土壤污染是當前重要的環(huán)境問題之一。本文概述了目前國內(nèi)外處理污染土壤常用的物理修復、化學修復和生物修復技術以及其研究進展。由于各種修復技術各有所長、各有所短，因此為了克服單一方法的缺點，發(fā)揮不同修復技術的長處，對加強研發(fā)污染土壤的綜合修復技術提出了幾方面建議。

　　引言

　　土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。土壤是由礦物質、動植物殘體腐解產(chǎn)生的有機物質、土壤生物、水分和空氣等固、液、氣三相組成的。土壤介質是非均質的集合體，結構復雜，大量有機、無機膠體和氧化物相互交錯、混雜，介質表面上的存在電場和剩余力場，具有巨大的表面能，能與土壤液、氣相中的離子、質子、分子相互作用。與此同時，土壤中的生物體系非常豐富，包括微生物區(qū)系、微動物區(qū)系和動物區(qū)系，其中尤以微生物最為活躍。土壤生物使土壤具有生物活性，是土壤形成、養(yǎng)分轉化、物質遷移、污染物遷移轉化的重要參與者。此外，土壤中的有機和無機的氧化性和還原性物質構成了一個復雜的氧化還原混合體系，土壤在這些物質的共同作用下表現(xiàn)出一定的氧化-還原特性。土壤的這些性質，使土壤具備了一定的自凈能力。

　　雖然土壤自身的凈化作用可以減少土壤中污染物的污染程度，但是如果進入土壤中的污染物含量在數(shù)量和速度上超過土壤的自凈能力，即超過土壤的環(huán)境容量，終將會導致土壤的污染。土壤污染在中國已成為一個日益嚴重的問題。這些污染場地的存在帶來了雙重問題：一方面是環(huán)境和健康風險;另一方面是阻礙了城市建設和地方經(jīng)濟的發(fā)展。解決此問題最直接方法是場地修復[1]。

　　1土壤修復技術

　　1.1幾種典型的土壤污染問題

　　1.1.1重金屬污染 采礦、冶金和化工等工業(yè)排放的三廢、汽車尾氣以及農(nóng)藥和化肥的使用都是土壤重金屬的重要來源。按生物化學性質土壤中的重金屬可以分為兩類：第一類，對作物以及人體有害的元素，如汞、鎘、鉛及類金屬砷等，因此，必須減少這些元素的含量使其不超過環(huán)境的容量;第二類，常量下對作物和人體有益而過量時出現(xiàn)危險的元素，如銅、鋅、鉻、錳及類金屬硒等，應控制其含量，使其有益作物生長和人體健康。

　　1.1.2石油污染石油污染是指在石油的開采、煉制、貯運、使用過程中原油和各種石油制品進入環(huán)境而造成的污染，土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表層。石油開采過程中產(chǎn)生的落地油和油田的接轉站、聯(lián)合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥，煉油廠含油污水處理設施產(chǎn)生的油泥，也是我國油田土壤石油污染的主要來源。污染土壤中石油主要成分為C15-C36的烷烴、多環(huán)芳香烴、烯烴、苯系物、酚類等，其中環(huán)境優(yōu)先控制污染物多達30種。

　　1.1.3化肥污染化學肥料在現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不僅是糧食增產(chǎn)的物質基礎，更是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的主體。在糧食增產(chǎn)中花費的貢獻率在40%-60%，穩(wěn)定在50%左右，但是化肥中的有毒重金屬、有機物以及無機酸類等是造成土壤污染的主要來源。

　　1.1.4農(nóng)藥污染據(jù)初步統(tǒng)計，我國至少有l(wèi)300-1600萬hm2耕地受到農(nóng)藥污染。造成土壤農(nóng)藥污染的主要是有機磷和有機氯農(nóng)藥。據(jù)2000年國家質檢總局數(shù)據(jù)，全國47.5%的蔬菜農(nóng)藥殘留超標，因農(nóng)殘超標被退回的出口農(nóng)產(chǎn)品金額達74億美元。

　　1.2污染土壤的修復技術

　　現(xiàn)有污染土壤的修復途徑包括：第一，降低污染物在土壤中的濃度;第二，通過固化或鈍化作用改變污染物的形態(tài)從而降低在環(huán)境中的遷移性;第三;從土壤中去除。下面介紹幾種土壤的修復技術：

　　1.2.1物理修復治理污染土壤的方法在20世紀80年代以前僅僅限于物理法和化學法。如早期的焚燒法、換土法以及隔離法等都要求高溫、人力以及機械設備等，不僅成本很高，最主要的是沒有從根本上解決污染問題，這些處理方法僅僅是使污染物發(fā)生了轉移，對這些污染物還需要進一步的處理，目前這些方法僅僅應用于處理一些突發(fā)的緊急事件。而現(xiàn)在出現(xiàn)的一些經(jīng)濟可行的新技術、新工藝等逐漸成為了研究的熱點，如：電修復法、土壤氣相抽提法及CSP法、熱解析法等。 電修復法：將電極插入到受污染的地下水或土壤區(qū)域，在直流電的作用下形成直流電場，則土壤中的離子和顆粒物質會沿著電場方向發(fā)生定向的電滲析、電泳運動以及電遷移，使土壤空隙中的荷電離子或粒子發(fā)生遷移運動;熱解析法主要用于修復有機物，它是通過加熱升溫土壤，收集揮發(fā)性污染物進行集中處理;土壤氣相抽提法是一種原位修復技術，主要是去除石油污染土壤中揮發(fā)性或半揮發(fā)性的石油組分;CSP法是用煤和焦炭等含碳的物料當作吸附物，在90℃和強烈攪拌下通過煤表面強力吸附烴基污染物，然后用重選或浮選法將干凈的土壤和吸附有烴基化合物的煤分開。

　　電修復法與傳統(tǒng)的土壤修復技術相比具有經(jīng)濟效益高、不破壞現(xiàn)場生態(tài)環(huán)境以及接觸毒物少的優(yōu)點，更加適用于治理滲透系數(shù)低的密質土壤。而熱解析法需要消耗大量的能力并且容易破壞土壤中的有機質和結構水，同時還會向空氣會發(fā)有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤氣相抽提法具有可操作性強、處理污染物的范圍寬、可由標準設備操作、不破壞土壤結構及可回收利用廢物等優(yōu)點。

　　1.2.2生物修復在減少土壤中有毒有害物質濃度的時候利用生命的代謝活動使污染的土壤恢復到健康狀態(tài)，這種修復土壤的方式為生物修復。目前有以下三類：

　?、傥⑸镄迯?。土壤中的某些微生物對一種或多種污染物具有沉淀、吸收、氧化和還原的作用，微生物修復就是利用這種作用來降低土壤重金屬的吸收、修復被污染的土壤和降解復雜的有機物。

　　影響微生物修復土壤的因素有很多，如溫度、水分、pH以及氧氣等。每種微生物對生物因子都會有一定的耐受范圍，在同一個環(huán)境中，多種微生物就比一種微生物的耐受范圍寬。如果環(huán)境的條件超過了所有定居微生物的耐受范圍則微生物的修復作用就會停止。

　?、谥参镄迯?。利用能夠富集重金屬的植物清除土壤重金屬污染的設想是美國科學家Chaney在1983年首次提出的，這就是植物修復技術。污染土的植物修復技術根據(jù)植物修復的機理和作用過程可以分為4種基本類型：植物提取、植物揮發(fā)、植物穩(wěn)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，這些污染物運輸并儲存在植物體的地上部分，通過種植和收割植物而達到去除土壤中污染物的目的;植物揮發(fā)凈化土壤可以分為兩種方式：一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物質的作用下轉化為揮發(fā)態(tài)，其二是植物將土壤中的污染物吸收到體內(nèi)在轉換為氣態(tài)物質釋放到大氣中;植物穩(wěn)定是指植物通過某種生化過程使污染基質中污染物的流動性降低，生物可利用性下降;植物降解是通過植物根系分泌物與根際微生物聯(lián)合作用而達到降解污染物的生物化學過程，這種主要是處理復雜的有機物。

　　以上幾種方式中植物提取修復是目前應用最多、最有發(fā)展前景的技術;而植物揮發(fā)修復技術僅僅限于揮發(fā)性物質，將這些污染物轉移到大氣中有沒有環(huán)境風險還不確定，因此應當謹慎采用;植物穩(wěn)定修復僅僅是暫時固定污染物，當土壤環(huán)境發(fā)生變化時污染物可能將重新被激活而恢復毒性;因此，沒有徹底解決土壤污染問題。

　?、蹌游镄迯?。動物修復技術主要是通過土壤動物群來修復受污染的土壤，分為直接作用：吸收、轉化和分解;間接作用：改善土壤理化性質，提高土壤肥力，促進植物和微生物的生長。動物修復技術包括兩方面內(nèi)容：第一，生長在污染土壤上的植物體和糧食等飼喂動物，通過研究動物的生化變異來研究土壤的污染狀況;第二，直接將蚯蚓、線蟲類等飼養(yǎng)在污染土壤中進行研究。目前這項技術較多的應用在石油類污染中。

　　1.2.3化學修復化學修復是通過土壤中的吸附、溶解、氧化還原、拮抗、絡合螯合或沉淀作用，以降低土壤中污染物的遷移性或生物有效性。常用的有以下幾種：

　　第一，固化：為了控制污染物在土壤中的遷移，一般是將含有重金屬的污染土壤與固化劑按照一定的比例進行混合，熟化后形成滲透性較低的固體混合物，從而隔離了污染土壤與外界環(huán)境的影響將污染物固封在固化物中;第二，穩(wěn)定化：將污染物轉化為不易溶解、遷移能力小以及毒性小的形式或狀態(tài)，主要是通過在土壤中加入化學物質改變重金屬的形態(tài)或價態(tài)實現(xiàn)的;第三，萃取法：使用有機溶劑對石油污染的土壤中的原油進行萃取主要是根據(jù)相似相溶原理進行的，萃取后對有機相進行分離，回收油用于回煉，而分離的溶劑循環(huán)使用。第四，淋洗法：受到污染的土壤經(jīng)過清水淋洗液或含有化學助劑的水溶液淋洗出污染物。

　　以上幾種方式各有自己的優(yōu)勢和適用范圍，因此在處理污染土壤時應當根據(jù)實際情況選擇適宜的處理方式以達到預期的處理效果。如：固化適用于面積小但是污染嚴重的土壤;萃取法僅僅適用于受油污濃度較高的土壤;而化學氧化法雖然操作比較復雜但是可以靈活的應用于不同類型污染物的處理中。

　　結語

　　土壤修復技術是一項涵蓋地質學、化學、物理學、材料學、生物學和環(huán)境學的多學科綜合技術。近年來，對石油污染土壤治理的研究很多，世界各國紛紛制定石油污染土壤的修復與治理計劃，并取得很大進展目前土壤重金屬污染物修復技術在探索中發(fā)展。物理修復、化學修復、生物修復技術本身都有明顯的局限性。物理修復技術能量消耗高、需要專門設備、處理成本高、工作量大，只能處理小面積的污染土壤;化學法處理易破壞土壤團粒結構、處理成本高、存在二次污染的風險;生物修復存在過程緩慢、污染物降解的有些中間產(chǎn)物毒性甚至超過其自身，場地條件和環(huán)境因素對修復效率的影響大，修復效果不穩(wěn)定。為克服單一方法的缺點，發(fā)揮不同修復技術的長處，研究開發(fā)土壤污染綜合修復技術尤顯重要。重點在不同生物技術的綜合利用和開發(fā)物理、化學和生物聯(lián)合修復工藝。

　　土壤修復技術是一項多學科的綜合技術，涵蓋了化學、材料學、地質學、物理學、環(huán)境學以及生物學等。通過本文我們知道物理修復技術能力消耗高、處理成本大而且需要專門的設備，它只能處理小面積的土壤污染;化學法處理成本高而且存在二次污染的風險;生物修復過程緩慢，場地條件和環(huán)境因素對修復效率影響較大，因此修復效果不穩(wěn)定。為了發(fā)揮不同修復技術的長處而克服單一方法的缺點，必須研究和開發(fā)綜合修復污染土壤技術，其重點是在不同生物技術的綜合利用和開發(fā)物理、化學和生物聯(lián)合修復工藝。

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