污染土壤修复技术研究现状与趋势

2021-07-20李明俊

探索科学(学术版) 2021年6期

李明俊

郑州浩创农业科技有限公司河南郑州 450000

引言

土壤是人类赖以生存的资源。我国国土面积广阔,但是土壤污染问题十分严重,社会进程的加速发展,各个领域产业在生产过程中的污染排放都对土壤造成了一定的污染。特别在工业发展过程中产生的未达标排放污染物,对土壤造成了严重的影响,加强对污染土壤的修复改善是亟待解决的问题。

1 污染土壤修复技术研究现状分析

1.1 物理角度的污染土壤修复技术

1.1.1 物理分离技术物理分离技术是指通过物理手段将污染物与土壤分离,是污染土壤修复中的基础措施,可减少污染物在土壤中的体积,为后续细化修复奠定基础。目前常用的物理分离技术包括粒径分离、水动力学筛分、磁分离或重力分离等,不同分离手段应用的设备不同,修复人员可根据污染土壤现状与成本等要素,选择最佳分离手段。

1.1.2 热力学修复技术热力学修复技术是指通过热传导、辐射的加热作用使土壤中的污染物挥发,实现污染土壤的修复,适用于水银、油或农药等污染物质聚集的土壤。有研究学者指出,热力学修复常用的技术包括低温原位加热与高温原值加热两项工艺。其中,低温原位加热工艺适用于挥发性有机物或非溶性的高浓度液态物质等;高温原值加热工艺适用于含有半挥发性有机物的污染土壤,例如多氯联苯或高密度的非水液体有机物。

1.1.3 蒸汽浸提技术蒸汽浸提技术是指通过物理手段降低土壤的空气蒸气压,使污染物以蒸汽形式脱离土壤,技术工艺包括异位土壤蒸汽浸提、多相浸提与原位蒸汽浸提等。大量实践研究表明,蒸汽浸提技术在高挥发性化学污染土壤中的修复作用显著,例如四氯乙烯、苯等污染物积聚的土壤。

1.2 污染土壤化学修复技术当前在污染土壤化学修复技术中主要是通过向污染土壤中加入化学改良剂的方式对其中的污染物进行沉淀、还原、溶解和吸附。在具体的修复过程中可以分为四种方式:其一,为化学脱卤修复方式,这种修复方式时间短,但是如果与水作用会引起化学反应,增加修复成本;其二,为稳定固定修复方式,土壤修复成本低,同时形成的物质毒性弱,但是在修复过程中需要的设备比较多;其三,浸提淋洗修复方式,这种修复方式有利于提升污染物的除去效率,但是需要的水比较多,因此提升修复成本;其四,氧化还原修复方式,对于无机污染的处理效果比较好,但是容易使土壤的生态结构受到影响。

1.3 污染土壤生物修复技术污染土壤生物修复方面主要是通过生物体的代谢活动降低土壤中的污染物浓度,帮助土壤恢复到原来状态的一种修复方式。主要可以分为三种修复方式:第一是利用动物进行修复,其成本低,对土壤的生态性影响不大,但是会受到动物环境适应能力的影响,而且需要的修复时间长;第二是利用微生物进行修复,这种修复方式需要的成本低,有利于预防土壤的二次污染,同时可操作性强,但是对污染物的敏感性低,修复工作开展路径窄,容易受到环境约束;第三,植物修复方式,这种修复方式需要的成本不高,有利于避免土壤二次污染,防止造成土壤结构破坏,同时有利于对环境的美化,但是植物修复的周期长,种类单一。

2 污染土壤修复技术研究发展趋势

2.1 联合土壤综合修复趋势在工业与农业生产技术创新的过程中,工业生产排放的污染物与农药污染物种类均有所增加,污染土壤的复杂性有显著提升,加大了污染土壤的污染程度。同时,土壤中的污染物在成分、性质与危害方面有所不同,单一的修复技术难以有效清理污染土壤中的污染物。因此,在未来的污染土壤修复技术研究中,研究学者需开展联合土壤综合修复技术的研究,整合污染土壤生物、化学与物理修复技术,通过多种技术的配合应用,强化污染土壤的修复效果,实现保护生态环境的目标。例如,在污染土壤的生物修复技术中,修复人员可以在污染土壤中种植多种植物或在土壤中投放不同的微生物,降解不同的污染物;在污染土壤的物理修复中,修复人员可将物理分离与蒸汽浸提技术配合应用。

2.2 环境友好发展趋势在构建环境友好型社会的发展趋势下,研究人员以无公害为目标研发污染土壤修复技术,避免污染土壤修复技术在处理土壤污染物时,对生态环境造成破坏,顾此失彼。基于环境友好发展的目标,研究人员可从现有修复技术的优化与新修复技术的研发2个方面入手。在现有修复技术的优化过程中,研究学者需要根据修复技术的原理,分析其适用的污染土壤,实现污染土壤与修复技术的有效对应,避免其他有害物质的出现,实现无公害污染土壤处理;在新修复技术的研发中,技术人员可引入太阳能或生物工程技术。例如,通过太阳能集热装置,进行太阳能的收集,将其作为热源,实施热力学修复技术,处理污染土壤中的苯系物或石油等污染物质;通过黏土或生物炭等材料,进行新型纳米材料的研发,将其用于污染土壤中,可有效固定污染土壤中的盐基阳离子,提升污染土壤的p H值,使其转变为可耕作的农田,推动农业发展。

2.3 促进多项修复技术联合发展生物联合技术因其成本低等特点,是当前应用比较广泛的技术。但是因为单项修复技术存在一定的局限性,使得联合技术中仍旧存在很多问题,技术推广方面就受到一定的制约。在对已有的联合修复技术研究中发现,多项技术联合存在一些问题,如何解决这些问题成为未来研究的重点,同时也是研究发展的突破重点。在植物参与联合修复中,重点内容在于对植物的选择,探寻出生存能力强,去污染效果好、生物量大的植物;微生物参与联合修复的重点在于,要根据其厌氧和好氧的特点,研究分析微生物与环境机制等。