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對土壤污染的治理方法有很多今天簡單了解下生物法修復重金屬污染土壤。
1、植物穩(wěn)定。植物穩(wěn)定主要有兩個方面的作用。
1)減少污染土壤的水土流失。由于重金屬的毒害污染土壤基本沒有植被,無植被的土壤水土流失加劇,減少污染土壤的水土流失辦法是在污染土壤上種植耐重金屬植物。
2)固定土壤中的重金屬。植物可以通過在根部沉淀和根表吸收對重金屬進行固定,植物還能改變根系周圍環(huán)境中的pH和Eh從而改變重金屬的形態(tài)。植物穩(wěn)定技術(shù)主要適用于土壤黏重、有機質(zhì)高的重金屬污染土壤。目前主要用于礦區(qū)重金屬污染土壤修復。植物穩(wěn)定技術(shù)沒有去除土壤的重金屬,只是暫時將重金屬進行固定,并沒有透徹解決土壤中的重金屬污染問題,重金屬的生物有效性在環(huán)境條件發(fā)生變化的情況下,可能會發(fā)生改變,重新對土壤造成污染。進行植物穩(wěn)定的植物首先需要能夠耐受土壤中高濃度的重金屬,并且能夠?qū)⒅亟饘僭谕寥乐泄潭?。植物穩(wěn)定技術(shù)正在快速發(fā)展。未來的研究方向是如何促進植物根系生長,將重金屬固化在根土中,并將轉(zhuǎn)運到地上部分的重金屬控制在小范圍。
2、植物揮發(fā)。植物揮發(fā)主要是針對重金屬元素汞,植物通過吸收、積累和揮發(fā)三個漸進的過程,將土壤中的可揮發(fā)性污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì),釋放到大氣中。金屬汞在環(huán)境中以多種狀態(tài)存在,其中以甲基汞對環(huán)境危害更大,易被植物吸收?,F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)一些耐汞的細菌,能夠催化轉(zhuǎn)化甲基汞和離子態(tài)汞為毒性低、可揮發(fā)的單質(zhì)汞。植物揮發(fā)的發(fā)展趨勢就是運用分子生物學技術(shù)將該種細菌轉(zhuǎn)導到植物中,再利用經(jīng)過轉(zhuǎn)導的植物修復汞污染土壤,將土壤中的各種形態(tài)的重金屬汞直接揮發(fā)到大氣中去,其優(yōu)點為不需要處理含重金屬汞的植物體,而是將其作為一種長久的“處理設(shè)施”運行維護下去。植物揮發(fā)技術(shù)的缺點是,將重金屬汞轉(zhuǎn)移到大氣中,對人類和生物存在一定的潛在風險。
3、植物提取。植物提取是利用重金屬超富集植物從土壤中提取一種或幾種重金屬,并將其轉(zhuǎn)移、貯存到植物的地上部分,然后對收割植物地上部分進行集中處理。連續(xù)的進行植物提取,即可使土壤中重金屬含量大幅度降低。目前植物提取分為兩種,連續(xù)植物提取和螯合劑輔助的植物提取。
1)連續(xù)植物提取。連續(xù)植物提取的效果主要依賴于重金屬超富集植物在整個生命周期能夠吸收、積累的重金屬量。目前已知的重金屬超富集植物大部分生長緩慢、生物量較小、多為蓮座生長,很難實現(xiàn)規(guī)?;N植,因此部分學者認為采用小型超富集植物不適宜大面積污染土壤的修復。為此,連續(xù)植物提取的技術(shù)的發(fā)展方向主要為:
a)尋找新的超富集植物物種,能夠?qū)崿F(xiàn)快速生長、高富集,并且適合大規(guī)模種植;
b)通過人工手段,培育具有生物量大、生長快、周期短特點的超富集植物;
c)深入研究超富集植物富集重金屬的主要機制和原理,達到通過施加土壤改良劑、改善根際微環(huán)境、調(diào)整收獲時間等方法提高植物的富集效應(yīng)。
2)螯合劑輔助的植物提取。土壤中重金屬常常限制了植物修復的效果。一些生物量大的植物如玉米、豌豆等在溶液培養(yǎng)時,其植物地上部分可大量積累鉛,但生長在受到污染土壤上時,其植物地上部分鉛含量很少超過1000mg/kg。研究發(fā)現(xiàn),施加適當?shù)尿蟿┛稍黾又参锏厣喜糠指患芰?,例如在對污染土壤施?.2g/kgHEDTA后,玉米和豌豆地上部分鉛含量由500mg/kg增加到10000mg/kg,增加了20倍。在這里螯合劑首先增加土壤溶液中重金屬含量,其次促進重金屬在植物體內(nèi)運輸。螯合劑和金屬的親和力是植物金屬積累效率提升相關(guān)的因素。金屬-螯合劑的缺點為,由于螯合劑復合物為水溶性,易發(fā)生淋濾作用,可能使帶有重金屬的溶液進行二次遷移,帶來新的環(huán)境污染問題。此外螯合劑的使用會導致植物生物量減少,甚至死亡。然而,如果對螯合劑的施用時間進行合理控制,能夠大大減少上述情況的發(fā)生。合適的螯合劑施用時間是在植物的生物量達到很大時施加,這樣經(jīng)過短暫的金屬富集時間(幾天)后再收獲植物,能夠大程度地避免螯合劑使用給環(huán)境帶來的二次污染。
4、微生物修復法。微生物修復是指利用天然存在的或所培養(yǎng)的功能微生物群,在適宜環(huán)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(zhì)的生物修復技術(shù)。微生物修復的實質(zhì)是生物降解,即微生物對環(huán)境污染物的分解作用。由于微生物個體小、繁殖快、適應(yīng)性強、易變異,所以可隨環(huán)境變化產(chǎn)生新的自發(fā)突變株,也可能通過形成誘導酶產(chǎn)生新的酶系,具備新的代謝功能以適應(yīng)新的環(huán)境,從而降解和轉(zhuǎn)化那些“陌生”的化合物。在生物修復中首先應(yīng)考慮適宜微生物的來源。微生物根據(jù)來源不同分為3類:本土微生物、外來微生物和基因工程菌。目前在生物修復中應(yīng)用的主要是本土微生物。外來微生物主要用于當本土微生物由于種種原因不能進行修復重金屬污染土壤時。其次需要考慮微生物活動的適宜的生活條件,而受污染土壤的微生物生存條件往往比較惡劣,因此需要對微生物環(huán)境進行人為的改造、優(yōu)化。微生物修復還需要2個條件:首先土壤中需存在著豐富的微生物,這些微生物能夠在一定程度上轉(zhuǎn)化、固定土壤中的重金屬;其次污染土壤中的重金屬存在被微生物轉(zhuǎn)化或固定的可能性。在這種情況下,受污染的土壤中重金屬除少部分通過物理、化學作用遷移轉(zhuǎn)化外,大部分是通過微生物轉(zhuǎn)化和固定的。
5、土壤動物修復法。土壤動物狹義的概念是指全部時間都在土壤生活的動物,廣義的概念是指生活史中的一個時期在土壤中生活的動物。土壤動物修復技術(shù)適宜采用的土壤動物是廣泛的概念。土壤動物修復技術(shù)主要利用土壤動物和其體內(nèi)微生物,在重金屬污染土壤中生長、繁殖等活動過程中對土壤中重金屬污染物進行轉(zhuǎn)化和富集的作用,終通過對土壤動物的收集、處理,從而使土壤中重金屬降低。采用土壤動物這種天然的方法來轉(zhuǎn)化重金屬形態(tài)或富集,可以一定程度上提高土壤肥力。土壤動物如蚯蚓、蜘蛛等,對重金屬有很強的耐受能力和富集能力,能夠?qū)ν寥乐械闹亟饘倨鸬狡渌椒ê茈y實現(xiàn)的富集作用,有人研究發(fā)現(xiàn),土壤動物體內(nèi)重金屬與土壤中重金屬含量呈正相關(guān)。土壤動物不僅自己能夠直接富集重金屬,還能夠和周圍的微生物、植物協(xié)同富集重金屬,并在其中起到一種類似“催化劑”的作用,如蚯蚓等動物在土中的生長、穿插等活動,能夠大大加快微生物向污染土壤的轉(zhuǎn)移速度,從而促進微生物對土壤修復的作用,并且土壤動物能夠把土壤中的有機物分解轉(zhuǎn)化為有機酸,使土壤中的重金屬鈍化并失去毒性。土壤動物修復技術(shù)未來的發(fā)展方向,是將土壤動物作為一種“催化劑”,將其放入被污染的土壤中,提高傳統(tǒng)的生物土壤修復技術(shù)的修復速度和效率。但是目前國內(nèi)外主要進行的研究集中在土壤動物的生態(tài)作用和環(huán)境指示作用,對于土壤動物修復能力研究得很少,土壤動物修復技術(shù)還有待進一步研究發(fā)展。