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酸、表面活性剂和合成螯合物是常用的淋洗剂,酸包括硫酸、盐酸、碳酸等,螯合剂有人工合成的乙二胺四乙酸(EDTA)、苯基乙酸钠(EDDHA-Na)等,常用的表面活性剂有十二烷基硫酸钠(SDS)、辛基苯基聚氧乙烯醚(TX-100)、鼠李糖脂等。目前对HMs 和PAHs 复合污染具有同时修复效果的淋洗剂有环糊精的衍生物、鼠李糖脂、皂角苷等表面活性剂。环糊精因其外缘亲水而内腔疏水的特殊环状结构,能同时洗脱土壤中的菲和Cd。Yang 等研究了谷氨酸-β-环糊精(GluCD)和乙二胺-β-环糊精(EDCD)对Cd 和蒽的同时去除。宋赛赛利用皂角苷对HMs 和PAHs 复合污染进行淋洗修复,发现不同浓度的皂角苷对土壤中HMs 和PAHs 的去除率不同,浓度为1200 mg˙L-1 时,对土壤中的芘、菲、Cu、Cd、Zn 均有较好的洗脱效果。
以前许多针对单一污染的淋洗剂,对单一的HMs 或PAHs 有较好的去除效果,但用于二者的复合污染却效果不佳,近年来,越来越多的学者将目光放在不同淋洗剂之间的组合淋洗修复上。在不同淋洗剂组合使用的过程中,淋洗剂的淋洗顺序和不同的组合浓度对淋洗效果有较大影响。张杰西研究了聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(TW80)和EDTA-2Na 修复芘-Cd 复合污染土壤时,不同淋洗顺序对芘、Cd 的淋洗效果,发现两种淋洗剂混合同时加入时的洗脱效果比单独先后加入效果好。Khodadoust 等发现先用5% TW80 再用浓度为1 mol˙L-1 的柠檬酸或先加5%的TW80 再加浓度为0.2 mol˙L-1 的EDTA 的组合淋洗对菲、Pb、Zn 均有较好的洗脱效果。
淋洗法对于有机和无机污染的修复均有很高的修复效率,但也存在它的局限性。首先,部分淋洗剂本身也是一种污染物质,大量使用将引起二次污染问题;其次,对于土壤颗粒较细,渗透系数低的土壤,淋洗液无法顺利流经污染土壤,二者不能充分混合,因此无法将污染物从污染土壤中洗脱出来。对于生物表面活性剂,其在淋洗修复过程中与污染物之间的迁移转化规律还需要进一步的研究。
5.2
生物修复
生物修复作为HMs和PAHs 单一污染的重要修复手段,在二者复合污染的修复中也同样因其成本低、无二次污染等优势被人们所重视。复合污染的生物修复中所用生物材料的来源,主要有从复合污染场地直接筛选得到的生物,或从那些已经研究的能够对单一污染起到修复作用的生物材料中挑选既能够修复HMs 污染,又能修复PAHs 污染的材料,研究其对HMs 和PAHs 复合污染的修复效果。
5.2.1 微生物修复
环境中的微生物数量和种类都十分庞大,在环境中分布广泛,甚至在高温,低温、高盐度、无氧等极端条件下均有微生物生存。在这些种类丰富的微生物中,部分微生物能够在降解PAHs 的同时吸收或吸附一定量的HMs,同时去除复合污染中的HMs 和PAHs,而且微生物修复具有材料来源广、成本低等优点,在复合污染的修复领域越来越被重视。
微生物对HMs 和PAHs 复合污染的修复主要分为对PAHs的吸附降解和对HMs 的累积和转化。微生物在自身生长代谢过程中可以把PAHs作为碳源,将其降解的同时为自身提供能量。环境中的HMs 无法像有机物一样被降解,只能通过改变其存在形态和迁移能力,将其转化为无害或低毒的物质从而达到改善环境的目的。微生物能够将环境中的HMs 固定在微生物细胞膜表面,或富集于细胞内,降低HMs 的迁移转化能力,达到污染修复的目的。能够修复HMs 和PAHs 复合污染的微生物包括细菌、真菌和藻类。陈烁娜等通过实验室筛选,获得了一株对Cu-苯并[a]芘复合污染具有较强的吸附和降解作用的嗜麦芽窄食单胞菌,并研究发现该菌在对Cu-苯并[a]芘复合污染的处理时,受污染物影响,细胞形态及细胞膜通透性改变甚至破裂;Jiang 等利用白黄侧耳修复Cd 和菲复合污染的土壤,该菌对于复合污染适应性较强,对二者均有较高的去除率,而且菲的加入能够缓解Cd 的毒性,促进该菌对Cd 的富集,而Cd 则对菲的去除起抑制作用。
微生物修复虽然存在各种优点,但目前还主要集中于室内研究,而实际场地与实验室条件存在较大的差距,应用微生物进行实际场地修复的实例还较少,在实际场地的应用过程中,微生物的固定化、再生利用等都还需要进一步研究。
5.2.2 植物修复
植物修复的主要作用机制有根际修复、植物提取和根系过滤。根际修复主要是借助于植物根系的分泌物刺激微生物生长,使得植物根系周围的微生物丰度大于其他区域,这些丰富的微生物群落能促进PAHs 的降解,此外,部分分泌物还能直接作为PAHs 降解的催化剂;植物提取和根系过滤即利用植物根系吸附土壤和地下水中的污染物,再从根系随水进入植物体内并在植物体内运移和富集。已有研究表明玉米、东南景天、紫花苜宿等对HMs 和PAHs 复合污染均具有一定的修复效果。Feng 等研究的蜈蚣草对As(1mmol˙L-1)和菲(75mg˙L-1)的复合污染土壤具有一定的修复作用,培养12 天后植株地下部分的污染物累积量分别达170 mg˙kg-1 DW(dry weight)和220 mg˙kg-1 DW。
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