土壤修复新技术精选(九篇)

第1篇：土壤修复新技术范文

ModernChemicalIndustryMay2015·43·

土壤中汞的来源及土壤汞污染

修复技术概述

1，2221，22*

邹正禹，张翔宇，赵盛开，潘利祥王立辉，

（1．中国石油大学（北京）化学工程学院，北京102249；2．中节能六合天融环保科技有限公司，北京100082）

——固化稳定化技术、综述了土壤汞污染修复技术，包括2种常用修复技术—摘要：介绍了土壤中汞的来源，热解析修复技

3种新兴修复技术———植物修复技术、基因工程技术、纳米修复技术。最后对土壤汞污染及其修复技术发展前景进行了术，展望。

关键词：汞污染；土壤；来源；修复技术中图分类号：X53文献标志码：A文章编号：0253－4320（2015）05－0043－05

Reviewofsourcesofmercuryinsoilandremediationtechniques

formercurycontaminatedsoil

22

WANGLi-hui1，，ZOUZheng-yu2，ZHANGXiang-yu2，ZHAOSheng-kai1，，PANLi-xiang2*

（1．CollegeofChemicalEngineering，ChinaUniversityofPetroleum（Beijing），Beijing102249，China；2．CECEPLiuheTalroadEnvironmentTechnologyCo．，Ltd．，Beijing100082，China）Abstract：Theoriginsofmercuryinstabilizationandthermaldesorption）nanotechnologyandgeneticengineering）techniquesarealsoprospected．

Keywords：mercurycontaminated；

soilaredescribed．Twotypesofgeneralremediationtechniques（solidification/andthreenewly-developingremediationtechniques（phytoremediation，

arereviewed．Thedevelopmentofmercury-contaminatedsoilandremediationsoil；sources；remediationtechniques

汞，尤其是有机汞，由于具有极强的毒性和高度的生物富集性，会对人类健康和生态环境造成很大危害。与其他重金属不同，汞能够在大气中长期滞留，并进行远距离迁移，最终通过干湿沉降等方式进入水陆生态系统。汞进入土壤之后，在硫酸盐还原

Hg2+能菌（SRB）、铁还原菌等δ－变形菌纲作用下，

被转化成毒性更强的甲基汞，并通过迁移等方式，最

［1］

终通过食物链放大进入人体。土壤中汞的来源

包括土壤母质、大气汞的干湿沉降、含汞十分广泛，

废水排放、含汞固体废弃物堆积等。土壤通过物理净化、化学净化、生物净化等方式，对进入土壤中的汞污染物有一定自净能力，但在很多情况下，土壤净化能力十分有限，要想去除土壤中的汞污染，必须依靠相应的修复技术。本文中简介了土壤中汞的来源，并对目前国内外土壤汞污染修复技术进行概述，以期为后续进行该类研究提供参考与借鉴。

络合离子等特性，常以硫化物等形式存在于岩石中。地表岩石经过风化作用，形成土壤母质，岩石中的汞部分残留在土壤母质中，构成了土壤中汞最基本来源。研究表明，全球不同类型土壤中汞的背景含量有所不同，一般介于0.58～1.8mg/kg，平均值估计为1.1mg/kg，并且，有机质土和新成土中汞含量偏高

［2］

。土壤母质中汞的来源复杂多样，形成周期

长，且容易受到自然环境的影响，因此目前很难精确估算出此来源汞的释放量。1.2

工农业生产及含汞废弃物排放

随着科学技术的发展，人类在创造自身文明的同时，也对自然环境造成破坏。汞在自然界中分布广泛，几乎所有的矿物都含有汞，大规模的矿山开采和金属冶炼必然产生大量含汞废矿渣和冶炼炉渣，侵占周边耕地，进而对矿区土壤产生污染

［3］

。随着

1

1.1

土壤汞污染的来源

土壤母质

汞在地壳中自然形成。汞具有亲硫性、易形成

人类城市化进程的加剧，城市产生了大量的含汞固体废弃物，包括温度计、血压计、电池、荧光灯泡以及一些废弃电子产品，这些废弃物大多进入垃圾填埋场进行处理，从而导致填埋场周围土壤遭受汞的污

收稿日期：2014－12－01

010－61717301，lixian．作者简介：王立辉（1989－），工程师，主要研究方向为土壤污染修复，通讯联系人，男，硕士生；潘利祥（1970－），男，博士，

pan@talroad．com．cn。

·44·染。Li等

［4］

现代化工第35卷第5期

对贵阳等城市垃圾填埋场废弃物含汞

浓度进行研究。研究发现，废弃物中汞浓度为等

［5］

湿沉降进行研究（见表1）。研究表明，与气态单质

汞相比，活性气态汞与颗粒汞具有更高的水溶性和沉降速率，它们往往是大气汞干沉降主要来源。Lynam等［7］对美国伊利诺伊州中部大气汞沉降进行研究，发现大气汞湿沉降量是干沉降量的3.4倍，说明湿沉降占大气汞沉降的主体部分；汞的湿沉降在

夏天表现更为显著，这是因为夏天大气中的Hg更

2+

易被氧化成Hg，加上夏天雨量较大，汞更易于进

0.17～46.22mg/kg，平均值为0.57mg/kg。Cheng对我国31个大城市土壤汞含量进行分析研究。

研究发现，中国北部和西北部城市表层土壤汞含量较低，东部和东南沿海地区城市土壤汞含量偏高，一些城市表层土汞含量高于深层土汞含量，这说明人类在进行工农业生产时，的确造成了周围土壤汞的污染。

目前，针对工农业生产及固废堆积土壤汞污染问题，欧美等西方发达国家已经采取措施控制人为因素对土壤汞的排放，但广大发展中国家由于资金、技术缺失等因素，在控制汞排放源方面落后于发达国家。2014年中央《国家新型城镇化规划（2014—2020）》指出，我国到2020年城镇化率将达到60%，届时城市必将产生大量含汞垃圾，势必给我国汞污染控制带来巨大压力。1.3

大气干湿沉降

自工业革命以来，随着人类活动的加剧，大气中

［1］

的汞含量已经增加了3倍左右，当前，人为源每年

［2］

约向大气中排放1960t汞。大气中的汞通过干湿沉降进入地表土壤，可以被有机质吸附，从而在土

入地表部分，这些发现与Sheu等

究结果具有一致性。

［8］

在台湾彭佳屿研

2

2.1

土壤汞污染修复技术

固化稳定化修复技术（Solidification/Stabiliza-

tion）

固化技术指将固化剂添加到土壤中，进而形成

石块状固体的过程。稳定化技术指将化学药剂加入到土壤中，通过降低汞的有效性从而实现土壤修复的一种技术。目前，固化稳定化技术在土壤汞污染修复上应用十分广泛，许多材料也被应用到固化修复技术中，比较常用的包括水泥基固化、低温化学键磷酸盐陶瓷（CBPC）、硫聚合物固化/稳定化（SPSS）。此外，沥青、聚乙烯、合成橡胶、硅酸钠、碱性矿渣、聚脂和环氧树脂等材料也被应用到土壤汞

［12］［13］

污染固化修复技术中。Cho等利用CBPC技术对韩国一家工业废物焚烧炉飞灰中的汞进行固化稳定化研究，实验分别选用MKP陶瓷与CNP陶瓷作为凝固剂，且选用Na2S和Fe2S作为固化剂。研究发现，处理前含汞污染废物毒性浸出实验值（TCLP值）为231.3μg/L，经过处理后样品的TCLP值低于25μg/L，即低于美国国家环境保护局（EPA）规定的限定标准。Lee等［14］利用SPSS技术对元素汞进行固化研究。实验中先将元素汞与过量元素硫单质混合，并在60℃条件下加热30min，直至所有元素汞都转化成HgS。再添加多余元素硫与

优点

缺点

土壤水泥固化体增容率大，不能恢复土壤以前本身的功能

提高与改进添加硫单质与炭等稳定剂Fe2S、加入Na2S、K2S等硫化物加入多硫化钙等降低TCLP值

壤表层富集

［6］

。目前，已经有许多学者对大气汞干

不同地区大气汞的干湿沉降量

干沉降/

湿沉降/（μg·m·a总汞18.60

－2

－1

表1

地点时间

（μg·m－2·a－1）

）

甲基汞

加拿大多伦多市

［9］

2003—20087.66～26.06

美国伊利诺

［7］

伊州［10］日本［11］重庆

［8］

台湾彭佳屿

2011.6—2011.70.7～1.63.1～5.4

2002.12—2003.118.0±2.72010.6—2011.72009—2012

12.8±3.90.05±0.0228.7±5.10.28±0.0910.18

表2

技术分类水泥基固

描述

主要是将土壤中的汞转化成氧化可用于建筑材料

16］

CBPC［12－13，

CBPC、SPSS技术概述水泥基固化、

工艺简单、材料来源广泛、处理费用

15－16］

汞沉淀后固定于水泥压块中，压块低，固化后水泥产品性能好化［12，长期稳定性不好，原污染土壤含硫化合物、活性

MgO、CaO等与H2PO4－反应生成

化学稳定性好，能处理高浓度汞污染需K2S等进行预处理，过量硫会增加汞浸出性

产生汞蒸气，可能引起火灾和爆炸

MKP·6H2O、CNP·nH2O等而被固化物；CBPC产生的陶瓷可用于建筑材料

16］

SPSS［14，

元素汞与硫反应生成难溶硫化汞并被密封，最终产品为一密封石块

费用低，所需反应温度低，抗环境腐蚀性强，机械强度高

2015年5月王立辉等：土壤中汞的来源及土壤汞污染修复技术概述·45·

HgS混合并注入液态石蜡中，最后将混合物加热至140℃，使其融化。待其冷却后，含汞物质即被固定在液态石蜡底部，固化体TCLP值检测为6.72μg/L，满足EPA规定的填埋标准。表2所示为3种常用固化技术的概述。

在当前各种土壤汞污染修复技术中，固化稳定化方法是使用频率最高的技术之一，这种修复技术已经达到商业化水平。实际土壤修复过程中，常常将固化技术与稳定化技术联合使用，先选用合适的稳定化剂对污染物进行预处理，再将土壤进行固化，从而提高土壤修复效率。2.2

热解析修复技术（Thermaldesorption）汞具有低沸点（356.73℃）、高挥发性等特性，

土壤。与其他修复方法相比较，热解析技术能够快

速去除污染土壤中的汞，且去除率高，也可实现对汞的回收再利用。但其主要的局限性在于其能耗高，且只有当汞浓度较高时，其去除效果才会明显，低温热解析修复技术还不成熟，这些因素都制约着热解析技术在工程中的应用。2.3

纳米技术（Nanotechnology）

随着复合材料工程与环境分子科学的发展，人们发现纳米尺度的物质会表现出特殊的物化特性，具体表现为小尺寸效应、表面效应、量子效应等。由

2+

于纳米颗粒具有高的比表面积，其对土壤中Hg具有强吸附性，所以可以利用纳米技术来修复土壤汞

［20］

污染。

许多研究证实纳米颗粒对污染水体中的汞离子具有极强的吸附能力，但由于纳米粒子在土壤中往往以聚合物形式存在，在土壤中流动性差，所以目前纳米技术在土壤汞污染修复方面应用不多。Wang等

研究了壳聚糖－聚乙烯醇/膨润土纳米复合材

2+

料（CTS－PVA/BT）对Hg的吸附作用。研究发现，CTS－PVA/BT对Hg2+具有极强的吸附性，且膨润土的加入能在一定程度上提高材料热稳定性。Gong［22］

等应用CMC－FeS纳米粒子对美国新泽西州汞污染土壤进行修复实验。实验采用羧甲基纤维素（CMC）钠作为稳定剂，修复前土壤汞含量为193.04mg/kg，当污染土样中FeS与Hg摩尔比为c（FeS）∶c（Hg）=118∶1时，样品渗滤液中汞减少了90%，TCLP实验中渗滤出的汞减少了76%。目前纳米技术在修复土壤汞污染方面的应用还处于刚刚起步阶段，且往往注重降低汞生物有效性效果的研究，相关吸附机理研究比较薄弱。但纳米修复技术作为一种新兴土壤修复技术，本身具有很多优势，发展前景十分广阔。

2.4植物修复技术（Phytoremediation）

植物修复技术指利用某种特定植物及其根部微生物对土壤中特定污染物通过吸收、固定、转化、挥发、降解等作用，进而去除土壤中污染物的一种新型修复技术。植物修复技术按其作用机理分为植物提取（Phytoextraction）、植物稳定化（phytostabilization）和植物挥发（Phytovolatilization），植物提取技其中，术研究最为广泛，也最具发展前景。

20世纪80年代开始，国内外学者已经开始在汞的植物提取技术方面进行研究。研究表明，虽然许多植物对汞都具有富集作用，但由于汞在土壤中生物有效性很低，一般需要通过施加螯合剂和植物

［21］

可通过加热促使汞从土壤中蒸发出来。通常汞在土

HgS、HgCO3、壤中以Hg或化合态形式［HgO、

等］存在。当温度达到600～

800℃时，这些化合态汞就会转化成气态汞，进而被HgCl2、Hg（OH）

2

回收利用。研究发现，温度和时间是影响土壤汞去除率的主要因素，当温度介于460～700℃时，温度

［6］越高，热解析修复效果越好；处理时间越长，汞去

［17］

除率越高。但热解温度过高时，土壤有机质和结

构水会遭到破坏，修复成本也会提高。

针对高温热解析方法具有的缺点，许多学者研究利用低温热解系方法修复土壤汞污染。邱蓉等

利用低温热解析法对贵州清镇地区农田污染土壤进行修复，当污染土壤在350℃下加热90min后，土壤中汞去除率高达90%，且此时土样中水溶态汞与交换态汞全部被去除，主要为残渣态汞，环境风险小。此外，通过加入氯化物添加剂的方式也可

［18］

降低热解析温度与时间。Ma等通过加入添加剂FeCl3来强化汞污染土壤热解析修复。实验发现，当热解温度达到400℃，热解时间为60min，摩尔比c（FeCl3）∶c（Hg）=100∶1，汞污染土壤浓度由处理前的69mg/kg降到0.8mg/kg，达到GB15618—1995三级标准限值以下，且处理后的土壤理化性质没有大的改变。针对热解析法耗能较高的缺点，有学者提出使用太阳能来代替传统不可再生能源作为

［19］

热源。Navarro等使用这一技术修复西班牙ValledelAzogue矿区汞污染土壤。当实验中使用的回转炉加热温度大于400℃时，土壤中汞的浓度从2070mg/kg减少到15mg/kg以下，汞的去除率大于99%。

热解析修复技术通常用于修复含汞工业和医疗废物，一般不适用于修复高黏土和高有机质含量的

［17］

·46·现代化工第35卷第5期

激素来提高汞污染土壤植物修复效率。目前已报道

Na2S2O3、NH4SCN，SC（NH2）2、使用的螯合剂包括KI、

［6］

SCN+H2O2、（NH4）2S2O3、EDTA、脲酶。王建旭

物体内同时表达，转基因拟南芥对甲基汞的耐性明

显提高（是野生型拟南芥的40倍，是转merB基因

［29］拟南芥的5倍）。Kiyono等研究认为，表达merC－SYP121蛋白的转基因植物对汞有更高的抗

报道了在土壤中添加2g/kg硫代硫酸铵后，印度荠菜根系、茎、叶片总汞含量均增加，分别是对照等

4倍、2倍。Cassina等使用细胞分裂组的8倍、

素和（NH4）2S2O3对植物汞提取情况进行研究。研究发现，联合使用细胞分裂素和（NH4）2S2O3比单

（NH4）2S2O3更能提高印独分别使用细胞分裂素、度荠菜和向日葵对汞的富集能力。

植物提取修复技术发展前景十分诱人，而这项技术发展的关键在于寻找一种对汞有超富集作用的

植物。虽然各国学者已经经过30多年的找寻和筛选，但有关汞超富集植物成功筛选的报道并不多见。

［25］

2010年，王明勇等在我国首次发现一种汞富集——乳浆大戟，这种植物对汞富集量为25.3～植物—

35.1mg/kg，运转系数为1.2～2.5，大于1，具有明Liu等报道了一种显的富集植物特征。2014年，

——白三叶草。在对汞有强烈富集作用的植物—

HgCl2含量为10μg/L的Hoagland营养液中培养白

7d后对这种植物根、三叶草，茎、叶汞含量进行测定，检测结果表明，白三叶草根、茎、叶汞含量分别为

22.63、53.98、22.98mg/g，运转系数为3.4，目前发现的所有对汞有富集能力的植物中，本次报道的白三叶草富集能力最强。

植物修复技术是一种原位修复技术，在修复土壤污染的同时中，也能起到美化周围环境的功能。在我国西南一些土壤汞污染严重的地区，当地人均收入偏低，土壤汞污染面积大，地方政府不可能投入大量资金修复土壤污染，因此植物修复技术作为一种低投入修复技术，在修复当地土壤汞污染方面潜力巨大。

2.5基因工程技术（Geneticengineering）

近年来，随着分子生物学和分子遗传学的发展，研究人员将金属硫蛋白（MTs）、金属螯合剂、重金属转运蛋白基因等导入到特定植物体内后，发现植物对重金属的耐受性和提取能力增加，即提高了植物修复效率

［27］

［26］［24］

［23］

性，也能比野生型植株富集更多的汞。另有研究表

MTs基因可以显著提高水花生对汞的抗性和富明，集能力

［30］

。

基因工程技术虽然可以提高植物修复效率，但这种技术目前还仅仅处于实验室研究阶段，而且转基因技术在我国一直是一个极具争议性的话题，这种修复方法在实际工程应用中应特别小心。

3研究展望

20世纪80年代开始，西方发达国家开始采取措施限制汞的使用、出口和转让，促使西方国家土壤汞污染问题得到遏制。但发展中国家由于自身发展的需要，依然在使用大量化石燃料等含汞原料，导致局部地区土壤汞污染加重。当前，中国已经在采取

2014年11月在北京签订的《中行动遏制汞的排放，

美气候变化联合声明》中，中国做出控制化石燃料

使用的承诺，这一举措在一定程度上会降低我国汞的排放量。

当前，围绕土壤汞污染的修复已经形成多种修复技术，其中，固化稳定化技术和热解析技术属于常用技术，植物修复技术、纳米技术、基因工程技术属于新兴修复技术。目前，单一修复技术逐渐被多种修复技术联合使用所代替，纳米技术等新兴技术得到越来越多的重视。在国外，固化稳定化技术已经得到工程实际应用，热解析技术也逐渐成熟，在工程应用中逐渐发挥作用。但我国由于起点低、投入少、政府重视程度不高等因素，我国的修复技术明显落后于西方发达国家，具体表现为修复技术单一、修复设备落后、修复工艺简单、成功修复案例较少等，这些不足已经严重制约着我国土壤汞污染修复技术的发展。因此，开发一种修复周期短、稳定性好、费用低廉的修复技术，加大修复设备的研究，成为我国修复领域的两件亟需完成的工作。

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。因此，基因工程技术为土壤修复提供

了一条新的方法，具有十分广阔的发展前景。

革兰阴性菌等细菌体内的mer操纵子对汞化合mer操纵子的结构物有着特殊的抗性和转变能力，

基因包括merA、merB、merC、merD、merF、merT、merP，merB基因的研究最为广泛。其中有关merA、2000年，Bizily等［28］首次将merA和merB基因在植

2015年5月王立辉等：土壤中汞的来源及土壤汞污染修复技术概述

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第2篇：土壤修复新技术范文

关键词:土壤污染、生物修复、研究进展

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1原位修复技术：

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2异位修复技术：

异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1污染物的性质：

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。

3.2环境因子：

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3生物体本身：

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，

植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题：

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议：

随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。

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[8]沈德中.污染环境的生物修复(第一版)[M].北京:化学工业出版社,2001:14,311.

第3篇：土壤修复新技术范文

还人类一个健康的家

土地承载着人类，是人类的存在之基。在所谓的“物竞天择”、“荣华富贵”、“功成名就”等世俗追求之中，人类开始迷失，肆无忌惮地向大地母亲发起战争，土地污染、土壤荒漠化、土地盐碱化……长此以往，人类将失去一片又一片净土。康复大地，还人间一片净土，给自己和子孙后代留下立足之地。作为人类心灵之所，土地是人类灵魂的归宿，“为什么我的眼里常含泪水，因为我对这土地爱得深沉。”大地千疮万孔，其实是心灵的千疮万孔。康复大地，康复的不仅仅是土地，更是人类的心灵。对土地的破坏，也将会使人类心灵居无定所。“此心安处是吾乡”，失去土地的人类，正如“落叶”不能“归根”一样。康复大地，找回的是心灵的那片净土，重归的是生命的至善圆满。土壤的明天，就是人类的明天，土壤的未来就是人类的未来。大地康复，迫不及待。庆幸的是，科技改善土壤已经在路上。

解码污染土壤修复

所谓污染土壤修复，是指通过技术手段将土壤中的污染物转移、吸收、降解，使其浓度降低到可接受水平或转化为无害物质，最终让遭受污染的土壤恢复正常功能。人类对土壤污染的治理与修复始于20世纪80年代，其理论与技术却很快成为环境科学与技术研究的前沿，综合了生态学、土壤学、微生物学、生态毒理学、环境化学、工程学的理论和方法。根据工艺原理划分，污染土壤修复的方法大致可分为生物、物理、化学和联合修复等方法。

化学修复技术出现得比物理修复技术要早，通过化学剂的溶解和沉淀等作用来改良受污染的土质，主要有土壤固化一稳定化技术、淋洗技术、氧化还原技术、光催化降解技术和电动力学修复等。固化稳定化技术普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复，是将污染物在污染介质中固定，常用的固化稳定剂有石灰、沥青和硅酸盐水泥等，其中水泥应用最为广泛。土壤淋洗修复技术是通过将水或含有冲洗助剂的水溶液、酸P碱溶液、络合剂或表面活性剂等淋洗剂注入到污染土壤或沉积物中，洗脱和清洗土壤中的污染物。氧化还原技术适用于土壤和地下水同时被有机物污染的修复，是通过向土壤中投加化学氧化剂或还原剂，使其与污染物质发生化学反应来实现净化土壤的目的。光催化降解技术是一项新兴的深度土壤氧化修复技术，可应用于农药等污染土壤的修复。电动力学修复通过电化学和电动力学的复合作用（电渗、电迁移和电泳等）驱动污染物富集到电极区，进行集中处理或分离。

生物修复是土壤修复的“新宠”。同物理、化学方法相比，它具有基本保持土壤的理化特性、污染物完全降解、处理成本低、安全性能高与应用广泛诸多特点。生物修复技术是利用生物的生命代谢活动减少土壤环境中有毒有害物的浓度或使其完全无害化，从而使污染了的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程。

微生物修复是利用微生物将环境中的污染物降解或转化为其他无害物质，是农田土壤污染修复中常见的一种修复技术，已在农药或石油污染土壤中得到广泛应用。如利用土壤中的红酵母菌和蛇皮癣菌净化土壤，对剧毒性的聚氯联苯降解率分别达到了40%和30%。在海湾战争期间，油田流出的原油造成科威特500多公顷，约20%的国土受到了污染。

植物修复技术是目前最热门的研究技术，它是通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用来治理土壤中的污染，如栽种苜蓿、黑麦草等植物可有效修复多环芳烃、多氯联苯和石油烃的污染。植物修复技术尤其在重金属污染土壤修复方面的效果特别显著。大自然中生长着许多对某些重金属具有很强的吸收和富集能力的特殊植物，人们将其称为超积累植物。如蕨类植物蜈蚣草对砷具有很强的超富集功能，其叶片含砷高达8‰（质量分数）。连续种植多年植物，可明显地降低土壤中重金属的含量，逐步降低土壤污染。

动物修复是利用土壤中的动物吸收和积累有毒有害污染物，从而降低土壤中污染物比例，达到修复和治理污染土壤的目的。土壤动物对土壤生态系统的形成和稳定起着重要的作用。如，占土壤生物总数量60%的蚯蚓对多种重金属、有机磷农药、多氯联苯，多环芳烃、放射性污染物等环境有害物质有反应指示和积累指示的特殊作用。

走近沙漠上的现代农业

“荒凉、贫瘠和没有希望的土地”，这是美国作家马克·吐温笔下的十九世纪的以色列。时至今日，若马克·吐温重返以色列，他恐怕要以为是去错了国家——昔日的荒漠已成瓜果飘香的良田，这里出产的农产品占据了40%的欧洲瓜果、蔬菜市场；这里的棉花单产世界第一。自建国以来，在农业人口只占全国人口3%的情况下，仅用一代人的时间以色列的农业产量就增长了12倍。神话的背后却是自然条件的残酷，以色列国土的45%是沙漠，60%为干旱地所覆盖……以色列人凭着勤劳与智慧，让他们的每一寸土地都透着高科技，高科技对以以色列农业增长贡献率超过90%，也排名世界第一。走进以色列，恐怕很多人会感叹：世上根本没有贫瘠的土地，有的只是贫瘠的人！

为了发挥土壤的效能，土壤在以色列人眼中是有生命的，这种祟拜不是将土地置于盲目的圣坛，而是通过现代科技手段实现与土壤的对话，全面了解土壤的状况，并对土壤物尽其用。如，他们在种植前，都要将光学土壤监测仪插入土壤，获取有关污染和土壤成分等多方面的实时信息，并将土壤化学、物理特性的分析数据输入计算机，便可掌握土壤矿物质构成，发现土壤是否缺水“渴了”，是否受污染，也知道哪里适合耕种，哪里不适合。以色列开国元勋本·古里安曾说过：“在某种程度上，我们应该感谢贫瘠给我们带来的一切。”正是以色列人从内心上对土地怀着敬畏之情，才使得他们对土地的使用，采和谐的生产方式，尊重土地这个生命体本身的规律，将土地看作与自己身体是一体的，两个生命体相互关联。所以，土地的价值得到可持续地发展，所以人与土地和谐共生，共同长存于同一片天地之下。

第4篇：土壤修复新技术范文

关键词：城市土壤；重金属污染；植物修复技术；大生物量非超富集植物；综合评估筛选法

中图分类号：X53 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.03.011

城市土壤因受人类活动强烈影响而区别于自然土壤，主要指厚度大于50 cm的非农用土壤，通常出现在城市和城郊区域[1-3]。城市化过程中的工业发展、城建工程的实施和居民日常生活等人类活动排放的污染物，以各种形式直接或间接地进入城市土壤，改变了城市土壤的理化属性，造成了城市土壤的重金属污染[4]。城市土壤重金属既可通过直接接触密集的城市人群而危害人体健康，又可通过对大气、水体的影响而影响城市生态环境，进而影响生命安全[5-6]。城市土壤既可以为城市绿色植物的生长提供养分，是其必不可少的生长介质，又可以为土壤微生物提供栖息地，是其能量的重要来源之一，所以城市土壤是城市生态系统尤为重要的组成部分，与城市生态环境息息相关[5]。因此，城市土壤重金属污染修复技术成为国内外学者研究的热点领域。

1 城市土壤重金属污染现状

原成土母质和人为活动是城市土壤重金属的来源，其中工业生产、机动车辆尾气排放、生活垃圾堆弃等人为活动是造成城市土壤重金属污染的主要因素。一方面，人为活动产生的重金属以气溶胶的形式进入大气，经过干湿沉降间接进入土壤；另一方面，附着于废弃物中，直接排入城市土壤，造成重金属污染，甚至污染地下水。并且城市土壤重金属污染具有一定的空间分布特征，总体表现为城区内部土壤重金属含量明显高于郊区，并且交通干线两侧、人类活动密集区、老工业区重金属污染较为严重，而受人为活动影响较小的风景区、公园等功能区土壤重金属污染则属于中低度污染和轻微生态风险。

城市土壤Pb、Zn、Cu、Cd等重金属多介质复合污染给人体健康带来了极大的风险。食物链传递研究表明，重金属已经不同程度地污染了我国的城市郊区菜地土壤[7-9]，重金属含量已超标的蔬菜大量向城市供应。除此之外，以扬尘为载体进入大气的城市土壤重金属，最终可通过人体的新陈代谢作用而进入体内并逐渐积累，从而直接威胁到人体健康。研究表明，北方沙尘暴天气发生时，大气环境中土壤重金属元素浓度迅速增加，Pb、Zn、Cu、Cd的浓度比平常高出3～12倍[10-11]。据相关研究部门统计，上海市大约有1/3的大气颗粒物来自于土壤扬尘[7]。此外，城市土壤重金属元素的积累对植物、动物、微生物的生理生态等方面也产生一定的毒害，导致城市土壤的退化。

2 土壤重金属污染修复研究现状

近年来，科研工作者不断探索重金属污染土壤的修复技术，使物理、化学和生物等修复技术得到了较快的发展。由表1可知，尽管这些物理、化学修复手段对治理重金属污染土壤具有非常重要的实践意义，但仍具有投资大、修复效率低、对周围环境干扰性大、易导致次生污染等诸多缺点。相比较而言，尽管植物修复技术有着种质资源较少、修复效果待改善和植物生长条件等局限性，但其仍具有技术和经济上的双重优势，不仅能够利用绿色植物的新陈代谢活动来修复土壤环境中的重金属污染，而且具有一定的观赏价值，有助于园林城市的建设。

广义的植物修复技术是在多学科交叉点上发展起来的新技术，建立在植物对某种或某些化学元素的耐性和积累性基础之上，利用植物及其根际共存微生物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术[12]。通常所说的植物修复技术是指选择具有吸收富集土壤中污染元素能力的植物，并将该植物种植于特定重金属污染的土壤上，随着该植物收获和植物组织器官的妥善处理，便可移除土体中的该种污染重金属，最终达到污染治理与生态修复污染土壤的目的[13]。这种技术因为其在土壤污染治理方面的巨大应用潜力，吸引了各国相关领域的科学家进行相关研究，并取得了一定的进展。

2.1 超富集植物修复技术

现今已经发现的超富集植物约500多种，主要分布在气候温和的欧洲、美国、新西兰及澳大利亚的污染区，但利用植物修复污染土壤则是近几十年的工作。目前，关于超富集植物对重金属耐性和积累性机理、修复性能改进及应用技术等方面的研究已经在全世界范围内展开，并且也取得了一定的进展。此外，植物修复技术商业化因其工程性的试验研究以及实地应用效果，在未来具有巨大的商业前景。

2.2 超富集植物修复的局限性

超富集植物在修复土壤重金属污染方面表现出显著的生态效益、社会效益和经济效益。尽管利用植物修复技术修复重金属污染土壤具有廉价、有效、使土壤免受扰动等优点，但是在实际应用中，超富集植物由于其固有的特点，大大限制了在植物修复技术中的应用。第一，大部分超富集植物生物量低下，严重制约了修复效率，且植株矮小，不便于机械化作业；第二，超富集植物引种易受到地域性限制，因其多为野生植物种质资源，区域性分布较强，难以适应新的生物气候条件；第三，超富集植物往往只适用于某种特定的重金属元素，具有较强的专一性，对土壤中其他含量较高的重金属则表现出中毒症状，从而在重金属复合污染土壤修复中的应用受到了限制；最后，超富集植物根、叶、果实等器官机械折断、凋谢或腐烂等途径使重金属重返土壤，易造成二次污染，间接降低了修复效率。

2.3 大生物量非超富集植物与超富集植物修复技术

Ebbs等[16]认为超富集植物以外的其他大生物量非超富集植物也具有修复重金属污染土壤的可能性，并提出农作物地上部可观的生物量能够补偿地上部较低的重金属含量的观点。周振民等[17]指出了大生物量非超富集植物修复技术是一项非常有发展潜力的植物修复技术。因此植物修复技术走向工程实践的主要任务是筛选与开发大生物量、富集重金属能力强且具有观赏性的复合型修复植物。

3 土壤重金属污染大生物量植物修复技术研究进展

现有超富集植物种质资源贫乏，并且其具有自身的局限性，修复效果也有待于进一步加强，故植物修复技术还不成熟。另外，评价植物修复重金属污染的标准是重金属迁移总量，然而已经发现的超富集植物因其生物量小、生长缓慢而使重金属迁移总量相对较低，自然种群中存在着对重金属具有一定耐性的大生物量植物，虽然其单位质量的重金属含量尚不满足超富集植物的定义，但此时其所积累的重金属绝对量反而比超积累植物的绝对量大。因此大生物量非超富集植物对城市土壤重金属的修复作用更大。

3.1 大生物量修复植物的优势

以大生物量植物种质资源作为筛选修复植物对象是有依据的，一方面，大生物量修复植物具备普通植物的功能特点；另一方面，大生物量修复植物还有普通植物不具备的诸多优点。主要表现为：

（1）高生物量植物种质资源丰富，有着巨大的潜力，可为筛选提供坚实的基础；

（2）在进行城市土壤修复、调控大气环境的同时，能够美化环境，一举两得；

（3）具备观赏性的大生物量修复植物，不会进行食物链的传递积累，减少了对人体的危害；

（4）大生物量植物对人类健康也有着一定的作用，如油松、核桃、桑树等对杆菌和球菌的杀菌力均极强，花卉芳香油可抗菌，提高人体免疫力，可作为保健食品或调控大气环境；

（5）在长期的生产实践中，品种选育、植物栽培以及病虫害防治等经验日益丰富。因此，筛选大生物量植物修复城市土壤重金属污染是可行的。

3.2 大生物量植物的耐性与积累性研究

4 大生物量修复植物的判断标准与筛选

由周振民等[17]对重金属污染土壤大生物量修复植物进行的综合研究可知，其筛选对象主要为部分农作物、杂草、树木和花卉。修复城市土壤的大生物量植物应具有一定的生态功能和观赏价值，按观赏部位可分为观花的、观叶的、观芽的、观茎的、观果的五类；从低等到高等植物，从水生到陆生；有草本也有木本，有灌木、乔木和藤木，种类繁多。因此筛选既具有观赏性又具有生态修复功能的大生物量修复植物就尤为重要了。

为了便于采取定性与定量相结合的综合评估分析法筛选出具备此能力的大生物量修复植物，这就要求植物符合一定的判定标准。耐性特征、积累特征、观赏性和生态调控功能是主要的评定指标，其中耐性特征和积累特征是最基本的判断标准。耐性植物应该能够在较高重金属污染浓度的土壤上完成生命周期，并且污染处理的植物地上部生物量与对照植物的地上部生物量相比没有明显的下降，这才说明该植物对重金属污染的土壤具有一定的耐性。积累特征以转移系数和富集系数综合表示，李庚飞等[25]研究表明，在利用大生物量非超富集植物进行重金属污染修复时，若植物对某重金属元素的转移系数和地上部分富集系数均大于0.1，说明植物对该金属元素具有富集的潜力。此外，植物观赏性和固碳释氧、吸收有毒有害气体等生态调控功能等指标的纳入，对采用综合评估筛选法进行复合型修复植物的筛选更有意义。

大生物量植物种类繁多，盲目地筛选是不科学的。因此首先应该搜集资料，调查各种植物的特点及其本身生长习性，从中初选出最有可能成为修复植物的种质资源进行研究，之后再进一步确认。例如，可从受污染严重的区域采集仍然能够正常生长的物种进行试验，或从生长不易受环境影响的物种着手。初选大生物量修复植物在一定程度上可由植物的根、茎、叶初步判断[26]。生物量与株高成正比，而生物量越大，修复效率也相应增大，因此株高是修复植物的重要选择依据。为使筛选出的修复植物具有更好的实践性，也应尽量地人为模拟与特定重金属污染城市土壤条件相一致的环境条件，利用盆栽试验筛选出大生物量复合型修复植物。

5 结 语

我国对植物修复重金属污染土壤的研究起步较晚，筛选工作做得不多，大量有潜力的修复植物还有待发现，尤其是以大生物量修复植物为筛选对象将成为一个突破口。总的来说，用大生物量修复植物修复污染土壤的潜力巨大。在城市污染土壤修复中，大面积地应用与其他手段相结合的大生物量修复植物，既可以美化环境，又能带来巨大的经济效益。因此进一步提高大生物量修复植物的修复效率，应从生态位的理论出发，开展植物品种的筛选与培育、复合修复技术应用、修复效果验证试验等方面的研究，以适应城市需要，并将植物修复、观赏植物苗木生产、园林景观建设与生物质能利用有机结合，形成环境污染修复产业，走循环利用绿色发展之路。

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第5篇：土壤修复新技术范文

【关键词】土壤修复；物理修复技术；化学修复技术；生物修复技术

随着工业化、城市化进行的不断加快，我国土壤污染问题日益突出，污染所导致的严重环境危害事件时有发生，并呈逐步上升趋势，土壤治理与生态修复已成环保领域的重要任务，全面启动全国范围内土壤修复工作迫在眉睫。《全国土壤环境保护“十二五”规划》已进入国务院审批程序，土壤与场地修复也列入“十二五”社会发展科技领域国家科技领域国家科技计划项目指南。土壤修复将成为新兴的环保产业。

一、修复土壤的重要意义

土壤污染是指人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象。主要污染物质包括农业生产中使用的化肥、农药,城市周边工业释放的有机物、重金属、放射性物质、病原菌等。特别是在近年来，对着经济发展与城市化的加速，工矿企业导致的场地污染严重，使土壤遭受到严重的有机物污染和重金属污染，没有处理的污染场地将是定时炸弹，可能对国家可持续发展造成巨大影响，因此必须对土壤污染进行妥善修复，促进社会、经济、环境的可持续发展。

二、物理、化学和生物土壤修复技术

（一）采用电动修复，确保改良土壤性能

电动修复技术是源于美国的一种净化污染土壤的处理技术。操作时，先将在受污染土壤中插好电极，然后通入微电流而形成电场。将电极插入受污染土壤区域,通过施加微弱电流形成电场。土壤空隙里的水或外加流体，可以作为介质。在电场里，由于电动力学作用，污染物会做定向移动，并在电极区的周围发生反应。人们通过电沉降作用或急着电沉积等功能的发挥，可以对污染物实施集中分离或采取其他方式进行处理。这种技术优点是：一般需要化学药剂,对环境的危害性非常小，可以将其污染度视为零。但是，它也有自身的局限性：电荷缺乏的非极性有机物去除效果不好。

（二）采用挖掘手段及热处理技术，提升修复效果

一是采用挖掘手段。挖掘手段是其他修复技术的辅措施，属于修复技术方案的一部分。挖掘的根本目的是让受污染的土与原来的位置相分离，主要指挖掘过程及挖后处理，以及对挖掘后的土壤再利用。二是加强热处理。采用直接的热交换形式，或是通过间接的热交换方式，对污染物及其介质进行加热处理，指导加热至一定的温度，一般为160～540℃，通过直接或间接热交换,将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度(160～540℃),从而达到让污染物挥发或与介质相分离的目的。根据温度的高低，可分成低温及高温热处理技术。低温指土壤温度在160～315℃之间，高温指土壤温度在275～540℃之间。这种修复技术主要适应于具有较强挥发性污染物的处理，而对于挥发性不强的污染物却没有什么实际效果。

（三）采用玻璃化及冰冻技术，加强土壤修复

一是采用玻璃化技术。采用高温的方法，让被重金属污染过的土壤处于高温环境下，变成玻璃状态，将重金属固定在其中，以稳定土壤中的重金属。这种技术主要用于解决土壤中的重金属污染问题，具有速度快、效果显著的优点，能够达到根治的效果。但是，它也有自身的缺点，如所需要的费用造价高，工作量大，一般只在重金属严重污染区域的抢修中使用。二是采用冰冻土壤的技术。这种技术主要是采用布置管道，进行等距离的安放，然后将无害的冰冻溶剂放进管道中，使其让土壤中的水分冻结起来，从而达到防止污染进一步扩散的目的。

（四）采用稳定/固化技术，解决无机物重金属污染

这种技术重要是将石灰、水泥等投放到土壤中，将土壤与污染物隔离开来。或是采用其他手段，降低污染物的活泼状态，从而降低污染危害程度，以防出现二次污染。当土壤被重金属严重污染时，可以采用稳定/固化技术，对其中的污染物质(无机物)进行处理，但是对有机物的污染没有作业，譬如，这种技术不能用来处理农药污染的土壤。

（五）生物修复技术

生物修复是指用生物，特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。

1、动物修复技术

这些技术主要是利用某种动物如蚯蚓对重金属进行吸收,从而使土壤中重金属含量得到一定程度上的减少。这种途径虽然可以使重金属含量得到一定地减少，但是有蚯蚓等排放出来后，容易造成二次污染。研究表明,饲养在牛粪和生活垃圾中的蚯蚓对硒和铜元素的富集能力很强,且富集铜的能力比富集硒的能力强。

2、植物挥发修复技术

植物挥发修复技术是利用植物根系分泌的一些特殊物质使土壤中的重金属转化为可挥发态,或者植物将土壤中的重金属吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中,从而净化土壤的一种修复技术。植物挥发要求被转化后的铅结合成难溶的磷酸铅,使铅固化而降低铅的毒性;一些植物在体内能将Se、As和Hg等甲基化而形成可挥发性的分子,从而释放到大气中;一些烟草和转基因植物如拟南芥也能将有机汞和无机汞盐转化为气态单质汞。

3、微生物修复技术

微生物修复技术是利用微生物（土著菌、外来菌、基因工程菌）对污染物的代谢作用而转化、降解污染物，主要用于土壤中有机污染物的降解。通过改变各种环境条件如：营养、氧化还原电位、共代谢基质，强化微生物降解作用以达到治理目的。

微生物修复技术有：强化自然递减(Enhanced natural attenuation)、生物堆制法(Biopiles)、堆肥法(Composting)以及氧化还原交替法(Sequential A/O treatment)。微生物修复技术已成功应用于煤气厂址PAHs（多环芳烃）污染修复，石油烃污染土壤修复，农药污染土壤修复等。微生物修复技术的优点是费用低、易操作、没有二次污染等。

三、生物修复技术的发展前景分析

物理和化学方法修复土壤，具有一定的局限性，难以大规模处理污染土壤，并且能导致土壤结构破坏，生物活性下降和土壤肥力退化，修复成本高。生物修复是一项高效修复技术，具有良好的社会、生态综合效益，容易被大众接受，具有广阔的应用前景，因此备受环保及科研界的关注。

一是生物修复技术的优势。生物修复技术具有效率高、运行过程稳定性强，无污染、方便现场操作的优点。

二是生物修复技术的不足。植物修复时间长，对植物收获后的处理问题，还有待于进一步进行研究实践。特别值得指出的是：植物修复技术还仅仅停留在试验和示范的阶段,尚未在得到大面积的推广，更谈不上土壤修复的产业化发展。此外，如何将物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术、植物修复技术等有效地结合起来，在目前来看，其研究是十分不足的。

三是土壤修复技术研究方向。我们应该积极探寻重金属污染的超积累植物，对这种植物的生活习性，生长分布规律、特点等进全面地调查研究，并建立相应的数据库。从植物的修复能力来看，不仅与自身特点有关，而且以其根部所处的环境也具有密切的关系。我们应该对微生物进行充分地利用，使植物的根际环境得到根本的改变,从而使植物的修复能力大大增强。如果将与某种污染相适应的真菌引入进来，并将其与超累积植物进行接种处理,则能够有效地增强植物的修复功能。

第6篇：土壤修复新技术范文

去年5月份，国务院颁布了《土壤污染防治行动计划》（“土十条”），拉开了土壤修复的大幕。同年11月份，《土壤污染防治法》草案征求意见稿，初步确定了预防和保护、管控和修复等制度设计。今年3月份，农业部印发落实“土十条”的实施意见，部署加强农用地土壤污染防治。一系列文件的出台让人们对土壤修复产业给予了极大的关注。

防控修复谁为先

在很多人眼中，污染土壤修复是环保行业的一块大蛋糕，不少业内人士曾估计其带动的产业规模会达几万亿元。随着“土十条”及其配套文件陆续出台，人们发现，产业要达到目标规模尚需时日。国土资源部土地整治中心提供的数据显示，我国土壤污染修复产业产值，尚不及环保产业总产值的1%。环保部有关负责人在解读文件时也表示，文件将推动土壤环境质量监测、调查、评估、治理修复和装备药剂生产等相关产业发展。到2020年，预计可带动环保产业新增产值约4500亿元。

大面积的土壤治理是个世界性难题，其复杂性和投入远大于空气和水。治理越难就越凸显防控的重要性。在广东省生态环境与土壤研究所研究员陈能场看来，一系列文件的出台，标志着我国土壤污染防治理念的转变，从“一刀切”的指标控制转向强调预防为主、风险控制的综合防控。发达国家土壤污染治理经验显示，污染预防、风险管控、治理修复的投入比例大致为1∶10∶100。他认为，土壤污染防治的本质是在保护土壤的基础上，分类合理利用土地。单纯的土壤修复是最末端和不得已的防治方式。

土壤污染不能上来就“治病”，得先“号脉”，“药方”也不只土壤修复这一剂。按照农业部的规划，要在耕地土壤污染详查和监测基础上，将耕地环境质量划分为优先保护、安全利用和严格管控三个类别，实施耕地土壤环境质量分类管理。优先保护未污染和轻微污染耕地，安全利用中轻度污染耕地，严格管控重度污染耕地。这意味着，对于污染轻微的耕地，可以调整种植结构，种植不吸附重金属的林木；对于污染特别严重的，可以实行风险管控，休耕退耕或生态移民等，而不是“一刀切”的土壤修复。

目前，中央政设立了土壤污染防治专项资金，主要用于开展土壤污染状况调查、修复治理等工作。农业部先后在天津、广西、湖南等地开展农产品产地重金属污染治理修复试点，启动9个污染区的污染修复示范项目。针对典型作物和污染物，将建设耕地污染综合治理与修复示范区，2020年年底前，受污染耕地开展治理与修复1000万亩。

修复资金哪里来

广西河池市是“土十条”确定的全国6个土壤污染综合防治先行区之一。16年前，一场特大暴雨使该市环江县一处尾矿库溃坝，沿岸上万亩耕地受到重金属污染。为了修复耕地，农民曾采取撒石灰的原始方法，但收效甚微。针对当地特点，2005年，中科院地理资源所研发了超富集植物与经济植物间作修复技术。政府向村民们免费发放蜈蚣草苗、东南景天苗、桑树苗，指导村民种植。蜈蚣草和东南景天是超富集植物，对重金属有很强的吸收能力，通过把重金属富集在茎叶中，从而带走土壤中的重金属。

技术成熟后，在2450万元中央重金属污染防治专项资金支持下，环江土壤污染治理工程于2010年启动，这是广西首个农田土壤修复工程。项目以“地方政府主导、科研单位技术支撑、农民主动参与”的模式，共计修复污染农田1280亩。5年后，治理区域农产品产量达到当地正常水平的90%以上，农产品重金属合格率达到95%，工程通过验收。昔日颗粒无收的耕地，如今已是郁郁葱葱的桑园。

土壤污染成因复杂，治理难度大、周期长，需要巨大的资金支持。数据显示，2007年至2015年，国内总投入约90亿元的316个土壤修复项目中，来源于财政资金、自筹资金、财政与自筹资金组合的金额分别为63%、14%和21%。“修复资金多来源于财政，难以形成合理的盈利模式，制约着土壤修复产业的发展。必须加快探索土壤污染修复市场化发展之路。”中国农科院农业资源区划所副所长徐明岗建议，应加大社会化治理，可采取治理效果与收费相挂钩的承诺式治理方式。

“土壤污染综合防治先行区本身就是要创新，不管是PPP还是第三方治理，都要有可以预期的回报。”河池市环保局有关负责人表示，要在现有PPP模式探索试点的基础上，以土地资源开发利用价值为桥梁，将污染场地修复与建设用地开发、污染农田修复与种植业发展相融合，吸引社会资本投入，政府和企业共同治理土壤污染，共享土地开发利用收益。

治土良法何处寻

“我国开展土壤修复技术研发比欧美发达国家约晚20年，在修复技术、装备及应用上，还存在较大差距，制约了国内土壤修复技术的产业化发展。”湖南永清环保集团董事长刘正军表示，目前我国相当部分修复技术与设备从国外引进，购置价格昂贵，设备维护成本高，经济性差。由于土壤类型、污染程度的差异，导致这些技术设备出现“水土不服”。这需要国内企业研发具有自主知识产权、适合我国污染土壤特点的实用修复技术与装备。

徐明岗介绍，国内外对土壤重金属污染的治理主要从两方面入手：一是活化手段，即增加重金属的溶解性和迁移性，通过土壤淋洗把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再回收处理富含重金属的废水，这也是目前城市土地重金属治理采用的主要方法。二是钝化手段，即改变重金属在土壤中的存在形态，通过降低重金属的生物有效性，从而降低农作物对重金属的吸收量。从农业生产的角度看，钝化手段比较符合现阶段我国农业的发展水平，经济可靠且易于农民掌握，有利于大面积推广。

第7篇：土壤修复新技术范文

关键词：石油污染；土壤污染；治理技术

随着工业的发展，石油的需求量大幅度增加，并且在开采、运输、贮藏、加工过程中，由于意外事故或管理不当，导致石油排放到农田、地下水、海洋，使环境遭受污染，直接危害人类生产与生活。据资料统计，目前每年有800多万吨石油进入世界环境，污染土壤、地下水、河流和海洋，其中石油对土壤的污染主要是破坏土壤结构影响土壤通透性，损害植物根部，阻碍根的呼吸与吸收，最终导致植物死亡。其次，被污染到土壤的石油芳香烃类物质对人及动物的毒性较大，其中的苯、甲苯、二甲苯、酚类等物质，如果经较长时间较大浓度接触，会引起恶心、头疼、眩晕等症状[1]。此外，石油中的多环芳烃类物质具有强烈的三致作用，能通过食物链在动植物体内逐渐富集，它在土壤中的富集更具危害。鉴于土壤污染的严重危害，治理土壤石油污染势在必行，已引起许多国家高度重视，不断采取措施，治理石油污染。

1．土壤石油污染现状及危害

1.1 土壤石油污染现状

石油工业是国家综合国力的重要组成部分，但石油开采石油化工行业的发展及石油产品的广泛使用，使石油污染成为世界性公害之一。当今世界石油总产量每年约22×108t。其中17.5×108t是由陆地油田生产的。仅石油污染一项每年全世界就有8×106t进入环境。美国环保署报道，在20世纪90年代已有10万个地下油罐存在不同程度的泄漏。

中国作为世界上最大的发展中国家及石油生产和消费大国，由于生产条件、环保技术等方面相对落后，石油污染问题相当突出，尤其是土壤的石油污染问题日益严重。在有机污染土壤中，石油污染占相当比例。我国自1978年原油产量突破1×108t大关而成为世界十大产油国之一以来，勘探开发的油气田和油气藏己有400多个，年产石油污染土壤近1×105t，累计堆放量近5×105t。以油田为例，每口油井污染土地面积为200~500m2，全国共有油井2×105t口，由此造成的土壤污染可达8×107m2，这一数字每年还在增长中。1998年，全国石油、炼化企业生产含油固体废物量达4.29×106t，利用率低于50%，由此造成土壤污染可达3.3×106hm2，我国每年有6×105t石油经跑、冒、滴、漏等途径进入环境，造成土壤污染。据不完全统计，全国因使用污水灌溉而导致土壤污染面积达9.3×103hm2，全国类似农田有1×105 hm2。在北方产油地区原油污染面积逐年扩大，在辽河油田的重污染区，土壤原油含量达到1×104mg/kg，是临界值（200mg/kg）20的倍。研究结果显示，当土壤原油含量为3100mg/kg时，玉米减产10%，若原油含量达到500mg/kg，则苯并芘在玉米中的残留量超标，玉米不能食用[2]。

综上所述，石油污染物对环境造成污染和破坏，危害人体健康和生存环境。因此，石油污染治理是当前急需解决的问题，对人类生存和社会可持续发展具有重要的意义。

1.2 土壤石油污染的主要危害

1.2.1破坏土壤

    石油物质进入土壤后，会引起土壤理化特性的变化，如堵塞了土壤的孔隙结构，破坏土壤结构，使土壤的透水性降低；其富含的反应基能够与土壤中的无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用，从而使土壤的有效磷、氮含量减少，导致土壤有机质的碳氮比（c / n）和碳磷比（c / p）的变化，由于这些变化，一方面恶化了土壤微生物的生存环境，另一方面石油自身对土壤中微生物也具有一定的负面影响，进而导致了反映土壤活性的微生物数量减少，微生物群落和微生物区系发生变化，使得未污染的土壤环境中微生物的五大功能明显降低，土壤的活性降低甚至没有活性，破坏土壤微生态环境[3]。

1.2.2 污染水体

土壤中的石油向下渗漏污染地下水，或被雨水携带污染地表水体，影响用水安全和农作物安全。长期使用含油污水灌溉，农作物正常生长发育受阻，抗倒伏、抗病虫害的能力降低，直接导致粮食的减产，芳香族化合物等有毒有害物质在农作物中产生残留、富集效应，并通过食物链危及人类健康。如沈抚灌渠上游污灌区水稻出现生长缓慢、烂根、粒瘪等现象，出产的大米有浓重的石油味，感官指标极差。正因这些危害使得很多影响周围环境的加油站关闭，如北京安家楼加油站和六里屯加油站近年来均发生过严重漏油事故，使附近自来水厂一度停止运行。

1.2.3 污染空气

土壤中的石油向空气中挥发、扩散和转移，使空气质量下降，直接影响人体健康、生命安危和后代繁衍。某些脂溶性物质能侵蚀中枢神经系统；一些挥发性组分在紫外线照射下与氧作用形成有毒性气体，危害人和动物的呼吸系统，多环芳烃类物质影响肝、肾和心血管系统等的正常功能，甚至引起癌变。

综上所述，土壤石油污染的隐弊性大，潜伏期长，涉及面广，治理困难，危害日益凸现，已成为不容忽视的环境问题。

2．土壤石油污染治理技术研究进展

2.1物理修复技术的研究进展

物理修复技术是利用土壤和污染物的各自特性，使污染物固定，不易在土壤中扩散、迁移、降低其对环境破坏的一类环境物理技术。土壤石油污染的物理修复技术主要包括焚烧法、隔离法、换土法等。 

（1）焚烧法

焚烧法是利用石油类物质易燃烧的特点，在温度为850～1200℃的条件下焚烧污染的土壤，使石油类物质通过燃烧的方式变为气体而脱离土壤本体，进而去除石油类污染物，达到修复土壤的目的[4]。该方法只适用于石油烃类严重污染土壤的治理，进入焚烧炉的污染土壤需要进行干化处理，并将其粉粹成直径不大于25mm的土壤颗粒，同时应考虑对焚烧过程中产生的有毒气体进行收集处理，该方法处理费用高，一般不适宜于大面积污染土壤的治理，只适用于小面积石油烃污染严重的土壤治理。

（2）隔离法

隔离法是采用粘土或其它人工合成的惰性材料[5]，将石油污染的土壤与周围环境隔离开来，该方法并没有破坏石油烃类污染物，只是起到了防止污染物向周围环境（地下水、土壤）的迁移，由于石油烃类物质对隔离系统不会产生影响，所以该方法适合于任何石油烃污染土壤的控制。对于渗透性差的地带，尤其比较适用。此法与其它方法相比，运行费用较低，但对于毒性期长的石油烃类，只是暂时地防止了石油烃类物质的迁移，不能作为永久的治理方法，并且存在着土壤周围的环境条件发生变化时，存在二次污染的风险。 

（3）换土法

换土法是用新鲜的未污染的土壤替换或部分替换原来的污染土壤[6]，以稀释原污染土壤中污染物的含量，增加土壤的自净容量，利用环境自身的能力来消除残余的污染物。换土法又可分为翻土、换土和客土三种方法。翻土就是深翻土壤，使聚集在表层的污染物分散在土壤的深层，达到稀释和自处理的目的。换土就是将污染的土壤取走，换入新的干净土壤。该方法适用于小面积严重污染且污染物又易扩散难分解的土壤治理，需要对换出的土壤进行治理，在操作过程中，操作人员将可能直接接触到污染的土壤，可能会直接导致污染物对人的危害。因此，人工费用比较高，一般适用于事故后的简单处理。客土法是向污染土壤内加入大量干净的土壤，覆盖在表层或混合均匀，使污染物含量降低或减少污染物与植物根系的接触。对于水稻类等浅根作物和移动性较差的污染物，采用覆盖法较好。新加入的客土应尽量选择粘质或有机质含量高的土壤，以增加土壤的环境容量，增强土壤的自净能力，减少客土量。

物理修复技术的焚烧法、隔离法、换土法等都充分发挥了土壤和污染物的各自特性，不用外加其他化学药剂或生物来进行处理，但也存在着处理成本高，工作量大，并只能处理小面积污染的土壤的局限性。因此，如何更好地利用土壤本身特性，突破其局限性，将是物理修复技术的研究方向。

2.2化学修复技术的研究进展

化学修复技术是利用污染物与改良剂之间的化学反应从而对土壤中的污染物进行固定、氧化、分离、提取等，来降低土壤中污染物含量的一类环境化学技术。土壤石油污染的化学修复技术主要包括萃取法、土壤洗涤法、化学氧化法等。

（1）萃取法

萃取法是依据相似兼容原理，使用有机溶剂对石油污染土壤中的石油进行萃取，然后对有机相中的石油进行分离回收，实现废物的资源化[7]。该方法适用于石油污染含量较高的土壤，处理后的石油污染物含量可低于5%，但对于大面积石油污染含量较低的土壤，其处理成本投入太高，可能会引起二次污染。因此，选择该方法前对要处理的土壤进行成本评估，再决定是否可行。

（2）土壤洗涤法

     土壤洗涤法是将污染土壤粉碎，混入足够的水和洗涤剂，得到土壤、水和洗涤剂相互作用的浆液，静止，使污染物与洗涤剂一起上升，从水相中将部分污染物从土壤中分离出来[8]。重复上述操作步骤，使土壤与水混合并加入微生物活性剂和过氧化氢，使污染物降解。将分离出来，洗涤后的土壤归入环境。过滤含有机物的污水，将水排出或将污染土壤放入容器内，将表面活性剂和水混合形成洗涤水，表面活性剂为 8～15c 的直链醇与 2～8 个环氧乙烷单元的加成物。洗涤水加入容器后，用于洗涤污染土壤，去除土壤中的石油。为了防止油和洗涤水形成乳化液，通常限制表面活性剂的加入量应小于 0.5%（v/v）。

土壤洗涤法成本较高，且操作较复杂，如异位化学淋洗[9]。该方法是将挖掘出来的污染土壤与淋洗液混合，投加到淋洗反应器中,并控制在一定条件下，通过搅拌等外力的辅助，使污染土壤和淋洗液发生作用，待土壤中的大部分污染物转移至液相后，将洗过的土壤分离出来，回填或作深度处理，富集了污染物的淋洗废液经处理后排放或回用。异位化学淋洗修复污染土壤时，通常要先进行粒度分级再分别加以处理。污染物的种类不同，在不同粒径土壤上的吸附量和吸附强度也不相同，大部分污染物强烈吸附于粘土和粉砂等细小土壤颗粒上，而此类土壤颗粒又通常只占很小的一部分，且这部分土壤颗粒又易于粘附到砂和砾石等粗土壤颗粒上。因此，粒度分级的首要目标就是将污染土壤中的细小颗粒分离开，以利于对其进行深度化学淋洗，剩余大部分土壤则可通过简单淋洗后回填或异地处置。

目前，异位化学淋洗修复石油类污染土壤的工程应用还远远落后于实验室研究，要实现其广泛的工程应用，还有一系列的技术问题需要解决。随着相关研究的逐步深入，该技术修复石油类污染土壤一定会向着实用化的方向快速发展。 

（3）化学氧化法

化学氧化法是向石油烃类污染的土壤中喷洒或注入化学氧化剂[10]，使其与污染物质发生化学反应来实现净化的目的。常用的化学氧化剂有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等。其中二氧化氯对石油烃类物质有较高的清除效率，氧化反应可以在瞬间完成，且二氧化氯的造价比较低，处理成本低。化学氧化法适合于土壤和地下水同时被石油烃类污染的治理，可以配合曝气装置，抽出的地下水经过曝气后，大部分挥发性物质被清除，然后向经过曝气处理后的水中投加氧化剂，重新回灌到土壤中，使氧化剂充分与水和土壤接触。在治理过程中，需要预先确定地下水污染带的位置，再决定抽水井的位置和注水井的位置，抽水井应设立在地下水污染带上，注水井应设立在土壤污染较强的位置。

化学氧化法与萃取法、土壤洗涤法相比，它不会对环境造成二次污染，对石油烃类物质有较高的清除效率，氧化反应可以在瞬间完成，适用于石油污染的突发事件处理，但其操作比较复杂，又要较高的技术水平。因此，该技术的推广还需要进一步的完善。

2.3生物修复技术的研究进展

生物修复是指利用特定的生物吸收、转化、清除或降解环境污染物, 从而修复被污染环境或消除环境中污染物，实现环境净化、生态效应恢复的生物措施，是一类低耗、高效和环境安全的环境生物技术[11]。土壤石油污染的生物修复技术按所应用的类型不同，可以将其分为植物、动物、微生物修复技术等。

（1）    植物修复技术

植物修复原理是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系，包括植物对污染物的吸收与富集、根系分泌物以及土壤微生物对污染物的降解等综合因素，清除环境中污染物的一种治理技术。与其他修复技术相比，具有成本低、对环境影响小、能使地表长期稳定，并且在消除土壤污染的同时，消除污染土壤周围的大气和水体中的污染物，有利于改善生态环境等优点。这一技术研究过程时间短，至今所积累的知识和经验仍然较少，但其发展和应用前景却已被世人所瞩目。

在植物修复的促进技术方面，目前主要侧重于如下两个方面的研究应用：一方面是综合促进技术的应用。主要采用土壤改良剂及其它农业措施以促进植物修复，如通过降低ph值、投加螯合剂。使用合适的化肥，改变土壤的离子组成来增加生物有效性，促进植物吸收。另一方面是基因工程技术的应用，通过育种和基因工程改良植物形状，使之更适合于进行植物修复。如改进植物根系结构的特性，增加植物降解酶的数量等。目前，对细菌与真菌在土壤石油类污染生物降解性的研究也表明，真菌要优于细菌，因此，筛选针对性的真菌孢子，选择合适的共生植物，接种形成有效的菌根是降解土壤有机污染的重要研究领域[12]。其优点是扩大了微生物与土壤的接触面积和作用时间，同时也增强了植物根系的吸收作用，特别有利于难降解的有机污染物的生物降解[13]。目前该技术还处于实验室研究阶段。

利用特殊的植物也能够降解、吸收部分有机污染物。最新的研究发现，某些有机污染物在土壤中有被“捕集”的倾向，并随着时间的推移变得比较稳定。这些被“捕集”的有机污染物的稳定性、释放行为、环境风险及其影响因素等问题，都可能会影响到植物修复的修复效率。聂发辉提出了新的评价系数即生物富集量系数，此系数的提出扩大了传统超富集植物的定义，使得富集质量分数未达某一水平但生物量很大的植物也能作为超富集植物[14]。超富集植物的研究，目前已有利用沙漠植物去除科威特石油污染土壤中的石油[15]。 

用于植物修复的最理想的植物应具有以下几个特性：① 即使在污染物浓度较低时也有较高的积累速率；② 能在体内积累高浓度的污染物；③ 能同时积累多种污染物；④ 生长快，生物量大； = 5 \* gb3 ⑤ 具有抗虫抗病能力，适应环境能力强； = 6 \* gb3 ⑥ 尽量避免选取可食用植物，而多选取非食用的树木、花草等[16]。

（2）动物修复技术

动物修复技术在国外有较长的研究史，国内的研究仍处于摸索阶段。它包括两方面内容：① 将生长在污染土壤上的植物体、粮食等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤污染状况；② 直接将土壤动物，如蚯蚓、线虫类饲养在污染土壤中进行有关研究。

土壤动物在土壤生态系统中起着分解有机质、改变土壤理化性质、保持土壤持水性和通透性、熟化土壤、促进物质循环等重要作用[17]。注意到蚯蚓等少数几种土壤动物对土壤熟化和修复起到的有利作用，尤其是蚯蚓，它是土壤中最常见的杂食性环节动物。它在土壤中不断钻洞挖穴，不断吞食含有机物质的土壤。每年经蚯蚓消化道排出的泥土每公顷约为8～12t，这些泥土是蚯蚓吞食的土壤经蚯蚓体内丰富的酶系统的作用后，而形成颗粒状的高度融合的有机无机复合肥——蚓粪。这些营养丰富的颗粒物以及蚯蚓本身运动对土壤的机械作用不仅改良了土壤的肥力同时提高了土壤的透气性和吸附能力。研究表明，蚯蚓的钻洞行为可使土壤的空气含量从8%提高到30%，土壤孔隙率从30%,提高到60%。由于蚯蚓是生活在潮湿的土壤中，通过皮肤进行呼吸。据报道在氧分压低至2533pa时仍可维持正常的呼吸，在缺氧条件下还能利用体内糖原的嫌气分解为生命活动提供能源。一般蚯蚓在水下可生存8-10d，大红蚯蚓甚至能在淹水的土壤中生存8～12个月[18]。 

鉴于上述蚯蚓的优点，我们是否可以考虑用土壤动物（如蚯蚓、昆虫和原生动物等）的捕食来修复土壤石油污染。

（3）微生物修复技术

微生物修复技术是利用天然存在或特别培养的微生物，在可调控的环境条件下将有毒污染物转化为无毒污染物的处理技术。降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、ph 值、通气及营养添加等) 来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。微生物修复技术是目前研究比较多而且相对比较成熟的一种技术。根据是否取土操作分为两大类，即原位生物修复和异位生物修复。原位生物修复是污染土壤不经搅动，在原位和易残留部位进行处理。原位生物修复包括投菌法、生物培养法、生物通气法等。异位生物修复是将污染土壤挖出，在场外或运至场外的专门场地进行处理的方法，主要方法有：土壤耕作法、土壤堆腐法、预制床法、生物反应器法等[19]。

除以上所述方法外，还有其他一些生物方法用于石油污染土壤的研究：① 酶法，添加一定的污染物于土壤中，待一固定时限后，分析酶活性变化，找出污染对土壤影响的界限[20]；② 土壤呼吸法，土壤呼吸作用受土壤中物质成分的影响较大，因此，可通过研究土壤呼吸来研究土壤污染状况；③ 生物降解法，研究土壤中的某种有机物降解状况也可以间接了解土壤污染状况； = 4 \* gb3 ④ 生物表面活性剂，投加表面活性剂可以增加石油烃类污染物质的表观溶解度, 促进微生物对石油烃类物质的获取和降解,提高生物可利用性,大幅度提高微生物的除油效果[21]； = 5 \* gb3 ⑤ 混合菌，环境中石油烃的降解是混合菌共同利用的结果,通常不同的降解菌降解不同类型的烃分子,原油降解是由多种石油烃降解菌协同完成的[22]； = 6 \* gb3 ⑥ 匀强电场和微生物联合修复法，外加电场刺激了微生物脱氢酶的分泌，对石油污染土壤的生物修复具有积极的促进作用[23]。

总之，土壤石油污染的生物修复技术无论是植物、动物还是微生物修复技术等都具有很宽广的发展前景，加强对生物降解烃类过程的研究，开发低成本、无污染、高效率的生物修复技术，使其更加完善、高效、成熟。

3．生物修复技术发展前景

随着石油工业的发展，石油污染土壤的面积正不断扩大，因此如何使石油污染土壤在较短时间内，经处理达到重复利用的标准，是亟待解决的问题。目前,石油污染环境治理方法主要有物理法、化学法和生物法三大类。近年来，生物修复技术在国内外都得到了较快的发展。一批具有特殊生理生化功能的植物、微生物应运而生，基因修饰、改造、克隆与基因转移等现代生物技术的渗透，推动了生物修复技术的进一步应用与发展[24]。石油污染土壤的生物修复技术与其他方法相比具有明显优势，比如：处理成本低，只为焚烧法的1/2～1/3[25]。处理效果好，生化处理后，污染物残留量可达到很低水平。对环境的影响小，无二次污染，最终产物二氧化碳、水和脂肪酸对人体无害，可以就地处理，避免了集输过程的二次污染，节省了处理费等。1989年,对受石油污染的alaska海滩进行的生物修复就是很成功的例子[26]。基于此,石油污染的微生物治理技术作为一种有效的治污手段具有广阔市场和发展前景。

4．存在问题

近年来，世界各国纷纷制定了石油污染土壤的修复与治理计划，并在短时间内已经取得很大进展，但在理论上和技术上还有许多问题尚待解决： ① 如何根据污染地带石油烃的组成，确定能在最短时间完成生物修复的微生物种群，尤其是筛选能迅速吞噬重质原油的物种[27]； ② 污染土壤迅速修复的环境条件是什么。筛选或驯化的降解菌一旦进入污染土壤，由于生物和非生物的胁迫作用，引入的微生物难以适应土壤环境，无法维持长期的降解活性，即便存活的降解菌在土壤中也难以达到良好的分散，限制了土壤整体降解能力与净化功能的提高。如何从本质上增强土壤中生物降解功能的多样性和持久性、增强土壤净化功能，是生物修复的关键所在。③ 石油烃生物降解机理及降解动力学的研究； ④ 营养供给对修复过程的影响以及营养成分对修复土壤种植过程的影响； ⑤ 物质迁移对修复结果和修复深度的影响;  = 6 \* gb3 ⑥ 如何提高沥青质、胶质和芳烃的去除效果； = 7 \* gb3 ⑦ 如何调控石油污染土壤的微生态环境非生物因子，增加石油污染土壤中降解微生物的数量和活性，成为提高石油污染土壤生物修复效率的关键问题[28]。研究这些方面的内容,对提高石油污染土壤的修复效能和规模化具有重要的作用。

第8篇：土壤修复新技术范文

关键词：土壤修复；技术；监管；资金筹集；建议

中图分类号：X53 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160932218

近年来，湖南“镉大米”、“常州外国语学校事件”等一系列事件暴露出我国土壤污染防治形势严峻，拷问我国土壤污染治理成效。当前，我国土壤环境总体状况不容乐观，从国家公布的数据来看，污染超标率已达15%以上，工矿业废弃地土壤环境问题突出，耕地土壤环境问题也不容忽视。

1 土壤修复概述

土壤修复指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。从根本上说，污染土壤修复的技术原理可分为2类，改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式，降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性；降低土壤中有害物质的浓度。

2 土壤修复中存在的问题

“十三五”期间，随着重污染企业淘汰力度的加大，以及一些关联的综合性老工业区改造、城市旧改，将使得大量的城市土壤修复问题涌现。目前我国土壤修复中主要存在以下几个方面的问题。

2.1 土壤污染的底数不清

土壤污染的“家底”是所有防治工作的前提和基础。随着经济发展和城市化的加速，因产业结构调整、城市布局变化、重污染企业（化工、电镀、冶炼、制革等）关停、搬迁等，工业企业退役污染场地与日俱增；因过度施肥、滥用农药、污泥施用、污水灌溉和周边企业排放大气污染物沉降等导致的农田耕地污染场地不断增加；因矿产资源的不合理开采及其冶炼等导致的矿山开采污染场地不断增加；因石油勘探、抽取、输送和存储等环节造成的污染场地不断增加。目前国内土壤污染的具体情况，包括污染面积、污染分布、污染程度、污染种类、环境风险、影响范围等情况，缺乏相关基础数据，土壤污染数据库尚未建立。

2.2 土壤修复方面的法律法规不完善

土壤修复方面法律法规的不完善是我国推进土壤修复进程的主要障碍。同水污染和大气污染防治相比，土壤污染法律法规制度建设明显滞后。截止目前，土壤修复方面除2016年5月31日的《土壤污染防治行动计划》（简称“土十条”）外，仅过部分土壤相关的部门法规，尚未形成系统有效的土壤污染综合防治体系，该体系应包含法律法规体系、标准体系、监测监控体系、修复技术体系等。

2.3 修复过程管理不全面

由于目前国内的污染土壤修复多为土地开发驱动型，因此修复技术多为异位修复为主，修复评价方法也多为评估土壤中污染物的含量。然而在异位修复工程的实施过程中，不可避免的存在污染土壤的挖掘、长距离运输、异地暂存以及异地实施修复等环节，而现有监管部门不可能实现分阶段、分区域密切跟踪。一些企业为了节省成本，在修复过程中对二次污染的控制不到位、开放式挖掘、没有控制措施的随地堆放、甚至出现偷倒现象。另外，一些修复技术将土壤中的污染物从固相转移至液相或气相，而监管往往只注重土壤是否干净，忽略了对转移污染物后的介质治理的监管。

2.4 修复工作起步晚，技术及人才缺乏

虽然我国在某些领域的技术（如植物修复）处于国际领先水平，但目前我国土壤修复技术长期停留在实验室水平，且技术应用、工程经验、管理水平、修复装备、关键修复材料、高层次技术人才总体上落后于发达国家，专业从事土壤修复、具备完整产业链和先进治理技术的实力型修复企业更是屈指可数。

2.5 修复资金的筹集渠道不丰富

我国土壤修复市场一直依靠专项资金带动，行业资金严重缺乏。修复资金的筹集渠道很窄，多渠道融资的机制尚未建立。目前我国土壤修复方面的资金主要有以下几个来源：政府投资，这是当前污染土壤修复中最主要的资金来源，约占当前修复资金总量的70%，其中包括国有企业修复自身污染土壤产生的费用（因为在当前的关停与搬迁企业中，多数污染企业为建厂时间很早的国有大型企业）；国际援助资金，来自世界银行、全球环境基金和双边援助等，一般多用于对中国一些履约化学品污染土壤的修复和相关管理制度的制订；社会资金，土地开发商在开发能够增值的地块时，愿意全部或部分付费进行修复，从而拥有对修复后地块的开发权。

3 推进污染土壤修复的建议

综观我国当前污染土壤修复的现状与存在的问题，结合国际趋势和我国的实际需要，笔者认为可以从以下几方面着手推进污染土壤的修复进程。

3.1 开展调查，解决底数不清问题

3.1.1 深入开展土壤环境质量调查

以现有调查为基础，制定详细调查方案，明确调点（如重污染企业退役场地、受污染农用地等），开展污染土壤状况详查，掌握污染土壤的面积、分布及其影响，并建立土壤环境质量状况定期调查制度。

3.1.2 提升土壤环境信息化管理水平

整合优化各部门相关数据，建立土壤环境基础数据库，建成土壤环境信息化管理平台；借助先进技术，拓宽数据获取渠道，实现数据动态更新；实现数据共享。

3.2 推进土壤污染防治立法，建立健全法规标准体系

3.2.2 加快推进立法进程

制定土壤污染防治法，适时修订污染防治、城乡规划、土地管理、农产品质量安全相关法律法规，增加土壤污染防治有关内容、部门规章、地方性法规，建立健全土壤污染防治法律法规体系。

3.2.3 系统构建标准体系

健全土壤污染防治相关标准和技术规范。完善相关技术规范（如质量标准、风险管控、调查评估等）、环境影响评价技术导则、环境质量标准、污染物排放标准等。

3.2.4 加强污染土壤修复全过程监管

3.2.4.1 制定治理与修复规划

以影响农产品质量和人居环境安全的突出土壤污染问题为重点，以土壤中含重金属和有机污染物的污染土壤类型为重点，以化工、电镀、有色金属冶炼等重污染行业为重点，以拟开发建设居住、学校、医疗等项目的污染地块为重点，制定土壤污染治理与修复规划，建立项目库。

3.2.4.2 全过程监管污染修复过程

修复已原址修复为主，在土壤挖掘、堆存等过程中要采取必要措施防止二次污染；责任单位在施工前要公开工程基本情况、环境影响及其防范措施，工程完工后要将治理与修复效果向社会公开。环保部门要对修复过程中各项环境保护措施落实情况进行检查，要定期向上级环保部门报告土壤污染治理与修复工作进展，向社会公开本辖区内土壤污染修复成果；上级环保部门要会同有关部门进行督导检查。

3.2.4.3 为污染土壤修复提供坚实的技术人才支撑

3.3 加强土壤污染防治研究

整合高等学校、研究机构、企业等科研资源，开展基础研究（如污染物迁移转化规律、土壤环境基准、环境容量、环境承载力等）、共性关键技术研究（风险管控、土壤污染诊断、治理与修复等）。研发先进适用装备和高效低成本功能材料；优化整合科技计划，建设一批土壤污染防治实验室、科研基地。

3.4 加大适用技术推广力度

开展国际交流与合作，引进先进技术和管理经验。根据污染类型、程度等因子，针对典型污染地块，结合国内外实际案例，选出一些适应我国国情的实用技术，逐步建立污染土壤修复技术默认清单制度，实现修复技术快速和规范化的选择，降低修复技术比选成本，减少和避免修复技术盲目选择现象的发生。

3.5 推动治理与修复产业发展

加快完善覆盖土壤环境调查、分析测试、风险评估、治理与修复工程设计和施工等环节的成熟产业链，形成若干综合实力雄厚的龙头企业，推动有条件的地区建设产业化示范基地。建立健全监督机制，规范土壤污染治理与修复从业单位和人员管理，并定期向社会公开。

3.6 加大财政投入

整合相关污染防治专项资金等，设立专项资金，用于土壤环境调查与监测评估、监督管理、治理与修复等工作。统筹安排专项建设基金，支持企业对涉重金属落后生产工艺和设备进行技术改造。

3.7 引导社会资本参与

发挥政策性和开发性金融机构的引导作用，为重大土壤污染防治项目提供支持，鼓励发行股票、债券、环境污染强制责任保险试点等。

3.8 完善激励机制

激励相关企业参与土壤污染治理与修复；研究制定扶持废物回收处理等企业的激励政策，并在某些行业开展试点。

4 结语

第9篇：土壤修复新技术范文

关键词：国内 土壤 重金属污染 治理措施

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0114-01

我国土壤重金属污染日益严重，开展土壤重金属污染防治措施是必要的，以此来保证生态环境和食品安全。在1983年我国对土壤环境容量做了初步研究，并提出了相关理论，如土壤重金属的生态效应等。我国目前围绕重金属污染土壤修复技术的基本原理提出了土壤重金属污染治理措施，如工程措施、物理修复、化学修复、生物修复和农业治理措施。

1 工程措施

工程措施是土壤重金属污染治理措施中的经典，工程措施主要就是指客土、换土和深耕翻土这些治理措施。针对土壤重污染区一般会采用客土和换土的方式，而对于土壤轻污染区一般则选择深耕翻土这种方式。工程措施具有独特的优势，如彻底性和稳定性。但是在实际治理过程中，工程措施工程量大，需要巨大资金投入，并且土体结构也会因这种措施而遭到破坏，进而导致土壤肥力越来越低。除此之外，采用工程措施换出的污土，还需要再次处理，工序较为复杂。

2 物理修复

物理修复是土壤重金属污染治理措施中最早的一个治理方法，其比较适用于污染面积小的土壤。物理修复是一种治本的治理措施，但是如果发生二次污染，那么这种措施很容易破坏土壤结构，导致土壤肥力降低。物理修复主要包括改土法、热解析法、玻璃化技术、电动修复。（1）改土法。这种方法所包含的方法与工程措施相类似，即客土法、换土法和深耕翻土法。这种方法在20世纪90年代之前应用较为普遍，其彻底性和稳定性占据优势。但是随之新兴技术的开发，这种方法逐渐被取代。（2）热解析法。这种方式适用于一般容易挥发的重金属污染区，通过加热的方式，将这些重金属污染物从土壤中挥发出来，这种方法对治理由于汞而引起的污染非常奏效，并且可以将汞进行回收。但是这种方式很容易破坏土壤中的有机物质和结构水，并且如果没有将汞及时彻底回收，很容易造成大气二次污染。因此，这种方法应用较少。（3）玻璃化技术。采用这种方法之前需要在被污染的土壤里面埋下导电材料，通过电极使土壤融化，冷却后形成玻璃态物质。这种方法应用较为复杂，而且成本较高。但是，玻璃化技术非常适用于放射性废物的治理。（4）电动修复。电动修复就是指在污染土壤中通电流，金属离子等向电极运输，经工程化的收集系统集中收集处理。电动修复不需要搅动土层，是一种经济可行的方式。该技术最先是由美国所提出，目前在我国也应用较为广泛，其已经进入商业化阶段。

3 化学修复

化学修复就是向污染的土壤中加入一般化学物质，如改良剂等，改变理化性质，使土壤发生化学反应，降低重金属的生物有效性。化学修复成本较低，但是其很容易“反复发作”。化学修复主要包括化学固化法和化学淋洗法。

（1）化学固化法。化学固化法就是在污染土壤中加入化学试剂，让其与土壤中的重金属发生反应，降低土壤中重金属生物的有效性。目前，我国在土壤重金属污染治理中已经应用过多种金属氧化物、生物材料、有机质高分子聚合材料，通过这些物质，改变土壤介质的酸度。

（2）化学淋洗法。化学淋洗法就是在污染土壤中加入淋洗液进行淋洗，将土壤固相中的重金属转化到土壤液相中，最后将液相回收处理。我国通常运用的淋洗液有无机酸、表面活性剂、EDTA等。这种方式对于污染较轻的土壤比较适用，虽然对于重度污染的土壤也能发挥较好的作用，但是需要较大的成本。加之，淋洗液如果没有使用得当，很容易造成地下水污染、土壤变性。

4 生物修复

生物修复是指在一定条件下，利用微生物、植物的代谢来治理污染物。利用修复可以削弱土壤重金属污染物的毒性。与上述治理措施相比，生物修复在达到治理目的的同时，降低成本，不会产生二次污染。生物修复包括植物修复技术、微生物修复技术以及生态修复技术。

（1）植物修复技术。植物修复就是以植物忍耐和超积累某种重金属的理论为基础，利用自然生长的植物，对土壤重金属污染进行清除。植物修复主要包括植物提取、植物挥发和植物稳定。1）植物提取利用重金属积累植物将污染土壤中的重金属吸取出来，将其转移到地上，进行集中处理，达到治理污染土壤的目的。目前常用的植物有油菜、荠菜等，主要除去由铅、镉等重金属造成的土壤污染。1999年在我国发现了世界上第一种砷的超富集植物――蜈蚣草。从1999年至今有很多专家对蜈蚣草清除土壤重金属的污染进行研究，如谢景千、雷梅、陈同斌、李晓燕、顾明华、刘晓海在《蜈蚣草对污染土壤中As、Pb、Zn、Cu的原位去除效果》一文中验证了蜈蚣草对土壤污染具有很大的修复潜力。2）植物挥发主要是利用植物的根系，通过根系吸收重金属，并将其转化为易挥发的气态物质，从而达到治理土壤污染的目的。植物挥发主要是对Hg、Se等重金属的清除。目前常用的植物主要有卷心菜、胡萝卜、水稻、海藻等。3）植物稳定利用一些植物促进重金属的转变，将其转变为毒性低的形态。植物稳定不会改变土壤的重金属含量，只是改变其形态。这种方式适用于土壤有机质含量高的污染土壤防治。

（2）微生物修复技术。微生物修复技术主要是通过降低土壤中重金属的毒性、提高植物对重金属的吸收以及吸附积累重金属的方式来实现清除污染的功能。如利用变形杆菌将汞离子转变为汞元素，最后将会有四分之三的汞元素挥发掉，进而达到降低汞的毒性。

（3）生态修复技术。生态修复技术主要是通过蚯蚓-植物-微生物对重金属污染的土壤进行治理。蚯蚓是一种能提高土壤自净能力的一种动物，目前我国很多学者对蚯蚓防治土壤重金属污染方面做出很多研究，如冯凤玲、成杰民、王德霞在《蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用前景》一文中对通过蚯蚓、植物、微生物构建的生态修复系统的应用，阐述了生态修复技术在防治土壤重金属污染中的可行性和发展方向。

5 农业治理措施

农业治理就是通过改变农业管理制度来减轻土壤中重金属的污染，如控制土壤水分、选择化肥、选择农作物的方式，成本低，周期长。

6 结语

综上所述，土壤重金属污染防治采用工程措施、物理修复、化学修复，具有一定的局限性，并且成本较高，容易造成二次污染；采用农业治理措施虽然成本低，但是周期长；而采用生物修复不仅效果好，而且成本低，不容易发生二次污染，其具有不可替代的优势。由此可见，生物修复势必成为我国土壤重金属污染治理的主要措施，也是相关领域专家今后研究的重点。

参考文献

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