[科普中国]-土壤中铅污染的防治措施

1．物理控制法物理控制法是一种基于物理、物理化学原理治理重污染土壤且工程量比较大的一类工程技术。这类方法是利用重金属铅在土壤中低的迁移率,主要存在于土壤表层的原理,将表层被污染土壤去掉,耕作活化下层土壤或覆盖未被污染的土壤以达到去除土壤铅的目的。2．客土法客土法主要是通过移去被铅污染的表层土或向铅污染土壤中加入未被污染的土壤以降低土壤中铅的浓度,或是将表层土壤翻至土壤下层减少污染土壤与植物的接触,降低铅污染土壤对植物的毒性的方法。但是,由于该方法需花费大量的人力与财力,并且在换土过程中,存在着占用土地、渗漏、污染环境等不良因素的影响。因而,并不是一种理想的治理土壤铅污染方法。3. 隔离、吸附固定法隔离、吸附固定法主要应用于高浓度、小范围铅污染土壤的治理。一般会采用固化剂如水泥、硅酸盐、高炉渣、石灰、窑灰、飘尘、沥青等隔离、固定效果比较好的材料对污染土壤周围进行浇注,使之形成较高强度的土壤-固化剂混合物,可以防止铅在土壤中的迁移而造成对邻近地区土壤的污染。该技术不但大大减轻土壤铅污染,而且其产物还可用于建筑、铺路等。但它需要大量的固化剂,还容易破坏土壤,因此,只使用于污染严重但面积较小的土地修复。4.淋滤法淋滤法是用淋洗液(清水或含有能提高铅可溶性试剂的溶液)来淋洗污染土壤,使吸附固定在土壤颗粒上的铅形成溶解性的离子或金属—试剂络合物,然后收集淋洗液回收铅并循环淋洗液。此法适用于轻度污染土壤的治理,关键是试剂的选择,要既能提取铅,又不破坏土壤结构,但事实上很难找到,而且,如果处理不当,引入的提取剂很有可能造成二次污染。5.化学控制法化学方法是利用改良剂与铅之间的化学反应从而对污染土壤中的铅进行固定、分离提取等。它既是一种传统的修复方法,同时由于新材料、新试剂的发展,它也是一种仍在不断得以发展的修复技术。很多情况下,单一的使用一种方法不但效果不明显,而且使用不当时还可能会因起二次污染。因此,在实际的使用过程中,往往是针对不同的土壤环境运用两种以上的方法进行治理,效果较为显著。6.化学固定法化学固定法是指向土壤中加入化学材料或化学试剂,改变铅在土壤中的存在形态,降低其生物有效性和迁移性,来防治铅污染的危害。目前主要应用的化学试剂有多种金属氧化物、黏土矿物、有机质、高分子聚合材料、生物材料等。目前,关于这类技术的研究比较多,相对较为成熟,主要适用于污染不太严重的区域,治理费用和效果相对适中。但是这个方法并不能彻底清除存在于土壤中的铅,只是改变其存在的形态,来降低危害。当周围环境发生变化时,铅的形态有可能会再次改变为交换态,再次对环境构成威胁。此外,加入的化学试剂会改变土壤的结构,对土壤微生物造成影响。该技术的发展方向为开发稳定性好、对土壤结构影响小的固化剂。7.螯合剂调节法螯合剂的活化作用主要是通过螯合剂与土壤溶液中的铅离子结合,降低土壤液相中的铅离子浓度,为维持铅离子在液相和固相之间的平衡,铅从土壤颗粒表面解吸,由不溶态转化为可溶态,为植物的吸收创造有利条件,通常与植物修复法联合使用。一方面,螯合剂可以对土壤中铅离子进行活化,另一方面可以影响植物吸收土壤铅及体内铅转移。目前常使用的螯合剂主要有两种类型:一类是人工合成的螯合剂,如EDTA、DTPA、EGTA、CDTA;另一类是天然的螯合剂,主要是一些低分子有机酸,如柠檬酸、草酸、酒石酸等[21]。其中人工螯合剂有着较强的活化能力,天然螯合剂比较容易分解,不会形成二次污染,但由于其活化能力较弱从而限制了其应用。螯合剂在土壤中的调节作用主要是在其使用的前期,随着时间的推移,效果逐渐降低。但是由于该方法提高了铅在土壤中的活性,随着灌溉和降雨,可能会造成污染的扩散,引起地下水的污染。在使用该方法前应对螯合剂的风险进行估测,尽可能避免使用不当而对环境造成的影响。8.土壤pH控制法土壤的pH值是土壤化学性质的综合反映,随着pH值的升高,土壤对Pb2+的吸附性增强,使铅的活性降低,减少了铅进入生物圈的数量,从而减弱其对生物的影响。在含铅的土地上施用石灰是提高土壤pH值的有效办法。如果土壤的pH值降低,土壤酸性增强,则会增加土壤中Pb的数量,加速植物及微生物对其的吸收,将对被铅污染的土地治理产生较好的效果。在土壤环境中, pH值的变化是一个动态的过程,它不仅受土壤本身化学性质的影响,而且植物根际分泌物也会改变土壤的一些化学性质。有机酸与铅存在络合作用,而络合作用对铅在土壤中的吸附的影响是一个复杂过程,往往受到配位体种类、配位体浓度、铅浓度和介质pH的影响。9..土壤氧化还原电位调节法与土壤铅离子拮抗法土壤中铅的活性也受土壤的氧化还原状况的影响,因而与土壤的水分状况有着密切的联系。通过调节土壤水分可以控制铅在土壤-植物系统中的迁移,例如旱田改水田会降低土壤的氧化还原电位,能够在一定程度上降低Pb的活性,减少对植物的危害。当土壤中铅的含量较高对土壤的污染比较严重的时候,可以利用另一种对作物危害较轻且浓度低时对作物生长有利的微量元素拮抗它,减少铅在土壤中的有效态。因此,在轻污染土壤中施用少量的重金属拮抗剂,将可以起到良好的防治作用。10. 生物修复法采用物理化学技术修复铅污染土壤,不仅费用昂贵,难以用于大规模污染土壤的改良,而且常常导致土壤结构破坏、土壤生物活性下降和土壤肥力退化等问题的发生。生物修复技术作为一种新兴高效、绿色廉价的修复途径,现已被科学界和政府部门认可和选用,并逐步走向商业化。它可以最大限度地降低修复时对环境的扰动。但该技术目前还处于田间试验和示范阶段。生物修复法是指利用生物的生命代谢活动减少土壤中有毒有害物的浓度或使其完全无害化,使已被污染了的土壤环境部分或完全恢复到原始状态的方法。11.植物修复法植物修复是指用植物吸收土壤中的铅,并将其带走,最终达到清除土壤铅的一类技术总称,也称绿色修复或生物修复。其具体技术包括植物固定和植物提取。12.植物固定法植物固定是通过耐铅植物及其根际微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的Pb,以降低其生物有效性和移动性,并防止其进入地下水和食物链,减少对环境和人类健康危害的风险。对土壤环境中Pb的固定研究表明,一些植物可降低Pb的生物有效性,缓解Pb对环境中生物的毒害。一般来说,土壤中铅的生物有效性较高,而铅的磷酸盐矿物则比较难溶,难于为生物所利用。但这种矿物在自然界的形成速度非常缓慢。植物固定法并没有彻底清除土壤中的铅,降低铅在土壤中的含量,只是改变了铅在土壤中的存在状态,从而减少Pb被浸淋到地下水或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性。但是一旦土壤环境发生变化,土壤铅可能再次被活化。该方法适用于土壤质地粘重,有机含量高的污染土壤修复,目前主要用于矿区污染土壤的修复。这种方法如果与微生物固定和植物钝化技术相结合,将有巨大的发展潜力。13. 植物提取铅污染的植物提取法是指利用铅的超富集植物通过吸收和转运过程,将土壤中的铅转移储存在地上部分,随后收获地上部分并集中处理,通过连续种植此植物就可以使土壤中铅的含量降低到可接受的水平。植物提取是一种前景客观的治理土壤铅污染的方法,它有以下优点:应用范围广,在清除土壤铅污染的同时可以清除大气和水体中的污染;污染物的就地清除不破坏土壤的结构,对环境的扰动小;植物利用太阳能,不破坏生态平衡,同时还能美化环境,易为公众所接受;治污成本低,比物理化学法的治理费用低的多,而且还可以从富含铅的植物体中提取铅,直接可获得经济效益;在修复的过程中同时也是土壤肥力增加的过程,被修复过的土壤适合多种农作物生长。同时,这种方法也有一些美中不足之处。首先,要针对不同的土壤环境(如不同的污染程度和土壤类型等)选择不同的植物进行修复;对土壤肥力、气候、水分、盐度、酸碱度、排水和灌溉系统等自然和人为条件有一定的要求;由于超积累植物通常植株矮小、生物量低、生长缓慢、生长周期长。因而修复效率低,不易于机械化作业;用雨清洁重金属的器官往往会通过腐烂、落叶等途径重返土壤,因此必须在落叶之前收割并处理植物器官。今后开发生物量大、积累效率高的超积累植物是植物提取技术研究的重点。14.微生物修复法微生物修复法是利用土壤中的某些微生物对重金属铅具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用,从而降低土壤铅的毒性。在污染的土壤中含有数量较为庞大的、适应该条件下生存的微生物,它们适应了Pb污染的土壤,并由于自身的新陈代谢等作用不断改变土壤的环境。原位修复技术不需要把土壤挖走,主要是向土壤中投入氮、磷等营养物质和供氧,促进土壤中土著微生物的代谢活性。具体包括生物通风法、生物搅拌法和泵处理法异位生物修复是指把污染土壤挖出,集中进行生物降解,具体包括土地填埋法和生物泥浆反应器法。编辑：宋李晶审核专家：山西省农业厅研究员 石建国