土壤污染控制與修復(fù)——學習心得

1、土壤污染控制與修復(fù) 學習心得專業(yè) 學號 o幽谷藍月o1 前言土壤是地球表面具有肥力、能生長植物的疏松表面，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類不可缺少、不可再生的自然資源。隨著世界人口的快速增長，土壤這一人類賴以生存的必需資源正承受著越來越大的壓力。近年來，世界各國都非常重視污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究。各發(fā)達國家紛紛制定了土壤恢復(fù)計劃，荷蘭、德國、日本、美國等國家都先后投入了大量資金用于土壤污染的恢復(fù)研究和應(yīng)用。在中國，由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市化的快速發(fā)展，土壤受到工業(yè)三廢和農(nóng)用化學品的污染日趨嚴重，污染土壤修復(fù)工作的開展迫在眉睫。污染土壤修復(fù)是指利用物理、化學和生物的方法轉(zhuǎn)移、吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤

2、中的污染物，使其濃度降低到可接受水平，或?qū)⒂卸居泻Φ奈廴疚镛D(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。以阻斷污染物進入食物鏈，防止對人體健康造成危害，促進土地資源的保護與可持續(xù)發(fā)展。通過一學期的學習，我對于全球目前的土壤污染及其防治和修復(fù)有了一定的認識和了解。針對本學期的課程，關(guān)于土壤修復(fù)的部分我更加感興趣，尤其是生物修復(fù)，于是我總結(jié)了一些內(nèi)容并且查找了一些相關(guān)信息。2 土壤修復(fù)技術(shù)分類土壤修復(fù)技術(shù)按照修復(fù)場地分為原位修復(fù)和異位修復(fù)，即對污染土壤就地處置或進行異地處理。按照技術(shù)類別可以將污染土壤修復(fù)方法分為物理修復(fù)、化學修復(fù)、生物修復(fù)等。具體分類如下：按修復(fù)場地：原位修復(fù)：蒸汽浸提；生物通風；原位化學淋洗；熱力學修復(fù)；

3、化學還原處理墻；固化/穩(wěn)定化；電動力學修復(fù)；原位微生物修復(fù)。異位修復(fù)：蒸汽浸提；泥漿反應(yīng)器；土壤耕作法；土壤堆腐；焚燒法；預(yù)制床；化學淋洗。按技術(shù)類別：物理修復(fù)：物理分離；蒸汽浸提；玻璃化；熱力學；固化/穩(wěn)定化；冰凍；電動力學?；瘜W修復(fù)：化學淋洗；溶劑浸提；化學氧化；化學還原；土壤性能改良。微生物修復(fù)：生物通風；泥漿反應(yīng)器；預(yù)制床。生態(tài)工程修復(fù)（植物修復(fù)）：植物提取；植物揮發(fā)；植物固化；植物降解；植物根際圈生物降解；生態(tài)覆蓋系統(tǒng)；垂直控制系統(tǒng)；水平控制系統(tǒng)。聯(lián)合修復(fù)：物理化學-生物：淋洗-生物反應(yīng)器聯(lián)合修復(fù)；植物-微生物聯(lián)合修復(fù)：菌根菌劑聯(lián)合修復(fù)。3 生物修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)技術(shù)是利用生物的生命代

4、謝活動減少土壤環(huán)境中有毒有害物的濃度或使其完全無害化，從而使污染了的土壤環(huán)境能夠部分地或完全地恢復(fù)到原初狀態(tài)的過程。廣義的生物修復(fù)包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)。3.1微生物修復(fù)微生物修復(fù)是常用的污染土壤生物修復(fù)技術(shù)，它主要是指利用微生物的作用對進入土壤環(huán)境中的難降解物質(zhì)如大分子有機污染物、重金屬等進行治理。通常把這種狹義的微生物修復(fù)技術(shù)稱為土壤的生物修復(fù)。3.1.1生物通風法生物通風工藝是一種強化污染物生物降解的修復(fù)工藝。一般是在受污染的土壤中至少打兩口井或三口井，安裝鼓風機和真空泵，將新鮮空氣強行排入土壤中，然后再抽出，土壤中的揮發(fā)性毒物也隨之去除。在同空氣時，有時加入一定量的NH3或營養(yǎng)液，為

5、土壤中的降解菌提供氮素營養(yǎng)，從而達到強化污染物降解的目的。生物通風法常用于處理在對受地下儲罐泄漏造成的土壤污染進行生物恢復(fù)處理時產(chǎn)生的少量土壤。3.1.2泵出生物法泵出生物法是將污染場地的地下水抽出經(jīng)地表處理后與營養(yǎng)液按一定比例配比后注入土壤，促進微生物最大限度地降解。該法適用于處理污染時間較長、狀況已基本穩(wěn)定的地區(qū)或受污染面積較大的地區(qū)。3.1.3生物堆利用生物的生命代謝活動減少土壤環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的濃度或使其完全無害化，從而使污染了的土壤環(huán)境能夠部分地或完全地恢復(fù)到初始狀態(tài)的過程。在進行生物堆時，把污泥堆成數(shù)個獨立堤，然后把空氣輸入泥土，加速石油碳氫化合物的生物降解過程，泥土內(nèi)的微生物會

6、把污染物分解為H2O及CO2等無害物質(zhì)。3.1.4土地填埋土地填埋是將廢物作為一種泥漿，將污泥施入土壤，通過施肥、灌溉、添加石灰等方式調(diào)節(jié)土壤的營養(yǎng)、濕度和pH值，保持污染物在土壤上層好氧降解。該法已廣泛用于油料工業(yè)的油泥處理。3.1.5土壤耕作在非透性墊層和砂層上，將污染土壤以1030cm的厚度平鋪其上，并淋灑營養(yǎng)物、水及降解菌株接種物，定期翻動充氧，以滿足微生物生長的需要，徹底清除污染物。處理過程產(chǎn)生的滲濾液再回淋于土壤，以徹底清除污染物。該技術(shù)已成功用于處理受五氯酚、雜酚油、石油加工廢水污泥、焦油或農(nóng)藥等污染的土壤。預(yù)備床 將土壤運輸?shù)揭粋€經(jīng)過各種工程準備的預(yù)備床上進行生物處理，處理過程

7、中通過施肥、灌溉、控制pH值等方式保持對污染物的最佳降解狀態(tài)。此方法適用于揮發(fā)/半揮發(fā)性、含鹵和非鹵有機污染物、多環(huán)芳徑及爆炸性污染物；不適于二噁英/呋喃、殺蟲劑/除草劑和PCB，不適于無機污染物和腐蝕性污染物，不適于黏土和泥炭土。泥漿生物反應(yīng)器污染土壤和水混合成泥漿在帶有機械攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)通過人為調(diào)控溫度、pH值、營養(yǎng)物和供氧等促進專性微生物最大限度地降解污染物。此方法適用于殺蟲劑/除草劑，揮發(fā)/半揮發(fā)性、含鹵和非鹵有機污染物、PAH、二噁英/呋喃等有機污染物；不適于PCB，不適于無機污染物和爆炸性污染物，不適于泥炭土。投菌法直接向污染土壤接入外源的污染降解菌，同時提供這些細菌生長所需營

8、養(yǎng)。不同的菌種可處理不同的污染物質(zhì)。生物攪拌 向土壤飽和部分注入空氣，從土壤不飽和部分吸出空氣，加大氣體流動性為微生物供氧，促進其最大限度地降解。適用于揮發(fā)/半揮發(fā)性、含鹵和非鹵和PAH等有機污染物，不適于二噁英/呋喃和PCB、殺蟲劑/除草劑等，不適于無機污染物、腐蝕性和爆炸性污染物，不適于黏土和泥炭土；可同時處理飽和土壤、不飽和土壤和地下水污染。工程螺鉆和慢速滲濾用工程螺鉆系統(tǒng)使表層污染土壤混合，并注入含有營養(yǎng)和氧氣的溶液，促進微生物最大限度地降解。慢速滲濾，通過污染土壤區(qū)內(nèi)布設(shè)垂直。兩種方法均適用于有機污染物(包括殺蟲劑/除草劑，揮發(fā)/半揮發(fā)性、含鹵和非鹵有機污染物，PAH、二噁英/呋喃、

9、PCB等有機污染物)；均不適于無機污染物(包括重金屬、非金屬、石棉、腐蝕性和爆炸性污染物)，但均適于氧化物。均適于沙土、壤土和沉積物等土壤類型；均不適于黏土和泥炭土。3.2植物修復(fù)植物修復(fù)是指將某種特定的植物種植在污染的土壤上，而該種植物對土壤中污染元素具有特殊吸收富集能力，將植物收獲后并妥善處理(如灰化回收)后即可將該種重金屬移出土體，達到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。植物修復(fù)為從根本上解決土壤污染提供了一條重要的修復(fù)和治理途徑，因而植物修復(fù)在土壤污染治理中具有獨特的作用和意義。植物修復(fù)技術(shù)主要類型有:植物提取即利用污染物富集能力較強的植物通過吸收和運轉(zhuǎn)的過程，將污染物轉(zhuǎn)移并儲存在地上部分，最終

10、通過收獲地上部分集中處理來達到減少土壤污染物含量的目的。適用于重金屬污染的土壤。植物穩(wěn)定指利用植物吸收和植物根際作用使土壤中污染物轉(zhuǎn)化為相對無害物質(zhì)。在這一過程中，土壤中污染物的含量并不減少，但由于降低了在土壤中的有效態(tài)，從而達到減輕污染的效果。主要用于采礦和廢棄礦區(qū)、冶煉廠污染的土壤、清淤污泥和污水廠污泥等重金屬污染現(xiàn)場進行復(fù)墾。植物揮發(fā)指植物通過植物的吸收促進某些重金屬轉(zhuǎn)為可揮發(fā)態(tài)并將之揮發(fā)出土壤和植物表面。主要用于揮發(fā)性重金屬污染的土壤，如汞和硒。根際過濾指利用植物龐大的根系和巨大的表面積過濾吸收、富集水體中重金屬元素。應(yīng)用范圍廣泛，可處理殺蟲劑、除草劑、PAH、PCB、礦物油等有機污染

11、物。4 幾種超富集植物植物修復(fù)是治理土壤重金屬污染的最有效的途徑，它是一種綠色環(huán)保技術(shù)。在植物修復(fù)上，植物吸收技術(shù)表現(xiàn)最佳，治理效果是永久性的。經(jīng)過查找，發(fā)現(xiàn)幾種典型的超積累植物（表一）：表一 幾種典型超積累植物Tab.1 Typical hyper accumulator plan元素植物種名地上部元素含量/(mgkg1)發(fā)現(xiàn)地點植物體內(nèi)平均含量/(mgkg1)Cd天藍遏藍菜1800賓夕法尼亞0.21CoHaumaniastrum robertii10200扎伊爾0.036Cu高山甘薯12300扎伊爾3.49Mn粗脈葉澳洲堅果51800新喀里多尼亞25.65Ni九節(jié)木屬47500新喀里多尼亞

12、0.49CrSutera fodina wild2400津巴布韋As蜈蚣草5100中國Mn商陸19299中國湘潭Zn東南景天4515(葉)中國P圓葉遏藍菜8200奧地利/意大利2.52每種重金屬都有多種植物可以富集，但超積累的種類并不多。我對在我國發(fā)現(xiàn)的幾種超積累植物更感興趣，以蜈蚣草、商陸和東南景天為代表重點介紹。4.1 蜈蚣草（Pteris vittata）鳳尾蕨科、鳳尾蕨屬中型陸生蕨，為優(yōu)良觀賞蕨類。多年生草本，高1.32m。根狀莖短，被線狀披針形、黃棕色鱗片，具網(wǎng)狀中柱。葉叢生，葉柄長1030cm，直立，干后棕色，葉柄、葉軸及羽軸均被線形鱗片；葉矩圓形至披針形，長10100cm，寬53

13、0cm，1次羽狀復(fù)葉；羽片無柄，線形，長420cm，寬0.51cm，中部羽片最長，先端漸尖，先端邊緣有銳鋸齒，基部截形，心形，有時稍呈耳狀，下部各羽片漸縮短；葉亞革質(zhì)，兩面無毛，脈單1或1次叉分。孢子囊群線形，囊群蓋狹線形，膜質(zhì)，黃褐色。生于海拔20003100m的空曠鈣質(zhì)土或石灰?guī)r石上。分布于中南、西南及陜西、甘肅、浙江、江西、福建、臺灣等地。蜈蚣草是中科院地理科學與資源所發(fā)現(xiàn)的世界上第一種砷的超富集植物，對重金屬具有超常規(guī)吸收與富集能力。將蜈蚣草植于污染土壤，吸收重金屬加以回收，可達到“清污與回收”雙重目的。研究表明，蜈蚣草對土壤中鉛、銅、鋅與砷均有不同程度的抗性和修復(fù)能力。在自然條件下，

14、蜈蚣草可生長在砷含量4050mg/Kg土壤中，甚至能在砷含量高達23400mg/Kg的礦渣中正常生長；在野外其葉片砷含量超過1000mg/Kg，室內(nèi)栽培的葉片砷含量高達5070mg/Kg。美國佛羅里達的研究表明，生長在未污染地區(qū)的蜈蚣草植株砷含量只有11.864.0mg/L，而在受污染地區(qū)植株砷含量卻高達14427526mg/L，遠高于生長在正常土壤中植株的平均值（低于3.6mg/L）。蜈蚣草可在鉛濃度高達33683550mg/Kg的鉛鋅礦尾砂庫及其周圍環(huán)境成片生長；可在銅含量89612802mg/Kg的礦區(qū)土壤中正常生長，且其體內(nèi)銅濃度高達918mg/Kg；可在鋅濃度高達22616mg/Kg

15、的礦渣上正常生長，其羽葉鋅含量最高可達737mg/Kg。目前，利用蜈蚣草等植物富集與修復(fù)砷、銅和鋅等重金屬污染的技術(shù)已推廣應(yīng)用，對受砷污染土壤進行低成本改良具有極大優(yōu)勢。如湖南郴州建立了第一個砷污染土壤植物修復(fù)基地，在田間種植條件下，蜈蚣草葉片砷含量高達0.8%，證明蜈蚣草對砷污染土壤治理具有極大的應(yīng)用潛力。廣西、云南等地運用蜈蚣草修復(fù)砷污染土壤技術(shù)，初步解決了污染土壤治理及農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染超標問題。4.2商陸（Phytolacca acinosa）商陸，又名：莧陸(易經(jīng))，馬尾(爾雅)，常蓼(廣雅)，藰、章陸、章柳(玉篇)，大莧菜、濕莧菜、山包谷、金七娘、紅莧菜、金雞姆、豬姆耳、莧菜藍、肥豬

16、菜。 多年生草本，高70100cm，全株無毛，根粗壯，肉質(zhì)，圓錐形，外皮淡黃色。莖直立，多分枝，綠色或紫紅色，具縱溝。葉互生，橢圓形或卵狀橢圓形，長1225cm，寬510cm，先端急尖，基部楔形而下延，全緣，側(cè)脈羽狀，主脈粗壯；葉柄長1.53cm，上面具槽，下面半圓形?？偁罨ㄐ蝽斏騻?cè)生，長1015cm；花兩性，徑約8mm，具小梗，小?；坑邪?及小苞片2；萼通常5片，偶為4片，卵形或長方狀橢圓形，初白色，后變淡紅色：無花瓣：雄蕊8，花藥淡粉紅色（少數(shù)成淡紫色）；心皮810，離生。漿果扁球形，徑約7mm，通常由8個分果組成，熟時紫黑色。種子腎圓形，扁平，黑色?；ㄆ?8月。果期810月。多生于

17、疏林下、林緣、路旁、山溝等濕潤的地方。我國大部分地區(qū)有分布，主產(chǎn)河南，湖北，安徽等??；垂序商陸主產(chǎn)于山東，浙江，江西等省。商陸為鎘的超富集植物，對土壤中的鎘有很強的吸收、富集能力，且富集濃度與土壤鎘濃度成正相關(guān)。在鎘污染水平大于50mg/Kg條件下，商陸莖及葉鎘含量均超過100mg/Kg，達到鎘超積累植物臨界含量標準，其地上部分鎘含量大于根部，且鎘富集系數(shù)大于1。商陸是國際上報道的第一例多年生、草本型錳超積累植物，有助修復(fù)受錳污染的土壤。商陸對土壤中高含量的錳具有很強的耐受、吸收與積累能力。葉片錳含量51608000mg/Kg，平均為6490mg/Kg。商陸在錳含量11.4的尾礦廢棄地上生長良

18、好，葉錳含量最高達1.93；溫室生長45天的商陸地上部分錳積累量為258.2mg/株，葉錳含量高達3.64，植物吸取的錳有8795被轉(zhuǎn)移到地上部分。來自污染區(qū)和非污染區(qū)的商陸種群在自然條件的錳積累量存在顯著差異，但是在人工控制條件下卻表現(xiàn)出相似的耐錳性和積累本事，葉錳含量高達3.4，商陸的錳耐性和超積累本事可能是其固有特性。國內(nèi)外學者在超積累植物篩選方面做了大量的研究，迄今報道錳超積累植物僅11種，鑒于木本植物生長周期長、不宜溫室試驗等缺點，錳超積累機理研究依然停頓在田野植物樣品的簡略闡發(fā)水平。4.3 東南景天(Sedum alfredii)多年生草本；莖基部橫臥，著地生根；花莖高1020cm，有分枝；葉互生，下部葉常脫落，條狀楔形、匙形至匙狀倒卵形，長1.23cm，頂端鈍，有時微缺，基部狹楔形，有距；蝎尾狀聚傘花序花多，苞片似葉而?。换o梗，直徑1cm；萼片條狀匙形，不等長，基部有距；花瓣黃山；鱗片5，匙狀正方形，長12mm，頂端鈍截形；心皮5，卵狀披針形，直立，基部合生；骨突果斜叉開。東南景天是近年在浙江衢州、湖南郴州古老的鉛鋅礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種鋅、鎘、鉛超積累植物，能將鎘、鋅、鉛等較多地吸收到植株的地上部，有效