【研究】我国复合污染土壤修复研究进展

导读：重金属､有机污染物造成的复合污染土壤是我国亟待解决的环境问题之一。当前，我国对复合污染土壤修复的研究主要集中于单一的生物、物理、化学等修复方法，而对于不同修复方法联合修复复合污染土壤的研究较少。本文从土壤重金属复合污染修复､有机污染物复合污染修复､重金属-有机污染物复合污染修复三个方面全面综述了我国复合污染土壤修复的研究进展，并在此基础上提出了复合污染土壤修复研究的发展方向。

土壤污染主要包括重金属､非重金属无机物污染､有机污染物污染､放射性污染物等，而这些污染主要以复合污染的形式存在｡复合污染(combinedpollution)是土壤污染存在的普遍形式，复合污染土壤主要包括重金属复合污染､有机污染物复合污染､重金属-有机污染物复合污染｡近年来，复合污染土壤引起了人类的广泛关注，科学家们在土壤污染防治与修复方面做出了重要的探索｡20世纪80年代以前，国际上对复合污染土壤治理方式为物理、化学修复，修复技术主要采用挖掘填埋、客土法、固化/稳定化、化学萃取等;20世纪80年代至21世纪初，主要为物理、化学和生物修复，主要为淋洗、化学萃取、化学氧化还原、玻璃固化等技术;21世纪以来，土壤治理方式为物理、化学和生物修复，并开始广泛关注高效低费的修复方法，研究重点为植物修复及自然转移和衰减。然而，我国土壤修复技术研究起步较晚，目前主要以植物修复为主，已建立了许多示范基地、示范区和试验区，取得了一定的技术成果。但是，与发达国家相比，我国复合污染土壤的修复还存在以下几方面差距：(1)技术种类单一，缺乏体系，尤其是原位、快速、适用于场地土壤的物化技术;(2)技术装备严重缺乏，缺产业化;(3)缺乏技术规范、标准和法规;(4)工程化修复案例极少，缺市场化;(5)缺乏自身实践积累的经验，公司少;(6)关键是投入少，缺乏实用技术。从现有复合污染土壤修复的文献来看，我国对于土壤污染各种物理､化学､植物､微生物等单一的修复方法的研究较多｡由于土壤环境的复杂性和土壤污染的复合性特征，如何联合各种修复技术和手段，在复合污染土壤修复方面取得突破性进展，成为当前的研究热点之一｡本文总结了我国复合污染土壤与修复研究现状，拟为复合污染修复提供一定的借鉴和思路｡

1复合污染土壤修复研究现状

本文以CNKI系列全文数据库和ISIWebofKnowledge为检索工具，以“复合污染”和“修复”为检索主题的关键词，选定发表于2001-2015年的论文，统计得出15年复合污染土壤修复研究的论文数量变化(图1)，从检索结果来看，2001-2015年15年间，关于复合污染土壤修复研究的论文数量整体呈增加趋势｡从笔者下载的文献来看，关于复合污染土壤修复的研究主要集中在重金属复合污染､有机污染物复合污染､重金属-有机污染物复合污染3个方面｡其中，土壤重金属-有机污染物复合污染修复的研究相对较多，占复合污染土壤修复研究论文总数的58%;其次是重金属复合污染修复研究，占总数的36%;而有机污染物复合污染的研究相对较少，仅占总数的6%(图2)｡从现有研究可以看出，土壤重金属-有机污染物复合污染修复的研究是当前的研究热点，且当前的研究主要集中于复合污染土壤的植物修复､微生物修复､物理修复､化学修复等单一的修复手段，而对于复合污染土壤联合修复手段的研究较少。

2重金属复合污染土壤与修复

(1)生物修复。生物修复包括植物修复和微生物修复｡其中，植物修复技术是一种经济有效的重金属污染土壤修复技术，具有修复效果好､成本投入低､易于操作和管理等优点｡植物修复主要是通过植物挥发､植物固定､和植物吸收对重金属污染进行修复｡超积累植物商陆对镉-锌复合污染具有一定的修复效果，土壤中低浓度镉的增加会促进其对锌的吸收｡另外一种超级累植物东南景天对农田复合污染土壤中的Zn和Cd也具有很好的去除效果。此外，肾蕨对砷､汞､铅､镉均有较好的富集作用｡

(2)物理修复。土壤物理修复方法主要包括：克土、翻土、换土、去表土法;淋洗法;热处理法;热解吸技术等｡客土、翻土、换土、去表土法主要是用清洁土壤将受污染土壤全部或部分换掉，或在重金属污染土壤上覆盖一层清洁土，降低土壤中的重金属含量。淋洗法是用清洁水或能提高重金属可溶性试剂的溶液淋洗重金属污染土壤，使吸附在土壤颗粒表面的重金属直接溶解出来或形成络合物而溶解出来，并通过一些方法回收重金属使其循环利用的方法。热处理技术适于易挥发重金属污染土壤的治理，如Hg污染土壤治理中热处理是一种行之有效的方法。另外，热解吸技术是采用某种方式对重金属污染土壤进行加热，当达到一定温度时土壤中的某些重金属将挥发，收集后集中处理，从而达到去除重金属污染的目的。

(3)化学修复。化学修复就是利用一些改良剂与污染土壤中的重金属发生化学反应，通过改变土壤的pH值､Eh等理化性质，经氧化还原､沉淀､吸附､络合､螯合､抑制和拮抗等作用钝化土壤中的重金属，降低土壤中的重金属活性，达到治理和修复重金属污染的目的｡化学方法主要包括溶剂萃取法､化学淋洗､氧化法､还原法､钝化技术、施加改良剂以及电动力学修复等｡相关研究见表1。

(4)联合修复。黎大荣研究发现蚕沙和赤泥的复合处理不但能改善农田污染土壤的pH值和有机质，还能降低土壤中TCLP提取态Pb和Cd的含量｡另外，在酸性铅-镉复合污染土壤中，同时添加碱性材料和有机材料能有效钝化重金属｡有机螯合剂EDTA和生物表面活性剂鼠李糖脂联合对土壤中的Pb、Cd具有很好的淋洗效果。当EDTA和鼠李糖脂的配比为1.5:1时，Pb、Cd的淋溶率达到最大，轻度、中度和重度污染土壤中Pb的淋溶率分别为82.97%、87.61%和91.45%，Cd分别为85.45%、89.25%和93.88%。EDTA辅助小藜修复Pb-Cd复合污染土壤的效果优于修复Pb污染土壤的效果｡此外，施加EDDS和EDTA能够显著增强苎麻植株各部位铅、镉的含量，有效提升苎麻对农田土壤中重金属的修复效果。在土壤淋洗过程中，添加FeCl3能够促进表层土壤中重金属的去除。FeCl3+MC复合处理下的土壤淋洗对Cd,Zn,Pb和Cu的去除率分别为28%,53%,41%和21%。电动力修复和植物修复相结合能够有效地去除污染土壤中的Pb，As和Cs，提高它们的生物可利用性。研究发现，利用筛分和沥滤结合的方法能够去除土壤中的重金属和砷，在不同的土壤颗粒等级下，Pb和Cd的去除率分别为75%-87%，Zn和Cu为61%-77%，Cr和As低于45%。土著植物金黄狗尾草､香根草､海州香薷､巨菌草分别与0.21%石灰联合能够促进对Cu､Cd复合污染土壤的修复效果，4种植物与石灰联合修复潜力为巨菌草>海州香薷>香根草>金黄狗尾草｡此外，含磷材料和牛粪生物炭是理想的土壤Pb､Zn､Cd污染修复材料，含磷材料(PT)､牛粪生物炭(DM)和水稻秸秆生物炭(RS)均可促进Pb､Cd从不稳定态向稳定状态转化。Wang等研究发现相对于单一淋洗剂去除效果，复合淋洗剂对铅和锌的去除率分别被提高了31.4%-51.9%和27.6%-38.5%。骨炭-硫化钠组合制剂能够有效修复镉-锌复合污染土壤，研究发现骨炭-硫化钠使土壤中TCLP浸提态Cd和Zn分别降低了15.88%-58.82%和7.91%-73.60%。磷基及铁基钝化剂对Pb、Cd、As复合污染土壤具有较好的修复效果，铁基与磷基钝化剂复配能够同时固定土壤中的Pb、Cd、As。当Fe3+与PO43-物质的量的比为7.2:1时，7d后土壤有效态Pb、Cd、As去除率分别为99%、41%、69%。在土壤中同时加入羟磷灰石、沸石、石灰岩和腐殖酸能够促进小白菜的生长和对Pb、Cd、Zn的富集。在Pb和Cd污染的土壤中加入沸石和腐殖酸能够减少重金属在玉米叶片中的积累，提高叶绿素含量，进而减少重金属对玉米的损伤。