重金属的概念与形态:重金属元素是单质密度大于4.5g/cm3 的一类金属元素的统称,包括锰、镉、铜、铅、锌、金、银、钴、镍、汞、钼、铁等元素,其中铁、锌等少量元素对人体有益,但剩余大多数重金属元素对生物体与环境均有毒害作用。土壤重金属污染首先会影响植物的生长发育,进而影响农作物的产量和质量。其次,土壤重金属污染会影响土壤生态结构和功能的稳定。重金属污染的土壤,其微生物生物量比正常使用粪肥的土壤低得多,并且减少了土壤微生物群落的多样性。最后,土壤重金属污染影响人类健康。重金属在作物的可食用部位积累后,易通过食物链传递给人类,危害人类健康。此外,土壤受到重金属污染后还可导致其他生态环境问题。金属含量较高的污染表土易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中,导致大气、地表水、地下水污染和生态系统退化等其他此生生态问题。
土壤重金属污染的自然来源主要是岩石风化和火山喷发等自然地质活动,土壤重金属污染的人为来源主要为冶金化工、煤炭燃烧、尾气排放、矿产开发等,是土壤污染的主要来源。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性,污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点,经水、植物等介质最终将影响人类健康。由于重金属污染毒理机制和生物效应的复杂性及其在土壤中的稳定性,对重金属污染的研究一直是当前学术界的热点研究课题。目前,重金属污染土壤修复技术主要有：
1.物理方法(1)换土法
用新鲜未受污染的土壤替换或部分替换原污染土壤,以稀释原污染物浓度,增加土壤环境容量。主要方法有翻土(深翻土壤,聚集在表层的污染物分散到土壤深层,达到稀释和自处理的目的)、换土(把污染土壤拉走,换入新的干净土壤)、客土(向污染土壤中加入大量的干净土壤,覆盖在表层或混匀,使污染物浓度降低或减少污染物与植物根系的接触)。
(2)玻璃化技术
将重金属污染的土壤置于高温高压条件下,形成玻璃态结构,使重金属固定于其中,稳定土壤中的重金属。常用于重金属重污染区的抢救性修复。
(3)电动修复
将电极插入受污染土壤的溶液中,在电极上施加直流电压,土壤中的污染物在电场作用下发生运动,最终积累在电极附近,再用电镀(吸附到电极上)或抽取电极
附近的水等方法加以去除。
2.化学修复
(1)化学淋洗修复技术
在重力作用或通过水力压头推动作用,将能促进土壤中污染物溶解或迁移的化学溶剂(清洗液)注入到被污染土层中,再将含有污染物的液体从土层中抽提出来后进行分离和污水处理。
(2)化学固定
通过向土壤中加入有机质、沸石和磷酸盐等外源添加物,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,使其产生沉淀吸附、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列反应,降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性,从而降低重金属毒性。
3.生物修复
(1)微生物修复
微生物能够从体内分泌出具有络合或分解转化污染物能力的有机物质,使污染物的移动性降低或极性改变,从而不容易进入生物体内;污染物在微生物体外被分解转化为无毒无害的物质。这是一项既经济又实效的技术。
(2)植物修复
植物提取:采用对重金属富集能力较高的植物,通过吸收和转移过程将重金属富集在可收割的部位。
植物挥发:利用一些植物的生理活动来促进重金属转变为可挥发的形态,挥发出土壤和植物。
植物稳定:通过植物的根系过滤、固定和钝化使土壤中重金属吸附于土壤表面,
从而降低重金属在土壤中的活性、减轻重金属的污染。
植物促进:有些植物本身并不能吸收重金属,但其根系分泌物(氨基酸糖、酶等)可促进根系周围土堆中微生物的活性和生化反应,有利于土壤中重金属的释放和微生物的吸收。
(3)动物修复
利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓、鼠类等)能吸收重金属的特性,在一定程度降低污染土壤中重金属的含量,达到修复污染土壤的目的。
当前土壤重金属污染问题越来越严重,关于土壤污染修复技术的研究也越来越受到研究人员的关注。目前,绝大部分工作尚处在实验室模拟实验阶段,达到现场应用程度的成熟方法很少。在选修复技术时,应根据污染物的性质(如种类、形态、浓度等)、土壤条件(如ph、渗透性、地下水等)、污染程度、预期的修复目标,实践限制、成本、修复技术的适用范围等因素加以综合考虑,选择最适合的修复技术或其组合,达到高效,低耗的双重效果。
