肖龙恒等：重毒性铅污染土壤清洁高效修复研究进展 293· 行三次换土整治项目，将含有高浓度铅的土壤移 回收利用.但是它的缺点是对黏土和腐殖质含量 走并替换为洁净的土壤.土壤置换并种植蔬菜后 高的土壤处理困难，并且淋洗剂的化学性质容易 发现蔬菜质量得到明显提高；在20世纪90年代 破坏土壤结构，存在着二次污染的问题因此寻 美、英、日等国家先后实现了此法的应用，但由于 找或者研发高效、绿色环保、温和的淋洗剂是十 其投资成本大，易发生二次污染和降低土壤肥力 分有必要的 而难以广泛推广 固定化稳定法指的是向受污染的土壤中投放 电动修复是近年来逐渐兴起的一种原位土壤 一定量的化学试剂，通过改变土壤pH、有机质含 修复技术，具有操作简单、环境影响小等优点.万 量等理化性质来间接改变土壤中铅的存在形态， 玉山等P7采用电动修复对铅含量为1580mgkg 或者直接与土壤中的铅发生反应，令土壤中的铅 的土壤进行修复，在电压梯度为1.0Vcm、修复 金属钝化成不溶性、毒性低和难迁移的物质，从而 时间为96h和电解液为CHCOOH的条件下，总 降低其在土壤中的生物有效性，对其起到固化稳 Pb去除率为35.43%，总能耗为81.5kWh,对实验 定作用.常用的固化剂有磷酸盐类、黏土矿物类 采用间歇通电法即定期交换电极，交换频率为48h, 和生物炭类等.固定化稳定法技术的优点是能够 总铅去除率可达到67.2%，如总能耗为45.29kWh, 处理剧毒土壤，还可对含有放射性元素的土壤进 间歇通电法可有效提高铅去除率、减少电能消耗 行固化，设备简单，操作方便，工艺易实施，可进行 但是仍存在一些问题：场地修复均匀性差，存在污 大面积处理污染土壤B) 染物聚集的现象，靠近阴极部分铅由于沉淀作用 3.13生物修复 导致含量超标；酸性电解液对电极的腐蚀；通电时 生物修复技术相较于现有的物理、化学等修 间较长、能耗高且修复率相对于化学修复仍然较 复技术而言，被认为是最富有生命力的技术B,主 低；不适用于导电性差的土壤2] 要是利用一些植物和微生物的富集特性，对土壤 总体来说，物理修复是一种治标不治本的措 中的铅进行吸收富集、转化、生物降解等作用.利 施，操作简单，见效快，适用于铅污染比较严重、污 用该技术可以将土壤中易迁移、生物活性好的铅 染面积较小的土壤，但是存在二次污染、土壤结构 转化成难迁移的状态；也可以通过吸收作用将铅 破坏和肥力降低等问题，对于污染面积较大、污染 富集到植物体内，然后收割植物进行处理，降低污 程度较低的轻中度污染土壤不实用 染物浓度B5-3.目前主要有植物修复和微生物修复 3.1.2化学修复 Chen等B7为去除重金属污染物，研发了一种 化学修复是一种与化学反应有关的修复技术， 新型的金属生物吸附系统，即台湾贪铜菌(TJ208) 在一定程度上能够一次性解决土壤中的铅污染， 及其宿主植物含羞草，自由生长的TJ208细胞能够 目前主要有化学淋洗法和固定化稳定法.化学淋 吸附50.1mgg的铅，而接种含羞草21d后，铅的 洗法主要是指向土壤中添加淋洗剂，将土壤固相 吸附量增加到485mgg,相对于无细菌接种的含 中的铅转移到淋洗液中，然后收集淋洗液，并对其 羞草，铅吸附量增加了86%，这表明根瘤菌在促进 中的Pb进行回收处理，从而对污染土壤进行修复. 结瘤植物的金属吸收中起着关键作用.此外，结果 淋洗法的关键是淋洗剂的选择，目前主要有三类 表明，结瘤植物中的金属积累主要发生在根部，占 淋洗剂，分别是无机淋洗剂、有机酸淋洗剂和螯合 总金属吸收的65%~95%.相比之下，结核和嫩枝 剂.这些淋洗剂通过调节土壤pH间接地改变铅的 分别只占总金属吸收的3%~12%和2%~23% 分布形态，或者直接对土壤中铅产生吸附、离子交 而Tang等1研究发现：布渣叶野生种群对极高浓 换、络合或沉淀等作用，以降低土壤中铅的有效浓 度的铅污染土壤具有高度耐受性，通过一个季度 度和生物活性2-0.Wang等利用6种不同浓度 的水培实验，在枝梢中积累的铅的平均含量为 的清洗溶液(HPO4、K2CO3、CH3COOK、KH2PO4、 2300mgkg,根系吸收不明. HNO,和KNO3)对沙质污染土壤进行淋洗处理，不 整体来说生物修复的关键是超积累和超耐受 同淋洗剂对铅的去除率影响很大，结果表明HNO, 金属生物的选择，通常需要耐金属植物与辅助细 为最佳淋洗液，当HNO3体积分数为1%时，铅去 菌联用去提高修复效率，相对于物理化学修复，仍 除率为60.6%；当HNO3体积分数增加到3%时，铅 然存在着修复周期长.见效慢（多以植物生长周期 的去除率提高到68%.化学淋洗法原位、异位处理 为准)，富集植物微生物难处理，且修复效果受环 均可，操作费用较低，可对淋洗液中的重金属进行 境土壤理化性质等影响较大的问题，不适合应用行三次换土整治项目，将含有高浓度铅的土壤移 走并替换为洁净的土壤. 土壤置换并种植蔬菜后 发现蔬菜质量得到明显提高；在 20 世纪 90 年代 美、英、日等国家先后实现了此法的应用，但由于 其投资成本大，易发生二次污染和降低土壤肥力 而难以广泛推广. 电动修复是近年来逐渐兴起的一种原位土壤 修复技术，具有操作简单、环境影响小等优点. 万 玉山等[27] 采用电动修复对铅含量为 1580 mg·kg−1 的土壤进行修复，在电压梯度为 1.0 V·cm−1、修复 时间为 96 h 和电解液为 CH3COOH 的条件下，总 Pb 去除率为 35.43%，总能耗为 81.5 kW·h，对实验 采用间歇通电法即定期交换电极，交换频率为 48 h， 总铅去除率可达到 67.2%，如总能耗为 45.29 kW·h， 间歇通电法可有效提高铅去除率、减少电能消耗. 但是仍存在一些问题：场地修复均匀性差，存在污 染物聚集的现象，靠近阴极部分铅由于沉淀作用 导致含量超标；酸性电解液对电极的腐蚀；通电时 间较长、能耗高且修复率相对于化学修复仍然较 低；不适用于导电性差的土壤[28] . 总体来说，物理修复是一种治标不治本的措 施，操作简单，见效快，适用于铅污染比较严重、污 染面积较小的土壤，但是存在二次污染、土壤结构 破坏和肥力降低等问题，对于污染面积较大、污染 程度较低的轻中度污染土壤不实用. 3.1.2    化学修复 化学修复是一种与化学反应有关的修复技术， 在一定程度上能够一次性解决土壤中的铅污染， 目前主要有化学淋洗法和固定化/稳定法. 化学淋 洗法主要是指向土壤中添加淋洗剂，将土壤固相 中的铅转移到淋洗液中，然后收集淋洗液，并对其 中的 Pb2+进行回收处理，从而对污染土壤进行修复. 淋洗法的关键是淋洗剂的选择，目前主要有三类 淋洗剂，分别是无机淋洗剂、有机酸淋洗剂和螯合 剂. 这些淋洗剂通过调节土壤 pH 间接地改变铅的 分布形态，或者直接对土壤中铅产生吸附、离子交 换、络合或沉淀等作用，以降低土壤中铅的有效浓 度和生物活性[29−30] . Wang 等[31] 利用 6 种不同浓度 的清洗溶液 (H3PO4、K2CO3、CH3COOK、KH2PO4、 HNO3 和 KNO3 ) 对沙质污染土壤进行淋洗处理，不 同淋洗剂对铅的去除率影响很大，结果表明 HNO3 为最佳淋洗液，当 HNO3 体积分数为 1% 时，铅去 除率为 60.6%；当 HNO3 体积分数增加到 3% 时，铅 的去除率提高到 68%. 化学淋洗法原位、异位处理 均可，操作费用较低，可对淋洗液中的重金属进行 回收利用. 但是它的缺点是对黏土和腐殖质含量 高的土壤处理困难，并且淋洗剂的化学性质容易 破坏土壤结构，存在着二次污染的问题[32] . 因此寻 找或者研发高效、绿色环保、温和的淋洗剂是十 分有必要的. 固定化/稳定法指的是向受污染的土壤中投放 一定量的化学试剂，通过改变土壤 pH、有机质含 量等理化性质来间接改变土壤中铅的存在形态， 或者直接与土壤中的铅发生反应，令土壤中的铅 金属钝化成不溶性、毒性低和难迁移的物质，从而 降低其在土壤中的生物有效性，对其起到固化稳 定作用. 常用的固化剂有磷酸盐类、黏土矿物类 和生物炭类等. 固定化/稳定法技术的优点是能够 处理剧毒土壤，还可对含有放射性元素的土壤进 行固化，设备简单，操作方便，工艺易实施，可进行 大面积处理污染土壤[33] . 3.1.3    生物修复 生物修复技术相较于现有的物理、化学等修 复技术而言，被认为是最富有生命力的技术[34] ，主 要是利用一些植物和微生物的富集特性，对土壤 中的铅进行吸收富集、转化、生物降解等作用. 利 用该技术可以将土壤中易迁移、生物活性好的铅 转化成难迁移的状态；也可以通过吸收作用将铅 富集到植物体内，然后收割植物进行处理，降低污 染物浓度[35−36] . 目前主要有植物修复和微生物修复. Chen 等[37] 为去除重金属污染物，研发了一种 新型的金属生物吸附系统，即台湾贪铜菌 (TJ208) 及其宿主植物含羞草，自由生长的 TJ208 细胞能够 吸附 50.1 mg·g−1 的铅，而接种含羞草 21 d 后，铅的 吸附量增加到 485 mg·g−1，相对于无细菌接种的含 羞草，铅吸附量增加了 86%，这表明根瘤菌在促进 结瘤植物的金属吸收中起着关键作用. 此外，结果 表明，结瘤植物中的金属积累主要发生在根部，占 总金属吸收的 65%～95%. 相比之下，结核和嫩枝 分别只占总金属吸收 的 3%～ 12% 和 2%～ 23%. 而 Tang 等[38] 研究发现：布渣叶野生种群对极高浓 度的铅污染土壤具有高度耐受性，通过一个季度 的水培实验 ，在枝梢中积累的铅的平均含量为 2300 mg·kg−1，根系吸收不明. 整体来说生物修复的关键是超积累和超耐受 金属生物的选择，通常需要耐金属植物与辅助细 菌联用去提高修复效率，相对于物理化学修复，仍 然存在着修复周期长，见效慢（多以植物生长周期 为准），富集植物微生物难处理，且修复效果受环 境土壤理化性质等影响较大的问题，不适合应用 肖龙恒等： 重毒性铅污染土壤清洁高效修复研究进展 · 293 ·