土壤修复新技术篇1
[关键字]：污染土壤；修复技术；研究现状；发展趋势
土壤污染指由于人类活动产生的有害、有毒物质进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身的自净能力，导致土壤形状和质量变化，构成对农作物和人体的影响和危害的现象。
近年来，随着我国经济的迅猛发展，国民生活水平得到普遍提高，但同时也给环境带来了巨大的灾难。工业废水、废渣的随意排放，企业长期生产和运输等过程中不可避免的会发生跑、冒、滴、漏等现象以及农业活动中化肥和农药的过量或不合理施用、污水灌溉等过程，都可能给场地带来严重的污染。
随着城市化进程的加速，许多原来位于城区的污染企业从城市中心迁出，许多原本属于农用地的土地需要再开发利用，大量的污染场地需要进行修复。这就要求我们要积极寻找切实、有效的土壤污染修复方法，提高土壤污染修复技术水平。
2016年5月国务院出台的《土壤污染防治行动计划》也将土壤修妥魑一项大事件，保护好土壤环境，加强污染防治，推动生态文明建设，这对于人类的健康和社会的可持续发展具有重要意义。
1、土壤中的主要污染物
1.1重金属
有些工业企业随意的排放未经处理的废水、废渣，使其中含有的不易在土壤中降解的重金属如铅、汞、镉、锡等在土壤中沉降、扩散，严重破坏了土壤的环境。再加上农民对农作物喷洒的超浓度的农药和使用的化肥，使我国土壤遭受了严重的迫害。
1.2有机化合物
在农作物的种植过程中，农民经常喷洒农药来杀死啃食农作物的害虫，但是超浓度的农药含有对土壤危害的有机化合物，造成土壤有机化合物污染，我国在早期曾广泛使用过的滴滴涕、六氯苯、氯丹等，这些农药均含有高残留的不易降解的有机化合物。除此之外，一些工厂如化工厂、涂料厂等的日常运行产生的废水废渣中由于含有很多有害的有机污染物无法自动降解也会污染土地，破坏土层结构。
有机化合物具有难溶解、毒性大的特点，它一旦进入土壤之后，就逐渐在土壤中积累、沉降下来，长期污染土壤和地下水，对农作物及人体造成严重危害。
2、污染土壤修复技术研究现状分析
环境保护部和国土资源部联合《全国土壤污染状况调查公报》，调查结果显示，全国土壤总的点位超标率为16.1%，土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重。南方土壤污染重于北方，长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出。
由于受地形及产业分布的影响，我国各地土壤污染的程度、污染源也不完全相同。有些工业集聚区，土壤污染较为严重，且污染地块密集，多为重金属污染或者有机物污染，也有些无机有机复合污染；有些农用地受污染情况较轻，但污染地块面积较大，多为重金属、有机氯农药、有机磷农药污染，也有重金属和有机物的复合污染。因此，这就要求我们要对具体地区的土壤污染现状进行具体分析，选择较为合适的修复方法以便更好地改善土壤质量。
在现阶段，常用的污染土壤修复技术如下：
2.1物理-化学修复技术。
这种修复技术包括热处理技术、土壤淋洗技术、土壤氧化-还原技术、电动力学法技术等。
2.1.1热处理技术。
这种技术操作比较简单，主要是通过热交换，对污染物质和介质一同加热，根据混合组分的熔点不同，通过挥发作用达到分离有机污染物的目的。这种技术包括两种，一种是低温操作，一种是高温操作。这种技术是一种简单的修复技术，目前，在工厂附近的土壤污染修复中被广泛使用。这种热处理技术对于土壤中那些易挥发组分和残留的农业以及半挥发的污染成分效果较好，但是对于土壤中一些重金属的污染则不适用。
2.1.2土壤淋洗技术。
土壤淋洗技术能够有效地促进土壤中污染物的溶解，它的原理是利用水压将清洗液有效地注入到被污染的土壤中，并根据自身特性，提取土壤中含有的污染液体，对其进行分离处理，从而达到修复的目的。这种技术主要采用一些化学剂如络合剂、氧化剂等为淋洗剂，由于不同淋洗剂的性质不同，对土壤中污染成分的作用也不同，因此，选择合适的淋洗剂对土壤的修复至关重要。在进行淋洗剂的选择时，不仅要考虑淋洗剂和污染物的作用，还要充分考虑到淋洗剂对土壤结构的作用，避免对土壤结构造成破坏，以免引起二次污染。
2.1.3土壤氧化-还原技术。
顾名思义，这种技术需要氧化剂或者还原剂，并将其投入到所要修复的土壤中，将其与土壤中的污染成分发生氧化还原作用，从而分解其中的污染物，达到净化的目的，这种方法还有稳定和改良土壤的作用。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。现阶段，对于这种氧化还原修复主要是针对对氧化或者还原比较敏感的污染物。
2.1.4电动力学法技术。
这种技术主要利用的是电化学原理，在待修复的土壤中插入电极，通过电极导入低强度的直流电，从而将土壤中的污染物清除。在通电后，处在阳极附近的酸物质会在毛细孔里移动，将土壤中的污染物释放在毛细孔中的液体里，毛细孔中的水会通过电渗透的方式移动到土壤表层进而被吸收，从而被消除。这种方法能够打破土壤中金属和土壤之间的化学键，通电时间越长，去除效果越好。但是对于导电性不好的土壤不宜采用此法进行土壤修复。
2.2生物修复技术。
生物修复技术是一种新兴技术，主要是采用现代的先进生物技术将土壤中的污染物进行去除分解，从而净化土壤的技术。这种技术根据主体的不同，主要包括三方面：微生物修复技术、植物修复技术和动物修复技术。其中动物修复技术在国外已经研究多年，国内研究还处于起步阶段。生物修复技术具有高效、快速、费用低的特点，但是由于生物技术的研究还处于起步阶段，目前主要用于衍生物及烃类的有机分解和去除。
2.2.1微生物修复技术。
微生物修复技术是采用微生物为主体，利用微生物的代谢活动将其中的污染物分解为水、二氧化碳以及其他无害的小分子物质。目前，这种修复技术主要用于石油泄漏以及其他有机污染物的污染处理中。但是由于微生物代谢活动有限，并不能很好地将所有污染物都分解掉，因而还需要进一步的研究完善。
2.2.2植物修复技术。
植物修复技术主要是利用植物的吸收和转化功能，在污染土地上繁殖非食用的种子、种植经济作物，实现对残留农药或者重金属等的吸收处理，从而净化土壤。土壤植物修复技术成本低，在修复污染土壤的同r还能净化周围空气，但是土壤植物修复过程相比其他方法过程缓慢、周期长，土壤植物修复技术对土壤肥力、气候、水分、盐度等自然条件有一定的要求。该技术理论体系、修复机理和修复工艺还需要在不断的实践中完善、优化。
3、污染土壤修复技术未来发展趋势
由于土壤污染问题日益得到重视，对土壤修复技术的需求也越来越大，目前我国土壤污染修复技术正在多元化稳步发展并取得多项研究成果。然而有的方法虽然在土壤污染修复方面大有成效，却不宜大范围推广实施。比如物理化学修复技术，它的推广实施不仅会消耗巨大的资金，还可能会导致土壤结构破坏、土壤肥力流失甚至产生土壤二次污染。相较于物理化学修复技术，微生物修复技术和植物修复技术更符合经济效益，且适合大范围污染地块使用。微生物几乎可以降解所有的有机物，且对土壤无害，是一项具有前景发展的土壤污染修复技术。植物修复技术不仅绿色廉价，且新型高效。该技术的推广，在修复有机物污染方面将发挥重要作用，《土壤污染防治行动计划》中也对农田修复，提出“对于轻度及中度污染耕地，采用农艺调控、替代种植等措施，降低农产品超标风险；对于重度污染耕地，采用退耕还林还草或种植结构调整”。未来，在污染土壤修复技术方面的发展趋势如下：
3.1发展综合型的土壤修复技术。在上文中，我们提及到很多土壤修复技术，但是每种技术都是双面性，有其自身的局限性，在推广的过程中受到限制。在修复技术研究过程中，我们可以将单一的修复方法综合使用，采取每一方法的可用之处，相互之间取长补短，将会收到不一样的效果。
3.2充分考虑经济效益与生态效益。现在我们提倡经济又好又快发展，走科学发展之路。但是，在大力发展经济的同时，我们还要兼顾生态环境的发展，经济的发展不应以牺牲生态文明为代价。因此，在研究土壤修复技术过程中，我们要多考虑危害较小的微生物修复技术和植物修复技术，加快生物修复技术的研究与实践，现实经济效益与生态效益双赢。
3.3借鉴、改进其他行业先进技术。目前水、大气治理技术日趋成熟，土壤修复技术可以借鉴其他行业的修复技术，在此基础上，实现自我创新。现在基因工程发展趋于优势，我们可以有效地利用基因重组技术寻找、驯化更多的抗逆性强、降解能力强的重金属富集植物，来修复土壤中的重金属的污染。
3.4异位修复向原位修复转型。异位修复分为异位原地与异位异地修复，无论哪种方式均可能在挖掘、转运、堆放、净化过程中带来二次污染。异位修复不仅处理成本高，而且许多无法开挖的地块很难推广异位修复方法。因而，发展多种原位修复技术以满足不同污染场地修复的需求是未来场地修复的发展方向。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，实践是检验真理的途径。土壤污染修复技术的方法多样，具体哪一样适合推广，哪一样符合实际，需要我们深入实践中去检验。只有采用绿色的、科学的、有效的修复技术，才能提高经济效益，促进生态环境的健康发展。
[参考文献]：
[1]谌伟艳，沈柱华，赵洁丽.污染场地土壤修复与管理研究.资源节约与环保，2015（5）：152-152.
土壤修复新技术篇2
abstract：Soilpollutionisoneoftheimportantenvironmentalproblems.thispaperoutlinesthecurrentphysicalremediation，chemicalremediationandbioremediationtechniqueaswellastheirresearchinsoilpollutiontreatmentathomeandabroad.Becauseeachonehasitsgoodpointsandlimitations，therefore，inordertoovercomethedisadvantagesofasinglemethod，playthestrengthsofdifferentremediationtechnology，thispaperputsforwardseveralsuggestionstocomprehensiveremediationtechnologyofstrengtheningtheresearchanddevelopmentofcontaminatedsoil.
关键词：土壤污染；重金属；石油烃；持久性有机物（pops）；土壤修复技术
Keywords：soilpollution；heavymetal；petroleumhydrocarbon；persistentorganicpollutants（pops）；soilremediationtechnology
中图分类号：X53文献标识码：a文章编号：1006-4311（2013）14-0313-02
0引言
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。土壤介质是非均质的集合体，结构复杂，大量有机、无机胶体和氧化物相互交错、混杂，介质表面上的存在电场和剩余力场，具有巨大的表面能，能与土壤液、气相中的离子、质子、分子相互作用。与此同时，土壤中的生物体系非常丰富，包括微生物区系、微动物区系和动物区系，其中尤以微生物最为活跃。土壤生物使土壤具有生物活性，是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者。此外，土壤中的有机和无机的氧化性和还原性物质构成了一个复杂的氧化还原混合体系，土壤在这些物质的共同作用下表现出一定的氧化-还原特性。土壤的这些性质，使土壤具备了一定的自净能力。
虽然土壤自身的净化作用可以减少土壤中污染物的污染程度，但是如果进入土壤中的污染物含量在数量和速度上超过土壤的自净能力，即超过土壤的环境容量，终将会导致土壤的污染。土壤污染在中国已成为一个日益严重的问题。这些污染场地的存在带来了双重问题：一方面是环境和健康风险；另一方面是阻碍了城市建设和地方经济的发展。解决此问题最直接方法是场地修复[1]。
1土壤修复技术
1.1几种典型的土壤污染问题
1.1.1重金属污染采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类：第一类，对作物以及人体有害的元素，如汞、镉、铅及类金属砷等，因此，必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量；第二类，常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素，如铜、锌、铬、锰及类金属硒等，应控制其含量，使其有益作物生长和人体健康。
1.1.2石油污染石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染，土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥，炼油厂含油污水处理设施产生的油泥，也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等，其中环境优先控制污染物多达30种。
1.1.3化肥污染化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础，更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%，稳定在50%左右，但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。
1.1.4农药污染据初步统计，我国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据，全国47.5%的蔬菜农药残留超标，因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。
1.2污染土壤的修复技术现有污染土壤的修复途径包括：第一，降低污染物在土壤中的浓度；第二，通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性；第三；从土壤中去除[2]。下面介绍几种土壤的修复技术：
1.2.1物理修复治理污染土壤的方法在20世纪80年代以前仅仅限于物理法和化学法。如早期的焚烧法、换土法以及隔离法等都要求高温、人力以及机械设备等，不仅成本很高，最主要的是没有从根本上解决污染问题，这些处理方法仅仅是使污染物发生了转移，对这些污染物还需要进一步的处理，目前这些方法仅仅应用于处理一些突发的紧急事件。而现在出现的一些经济可行的新技术、新工艺等逐渐成为了研究的热点，如：电修复法、土壤气相抽提法及CSp法、热解析法等。
电修复法：将电极插入到受污染的地下水或土壤区域，在直流电的作用下形成直流电场，则土壤中的离子和颗粒物质会沿着电场方向发生定向的电渗析、电泳运动以及电迁移，使土壤空隙中的荷电离子或粒子发生迁移运动；热解析法主要用于修复有机物，它是通过加热升温土壤，收集挥发性污染物进行集中处理；土壤气相抽提法是一种原位修复技术，主要是去除石油污染土壤中挥发性或半挥发性的石油组分；CSp法是用煤和焦炭等含碳的物料当作吸附物，在90℃和强烈搅拌下通过煤表面强力吸附烃基污染物，然后用重选或浮选法将干净的土壤和吸附有烃基化合物的煤分开。
电修复法与传统的土壤修复技术相比具有经济效益高、不破坏现场生态环境以及接触毒物少的优点，更加适用于治理渗透系数低的密质土壤。而热解析法需要消耗大量的能力并且容易破坏土壤中的有机质和结构水，同时还会向空气会发有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤气相抽提法具有可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构及可回收利用废物等优点。
1.2.2生物修复在减少土壤中有毒有害物质浓度的时候利用生命的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态，这种修复土壤的方式为生物修复。目前有以下三类：
①微生物修复。土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用，微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。
影响微生物修复土壤的因素有很多，如温度、水分、pH以及氧气等。每种微生物对生物因子都会有一定的耐受范围，在同一个环境中，多种微生物就比一种微生物的耐受范围宽。如果环境的条件超过了所有定居微生物的耐受范围则微生物的修复作用就会停止。
②植物修复。利用能够富集重金属的植物清除土壤重金属污染的设想是美国科学家Chaney在1983年首次提出的，这就是植物修复技术。污染土的植物修复技术根据植物修复的机理和作用过程可以分为4种基本类型：植物提取、植物挥发、植物稳定和植物降解。
植物提取主要是靠植物吸收土壤中的污染物，这些污染物运输并储存在植物体的地上部分，通过种植和收割植物而达到去除土壤中污染物的目的；植物挥发净化土壤可以分为两种方式：一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物质的作用下转化为挥发态，其二是植物将土壤中的污染物吸收到体内在转换为气态物质释放到大气中；植物稳定是指植物通过某种生化过程使污染基质中污染物的流动性降低，生物可利用性下降；植物降解是通过植物根系分泌物与根际微生物联合作用而达到降解污染物的生物化学过程，这种主要是处理复杂的有机物。
以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、最有发展前景的技术；而植物挥发修复技术仅仅限于挥发性物质，将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定，因此应当谨慎采用；植物稳定修复仅仅是暂时固定污染物，当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性；因此，没有彻底解决土壤污染问题。
③动物修复。动物修复技术主要是通过土壤动物群来修复受污染的土壤，分为直接作用：吸收、转化和分解；间接作用：改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长。动物修复技术包括两方面内容：第一，生长在污染土壤上的植物体和粮食等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤的污染状况；第二，直接将蚯蚓、线虫类等饲养在污染土壤中进行研究。目前这项技术较多的应用在石油类污染中。
1.2.3化学修复化学修复是通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀作用，以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。常用的有以下几种：
第一，固化：为了控制污染物在土壤中的迁移，一般是将含有重金属的污染土壤与固化剂按照一定的比例进行混合，熟化后形成渗透性较低的固体混合物，从而隔离了污染土壤与外界环境的影响将污染物固封在固化物中；第二，稳定化：将污染物转化为不易溶解、迁移能力小以及毒性小的形式或状态，主要是通过在土壤中加入化学物质改变重金属的形态或价态实现的；第三，萃取法：使用有机溶剂对石油污染的土壤中的原油进行萃取主要是根据相似相溶原理进行的，萃取后对有机相进行分离，回收油用于回炼，而分离的溶剂循环使用。第四，淋洗法：受到污染的土壤经过清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗出污染物。
以上几种方式各有自己的优势和适用范围，因此在处理污染土壤时应当根据实际情况选择适宜的处理方式以达到预期的处理效果。如：固化适用于面积小但是污染严重的土壤；萃取法仅仅适用于受油污浓度较高的土壤；而化学氧化法虽然操作比较复杂但是可以灵活的应用于不同类型污染物的处理中[3]。
2结语
土壤修复技术是一项涵盖地质学、化学、物理学、材料学、生物学和环境学的多学科综合技术。近年来，对石油污染土壤治理的研究很多，世界各国纷纷制定石油污染土壤的修复与治理计划，并取得很大进展目前土壤重金属污染物修复技术在探索中发展。物理修复、化学修复、生物修复技术本身都有明显的局限性。物理修复技术能量消耗高、需要专门设备、处理成本高、工作量大，只能处理小面积的污染土壤；化学法处理易破坏土壤团粒结构、处理成本高、存在二次污染的风险；生物修复存在过程缓慢、污染物降解的有些中间产物毒性甚至超过其自身，场地条件和环境因素对修复效率的影响大，修复效果不稳定。为克服单一方法的缺点，发挥不同修复技术的长处，研究开发土壤污染综合修复技术尤显重要。重点在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。
土壤修复技术是一项多学科的综合技术，涵盖了化学、材料学、地质学、物理学、环境学以及生物学等。通过本文我们知道物理修复技术能力消耗高、处理成本大而且需要专门的设备，它只能处理小面积的土壤污染；化学法处理成本高而且存在二次污染的风险；生物修复过程缓慢，场地条件和环境因素对修复效率影响较大，因此修复效果不稳定。为了发挥不同修复技术的长处而克服单一方法的缺点，必须研究和开发综合修复污染土壤技术，其重点是在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。
参考文献：
[1]谢剑，李发生.中国污染场地的修复与再开发的现状分析.世界银行，美国，2010，9.
土壤修复新技术篇3
关键词：土壤修复技术再造修复法
土壤在生态环境中已然是重要的组成部分，也是人类在自然中赖以生存的重要资源之一。然而，近些年来随着人类社会工农业的发展以及逐渐加快的城市化进程，使得土壤中的重金属、多氯联苯、有机磷等污染物日益积累，并通过土壤影响植物的生长，最终被人体经过食物链吸收，危害身体健康。因此，关于土壤污染修复技术的研究已然是环保工程研究的重要课题之一。下面，本文将对几个主要的污染土壤修复技术现状进行归纳和再造，并对各种修复技术的未来发展趋势进行展望。
一、对污染土壤修复技术的归纳与再造
近十多年来，经过全球范围内的研究和应用,已基本形成了包含有物理修复、生物修复、化学修复技术的污染土壤修复技术体系,积累了各种污染类型场地中土壤综合工程的修复技术应用型经验,。下面介绍国内外相关污染土壤修复技术的研究现状。
（一）物理修复法。
1、换土法。
换土法是一种将污染的土壤换成或部分替换成新鲜还未受任何污染的土壤,通过稀释原来土壤中的污染物浓度,并增加土壤的环境容量,来达到对土壤污染进行修复的方法。换土法可以进一步分为4种方法：换土、去表土、客土和翻土。换土是指直接取走污染土壤,然后换成干净土壤,此法适用于小面积的土壤污染，尤其针对含有易扩散且难分解或具有放射性污染物的土壤,因此在技术再造时要注意妥善处理换出的污染土壤,防止二次污染的发生。去表土即直接从原地移出受污染的表土。客土是指把干净的新土覆盖于受污染的土壤之上,减少了污染物直接接触植物根系的面积，降低了污染物的浓度，使之达到临界危害的浓度以下,从而减轻危害。翻土是指把受污染的表土翻到底层,让积聚于表层中的污染物能够分散至更深层的土壤中,从而稀释了污染物,所以此法在技术再造中仅对较厚土层的土壤适用。
2、热修复法。
热修复法是指对受到污染的土壤进行加热(常见的加热方法包括蒸汽、射频、红外辐射和微波),然后收集土壤中所含的易挥发污染物，并对其进行统一回收处理。目前该法已成功被一家美国的Hg回收公司应用于受Hg污染的土壤治理工作中,修复了超过2300t的受Hg污染土壤,使Hg在土壤中的含量降至1.00mg/kg以下。
热修复法属于物理修复法,因此具有技术成熟、工艺简单等优点。但该方法耗能大导致操作费用较高,又只对具有挥发性的污染物适用,所以在技术再造时的应用范围也相对较窄。
3、玻璃化技术。
玻璃化(Vitrification)技术是指将受到重金属污染的土壤放在高温高压中,使之变成玻璃态物质,将重金属固定其中,从而消除了重金属的污染。应用此种技术所花的工程量较大导致费用偏高,但可以在根本上化解土壤中重金属的污染。其最大的优点是见效快,所以在技术再造中适用于对受到重金属污染严重的土壤抢救性修复工作。
4、电修复法。
电修复法是指将低压直流电场通入受污染的土壤两端,利用溶质电泳和溶剂电渗把有机污染物或重金属定向迁移至阴极室中,从而修复土壤。电修复法通常用在对受到重金属污染的土壤修复中。钱署强等建立在田间以及实验室的研究表明了，此法不但能用在修复土壤受到无机污染物污染的工作中,也适用在修复土壤受到低浓度有机物（如苯、乙酸、酚、二甲苯等）污染的工作中。相比于其余方法,此法在技术再造时具有成本低,处理速度快等特点，特别针对受到水溶性污染物的粘土修复中。如果遇到非水溶性的污染物,应先用化学反应转化成水溶性化合物,再按步骤进行脱除修复。
（二）化学修复法。
1、淋洗法。
淋洗法是指通过注水来冲洗残留在土壤孔隙介质内的污染物,并对流入地底的冲洗水流进行回收,达到修复土壤效果的方法。需修复的污染土壤会因类型的不同而在使用淋洗法时也有差异。例如砂质壤土,因其粘性差,无法有效吸附污染物,往往只需对其进行初步淋洗。但如果换成粘性效果较好的粘土或壤土,因其对污染物的较强吸附力,在经过初步淋洗后,还需要进一步的修复处理。通常在对污染土壤进行淋洗处理时,会用到的清水、无机和有机溶液这三种作为淋洗液。考虑到在修复过程中可能因淋洗液而带来的二次土壤污染,通常会优先选择清水来作为淋洗液。总体说来,淋洗法的消耗较少,且操作人员也不会直接与污染物进行接触。但是有些淋洗液极有可能与土壤发生化学反应而出现二次污染,所以要在技术再造时,慎重选择淋洗液。
2、提取法。
提取法是指通过使化学试剂和土壤中所含的污染物发生化学反应,形成新的溶解性络合物。最后，将污染物从混合提取液中运用物理或化学手段分离出来的方法,且可再循环利用提取液。该法在技术再造中可用在修复被重金属污染的土壤工作中,但国内目前关于相关方面的研究还在实验阶段。
（三）生物修复法。
1、生物通气法。
生物通气法是将空气强制通入污染土壤中,并将其中的易挥发性有机物一并抽出,直接排入大气或再利用排入气体处理装置对其进行后续处理，即是一种通过强迫氧化生物的方法进行降解。该方法一般用于受到地下水层上部且透气性较好又容易挥发的有机物污染的土壤修复工作中,也对结构疏松的多孔土壤适用,便于微生物的繁殖生长。通常在使用通气法对土壤进行处理前,会在污染土壤上打至少两口井,在加入空气前先通入一些氮气，作为对菌生长进行降解的氮源,来提高修复效果。据研究表明,氮素营养虽能使降解污染物的速度加快,但也可能因此阻止生物的降解，因此在技术再造时要注意不要使用过多。
2、植物修复法。
植物修复法是指用植物来吸收污染土壤内的重金属,再将重金属萃取出来,富集转移至植物地上枝条的部位和收获的部位,或通过植物根系有的微生物系统和酶系统来络合污染土壤中的重金属,从而达到降低生物毒性和重金属的活性的效果,减少了重金属被通过空气中而产生扩散或被淋滤时进入地下水的可能。此法在技术再造中应主要用作修复重金属污染的土壤中,或修复有机物污染的土壤中,但国内对这方面的应用相对较迟,所以其主要原理还在于利用植物根系中的微生物群落来降解有机质从而进行修复。
二、对污染土壤修复技术的展望
鉴于土壤类型的较大差异，以及复杂多变的生态条件和环境因素，在对污染土壤修复技术的效果评价方面还存在较大差异。随着各种污染土壤修复技术的不断进步，其修复效果的评价方法也在逐渐被重视。然而，对于污染土壤修复技术还缺乏深入系统的再造，也存在着许多尚待进一步研究的问题。
面对土壤污染类型呈现多样化,污染场地的综合环境错综复杂,因此，未来还应发展针对污染土壤修复的决策支持系统以及事后评估技术。此外，现今还没有一套通用的评价污染土壤修复技术准则，因此建议尽快建立有效的通用评价指标体系，对大多数的污染土壤条件和类型都适用。制定污染土壤修复技术标准的基础以及对修复效果进行检验和评价的基础都是建立在对修复基准的研究之上的，所以未来的一项重要工作就是加强对修复基准的研究，以保护对污染土壤修复技术效果评价中的科学性。
参考文献：
[1]骆永明.污染土壤修复技术研究现状与趋势.[J].化学进展.2009.(03).
土壤修复新技术篇4
关键词:壤污染;危害;植物修复;修复机理
1土壤污染的含义以及危害
土壤污染是指通过多种途径进入土壤的有毒有害污染物的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度,造成土壤的物理、化学和生物学性质、组成及性状等发生变化,破坏土壤的自然动态平衡,从而导致土壤自然功能失调、土壤质量恶化、作物的生长发育受到影响、产品的产量和质量下降,产生一定的环境效应,并可通过食物链对生物和人类构成危害。
土壤污染的危害包括隐蔽性和滞后性、累积性和不可逆性、不易治理性和后果严重性。
2植物修复的研究和机理
2.1植物修复的研究植物修复是利用植物修复有毒重金属、有机物、放射性核素污染土壤、沉积物、地表水、地下水的一项绿色技术,它是一项利用太阳能动力的处理系统。石油烃类作为早期有机污染植物修复的研究对象,其修复机理已有较清楚的认识。
2.2植物修复机理植物修复技术是一种绿色的修复技术,引起人们极大兴趣和关注,是污染土壤修复技术中发展最快的领域。土壤污染的植物修复机理包括植物提取作用、根际降解作用、植物挥发等作用。
2.3植物修复技术的局限性植物修复不仅是一条绿色的,生态的净化途径,一种符合公众心理需求的新技术,而且也是一种经济有效的净化的方案。对环境扰动少,可谓是真正意义上的“绿色修复技术”。植物修复技术也具有其局限性,主要表现在。
1)目前发现的超富集植物所能累积的元素大多较单一,而土壤污染通常是多元素的复合污染。2)超富集植物生产缓慢,生物量低,而且生长周期长,因此从土壤中提取的污染物的总量有限。3)目前发现的超富集植物几乎都是野生植物,人们对其农艺性状、病虫害防治、育种潜力以及生理学等方面的了解有限,难以优化栽培和培育。4)超富集植物的根系比较浅,只能吸收浅层土壤中的污染物,对较深层土壤中的污染物则无能为力。5)异地引种对生物多样性的威胁,也是一个不容忽视的问题。6)植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属污染物重返土壤,因此富集重金属的超富集植物需收割并作为废弃物妥善处理。
3植物修复技术发展前景
1)植物修复涉及一系列技术,包括不同的植被类型,其作用对象、修复机理和能力各不相同。2)利用放射性同位素标记技术,加强植物体内各种生理生化代谢途径对污染物胁迫下的适应性反应的研究,如光合反应、呼吸代谢、激素应激对污染物胁迫是如何做出适应性改变的,通过这种改变的机制,研究污染物胁迫下植物次生代谢途径反应以及逆境信号传导途径也是理解植物污染物耐性机理的一个重要方面。3)从分子生物水平加强对植物解毒机理等基础理论的研究。植物吸收污染物首先要经过根系,因此,应重点围绕根系来探索解毒机制和污染物在植物体内的运输机制,了解植物、土壤、微生物整个体系下各物质之间的相互作用。4)植物-微生物联合修复技术可以成为一种很有发展前途的新型生物修复技术,但由于降解微生物的群落组成和变化动态的了解甚少,为降解机理的阐明带来了困难,所以其理论体系、修复机制和修复技术需进一步完善。5)在基础研究方面,除了筛选耐受性高的植物和高效微生物以外,如何通过遗传学、分子生物学、基因工程等手段进一步提高生物的活性和环境适应性,也是今后研究的重点。
4结论
综上所述土壤污染的植物修复技术发展前景十分宽广,并且与其他修复技术相比有许多优点,根据我国国情,也是十分适用于中国的一项值得开发的新技术。随着全球经济的快速发展,有毒有害污染物通过各种途径进入土壤,持久性污染物的危害开始显现,土壤污染面积扩大。土壤污染不但影响农产品产量与品质,而且涉及大气和水环境质量,并可通过食物链危害动物和人类的健康,影响环境安全和社会稳定。发展植物修复技术能有效解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题,对我国经济发展和环境保护都有着重大意义。
土壤修复新技术篇5
关键词：石油污染；土壤污染；治理技术
随着工业的发展，石油的需求量大幅度增加，并且在开采、运输、贮藏、加工过程中，由于意外事故或管理不当，导致石油排放到农田、地下水、海洋，使环境遭受污染，直接危害人类生产与生活。据资料统计，目前每年有800多万吨石油进入世界环境，污染土壤、地下水、河流和海洋，其中石油对土壤的污染主要是破坏土壤结构影响土壤通透性，损害植物根部，阻碍根的呼吸与吸收，最终导致植物死亡。其次，被污染到土壤的石油芳香烃类物质对人及动物的毒性较大，其中的苯、甲苯、二甲苯、酚类等物质，如果经较长时间较大浓度接触，会引起恶心、头疼、眩晕等症状[1]。此外，石油中的多环芳烃类物质具有强烈的三致作用，能通过食物链在动植物体内逐渐富集，它在土壤中的富集更具危害。鉴于土壤污染的严重危害，治理土壤石油污染势在必行，已引起许多国家高度重视，不断采取措施，治理石油污染。
1．土壤石油污染现状及危害
1.1土壤石油污染现状
石油工业是国家综合国力的重要组成部分，但石油开采石油化工行业的发展及石油产品的广泛使用，使石油污染成为世界性公害之一。当今世界石油总产量每年约22×108t。其中17.5×108t是由陆地油田生产的。仅石油污染一项每年全世界就有8×106t进入环境。美国环保署报道，在20世纪90年代已有10万个地下油罐存在不同程度的泄漏。
在植物修复的促进技术方面，目前主要侧重于如下两个方面的研究应用：一方面是综合促进技术的应用。主要采用土壤改良剂及其它农业措施以促进植物修复，如通过降低ph值、投加螯合剂。使用合适的化肥，改变土壤的离子组成来增加生物有效性，促进植物吸收。另一方面是基因工程技术的应用，通过育种和基因工程改良植物形状，使之更适合于进行植物修复。如改进植物根系结构的特性，增加植物降解酶的数量等。目前，对细菌与真菌在土壤石油类污染生物降解性的研究也表明，真菌要优于细菌，因此，筛选针对性的真菌孢子，选择合适的共生植物，接种形成有效的菌根是降解土壤有机污染的重要研究领域[12]。其优点是扩大了微生物与土壤的接触面积和作用时间，同时也增强了植物根系的吸收作用，特别有利于难降解的有机污染物的生物降解[13]。目前该技术还处于实验室研究阶段。
利用特殊的植物也能够降解、吸收部分有机污染物。最新的研究发现，某些有机污染物在土壤中有被“捕集”的倾向，并随着时间的推移变得比较稳定。这些被“捕集”的有机污染物的稳定性、释放行为、环境风险及其影响因素等问题，都可能会影响到植物修复的修复效率。聂发辉提出了新的评价系数即生物富集量系数，此系数的提出扩大了传统超富集植物的定义，使得富集质量分数未达某一水平但生物量很大的植物也能作为超富集植物[14]。超富集植物的研究，目前已有利用沙漠植物去除科威特石油污染土壤中的石油[15]。
用于植物修复的最理想的植物应具有以下几个特性：①即使在污染物浓度较低时也有较高的积累速率；②能在体内积累高浓度的污染物；③能同时积累多种污染物；④生长快，生物量大；=5\*gb3⑤具有抗虫抗病能力，适应环境能力强；=6\*gb3⑥尽量避免选取可食用植物，而多选取非食用的树木、花草等[16]。
（2）动物修复技术
动物修复技术在国外有较长的研究史，国内的研究仍处于摸索阶段。它包括两方面内容：①将生长在污染土壤上的植物体、粮食等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤污染状况；②直接将土壤动物，如蚯蚓、线虫类饲养在污染土壤中进行有关研究。
土壤动物在土壤生态系统中起着分解有机质、改变土壤理化性质、保持土壤持水性和通透性、熟化土壤、促进物质循环等重要作用[17]。注意到蚯蚓等少数几种土壤动物对土壤熟化和修复起到的有利作用，尤其是蚯蚓，它是土壤中最常见的杂食性环节动物。它在土壤中不断钻洞挖穴，不断吞食含有机物质的土壤。每年经蚯蚓消化道排出的泥土每公顷约为8～12t，这些泥土是蚯蚓吞食的土壤经蚯蚓体内丰富的酶系统的作用后，而形成颗粒状的高度融合的有机无机复合肥——蚓粪。这些营养丰富的颗粒物以及蚯蚓本身运动对土壤的机械作用不仅改良了土壤的肥力同时提高了土壤的透气性和吸附能力。研究表明，蚯蚓的钻洞行为可使土壤的空气含量从8%提高到30%，土壤孔隙率从30%,提高到60%。由于蚯蚓是生活在潮湿的土壤中，通过皮肤进行呼吸。据报道在氧分压低至2533pa时仍可维持正常的呼吸，在缺氧条件下还能利用体内糖原的嫌气分解为生命活动提供能源。一般蚯蚓在水下可生存8-10d，大红蚯蚓甚至能在淹水的土壤中生存8～12个月[18]。
鉴于上述蚯蚓的优点，我们是否可以考虑用土壤动物（如蚯蚓、昆虫和原生动物等）的捕食来修复土壤石油污染。
（3）微生物修复技术
微生物修复技术是利用天然存在或特别培养的微生物，在可调控的环境条件下将有毒污染物转化为无毒污染物的处理技术。降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、ph值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。微生物修复技术是目前研究比较多而且相对比较成熟的一种技术。根据是否取土操作分为两大类，即原位生物修复和异位生物修复。原位生物修复是污染土壤不经搅动，在原位和易残留部位进行处理。原位生物修复包括投菌法、生物培养法、生物通气法等。异位生物修复是将污染土壤挖出，在场外或运至场外的专门场地进行处理的方法，主要方法有：土壤耕作法、土壤堆腐法、预制床法、生物反应器法等[19]。
除以上所述方法外，还有其他一些生物方法用于石油污染土壤的研究：①酶法，添加一定的污染物于土壤中，待一固定时限后，分析酶活性变化，找出污染对土壤影响的界限[20]；②土壤呼吸法，土壤呼吸作用受土壤中物质成分的影响较大，因此，可通过研究土壤呼吸来研究土壤污染状况；③生物降解法，研究土壤中的某种有机物降解状况也可以间接了解土壤污染状况；=4\*gb3④生物表面活性剂，投加表面活性剂可以增加石油烃类污染物质的表观溶解度,促进微生物对石油烃类物质的获取和降解,提高生物可利用性,大幅度提高微生物的除油效果[21]；=5\*gb3⑤混合菌，环境中石油烃的降解是混合菌共同利用的结果,通常不同的降解菌降解不同类型的烃分子,原油降解是由多种石油烃降解菌协同完成的[22]；=6\*gb3⑥匀强电场和微生物联合修复法，外加电场刺激了微生物脱氢酶的分泌，对石油污染土壤的生物修复具有积极的促进作用[23]。
总之，土壤石油污染的生物修复技术无论是植物、动物还是微生物修复技术等都具有很宽广的发展前景，加强对生物降解烃类过程的研究，开发低成本、无污染、高效率的生物修复技术，使其更加完善、高效、成熟。
3．生物修复技术发展前景
随着石油工业的发展，石油污染土壤的面积正不断扩大，因此如何使石油污染土壤在较短时间内，经处理达到重复利用的标准，是亟待解决的问题。目前,石油污染环境治理方法主要有物理法、化学法和生物法三大类。近年来，生物修复技术在国内外都得到了较快的发展。一批具有特殊生理生化功能的植物、微生物应运而生，基因修饰、改造、克隆与基因转移等现代生物技术的渗透，推动了生物修复技术的进一步应用与发展[24]。石油污染土壤的生物修复技术与其他方法相比具有明显优势，比如：处理成本低，只为焚烧法的1/2～1/3[25]。处理效果好，生化处理后，污染物残留量可达到很低水平。对环境的影响小，无二次污染，最终产物二氧化碳、水和脂肪酸对人体无害，可以就地处理，避免了集输过程的二次污染，节省了处理费等。1989年,对受石油污染的alaska海滩进行的生物修复就是很成功的例子[26]。基于此,石油污染的微生物治理技术作为一种有效的治污手段具有广阔市场和发展前景。
4．存在问题
近年来，世界各国纷纷制定了石油污染土壤的修复与治理计划，并在短时间内已经取得很大进展，但在理论上和技术上还有许多问题尚待解决：①如何根据污染地带石油烃的组成，确定能在最短时间完成生物修复的微生物种群，尤其是筛选能迅速吞噬重质原油的物种[27]；②污染土壤迅速修复的环境条件是什么。筛选或驯化的降解菌一旦进入污染土壤，由于生物和非生物的胁迫作用，引入的微生物难以适应土壤环境，无法维持长期的降解活性，即便存活的降解菌在土壤中也难以达到良好的分散，限制了土壤整体降解能力与净化功能的提高。如何从本质上增强土壤中生物降解功能的多样性和持久性、增强土壤净化功能，是生物修复的关键所在。③石油烃生物降解机理及降解动力学的研究；④营养供给对修复过程的影响以及营养成分对修复土壤种植过程的影响；⑤物质迁移对修复结果和修复深度的影响;=6\*gb3⑥如何提高沥青质、胶质和芳烃的去除效果；=7\*gb3⑦如何调控石油污染土壤的微生态环境非生物因子，增加石油污染土壤中降解微生物的数量和活性，成为提高石油污染土壤生物修复效率的关键问题[28]。研究这些方面的内容,对提高石油污染土壤的修复效能和规模化具有重要的作用。
土壤修复新技术篇6
2016年5月28日，国务院印发了《土壤污染防治行动计划》，简称“土十条”。这一计划的可以说是这个土壤修复事业的里程碑事件。土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康，关系美丽中国建设，保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。当前，我国土壤环境总体状况堪忧，部分地区污染较为严重，已成为全面建成小康社会的突出短板之一。
土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术也有十多种，大致可分为物理、化学和生物三种方法。世界上许多国家特别是发达国家均制定并开展了污染土壤治理与修复计划，因此也形成了一个新兴的土壤修复行业。本期大讲堂聚焦土壤修复技术及产业应用，重点讨论土壤修复技术在服务领域及工业领域的应用场景；土壤修复技术与信息、网络、材料、感知、仿生技术如何融合突破；土壤修复技术产业化对服务和劳动成本的影响；国内外土壤修复技术及应用的差距。
本期大讲堂，中国科学院地理研究所研究员廖晓勇作专题报告，中节能六合天融环保科技有限公司副总经理王昕f、意谷（北京）投资管理有限公司总经理刘媛媛、中国环境修复产业联盟秘书长高胜达、北京生态修复学会理事长刘俊国等业内专家共同围绕土壤修复技术产品化、产业化、市场化路径等进行全方位探讨。
土壤修复新技术篇7
关键词镉污染；土壤修复；生物修复；研究进展
中图分类号X53文献标识码a文章编号1007-5739（2014）09-0251-03
镉是环境中毒性最强的重金属元素之一，位于元素周期表中第二副族，也是《重金属污染综合防治“十二五”规划》重点监控与污染物排放量控制的5种重金属之一；具有生物迁移性强、极易被植物吸收和积累的特点，对动植物和人体均可产生毒害作用[1]，严重时甚至会造成骨痛病、高血压、肾功能紊乱、肝损害、肺水肿等疾病[2]；据统计，我国每年生产的镉含量超标农产品和动物造成累积性毒害品达146万t[3]，镉污染的农田面积已超过28万hm2，年产镉超标农产品达150万t[4]，我国市场上常见的市售大米约10%存在镉超标[5]，对环境经济和人类的身体健康造成了极大的隐患。近年来湖南浏阳、云南曲靖以及广西河池地区先后发生的镉污染事件[6]造成了极大的影响，因此控制镉污染，加大对镉污染土壤修复力度已经势在必行，笔者对目前最新镉污染土壤修复的方法予以全面概述，着重于镉污染土壤的生物修复，旨在为后续的研究提供参考。
1农业生态修复
农业生态修复措施是指因地制宜选择耕作管理制度来减轻重金属危害，主要包括农艺修复措施和生态修复措施。农艺修复措施一般是通过耕作制度的改变，辅以多种植物组合间作、轮作以及套作或者通过向镉污染土壤中加入能结合游离态的镉形成有机络合物的有机肥，从而达到有效减少土壤中镉的含量、降低植物对镉的吸收的目的，实现土壤中镉的迁移、吸收和降解[7-8]。我国在生态修复措施方面研究较多，一般通过调节包括土壤水分等在内的生态因子来实现对污染物所处环境介质的调控[9]。农业生态修复措施既能保持土壤的肥力，又能促进自然生态循环和系统协调的运作，但存在着修复时间长、见效慢等不利因素。
2物理修复
镉污染土壤修复常用的物理方法有客土法、换土法、翻土法、电动力修复法等；客土法、换土法、翻土法是常用的物理修复措施，通过对污染地土壤采取加入净土、移除旧土和深埋污土等方式来减少土壤中镉污染。汪雅各等[10]进行客土深度改良试验，使青菜体内镉等浓度平均下降50%～80%；目前英、美、荷、日等国家先后实现了此法的应用，但由于其投资成本大、易发生二次污染和降低土壤肥力而难以广泛推广[11]。电动力修复主要是通过在污染土壤两侧施加直流电压，使土壤中的污染物质在电场作用下富集到电极两端，从而去除污染土壤中的重金属，目前该技术己应用于Cu、Cd、pb、Zn、Cr、ni等重金属污染土壤的修复。Karimetal[12]采用电动和水动相结合的方法对重金属污染土壤修复100h后，土壤中约97%污染物被成功去除。物理法修复镉污染土壤简单、快速，但并没有真正将镉污染从土壤中去除，具有潜在的危害性，加上此法需要大量的财力、人力和物力，不适宜于大面积的镉污染土壤治理。
3化学修复
化学修复是指通过向污染土壤中投入化学改良剂，对重金属进行固定转换、溶解抽提和提取分离，从而减少污染土壤中的重金属含量，改变土壤环境条件；化学固定、淋洗和提取是镉污染土壤化学修复较常见的方法。周国华研究发现土壤中活动态镉与稳定态镉可以相互转化[13]。碱性改良剂[14-15]（石灰、钙镁磷肥等）、黏土矿物[16]（沸石、海泡石等）、拮抗物质[17-18]（硫酸锌、稀土镧等）和有机质[19-20]（泥炭、有机堆肥等）是较为常用的镉污染修复化学材料；除此之外，一些金属螯合剂和表面活性清洗剂目前也逐渐应用于镉污染土壤修复[21]。化学修复是在污染土壤基础上进行的，简单易行。但它只是改变了镉在土壤中存在的形态，并没有真正意义上去除镉污染，存在再度活化危害的可能性，不是一种永久性的修复措施。
4生物修复
生物修复是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良重金属污染。镉污染土壤修复一般有动物修复、植物修复和微生物修复。
4.1动物修复
土壤中的某些低等动物如蚯蚓、鼠类能吸收土壤中的重金属，从而在一定程度上降低土壤中重金属含量[22]；目前该技术对重金属镉污染修复的研究仍局限在实验室阶段[23]，敬佩等[24]通过在重金属污染土壤中接种蚯蚓发现：蚯蚓对镉具有较强的富集能力，富集量随着蚯蚓培养时间的延长而逐渐增加。但受低等动物生长环境等因素制约，其修复效率一般，并不是一种理想的修复技术。
4.2微生物修复
土壤中的某些微生物对重金属有吸收、沉淀、氧化还原作用，可以减轻土壤中重金属的毒性；主要是通过改变土壤中重金属离子的活性，微生物细胞吸附富集重金属以及促进超富集植物对重金属的吸收来实现污染土壤的修复；江春玉等[25]从土壤样品中筛选出一株对镉铅有极强抗性的拮抗细菌wS34，可极大提高印度芥菜和油菜富集镉铅能力，并对其生理生化特性进行了相关研究；有报道称am真菌可以增加植物对镉的耐性，促进镉等重金属由植株地下部分转移至地上部分[26]；目前用于镉污染土壤修复的微生物涵盖了细菌（柠檬酸杆菌、芽孢杆菌、假单胞菌等）、真菌（根霉菌、青霉菌、木霉菌等）和某些小型藻类（小球藻、马尾藻等）[27-28]。微生物镉污染土壤修复法作为一种绿色环保的修复技术，引起国内外相关研究机构的极大重视，具有广阔的应用前景，但修复见效速度慢、修复效果不稳定使得大部分微生物修复技术还局限在科研和实验室水平，实例研究少。
4.3植物修复
植物修复是指利用植物吸收、吸取、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物的技术的总称[29]，包括了植物提取、植物挥发、植物降解、植物根滤和根际微生物降解，其中植物提取修复即利用超积累植物的特性来修复重金属污染土壤应用最为广泛。超积累植物的概念由Brooksetal[30]在1977年首先提出，目前文献报道的超积累植物近20科、500种，其中十字花科较多，主要集中于芸苔属、庭芥属及遏蓝菜属，对镉污染土壤修复效果较好的的超积累植物包括了十字花科、禾本科在内的10余科植物（表1）[27，31-36]；除此之外，一些观赏性植物[37]、农田杂草[37-38]、木本植物[39-41]也是镉污染土壤修复超积累植物来源。
近年来超积累植物的发现及研究工作取得了巨大进展，但限于此类植物大都矮小、根系短、生物量较低，修复周期长而难以广泛应用；单一依靠超积累植物修复镉污染土壤已经不能满足现实需求，因此开发经济高效的镉污染土壤联合植物修复技术，保证农产品质量安全逐渐成为研究热点。目前，国内外已开展了通过向土壤环境中引入有益微生物、施用化学物质和肥料、合理耕作等生物、化学和农艺强化措施来改善土壤环境，促进超积累植物对养分的吸收，从而提高超积累植物修复镉污染土壤的效率的一系列研究。有研究表明玉米与东南景天套种，同时施加混合添加剂；玉米与羽扇豆和鹰嘴豆在不同分隔/间作方式下都能大大提高对污染土壤中镉的吸收效率[42-43]；邓金川等[44]研制了包括味精废液在内多种有机试剂混合而成的添加剂，提高了植物对锌、镉的吸收效率，明显降低地下水的中金属污染。
5问题与展望
镉污染土壤修复的复杂性和高难度使得目前尚无一种真正稳定高效的修复技术能满足现实生产的需求；物理修复和化学修复能较快实现土壤中镉含量的降低，但其仅改变了土壤中镉的存在形式而没有将其彻底清除，往往还存在成本昂贵、工程量巨大、二次环境污染的问题；动物修复和微生物修复作为一种绿色修复技术相比于其他修复方式具有经济、方便、不改变土壤固有理化性质的特点，但其修复速度慢、见效时间长、对土壤环境要求高的问题限制了其大面积的推广应用。利用植物修复被镉污染的环境，不仅成本低廉，而且有良好的综合生态效益，尤其适合大面积推广。寻求更多的镉污染超积累植物资源，研究镉超积累植物与根际微生物共存体系，利用分子生物学和基因工程克服镉污染超积累植物自身的生物学缺陷，从而彻底实现镉污染土壤修复的高效、稳定、绿色是研究的主要方向。
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土壤修复新技术篇8
关键词：耕地资源；重金属污染；修复技术
耕地是人类赖以生存和从事农业生产活动的物质基础，对于保障粮食生产和粮食安全具有重要的意义，在经济社会稳定发展过程中，优质耕地资源减少，具备可利用条件的耕地资源也存在不能满足生产活动和社会发展需求的问题[1-3]。此外，有毒害物质对耕地土壤造成污染也成为引起耕地质量下降的重要因素[4-5]。引起耕地污染的原因众多，其中土壤重金属污染由于对土壤中微生物活动、作物生长发育甚至人类身体健康均能产生损害，已逐渐成为造成耕地污染最主要的途径[6-7]。在工业化进程的不断推动下，废弃物通过地表水、地下水或大气循环排放至自然界，由于废弃物中含有重金属污染物，对耕地资源的破坏往往不可逆，同时，重金属污染物可通过作物生态循环系统进入人体，其危害程度远远高于其他污染影响。据了解，我国每年仅因污水灌溉引发的重金属污染面积达90万hm2，每年造成的粮食损失超过2000万kg[8-9]。2016年我国启动《土壤污染防治行动计划》，将土壤重金属污染物的治理提到了新的高度，也为我国耕地保护和污损耕地土壤修复提供了重要指引。笔者从植物修复技术、物理化学修复技术以及生物修复技术在耕地重金属污染防治中的应用进行综述，以期为耕地保护和污损耕地修复提供必要的借鉴。
1植物修复技术在耕地重金属污染的应用
相关研究表明，植物可通过自身根系吸附固定作用降低耕地中重金属元素含量，对耕地重金属污染程度的降低十分显著。张颖等[10]对竹类植物修复重金属污染土壤进行了综述。由于竹类植物对耕地环境扰动影响较小，且竹类植物生长周期短，生物量较大，应用于耕地重金属污染修复中成本较低，与其他植物相比具有较大的优势。张治国等[11]研究了6种菊科植物对采煤塌陷区土壤重金属污染物吸附作用的效果，结果表明，6种菊科植物对重金属污染物ni、Cr、pb、Cd具有显著的吸附效果（p＜0.05），其中洋姜和一年蓬对重金属污染物Cd的吸附效果最好。王娟等[12]研究了不同农作物对5种土壤重金属污染物的吸附效果，研究结果表明，水稻对耕地土壤中Cr、Cd和pb的吸附效果最好，玉米、蔬菜与凤丹对耕地土壤中Cr的吸附效果最佳。吴兴玉等[13]对土荆芥和大叶醉鱼草在铅锌矿废渣中土壤污染物的吸附效果进行了研究，结果表明，土荆芥和大叶醉鱼草可有效吸附土壤中的Cu、pb、Zn。杨丹等[14]研究了绿萝、吊兰、吊竹梅和花叶万年青等园林植物对河道淤泥中重金属污染物的吸附效果，结果表明，4种植物对淤泥中重金属污染物均表现出一定的耐受性，其中绿萝对重金属Zn的吸附效果最为显著（p＜0.05），吊竹梅对重金属pb的吸附效果最为显著（p＜0.05），且对重金属Zn的修复效率最高。植物吸附重金属污染物效果显著，且较为环保，但由于植物生长周期较长，对重金属污染物的吸附时间较长。
2物理化学修复技术在耕地重金属污染的应用
物理化学修复方法是耕地土壤重金属污染修复中较为常用的一种方法，罗志远[15]应用物理筛分和eDta淋洗联合修复技术对土壤中pb、Cd、as的修复效果进行研究，研究表明，物理筛分和eDta淋洗联合修复技术对>0.074mm粒级土壤中重金属污染物的修复效果较为显著（p＜0.05），但采用单一修复方法则无法实现对土壤中重金属污染物的修复效果。许中坚等[16]进行了基于淋洗法的柠檬酸与皂素联合修复作用对土壤重金属污染物的吸附效果。研究发现，当浓度为40mmol·L-1的柠檬酸与质量分数为3%的皂素在体积比达到1∶5条件下，对土壤中重金属污染物pb和Zn的修复效果最佳，相同条件下，当其体积比达到1∶1时对重金属污染物Cu的吸附效果最佳。臧晓梅等[17]研究了沸石粉、生物炭和镉康对重金属污染物Cu、as、Cd和pb的修复效果，研究表明，3种材料对重金属污染物均有一定的修复效果，但总体来看，沸石粉和生物炭对重金属污染物的吸附效果最佳。芮大虎等[18]通过冻融-淋洗土柱试验研究了eDta和BCR作为淋洗材料对黏性土中重金属污染物Cd、pb的修复效果，研究结果表明，eDta在土体反复冻融状态下更有利于对土壤中重金属污染物的淋洗，在7次冻融后，对Cd和pb的吸附效率分别达到77.24%和37.78%。BCR材料对土壤中Cd和弱酸提取态pb的质量分数分别降低了32.32%和41.46%。
3生物修复技术在耕地重金属污染的应用
生物修复技术是一种较为安全且绿色健康的修复方法，在新常态下具有较好的应用前景。常晨等[19]研究了nta和微生物共同作用下种植高羊茅对土壤中重金属污染物Cd、Cu、Zn含量吸附效果的影响，研究表明，浓度为10mmol·kg-1nta+菌液联合处理条件下，高羊茅地上部分对土壤中Cd的吸附量达到最大值，当浓度达到15mmol·kg-1时，高羊茅根部对土壤重金属Cd的吸附量达到最大，单独施加15mmol·kg-1nta时，对Cu的吸附效果最佳，以修复效果和经济成本角度来考虑，10mmol·kg-1nta+菌液联合修复性价比最高。周鑫等[20]利用蚯蚓和不同比例的稻壳炭联合修复工业污泥中的重金属，研究结果表明，在两者共施条件下可显著降低污泥中Zn、Cu、pb、Cd含量（p＜0.05），在稻壳比例为4%时，对重金属污染物Zn、Cu、pb、Cd的吸附效果和转化能力均最佳。段靖禹等[21]在室内试验条件下研究了不同生物炭和青霉菌梯度对土壤重金属污染物as的固化吸附效果，结果表明，与CK相比，添加生物炭和青霉菌后土壤中as含量表现出显著降低（p＜0.05），重金属污染物as中微生物多样性随施加生物炭浓度的增大表现为先增加后降低的变化规律，接菌量在10%和20%条件下对as的中生物群落的影响无显著差异（p＞0.05），2％生物炭+10％青霉菌处理土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰度最高。陈任连等[22]分析探究了土壤重金属pb和Cd与土壤微生物群落结构的关联性，研究表明，土壤中重金属污染物pb主要以弱酸可提取态和可还原态的形式存在，Cd以弱酸可提取态为主，结肠菌群对土壤重金属污染物pb、Cd具有较高的耐受性。
4结语
土壤修复新技术篇9
技术领域：先进制造
技术优势：“多次取芯富钴结壳潜钻”系统适用于深海底浅地层地质勘探取芯等科学研究的需要，其关键技术包括一次下水多次取芯技术、水下大功率锂电池供电及电液传动技术、万米脐带缆高速无中继数据传输与多视频监控技术、海底高效高适应性薄壁金刚石取芯钻进技术等，其主要创新点是，在世界上首次实现了一台钻机“一次下水取多个岩芯”功能；另外在上述各个关键技术中均有创新，整机和主要关键技术具有完全自主知识产权，且实现了较高的国产化水平。技术整体达到国际先进水平，在取样成功率和取样效率方面达到国际领先水平。设备样机已在我国“大洋一号”远洋科考船2004年DY105―16航次和2005年DY105―17环球航次中应用，取得良好应用效果，为我国大洋富钴结壳资源勘探，圈定我国富钴结壳矿区作出了重大贡献，同时验证了其技术的可靠性和实用性。
目前设备样机已经被中国大洋协会接收，成为“大洋一号”船常规调查设备，由科研成果成功转化为海洋高技术产品。我国大洋富钴结壳勘探工作今后还将大规模展开，本课题技术的直接应用前景将十分广阔。同时本课题技术还可推广应用到深海深孔岩芯钻机等我国目前急需的大型深海机电设备上。
铬渣堆场污染土壤微生物修复新技术
技术领域：节能环保
技术优势：该技术工艺简单、操作简便、设备少、投资及运行成本低、无二次污染、修复速度快、高效彻底，同时能回收一部分铬，能明显改善土壤理化性质。该项技术已申请了2项国家发明专利，开发了一套完整的土壤修复设备。铬污染土壤微生物修复技术不仅可用于Cr（Vi）面源污染土壤，而且对铬渣堆场严重污染的土壤修复具有明显的技术优势。其创新点：铬渣堆场污染土壤微生物修复新技术利用铬还原菌直接将土壤Cr（Vi）还原修复，无需调节土壤酸碱度，不破坏土壤结构，不改变土壤的理化性质，开辟了一条环境友好型铬渣堆场污染土壤修复新途径；生化回灌修复铬渣堆场污染土壤，在土壤得以修复的同时，一部分铬的回收，实现铬重污染土壤治理与铬资源化回收利用；开发生化回灌修复工艺为国内外首创，对铬重污染土壤的治理具有重要的示范作用和推广价值。
快速除砷除硒新工艺的研究及应用
技术领域：节能环保
技术优势：采用多种化工原料科学配制的快速除砷除硒剂，代替纯碱除砷、除硒，未见国内处文献报导，是锑冶炼技术和重大进步，是一次技术创新，牌国际领先水平。与传统锑精炼工艺比较，采用快速除砷除硒剂的锑精炼工艺有如下突出优点：（1）能一次性同时深度除去砷和硒，产品含砷降至0.002%以下，硒降至0.00008%；（2）消耗的原材料不到纯碱的一半；（3）精炼渣量少，锑的直收率较纯碱法提高2～4%；（4）精炼速度快、时间短，提高了设备的利用率，降低了劳动强度；（5）砷、硒在精炼渣中的富集度高，渣含砷右达20%，为砷碱渣的后续处理创造了有利条件。对锑冶炼的环境保护具有重要意义。
氧化锌低酸上清经还原再用锌浮渣沉铟的研究与应用
技术领域：节能环保
技术优势：生产铟的原料为铟富集渣，也即沉铟渣，即炼锌过程产生的浸出渣经挥发窑挥发产出氧化锌，然后氧化锌经中性、酸性浸出再经锌粉置换富集，就得到了生产铟的原料--沉铟渣。由于原料中铟品位降低及Fe、Cu等杂质含量的升高，含铟450mg/L以上的氧化锌低酸上清液用锌粉置换富集时得到的沉铟渣含in由2000年的2.5%以上降为现在的1.0%～1.2%，而沉铟渣中的Zn、Fe等杂质含量大幅提高，这样，不仅加大了置换时锌粉耗量，使生产成本升高，更影响后续的铟回收，难以提高铟的回收率。
土壤修复新技术篇10
关键词：畜禽养殖场；沼肥；重金属；修复技术；研究
中图分类号：S141文献标识码：aDoi编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.05.017
1畜禽养殖场沼肥重金属污染现状
沼肥（包括沼液和沼渣）是有机物厌氧发酵后的残余物，是一种优质有机肥。但近年来，随着沼肥的广泛应用，沼肥污染问题也越来越引起人们的重视。生猪、奶牛养殖是我国农业中的传统产业，规模化养殖也在不断扩大，已成为我国未来养殖业发展的趋势，但养殖业业主在追求效益最大化的同时，也带来了严重的环境污染问题。许多地方在规模化畜禽养殖过程中，为加快畜禽生长速度、提高饲料利用率和防止畜禽疾病，在饲料添加剂中大量使用铜、锌、铁、砷等中微量元素[1-2]。许多研究表明，饲料中添加铜对猪各阶段有明显的促生长作用[3-5]。目前，在我国及其他国家的生猪养殖中，使用高剂量铜作为猪的促生长饲料添加剂已相当普遍，但重金属元素在动物体内的生物效价很低，大部分随畜禽粪便排出体外，故畜禽粪便中往往含有高量的重金属，从而增加了农用畜禽粪便污染环境的风险[6]。而规模化养殖场的粪污经过处理后最终都会以沼肥、有机肥等形式进入土壤中，造成土壤污染和植株中毒。
当前，国内外对沼肥重金属污染问题的研究多集中在沼肥中重金属元素分布情况、沼肥对作物产量和品质的影响、沼肥对土壤的影响等[7-8]。钟攀等[9]分析了沼气肥中重金属含量，发现沼液毒性重金属的平均含量为全as>Cr>Cd>pb>Hg，而沼渣则为全Cr>as>pb>Cd>Hg。李健等[10]研究发现，配合饲料饲养法沼渣中as、Cd的含量远远超出规定的含量，Hg的含量也已接近极限值；而青饲料饲养法沼渣中主要重金属含量除pb以外，其他重金属含量基本没有超过允许的范围。段兰等[11]对辽宁省昌图县的饲料、猪粪、沼肥以及连续施用沼肥6年的土壤进行取样测定，分析了沼肥从源头到土壤施用过程中重金属与抗生素类兽药的含量变化。结果表明，施用沼肥的土壤重金属类残留现象总体不明显，但Cu、Zn含量明显增高。高红莉等[12]研究指出，施用沼肥可以改善土壤环境，提高土壤肥力，明显提高作物产量和品质，对土壤重金属元素含量没有显著影响，但是青菜镉、铅含量超出国家标准，因此应谨慎施用。随着人们对农产品质量安全问题的日益关注，沼肥中的重金属特别是毒性重金属的含量将成为评价其质量安全的重要指标。
2土壤重金属污染修复技术
重金属污染物进入土壤后，不易随水迁移，不能被生物所分解，因而在防治上存在一定的困难。对于沼肥造成的土壤重金属污染，目前生产上常用的改良修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复等。即可通过土壤管理、重金属钝化、微生物降解等技术集成，降低土壤重金属对作物的生物有效性，减少作物的吸收，也可通过秸秆综合利用技术、高富集植物填闲种植等，降低土壤重金属的含量。
2.1物理修复技术
物理修复技术是通过各种物理过程将重金属污染物从土壤中去除或分离的技术。目前，土壤重金属污染物理修复主要包括电动修复、电热修复、土壤淋洗3种修复技术[13]。在这3种物理修复技术中，应用最多、技术最成熟的是土壤淋洗法，该法是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中，再用络合或沉淀的方法，使重金属富集并进一步回收处理的土壤修复方法。淋洗液主要有硝酸、硫酸、盐酸、草酸、柠檬酸、eDta和Dtpa等[14]。有研究指出当硫酸单独使用时，铜和铅的去除效果不理想[15]，而使用的盐酸/硫酸（1∶1）对污泥进行处理，重金属铜、铅、锌等去除率都达到60%以上，有的重金属去除率甚至可达100%。有机络合剂eDta和Dtpa等也能有效去除重金属，如eDta能与许多重金属元素形成稳定的化合物，使用0.1mol·L-1eDta去除pb，发现eDta对pb的提取率可达60%[16]。
2.2化学修复技术
化学修复就是向土壤投入改良剂，如有机肥、作物秸秆、蛭石、石灰等，通过对重金属离子的吸附、氧化还原、沉淀等作用，以降低重金属对植物的危害和在植物体内的富集。有机肥可通过改变重金属的存在状态，或改变吸附体的表面性质，进而影响重金属的吸附。张敬锁等[17]研究发现有机质有很大的比表面积，对Cd2+有强烈的吸附作用，更主要的是有机质分解产生的腐殖酸可与土壤中的Cd2+形成鳌合物沉淀。石灰主要是通过提高土壤pH值，促进土壤中重金属元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀。
2.3生物修复技术
2.3.1植物修复技术植物修复技术是指通过植物系统及其根系移去、挥发或稳定土壤环境中的重金属污染物，或降低污染物中的重金属毒性，以期达到清除污染、修复或治理土壤目的的一种技术。植物修复经济有效、成本低，对环境扰动小，产生的富集重金属的植物可统一处理，甚至可以从这些植物体内回收重金属，可以长期、大面积的田间应用，还可绿化环境[18-19]。但在一些区域，简单地使用植物修复法难以起到预期效果，必须与物理化学法等结合起来使用[20]。目前，全世界已经发现超富集植物500多种：Cd超富集植物有商陆、龙葵等[21-22]；Cu超富集植物有燕麦鸭跖草、海州香薷等[23]；pb超富集植物有裂叶荆芥、麻疯树等[24-25]；as超富集植物有大叶井口边草、蜈蚣草等[26-27]；Hg超富集植物有大米草[28]。以及Cd/Zn多重金属富集植物有伴矿景天[29]，pb/Cu/Zn/Cd多重金属富集植物有朝天委陵菜[30]。
2.3.2微生物修复技术微生物修复是利用微生物如蓝细菌、菌根真菌以及某些藻类产生的多糖、糖蛋白等物质对重金属的吸收、沉积、氧化和还原等作用，减少植物摄取，从而降低重金属的毒性[31-33]。目前，微生物强化植物修复方面的研究多集中于菌根真菌，它在修复遭受重金属污染的土壤方面发挥着重要的作用[34]。通过筛选重金属抗性菌株、增强植物抗重金属能力来实现植物修复重金属污染土壤是非常有效的手段[35]。许友泽等[36]采用微生物淋溶法去除重金属，在最佳工艺条件下，污泥中Cd、mn、Cu、pb、Zn的浸出率分别高达88.0%，88.0%，69.0%，67.0%和83.0%。谢朝阳等[37]研究发现，在细菌的参与下，土壤胶体和粘土矿物对重金属离子的吸附能力有一定程度的增加。
2.4植物生长调节物质修复技术
植物生长调节物质能通过调节植物的生长状况来增强植物抗重金属胁迫的能力。在重金属胁迫下，利用水杨酸进行处理能促进植株生长，降低质膜透性，减少丙二醛的积累，从而增强植物抗重金属胁迫的能力[38]。赵鹂等[39]也研究发现，施加外源脱落酸能有效缓解汞胁迫下水稻种子的萌发活力，增强植株的抗逆性。
3结论
综上所述，当前许多地方在规模化畜禽养殖过程中，为了追求效益，往往在饲料添加剂中大量使用铜、锌、砷等中微量元素，而这些重金属元素大部分随畜禽粪便排出体外，从而增加了农用畜禽粪便污染环境的风险。针对当前规模化养殖带来的沼肥污染现状，本研究探讨了几种缓解重金属污染的技术，有些技术已经比较成熟，有些仍存在疑问，还需进一步完善。随着研究的深入，将会有更完善更成熟的土壤重金属污染修复技术应用到实际的生产中。
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