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              關于土壤修復技術的相關思考

                 日期:2015-12-04     來源:論文網    瀏覽:56    評論:0    

                土壤修復技術是為了改良土壤的性能而采取的有效措施,對于土壤環境保護來說,具有十分重要的現實價值。本文首先簡要分析了土壤修復的重要性和必要性,然后,探究了修復土壤的物理技術、化學和生物技術,最后著重分析了生物修復技術的優勢與不足,提出了生物修復技術研究方向,旨在對新興的土壤修復產業發展方向的思考與探討。

                隨著工業化、城市化進行的不斷加快,我國土壤污染問題日益突出,污染所導致的嚴重環境危害事件時有發生,并呈逐步上升趨勢,土壤治理與生態修復已成環保領域的重要任務,全面啟動全國范圍內土壤修復工作迫在眉睫。《全國土壤環境保護“十二五”規劃》已進入國務院審批程序,土壤與場地修復也列入“十二五”社會發展科技領域國家科技領域國家科技計劃項目指南。土壤修復將成為新興的環保產業。

                一、修復土壤的重要意義

                土壤污染是指人類活動產生的污染物進入土壤并積累到一定程度,引起土壤質量惡化的現象。主要污染物質包括農業生產中使用的化肥、農藥,城市周邊工業釋放的有機物、重金屬、放射性物質、病原菌等。特別是在近年來,對著經濟發展與城市化的加速,工礦企業導致的場地污染嚴重,使土壤遭受到嚴重的有機物污染和重金屬污染,沒有處理的污染場地將是定時炸彈,可能對國家可持續發展造成巨大影響,因此必須對土壤污染進行妥善修復,促進社會、經濟、環境的可持續發展。

                二、物理、化學和生物土壤修復技術

                (一)采用電動修復,確保改良土壤性能

                電動修復技術是源于美國的一種凈化污染土壤的處理技術。操作時,先將在受污染土壤中插好電極,然后通入微電流而形成電場。將電極插入受污染土壤區域,通過施加微弱電流形成電場。土壤空隙里的水或外加流體,可以作為介質。在電場里,由于電動力學作用,污染物會做定向移動,并在電極區的周圍發生反應。人們通過電沉降作用或急著電沉積等功能的發揮,可以對污染物實施集中分離或采取其他方式進行處理。這種技術優點是:一般需要化學藥劑,對環境的危害性非常小,可以將其污染度視為零。但是,它也有自身的局限性:電荷缺乏的非極性有機物去除效果不好。

                (二)采用挖掘手段及熱處理技術,提升修復效果

                一是采用挖掘手段。挖掘手段是其他修復技術的輔助性措施,屬于修復技術方案的一部分。挖掘的根本目的是讓受污染的土與原來的位置相分離,主要指挖掘過程及挖后處理,以及對挖掘后的土壤再利用。二是加強熱處理。采用直接的熱交換形式,或是通過間接的熱交換方式,對污染物及其介質進行加熱處理,指導加熱至一定的溫度,一般為160~540℃,通過直接或間接熱交換,將污染介質及其所含的有機污染物加熱到足夠的溫度(160~540℃),從而達到讓污染物揮發或與介質相分離的目的。根據溫度的高低,可分成低溫及高溫熱處理技術。低溫指土壤溫度在160~315℃之間,高溫指土壤溫度在275~540℃之間。這種修復技術主要適應于具有較強揮發性污染物的處理,而對于揮發性不強的污染物卻沒有什么實際效果。

                (三)采用玻璃化及冰凍技術,加強土壤修復

                一是采用玻璃化技術。采用高溫的方法,讓被重金屬污染過的土壤處于高溫環境下,變成玻璃狀態,將重金屬固定在其中,以穩定土壤中的重金屬。這種技術主要用于解決土壤中的重金屬污染問題,具有速度快、效果顯著的優點,能夠達到根治的效果。但是,它也有自身的缺點,如所需要的費用造價高,工作量大,一般只在重金屬嚴重污染區域的搶修中使用。二是采用冰凍土壤的技術。這種技術主要是采用布置管道,進行等距離的安放,然后將無害的冰凍溶劑放進管道中,使其讓土壤中的水分凍結起來,從而達到防止污染進一步擴散的目的。

                (四)采用穩定/固化技術,解決無機物重金屬污染

                這種技術重要是將石灰、水泥等投放到土壤中,將土壤與污染物隔離開來。或是采用其他手段,降低污染物的活潑狀態,從而降低污染危害程度,以防出現二次污染。當土壤被重金屬嚴重污染時,可以采用穩定/固化技術,對其中的污染物質(無機物)進行處理,但是對有機物的污染沒有作業,譬如,這種技術不能用來處理農藥污染的土壤。

                (五)生物修復技術

                生物修復是指用生物,特別是微生物催化降解有機污染物,從而修復被污染環境或消除環境中污染物的一個受控或自發進行的過程。

                1、動物修復技術

                這些技術主要是利用某種動物如蚯蚓對重金屬進行吸收,從而使土壤中重金屬含量得到一定程度上的減少。這種途徑雖然可以使重金屬含量得到一定地減少,但是有蚯蚓等排放出來后,容易造成二次污染。研究表明,飼養在牛糞和生活垃圾中的蚯蚓對硒和銅元素的富集能力很強,且富集銅的能力比富集硒的能力強。

                2、植物揮發修復技術

                植物揮發修復技術是利用植物根系分泌的一些特殊物質使土壤中的重金屬轉化為可揮發態,或者植物將土壤中的重金屬吸收到體內后將其轉化為氣態物質釋放到大氣中,從而凈化土壤的一種修復技術。植物揮發要求被轉化后的鉛結合成難溶的磷酸鉛,使鉛固化而降低鉛的毒性;一些植物在體內能將Se、As和Hg等甲基化而形成可揮發性的分子,從而釋放到大氣中;一些煙草和轉基因植物如擬南芥也能將有機汞和無機汞鹽轉化為氣態單質汞。

                3、微生物修復技術

                微生物修復技術是利用微生物(土著菌、外來菌、基因工程菌)對污染物的代謝作用而轉化、降解污染物,主要用于土壤中有機污染物的降解。通過改變各種環境條件如:營養、氧化還原電位、共代謝基質,強化微生物降解作用以達到治理目的。

                微生物修復技術有:強化自然遞減(Enhanced natural attenuation)、生物堆制法(Biopiles)、堆肥法(Composting)以及氧化還原交替法(Sequential A/O treatment)。微生物修復技術已成功應用于煤氣廠址PAHs(多環芳烴)污染修復,石油烴污染土壤修復,農藥污染土壤修復等。微生物修復技術的優點是費用低、易操作、沒有二次污染等。

                三、生物修復技術的發展前景分析

                物理和化學方法修復土壤,具有一定的局限性,難以大規模處理污染土壤,并且能導致土壤結構破壞,生物活性下降和土壤肥力退化,修復成本高。生物修復是一項高效修復技術,具有良好的社會、生態綜合效益,容易被大眾接受,具有廣闊的應用前景,因此備受環保及科研界的關注。

                一是生物修復技術的優勢。生物修復技術具有效率高、運行過程穩定性強,無污染、方便現場操作的優點。

                二是生物修復技術的不足。植物修復時間長,對植物收獲后的處理問題,還有待于進一步進行研究實踐。特別值得指出的是:植物修復技術還僅僅停留在試驗和示范的階段,尚未在得到大面積的推廣,更談不上土壤修復的產業化發展。此外,如何將物理修復技術、化學修復技術、生物修復技術、植物修復技術等有效地結合起來,在目前來看,其研究是十分不足的。

                三是土壤修復技術研究方向。我們應該積極探尋重金屬污染的超積累植物,對這種植物的生活習性,生長分布規律、特點等進全面地調查研究,并建立相應的數據庫。從植物的修復能力來看,不僅與自身特點有關,而且以其根部所處的環境也具有密切的關系。我們應該對微生物進行充分地利用,使植物的根際環境得到根本的改變,從而使植物的修復能力大大增強。如果將與某種污染相適應的真菌引入進來,并將其與超累積植物進行接種處理,則能夠有效地增強植物的修復功能。

                四、結束語

                我國土壤修復產業還面臨很多問題與挑戰,土壤修復技術水平還有待提高,是我們應該不斷研究土壤修復技術,合理地采用物理、化學、生物修復技術相結合的修復技術解決土壤污染問題,為我國實現環境的可持續發展做出積極貢獻。

               
              標簽: 土壤修復
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