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  目前土壤重金属污染治理方法主要有三类:工程物理法、化学调控法、生物修复法。治理机理主要是通过改变土壤中重金属存在形式,降低其迁移性和生物可用性,或是直接从土壤中去除重金属,或是改变种植方式,避免重金属流入食物链。
  有机污染场地治理一般采用焚烧法,热解吸修复技术,生物修复技术等。
 

★ 工程物理修复法
  工程物理化学法包括客土法、热处理法、吸附法等。
  客土法就是将污染土壤铲除,换入未污染的土壤,铲除的污染土壤可以采取填埋、焚烧或制砖等措施处置。
  热处理法主要针对汞(Hg)污染,效果比较明显,但工程量较大,耗能较多,且易使土壤有机质和地下水遭到破坏。
  热解吸修复技术是将有机物污染的土壤加热到有机物沸点以上,挥发成气态后再收集处理。
  吸附法是利用矿物具有较大的内外表面和较强的吸附能力,将土壤中的重金属元素进行固定,例如膨润土和沸石。

 

土壤修复

 

★ 化学修复
  化学修复法包括淋洗法、电动修复法、焚烧法、光催化降解法、固化/稳定化法等。
  淋洗法是利用淋洗剂将土壤重金属离子转移至淋洗液中,然后对淋洗液进行处置,常用的淋洗剂有 EDTA、柠檬酸、乙酸、DEPA 等。
  电动修复法是将电极插入污染的土壤中并通入合适大小的直流电,发生土壤孔隙水和带电离子的迁移,土壤中的污染物质在外加电场作用下发生定向移动并在电极附近累积,定期将电极抽出处理,从而清洁土壤。

 

土壤修复

  固化/稳定化技术是将污染物在介质中固定,使其长期处于稳定状态。稳定化是指从污染物的有效性出发,通过形态转换,将污染物转化为不易溶解,迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化,以降低其环境危害风险。
  焚烧法是将污染土壤在焚烧炉中焚烧,使高分子量的有害物质(挥发性和半挥发性)分解成烟气,经过除尘、冷却和净化处理,使烟气达到排放标准。

 

土壤修复

 

★ 生物修复
  生物修复包括动植物修复和微生物修复等,常常和物理化学修复技术联合使用。
  生物修复技术由于其原位性、土壤扰动小、不产生二次污染等特点而受到广泛认可,其原理是通过某些特定微生物、植物或动物的代谢活动,吸走、降解土壤中的污染物质、或降低重金属生物活性以达到净化土壤的目的。
  植物修复技术是一种以植物忍耐和超量富集某种污染物的理论为基础,利用自然生长或遗传工程培育的植物及其共存微生物体系,清除污染物的一种  环境治理技术,主要由植物稳定技术、植物萃取技术、植物挥发技术、根际过滤技术四部分组成。

 

土壤修复

植物修复示意图

土壤修复

富集植物种类示意图

  微生物修复技术是利用土壤中某些微生物的生物活性对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用,把重金属离子转化为低毒产物,从而降低土壤中重金属的毒性。
  动物修复技术是利用土壤中某些动物(如蚯蚓等)能吸收重金属的特性,在一定程度上降低污染土壤中重金属含量,达到动物修复重金属污染土壤的目的。
  微生物修复技术具有成本低廉、修复彻底等优点,但同时微生物受环境影响较大,加入到修复现场中的微生物可能会与土著菌株竞争或难以适应环境从而导致作用结果与实验结果有较大出入。

 

土壤修复

 

  目前各种修复方法都有理论基础,但实际运用在工程上,缺乏技术稳定性、适用性和经济性。
  我司已围绕物理法、化学法、生物法土壤修复技术中存在的重大关键性、基础性和共同性技术问题,开展应用基础研究和前瞻性研究,同时结合实际工程项目,大力开展土壤修复技术、设备的相关研究开发工作。
  我司目前土壤修复的核心技术为特异高效菌株/超富集植物联合修复的诱导筛选技术,该技术将充分发挥微生物修复、植物修复的技术优势——特异菌株与超富集植物共生促进微生物和植物联合去除污染土壤中的重金属。
  因为单一修复技术(如植物修复技术、微生物修复技术)往往很难达到修复目标,联合修复技术,不仅可以提高单一污染土壤修复技术的速率与效率,而且可以克服单项修复技术的局限性,实现对多种污染物的复合、混合污染土壤的修复,联合修复模式将成为未来修复土壤重金属污染的主要模式。
筛选适宜的超富集植物和特异性高效降解微生物菌株是联合生物修复技术的关键。利用能促进植物生长的根际细菌或真菌,发展植物-降解菌群协同修复及其根际强化技术,促进土壤重金属的处理、解毒等,最大限度缩短生物修复进程。
  稳定化修复技术是通过氧化还原反应,共沉淀反应,分子键合反应和矿化作用,将土壤中离子态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态的重金属转化为残渣态的重金属,包括重金属的单质形态、多金属羟基共沉淀物形态、硅酸盐和硅铝酸盐形态等等,被永久固定下来。
  微生物/植物生态修复技术机理是在有植物生长时,其根系为微生物提供了适宜的营养条件,保证微生物数目和活性的维持;反过来,微生物的旺盛生长,增强了对污染物的降解,也使植物有更优化的生长空间,这种植物-微生物联合体系能促进植物对重会属污染的固定、积累或转化,从而减轻了土壤中重金属污染。较高的根/枝比、根中碳的释放等因素与根圈土壤微生物数量显著相关,并影响污染土壤修复的有效性。

 

土壤修复

高效特异微生物/超富集植物联合修复示意图

 

  植物根际细菌能够直接或间接地影响植物生长,重金属污染土壤中能够成功分离出耐重金属污染的专性降解菌,甚至能够在较高水平重金属污染的土壤中促进植物生长。这意味着在污染区的微生物对重金属污染可能产生了耐受性。这些耐受群体的存在有助于对重金属污染土壤进行修复。
  根际微生物对土壤重金属污染环境存在适应性分化,长期受金属污染的坏境可能已存在丰富的耐重金属微生物资源,因此,从重金属污染环境中可筛选耐重金属根际微生物。很多微生物在自然条件下通过氧化-还原作用、甲基化作用和脱烃作用等参与自然界中重金属的转化,将重金属转化为无毒或低毒的化合物形式。
  在利用植物进行污染土壤修复的同时,向土壤中接种具有较强降解能力的专性降解菌,可促进重金属污染物的降解;具有重金属耐性的促植物生长根际细菌的应用将为重金属污染土壤的植物修复提供更佳的新方案。
  我司以污染区域土著土著真菌(根围真菌、根表真菌、菌根真菌)为基础,驯化络合活化效能突出且具备诱导超富集植株生长的高效菌株Rhizopus Oligosporus sp.;实验室小试及现场中试得出菌株/植物联合修复的关键工程参数,如通风条件、土壤养分;菌剂投加浓度、重金属活化效率;植物种植量、耐受性、富集系数;可处理的重金属浓度范围及修复效率、周期等;
  技术方面与南昌大学、北京大学环境工程学院进行了密切合作,目前已完成的为乐安河流域德兴段重金属污染治理二期和德兴市五星村受重金属污染农田土壤修复及农用灌溉水改善工程等多项土壤修复工程,联合修复后,土壤铅、镉、铜、砷、锌等重金属浸出浓度达到《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005),恢复土地原有使用性质。通过具体工程的实施,我司已掌握该项复合修复技术中的关键工程参数。

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