浅谈土壤重污染现状及修复技术

王超

(朝阳市环境保护局信息监控中心 辽宁朝阳 122000)

近年来,伴随着工农业生产的不断加速,人类生活活动也日益加强。曾经一度被人们忽视的土壤污染问题也渐渐的浮出水面。土壤污染面积更是不断扩大。国土资源部最新统计表明,目前全国耕种土地面积10%以上已受到重金属污染[1]。在受污土壤上种植作物会导致植物减产,并且产出的粮食人食用后会产生疾病,日本的镉米事件就是一个很明显的例子。国际公认的化肥施用安全上限为225千克/公顷,但是目前我国农用化肥单位面积用量达到434.3千克/公顷,是安全上限的1.93倍[2]。如果说施用不当是一个方面问题,那么泄露则是另一个方面的问题。2013年3月1日15时,位于辽宁省朝阳市建平县义成功乡房申村一硫酸储存罐突然发生破裂,导致约为2000立方米硫酸泄露[3]。虽然这次泄露在当地环保部门的不懈努力下得到了控制,但是污染土壤的处理问题依然比较严峻。

朝阳市建平县的硫酸泄漏事件主要污染物为浓硫酸,但浓硫酸为一混合污染物,其中含有三价铁离子等重金属离子,对土壤污染比较严重。当土壤pH值过低时会置换出土壤中的铝离子,使铝离子浓度过高,会产生毒性。当前,土壤污染修复技术主要有工程技术法、物理化学法、植物修复法、生物修复技术、及当下新兴的吸附法改良技术等。其中不为提倡的为工程技术法,即所谓客土法,因其并非一个永久的治理措施。仅仅依靠单纯的将受污土壤由高危害地区转移到较低危害地区。此方法还会造成污染周边环境,占用土地等负面影响。因此在当前的土壤修复中非特殊情况比较少用。

1 土壤污染物分类

土壤中污染物种类很多,总体来说包括物理污染、化学污染、生物污染和放射性污染物[4]。在这几项中,土壤的化学污染是最为复杂,产生后果最为严重,治理起来最为困难的。按污染物的性质一般可分为4类:有机污染、重金属、放射辐射和病原微生物污染[5]。林强[6]将重金属和有机污染归为一类简称为毒物质,因而将土壤的污染物分为了三大类。

2 土壤修复技术

2.1 生物修复技术

生物修复技术可以分为原位生物修复(In-situbioremedition)和异位生物修复(Ex-situbioremedition)两种,原位修复法指对污染介质不做搬运,在原地进行生物修复。在这个过程中,主要依靠污染物自身的微生物修复能力及人为创造的条件;异位生物修复技术指将其运输到它处进行处理、局限性较大,因而目前所说的生物修复技术基本上均为原位生物修复技术。

2.1.1 生物修复技术的种类

(1)原位生物修复技术:生物通气法[7]、生物注射法、投菌法、生物培养法、农耕法[10]。

(2)异位生物修复技术:堆肥处理、生物反应器[8]、厌氧处理[9]、预制床法。

2.1.2 生物修复技术在污染治理中的使用及缺陷

生物修复的主要特性是利用土壤中或人为施入微生物菌群等,达到将污染物分解并除去的目的。近些年,此类修复方式发展的十分迅速。但是客观上来讲,现如今的生物修复技术主要受到天然的微生物降解能力的制约。然而在实际治理过程中这些微生物往往不能达到预期的效果。造成这种情况的原因之一是释放后的细菌在环境中无竞争优势,同时他们的生活环境上也出现了改变,微生物往往是吸附在载体物质上[10]。总的来说生物修复技术对于土壤污染的治理有着很大的局限性,因为土壤并不是水,它是一个复杂的混合体。就建平县发生的硫酸泄漏事件来说,泄露的硫酸改变了土壤的酸碱度,同时也会改变土壤的微环境,而目前的生物修复技术已原位生物修复技术为主,因而生物修复并非首选。

2.2 植物修复

植物修复指的是利用植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的特征,或利用植物及其根系微生物与环境之间的相互作用,对污染物进行吸附、吸收、转换、降解、挥发,将有毒有害的污染物转换为无毒无害的物质,最终使土壤功能得到恢复。

根据植物在某一个或几个方面的修复功能将植物修复分为4种基础类型。

2.2.1 植物提取修复

利用植物的超量吸收功能,将一种或几种污染物或金属元素吸收富集,将植物拔出或收获后集中处理。这种修复方法是目前利用植物修复领域里最为主流的一种修复治理土壤中污染的方法。

2.2.2 利用植物的挥发作用进行修复

用植物将土壤中的一些挥发性污染物质吸收到植物体内由根部运输,利用植物的吸收作用,光合作用排入大气,从而治理土壤污染。

2.2.3 植物降解度及跟生物圈降解修复

利用植物降解作用,植物根系的固定作用转化有机物,从而达到修复目的。特别是植物根系对重金属吸收能力很强。国外科研人员研究后发现,Thlaspi属的植物有很强的活化土中锌的能力从而利用这点可以用来修复被铅污染的土壤。

2.2.4 植物稳定修复

通过植物耐受性强的特点,利用其根系分泌物质来积累或沉淀根部周围的污染物质。以减少污染物质的毒害作用。研究人员研究表明,种植耐酸性作物,对土壤污染的修复也有一定的作用。值得一提的是,植物修复过程是一个复杂的过程。往往是这几种修复类型一种或几种同时出现的过程。利用植物修复,可以大量减少由于土壤污染治理而产生的高额费用,并且安全有效。因此植物修复又被称为绿色修复。

2.3 物理化学修复

2.3.1 物理修复

物理修复是最早发展的修复手段之一。其包括蒸汽浸提修复、固化修复、热力学修复、热解法修复等方法。虽然技术比较成熟,但它存在修复成本高,大部分方法治理后土壤不可用作农用及修复后的土壤还需二次处理等缺陷。

2.3.2 化学修复

化学修复技术相对于生物和物理修复技术是一项发展相对成熟的修复技术,化学修复方法包括各种中和或去除有毒物质的技术,涉及土壤淋洗修复、溶剂浸提修复、化学氧化修复、化学还原修复、化学脱氯修复、电化学修复、真空浸提修复和活性碳吸附修复等。其中经常使用的就是化学淋洗修复法。化学淋洗以水作为清洗液,借助土壤中污染物的溶解率和迁移规律,将溶液注入受污染的土壤中,而后将含有污染物的液体提取出来并对废液进行处理。这种方法对清洁剂要求较高,一般为可重复利用的清洁剂。除此主流技术以外,如溶液浸提技术,化学氧化修复技术等也在一些特殊污染情况下使用过。化学修复方法亦存在费用高,局限性大等缺点。

2.4 吸附法修复

吸附法修复石利用一些特定的吸附剂,如沸石、膨润土等,利用它们的硅氧正六面体和铝氧八面体的分子间存在间隙而且有较大的范德华力的结构进行吸附。有研究人员研究结果表明,其对土壤重金属离子有很好的吸附作用,可用于重金属污染的治理。吸附法是目前比较前沿的治理污染方法,其刚刚起步。但发展较为迅速而且一般吸附剂成本较低,可大规模投入使用。

3 结论及建议

目前,世界各国对土壤污染修复技术进行了广泛的研究,取得了可喜的进展,中国从中也吸收了很多经验。以上这些治理方法均是可行,但是让污染者从根本上认识到污染的严重性和预防污染的重要性才是关键,只有这样才能从根本上解决污染问题。不是为了治理而治理而是为了杜绝发生而治理。朝阳市建平县硫酸泄漏事件修复过程并非一种方法可能完全解决。建议用几种方法相辅相成、互相配合来修复。如先用物化方法进行调节,而后进行受污土壤部分转移、客土等,向土壤中添加吸附剂用来吸附污染物,最后种植耐酸植物。利用其超量吸收功能及耐受性、富集性进行收获或者集中处理。从而在达到预期目的同时又节省了费用。

[1]高嘉.全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染.经济参考报,2012-06.

[2]蒋高明.中国生态环境危机.海南出版社,2011.

[3]初杭.辽宁建平硫酸泄漏事故.新华网,2013-03.

[4]赵春海,唐旭日.重金属对土壤污染及修复.生命科学仪器,2007,5(4):37～3.

[5]韩素清,迟翔.土壤污染的类型及影响和危害.化工之友,2007(3):32～34.

[6]林强,我国的土壤污染现状及防治对策.福建水土保持,2004,16(1):25～28.

[7]马放,冯玉杰,任南琪.环境生物技术.北京:化学工业出版社,2003.

[8]杨柳燕.环境微生物生物学.南京:南京大学出版社,2003.

[9]林力.生物整治技术进展.环境科学,1997,18(3):67～71.

[10]逢焕成.土壤有机氯污染物的生物修复和土壤酶活性的关系[J].土壤肥料,2002,(1):30～33.