重金属污染土壤修复技术现状与展望

　　随着农业的发展和农业生产的现代化，以及盲目的认为土壤是一个具有无限净化容量的处理系统，忽视土壤的环境承载能力，而过量施用劣质化肥农药，造成土壤中重金属污染日益加重。土壤重金属来源广泛，包括采矿、冶金、金属加工、化工、废电池处理、电子制革和塑料等工业排放的三废及汽车尾气排放，农药和化肥的施用等。

　　土壤中重金属积累到一定程度就会对土壤——植物系统产生毒害，不仅导致土壤的退化，农作物产量和品质的降低，而且通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，通过直接接触食物链等途径危及人类的生命和健康。尤为严重的是重金属在土壤系统中的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。因此，重金属污染不仅给环境、经济带来了巨大的损失，而且对人体健康也构成了潜在的威胁，后果不容忽视。

　　2 土壤修复技术简介 

　　20世纪90年代以前，重金属土壤污染修复大多采用挖掘填埋法，但这种方法实质上只不过是污染物的转移，并非根治重金属的污染。而且还存在着占用土地、渗漏、污染周边环境等负面影响。因此，西欧和北美一些国家最近规定，污染物在填埋之前必须进行处理，并且采取了征税、严格填埋标准等措施来限制这一处理方法的应用。这些环境法规和条例促使人们寻找新的创造性修复技术。目前，重金属土壤污染的修复主要采用物理化学法和植物修复法。前者主要包括化学固化、土壤淋洗、动电修复;后者主要包括植物稳定、挥发及提取，此外，微生物修复技术也逐渐得到人们的重视，特别是深入研究了一些特殊菌种对金属污染物的解毒作用。下面就上述几种技术的原理、优缺点及应用状况作一简述。

　　2.1 物理化学技术

　　2.1.1 化学固化 所谓化学固化，就是加入土壤添加剂(固化剂)改变土壤的理化性质，通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态，从而降低其生物有效性和迁移性。但固化方法并不是一个永久性的措施，只是改变了重金属在土壤中的存在形态，仍持留在土壤中。而且土壤很难恢复到原始状态，不适宜进一步利用，而且对其长期稳定性和对生态系统的影响不甚了解，目前缺乏这方面的研究。因此很多学者对这一方法持怀疑态度。

　　2.1.2 土壤淋洗 淋洗即利用提取剂将土壤中的固相重金属转移至液相中，含有提取剂的土壤经清水洗涤后归还原位再利用，富含重金属的废液则进行进一步的处理。本技术的关键在于提取剂的选择，即能提取重金属，又不破坏土壤的结构，但事实上很难找到。而且，如果处理不当的话，引入的提取剂很有可能造成二次污染。因此美国的工程技术人员在1988~1991年间对一个电镀厂造成的铬污染进行治理时，干脆利用清水做为提取剂，4年内使地下水的铬浓度从1923mg/L降至65mg/L。

　　2.1.3 动电修复 动电修复是指在污染土壤中插入电极对，并通以直流电。使重金属在电场作用下通过电渗析向电极室运输，然后通过收集系统将其收集，并作进一步的集中处理。动电修复做为一种原位修复技术，近年来发展很快，并且从经济上而言也是可行的，但由于土壤系统中组分的复杂性，经常出现实际应用与实验结果相反的现象，从而使这一方法的商业化受到了限制。

　　2.2 植物修复技术

　　植物修复是一种利用自然生长植物或遗传培育植物修复重金属土壤污染技术的总称。根据其作用过程和机理，可分为植物稳定、植物提取和植物挥发三种方法。其中，植物挥发主要是指金属元素Hg和非金属元素Se，不适用于对土壤铬污染的治理。

　　2.2.1 植物稳定 植物稳定是利用耐重金属植物降低重金属在土壤中的迁移性，从而减少重金属被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步造成环境污染的可能性。然而，植物稳定并没有彻底清除土壤中的重金属，只是将其固定，使其对环境中的生物暂时不产生毒害作用，没有从根本上解决重金属的污染问题。如果环境条件发生变化，重金属的生物有效性又会发生改变。因此，植物稳定的持久性令人怀疑。

　　2.2.2 植物提取 植物提取是指利用重金属超积累植物从土壤中富集一种或几种重金属，将其转移并存贮至可收割的部分，经收割后进行集中处理。但是，超积累植物对金属具有选择性，其它的金属对植物的生长有影响，这种影响甚至是致命的。而且，超积累植物生长慢、生物量小、大多数为莲座生长，很难进行机械操作，因而不适用于大面积污染土壤的修复。

　　2.2.3植物挥发

　　植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发减少土壤中的一些挥发性污染物，主要是指金属元素Hg和非金属元素Se。这种方法对于土壤修复而言，不失为一种有潜力的技术，但却将土壤中的污染物转移到了大气中，具有很大的环境风险。

　　前面所述的土壤修复技术各有优缺点，但是应当指出，由于经济和技术上的原因，例如成本高、实地应用经验不足及处理效果不稳定等，致使这些技术尚没有进入商业化阶段。目前应用最广泛的还是挖掘和填埋，即使是在经济、技术发达的西方国家诸如美国等也是如此。

　　2.2.4 微生物修复技术 有些微生物具有嗜重金属性，利用微生物对重金属污染介质进行净化，在水体污染中被证明是一种很好的方法。如果用于土壤环境的处理，可能是一种行之有效的方法，目前已进行了积极研究。据报道，日本发现一种嗜重金属菌，能有效的吸收土壤中的重金属，但存在着土壤与细菌分离的难题。如果得到妥善的解决，将是一种很有发展前景的处理方法。

　　3 研究展望 

　　物理化学技术修复重金属污染土壤，不仅费用昂贵，难以应用于大规模污染土壤的改良，而且常常导致土壤结构破坏、生物活性下降和肥力退化等。植物修复技术作为一种新兴的、高效的植物修复途径已为人们所接受，并逐步走向商业化。但该技术目前还处于田间试验和示范阶段尚缺乏系统的评价，需要更多的田间试验结果来支撑该技术的应用与发展。从近期而言，选择超积累植物的品种、土壤改良剂以及植物栽培等农业措施是该领域的研究方向;从远期而言，应用分子生物学和基因工程技术，提高超积累植物的重金属含量和生产产量，深入了解、调控金属积累作用机理和分子机制，是该领域研究的前沿课题。