土壤污染是當前重要的環(huán)境問(wèn)題之一。本文概述了目前國內外處理污染土壤常用的物理修復、化學(xué)修復和生物修復技術(shù)以及其研究進(jìn)展。由于各種修復技術(shù)各有所長(cháng)、各有所短，因此為了克服單一方法的缺點(diǎn)，發(fā)揮不同修復技術(shù)的長(cháng)處，對加強研發(fā)污染土壤的綜合修復技術(shù)提出了幾方面建議。

　　引言

　　土壤是人類(lèi)賴(lài)以生存的主要自然資源之一，也是人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。土壤是由礦物質(zhì)、動(dòng)植物殘體腐解產(chǎn)生的有機物質(zhì)、土壤生物、水分和空氣等固、液、氣三相組成的。土壤介質(zhì)是非均質(zhì)的集合體，結構復雜，大量有機、無(wú)機膠體和氧化物相互交錯、混雜，介質(zhì)表面上的存在電場(chǎng)和剩余力場(chǎng)，具有巨大的表面能，能與土壤液、氣相中的離子、質(zhì)子、分子相互作用。與此同時(shí)，土壤中的生物體系非常豐富，包括微生物區系、微動(dòng)物區系和動(dòng)物區系，其中尤以微生物最為活躍。土壤生物使土壤具有生物活性，是土壤形成、養分轉化、物質(zhì)遷移、污染物遷移轉化的重要參與者。此外，土壤中的有機和無(wú)機的氧化性和還原性物質(zhì)構成了一個(gè)復雜的氧化還原混合體系，土壤在這些物質(zhì)的共同作用下表現出一定的氧化-還原特性。土壤的這些性質(zhì)，使土壤具備了一定的自?xún)裟芰Α?/p>

　　雖然土壤自身的凈化作用可以減少土壤中污染物的污染程度，但是如果進(jìn)入土壤中的污染物含量在數量和速度上超過(guò)土壤的自?xún)裟芰?，即超過(guò)土壤的環(huán)境容量，終將會(huì )導致土壤的污染。土壤污染在中國已成為一個(gè)日益嚴重的問(wèn)題。這些污染場(chǎng)地的存在帶來(lái)了雙重問(wèn)題：一方面是環(huán)境和健康風(fēng)險;另一方面是阻礙了城市建設和地方經(jīng)濟的發(fā)展。解決此問(wèn)題最直接方法是場(chǎng)地修復[1]。

　　1土壤修復技術(shù)

　　1.1幾種典型的土壤污染問(wèn)題

　　1.1.1重金屬污染 采礦、冶金和化工等工業(yè)排放的三廢、汽車(chē)尾氣以及農藥和化肥的使用都是土壤重金屬的重要來(lái)源。按生物化學(xué)性質(zhì)土壤中的重金屬可以分為兩類(lèi)：第一類(lèi)，對作物以及人體有害的元素，如汞、鎘、鉛及類(lèi)金屬砷等，因此，必須減少這些元素的含量使其不超過(guò)環(huán)境的容量;第二類(lèi)，常量下對作物和人體有益而過(guò)量時(shí)出現危險的元素，如銅、鋅、鉻、錳及類(lèi)金屬硒等，應控制其含量，使其有益作物生長(cháng)和人體健康。

　　1.1.2石油污染石油污染是指在石油的開(kāi)采、煉制、貯運、使用過(guò)程中原油和各種石油制品進(jìn)入環(huán)境而造成的污染，土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表層。石油開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的落地油和油田的接轉站、聯(lián)合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥，煉油廠(chǎng)含油污水處理設施產(chǎn)生的油泥，也是我國油田土壤石油污染的主要來(lái)源。污染土壤中石油主要成分為C15-C36的烷烴、多環(huán)芳香烴、烯烴、苯系物、酚類(lèi)等，其中環(huán)境優(yōu)先控制污染物多達30種。

　　1.1.3化肥污染化學(xué)肥料在現代化的農業(yè)生產(chǎn)中不僅是糧食增產(chǎn)的物質(zhì)基礎，更是農業(yè)生產(chǎn)資料的主體。在糧食增產(chǎn)中花費的貢獻率在40%-60%，穩定在50%左右，但是化肥中的有毒重金屬、有機物以及無(wú)機酸類(lèi)等是造成土壤污染的主要來(lái)源。

　　1.1.4農藥污染據初步統計，我國至少有l300-1600萬(wàn)hm2耕地受到農藥污染。造成土壤農藥污染的主要是有機磷和有機氯農藥。據2000年國家質(zhì)檢總局數據，全國47.5%的蔬菜農藥殘留超標，因農殘超標被退回的出口農產(chǎn)品金額達74億美元。

　　1.2污染土壤的修復技術(shù)

　　現有污染土壤的修復途徑包括：第一，降低污染物在土壤中的濃度;第二，通過(guò)固化或鈍化作用改變污染物的形態(tài)從而降低在環(huán)境中的遷移性;第三;從土壤中去除。下面介紹幾種土壤的修復技術(shù)：

　　1.2.1物理修復治理污染土壤的方法在20世紀80年代以前僅僅限于物理法和化學(xué)法。如早期的焚燒法、換土法以及隔離法等都要求高溫、人力以及機械設備等，不僅成本很高，最主要的是沒(méi)有從根本上解決污染問(wèn)題，這些處理方法僅僅是使污染物發(fā)生了轉移，對這些污染物還需要進(jìn)一步的處理，目前這些方法僅僅應用于處理一些突發(fā)的緊急事件。而現在出現的一些經(jīng)濟可行的新技術(shù)、新工藝等逐漸成為了研究的熱點(diǎn)，如：電修復法、土壤氣相抽提法及CSP法、熱解析法等。 電修復法：將電極插入到受污染的地下水或土壤區域，在直流電的作用下形成直流電場(chǎng)，則土壤中的離子和顆粒物質(zhì)會(huì )沿著(zhù)電場(chǎng)方向發(fā)生定向的電滲析、電泳運動(dòng)以及電遷移，使土壤空隙中的荷電離子或粒子發(fā)生遷移運動(dòng);熱解析法主要用于修復有機物，它是通過(guò)加熱升溫土壤，收集揮發(fā)性污染物進(jìn)行集中處理;土壤氣相抽提法是一種原位修復技術(shù)，主要是去除石油污染土壤中揮發(fā)性或半揮發(fā)性的石油組分;CSP法是用煤和焦炭等含碳的物料當作吸附物，在90℃和強烈攪拌下通過(guò)煤表面強力吸附烴基污染物，然后用重選或浮選法將干凈的土壤和吸附有烴基化合物的煤分開(kāi)。

　　電修復法與傳統的土壤修復技術(shù)相比具有經(jīng)濟效益高、不破壞現場(chǎng)生態(tài)環(huán)境以及接觸毒物少的優(yōu)點(diǎn)，更加適用于治理滲透系數低的密質(zhì)土壤。而熱解析法需要消耗大量的能力并且容易破壞土壤中的有機質(zhì)和結構水，同時(shí)還會(huì )向空氣會(huì )發(fā)有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤氣相抽提法具有可操作性強、處理污染物的范圍寬、可由標準設備操作、不破壞土壤結構及可回收利用廢物等優(yōu)點(diǎn)。

　　1.2.2生物修復在減少土壤中有毒有害物質(zhì)濃度的時(shí)候利用生命的代謝活動(dòng)使污染的土壤恢復到健康狀態(tài)，這種修復土壤的方式為生物修復。目前有以下三類(lèi)：

　?、傥⑸镄迯?。土壤中的某些微生物對一種或多種污染物具有沉淀、吸收、氧化和還原的作用，微生物修復就是利用這種作用來(lái)降低土壤重金屬的吸收、修復被污染的土壤和降解復雜的有機物。

　　影響微生物修復土壤的因素有很多，如溫度、水分、pH以及氧氣等。每種微生物對生物因子都會(huì )有一定的耐受范圍，在同一個(gè)環(huán)境中，多種微生物就比一種微生物的耐受范圍寬。如果環(huán)境的條件超過(guò)了所有定居微生物的耐受范圍則微生物的修復作用就會(huì )停止。

　?、谥参镄迯?。利用能夠富集重金屬的植物清除土壤重金屬污染的設想是美國科學(xué)家Chaney在1983年首次提出的，這就是植物修復技術(shù)。污染土的植物修復技術(shù)根據植物修復的機理和作用過(guò)程可以分為4種基本類(lèi)型：植物提取、植物揮發(fā)、植物穩定和植物降解。

　　植物提取主要是靠植物吸收土壤中的污染物，這些污染物運輸并儲存在植物體的地上部分，通過(guò)種植和收割植物而達到去除土壤中污染物的目的;植物揮發(fā)凈化土壤可以分為兩種方式：一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物質(zhì)的作用下轉化為揮發(fā)態(tài)，其二是植物將土壤中的污染物吸收到體內在轉換為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中;植物穩定是指植物通過(guò)某種生化過(guò)程使污染基質(zhì)中污染物的流動(dòng)性降低，生物可利用性下降;植物降解是通過(guò)植物根系分泌物與根際微生物聯(lián)合作用而達到降解污染物的生物化學(xué)過(guò)程，這種主要是處理復雜的有機物。

　　以上幾種方式中植物提取修復是目前應用最多、最有發(fā)展前景的技術(shù);而植物揮發(fā)修復技術(shù)僅僅限于揮發(fā)性物質(zhì)，將這些污染物轉移到大氣中有沒(méi)有環(huán)境風(fēng)險還不確定，因此應當謹慎采用;植物穩定修復僅僅是暫時(shí)固定污染物，當土壤環(huán)境發(fā)生變化時(shí)污染物可能將重新被激活而恢復毒性;因此，沒(méi)有徹底解決土壤污染問(wèn)題。

　?、蹌?dòng)物修復。動(dòng)物修復技術(shù)主要是通過(guò)土壤動(dòng)物群來(lái)修復受污染的土壤，分為直接作用：吸收、轉化和分解;間接作用：改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，促進(jìn)植物和微生物的生長(cháng)。動(dòng)物修復技術(shù)包括兩方面內容：第一，生長(cháng)在污染土壤上的植物體和糧食等飼喂動(dòng)物，通過(guò)研究動(dòng)物的生化變異來(lái)研究土壤的污染狀況;第二，直接將蚯蚓、線(xiàn)蟲(chóng)類(lèi)等飼養在污染土壤中進(jìn)行研究。目前這項技術(shù)較多的應用在石油類(lèi)污染中。

　　1.2.3化學(xué)修復化學(xué)修復是通過(guò)土壤中的吸附、溶解、氧化還原、拮抗、絡(luò )合螯合或沉淀作用，以降低土壤中污染物的遷移性或生物有效性。常用的有以下幾種：

　　第一，固化：為了控制污染物在土壤中的遷移，一般是將含有重金屬的污染土壤與固化劑按照一定的比例進(jìn)行混合，熟化后形成滲透性較低的固體混合物，從而隔離了污染土壤與外界環(huán)境的影響將污染物固封在固化物中;第二，穩定化：將污染物轉化為不易溶解、遷移能力小以及毒性小的形式或狀態(tài)，主要是通過(guò)在土壤中加入化學(xué)物質(zhì)改變重金屬的形態(tài)或價(jià)態(tài)實(shí)現的;第三，萃取法：使用有機溶劑對石油污染的土壤中的原油進(jìn)行萃取主要是根據相似相溶原理進(jìn)行的，萃取后對有機相進(jìn)行分離，回收油用于回煉，而分離的溶劑循環(huán)使用。第四，淋洗法：受到污染的土壤經(jīng)過(guò)清水淋洗液或含有化學(xué)助劑的水溶液淋洗出污染物。

　　以上幾種方式各有自己的優(yōu)勢和適用范圍，因此在處理污染土壤時(shí)應當根據實(shí)際情況選擇適宜的處理方式以達到預期的處理效果。如：固化適用于面積小但是污染嚴重的土壤;萃取法僅僅適用于受油污濃度較高的土壤;而化學(xué)氧化法雖然操作比較復雜但是可以靈活的應用于不同類(lèi)型污染物的處理中。

　　結語(yǔ)

　　土壤修復技術(shù)是一項涵蓋地質(zhì)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)和環(huán)境學(xué)的多學(xué)科綜合技術(shù)。近年來(lái)，對石油污染土壤治理的研究很多，世界各國紛紛制定石油污染土壤的修復與治理計劃，并取得很大進(jìn)展目前土壤重金屬污染物修復技術(shù)在探索中發(fā)展。物理修復、化學(xué)修復、生物修復技術(shù)本身都有明顯的局限性。物理修復技術(shù)能量消耗高、需要專(zhuān)門(mén)設備、處理成本高、工作量大，只能處理小面積的污染土壤;化學(xué)法處理易破壞土壤團粒結構、處理成本高、存在二次污染的風(fēng)險;生物修復存在過(guò)程緩慢、污染物降解的有些中間產(chǎn)物毒性甚至超過(guò)其自身，場(chǎng)地條件和環(huán)境因素對修復效率的影響大，修復效果不穩定。為克服單一方法的缺點(diǎn)，發(fā)揮不同修復技術(shù)的長(cháng)處，研究開(kāi)發(fā)土壤污染綜合修復技術(shù)尤顯重要。重點(diǎn)在不同生物技術(shù)的綜合利用和開(kāi)發(fā)物理、化學(xué)和生物聯(lián)合修復工藝。

　　土壤修復技術(shù)是一項多學(xué)科的綜合技術(shù)，涵蓋了化學(xué)、材料學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、環(huán)境學(xué)以及生物學(xué)等。通過(guò)本文我們知道物理修復技術(shù)能力消耗高、處理成本大而且需要專(zhuān)門(mén)的設備，它只能處理小面積的土壤污染;化學(xué)法處理成本高而且存在二次污染的風(fēng)險;生物修復過(guò)程緩慢，場(chǎng)地條件和環(huán)境因素對修復效率影響較大，因此修復效果不穩定。為了發(fā)揮不同修復技術(shù)的長(cháng)處而克服單一方法的缺點(diǎn)，必須研究和開(kāi)發(fā)綜合修復污染土壤技術(shù)，其重點(diǎn)是在不同生物技術(shù)的綜合利用和開(kāi)發(fā)物理、化學(xué)和生物聯(lián)合修復工藝。

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