物理修復(fù)是指通過(guò)各種物理過(guò)程將污染物從土壤中去除或分離的技術(shù),主要包括土壤淋洗法、工程措施法、電熱修復(fù)法等。 土壤淋洗法。該方法是應(yīng)用最多、應(yīng)用最早、技術(shù)最成熟的物理修復(fù)方法。采用淋洗液(包括無(wú)機(jī)溶液清洗劑、復(fù)合清洗劑、清水、表面活性劑、有機(jī)酸及其鹽清洗劑、螯合劑等)對(duì)土壤進(jìn)行淋洗,使固相重金屬轉(zhuǎn)化為液相,重金屬?gòu)耐寥乐修D(zhuǎn)移到廢水,再通過(guò)對(duì)廢水進(jìn)行回收處理,從而實(shí)現(xiàn)土壤的修復(fù)。Wasay et al研究發(fā)現(xiàn),EDTA和DTPA能有效地去除土壤中Hg以外的重金屬元素,同時(shí)也提取出大量土壤營(yíng)養(yǎng)元素。土壤淋洗法簡(jiǎn)便、成本低、處理量大、見(jiàn)效快,適用于大面積重度污染土壤治理,尤其是輕質(zhì)土和砂質(zhì)土。但這種方法在去除重金屬的同時(shí),易造成地下水污染及土壤養(yǎng)分流失。因此,既能提取各種形態(tài)重金屬又不破壞土壤結(jié)構(gòu)的淋洗液,將為該方法修復(fù)重金屬污染土壤提供廣闊的應(yīng)用前景。
電熱修復(fù)法。該方法利用高頻電壓產(chǎn)生電磁波,再通過(guò)電磁波作用而產(chǎn)生熱能,從而促使土壤中揮發(fā)性重金屬得以分離,實(shí)現(xiàn)土壤的修復(fù)和改良。目前,該方法適用于修復(fù)受Hg或Se等可揮發(fā)性重金屬污染的土壤。有研究表明,采用該法可使砂性土、黏土、壤土中Hg含量分別從15 000、900、225 mg/kg降至107、112、115 μg/kg,回收的Hg蒸氣純度達(dá)99%。這種方法雖然操作簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟,但能耗大、操作費(fèi)用高,也會(huì)影響土壤有機(jī)質(zhì)和水分含量,引起土壤肥力下降,同時(shí)重金屬蒸氣回收時(shí)易對(duì)大氣造成二次污染。
化學(xué)修復(fù)也是一種原位修復(fù)技術(shù),即通過(guò)向重金屬污染土壤中添加改良劑,以調(diào)節(jié)和改變土壤的理化性質(zhì),使重金屬發(fā)生沉淀、吸附、拮抗、離子交換、腐殖化和氧化還原等一系列化學(xué)反應(yīng),降低其在土壤中的遷移性和被植物所吸收的可能性,從而達(dá)到治理和修復(fù)污染土壤的目的。常用的改良劑有石灰性物質(zhì)、磷酸鹽化合物、硅酸鹽化合物、金屬及其氧化物、黏土礦物、有機(jī)質(zhì)等。這種方法雖然簡(jiǎn)單易行,但其不足在于它只是改變了重金屬在土壤中的存在形態(tài),卻沒(méi)有把重金屬?gòu)耐寥乐姓嬲蛛x出來(lái),如果土壤環(huán)境發(fā)生變化,容易造成其再度活化,引起“二次污染”。
生物修復(fù)是利用生物(主要是微生物、植物和動(dòng)物)的新陳代謝作用吸收去除土壤中的重金屬或使重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化,降低毒性,凈化土壤。該方法是運(yùn)用生物技術(shù)治理污染土壤的一種新方法,具體包括微生物修復(fù)法、植物修復(fù)法、動(dòng)物修復(fù)法等。由于該方法效果好、易于操作,日益受到人們的重視,已成為污染土壤修復(fù)研究的熱點(diǎn)。
植物修復(fù)。植物修復(fù)廣義上是指利用植物提取、吸收、分解、轉(zhuǎn)化、固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技術(shù)的總稱(chēng);狹義上是指利用耐性和超富集植物將污染土壤中的重金屬濃度降低到可接受的水平。根據(jù)其修復(fù)過(guò)程和機(jī)理,植物修復(fù)法可分為以下4種:根部過(guò)濾,即通過(guò)耐性植物根系對(duì)重金屬的吸收并保持在根部。常用的植物有水生植物、半水生植物以及個(gè)別陸生植物,如向日葵、耐鹽野草、寬葉香蒲等。該法多應(yīng)用于修復(fù)水體的重金屬污染。植物穩(wěn)定,即利用植物根際的一些特殊物質(zhì),使土壤中污染物轉(zhuǎn)化為相對(duì)無(wú)害物質(zhì)的方法。常用的植物有印度芥菜、油菜、楊樹(shù)、苧麻等。該法多應(yīng)用于治理廢棄礦場(chǎng)和重金屬污染嚴(yán)重地區(qū),植物揮發(fā),即利用植物吸收土壤中的重金屬,并將其轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)狀態(tài),通過(guò)植物葉片等部位揮發(fā)出去,以降低土壤中重金屬的含量。常用的植物有印度芥菜以及濕地上的一些植物。該法多應(yīng)用于修復(fù)污染土壤中含有揮發(fā)性的重金屬(如Hg、Se等),但易造成大氣污染。植物提取,即利用超富集植物從土壤中吸取重金屬,并將其轉(zhuǎn)移、貯存到地上部,然后通過(guò)收獲,從而達(dá)到去除污染土壤中重金屬的目的。目前,已發(fā)現(xiàn)超富集植物有700種以上,且廣泛分布于約50科中,并主要集中在十字花科。該法適用面廣,對(duì)于修復(fù)多種重金屬污染土壤均有效。
動(dòng)物修復(fù)。動(dòng)物修復(fù)是利用土壤中的某些低等動(dòng)物(如蚯蚓等)吸收重金屬的特性,在一定程度上降低受污染土壤的重金屬比例,以達(dá)到修復(fù)重金屬污染土壤的目的。有研究表明,蚯蚓在其耐受濃度范圍內(nèi),對(duì)重金屬的富集量隨著重金屬濃度的增加而增加,同時(shí)對(duì)重金屬的選擇性受其體內(nèi)酶的影響。但這種修復(fù)方法不足在于低等動(dòng)物吸收重金屬后可能再次釋放到土壤中,造成二次污染。
農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)是近幾年新興的修復(fù)技術(shù),它是通過(guò)改變耕作制度、調(diào)整作物品種、調(diào)控土壤化學(xué)環(huán)境(包括土壤pH值、水分、氧化還原電位等)、改變土地利用類(lèi)型、增施有機(jī)肥(堆肥、廄肥、植物秸稈等)、控施化肥等措施,以減輕重金屬對(duì)土壤的危害。我國(guó)在這一方面研究較多,并取得了一定的成效。這種方法具有投資少、無(wú)副作用等特點(diǎn),適用于中輕度污染土壤,但也存在修復(fù)周期較長(zhǎng)、效果不太顯著等不利因素。