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土壤修复技术研究进展

北极星环境修复网  来源:工程管理前沿  作者:方迎春  2020/5/29 14:19:33  我要投稿  

北极星环境修复网讯:摘要:土壤是地球生物圈的重要组成部分,是农业和自然生态系统的基础.但由于过去一段时间里经济发展方式、产业结构的不合理以及污染物排放量高等原因严重影响了我国土壤环境质量,对生态环境安全、农产品食用安全和人体健康构成了严重威胁.

关键词:土壤修复;技术研究;进展

1土壤修复常用方法

1.1土壤物理修复技术

物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术。其主要方法有物理工程措施、玻璃化技术、热处理等。其中热处理技术是土壤有机物污染主要物理修复技术,主要包括热脱附技术、土壤蒸气浸提技术、微波加热技术等等。

1)热脱附技术。热脱附技术主要是指将土壤中的有机污染物加热,使有机污染物从污染介质上得以挥发,进入气体处理系统的过程,工艺相对简单,成本低。有研究表明温度越高、时间越长、土壤含水率适中、渗透性较好的土壤,有机污染物热脱附性能更好;温度和保温时间的提高,多环芳烃和汞的脱除效果随之提高。在知网平台中主题搜索“土壤修复热脱附”,2008-2018年共37篇文献,热脱附技术的研究热度一般,主要集中在最近几年。

2)土壤蒸汽浸提、微波加热技术.土壤蒸气浸提技术是指在被污染土壤内引入清洁空气产生驱动力,利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度,在气压降低的情况下,将其转化为气态污染物排除土壤外的过程.具有可操作性强、设备简单等优点.但在低渗透土壤和有层理的土壤上有效性不确定.微波加热修复技术是一种新型热修复技术,是指通过热解有效地处理挥发性、半挥发性有机污染物的过程.相对于传统的热修复技术,微波热修复技术具有能耗低、处理时间短、二次污染风险低、易于控制的优势.

1.2土壤化学修复技术

相对于物理修复,土壤的化学修复技术发展较早,主要有土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化还原技术、光催化降解技术、电动力学修复等.1)固化—稳定化技术.固化—稳定化技术是指通过修复材料与受污染土壤混合,将污染物在污染介质中固定,使其处于长期稳定状态,或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态,阻止污染物在土壤中的迁移、扩散的修复技术.该方法费用低,稳定性强,但所需设备较多,污染物埋藏深度、pH值等都会产生影响.主题搜索“土壤修复固化-稳定化”,2008-2018年共31篇文献,固化-稳定化技术研究热度集中在2015年以后.改善添加剂对降低土壤中镉迁移率的有效性取决于它们的类型、施用速度和施用后的时间.研究发现,我国对稳定化技术的长期有效性认识不足,缺乏对影响稳定化技术长期有效性的影响因素和规律的系统性研究.2)淋洗技术.土壤淋洗是一种通过物理分离、化学淋洗或两种方法联用将污染物从土壤中分离的过程.该方法工艺简单,成本低,见效快;但是比较容易造成二次污染,对结构紧实的土壤处理效果较差.需对淋洗废水进行处理,提高回收率,减少及避免二次污染.主题搜索“土壤修复淋洗”,2008-2018年共有76篇文献,且数量集中在近几年,反映出淋洗技术研究热度较高,连续多年都有研究,且于2016年热度最高.研究太原市敦化灌区重金属Cd的污染土壤修复发现,3种土壤淋洗液的修复效率依次为:EDTA、盐酸、去离子水.经实践发现,多级筛分式淋洗设备运用于土壤修复工程具有工艺简单、占地面积小,修复效率高的特点.3)氧化-还原技术.化学氧化-还原技术是通过向土壤中投加化学氧化剂或还原剂,使其与污染物质发生化学反应来实现净化土壤的目的.其对于污染严重的土壤修复效果好,同时也容易对土壤结构和成分会造成不可逆的破坏.时间范畴为2008-2018年,主题搜索“土壤修复氧化”共118篇文献;“土壤修复还原”共36篇文献.反映氧化-还原技术具有一定研究热度,且“氧化”多过“还原”.在有机污染土壤的修复过程中,过硫酸盐能够氧化降解各种有机污染物,土壤异质性、孔隙、含水率等因素会对氧化剂迁移扩散产生一定的影响.亚铁盐、亚硫酸盐、硫化物等还原剂通过将六价铬转化成三价铬,降低铬污染对环境的危害.

1.3土壤生物修复技术

生物修复是指利用生物的代谢功能,吸收、转化、清除或降解环境污染物,实现环境净化、生态恢复的修复技术,该技术低投资、高效益、便于应用、发展潜力较大,主要有动物修复、植物修复、微生物修复.生物修复技术也是石油污染沉积物修复中应用最广泛的技术.生物法修复法有可能导致食物链污染,采取在入侵植物未成熟时刈割处理,外围架设墙或网等措施避免物种扩散入侵.1)动物修复.土壤动物是农田生态系统中的重要成员,直接或间接影响土壤的物质组成和分布,能够对土壤中有机污染物的机械破碎和分解.如蚯蚓及其代谢物能够改良土壤物理性质、土壤微生物环境,富集土壤中重金属,还能够促进植物生长.但是由于土壤动物的活动始终对外界有依赖,导致修复存在较大偏差,修复效果受限.主题搜索“土壤修复动物”,2008-2018年共38篇文献,其中2018年数量最多.2)植物修复.植物修复技术是通过植物的根系过滤、叶片吸收和转运等作用,清除自然界中的污染物,达到净化土壤的目的.对土壤性质破坏程度最低,对多种污染物治理有效,成本低,环境友好;但生长周期长,种植量大,易受污染物浓度、植物年龄和气候的影响.植物修复是一种安全、新颖、有效的重金属修复方法.植物修复的污染物主要有重金属、农药、石油、持久性有机污染物等.主题搜索“土壤修复植物”,2008-2018年共382篇文献,数量可观,表现出非常高的研究热度.铜污染土壤的生态恢复需选择铜吸附量最多,同时高浓度处理下受抑制作用最小的植物,如三叶草.采用EDTA强化盐生植物修复Pb、Cd与盐渍化复合污染土壤具有较好效果.3)微生物修复.微生物修复技术就是通过创造适宜的环境条件,利用土壤中的土著微生物或者人工培育微生物群的代谢功能,促进微生物代谢功能,从而实现降解污染物的修复技术.微生物修复法能兼顾经济效益、环境效益和生态效益.但较少单独使用且在修复土壤时对污染浓度要求高.主题搜索“土壤修复微生物”,2008-2018年共248篇文献,自2015年开始有关研究增多,研究热度较高.根瘤菌不仅可以有效地提高豆科植物的产量,改良土壤肥力,还可修复重金属、有机物等污染土壤,对农业生产及环境修复具有积极的意义.有研究表明,在原油污染土壤生物修复中,高效石油烃降解菌的投加有利于土壤TPH降解率和酶活性的提高.

结语

污染土壤修复技术正在向着绿色与环境友好的生物修复技术方向发展,从单一向联合修复技术的发展,从异位向原位修复技术的发展,从纯修复技术本身向土壤修复决策支持系统以及后评估技术发展。与此同时,土壤污染修复逐步与植物生长促进和植物管理相结合。注重污染修复效果评价和经济效益评估。主要利用如植物玉米、向日葵、烟草和水稻以及动物蚯蚓等评价修复效果和进行污染物的监测;经济效益评估旨在为修复技术筛选和应用等修复决策提供参考依据。以后的土壤修复技术会越来越与环境友好型进行。

原标题:土壤修复技术研究进展

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