重金屬的概念與形態(tài):重金屬元素是單質(zhì)密度大于4.5g/cm3 的一類(lèi)金屬元素的統(tǒng)稱(chēng),包括錳、鎘、銅、鉛、鋅、金、銀、鈷、鎳、汞、鉬、鐵等元素,其中鐵、鋅等少量元素對(duì)人體有益,但剩余大多數(shù)重金屬元素對(duì)生物體與環(huán)境均有毒害作用。土壤重金屬污染首先會(huì)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育,進(jìn)而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。其次,土壤重金屬污染會(huì)影響土壤結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。重金屬污染的土壤,其微生物生物量比正常使用糞肥的土壤低得多,并且減少了土壤微生物群落的多樣性。最后,土壤重金屬污染影響人類(lèi)健康。重金屬在作物的可食用部位積累后,易通過(guò)食物鏈傳遞給人類(lèi),危害人類(lèi)健康。此外,土壤受到重金屬污染后還可導(dǎo)致其他環(huán)境問(wèn)題。金屬含量較高的污染表土易在風(fēng)力和水力的作用下分別進(jìn)入到大氣和水體中,導(dǎo)致大氣、地表水、地下水污染和系統(tǒng)退化等其他此生問(wèn)題。
土壤重金屬污染的自然來(lái)源主要是巖石風(fēng)化和火山噴發(fā)等自然地質(zhì)活動(dòng),土壤重金屬污染的人為來(lái)源主要為冶金化工、煤炭燃燒、尾氣排放、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)等,是土壤污染的主要來(lái)源。土壤重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆性,污染物在土壤中移動(dòng)性差、滯留時(shí)間長(zhǎng)、不能被微生物降解的特點(diǎn),經(jīng)水、植物等介質(zhì)最終將影響人類(lèi)健康。由于重金屬污染毒理機(jī)制和生物效應(yīng)的復(fù)雜性及其在土壤中的穩(wěn)定性,對(duì)重金屬污染的研究一直是當(dāng)前學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)研究課題。目前,重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有：
1.物理方法
(1)換土法
用新鮮未受污染的土壤替換或部分替換原污染土壤,以稀釋原污染物濃度,增加土壤環(huán)境容量。主要方法有翻土(深翻土壤,聚集在表層的污染物分散到土壤深層,達(dá)到稀釋和自處理的目的)、換土(把污染土壤拉走,換入新的干凈土壤)、客土(向污染土壤中加入大量的干凈土壤,覆蓋在表層或混勻,使污染物濃度降低或減少污染物與植物根系的接觸)。
(2)玻璃化技術(shù)
將重金屬污染的土壤置于高溫高壓條件下,形成玻璃態(tài)結(jié)構(gòu),使重金屬固定于其中,穩(wěn)定土壤中的重金屬。常用于重金屬重污染區(qū)的搶救性修復(fù)。
(3)電動(dòng)修復(fù)
將電極插入受污染土壤的溶液中,在電極上施加直流電壓,土壤中的污染物在電場(chǎng)作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng),最終積累在電極附近,再用電鍍(吸附到電極上)或抽取電極
附近的水等方法加以去除。
2.化學(xué)修復(fù)
(1)化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)
在重力作用或通過(guò)水力壓頭推動(dòng)作用,將能促進(jìn)土壤中污染物溶解或遷移的化學(xué)溶劑(清洗液)注入到被污染土層中,再將含有污染物的液體從土層中抽提出來(lái)后進(jìn)行分離和污水處理。
(2)化學(xué)固定
通過(guò)向土壤中加入有機(jī)質(zhì)、沸石和磷酸鹽等外源添加物,調(diào)節(jié)和改變重金屬在土壤中的物理化學(xué)性質(zhì),使其產(chǎn)生沉淀吸附、離子交換、腐殖化和氧化還原等一系列反應(yīng),降低其在土壤環(huán)境中的生物有效性和可遷移性,從而降低重金屬毒性。
3.生物修復(fù)
(1)微生物修復(fù)
微生物能夠從體內(nèi)分泌出具有絡(luò)合或分解轉(zhuǎn)化污染物能力的有機(jī)物質(zhì),使污染物的移動(dòng)性降低或極性改變,從而不容易進(jìn)入生物體內(nèi);污染物在微生物體外被分解轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)。這是一項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)效的技術(shù)。
(2)植物修復(fù)
植物提取:采用對(duì)重金屬富集能力較高的植物,通過(guò)吸收和轉(zhuǎn)移過(guò)程將重金屬富集在可收割的部位。
植物揮發(fā):利用一些植物的生理活動(dòng)來(lái)促進(jìn)重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓳]發(fā)的形態(tài),揮發(fā)出土壤和植物。
植物穩(wěn)定:通過(guò)植物的根系過(guò)濾、固定和鈍化使土壤中重金屬吸附于土壤表面,
從而降低重金屬在土壤中的活性、減輕重金屬的污染。
植物促進(jìn):有些植物本身并不能吸收重金屬,但其根系分泌物(氨基酸糖、酶等)可促進(jìn)根系周?chē)炼阎形⑸锏幕钚院蜕磻?yīng),有利于土壤中重金屬的釋放和微生物的吸收。
(3)動(dòng)物修復(fù)
利用土壤中的某些低等動(dòng)物(如蚯蚓、鼠類(lèi)等)能吸收重金屬的特性,在一定程度降低污染土壤中重金屬的含量,達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的。
當(dāng)前土壤重金屬污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,關(guān)于土壤污染修復(fù)技術(shù)的研究也越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注。目前,絕大部分工作尚處在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)階段,達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用程度的成熟方法很少。在選修復(fù)技術(shù)時(shí),應(yīng)根據(jù)污染物的性質(zhì)(如種類(lèi)、形態(tài)、濃度等)、土壤條件(如pH、滲透性、地下水等)、污染程度、預(yù)期的修復(fù)目標(biāo),實(shí)踐限制、成本、修復(fù)技術(shù)的適用范圍等因素加以綜合考慮,選擇最適合的修復(fù)技術(shù)或其組合,達(dá)到高效,低耗的雙重效果。
