重金属污染土壤的修复技术研

辩技信■Ｏ科教的沿ｏＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２０１２年摹１期重金属污染土壤的修复技术研究李丙法刘洋（安徽理工大学测绘学院安徽淮南２３２００１）Ｉ摘要】土壤污染已经成为一个垒球性的环境问是之一。而重金属污染在土壤污染中占有很太的比重，对人类生产和生活以厦生态环境造成很大的威胁。文中先计时造成土壤重金属污染的原因进行了分析．后从工程措施、物化修复、化学修复、生物修复、自然修蔓、及组合修复技术等几个方面分别阐述了重金属污染土壤的修复技术覆其研究进展，蛤出了今后进行重金属污染修复的建议。【关麓词】重金属；土壤污染；修复措施Ｔ融咖＾ｏ科蚰鼬ｍｅｄＩ矗畦帆ｏｆＳｏｉｌｓｃｏｎｔ矗Ｉｎｌ弧垭ｄｂｌＩ豫ｑｉＬｌＢｉｎｇ－ｆａＬＩＬＴＹａｎｇＭｅｔａｌｓ（ｈ鲥ｔＩＩｔｅｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇｓａｄＭ＿即ｌｌｌＩｇ，ＡｎｈｕｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｄｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｕａｌｎａｎＡｎｈｕｉ，２３２∞１）【Ａｂｓｔｒｎｅｔ｝ＳｏｉｌｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｎｄｈａｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅａｏｎｅｏｆｔｈｅｇＩｏｂＢｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｉｎｗｈｉｃｈｃｏｎｌａｒｍｎａｔｉｏｎｂｙｒｅ８３０ｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｏｅｃｕｐｉｃｄｍｕｃｈｃａｕｓｅｓｖｅｒｙｓｅｒｉｏｕｓｔ｝Ｉｒｅ，ａｔｔｏｔｈｅｈｕｍａｎ＇目ｌｉｆｅａｎｄｔｈｅｅｎｔｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅａｎｄｔ№ｓｅａｒｃｈｐｚｏｇｒｅｍｗｈｉｃｈｔｈｅｈｅａｖｅＩｎｅｒｔｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ砒ｔｉｎｔ．ｔｈｅｎｅｈｔｂｏｒａｔｅｓｔｈｅｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓｂｙｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｆｒｏｍｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ眦衄ｕｒｅＢ．ｐｈｙｓｉｃａ］ｃｈｅｍｉｃａｌｕｐｗｉｔｈｏｏｎｌｅｒｅｍｅｄｉ“ｏｎ，ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ｒｌｔｔｔｕｒｅｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔａｌｓｏｃｏｍｅｓｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓａｂｏｕｔｔｈｅｒｅｍｓｄｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒ∞“ｈ印ｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｆｍｔｕｒｅｙｅａｒｓ．ｒｅｍｅｄｉａｆｉｏｎ．ｃｈｅｍｉｃ丑ｌｍｅｔａｌ；Ｓｏｉｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ；Ｒｅｒａｅｄｉａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］Ｈｅａｖｙ１±壤ｔ金属污染现状土壤童金属污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞（Ｈｇ）、镉（Ｃｄ）、铅（Ｐｂ）、铬（Ｃｒ）、锌（Ｚｎ）、铜（Ｃｕ）、锿（Ｎｉ）、钴（Ｃｏ）、锡《ｓｅ）、银（Ａｇ）、钡（Ｂａ）以及类金属砷（Ａｇ）等。有报道认为，我国现有重金属污染耕地约２０００万．绝大部分未得到合理治理。据统计，我国有３万多公顷土地受汞的污染．有ｌ万多公顷土地受镉的污染．每年仅生产镉米就达５万吨以上．而每年因污染而损失的粮食约１２００万ｔ，严重影响了我国的粮食生产和食物安全。２±壤■金■污染的成因自然界中．重金属在岩石或土壤中通常以痕嚣形式存在。但随着工业化进程的加快．人们在采矿＇冶金等工业活动和农业活动中．将重金属释放出来并进人土壤．造成土壤重金属污染．矿区土壤重金属污染主要由以下原因造成：（１）工业产生的废气沉降造成的污染；（２）固体废弃物排放造成的污染。其中．以矿业和工业固体废弃物污染最为严重；（３）污水灌溉造成的污染。由于我国是一个水资源紧缺的国家，部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。这些污水通灌溉进入土壤．进而也把重金属排到了土壤中。几种：沉淀技术、拮抗抗技术、加人抑制荆或吸附剂。不过．化学修复是在土壤原位上进行的．简单易行．但并不是一种永久的修复措施。因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态．金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。３．４生物修复技术生物修复技术是利用生物技术治理樗染土壤的一种方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性，由于该方法效果好．易于操作．日益受到人们的重视，成为污染土壤修复研究的热点。主要有以下几种．下面一一介绍。３．４．１植物修复技术，利用绿色植物清除环境中的污染物．使其有害性降低或消失的方法．称作植物修复技术。根据其与环境介质、污染物的作用方式及其净化机制．植物修复技术的方式主要有植物吸收作用、植物挥发作用、植物稳定作用、植物降解作用、根滤作用。下面重点说明植物吸收作用和植物降解作用。（１）植物吸收作用。利用积累植物．超积累植物大量吸取土壤中金属元素．通过收获植物体并加以适当处理．达到去除或降低士壤中污染物元素的目的。蒋先军等发现印度芥菜对Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ污染的土壤有良好修复效果。Ｓｈｅｎｔ等的研究结果也表明超富集植物对重金属具有特殊的吸收富嶷重金属能力。（２）植物降解作用。包括两方面作用机理：一是植物体内青有能快速分解有机污染物的酶．可将吸收进入植物体内的有机污染物降解成无害的ｃ凸和Ⅳｐ等组分；二是通过植物根系分泌物提供碳源和氧源．促进根系环境中喜阳菌群及其它菌种的发育及活性．从而增强根际原位细菌对有机污染物的氯化降解作用。３．４．２动物修复技术。该技术指在土壤中的低等动物如蚯蛔和鼠类等吸收、富集重金属后．采用电激、灌水等方法从土壤中驱赶出这些动物集中处理．从而降低污染土壤中重金属的含量。Ｋｏ明１０ｗｓｋａ等在华沙交通要遭附近采集土壤和蚯蚓进行测定后发现．蚯蝴能通过增加土壤基金属活性使植物吸收重金属的效率增加。但由子蚯虫；｜吸收重金属后随时会释放Ｉ司土壤“鼠类对庄稼又有危害”该技术还有待进一步研究。３．４．３微乍物修复技术。土壤徽生物是土壤中的｛ｉ５性胶体．它们比表面上大，带电荷．代谢活动旺盛。受到匿金属污染的上壤，往往富集多种耐重金属的真菌和细菌．微生物对土壤中活性的影响主要体现在以下几个方面！对重金属离子的吸附和富集、溶解和沉淀、氧化还原作用，对重金属—有机络合物的生物降解．蓓根真菌对童金属的生物有效性的影响。其巾微生物对重金属—有机络合物的生物降解指霞金属可与土壤有机质形成稳定的络合物．对重金属在±壤中的化学行为产生深刻的影响。Ｍｕｎｉｅｒ—Ｌａｍｖ等（１９９１）研究表明．络合物离子与低分子量有机物形成的复合物的ｔ物稳定性主委取决于有机配体和微生物的种类．以及重金属对微生物的毒性．而与重金属—有机复合体的化学稳定性关系不大。３■金属污染±壤的修复技术目前．重金属污染土壤的修复技术主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、生物修复方法、矿物修复方法、自然修复法及组合修复技术法。现对近年来我国常采用的这几种修复技术进行阐述。３．１工程措施技术该技术主要包括客土、换±和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻±与污土混合．可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤植物系统产生的毒窖．从而使农产品达到食品卫生标准。３．２物化修复技术物化修复技术主要包括以下几种．包括：电动修复、封闭方法、电・热修复、土壤淋洗、傲波辐照技术。其中土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去．再把富含量金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法，吴龙华等研究发现ＥＤＴＡ可明显降低土壤对铜的吸收牢．暇收卒与解吸率与加入的ＥＤＴＡ量的对数呈显著负相关。微波辐照技术具有快速、高效和环境友好等优点。Ｔａｉ等和ＡＤｒａｍｏｖｉｔｃｈ等在实验室模拟了Ｃｒ污染土壤经微渡辐照后．有绝大部分ｃｒ污染土壤破固化。更好地说明了微波辐照技术具有固化置金属的作用。３．３化学修复技术化学修复技术就是向土壤投入改良剩．通过对重金属的吸附、氯化还原、拮抗作用．以降低重金属的生物有嫂性。僚复技术主要有以下ｌ∞万方数据２０１２年第１期删ＣＥ＆ｎ旧盱ｌｏＬＯＧＹ矾Ｆ０ｍ伽ＯＮＯ科教前沿Ｏ科技信息其中．菌根真菌对重金属的生物有效性的影响指菌根真菌能借助有机酸的分泌活化某些重金属离子。菌根真菌还能以其他形式如离子交换分泌有机配体激素等间接作用影响对重金属的吸收。申鸿等研究表明．接种菌根真菌．即使是在重度施铜水平下也能显著地缓解铜污染对宿主植物造成的危害．提高宿主植物对土壤铜污染的抗性。３．５矿物修复技术利用天然矿物治理污染物的方法是建立在充分利用自然规律的基础之上的．体现了天然自净化作用的特色。更为有得的是，要采用的部分天然矿物往往来源于矿山废弃物。以废治废、污染控制与废弃物资源化进行．具有“零排放”兼有。零废料”的环保意义。胡振琪，杨秀红等通过等温吸附试验．研究表明粘土矿物膨润土、海泡石、凹凸棒石对有很好的吸附作用。可用于重金属污染土壤的治理。３．６自然修复技术自然修复技术指利用土壤和地下水中天然的生物降解、扩散、稀释、吸附、挥发及化学和生化固定等过程来有效地降低污染物的毒性、可移动性及污染水平．以达到保护人体健康和生态系统的目的。通过生态演替这一自然恢复过程在破坏不是很剧烈的情况下发挥作用，有时会比人们所预期的时间要长的多。英国南约克郡的匹克国家公园应用生态演替方式进行破坏景观的恢复．通过种植慢生地方草种代替种植速生但抵抗力低的农业草种，很好的适应了因为开矿而质量下降的土壤。我国的山东省临朐县改革开放以来．造成了生态环境的日益恶化。县政府决定以自然之力恢复自然．遂实行了退耕还林、封山禁牧等措旌达三年．就使光秃秃的山上自己长出了树．长出了草。３．７组合修复技术组合修复技术是近年来兴起的一种新型修复技术。由于它能很大限度地清除土壤中的重金属。并且投资省，相对于单一修复方法，组合修复周期有较大的缩短并操作程序简单。现举植物组合修复技术来说明．在植物吸收修复技术中。超累积植物往往植株矮小、生长速度慢，再加上受气候、土壤环境条件的限制，这些植物很难具有实际的应用价值。为解决这一问题．ｓｅｏｔｔＣｕｎｎｉｎｇｈａｍ等认为对现有技术进行综合利用而形成的植物组合技术可弥补单一技术的不足。植物组合修复技术的类型有：螯合剂—植物修复技术、基因工程—植物修复、电压—植物修复、化学改良剂—植物修复等技术。其中基因工程—植物修复技术指利用基囡重组技术将具有金属累积特性的基因导人到生物鼋大且易收获的植物中，并利用该植物特定的受体细胞与载体一起得到复制和表达，使受体细胞获得新的遗传特性的技术。日本长谷川教授将遗传基因（ｃｕＰＩ）植入菜花中的实验表明：转基因植物可以在高浓度重金属的环境中生长，并大量吸收重金属。４小结及展望纵观国内外重金属污染土壤治理方法中，显然．组合技术很可能成为今后重金属土壤污染修复的一个重要研究领域。４．１酋先，运用分子生物学和基因工程技术，培育兼具高生物量和高富集能力的植物．可以克服天然超积累植物生长慢、生物量低和适应环境能力差等缺点，是植物修复技术的一个很有价值的研究方向。４．２研究联合修复技术如植物一微生物联合、化学一微生物联合修复以及综合了微生物、植物和化学修复技术的污染生态修复等。在实际应用中两个甚至两个以上修复技术的组合可以取长补短，达到高效、低耗的双重效果。４．３由于各种方法的作用及适用范围各不相同。但又互相补充，应因地制宜．综合应用。研制一种投资小、周期短、见效快、稳定性强、副作用小治理彻底和适用性广的土壤重金属污染治理方法是当前环境工作者的迫切任务。■【参考文献ｌ［１】胡振琪，卞正富，等．±地复垦与生态重建【Ｍ１．徐州：中国矿业大学出版社。２００８．【２１胡振琪。杨秀红，等粘土矿物对重金属的吸附研究Ⅲ．金属矿山．２００４，６．【３】王海峰．等．重金嗣污染土壤修复技术及其研究进展田．环境科学与管理．２００９，３４．【４］袁敏，等．土壤童金属污染的植物肇复及其组合技术的应用明．中南林学院学报．２００５．作者简介：幸丙法（ｔ９８６一），男，－河南蘸阳人，在读研览生，妾囊理工太学洲绘学院。【蠹任编辑：王洪泽］ｆ上接第１６０页）像进行闭运算获得大圆．然后将大圆与圆环做减法运算得到小圆。效果图如图２（ｅ）。２．２．２旋转法测量首先．从分割后的图像的起始点（Ｏ＇ｏ）开始搜索．如果（０一１）＝ｏ，利用基于ＡＤＯ技术的ＬａｂＶＩＥＷ数据库访问包——＿Ｉ丑ｂＳＱＬ，直接在ＬａｈＶｍＷ中实现对数据库的访问、添加等。通过ｓＱＬ语句＂ＳＥＬＥＣＴ・ＦＲＯＭ垫圈数据”、。ＩＮＳＥＲＴＩＮＴＯ垫圈数据（圆环，平均值）ＶＡＬＵＥＳ（，截面直径二甲等对数据库进行自动访问添加。４结论；当前像素值（￡，ｆ）＝２５５或者（ｉＪ）：攒．（妒｝１）卸。满足这两种条件的点（０）即为边界点。其次，对得到的边界图像从（ｏ，０）／Ｆ始扫描，将每行（￡，ｆ）＝２５５的点所在列数赋予数组ａ，厶取ｍ口（Ｉｄ《ｒ＋１）一ｏ（，）Ｉ＞Ｏ）忙ｌ＇２，－ｏ－ｎ）即为目标直径所占像累教Ｌ；最后代人标定公式（４）可得到实际尺寸。为了测量精确．将图像旋转４次．每次旋转４５度。图像的旋转是图像位置的变换．为了保持图像大小不变，将转出显示区域的图像截去．对出现的空ｊ鼠点进行双线性插值运算填充。最后对旋转后的４幅图像进行测量．得到四组数据，进行平均后．可得到垫圈外径、内径、截面直径的测量结果见表１。：二针对接触法难以实现的软材质零件尺寸测量的情况。本文将虚拟仪器技术与机器视觉技术相结合．开发了一种基于ＬａｂＶｌＥＷ软件平台的非接触软材料尺寸测量系统。实验表明该测量方法快速可行，测量精度达到了Ｏ．０２ｍｍ．满足了工程高精度的要求。系统利用ＰＣ机完成的视觉检测系统实用性强，不但可以减小检测成本，还可以避免人为因素带来的误判，另外，还可以适应高温、有污染或腐蚀性物质的工业现场环境。随着技术的进一步发展．随着机器视觉函数庠的完善．这种澳Ｉ量方式的精度会越来越商，应用范围会越来越广。■Ｉ参考文献ｌ【１］陈永请卢炎簟，贾虹，等。基于虚拟仪器的尺寸嗣量及致据库存储的实现棚魁功机械卫００７．２．５（５）：８８－９０．３数据分析与存储将测量所得的值与标准尺寸值作对比如表１。分析可知测量的相对误差小于Ｏ庇！咖．绝对误差小于０．０７％，满足高精度工程要求。囊１标准尺寸与系统量终测■值徽对比分析垫■标准尺寸舅量尺寸误差外径内径７．巧７上¨Ｏ山１４Ｃ２］张文景．张文蠲．苏键峰．等．计算机视觉检测技术及其在帆攮零件硷测中的应用卧上海交通大学学报．１９９９３３（５）彤５埘８・６．８１５鼍面直径孤髓２０．８９●ＯＤ¨［３】ｃ∞Ｒｏｎ吕．ｓＩｌｉｃｅ咖研ｃＤｉｍｅｎｓ／ｍＢ－曲ｄ锄Ｖｉｒｔｕａｌ２００９２：１５９６．－１５９８．Ｄ０鸭ｃｈ趾∞ｍｂ∞Ｎ∞．ｃ咖螂ｍｅｅｓｕｍｍｅｍＴｅｃｈｎｏｌｅ留ｄＩ呻扛啪ｔＩｑ（ｋｎ秤嗨Ｉｓｌ删２０喊删ＯｍｌＯ【４】石冬晨基于虐拟仪器的几何Ｒ寸非接■测量技术研究吼西安：西安工业大擘２０ｌＯ．【责任编辅：江广ｌＪｌ∞万方数据重金属污染土壤的修复技术研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

李丙法， 刘洋， LI Bing-fa， LIU Yang安徽理工大学测绘学院 安徽淮南232001科技信息

Science & Technology Information2012(1)

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