重金屬污染土壤處理大全11篇

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篇（1）

土壤重金儻廴炯次人類在生產(chǎn)生活等社會活動中使得重金屬進入土壤的行為，使得土壤中的重金屬含量超標(biāo)，進而導(dǎo)致危害生態(tài)環(huán)境。一般土壤重金屬污染中重金屬的種類主要有砷、錳、鉻、銅、鎘等，通常為多種重金屬的復(fù)合污染情況。一旦土壤出現(xiàn)了重金屬污染情況則會嚴重影響農(nóng)作物的生長與收獲，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量減少、質(zhì)量下降，嚴重者會危害人類健康。另外，土壤重金屬還會對大氣環(huán)境、水資源造成污染，影響范圍十分廣泛。因此，土壤重金屬污染已經(jīng)成為了世界各國重視的重大環(huán)保課題。

土壤重金屬的來源包括以下幾個方面：第一，在礦產(chǎn)開發(fā)過程中和冶煉過程中，由于礦區(qū)沒有安設(shè)完善的環(huán)保治理裝置，大量冶煉礦產(chǎn)廢物直接拋棄戶外，從而導(dǎo)致土壤出現(xiàn)重金屬污染；第二，化肥農(nóng)藥的過度使用導(dǎo)致土壤出現(xiàn)重金屬污染，重金屬含量較多的磷肥、農(nóng)藥會導(dǎo)致土壤膠質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，營養(yǎng)成分降低；第三，農(nóng)作物肥料添加劑中含有大量的銅、鋅，金屬元素會伴隨著肥料一同進入土壤，從而導(dǎo)致土壤出現(xiàn)重金屬污染。

二、土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)

（一）生物修復(fù)技術(shù)

常見的生物修復(fù)技術(shù)有植物修復(fù)技術(shù)、動物修復(fù)技術(shù)等。植物修復(fù)技術(shù)主要是針對土壤重金屬污染進行植物降解處理、植物揮發(fā)處理等，不同的處理方式擁有不同的處理機制。其中，植物降解主要是讓重金屬進入植物內(nèi)部，通過植物生長機體演化過程轉(zhuǎn)變重金屬離子形態(tài)，從而降低其危害性。植物根系鈍化是植物根系中的有機酸、多肽等物質(zhì)與重金屬離子融合，從而緩解重金屬的移動性，降低重金屬通過地下水或空氣對土壤造成進一步污染的分析。并且，植物中富有的金屬硫蛋白含有半胱氦酸，其能夠與重金屬結(jié)合形成無毒的絡(luò)合物質(zhì)，以改變重金屬的離子形態(tài)。動物修復(fù)技術(shù)即為利用土壤動物經(jīng)過吸收、分解等形式來轉(zhuǎn)變土壤理化性質(zhì)，豐富土壤肥力，使得植物與微生物在土壤中的生長，進而產(chǎn)生修復(fù)土壤重金屬污染的作用。動物修復(fù)技術(shù)通常都是將土壤動物包括線蟲、虹蝴飼養(yǎng)在受到重金屬污染的土壤當(dāng)中。

（二）化學(xué)修復(fù)技術(shù)

常見的化學(xué)修復(fù)技術(shù)有電力修復(fù)技術(shù)、土壤淋洗技術(shù)等。電力修復(fù)技術(shù)，其原理即為在土壤中插入電極，給土壤通電，從而使得土壤中存在的重金屬物質(zhì)能夠在電力的作用下形成氧化還原反應(yīng)，并且在遷移的作用下達到電極的陰極，進而實現(xiàn)去除土壤污染物的目的。電動修復(fù)技術(shù)在去除土壤重金屬污染的過程中擁有能源消耗低、后續(xù)處理便捷、不會導(dǎo)致二次污染等優(yōu)勢，但是該技術(shù)僅僅適合在面積較小的土壤污染區(qū)域中應(yīng)用，對于大面積的被污染土壤在技術(shù)可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技術(shù)就是通過使用淋洗藥劑來去除土壤中的重金屬物質(zhì)。此技術(shù)適用于大面積、污染程度嚴重的土壤，特別是在土質(zhì)為輕質(zhì)土與砂質(zhì)土的土壤處理中效果更優(yōu)。

（三）物理修復(fù)技術(shù)

常見的物理修復(fù)技術(shù)有改土技術(shù)、玻璃化技術(shù)等。改土技術(shù)包括客土、深耕翻土等方式。通常來說，土壤重金屬污染一般都附著在土壤表層，而客土法則是將大量干凈無污染的土壤與被污染的土壤相混合，以盡量降低土壤污染物的濃度，并且減少重金屬污染物與土壤植物根系的直接接觸，從而實現(xiàn)降低土壤重金屬對植物的損傷。深耕翻土法則是將土壤進行深耕翻覆，讓位于土壤表面的重金屬能夠在土壤中擴散，從而綜合降低土壤中重金屬的整體濃度。雖然改土技術(shù)是一種有效的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，但是在實施過程中需要投入較大的人力物力，經(jīng)濟效益不佳，無法從本質(zhì)上去除重金屬，是一種非理想的修復(fù)技術(shù)。玻璃化技術(shù)，即為把重金屬污染的土壤放置在高溫下進行玻璃化處理，在完成處理溫度下降冷卻后變成堅硬的玻璃體物質(zhì)，土壤中的重金屬完成固定處理，將其從土壤中清除即可。經(jīng)過玻璃化處理技術(shù)后，土壤中的重金屬物質(zhì)將會始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，重金屬將會被永久固定。

篇（2）

關(guān)鍵詞:土壤污染、生物修復(fù)、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(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)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(tài)環(huán)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(huán)境問題。隨著我國人民生活水平的提高,生態(tài)環(huán)境保護日趨受到重視,國家對污染土壤治理和修復(fù)的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修復(fù)問題,已成為土壤環(huán)境研究領(lǐng)域的重要課題。而生物修復(fù)技術(shù)是近20年發(fā)展起來的一項用于污染土壤治理的新技術(shù),同傳統(tǒng)處理技術(shù)相比具有明顯優(yōu)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(huán)境影響小,無二次污染,最終產(chǎn)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(jié)省了處理費用，因而該技術(shù)成為最有發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬暗男迯?fù)技術(shù)。

1.污染土壤生物修復(fù)的基本原理和特點

土壤生物修復(fù)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(gòu)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(zhuǎn)化成無害的物質(zhì),使土壤恢復(fù)其天然功能。由于自然的生物修復(fù)過程一般較慢,難于實際應(yīng)用,因而生物修復(fù)技術(shù)是工程化在人為促進條件下的生物修復(fù),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(yǎng)添加等)來完成,也可接種經(jīng)特殊馴化與構(gòu)建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的種類

目前,微生物修復(fù)技術(shù)方法主要有3種:原位修復(fù)技術(shù)、異位修復(fù)技術(shù)和原位-異位修復(fù)技術(shù)。

2.1 原位修復(fù)技術(shù)：

原位修復(fù)技術(shù)是在不破壞土壤基本結(jié)構(gòu)的情況下的微生物修復(fù)技術(shù)。有投菌法、生物培養(yǎng)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(fù)。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(yǎng)物質(zhì),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(yǎng)法是定期向土壤中投加過氧化氫和營養(yǎng)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(fēng)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(fā)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(fù)技術(shù)：

異位修復(fù)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(shù)包括預(yù)制床技術(shù)、生物反應(yīng)器技術(shù)、厭氧處理和常規(guī)的堆肥法。預(yù)制床技術(shù)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(yǎng)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(yīng)器技術(shù)是把污染的土壤移到生物反應(yīng)器,加水混合成泥漿,調(diào)節(jié)適宣的pH值,同時加入一定量的營養(yǎng)物質(zhì)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(shù)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(guī)堆肥法是傳統(tǒng)堆肥和生物治理技術(shù)的結(jié)合,向土壤中摻入枯枝落葉或糞肥,加入石灰調(diào)節(jié)pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)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(guān)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(fù)技術(shù)研究的熱點。

3.影響污染土壤生物修復(fù)的主要因子

3.1 污染物的性質(zhì)：

重金屬污染物在土壤中常以多種形態(tài)貯存,不同的化學(xué)形態(tài)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(fù)作用。此外,重金屬污染的方式(單一污染或復(fù)合污染)，污染物濃度的高低也是影響修復(fù)效果的重要因素。有機污染物的結(jié)構(gòu)不同,其在土壤中的降解差異也較大。

3.2 環(huán)境因子：

了解和掌握土壤的水分、營養(yǎng)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(fù)過程中的養(yǎng)分和水分消耗,可提高生物修復(fù)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(xué)形態(tài)、生物可利用性及生物活性有密切關(guān)系,也是影響生物對重金屬污染土壤修復(fù)效率的重要環(huán)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(fù)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(xù)處理,限制了利用微生物進行大面積現(xiàn)場修復(fù)的應(yīng)用，

植物體由于生物量大且易于后續(xù)處理,利用植物對金屬污染位點進行修復(fù)成為解決環(huán)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(fù)合污染土壤的修復(fù)。因此,在選擇修復(fù)技術(shù)時,應(yīng)根據(jù)污染物性質(zhì)、土壤條件、污染程度、預(yù)期修復(fù)目標(biāo)、時間限制、成本及修復(fù)技術(shù)的適用范圍等因素加以綜合考慮。

4.發(fā)展中存在的問題：

篇（3）

中圖分類號：X53文獻標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2015）05-0136-05

Application Research Progress of Biodegradable Aminopolycar-Boxylate

Chelating Agents on Soil Remediation Contaminated by Heavy Metal

Liu Yiyun1， Cui Shuang1*， Zhang Qianru2， Zhao Yanfeng1， Ma Yan3， Bai Mingsong4

（1. College of Chemistry， Chemical Engineering and Environmental Engineering， Liaoning Shihua University， Fushun 113001， China；

2. Key Laboratory of Pollution Ecology and Environment Engineering， Institute of Applied Ecology， Chinese Academy of Sciences，

Shenyang 110016， China； 3.Xinbin Manchu Autonomous County Bureau of Culture， Broadcast， Television and Sports， Xinbin 113200， China；

4. North Sewage Treatment Plant， Guodian Northeast Environmental Protection Industry Group Co.，Ltd.， Shenyang 113000， China）

AbstractThe application of chelating agents on remedying the soils contaminated by heavy metals is unsafe because non-biodegradable ones can cause secondary pollution to surface water and groundwater. The strict environmental regulations promote the global enterprises to produce safer biodegradable chelating agents to replace the widely used non-biodegradable once such as EDTA and DTPA. In this paper， some new biodegradable chelators， such as GLDA， IDSA， AES， EDDS and NTA were introduced， and their application effects and the main achievements on remedying the soils contaminated by different heavy metals were summarized； at last， the research directions in future were prospected.

Key wordsAminopolycar-boxylate chelating agents； Heavy metal； Contaminated soil remediation； Biodegradation

螯合劑是對金屬離子具有極強捕捉能力的一種物質(zhì)，分子中有可供配位的孤對電子，金屬離子能取代其配位原子上的氫（或鈉）而進入螯合環(huán)中，形成水溶性螯合物得以去除。螯合劑分為無機類和有機類兩種，有機螯合劑主要有氨基羧酸類、有機膦酸類、羥基羧酸類、聚羧酸類等。氨基羧酸類螯合劑（Aminopolycar-boxylate chelating agents，簡稱APCAs）是指一大類含有氮和氧原子的有機化合物，它們幾乎能與所有的金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，因此，已經(jīng)并將繼續(xù)廣泛應(yīng)用于包括有毒重金屬污染土壤處理在內(nèi)的各種工業(yè)過程。

APCAs類螯合劑自從20世紀(jì)40年代就被應(yīng)用于工業(yè)的各個分支，包括有毒重金屬污染土壤和廢棄材料的處理。有機螯合劑以氨基羧酸類應(yīng)用最早，如EDTA（乙二胺四乙酸）和DTPA（二乙三胺五三乙酸）應(yīng)用于洗滌制劑、化妝品、紙漿的漂白、水處理、醫(yī)藥、紡織工業(yè)和環(huán)保等行業(yè)中。但是，它們的生物降解性較低，其金屬絡(luò)合物更低，2002年5月歐盟將EDTA和DTPA列為禁用物質(zhì)。非降解型螯合劑在環(huán)境中持續(xù)時間較長，大量使用此類不可降解的螯合劑，會導(dǎo)致沉積物和含水土層的金屬再活化，從而污染地下水和飲用水。隨著人們健康和環(huán)保意識逐漸加強以及相應(yīng)法規(guī)日趨嚴格，可降解氨基羧酸型螯合劑逐漸受到學(xué)者的重視。

1螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)的原理

植物修復(fù)是一項新興的環(huán)保型污染土壤修復(fù)技術(shù)，即利用超積累植物對重金屬的去除潛力，使其在整個生活周期中會直接或間接地吸收、分離或降解污染物，從而達到凈化土壤的目的。植物修復(fù)具有處理費用低、對土壤環(huán)境擾動小、修復(fù)過程一般無二次污染，兼有環(huán)境友好和環(huán)境美學(xué)的特性。但是，大部分超累積植物的生物量低、生長緩慢；植物根系分布在土壤表層，對深層土壤修復(fù)效果較差；此外，超積累植物只能積累一種重金屬，土壤污染大多是重金屬的復(fù)合污染。因此，大部分植物修復(fù)工程需要采用物理、化學(xué)、生物手段或農(nóng)藝措施等強化手段。

重金屬污染土壤植物提取修復(fù)的強化途徑主要有兩種：一是提高超富集植物的生物量；二是提高植物體內(nèi)的重金屬含量。螯合劑能活化土壤中的重金屬離子，促進土壤中重金屬的解吸作用和植物由根部向地上部的轉(zhuǎn)運能力，提高土壤中重金屬的生物有效性，使其易于被植物吸收，從而可以提高植物對重金屬的累積量。另一方面，螯合劑可以改變重金屬在土壤中的賦存狀態(tài)，從而降低重金屬對植物的毒性。

螯合劑的作用機制包括土壤和植物兩方面，土壤作用過程是指螯合劑進入土壤后，將重金屬從土壤顆粒上解吸到土壤溶液中，而土壤溶液是土壤中礦質(zhì)離子、重金屬離子以及植物根系直接作用的介質(zhì)，因而大大增加了植物對重金屬吸收的可能性；植物作用過程包括了植物根系對土壤溶液中重金屬的吸收以及重金屬在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移和貯存。螯合誘導(dǎo)的效果受多種因素影響，包括植物種類、重金屬類型、土壤中的重金屬濃度、土壤的理化性質(zhì)以及螯合劑的使用量等。

螯合誘導(dǎo)植物提取的技術(shù)要點是：①監(jiān)測試驗地氣候條件，分析土壤理化性質(zhì)，選擇理想的植物和螯合劑種類；②經(jīng)過實驗室研究確定螯合劑的最佳施用比例和施用時間；③經(jīng)過短期生長后（一般為幾天或數(shù)周），收獲植物；④如果經(jīng)濟上可行，可以通過灰化或壓縮減小污染植物體的體積和重量，回收重金屬。

2典型氨基羧酸型螯合劑的應(yīng)用研究

2.1天然氨基羧酸型螯合劑

2.1.1乙二胺二琥珀酸（EDDS）乙二胺二琥珀酸（Ethylenediamine Succinc Acid）是一種易生物降解的低毒氨基羧酸型螯合劑，具有極強的螯合能力，可有效活化土壤中的重金屬，提高重金屬的生物有效性，使其易于被植物吸收，進而提高植物修復(fù)效率。EDDS 可以由微生物產(chǎn)生，毒性較低，比較容易降解，它能夠在5～8天內(nèi)在各種環(huán)境介質(zhì)中完全降解，降解產(chǎn)物無害，對土壤中的微生物和真菌的影響都比較小。

鐘繼承采用溫室盆栽試驗，以印度芥菜（Brassica juncea）為修復(fù)植物，用EDDS和EDTA作為誘導(dǎo)螯合劑，比較它們對土壤中重金屬銅、鋅、鉛、鎘的提取效果，結(jié)果表明，EDDS顯著增加了印度芥菜對重金屬的吸收，對銅和鋅的活化作用較強，EDDS對重金屬的NH4NO3提取態(tài)影響較小。此外，魏嵐等通過土培試驗，研究了螯合劑EDDS和EDTA 強化蘇丹草、玉米、大豆、茼蒿、青菜吸收土壤重金屬的作用，結(jié)果表明，EDDS比EDTA 具有更強的溶解土壤銅和增加植物吸收積累銅的能力，其中EDDS顯著提高了茼蒿中銅的積累量，因此EDDS在誘導(dǎo)植物修復(fù)銅污染土壤方面有廣闊的應(yīng)用前景。羅璐佳等研究了EDDS提取水系沉積物中重金屬的影響因素的作用效果，得出結(jié)論：EDDS處理提取銅、鋅、鎘和鉛的最佳提取時間根據(jù)元素及土壤特性的不同而存在差異，當(dāng)EDDS的處理時間為24 h時，均能得到較好的提取率。增大加入螯合劑和重金屬的摩爾比能提高提取率，土液比對提取率無明顯影響。

Meers等用EDDS對3種土壤進行場地淋洗修復(fù)，EDDS可除去0.9%～14.0%的Fe、0.4%～1.9%的Al和Mn、0.41%～0.80%的Mg以及0.14%～0.20%的Ca，54 d以后，3種土壤中EDDS可完全降解。大量研究表明，EDDS比EDTA具有更強的溶解土壤中Cu和強化植物積累Cu的能力，EDDS對Zn的作用和EDTA相當(dāng)，而其對Cd和Pb的作用則低于EDTA。同時，和EDTA相比，金屬-EDDS絡(luò)合物更有利于植物的吸收。EDDS對Cu的作用之所以好于EDTA，除了EDDS對Cu具有高的絡(luò)合能力外，同時還與土壤中Ca、Mg等堿土金屬對EDDS絡(luò)合位點低的結(jié)合力有關(guān)，這就使EDDS對Cu的選擇性大大增加，絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)（lgK）的大小順序為：Ca-EDDS（4.58）

2.1.2二乙基三乙酸（NTA）二乙基三乙酸（Nitrilotriacetic Acid）也是一種生物可降解的天然氨基羧酸類螯合劑。降解速率很快，能在厭氧和低溫條件下快速降解，在土壤中的半衰期為3～7天。早期研制的NTA主要作為除垢劑，有關(guān)試驗研究表明，NTA能夠有效強化植物修復(fù)重金屬污染土壤，但是，NTA對重金屬活化作用具有選擇性。NTA能促進超累積植物對鋅、銅、砷、鎘、鉛等重金屬的吸收。研究發(fā)現(xiàn) NTA 在添加后鈣質(zhì)土壤中鋅、銅、鎘的溶解態(tài)分別增加了100、20、19倍。NTA對土壤中砷和鋅的提取比人工合成的氨基羧酸型螯合劑（HEDTA，EDTA，EGTA等）更為有效。

Apostolos等采用土壤淋洗法，修復(fù)重金屬污染土壤的研究表明：污染土壤中加入NTA后，鎘的淋洗去除率高于DTPA和EGTA，但是鉛和銅的去除率低于DTPA。Peaalosa等采用螯合誘導(dǎo)強化措施，以羽扇豆為修復(fù)植物，處理重金屬污染土壤時發(fā)現(xiàn)，NTA能夠促進鋅、銅、鐵、錳、鎘等離子的遷移，尤其是對砷、鉛和銅的效果更加明顯。周建民等在應(yīng)用玉米植物修復(fù)重金屬污染試驗中得出結(jié)論，當(dāng)添加NTA濃度為 10 mmol/kg時，鋅的提取效率和轉(zhuǎn)運效率分別提高了3.88倍和2.68倍；而銅分別提高了4.75倍和2.28倍，這一結(jié)果證明NTA能有效促進玉米對鋅、銅的累積。

2.2人工合成的氨基羧酸型螯合劑

2.2.1亞氨基二琥珀酸（IDSA）亞氨基二琥珀酸是一種新型的生物可降解螯合劑，不僅能和金屬離子形成螯合物，而且螯合物具有良好的生物降解性能。IDSA可以用于工業(yè)清洗劑、紡織、化妝用品、制藥、重金屬污染土壤的修復(fù)、制漿造紙、以及石油化工等行業(yè)中。

劉曉娜通過溫室盆栽試驗對IDSA在促進植物吸收重金屬的效率方面進行了研究，試驗數(shù)據(jù)顯示，IDSA處理后玉米植株地上部鎘濃度顯著大于空白對照、EDTA和 EDDS處理；地上部鋅濃度、地上部和根部銅濃度均顯著大于空白對照和EDTA處理；地上部鉛濃度顯著大于空白對照。

2.2.2冬氨酸二乙氧基琥珀酸（AES）冬氨酸二乙氧基琥珀酸是綠色環(huán)保型螯合劑開發(fā)過程中出現(xiàn)的一種新型螯合劑。與傳統(tǒng)螯合劑相比，具有含氮量較低，生物可降解等優(yōu)良特性。

趙中秋等通過盆栽試驗，研究AES和EDTA調(diào)控下黑麥草修復(fù)幾種重金屬污染土壤的效應(yīng)。AES處理后的黑麥草對鋅、鎘和銅表現(xiàn)出了較強的溶解作用，且重金屬在地上部積累量增大，其中，地上部鋅、鎘含量分別達到了1 081.8、1.57 mg/kg，顯著高于對照和EDTA處理。結(jié)果表明：AES能顯著促進鋅和鎘從黑麥草根部向地上部的遷移，AES在誘導(dǎo)植物修復(fù)重金屬污染土壤尤其是鋅和鎘污染土壤中有極大的潛力。

劉曉娜等研究表明，冬氨酸二乙氧基琥珀酸處理玉米地上部分，鋅、銅、鉛濃度顯著大于對照及其他螯合劑處理。并且研究了EDDS、AES和IDSA處理土壤，隨著時間的變化，土壤中重金屬濃度呈下降趨勢直至穩(wěn)定狀態(tài)，且AES 對銅和鋅的作用最大，EDDS對銅的作用最大。

2.2.3谷氨酸N，N-二乙酸（GLDA）GLDA是谷氨酸N，N-二乙酸（或谷氨酸二乙酸四鈉）的縮寫，它的兩個對映體（L-和D-）具有不同的生物降解特性。L-GLDA容易生物降解（在OECD301D密封瓶降解試驗中，28 天的生物降解率超過60%），而D-GLDA不容易生物降解（在OECD301D密封瓶降解試驗中，80天的生物降解率仍

Zinnat等采用電位測定法測定了GLDA和HIDS對Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+螯合的平衡常數(shù)，結(jié)果表明：GLDA與金屬形成的螯合物的量比HIDS多，與EDTA和其它可生物降解的螯合劑相比，GLDA生態(tài)毒性較低，形成的金屬螯合物穩(wěn)定性較低。因此與NTA、IDSA相比，GLDA是生物降解型環(huán)境友好的螯合劑。此外，GLDA 對鈣結(jié)合效率接近EDTA，優(yōu)于NTA，遠高于其它可生物降解的螯合劑（如IDS、EDDS和EDG等）。

3結(jié)論與展望

污染土壤螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)的目的是去除土壤中的重金屬，修復(fù)后的土壤可以持續(xù)利用，不會對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成危害?？缮锝到獾尿蟿Νh(huán)境毒害小，添加過量的螯合劑不能被植物利用，反而能活化土壤中的微量元素，致使必需元素淋失，導(dǎo)致植物營養(yǎng)不良。此外，過量的螯合劑會通過淋溶作用進入地下水，對環(huán)境造成二次污染。所以，使用人工螯合劑時，要對周圍土壤環(huán)境進行詳細評估，嚴格控制螯合劑的施用量和改進添加措施。

氨基羧酸型螯合劑廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，尤其人工合成的可生物降解螯合劑在土壤重金屬修復(fù)方面具有極大的潛力。新型螯合劑GLDA、AES和IDSA修復(fù)重金屬污染土壤的研究較少。目前的研究發(fā)現(xiàn)，由于AES和IDSA對鉛的活化作用不及EDTA，有待繼續(xù)尋找對鉛解吸能力更強的新型可生物降解螯合劑。需要加強IDSA和AES對鎘和鋅的解吸作用的研究，為IDSA和AES的實際應(yīng)用提供更充分的理論依據(jù)。雖然有關(guān)EDDS的研究很多且修復(fù)效果顯著，但是，選用EDDS修復(fù)重金屬污染土壤的費用較高，實用性低。并且，大部分實驗室研究表明，EDDS的修復(fù)效率仍低于EDTA。因此，開發(fā)和利用安全、有效和經(jīng)濟的氨基羧酸型螯合劑是該領(lǐng)域研究的重點。

可降解氨基羧酸型螯合劑能促進植物對重金屬的吸收和運輸，但是植物如何吸收、運輸和代謝金屬螯合物機制尚需要進一步研究。通過分析降解產(chǎn)物的形態(tài)和性質(zhì)，確定是否會引起二次污染。探索螯合劑最佳施用時間和環(huán)境條件，配套農(nóng)藝措施減少重金屬的淋溶和提高螯合劑的效果，將成為今后研究的重點。

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篇（4）

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(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)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(tài)環(huán)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(huán)境問題。隨著我國人民生活水平的提高,生態(tài)環(huán)境保護日趨受到重視,國家對污染土壤治理和修復(fù)的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修復(fù)問題,已成為土壤環(huán)境研究領(lǐng)域的重要課題。而生物修復(fù)技術(shù)是近20年發(fā)展起來的一項用于污染土壤治理的新技術(shù),同傳統(tǒng)處理技術(shù)相比具有明顯優(yōu)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(huán)境影響小,無二次污染,最終產(chǎn)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(jié)省了處理費用，因而該技術(shù)成為最有發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬暗男迯?fù)技術(shù)。

1.污染土壤生物修復(fù)的基本原理和特點

土壤生物修復(fù)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(gòu)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(zhuǎn)化成無害的物質(zhì),使土壤恢復(fù)其天然功能。由于自然的生物修復(fù)過程一般較慢,難于實際應(yīng)用,因而生物修復(fù)技術(shù)是工程化在人為促進條件下的生物修復(fù),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(yǎng)添加等)來完成,也可接種經(jīng)特殊馴化與構(gòu)建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的種類

目前,微生物修復(fù)技術(shù)方法主要有3種:原位修復(fù)技術(shù)、異位修復(fù)技術(shù)和原位-異位修復(fù)技術(shù)。

2.1原位修復(fù)技術(shù)：

原位修復(fù)技術(shù)是在不破壞土壤基本結(jié)構(gòu)的情況下的微生物修復(fù)技術(shù)。有投菌法、生物培養(yǎng)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(fù)。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(yǎng)物質(zhì),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(yǎng)法是定期向土壤中投加過氧化氫和營養(yǎng)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(fēng)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(fā)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(fù)技術(shù)：

異位修復(fù)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(shù)包括預(yù)制床技術(shù)、生物反應(yīng)器技術(shù)、厭氧處理和常規(guī)的堆肥法。預(yù)制床技術(shù)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(yǎng)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(yīng)器技術(shù)是把污染的土壤移到生物反應(yīng)器,加水混合成泥漿,調(diào)節(jié)適宣的pH值,同時加入一定量的營養(yǎng)物質(zhì)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(shù)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(guī)堆肥法是傳統(tǒng)堆肥和生物治理技術(shù)的結(jié)合,向土壤中摻入枯枝落葉或糞肥,加入石灰調(diào)節(jié)pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)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(guān)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(fù)技術(shù)研究的熱點。

3.影響污染土壤生物修復(fù)的主要因子

3.1污染物的性質(zhì)：

重金屬污染物在土壤中常以多種形態(tài)貯存,不同的化學(xué)形態(tài)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(fù)作用。此外,重金屬污染的方式(單一污染或復(fù)合污染)，污染物濃度的高低也是影響修復(fù)效果的重要因素。有機污染物的結(jié)構(gòu)不同,其在土壤中的降解差異也較大。

3.2環(huán)境因子：

了解和掌握土壤的水分、營養(yǎng)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(fù)過程中的養(yǎng)分和水分消耗,可提高生物修復(fù)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(xué)形態(tài)、生物可利用性及生物活性有密切關(guān)系,也是影響生物對重金屬污染土壤修復(fù)效率的重要環(huán)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(fù)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(xù)處理,限制了利用微生物進行大面積現(xiàn)場修復(fù)的應(yīng)用，

植物體由于生物量大且易于后續(xù)處理,利用植物對金屬污染位點進行修復(fù)成為解決環(huán)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(fù)合污染土壤的修復(fù)。因此,在選擇修復(fù)技術(shù)時,應(yīng)根據(jù)污染物性質(zhì)、土壤條件、污染程度、預(yù)期修復(fù)目標(biāo)、時間限制、成本及修復(fù)技術(shù)的適用范圍等因素加以綜合考慮。

4.發(fā)展中存在的問題：

生物修復(fù)技術(shù)作為近20年發(fā)展起來的一項用于污染土壤治理的新技術(shù),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(jié)果較多,商業(yè)性應(yīng)用還待開發(fā)。此外,由于生物修復(fù)效果受到如共存的有毒物質(zhì)(Co-toxicants)(如重金屬)對生物降解作用的抑制；電子受體(營養(yǎng)物)釋放的物理;物理因子(如低溫)引起的低反應(yīng)速率;污染物的生物不可利用性;污染物被轉(zhuǎn)化成有毒的代謝產(chǎn)物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化學(xué)能力的微生物等因素制約。因此,目前經(jīng)生物修復(fù)處理的污染土壤,其污染物含量還不能完全達到指標(biāo)的濃度要求。

5.應(yīng)用前景及建議：

隨著生物技術(shù)和基因工程技術(shù)的發(fā)展,土壤生物修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用將不斷深入并走向成熟,特別是微生物修復(fù)技術(shù)、植物生物修復(fù)技術(shù)和菌根技術(shù)的綜合運用將為有毒、難降解、有機物污染土壤的修復(fù)帶來希望。為此,建議今后在生物修復(fù)技術(shù)的研究和開發(fā)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(tài)、形態(tài)及環(huán)境因素的關(guān)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(lián)合修復(fù)對污染物的修復(fù)作用與植物種類具有密切關(guān)系。

(3)應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)與基因工程技術(shù),使超積累植物的生物學(xué)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(yǎng)篩選專一或廣譜性的微生物種群(類),并構(gòu)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(fù)的效率。

(4)創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境,協(xié)調(diào)土著微生物和外來微生物的關(guān)系,使微生物的修復(fù)效果達到最佳，并充分發(fā)揮生物修復(fù)與其他修復(fù)技術(shù)(如化學(xué)修復(fù))的聯(lián)合修復(fù)作用。

(5)盡快建立生物修復(fù)過程中污染物的生態(tài)化學(xué)過程量化數(shù)學(xué)模型、生態(tài)風(fēng)險及安全評價、監(jiān)測和管理指標(biāo)體系。

結(jié)論

綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)由于土壤重金屬來源復(fù)雜,土壤中重金屬不同形態(tài)、不同重金屬之間及與其它污染物的相互作用產(chǎn)生各種復(fù)合污染物的復(fù)雜性增加了對土壤重金屬治理和修復(fù)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)的加速發(fā)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(fā)出更好的效率更高的修復(fù)治理技術(shù)，同時我們還不應(yīng)該忘記必須加強企業(yè)自身的環(huán)保意識，提高企業(yè)自我約束能力，始終將防治污染積極治理作為企業(yè)工作的頭等大事來抓，把企業(yè)對環(huán)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(huán)保氛圍，逐步改善我們的土壤生態(tài)環(huán)境。

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篇（5）

1材料和方法

1．1供試土壤

供試土壤為水稻土，采自浙江省德清縣，按中國系統(tǒng)分類屬潛育人為土，名稱為青紫泥（PCS）。取表層（0—20cm）土壤，土樣經(jīng)風(fēng)干、去雜，磨細過2mm篩。供試土壤的基本理化性質(zhì)詳見表1。

1．2盆栽試驗設(shè)計

對供試土壤設(shè)8個汞濃度水平，以溶液形式加入外源汞HgCl2，其加入量分別為：0，0．25，0．5，1，1．5，2，3，6mg／kg。重復(fù)3次。淹水培養(yǎng)—自然落干（至田間最大持水量的30％）交替進行，2個月后，施入基肥，種植水稻。水稻收獲后，清除土壤中的殘余根系，土壤經(jīng)風(fēng)干，混勻，過5mm篩，每盆留土2．8kg，施入基肥，將育苗一個月后的小白菜移栽入盆內(nèi)，每盆3～4株，重復(fù)3次，兩個月后收獲。收獲小白菜后的土壤同樣經(jīng)風(fēng)干，混勻，過5mm篩，每盆留土2．0kg，施入基肥，播種蘿卜，每盆2株，重復(fù)3次，1個半月后收獲，同時設(shè)置無植物對照。于植物收獲后，分別取土壤和作物可食部位（水稻籽粒、小白菜葉與蘿卜根）進行汞含量測定［8］。

1．3提取條件優(yōu)化的試驗設(shè)計

土壤汞濃度設(shè)置為200mg／kg土，以HgCl2為汞源，用過飽和水法混勻。所用土樣置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)10d。4種提取劑分別為：0．1MHC1，1MNH4OAc（pH＝7．0），0．005MDTPA和0．1MCaCl2（pH＝5．0）。稱取4．00g相當(dāng)于風(fēng)干土重的土樣于100ml塑料離心管中，按土∶水＝1∶5和土∶水＝1∶10比例分別加入配制好的HC1，NH4OAC，DTPA和CaCl2。在室溫25℃條件下，分別振蕩5，10，30，45，60min，過濾，收集濾液，每個處理重復(fù)3次。

1．4稻菜輪作制下提取劑選擇的試驗設(shè)計

取水稻、小白菜和蘿卜收獲后的土壤樣品約0．10g于100ml消化管中，加入新配王水5ml，用保鮮膜封口，靜置過夜，于沸水浴中加熱1h，其中要充分振搖兩次，取出涼透后，過濾并轉(zhuǎn)移到50ml容量瓶中定容，靜置取上清液，原子熒光光度計（AFS－230E）測定［8］。稱取4．00g風(fēng)干土樣于100ml塑料離心管中，按土∶水＝1∶5比例分別加入HC1，NH4OAC，DT－PA和CaCl2。在室溫條件下，分別振蕩30min，過濾，收集濾液，每個處理重復(fù)3次。

1．5樣品測定與數(shù)據(jù)分析

土樣基本理化性質(zhì)采用常規(guī)分析方法測定［9］；植物樣品中的汞含量采用傳統(tǒng)的干灰化法測定［8］，植物樣品中的汞和土壤有效態(tài)汞的測定均采用原子熒光光度計（AFS－230E）［10］。試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件處理，相關(guān)分析和其它統(tǒng)計分析采用SPSS10．0完成。

2結(jié)果與分析

2．1不同提取時間對土壤有效態(tài)汞化學(xué)提取性的影響

不同提取劑提取的汞有效態(tài)含量隨提取時間的延長而逐漸增加，隨后基本達到平衡。以提取劑提取的重金屬含量占土壤中該元素總量的百分率即提取率表示提取劑的提取能力。結(jié)果表明，不同提取劑的提取率明顯不同。提取劑在不同土水比下對供試土壤在200mg／kg汞濃度處理水平的提取率見圖1。供試土壤中各提取劑提取率達到平衡的時間分別為：HCl10min；CaCl230min；DTPA30min；NH4OAc30min。由此可見，提取時間達到30min時，有效態(tài)汞提取率基本達到平衡，因此，對4種提取劑而言，30min可作為提取供試土壤有效態(tài)汞的最佳提取時間。尹君等［11］的研究得出了相似的結(jié)論。

2．2不同土水比對土壤有效態(tài)汞化學(xué)提取性的影響

一般土壤有效態(tài)重金屬元素的測定選擇以下幾種土水比：1∶1，1∶2．5，1∶5，1∶10，1∶12．5和1∶15，主要為測定方便和測定結(jié)果易于對比。但在實驗中發(fā)現(xiàn)，較大土水比（1∶1，1∶2．5），濾液量很少，不易測定；而較小土水比（小于1∶12．5，1∶15），特別是在重金屬元素處理濃度較低的情況下，濾液里重金屬元素含量很低，誤差較大，因此，本研究選擇1∶5，1∶10兩種土水比進行比較測定。提取劑對供試土壤在200mg／kg汞濃度處理水平下，不同土水比提取的汞量列于表2。由表2可見，隨土水比減小，供試土壤中提取劑的汞提取量明顯提高。如土水比由1∶5減小到1∶10時，30min提取時間的DTPA汞提取量增加了11．39mg／kg，而同樣條件下CaCl2，NH4OAc和HCl分別增加了12．17，12．45和15．15mg／kg。這是由于隨土水比減小，有更多的汞離子被解吸到溶液中來；同時，在濃度較小的情況下，離子的交換或絡(luò)合能力也增強。為減少試驗誤差，確定1∶5為較適宜的土水比。分析結(jié)果表明，4種提取劑提取的汞有效態(tài)含量之間存在正相關(guān)關(guān)系（表3），其中CaCl2提取汞含量和NH4OAc提取汞含量之間相關(guān)性最顯著，可能因為它們都屬于中性鹽提取劑；而HCl提取汞含量與其他提取劑提取汞含量之間相關(guān)性較低，這與不同提取劑提取機制的不同有關(guān)，HCl屬較強的代換劑，其代換機制是H＋的置換作用。這與賀建群等［12］在研究鎘、銅、鋅和鉛土壤有效態(tài)提取方法時得出的觀點相近。

2．3不同提取劑對土壤有效態(tài)汞化學(xué)提取性的影響

研究表明，在土水比為1∶5，不同提取時間下4種提取劑的提取能力有顯著差異。不同提取劑在供試土壤上的提取量明顯不同。對于土壤處理為200mg／kg汞濃度，同樣條件下，CaCl2對供試土壤汞有效態(tài)的提取量最大，在14．51～23．24mg／kg之間；其次是HCl，在13．42～21．09mg／kg之間；NH4OAc在8．86～13．44mg／kg之間，最小的是DTPA，在7．20～12．40mg／kg之間（圖2）。

2．4提取劑的選擇

在土壤重金屬污染中，最受關(guān)注的是作物可食部位重金屬含量是否超過臨界濃度。提取劑提取的重金屬量與作物可食部位重金屬含量的相關(guān)性大小及作物可食部位重金屬含量的多少常作為提取劑選擇的依據(jù)之一，因此作物系統(tǒng)不同，適宜提取劑的選擇也會不同。在水稻—小白菜—蘿卜作物輪作系統(tǒng)中，通過對作物可食部位如水稻籽粒、小白菜葉和蘿卜根中的汞含量與提取劑提取汞含量進行相關(guān)和回歸統(tǒng)計分析，結(jié)果表明，對土壤—水稻系統(tǒng)來說，在振蕩平衡時間30min，土水比1∶5的條件下，供試土壤上水稻籽粒中汞含量與提取劑CaCl2提取汞量之間相關(guān)系數(shù)最大；因此，供試土壤可用CaCl2作為測定土壤中有效態(tài)汞的最佳提取劑。對土壤—小白菜系統(tǒng)來說，在振蕩平衡時間30min，土水比1∶5條件下，供試土壤上小白菜葉汞含量與提取劑提取汞量之間相關(guān)性不顯著，因此，不能從中選擇適宜的提取劑。對土壤—蘿卜系統(tǒng)來說，在振蕩平衡時間30min，土水比1∶5條件下，供試土壤上蘿卜根中汞含量同樣與提取劑CaCl2提取汞量之間相關(guān)系數(shù)最大，因此，最佳提取劑與土壤—水稻系統(tǒng)相同。通過比較各種提取劑對供試土壤有效態(tài)汞提取能力的差異可知，CaCl2的提取能力在供試土壤中較高，且其提取的汞含量與水稻籽粒和蘿卜根中汞含量相關(guān)性最好，綜合分析4種提取劑的提取能力、提取結(jié)果及與作物可食部位汞含量的關(guān)系，確定CaCl2為評價本研究供試土壤中汞有效性的最佳化學(xué)提取劑。但用該提取劑對其他土壤中重金屬元素的有效性進行評價，并以此來說明土壤中重金屬元素的豐缺和污染狀況時，還需要做大量類似的分析測定工作。

篇（6）

中圖分類號： X53 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-0-01

1 我國污染場地的產(chǎn)生原因分析

大多數(shù)情況下，污染場地都是在工業(yè)或是礦業(yè)等活動過程中產(chǎn)生出來的。就我國而言，污染場地的種類非常繁雜，這種情況的形成與工業(yè)和礦業(yè)的建設(shè)時間以及生產(chǎn)歷史有著非常密切的關(guān)系。目前，在我國現(xiàn)有的污染場地當(dāng)中，有一些是歷史遺留問題，也有一些新近產(chǎn)生的，有些是國企生產(chǎn)造成的，有些則是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及合資企業(yè)造成的。大部分的污染場地通常都分布在城區(qū)當(dāng)中，也有一些分布在生態(tài)敏感區(qū)內(nèi)，工業(yè)和礦業(yè)生產(chǎn)是導(dǎo)致場地污染最主要的原因之一。正因如此，礦區(qū)以及一些重污染行業(yè)是污染場地分布最為集中的區(qū)域，如有色金屬礦區(qū)、黑色金屬礦區(qū)、石化、冶金、電鍍、機械加工制造、印染以及制造等等行業(yè)。除此之外，污染場地還包括垃圾填埋場、加油站、金屬礦渣堆場、電子垃圾處置場、廢舊物資回收加工區(qū)等等。

工業(yè)和礦業(yè)生產(chǎn)的類型不同，所產(chǎn)生出來有毒有害的污染物也均不相同，較為常見的有無機類污染物、有機類污染物、有機與無機類混合的污染物。在我國污染場地中的典型污染物包括以下幾大類：其一，重金屬污染物。如鉛、汞、鎳、鎘、砷、鋅、鉻、銅等等；其二，農(nóng)藥污染物。如DDT（滴滴涕）、六六六（六氯環(huán)已烷）、開樂散（三氯殺螨醇）；其三，石油烴。具體分為兩類，一類是持久性有機污染物，如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等。另一類是揮發(fā)性或溶劑類有機污染物，如EDC、四氯化碳、三氯乙酸、苯系物等等；其四，有機-金屬類污染物，如有機錫、有機胂、代森錳鋅等。除此之外，有些污染場地中還存在酸堿污染，還有一些場地處于復(fù)合型和混合型污染狀態(tài)。以上種種全部屬于化學(xué)性污染，而還有一些場地存在物理性污染和生物性污染。正是因為污染場地的種類過于繁雜，給場地修復(fù)和治理工作增添了一定的難度。

2 污染場地土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用研究

在以往污染土壤修復(fù)技術(shù)并不成熟也沒有大范圍推廣應(yīng)用時，對污染場地土壤的處理，一般采用的都是換填法，即將被污染的土壤挖除并置換成干凈的土壤，這種方法雖然可以解決某一個場地的污染問題，但是卻僅能起到治標(biāo)不治本的效果，污染土壤從一個地方被轉(zhuǎn)移到另一個，便會在另一個地方形成新的污染場地。近些年來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，污染場地土壤修復(fù)處理的方法也日漸成熟，并且還涌現(xiàn)出一些新的修復(fù)處理技術(shù)，經(jīng)過大量的試驗研究表明，很多方法都對污染土壤處理有著顯著的成效。下面本文簡要介紹幾種較為常用的污染場地土壤修復(fù)技術(shù)。

2.1 微生物修復(fù)技術(shù)

所謂的微生物修復(fù)技術(shù)實質(zhì)上就是利用各類微生物對污染土壤中的有機物進行降解，在這一過程中，微生物會將土壤的有機物當(dāng)做食物源，處理的最終產(chǎn)物主要是CO2和H2O。該技術(shù)按照處理方式的不同，又可分為以下兩種：

（1）異地微生物修復(fù)技術(shù)。簡單來講就是先將污染土壤挖除并轉(zhuǎn)移到其它地方進行處理。該技術(shù)較為常用的處理方法有以下幾種：①泥漿態(tài)土的微生物處理。即將污染土壤與H2O進行混合使其形成泥漿狀態(tài)。其既可以單獨應(yīng)用，也可與生物、化學(xué)以及物理等方法綜合應(yīng)用。在實際處理過程中，土壤當(dāng)中含有的有毒的有機污染物會被微生物轉(zhuǎn)化為無毒化合物。經(jīng)過大量的試驗表明，該方法對于含有半揮發(fā)性及非揮發(fā)性有機物、燃料、PCP、雜芬油、PCBs等物質(zhì)的土壤均能達到良好的處理效果。②固態(tài)微生物處理。即污染土壤置放于容器或是盒子當(dāng)中，而后將水以及微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)拌合到土壤當(dāng)中，這樣微生物便會將污染土壤當(dāng)中的有機物全部降解。

（2）就地微生物修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)主要是利用壓力將氧氣或是一些營養(yǎng)物質(zhì)通過井孔壓入到污染土壤當(dāng)中，也可以將營養(yǎng)物質(zhì)直接平鋪在污染土壤之上，待其自行深入到土壤內(nèi)部。該技術(shù)在處理含有各種油類污染物的土壤時效果較好。

2.2 化學(xué)方法

化學(xué)方法就是利用氧化與還原反應(yīng)將土壤當(dāng)中含有的危害性污染物轉(zhuǎn)化成為低毒和無毒的化合物，或是使其形成化學(xué)穩(wěn)定性更高、遷移性更弱的新的化合物。目前，常用的化學(xué)修復(fù)處理方法主要有以下兩種種：氯化物處理和脫氯作用。

2.3 物理技術(shù)分離

具體是指通過物理方式將污染土壤中的污染物從土壤當(dāng)中轉(zhuǎn)移出去，以達到修復(fù)土壤的目的。常用的方法有以下幾種：就地水溶液沖洗法、異地水溶液沖洗法、土壤中蒸氣提取法、熱氣注入法、熱解吸法以及電動力學(xué)技術(shù)等等。

2.4 植物修復(fù)技術(shù)

這是一種借助植物對土壤當(dāng)中的污染物進行吸收、轉(zhuǎn)移、降解的方法。植物本身能夠?qū)⒂卸镜挠袡C化合物礦化，也可以將一些無機物和重金屬元素從土壤中吸收并富集到地面上。這種修復(fù)處理技術(shù)通常適用于土壤污染程度相對較低、面積廣的場地，它的優(yōu)點是成本低廉，易于實現(xiàn)，缺點是植物的落葉會形成二次污染。

2.5 高溫處理法

焚燒法是目前最為常用的一種高溫處理方法，該方法又分為就地焚燒和異地焚燒兩種，全部都是通過1000 ℃左右的高溫將污染物中的鹵代化合物以及其它一些難以溶解的有機物進行熱解焚毀并揮發(fā)

出去。

采用該方法對污染土壤進行處理，對操作工藝的要求相對較高，而只要操作得當(dāng)，土壤當(dāng)中污染物的去除率可達到99.99%，是一種較為理想的污染土壤處理技術(shù)。

參考文獻

[1] 滕應(yīng)，李秀芬，潘澄，等.土壤及場地持久性有機污染的生物修復(fù)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2011（3）.

篇（7）

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）02-0426-04

Design and Application of a Willow Purification System of Rural Sewage

MAO Yu-feng1，WANG Hai-yun1，DENG Jie1，HE Ke1，XIAO Yao2

（1.College of Hydraulic & Environmental Engineering， China Three Gorges University，Yichang 443002，Hubei，China；

2.Zigong Light Industry Design and Research Institute，Zigong 643000，Sichuan， China）

Abstract： A suitable ecological purification system was designed for dealing with hilly rural sewage， mainly consisted of two parts of precipitation-anaerobicand tree-soil. Its features were that the first process was the cascade of precipitation and simultaneous anaerobic digestion. The sedimentation basin could adjust water yield， and anaerobic reaction would happen in stay period meanwhile. Organics would be resolved into simple inorganics by microbial metabolic activity， and made into small molecular organic acids， CO2， H2， CH4 and so on. The second waste water treatment unit worked mainly by willow purification. Soil treatment and filtering could also help treat waste water. Organic matter in sewage could be absorbed， adsorbed， fixed and decomposed by the comprehensive effects of tree roots， soil and microbe. The TP， TN and COD of water would be greatly reduced. According to the model test， the willow purification system could greatly reduce the TP， TN and COD. The average removal rate of COD， TPand TN were 91.18%， 86.13% and 86.85%， respectively.

Key words： rural water pollution； ecological purification； willow； no power

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計表明，全國農(nóng)村每年產(chǎn)生生活污水約200億m3，絕大部分直接排放，嚴重污染了農(nóng)村地區(qū)的水環(huán)境[1]。農(nóng)村生活污水無害化處理是社會主義新農(nóng)村建設(shè)的客觀要求，其處理方式必須符合經(jīng)濟高效和簡便易行的原則。在這種情況下，污水生態(tài)處理技術(shù)、厭氧技術(shù)等由于能耗低、運行管理方便而逐漸被引起重視[2]。但以前的研究中像人工濕地一類的生態(tài)處理技術(shù)多側(cè)重于一年生或多年生草本植物，對多年生木本植物的研究相對較少，一年生或多年生草本植物對污染水體的短期凈化效果較好，但因其每年都要收割重植，對于一個長期的凈化過程來說，會在管理上帶來不便[3]。

柳樹用于生物修復(fù)的研究工作始于20世紀(jì)90年代，目前柳樹環(huán)保林的營建與應(yīng)用已在歐洲和美洲大陸逐步盛行。柳樹可以對重金屬污染、有機物污染、水體富營養(yǎng)化進行修復(fù)，用于土壤污染、水體污染、大氣污染的生物修復(fù)[4]。因柳樹適應(yīng)性強，耐水濕，生長速度快，消耗營養(yǎng)多，并且其為木本植物，積累性強，所以，探索柳樹對農(nóng)村污水水質(zhì)凈化的效果很有意義。

1 工藝流程與凈化系統(tǒng)設(shè)計

1.1 工藝流程設(shè)計

當(dāng)前，農(nóng)村污水處理技術(shù)主要是生態(tài)處理技術(shù)、生物處理技術(shù)及膜生物技術(shù)。其中，生態(tài)處理技術(shù)包括土地處理技術(shù)、穩(wěn)定塘技術(shù)和蚯蚓生態(tài)濾池技術(shù)；生物處理技術(shù)包括厭氧生物技術(shù)和好氧生物技術(shù)[2]。近年來國外的研究表明，柳樹顯示出了植被濾器的優(yōu)良特性：除了高的生物量生產(chǎn)力之外，還包括有效的元素吸收、高的蒸騰速率以及較強的重金屬吸收能力[5]。

參考現(xiàn)有農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的優(yōu)缺點[6，7]，考慮柳樹高效的生物修復(fù)作用和農(nóng)村污水處理經(jīng)濟高效、簡便易行的原則，本設(shè)計采用生物-生態(tài)組合技術(shù)來處理農(nóng)村污水。其中，生物技術(shù)采用厭氧生物技術(shù)[8]，生態(tài)技術(shù)采用柳樹凈化技術(shù)[3-5]為主和土地處理技術(shù)[9]為輔的綜合處理技術(shù)。為了將每個必要的污水處理工藝環(huán)節(jié)進行簡化合并，特設(shè)計了以下污水處理工藝流程，其工藝流程圖如圖1所示。

1.2 凈化系統(tǒng)設(shè)計

1.2.1 污水預(yù)處理單元設(shè)計 參考現(xiàn)代污水三級處理技術(shù)，其一級處理主要是設(shè)調(diào)節(jié)池、沉沙池，考慮農(nóng)村污水水質(zhì)差、水量波動大這一設(shè)計背景，調(diào)節(jié)池和沉沙池的設(shè)置也是客觀必要的。調(diào)節(jié)池的主要作用是提供對污水處理的緩沖能力，調(diào)節(jié)污水水量負荷、pH、水溫和水質(zhì)。沉沙池的作用是去除污水中密度較大的固體懸浮顆粒，同時可去除部分BOD5（生化需氧量），可改善生物處理構(gòu)筑物運行條件并降低其BOD5負荷。而二級處理一般設(shè)曝氣池、氧化溝和生物濾池等，考慮本凈化系統(tǒng)是為了更有效地降低污水COD（化學(xué)需氧量）、氮磷含量，所以設(shè)置一個厭氧反應(yīng)池作預(yù)處理是比較合適的[10]。因為厭氧處理是利用厭氧菌的作用，分解糖、氨基酸和有機酸形成小分子有機物，使廢水中溶解性有機物顯著提高，通過厭氧處理后，COD和SS（固體懸浮物濃度）去除率高，同時可生化性提高，有利于后續(xù)的好氧處理。而對于脫氮除磷，厭氧過程也是必不可少的環(huán)節(jié)。

為了提高污水處理效率，節(jié)約經(jīng)濟成本，本設(shè)計需將傳統(tǒng)污水一級處理過程和二級處理過程結(jié)合起來作為本凈化系統(tǒng)的預(yù)處理單元并放在同一污水凈化構(gòu)筑物當(dāng)中，所以此污水處理構(gòu)筑物是集調(diào)節(jié)池、沉淀池和厭氧池三者功能于一體的，因此本處理單元的設(shè)計要綜合考慮適當(dāng)?shù)奈鬯占{量、高效的沉淀反應(yīng)和密閉的反應(yīng)環(huán)境3個因素。

1.2.2 污水主體處理單元設(shè)計 研究表明，柳樹適應(yīng)性強，生物量大，生長速度快，耐水濕，可以吸收各種污染物。一方面，柳樹通過根系吸收土壤及廢水中的水分和N、P等營養(yǎng)元素，作為構(gòu)造植物體所需物質(zhì)，一些非柳樹生長必需物質(zhì)如金屬離子和部分有機物也可以隨柳樹體蒸騰拉力被植物吸收并積累。通過這一過程可以去除廢水中大量的營養(yǎng)型污染物和部分有機物。另一方面，根際土壤由于土質(zhì)疏松及柳樹根系的傳導(dǎo)作用，具有充分的氧氣，同時根系所分泌的酶、氨基酸等為微生物的生存提供了必要的養(yǎng)分，因此為污染物的微生物降解提供了有利條件。根系分泌物中的酶還可以為廢水中污染物的轉(zhuǎn)化與固定提供催化機制，加速其降解及固定速率。另外，參考污水的土地處理技術(shù)[11]，土壤的過濾、截留、滲透、物理吸附、化學(xué)吸附、化學(xué)分解、中和、揮發(fā)、生物氧化以及微生物的攝取等過程均能有效地凈化污水。所以，柳樹/土壤協(xié)同綜合處理污水在理論上是可行的。

為了保證出水質(zhì)量和土壤層的穩(wěn)定性以及進一步提高污染物的去除效率，傳統(tǒng)污水三級處理過程，需在土壤層下設(shè)沙濾層，進行厭氧微生物掛膜，這樣污水流過填料層時不僅能進行物理過濾，而且污水中的有機物能被厭氧微生物截留、吸附及代謝分解。

綜上所述，污水主體處理單元的構(gòu)筑物是集柳樹植物處理、土壤處理、厭氧生物濾池為一體的綜合處理構(gòu)筑物。

1.3 污水凈化系統(tǒng)模型設(shè)計

為了更準(zhǔn)確地詮釋本污水凈化系統(tǒng)設(shè)計，現(xiàn)給出如下設(shè)計模型裝置示意圖（圖2、圖3）。

柳樹凈化農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)，包括沉淀/生物厭氧處理系統(tǒng)和柳樹/土壤綜合處理系統(tǒng)。沉淀/生物厭氧處理系統(tǒng)包括第一反應(yīng)池，第一反應(yīng)池頂部設(shè)有密封蓋板；柳樹/土壤綜合處理系統(tǒng)包括第二反應(yīng)池，第二反應(yīng)池從上至下依次設(shè)有土壤層和過濾層，土壤層種植有柳樹，第一反應(yīng)池相對第二反應(yīng)池位于地勢高位。第一反應(yīng)池內(nèi)部設(shè)有隔板。柳樹的根系位于土壤層與過濾層的交界處。過濾層從上至下由細沙層、細卵石層、粗卵石層構(gòu)成。第二反應(yīng)池連接有出水管，出水管設(shè)有閘閥。

本污水處理系統(tǒng)的運行過程為：生活污水經(jīng)污水管網(wǎng)收集后由一根主管道進入沉淀/生物厭氧處理單元，在該系統(tǒng)中會對污水進行兩方面的處理。一方面，第一反應(yīng)池中設(shè)有兩面擋水隔板，污水會在隔板頂部溢流，所以污水會經(jīng)過三級沉淀處理從而去除較大的顆粒物和泥沙后讓上清液進入柳樹/土壤綜合處理單元，并同時調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。另一方面，頂部的密封蓋板會讓第一反應(yīng)池處在缺氧的環(huán)境中，污水通過厭氧消化作用將高分子難降解的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿右妆唤到獾挠袡C物，脫氮，促進磷的釋放并提高BOD/COD的比值，為二級處理創(chuàng)造有利條件。在污水進入柳樹/土壤綜合處理系統(tǒng)和污水滲入柳樹根系和土壤層后，既可以滿足植物對水分和養(yǎng)分的需求，同時通過柳樹根系對有機污染物的吸收與吸附又能降低污水中有機污染物的含量。利用土壤-微生物-柳樹構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)控機制和對污染物的綜合凈化功能包括植物固定、微生物降解、硝化反硝化、吸收、氧化還原等多種作用實現(xiàn)污水自然凈化。最后在經(jīng)過由第二反應(yīng)池底部的過濾層過濾后，污水能夠得到有效凈化。池子尾部出水管上的閘閥用于調(diào)節(jié)柳樹/土壤綜合處理系統(tǒng)的水質(zhì)水量，保證種植的柳樹不會因缺水或者污水有機負荷過高而影響正常生長。該模型的運行方法為持續(xù)通過污水收集管網(wǎng)進水，間歇式排水。

2 應(yīng)用實例――某農(nóng)村生活污水凈化系統(tǒng)

2.1 污水凈化系統(tǒng)服務(wù)區(qū)概況

2.2 凈化系統(tǒng)實體設(shè)計

1）場地選擇。選擇比住戶地勢低的地方，且存在一定的坡度。

3）污水處理系統(tǒng)的修建。修建水泥隔板與頂部蓋板，并注意反應(yīng)池內(nèi)部的防漏。池尾構(gòu)建泄洪槽，底部的出水管安裝水閘，以便隨時調(diào)節(jié)二級處理池中的水質(zhì)水量。

4）濾料的選擇。選擇當(dāng)?shù)氐募毶撑c卵石，細卵石直徑為1～2 mm，粗卵石直徑為3～6 mm。細沙層厚8 cm，細卵石層厚15 cm，粗卵石層厚20 cm。

5）柳樹的選擇與培育。選擇當(dāng)?shù)氐暮盗鳛閮艋鬯臉浞N，按株距1 m種植9棵柳樹均勻分布在二級處理池，該樹種生長代謝速度快，喜水，能快速凈化生活污水。樹的高度應(yīng)在1 m以上且根系繁茂。由于農(nóng)村生活污水排放無規(guī)律，為保證柳樹正常生長可通過調(diào)整出水閥來保證二級處理池中的水量與有機負荷。

2.3 凈化系統(tǒng)運行方案

由于農(nóng)村污水排放無規(guī)律，特別是污水排放時間屬間歇排放，所以為了整個系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)正常運行，特別是柳樹和微生物的正常生長，整個系統(tǒng)通過池尾的出水閥門間歇式運行。

待移栽柳樹成活、微生物群落生長正常即模型運行穩(wěn)定后開始本次試驗，按5、10、15、20 d的水力停留時間定期在進水口、沉淀/生物厭氧處理池和出水口取水樣，測定其pH、TP、TN和COD的數(shù)值并進行分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗結(jié)果

3.1.1 廢水中COD的變化 因為柳樹/土壤綜合處理單元中的生物降解起了關(guān)鍵性作用，種植的柳樹以及土壤中的微生物通過其快速的新陳代謝不斷吸附、吸收污水中的有機物，特別是柳樹生物量大，生長速度快。由圖5可知，污水經(jīng)過柳樹凈化系統(tǒng)處理后，COD濃度逐級降低，尤其是經(jīng)過柳樹/土壤綜合處理單元后顯著降低，COD平均去除率為91.18%。

3.1.2 廢水中總磷的變化 柳樹快速的新陳代謝需要大量的磷元素，對于低濃度的廢水柳樹根系的吸收同化作用是TP去除的主要途徑。由圖6可知，污水經(jīng)過柳樹凈化系統(tǒng)處理后，TP濃度逐級降低，且隨著水力停留時間的增加TP的去除率越來越高，TP的平均去除率為86.13%。

3.1.3 廢水中總氮的變化 柳樹本身的生長需要氮素，其根系除了為微生物提供介質(zhì)環(huán)境外，主要表現(xiàn)為對氮類有機污染物的吸收、利用和轉(zhuǎn)化。而根系周圍的微生物通過硝化與反硝化作用可促進柳樹對氮素的吸收與吸附。由圖7可知，污水經(jīng)過柳樹凈化系統(tǒng)處理后，TN濃度逐級降低，其平均去除率為86.85%。

3.1.4 廢水pH的變化 由圖8可知，污水凈化模型各區(qū)的pH基本保持在中性范圍內(nèi)，且水力停留時間在15 d內(nèi)時，流經(jīng)污水凈化模型污水的pH是逐級增大的，但過長的反應(yīng)時間可能使得pH降低。本污水凈化系統(tǒng)可使污水在逐級降解過程中pH保持在正常的范圍內(nèi)，且出水pH的平均值為7.34。

3.2 討論

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