污染底泥中重金属植物沥浸去除的工艺优化研究

吴继业

摘 要：底泥是河流湖泊的沉积物，是自然水域的重要组成部分，而随着我国经济的不断发展，城市化进程的不断加快，河道的纳污量也在不断地加大，底泥存在重金属污染，严重影响了河流湖泊的水质。为了清除污染底泥中的重金属，本文从我国重金属污染底泥的现状出发，对植物沥浸去除前期工艺的不足展开研究，并对当前的工艺进步之处进行对比，以期能够为改善河流湖泊的水文生态提供和参考。

关键词：污染底泥；重金属；植物；沥浸去除

中图分类号：X52 文献标志码：A

重金属底泥污染是指河流湖泊的水域受到环境污染之后，水中的部分重金属污染物通过沉淀或者吸附储存在河流湖泊的底泥当中，并且在一定的条件下释放出来，成为二次的污染源污染河流湖泊的水体生态。

1 我国主要河流湖泊底泥重金属污染的现状

近年来，工业化进程不断加快，由此产生了大量的重金属废水和废渣，这些重金属废弃物未经妥善处理就被直接排放到河流湖泊中，不但如此，大气沉降、降水、土壤冲刷等又有可能使得水体的底泥受到重金属污染，加剧了对河流湖泊底泥的污染，使得河流湖泊的吸附能力渐渐趋于饱和，尤其是我国的珠三角、长三角等地区，部分河流的重金属污染已经达到了高度污染，严重影响了我国河流湖泊的生态问题。

目前，我国部分河流湖泊的底泥重金属含量已经接近生态的风险阈值。河流湖泊中的鱼类、水禽等生物的生存健康受到了严重的污染，当处于食物链顶端的人类食用了这些动物之后，就会诱发疾病，例如日本的“水俣病”、“痛痛病”等，严重威胁到了人类的身心健康。

2 污染底泥中重金属植物沥浸去除工艺

植物沥浸去除工艺是一种广泛应用于治理污染底泥中重金属的方法，污染底泥中重金属植物沥浸去除工艺主要是利用植物根茎或者植物对污染底泥中的重金属通过沉淀、吸收、代谢、富集等作用，直接吸收、释放酶和分泌物或者是与其他微生物联合作用这3种方式对污染底泥中的重金属进行去除，降低或者消除河流湖泊受污染底泥中的重金属，以达到治理河流湖泊中受重金属污染的底泥的目的。

植物沥浸去除工艺不仅成本相对较低，而且不容易对环境造成二次污染，加上植物对污染底泥中不同种类的重金属存在着一定程度的活化作用，不仅能降低污染底泥的重金属含量，还能在减轻污染底泥中重金属污染的同时美化河流湖泊的环境，十分适合大面积需要进行原位修复的污染底泥。

3 污染底泥中重金属植物沥浸去除工艺的不足

目前，对重金属污染的河流底泥治理主要采取的是原位修复和异地修复两种处理方法。我国采取比较多的是异地处理方法，主要包括物理法、生物法和化学法等，其中生物法中的植物沥浸去除工艺是目前去除污染底泥中重金属比较理想的方式，但是在使用初期也存在着一定的不足。

国内外用于去除污染底泥中重金属的植物沥浸去除工艺虽然可以使底泥中的重金属含量降低，成本相对较低，对环境的二次影响小，但是植物沥浸工艺的应用还没有物理法和化学法那么成熟。其修复效率相对较低，修复周期长，容易受到环境气候的影响等，而且一种植物只能够吸收、富集一种或者部分重金属，不能对污染底泥中的重金属进行全面清除，而添加有机螯合剂能增加植物对重金属的吸收、富集能力，但是有可能会造成二次污染。

4 污染底泥中重金属植物沥浸去除工艺的优化

4.1 加强污染底泥中重金属植物沥浸去除工艺的针对性

不同的植物对各类重金属离子的吸附能力不尽相同，根据植物种类及其器官有针对性地对重金属离子进行吸收、富集和转移。例如天蓝褐蓝菜对镉的富集能力强；紫叶花苕能富集铅和锌；蒿属和芥菜对铅的富集作用明显；在镍污染的底泥中可种植十字花科和庭芥属植物；在铜污染底泥中可种植酸模草，其植株含铜可达1.850mg/g。此外，向植物根系通直流电能加强植物对重金属的吸收，向污染土壤施硫酸盐和磷酸盐能提高植物枝干部分对铬、镉、镍、锌和铜的富集系数。在对污染底泥中重金属沥浸去除过程中，可以利用重金属和植物吸收的特性进行优化，结合两者之间的特征，优化污染底泥中重金属的沥浸去除效果。

植物不同器官吸收重金属的能力也存在着显著的差异，表现为叶子<茎<根，即在植物吸收水分的同时到达植物根部和扩散途径为植物所吸收，最后通过人为的方式，将植物收割起来，将重金属移除出底泥中。

4.2 植物与其他生物、方法的加强互补

生物法又分为植物法和微生物法，它们具有各自特定的结构和特征。在植物的根系，微生物数量明显高于植物的其他位置，植物的根系分泌物能够为微生物提供养分，并通过光合作用生成氧气，输送到植物底部，促进微生物的成长，微生物对重金属离子也能够起到代谢、降解的作用。水葫芦就是一种根系比较发达的水生植物，其根系的微生物对水葫芦有降酚的作用，能够提高多酚氧化酶（金属离子是多酚氧化酶的激活剂，不仅能和酚类化合物反应形成褐色物质，还能催化还原酮类的氧化）的活动，从而达到净化水质的效果。

但不管是物理法也好，化学法也罢，不同的方式有着各自的优缺点，单单利用植物沥浸技术往往很难取得较好的效果。莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物，它具有生长迅速，既能耐低温、又能耐高温的特点，能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属；褐藻对Au的吸收量达400mg/g，在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%～90%。

近年来，有研究者将生物法与物理法相结合，将超累积植物、藻类筛选出来，利用这些植物的特性将植物加工处理成物理吸附剂，来吸附污染底泥中的重金属离子，用于处理受污染底泥中的重金属污染物，这种吸附剂可以降解，能够有效地回收重金属，一般情况下不会发生二次污染，来源也比较广泛，容易获取并且成本较低。例如树脂吸附剂，环保是树脂吸附法的一个重要的特点。由于树脂中含有各种活性基团，例如羟基、氨基等，能够螯合重金属离子，该方法去除率高，絮凝效果佳，污泥量少且整合物易脱水。

4.3 植物沥浸去除工艺功能不断提高

德国、日本、美国、中国等国家都先后对生态浮床技术进行研究，将水生植物种植到受重金属污染的底泥上，通過人工设计，搭建出不同的造型，不仅能够治理受到重金属污染的底泥，而且还能起到美化环境的效果。与此同时，还有对底泥中存在重金属污染的水域建净化塘，通过一种或者多种植物搭配，并根据植物对不同重金属的吸附效果进行分析，取长补短，达到对重金属污染的水域进行净化的目的，这种特殊的水生生态系统主要是通过植物群落对重金属进行吸收、积累和转化，这种方式，相对于其他方式而言，投入少，成本更低，不存在残留的重金属二次污染，安全而且环保，在治理污染的同时还能创建景观效果，创造更高的整体价值。

结语

目前，尽管污染底泥中重金属植物沥浸去除工艺相对于其他的治理工艺来说，研究的时间还是比较短，仍处于不断的试验优化阶段，还需要对许多的问题进行更深层次的探讨及研究。尽管污染底泥中重金属植物沥浸去除工艺已经取得了一定的成效，还应当加强进一步的研究，并在实践的过程中不断地进行优化和完善。

参考文献

[1]赵亮.污染底泥中重金属生物沥浸去除的工艺优化研究[D].中国海洋大学，2009.

[2]谢华明， 杨朝晖， 徐海音，等.微生物沥浸法去除底泥中的重金属[J].环境工程学报， 2012， 6（4）：1320-1326.

[3]陈晨.湘江长沙段重金属污染底泥的植物修复研究[D].长沙理工大学，2013.

[4]周润娟， 张明， 孙俊伟.城市河流底泥中重金属污染的植物修复技术研究[J].西安文理学院学报：自然科学版，2016，19（4）：72-76.