可利用性。目前国内外农田土壤重金属修复技术主要分为三类：包括物理修复法、化学修复法和生物修复法[6]。本文系统介绍了不同修复技术的原理、优缺点，并对未来的发展进行展望，旨在对农田土壤重金属污染修复工作提供参考意见。 　　2重金属污染土壤修复技术 　　2.1 物理修复技术 　　2.1.1工程措施 　　工程措施主要是换土法，具体包括换土、客土和翻土3种方法。换土顾名思义就是移走污染土壤，换入干净土壤；客土是将干净土壤覆盖在重金属污染的土壤表层混匀，达到降低土壤中重金属浓度的目的，客土和换土一般适用于重污染区；翻土是深翻耕层重金属污染的土壤到更深层，降低耕层重金属浓度，从而减少植物对重金属的吸收，翻土常用于污染程度较轻的土壤[7]。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，该方法能有效的将重金属污染土壤与植物生态系统隔离，减少重金属对植物的影响，但工程措施通常实施工程量较大、投资成本高，换土易导致土壤结构的破坏，引起土壤肥力下降[8，9]。 　　2.1.2电动修复 　　电动修复的基本原理是利用插入土壤中的两个电极，通过在土壤两端施加低压直流电场，土壤中的重金属离子在直流电场作用下以电渗透和电迁移的方式定向迁移，富集在电极区域，然后通过移土、离子交换、沉淀等方法进行集中处理或分离。电动修复属于原位修复技术，处理成本低、修复效率高，后处理方便，不必向土壤中加入有害环境的物质，不会引起二次污染。但目前仍存在一些问题需要改进：例如电压引起土体发热而导致效率变化[10]，该技术对于污染物的选择性不高，阴阳极电解液电解后引起土壤pH值的变化，在实际工程中治理成本可能会随着设备的消耗而升高。 　　2.1.3热处理修复 　　热处理是通过加热土壤的方式，将一些具有挥发性的重金属从土壤中解析出来，从而达到修复的目的[11]。重金属污染土壤一般以微波加热为手段，微波是指频率为300～300000 MHz的电磁波，介质在微波场中主要发生离子传导和偶极子转动。热处理修复技术通常应用于修复汞、硒污染的土壤。微波加热技术加热速度极快、热效率高、适用范围广，并且能选择性加热，分离回收某些有用的组分[12]。但是热处理修复技术需要消耗大量的能量，容易引起土壤有机质和结构水的破坏，还存在挥发性的汞蒸气进入大气造成大气污染的问题。 　　2.2化学修复技术 　　2.2.1化学固化稳定化 　　化学固化/稳定化是指利用向土壤中添加化学物质降低重金属的水溶性、扩散性和生物有效性[13]。固化是向污染土壤加入固化剂，两者混合后成为低渗透性固体混合物，固化体中的重金属移动迁移性降低，从而减少了对植物的危害。常用的化学固化剂有水泥、硅酸盐和粉煤灰等，固化修复技术时间短、易操作，但会破坏土壤结构。稳定化是向土壤中添加化学物质，包括改良剂、抑制剂等，改变重金属的形态或价态，