场地土壤铅污染土壤修复技术

查看全部 · 发表于 2021-4-7 09:09:01

土壤铅污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，已经受到广泛关注，铅污染土壤的高效修复技术一直是研究的热点与难点。目前，铅污染土壤的修复技术大体可分为两类:物理化学修复技术和生物修复技术。物理化学修复又可分为客土深耕法、隔离法、淋滤法、固化稳定法、电化学法、氧化还原法、螯合剂法及重金属拮抗法等。

生物修复又可分为微生物修复法和植物修复法。

壹、客土深耕法

由于铅污染土壤具有表聚性特征，客土法主要是一种通过移除铅污染土壤的表层土、加入新鲜土以降低土壤中铅的浓度或将表层土深翻至土壤深层以减少污染土壤与植物的接触，从而降低铅污染土壤对植物的毒性的方法。此方法在国外已被多次应用，对于铅污染土壤的治理是一种行之有效的方法。主要缺点是耗费大量的人力、物力和财力，修复成本高，换下来的表层土存在二次污染的环境风险，深耕后的污染土不能彻底清除等。因此，该方法并非十分理想的铅污染土壤修复方法。

贰、隔离法

隔离法是采用工程措施，将铅污染土壤与其周围环境进行隔离，减少由于铅的迁移、扩散或渗透等对周围环境产生的污染。该方法适用于大多数重金属污染土壤的治理，具体措施为:以钢筋、水泥等材料，在污染场地四周修建隔离墙体。为减少地表径流或地表水渗滤的影响，还可以在污染场地表面铺设防渗膜，采用水平灌浆的方式在污染土层下方浇注水泥等固化剂。由于成本和操作上的限制，该方法仅适用于污染严重且污染面积较小的场地。

叁、淋漓法

淋滤法是采用淋洗液对铅污染土壤进行淋洗，使吸附在土壤颗粒上的铅由固相转移至液相中形成溶解性的离子或络合物，再将淋滤液进行收集，回收提取铅后废液可循环利用。该技术的重点在于淋洗液的选取，需要满足既能有效淋洗重金属，又不破坏土壤结构等要求。此外，还需考虑淋洗液的收集效果及影响因素，防止产生二次污染。

肆、固化稳定化法

固化稳定法技术包括固化和稳定化两个方面。采用化学方法降低铅在土壤中的溶解性、迁移性和毒性，同时采用物理方法将污染土壤转变为不可流动固体或形成紧密固体，通常固化可以看作是一种特定的稳定化过程。固化稳定化技术的根源可追溯至20世纪50年代，最早用于放射性固体废物的处理。进入20世纪70年代后，该技术在一些工业发达国家首先得到研究和应用。最近十年得到迅速发展，被广泛应用于处理电镀污泥、重金属污染土壤的治理。此方法适用于轻度污染土壤的治理，治理费用和效果相对较好，但不能彻底去除土壤中的铅，处理效果只是暂时的。当周围环境条件变化时，铅的形态可能会重新变为可交换态。

伍、电化学法

电化学法是在铅污染土壤中插入电极对，通以直流电，铅的带电粒子在电迁移、电渗和电泳等的作用下发生氧化还原反应，并迁移、富集于阴/阳极，从而去除污染土壤中的铅。此技术在欧洲不仅应用于铅污染土壤，同时也应用于铜、锌、铬、镍和镉等重金属污染土壤的修复。此技术操作简单，安装方便，且技术经济性可行，可将含铅100mg/kg的污染土壤去除到5~10mg/kg水平，污染土壤的治理成本约为100$/m3  。然而，电极对易腐蚀，存在二次污染风险。此外，土壤的复杂条件也是该技术的限制因素。

陆、氧化还原法

氧化还原法就是在重金属污染土壤中添加氧化还原剂，通过化学反应改变重金属离子的价态，从而降低土壤中重金属的活性和毒性。对于铅污染土壤，常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫等。研究表明，施用过磷酸钙、钙镁磷肥、水合氧化锰等也可促进铅的沉淀，减少土壤中的可交换态铅。此方法需注意的是还原剂的选择，如果选择失当，易造成土壤的二次污染。

柒、螯合剂法

在铅污染土壤中施加螯合剂，可提高铅的活性和生物有效性，使其易于流动和吸收，通常与植物修复方法联用。一方面螯合剂对土壤中的铅离子进行活化，另一方面影响植物对铅的吸收和转移。目前通常使用的螯合剂有两类:一类是人工合成螯合剂，如EDTA，DTPA，  EGTA，  CDTA等;另一类是天然螯合剂，如草酸、酒石酸、柠檬酸等。人工螯合剂活化能力较强，天然螯合剂易分解，不会形成二次污染，但活化能力较弱。因此，使用人工螯合剂时需考虑重金属活化后扩散所带来的环境风险。

捌、拮抗法

对于铅污染土壤，可利用一些对人体没有危害的重金属或微量元素通过拮抗作用来减少铅在土壤中的可交换态，抑制植物对铅的吸收。有研究表明，适量的硒对水稻幼苗生长发育有促进作用，且具有拮抗重金属铅伤害的作用。

玖、微生物修复法

利用微生物(细菌、藻类和酵母)来减轻或消除重金属污染，国内外已有许多相关报道。铅污染土壤的微生物修复是利用微生物对铅的吸附、沉淀、氧化和还原等作用，降低土壤中铅的毒性。铅污染土壤中存在大量适应于此污染环境的优势微生物群落，根据自身的新陈代谢作用不断改变土壤环境。Macaskie  L.E发现，Citrobacter  sp.产生的酶能使铅和镉形成难溶性磷酸盐。L.L.Barton等人发现，从含铅、六价铬和锌的土壤中分离的菌种Pseudomonas能够将二价铅还原为不具毒性的胶态铅。微生物不能降解和破坏重金属铅，只能通过改变它们的化学或物理特性从而影响其在环境中的迁移和转化。因此微生物处理重金属铅污染方面的发展有限，通常与植物修复技术联用[27]。首先通过植物与微生物抗性细菌的筛选，得到具有耐重金属铅的植物物种与微生物抗性细菌菌种，然后将该耐性植物的种子在微生物抗性细菌菌液中浸泡、包衣，最后将该种子种植于铅污染土壤中。此方法修复效果好，费用低、易于管理与操作，不产生二次污染，具有广泛的应用前景。

拾、植物修复法

植物修复主要是利用超富集植物，将土壤中的铅大量转移至植株体内特别是地上部分，从而修复铅污染土壤。根据其作用过程和机理，可分为植物稳定、植物提取和植物挥发三种方法。植物修复技术的难点在于超富集植物的筛选。20世纪70年代以后，有关重金属超富集植物的研究逐渐受到重视。重金属的超富集植物应同时具备以下3个基本特征:  (1)植物地上部分富集重金属的量要达到一定的临界标准，在较低污染水平下也有较高的吸收速率;(2)地上部分重金属含量高于地下部分的重金属含量，即植物应有较强的转运能力;(3)生长快、生物量大、抗虫病能力强、植物生长未出现明显的毒害症状。一般认为，只有植物地上部分的铅积累量达到1000mg/kg才能称之为铅的超富集植物。自然界中大多数植物对铅的吸收能力很低，普通植物一般含铅量为10mg/kg干重。目前，已发现的铅超富集植物并不多，国内外已见报道的铅超富集植物有Brassica.nigua、Brassica1pekinensis、Brassica.juncea、T.  rotungifol-ium、密毛白莲蒿、蓖麻、短萼灰叶等。

植物修复技术的优点主要表现为:

(1)修复成本较低，修复费用为200~10000$  /hm2，比物理化学修复技术的费用低几个数量级，此外植物冶金回收的重金属可以创造一定的经济效益;

(2)以太阳能为驱动能，是一种绿色修复技术，且植物修复属于原位修复，对环境扰动较小，避免了土壤结构的破坏;

(3)提高土壤有机质含量，增加土壤肥力，有利于植物生长。同时，植物修复技术也存在一定的局限性，如超富集植物种类较少、对重金属复合污染的修复具有单一选择性、植物地上部分枯萎重新进入土壤等。

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