全球土壤污染及修复技术现状与未来趋势分析

2016-03-17 02:47

　　近年来，随着国内外大量超富集植物的发现，植物修复技术领域的研究重心已由超富集植物的筛选和发现转变成如何通过控制促进植物吸收的影响因素来进一步提高超富集植物修复效率的研究。蔡保松研究发现，堆肥和磷石膏不但能显著增加蜈蚣草株高和生物量，还能提高土壤可溶性有机碳和可溶性砷的浓度，从而促进蜈蚣草对砷的富集。另外，微生物可通过自身或其代谢产物促进植物根系发育、增加生物量，提高植物对不同环境压力的耐受力，改变土壤中重金属的形态，增加重金属的生物可利用性，来强化植物的修复效率。肖艳平在土壤砷污染植物修复强化技术研究中发现，接种AM真菌(Arbuscularmycorrhizal)和蚯蚓可以促进玉米对土壤砷污染的修复。Wang等从放射性土壤杆菌中分离出一株促生根菌(D14)，用于增强美洲黑杨修复土壤砷污染的研究，结果表明，接种D14后美洲黑杨的根、茎、叶部分对砷的富集量分别是未接种的229%，113%和291%。Liu等在含砷300mg/kg的土壤上种植蜈蚣草，当根系上接种菌根真菌(Glomusmosseae)后，蜈蚣草中砷富集量提高了43%。文一等研究了链霉菌(Streptomycessp．)对蜈蚣草富集砷的影响，结果表明，链霉菌通过影响蜈蚣草根际环境，增加蜈蚣草根际土壤pH和DOC浓度促进砷形态变化，且增加砷生物可利用性，从而促进蜈蚣草对砷的富集。

　　植物修复技术更接近自然生态，具有投资少、修复周期短且无二次污染等优点，同时可以净化与美化环境、增加土壤有机质和肥力，适用于大面积修复。但研究表明，安全并廉价的优势植物尚无法在北方地区得到推广，因为该类砷富集植物多喜阴喜湿，只适合在淮河以南生长，尤其在我国西北地区，气候常年干旱少雨，许多高砷土壤还存在盐碱化严重的问题，而砷在盐碱土中十分活跃，很容易迁移到农作物和水体中，使治理的难度进一步加大。因此，未来应注重研究利用转基因技术筛选并培育出耐寒基因导入生物量大、生长速度快的植物中，并应用于土壤砷污染修复。另外，在植物修复为主的修复技术基础上，辅以化学、微生物及农业生态修复技术提高植物修复的综合效率，也是未来植物修复的研究方向。

　　2.6 农业生态修复

　　农业生态修复(agro-ecologicalrestoration)技术是因地制宜地改变某些耕作管理制度或在污染土壤上种植不参与食物链循环的植物，减轻土壤砷污染危害，农业生态修复技术主要包括农艺修复和生态修复2个方面。

　　农艺修复是指因地制宜地改变耕作制度，通过选择重金属含量少的化肥，增施能够固定砷的有机肥，调整作物品种，以减少农作物对砷的吸收，主要措施包括：合理施用化肥，施用生物有机肥，秸秆还田，调整种植制度，筛选砷低富集作物品种和耐性作物品种，深耕深翻。

　　生态修复指通过调节诸如土壤水分、pH和Eh等生态因子，实现对土壤砷所处环境介质的调控，从而改变砷的生物有效性。控制土壤水分、调节土壤Eh指土壤水分含量增加时，砷可由毒性低的As(Ⅴ)转化为毒性较大的As(Ⅲ)，保持土壤Eh在0.2V以上，可防止土壤中亚砷酸的生成，因此在砷污染的土壤上，控制土壤水分，保持一定的土壤氧化还原电位，以减少砷对植物的危害；施用石灰调节土壤pH，加入石灰性物质，能提高土壤pH，促进砷生成碳酸盐、氢氧化物沉淀，降低土壤中砷的有效性，从而抑制作物对砷的吸收。

　　农业生态修复技术与其他修复技术相比，其可与常规农事操作结合起来进行，不仅降低修复费用，且实施较方便。但其也存在一些缺点，如修复时间长且大田试验的效果仍待进一步探究，一般用于中、轻度污染土壤的修复。若能在重金属污染土壤的修复中因地制宜，综合利用物理、化学和生物修复技术并开发组合新的修复技术，可能会取得更好的效果。

　　3、结语

　　鉴于我国土壤砷污染日益严重，砷污染事件呈多发态势，指出土壤砷污染修复的未来发展方向如下：

　　(1)由于砷在土壤中形态受各种因素的影响，治理难度极大，需进一步研究现有治理技术修复过程中的影响因素和作用机理，以实现土壤砷污染修复的稳定性、长期性和彻底性。

　　(2)开发新技术在土壤砷污染修复中的应用，如植物修复技术中利用转基因技术筛选、培育出大量吸收砷的基因导入生物量大、生长速度快的植物中，并在砷污染的土壤上应用。

　　(3)土壤砷污染修复是系统复杂的工程，单一的修复技术很难达到预期效果，开发生物-植物联合修复技术、化学物化-生物联合修复技术、物理-化学联合修复技术是未来的发展方向。

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