工程技术

土壤重金属污染修复

项目简介

所属学科
环境工程
项目摘要
问题背景: 土壤,作为农业生态系统物质和能量交换的载体,是作物生长的物质基础和陆地生命的基础。土壤作为环境的一个重要组成部分,它不仅可以承接来自其他环境介质的污染物,还是其他环境介质的污染源。

项目内容

土壤,作为农业生态系统物质和能量交换的载体,是作物生长的物质基础和陆地生命的基础。土壤作为环境的一个重要组成部分,它不仅可以承接来自其他环境介质的污染物,还是其他环境介质的污染源。土壤重金属污染是指由于工农业生产活动或人类活动导致的土壤中重金属含量高于背景值,导致潜在的土壤质量下降,影响生态环境。土壤一旦被污染,将会严重威胁人类健康和环境安全。为了切实加强全国土壤污染防治工作,逐步改善污染土壤的环境质量,国务院于2016年5月印发实施了《土壤污染防治行动计划》。2018年8月,第十三届全国人大五次会议通过了《中华人民共和国土壤污染防治法》。因此,对土壤污染及修复方法的研究越来越多地引起了研究者的关注。

关键突破点:

目前,重金属污染土壤的修复方法按修复机理主要分为以下几种:

1)物理修复技术

1.1 客土法和换土法

对于污染不严重、取土方便的污染土壤,可以将适量清洁土壤添加到污染土壤中,从而降低污染土壤的重金属污染物的浓度。换土法是将污染土壤刨去,更换新鲜的清洁土壤。该法适用于重金属污染严重的农业和工业场地土壤的修复,但成本较高。

1.2 热力恢复法

热力恢复法主要是针对熔点较低或挥发性较强的重金属(如汞)污染土壤。该技术通过高频电压作用于污染土壤,通过高频电的加热作用,使土壤温度升高进而导致重金属挥发,再回收利用,达到修复土壤的目的。

1.3 电动修复法

电动修复法的原理为:阴极和阳极垂直放置于土壤中,在低功率直流电场下,发生了土壤孔隙水和带电离子的迁移,土壤中的重金属离子发生定向移动,富集在相应的极区,再通过沉淀、抽出或离子交换等方法去除。电动修复技术是修复污染土壤的新技术,目前已经逐渐进入实际应用阶段。

2)化学修复技术

2.1 化学改良修复法

在土壤中加入低毒或无毒的化学物质,通过化学反应改变土壤的物理化学性质,降低土壤中可迁移态重金属含量。目前常用的化学改良剂主要有磷酸盐、石灰、沸石、赤泥、草木灰、钙镁磷肥、生物堆肥、泥炭、畜禽粪便、纯碱、草酸等。

2.2 化学淋洗修复法

往土壤中注入淋洗液,当其流经受污染的土壤层时溶解和解析污染物,然后对含有污染物的淋洗液进行处理回用。常用淋洗液一般为水、无机酸、无机盐、螯合剂和表面活性剂,便于重金属从土壤中去除。该方法易引起二次污染,导致土壤营养元素流失,同时可能破坏土壤的微团聚体结构,污染地下水。

3)生物修复技术

3.1 植物修复技术

植物修复技术是指利用植物可耐受和超富集某些化学物质的特点,通过绿色植物提取、转移、吸收、分解、转化或固定土壤中的污染物,达到去除污染物的目的。

3.2 动物修复技术

利用某些动物的吸收、转化、分解等直接或间接地改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进动物、植物和微生物在污染土壤环境的生长,从而修复土壤。蚯蚓、虹蝴、线虫是常用的重金属污染土壤修复动物。

3.3 微生物修复技术

利用土壤中的藻类、细菌、真菌等微生物对污染土壤中的重金属进行吸收、转化、氧化还原、螯合沉淀等,从而降低土壤中的重金属含量。生物修复技术具有不影响土壤的结构特性、可原位修复、环境友好、成本低等优势。

战略意义:

土壤,是人类赖以生存的基本条件。随着人口急剧增长,人类对土地资源的过度开发,导致土地质量下降,生产能力退化。而土壤一旦受到污染,其功能也将受到损害,土地肥力下降,影响农作物产量及品质,威胁着人类的健康,也影响着国民经济的发展。重金属污染土壤修复应该从生态学角度出发,在修复土壤的同时,注重保持或提升土壤的原有理化性质和生态特征,实现生态环保修复。基于每种修复方法均有各自的适用范围和优势,在实际使用过程中应该避免单独使用,将物理、化学、生物方法进行适当的联合,取其所长,以获得生态环保、成本低的修复方案。这对践行习总书记所提倡的“绿水青山,就是金山银山”的绿色生态文明建设也具有深远影响。


推荐信息

推荐机构
中国创造学会
推荐专家
张亚雷
推荐理由
土壤,是人类赖以生存的基本条件。一旦受到污染,其功能也将受到损害,威胁着人类的健康,也影响国民经济发展。重金属污染土壤修复应从生态学角度出发,注重土壤的原有理化性质和生态特征,实现生态环保修复。

作者介绍

文志潘
单位:武汉工程大学化学与环境工程学院 职称:其他