土壤污染基础知识

土壤修复基础知识篇

一、土壤具备自净能力原因

（一）土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。

（二）土壤介质是非均质的集合体，结构复杂，大量有机、无机胶体和氧化物相互交错、混杂，介质表面上的存在电场和剩余力场，具有巨大的表面能，能与土壤液、气相中的离子、质子、分子相互作用。

（三）土壤中的生物体系非常丰富，包括微生物区系、微动物区系和动物区系，其中尤以微生物最为活跃。土壤生物使土壤具有生物活性，是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者。

（四）土壤中的有机和无机的氧化性和还原性物质构成了一个复杂的氧化还原混合体系，土壤在这些物质的共同作用下表现出一定的氧化-还原特性。

二、土壤污染物种类

（一）化学污染物。包括无机污染物和有机污染物。无机污染物如汞、镉、铅、砷等重金属，过量的氮、磷植物营养元素以及氧化物和硫化物等；有机污染物如各种化学农药、石油及其裂解产物，以及其他各类有机合成产物等。

（二）物理污染物。指工厂、矿山的固体废弃物如尾矿、废石、粉煤灰和工业垃圾等。

（三）生物污染物。指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施（包括医院）排出的废水、废物以及厩肥等。

（四）放射性污染物。主要存在于核原料开采和大气层核爆炸地区，以锶和铯等在土壤中生存期长的放射性元素为主。

三、常见的土壤修复技术

（一）物理修复

早期：仅限于物理法和化学法，如焚烧法、换土法以及隔离法等。但这些方法都要求高温、人力以及机械设备等，不仅成本很高，最主要的是无法从根本上解决污染问题，仅仅是使污染物发生了转移，目前这些方法仅仅应用于处理一些突发的紧急事件。

新技术、新工艺：

①电修复法：将电极插入到受污染的地下水或土壤区域，在直流电的作用下形成直流电场，则土壤中的离子和颗粒物质会沿着电场方向发生定向的电渗析、电泳运动以及电迁移，使土壤空隙中的荷电离子或粒子发生迁移运动。（具有经济效益高、不破坏现场生态环境以及接触毒物少的优点，更加适用于治理渗透系数低的密质土壤。）

②热解析法：主要用于修复有机物，它是通过加热升温土壤，收集挥发性污染物进行集中处理。（需要消耗大量的能力并且容易破坏土壤中的有机质和结构水，同时还会向空气会发有害蒸汽而造成二次污染。）

③土壤气相抽提法：是一种原位修复技术，主要是去除石油污染土壤中挥发性或半挥发性的石油组分。（具有可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构及可回收利用废物等优点。）

④CSP法：是用煤和焦炭等含碳的物料当作吸附物，在90℃和强烈搅拌下通过煤表面强力吸附烃基污染物，然后用重选或浮选法将干净的土壤和吸附有烃基化合物的煤分开。

（二）生物修复

在减少土壤中有毒有害物质浓度的时候利用生命的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态，这种修复土壤的方式为生物修复。目前有以下三类：

①微生物修复。土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用，微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。（影响微生物修复土壤的因素有很多，如温度、水分、pH以及氧气等。每种微生物对生物因子都会有一定的耐受范围，在同一个环境中，多种微生物就比一种微生物的耐受范围宽。如果环境的条件超过定居微生物的耐受范围则微生物的修复作用就会停止。）

②植物修复。利用能够富集重金属的植物清除土壤重金属污染。污染土的植物修复技术根据植物修复的机理和作用过程可以分为4种基本类型：

植物提取：靠植物吸收土壤中的污染物，这些污染物运输并储存在植物体的地上部分，通过种植和收割植物而达到去除土壤中污染物的目的。（目前应用最多、最有发展前景的技术。）

植物挥发：一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物质的作用下转化为挥发态，二是植物将土壤中的污染物吸收到体内在转换为气态物质释放到大气中。（仅仅限于挥发性物质，将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定，因此应当谨慎采用。）植物稳定：可以分为两种方式：植物稳定是指植物通过某种生化过程使污染基质中污染物的流动性降低，生物可利用性下降。（仅仅是暂时固定污染物，当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性，没有彻底解决土壤污染问题。）

植物降解：通过植物根系分泌物与根际微生物联合作用而达到降解污染物的生物化学过程，这种主要是处理复杂的有机物。

③动物修复。通过土壤动物群来修复受污染的土壤，分为直接作用：吸收、转化和分解；间接作用：改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长。

动物修复技术包括两方面内容：第一，生长在污染土壤上的植物体和粮食等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤的污染状况;第二，直接将蚯蚓、线虫类等饲养在污染土壤中进行研究。（目前这项技术较多的应用在石油类污染中。）

（三）化学修复

通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀作用，以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。常用的有以下几种：

固化：为了控制污染物在土壤中的迁移，一般是将含有重金属的污染土壤与固化剂按照一定的比例进行混合，熟化后形成渗透性较低的固体混合物，从而隔离了污染土壤与外界环境的影响将污染物固封在固化物中。（适用于面积小但是污染严重的土壤。）稳定化：将污染物转化为不易溶解、迁移能力小以及毒性小的形式或状态，主要是通过在土壤中加入化学物质改变重金属的形态或价态实现的。

萃取法：使用有机溶剂对石油污染的土壤中的原油进行萃取主要是根据相似相溶原理进行的，萃取后对有机相进行分离，回收油用于回炼，而分离的溶剂循环使用。（适用于受油污浓度较高的土壤。）

淋洗法：受到污染的土壤经过清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗出污染物。