68 35卷 的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度,不仅会较多,包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。 Blaylock 导致土壤退化农作物产量和品质下降,而且还可以通等检验了柠檬酸、苹果酸、乙酸、FDTA、DTPA对印度 过径流、淋失作用污染地表水和地下水,恶化水文环芥菜吸收Cd和Pb的效应。吴龙华研究发现FDTA 境,并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体可明显降低土壤对铜的吸收率,吸收率与解吸率与加 健康。目前,世界各国对土壤重金属污染修复技术进的EDTA量的对数呈显著负相关181。土壤淋洗以 行广泛的研究,取得了可喜的进展。具体有如下几种柱淋洗或堆积淋洗更为实际和经济,这对该修复技术 修复措施。 的商业化具有一定的促进作用 2.1工程措施 2.3化学修复 主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客 化学修复就是向土壤投入改良剂,通过对重金属 土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的 属的含量,减少重金属对土壤一植物系统产生的毒害,生物有效性。该技术关键在于选择经济有效的改良 从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度剂,常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸 污染的土壤,而客土和换土则是用于重污染区的常见盐和促进还原作用的有机物质,不同改良剂对重金属 方法,在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是的作用机理不同。施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤 比较经典的土壤重金属污染治理措施,它具有彻底、稳pH值,促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氢氧化 定的优点,但实施工程量大、投资费用高,破坏土体结物或碳酸盐结合态盐类沉淀。如当土壤pH>6.5时 构,引起土壤肥力下降,并且还要对换出的污土进行堆g就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀。廖敏等研究发 放或处理。 现在低石灰水平下,土壤有机质的羟基和羧基与 22物理化学修复 OH反应,促使土壤可变电荷增加,有机结合态的重 22.1电动修复是通过电流的作用,在电场的作用金属增多,并且Cd2+与CO3结合生成难溶于水的 下,土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、n等)和无机cdCO319。在沈阳张士污灌区的试验表明,每公顷土 离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输131,然后进壤施用1500~1875kg石灰,籽实含镉量下降 行集中收集处理。研究发现土壤pH、缓冲性能、土壤50%20。关于磷酸盐和硅酸盐固化土壤重金属的技 组分及污染金属种类会影响修复的效果161。 术研究报道较多,一般认为该物质可使土壤中重金属 该方法特别适合于低渗透的粘土和淤泥土,可以形成难溶性的沉淀。如向土壤中投放硅酸盐钢渣,对 控制污染物的流动方向。在沙土上的实验结果表明,CdNi、Zn离子具有吸附和共沉淀作用。水田土壤中 土壤中Pb2+、C3+等重金属离子的除去率也可达的cd可以磷酸镉的形式沉淀,磷酸汞的溶解度也很 90%以上。电动修复是一种原位修复技术,不搅动小。沸石是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体 土层,并可以缩短修复时间,是一种经济可行的修复技含有大量的三维晶体结构和很强的离子交换能力,从 术 而能通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属 2.22电热修复是利用高频电压产生电磁波,产生的有效性。有机物可促使重金属以硫化物的形式沉 热能,对土壤进行加热,使污染物从土壤颗粒内解吸出淀,同时有机物中的腐殖酸能与重金属离子形成络合 来,加快一些易挥发性重金属从土壤中分离,从而达到或螯合物以降低其活性。有人研究指出,利用一些对 修复的目的。该技术可以修复被Hg和Se等重金属体无害或有益的金属元素的拮抗作用,也可以减少 污染的土壤。另外可以把重金属污染区土壤置于高温土壤中重金属元素的有效性。 高压下,形成玻璃态物质,从而达到从根本上消除土壤 化学修复是在土壤原位上进行的,简单易行。但 重金属污染的目的 并不是一种永久的修复措施,因为它只改变了重金属 2.2.3土壤淋洗土壤固持金属的机制可分为两大在土壤中存在的形态,金属元素仍保留在土壤中,容易 类:一是以离子态吸附在土壤组分的表面;二是形成金再度活化危害植物。 属化合物的沉淀。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相2.4生物修复 中的重金属转移到土壤液相中去,再把富含重金属的 生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新 废水进一步回收处理的土壤修复方法。该方法的技术方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重 关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属,又不破金属毒性。由于该方法效果好,易于操作,日益受到人 坏土壤结构的淋洗液。目前,用于淋洗土壤的淋洗液们的重视,成为污染士壤修复研究的热点 2 01995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co, Lid. All rights reserved.的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度 ,不仅会 导致土壤退化 ,农作物产量和品质下降 ,而且还可以通 过径流、淋失作用污染地表水和地下水 ,恶化水文环 境 ,并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体 健康。目前 ,世界各国对土壤重金属污染修复技术进 行广泛的研究 ,取得了可喜的进展。具体有如下几种 修复措施。 2. 1 工程措施 主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客 土、换土和深耕翻土与污土混合 ,可以降低土壤中重金 属的含量 ,减少重金属对土壤 —植物系统产生的毒害 , 从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度 污染的土壤 ,而客土和换土则是用于重污染区的常见 方法 ,在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是 比较经典的土壤重金属污染治理措施 ,它具有彻底、稳 定的优点 ,但实施工程量大、投资费用高 ,破坏土体结 构 ,引起土壤肥力下降 ,并且还要对换出的污土进行堆 放或处理。 2. 2 物理化学修复 2. 2. 1 电动修复 是通过电流的作用 ,在电场的作用 下 ,土壤中的重金属离子(如 Pb、Cd、Cr、Zn 等) 和无机 离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输[15 ] ,然后进 行集中收集处理。研究发现 ,土壤 p H、缓冲性能、土壤 组分及污染金属种类会影响修复的效果[16 ] 。 该方法特别适合于低渗透的粘土和淤泥土 ,可以 控制污染物的流动方向。在沙土上的实验结果表明 , 土壤中 Pb2 + 、Cr3 + 等重金属离子的除去率也可达 90 %以上[17 ] 。电动修复是一种原位修复技术 ,不搅动 土层 ,并可以缩短修复时间 ,是一种经济可行的修复技 术。 2. 2. 2 电热修复 是利用高频电压产生电磁波 ,产生 热能 ,对土壤进行加热 ,使污染物从土壤颗粒内解吸出 来 ,加快一些易挥发性重金属从土壤中分离 ,从而达到 修复的目的。该技术可以修复被 Hg 和 Se 等重金属 污染的土壤。另外可以把重金属污染区土壤置于高温 高压下 ,形成玻璃态物质 ,从而达到从根本上消除土壤 重金属污染的目的。 2. 2. 3 土壤淋洗 土壤固持金属的机制可分为两大 类 :一是以离子态吸附在土壤组分的表面 ;二是形成金 属化合物的沉淀。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相 中的重金属转移到土壤液相中去 ,再把富含重金属的 废水进一步回收处理的土壤修复方法。该方法的技术 关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属 ,又不破 坏土壤结构的淋洗液。目前 ,用于淋洗土壤的淋洗液 较多 ,包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。Blaylock 等检验了柠檬酸、苹果酸、乙酸、ED TA、D TPA 对印度 芥菜吸收 Cd 和 Pb 的效应。吴龙华研究发现 ED TA 可明显降低土壤对铜的吸收率 ,吸收率与解吸率与加 入的 ED TA 量的对数呈显著负相关[18 ] 。土壤淋洗以 柱淋洗或堆积淋洗更为实际和经济 ,这对该修复技术 的商业化具有一定的促进作用。 2. 3 化学修复 化学修复就是向土壤投入改良剂 ,通过对重金属 的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用 ,以降低重金属的 生物有效性。该技术关键在于选择经济有效的改良 剂 ,常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸 盐和促进还原作用的有机物质 ,不同改良剂对重金属 的作用机理不同。施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤 p H 值 ,促使土壤中 Cd、Cu、Hg、Zn 等元素形成氢氧化 物或碳酸盐结合态盐类沉淀。如当土壤 p H > 6. 5 时 , Hg 就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀。廖敏等研究发 现 ,在低石灰水平下 ,土壤有机质的羟基和羧基与 OH - 反应 ,促使土壤可变电荷增加 ,有机结合态的重 金属增多 ,并且 Cd2 + 与 CO2 - 3 结合生成难溶于水的 CdCO3 [19 ]。在沈阳张士污灌区的试验表明 ,每公顷土 壤施 用 1500 ～ 1875kg 石 灰 , 籽 实 含 镉 量 下 降 50 %[20 ] 。关于磷酸盐和硅酸盐固化土壤重金属的技 术研究报道较多 ,一般认为该物质可使土壤中重金属 形成难溶性的沉淀。如向土壤中投放硅酸盐钢渣 ,对 Cd、Ni、Zn 离子具有吸附和共沉淀作用。水田土壤中 的 Cd 可以磷酸镉的形式沉淀 ,磷酸汞的溶解度也很 小。沸石是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体 , 含有大量的三维晶体结构和很强的离子交换能力 ,从 而能通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属 的有效性。有机物可促使重金属以硫化物的形式沉 淀 ,同时有机物中的腐殖酸能与重金属离子形成络合 或螯合物以降低其活性。有人研究指出 ,利用一些对 人体无害或有益的金属元素的拮抗作用 ,也可以减少 土壤中重金属元素的有效性。 化学修复是在土壤原位上进行的 ,简单易行。但 并不是一种永久的修复措施 ,因为它只改变了重金属 在土壤中存在的形态 ,金属元素仍保留在土壤中 ,容易 再度活化危害植物。 2. 4 生物修复 生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新 方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重 金属毒性。由于该方法效果好 ,易于操作 ,日益受到人 们的重视 ,成为污染土壤修复研究的热点。 863 土 壤 通 报 35 卷 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved