重金屬污染土壤處理范文

導語：如何才能寫好一篇重金屬污染土壤處理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：高濃度；有機污染；土壤；處理技術

1引言

隨著我國工業化和城市化發展及《斯德哥爾摩國際公約》的履約進程，近幾年出現了一大批關閉搬遷或待關閉搬遷的化工有機農藥生產企業，留下大量污染場地。據不完全統計，2006～2012年，全國共有近10萬個工業搬遷場地[1]。僅上海化工龍頭上海華誼的旗下就有300多家企業關停和搬遷[2]。中科院南京土壤研究所[3]對南京郊區某鋼鐵企業附近土壤進行調查的結果表明，所有土壤中15種優先控制PAHs均有檢出，南京某大型礦業企業[4]周邊農業土壤中PAHs檢出率為100%。尤其是機氯農藥禁用已達20余年，至今在許多土壤中依然能檢測到不同含量的DDT[5]。土壤受到污染后，含污染物質濃度較高的污染表土容易在風力和水力作用下分別進入到大氣和水體中，導致大氣污染、地表水和地下水污染，對地表植物和攝取植物的動物和鳥類均有毒害作用[6]，造成生態系統退化等其它次生生態環境問題，最終引起人類慢性中毒，干擾內分泌系統，影響生殖機能等[7]。土壤污染已成為繼水污染、大氣污染、噪聲污染和固體廢物污染后，受到社會關注最多的污染問題之一。

2有機物污染土壤的修復技術

有機化合物污染土壤的修復技術主要可以分為物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術三類。

2.1物理修復技術

2.1.1熱解吸法

熱解吸法是通過直接或間接熱交換系統，將污染物或所含污染物的介質加熱到一定溫度（通常被加熱到150～540℃），以使得污染物能夠揮發出來，從而起到分離的效果。空氣、燃氣或惰性氣體常被作為被蒸發成分的傳遞介質。目前，熱解吸法主要應用于苯類或石油烴化合物等易揮發污染物的研究[8～11]。影響土壤中有機物熱解吸處理的主要因素有：土壤處理溫度、總處理時間、不同溫度下相應的處理時間及土壤的特征。其中主要的土壤特征為：土壤濕度、顆粒粒徑分布和腐蝕物質與土壤的比重[12]。土壤水分的揮發不僅消耗大量能量，還會影響處理時間，而土壤顆粒的粒徑將會影響有機物的傳質和吸收[13，14]。

2.1.2土壤氣相抽提法

土壤氣相抽提法（Soil Vapor Extraction）最早由美國Terra Vac公司于1984年開發成功并獲得專利權，逐漸發展成為20世紀80年代最常用的土壤有機物污染的修復技術。該技術是用處于負壓狀態的處理裝置將土壤中的有機化合物從土壤中解析出來，再將解析氣體進行吸附處理的一種物理化學修復技術[15]。賀曉珍等[16]曾以我國南方典型土壤-紅壤為實驗土樣，選用最常見的揮發性有機物苯作為污染物，采用一維土柱通風模擬SVE過程，研究了通風流量、土壤含水率以及間歇操作對苯污染紅壤去污過程的影響。

2.1.3土壤淋洗法

淋洗技術是通過水或含有某些能夠促進土壤環境中污染物溶解或遷移的化合物（或沖洗助劑）的水溶液滲入或注入到被污染的土壤中，然后再將這些含有污染物的水溶液從土壤中抽提出來并送到污水處理廠進行再處理的過程。Villa等[17]研究了非離子型表面活性劑海衛X-100（Triton X-100）對土壤DDT和DDE的淋洗效果。田齊東[18]等研究了3種表面活性劑對有機氯農藥污染場地土壤的增效洗脫修復的效果。Occulti等[19]使用從大豆中提取的卵磷脂作為表面活性劑，研究其對土壤中多氯聯苯（PCB）的淋洗效果，并與Triton X-100作為淋洗劑的淋洗效果做比較，結果發現大豆卵磷脂不僅其生物毒性較低，并且能在較少地脫除土壤中組分的同時，有效地清除土壤中的多氯聯苯。除表面活性劑外，有機溶劑也用來清除土壤中的有機污染物。如甲醇、2-丙醇被用來清除土壤中的DDT、DDD、DDE以及毒殺芬，當溶劑/土壤比為1∶6時，農藥去除率達到99%以上[20]。

2.2化學修復技術

2.2.1氧化還原法

對于氯代有機化合物而言，通常加入還原劑（如零價鐵）使土壤中的氯代有機化合物進行脫氯反應。Gillham等[21]對金屬鐵屑修復地下水進行了研究，結果表明金屬鐵能夠有效的還原氯代有機化合物。該方法適用的氯代化合物種類和濃度范圍廣，反應條件溫和，操作簡單，金屬鐵還原劑價格便宜。目前認為金屬鐵對有機氯化合物的還原脫氯有4種可能的反應途徑：氫解、還原消除、加氫還原、吸附作用[22]。Arnold等[13]的研究發現，氯代烯烴的反應性隨鹵化度的增加而顯著降低，說明FeO對有機氯化物的轉化是與脫氯還原反應在金屬鐵表面的吸附過程同時進行的。除了可以使用零價鐵作為還原劑進行脫氯反應，還可以使用氧化劑將有機氯化合物氧化如H2O2。

2.2.2光催化氧化法

光催化氧化法是在光的作用下進行的化學反應，光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激產生分子激發態，發生化學反應生成新的物質或變成引發熱反應的中間化學產物，是一項新興的土壤氧化修復技術，它有不需要另加化學試劑、可在低壓下進行，對溫度要求不高，而且不產生光環產物，催化劑成本較低等許多優點，可應用于對揮發性有機物及農藥等污染物的處理[23，24]。常用的光催化劑包括二氧化鈦（TiO2）、氧化鋅（ZnO）、氧化錫（SnO2）、二氧化鋯（ZrO2）、硫化鎘（CdS）等多種氧化物硫化物半導體，其中二氧化鈦因其氧化能力強，化學性質穩定無毒，成為世界上最常用的納米光觸媒材料。

2.2.3電化學修復法

電化學修復法是利用插入土壤的2個電極在污染土壤兩端加上低壓直流電場，在低強度電流作用下，水溶的或吸附在土壤顆粒表層的污染物根據各自所帶電荷的不同而向不同電極方向運動。對于與土壤結合緊密的污染物，電解所致的陽極酸化可打破其與土壤的結合鍵。此時，大量的水以電滲流方式在土壤中流動，土壤毛隙孔中的液體被帶到陽極附近，這樣溶解于土壤溶液中的污染物遷移至土壤表層而得以去除[25]。有研究表明，電化學法對污染物的轉移和去除主要取決于以下幾個因素：電極反應、pH值、土壤表面化學、水系統平衡化學、污染物的電化學特征和土壤基質的水文特征。而污染物去除的關鍵在于陽極反應形成的酸面的轉移[14]。

2.2.4微波分解法

微波是指頻率在300MHz～300GHz之間的電磁波，對應的波長范圍為1mm～1m[26，27]，其中最常用的工業微波頻率主要為2450MHz[28]和915MHz[29]。微波能夠使介電材料[30，31]發熱，且具有選擇性加熱的特點，可以只對污染物進行加熱，提高了能量的利用率，節約了成本。Abramovitch[32]小組使用微波修復技術分別對六氯苯、五氯酚、多氯聯苯污染土壤的異位修復進行模擬研究。研究發現，在最佳條件下，六氯苯的去除率達到96%。Abramovitch[33，34]小組選取石墨纖維、金屬棒作等吸波材料，對污染土壤的原位修復技術進行模擬研究，實驗結果表明多環芳烴的去除率為100%。王世強等[35]研究了微波法對土壤中氯丹降解的影響，結果表明，微波法對氯丹去除率能達到89%。Yuan等[36]使用微波修復技術對六氯苯污染土壤進行修復研究，實驗表明，在酸性條件下，六氯苯的最高去除率為956%。Liu等[37，38]使用微波修復技術對多氯聯苯污染土壤進行修復研究，實驗結果表明，選取活性炭作為吸波材料，多氯聯苯的去除率達到95%以上。

2.3生物修復技術

2.3.1植物修復技術

植物去除土壤中的氯代有機化合物的機理復雜，既可通過吸收并轉移至木質素中濃縮固化，也可將其降解[39]。總的來說，植物主要通過3種機制去除環境中的氯代有機化合物，即植物直接吸收氯代有機化合物、植物直接釋放分泌物和酶去除氯代有機化合物和植物增強區微生物礦化氯代有機化合物的作用[40，41]。氯代有機化合物被植物吸收以后，要么被植物分解，要么通過木質化作用使其轉化成二氧化碳和水，或轉化成無毒性作用的中間代謝產物（如：木質素等）儲存在植物細胞內，達到去除環境中氯代有機化合物的作用。環境中大多數的含氯溶劑和短鏈的脂肪族化合物都是通過此途徑去除的[14]。植物根系釋放到土壤中的酶可直接降解有關化合物，植物死亡后釋放到環境中的酶還可以繼續發揮分解作用。

2.3.2微生物修復法

微生物修復法是指利用天然存在的或所培養的功能微生物群，在適宜環境條件下，促進或強化微生物代謝功能從而達到降低有毒污染物活性或降解成無毒物質的生物修復技術[42]。實驗證明，環境中農藥的清除主要靠細菌、放線菌、真菌等微生物的作用。如DDT可被芽孢桿菌屬、棒桿菌屬、諾卡氏菌屬等降解；五氯硝基苯可被鏈霉菌屬、諾卡氏菌屬等降解；敵百蟲可被曲霉、青霉等降解。殘留于土壤內的農藥，經過種種復雜的轉化、分解，最終將農藥分解為二氧化碳和水[43]。處在土壤中不同深度的微生物其降解機理不同，在表層土壤中由于氧氣充足，常常發生氯代有機化合物的好氧生物降解，而在一定深度的土壤中往往處于缺氧狀態，氯代有機化合物主要進行厭氧脫氯反應。同時，在植物根系附近的微生物也能發生植物微生物聯合體系對有機氯農藥的轉化[40]。

3有機氯污染土壤修復技術比較和展望

分離濃縮技術中熱解吸法、土壤氣相抽提法和淋洗法雖然作用原理不同，但都是一種將污染物從土壤中分離，然后對分離收集的污染物再處理的方法，上述方法對土壤的孔隙率有一定的要求，并且收集到的污染物需進行二次處理，增加了污染土壤的修復成本。植物修復法和轉化分解技術中的生物修復法雖然處理成本低，可適用于大面積的土壤修復，但對污染土壤的修復環境要求高，在季節變化大的北方地區很難得到推廣，同時高濃度、高毒性的有機物會殺死修復中使用的植物或微生物，限制了這兩種方法的推廣和應用。化學修復法是一種傳統的修復方法，適用性較強，但藥劑費用高，對于大規模的土壤污染，化學修復法在具體操作上存在一定的困難。電化學法操作簡單，對現有景觀、建筑影響較小，但修復時間長，并主要適用于粘土含量高的污染土壤修復，同時容易造成土壤pH值的變化。光催化氧化法、微波分解與放射性分解法是近十幾年來研究的新技術，其處理效率高，不易造成二次污染，但仍處于實驗室研究階段。

隨著經濟的不斷發展，城市改擴建步伐的不斷加快，近幾年來我國將關閉搬遷一大批工業和農藥生產企業，這些污染場地污染物種類多、毒性大、濃度高，采用單一處理技術很難滿足處理要求，因此協同兩種或以上修復技術，形成聯合修復技術，不僅可以提高單一污染土壤的修復速率與效率，而且可以克服單項修復技術的局限性，實現對多種污染物的復合/混合污染土壤修復，這已成為土壤修復技術中的重要研究趨勢。

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篇2

關鍵詞:土壤污染、生物修復、研究進展

前言

土壤重金屬污染是指由于人類活動將金屬加入到土壤中，致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態環境質量惡化的現象。加之重金屬離子難移動性，長期滯留性和不可分解性的特點，對土壤生態環境造成了極大破壞，同時食物通過食物鏈最終進入人體，嚴重危害人體健康，已成為不可忽視的環境問題。隨著我國人民生活水平的提高，生態環境保護日趨受到重視，國家對污染土壤治理和修復的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修復問題，已成為土壤環境研究領域的重要課題。而生物修復技術是近20年發展起來的一項用于污染土壤治理的新技術，同傳統處理技術相比具有明顯優勢，例如其處理成本低，只為焚燒法的1/2-1/3，處理效果好，生化處理后污染物殘留量可達到很低水平;對環境影響小，無二次污染，最終產物CO2、H2O和脂肪酸對人體無害，可以就地處理，避免了集輸過程的二次污染，節省了處理費用，因而該技術成為最有發展潛力和市場前景的修復技術。

1.污染土壤生物修復的基本原理和特點

土壤生物修復的基本原理是利用土壤中天然的微生物資源或人為投加目的菌株，甚至用構建的特異降解功能菌投加到各污染土壤中，將滯留的污染物快速降解和轉化成無害的物質，使土壤恢復其天然功能。由于自然的生物修復過程一般較慢，難于實際應用，因而生物修復技術是工程化在人為促進條件下的生物修復，利用微生物的降解作用，去除土壤中石油烴類及各種有毒有害的有機污染物，降解過程可以通過改變土壤理化條件(溫度、濕度、pH值、通氣及營養添加等)來完成，也可接種經特殊馴化與構建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修復技術的種類

目前，微生物修復技術方法主要有3種:原位修復技術、異位修復技術和原位-異位修復技術。

2.1 原位修復技術：

原位修復技術是在不破壞土壤基本結構的情況下的微生物修復技術。有投菌法、生物培養法和生物通氣法等，主要用于被有機污染物污染的土壤修復。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，同時投加微生物生長所需的營養物質，通過微生物對污染物的降解和代謝達到去除污染物的目的。生物培養法是定期向土壤中投加過氧化氫和營養物，過氧化氫則在代謝過程中作為電子受體，以滿足土壤微生物代謝，將污染物徹底分解為CO2和H2O。生物通氣法是一種加壓氧化的生物降解方法，它是在污染的土壤上打上幾眼深井，安裝鼓風機和抽真空機，將空氣強行排入土壤中，然后抽出，土壤中的揮發性有機物也隨之去除。在通入空氣時，加入一定量的氨氣，可為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 異位修復技術：

異位修復處理污染土壤時，需要對污染的土壤進行大范圍的擾動，主要技術包括預制床技術、生物反應器技術、厭氧處理和常規的堆肥法。預制床技術是在平臺上鋪上砂子和石子，再鋪上15-30cm厚的污染土壤，加入營養液和水，必要時加入表面活性劑，定期翻動充氧，以滿足土壤微生物對氧的需要，處理過程中流出的滲濾液，即時回灌于土層，以徹底清除污染物。生物反應器技術是把污染的土壤移到生物反應器，加水混合成泥漿，調節適宣的pH值，同時加入一定量的營養物質和表面活性劑，底部鼓入空氣充氧，滿足微生物所需氧氣的同時，使微生物與污染物充分接觸，加速污染物的降解，降解完成后，過濾脫水這種方法處理效果好、速度快，但僅僅適宜于小范圍的污染治理。厭氧處理技術適于高濃度有機污染的土壤處理，但處理條件難于控制。常規堆肥法是傳統堆肥和生物治理技術的結合，向土壤中摻入枯枝落葉或糞肥，加入石灰調節pH值，人工充氧，依靠其自然存在的微生物使有機物向穩定的腐殖質轉化，是一種有機物高溫降解的固相過程。上述方法要想獲得高的污染去除效率，關鍵是菌種的馴化和篩選。由于幾乎每一種有機污染物或重金屬都能找到多種有益的降解微生物。因此，尋找高效污染物降解菌是生物修復技術研究的熱點。

3.影響污染土壤生物修復的主要因子

3.1 污染物的性質：

重金屬污染物在土壤中常以多種形態貯存，不同的化學形態對植物的有效性不同。某種生物可能對某種單一重金屬具有較強的修復作用。此外，重金屬污染的方式(單一污染或復合污染)，污染物濃度的高低也是影響修復效果的重要因素。有機污染物的結構不同，其在土壤中的降解差異也較大。

3.2 環境因子：

了解和掌握土壤的水分、營養等供給狀況，擬訂合適的施肥、灌水、通氣等管理方案，補充微生物和植物在對污染物修復過程中的養分和水分消耗，可提高生物修復的效率。一般來說土壤鹽度、酸堿度和氧化還原條件與重金屬化學形態、生物可利用性及生物活性有密切關系，也是影響生物對重金屬污染土壤修復效率的重要環境條件。

3.3 生物體本身：

微生物的種類和活性直接影響修復的效果。由于微生物的生物體很小，吸收的金屬量較少，難以后續處理，限制了利用微生物進行大面積現場修復的應用，

植物體由于生物量大且易于后續處理，利用植物對金屬污染位點進行修復成為解決環境中重金屬污染問題的一個很有前景的選擇。但由于超積累重金屬植物一般生長緩慢，且對重金屬存在選擇作用，不適于多種重金屬復合污染土壤的修復。因此，在選擇修復技術時，應根據污染物性質、土壤條件、污染程度、預期修復目標、時間限制、成本及修復技術的適用范圍等因素加以綜合考慮。

4.發展中存在的問題：

生物修復技術作為近20年發展起來的一項用于污染土壤治理的新技術，雖取得很大進步和成功，但處于實驗室或模擬實驗階段的研究結果較多，商業性應用還待開發。此外，由于生物修復效果受到如共存的有毒物質(Co-toxicants)(如重金屬)對生物降解作用的抑制；電子受體(營養物)釋放的物理性障礙;物理因子(如低溫)引起的低反應速率;污染物的生物不可利用性;污染物被轉化成有毒的代謝產物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化學能力的微生物等因素制約。因此，目前經生物修復處理的污染土壤，其污染物含量還不能完全達到指標的濃度要求。

5.應用前景及建議：

隨著生物技術和基因工程技術的發展，土壤生物修復技術研究與應用將不斷深入并走向成熟，特別是微生物修復技術、植物生物修復技術和菌根技術的綜合運用將為有毒、難降解、有機物污染土壤的修復帶來希望。為此，建議今后在生物修復技術的研究和開發方面加強做好以下幾項工作:

(1)進一步深入研究植物超積累重金屬的機理，超積累效率與土壤中重金屬元素的價態、形態及環境因素的關系。

(2)加強微生物分解污染物的代謝過程、植物-微生物共存體系的研究以及植物-微生物聯合修復對污染物的修復作用與植物種類具有密切關系。

(3)應用現代分子生物學與基因工程技術，使超積累植物的生物學性狀(個體大小、生物量、生長速率、生長周期等)進一步改善與提高，培養篩選專一或廣譜性的微生物種群(類)，并構建高效降解污染物的微生物基因工程菌，提高植物與微生物對污染土壤生物修復的效率。

(4)創造良好的土壤環境，協調土著微生物和外來微生物的關系，使微生物的修復效果達到最佳，并充分發揮生物修復與其他修復技術(如化學修復)的聯合修復作用。

(5)盡快建立生物修復過程中污染物的生態化學過程量化數學模型、生態風險及安全評價、監測和管理指標體系。

結論

綜上所述，我們不難發現由于土壤重金屬來源復雜，土壤中重金屬不同形態、不同重金屬之間及與其它污染物的相互作用產生各種復合污染物的復雜性增加了對土壤重金屬治理和修復難度，且重金屬對動植物和人體的危害具有長期性、潛在性和不可逆性，同時進一步惡化了土壤條件，嚴重制約了我國農業生產的加速發展，所以要更好的防治土壤重金屬污染還需要廣大科研工作者不懈的努力，研發出更好的效率更高的修復治理技術，同時我們還不應該忘記必須加強企業自身的環保意識，提高企業自我約束能力，始終將防治污染積極治理作為企業工作的頭等大事來抓，把企業對環境的污染程度降到最低限度，形成全社會都來重視土壤污染問題的良好環保氛圍，逐步改善我們的土壤生態環境。

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篇3

關鍵詞有機農業生產；場地選擇；土壤培肥；病蟲草害；防治

有機農業是目前農業生產中的熱門話題，因其生產出的有機農產品無污染、口味好、食用安全，現已被越來越多的消費者所認識和接受。有條件的農戶及農場應大力開發有機農業，既可獲取高的效益，又為人類賴以生存的生態環境建設做出貢獻。現就有機農業生產技術淺述如下。

1場地選擇

有機農業的場地選擇尤為重要，有機田塊是有機農業生產的基礎，選擇并建立一個良好的生產場地是保證有機食品生產的關鍵。一個有機農業生產場地必須符合如下要求：①周圍沒有明顯的和潛在的污染源；②有清潔的灌溉水源；③土壤的背景狀況良好，沒有嚴重的化肥、農藥、重金屬污染的歷史；④地塊離交通要道有一定的距離，離泥巴路要以沒有明顯的塵土污染為界；⑤與常規生產要有明顯的隔離帶；⑥新墾地，一要得到國家的許可，二要考慮其可墾性的好壞。

另外，有機農業生產體系要求從常規農業向有機農業轉化通常需要2~3a的時間，其后播種的作物收獲后，才能稱之為有機農產品。根據上述要求，所以進行有機農業生產的場地一般都比較集中，中間不能有插花田塊，這樣便于管理，減少費用。

2土壤培肥

有機農業與常規農業培肥的理論有根本性的區別，常規農業認為以，大量的化肥來維持高產量；而有機農業認為，土壤是有生命的，施肥肯定是培育土壤，土壤肥了，會繁殖大量的微生物，再通過微生物供給作物營養。有機農業土壤培肥措施主要為以水控肥、增施有機肥、合理輪作、精耕細作、種植綠肥等。有機農業生產體系中常用的肥料有農家肥、堆漚肥、礦物肥料、綠肥和生物菌肥等。根據不同作物所需肥料的要求不同，進行合理的配比，適時適量施用，滿足作物生長的需要。以種植有機蔬菜――越冬青花菜為例，施肥方法如下：育苗，使用配方基質；穴盤育苗，配方為腐熟的秸稈有機肥過篩與沙土過篩7∶3配比。苗期看苗追肥，一般在2片真葉后及移栽前3~4d噴施稀水糞或沼液各1次。移栽大田一般要重施基肥，移植前1周，撒施秸稈堆肥45 t/hm2，條施生物菌肥3 750kg/hm2，缺硼的田塊底施礦物硼肥7.5 kg/hm2，或結球期噴施，用量可適當減少。移栽活棵后1個月，追施稀糞水或沼液1次，用量30t/hm2，葉齡12葉及17葉時各澆施稀糞水1次，用量也為30t/hm2；花球膨大期看苗噴施1次200倍的盧博士葉面肥。依照以上的施肥方法，青花菜都可獲得15t/hm2左右的產量。

3病蟲草害的防治

有機農業是一種完全或者基本不用人工合成的化肥、農藥、除草劑、生長調節劑的農業生產體系，要求在最大的范圍內盡可能依靠作物輪作、抗蟲品種和綜合應用其他各種非化學手段控制作物病蟲草害的發生。