有机改良剂在重金属污染土壤修复治理中的应用

有机改良剂在重金属污染土壤修复治理中的应用

蔡文昌

滇鹰生态建设集团有限公司 云南省昆明 650051

摘要：重金属土壤污染修复是当前环境科学研究中的一个重点，其中有机改良剂在重金属污染土壤修复治理中受到了较大的关注。本文论述了氨基多羧基酸、有机酸、有机质、生物乳化剂等4种改良剂的原理及相关应用，并结合改良剂的实际应用过程进行了评述,以期为研发出对土壤修复效果好、环境影响小、经济效益高的有机改良剂提供理论参考。

关键词：土壤；重金属污染；修复；有机修复剂

虽然我国经济得到了快速的发展，但是我国环境却也受到了很大污染。人类活动不断向周边环境排放重金属，最终造成了土壤中重金属含量过高的一种土壤污染，使得生态失去平衡。因为这种污染影响范围广、时间长，一般难以发现、也很难进行生物降解，所以只能被动植物吸收，而通过食物链的关系，最终危害到人类的身体健康。所以治理这样的土壤污染是一件刻不容缓的事情。

1.有机修复剂的主要类型

1.1氨基多羧基酸

氨基多羧基酸主要的作用就是去除金属离子。采用的方法是解吸、提取、沉淀或者吸附，在土壤淋洗修复中其主要发挥洗脱的效果。

1.2有机酸

一些低分子量的有机酸，比如柠檬酸、丙二酸和乙酸等可以对金属离子进行有效的解吸，最终形成一种络合物，增加其活性和可移动性，从而对金属离子做到很好的清除。不过其可以发挥的作用有土壤自身的结构和性质决定。

1.3有机质

在重金属土壤的修复中，有机质的作用是对土壤进行修复和改良。通过其吸附和固定作用来去除土壤中的重金属离子。而有机物本身的含有的腐殖酸、有机肥等对土壤做到了有效的改良。通过这样方式，对土壤做到有效的恢复。

1.4生物乳化剂

生物乳化剂是细菌受到外部环境影响之而形成的粘液层，亦因为分子量不同，会有高低之分。低分子量可以增加生物表面的活性，而高分子量是生物聚合物，这些活性剂或者聚合物可以对土壤中重金属离子做到很好的去除，可以对土壤中的污染物起到很好的吸附、固定的作用，最终做到对土壤的修复。

2探究有机改良剂的自身功效

2.1有机改良剂的钝化作用

有机改良剂具有较为明显的钝化作用，在重金属污染土壤修复治理过程中，使用有机改良剂能够提升重金属的钝化水平。例如，褚艳春等发现施加污泥堆肥能够增加土壤的表面电荷。然而，碱性稳定化污泥堆肥施入土壤后，由于在碱性条件下土壤有机质的溶解性增加，其电荷改变与施入量的增加不成比例。陈健等研究表明，黏土经污泥处理后，其pH和有机质的含量增加，且其重金属的有效性随时间的推移而降低。有机改良剂通过形成有机铜配合物增强对铜的钝化效果，将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ），形成氢氧化镉沉淀，从而将其钝化。土壤经堆肥处理后，其质地、孔性等物理性质得到了改善。土壤结构特性改善后通过形成水稳团聚体阻止污染颗粒的转移。堆肥能够促进黑麦草和高羊茅的生长，并能降低Cd、Pb在其体内的含量。同时，王忠强等人研究表明泥炭堆肥能降低土壤中Pb的生物利用率从而降低油菜地上部的Pb含量。

2.2有机改良剂的还原功效

在重金属污染土壤的修复治理工作中，有机改良剂的还原功效非常关键，能够给微生物提供所需的碳源，并促进重金属的还原。大量研究表明，施加畜禽粪便、作物秸秆等有机改良剂能够促进Cr、Se的还原。畜禽粪便和污泥等生物废料作为溶解性有机碳（DOC）的来源能提高土壤DOC的含量，同时也能增加土壤有机质的溶解性从而提高DOC含量，溶解性有机质和天然有机质能改变水陆环境中Hg的存在形态和生物利用率。微生物在土壤还原反应中起主导作用。在有机物的代谢过程，通过酶促反应还原土壤中重金属。Cr（Ⅵ）在厌氧条件下被还原为Cr（Ⅲ），市政固废能增强微生物的活性，从而促进重金属在厌氧条件下还原。

2.3有机改良剂的挥发功效

大部分的重金属都无挥发性，但是部分重金属能够通过一定方式挥发出来，比如，微生物能够把Hg（Ⅱ）还原为气态Hg（0）挥发进入大气。As经微生物的甲基化作用形成挥发性化合物烷基砷，与五价砷相比，有更大的迁移性、生物利用率和毒性，但其毒性不如As（Ⅲ），在空气中能迅速被氧化和去甲基化。因此，生物挥发能对As污染土壤和水体提供有效的修复技术。同样，Se经过生物甲基化作用后，形成气态甲基化合物释放进入大气。微生物在还原和甲基化过程中起着至关重要的作用，有机化合物的加入能够提高重金属的挥发损失。例如Dhlillon等人发现施加有机改良剂能增强土壤中Se的挥发，如畜禽粪便、植物叶和农家肥能增加硒的挥发，从而明显减少玉米和豇豆的吸收。

3把有机改良剂运用到重金属污染土壤修复中的效果

针对有机改良剂在重金属污染土壤修复中的效果，不同的研究人员持有不同的看法，有一些研究人员认为，有机改良剂能够有效提升土壤的生产力。污泥和城市生活垃圾等有机改良剂能提供微量营养元素，并常有一定的pH缓冲能力。作物生长在有机废物（如污泥、城市生活垃圾和一些工业废料）的处理下，得到了改善。有机改良剂能促进植物生长，提高微生物活性，特别适用于处理酸性和低肥力土壤，同时也能提高对盐碱性和石灰性土壤的生产力。虽然大量研究表明有机副产物可作为重金属钝化的材料，但其在土壤中的使用仍受到质疑。一方面，有机改良剂（如污泥、粪便等）通常含有氮、磷、有机污染物和重金属等环境污染物；另一方面，随着时间的推移有机质降解，钝化的无机物会被再次活化，有机副产物固定重金属污染物的能力降低。研究表明，腐殖化程度影响有机废弃物的长期稳定性和对重金属的吸附能力。也有研究表明，污泥的施加能提高溶解性有机碳（DOC）的浓度，增强其与重金属的络合螯合作用，从而增强重金属的淋溶损失。因此，施加有机改良剂后生物的吸收量减少，但污染物质的淋溶仍是一个严重的问题。因此，有机改良剂对改善土壤理化性质，提高土壤生产力具有明显效果，但也存在潜在风险，使用时需要谨慎考虑。

结束语：伴随着我国污水处理技术水平的提升，动物饲料的利用率也得到了进一步提升，饲料中的重金属含量经过处理之后明显下降了很多，有机改良剂的出现及运用能够有效提升土壤修复治理效率。有机改良剂通过吸附、络合作用降低了重金属的生物利用率，从而减少其由通过植物吸收和淋溶带来的迁移。有机改良剂也能促进硒和汞还原，从而形成挥发性化合物从土壤中去除。世界各地重金属污染土壤不断增加，出现了一些高成本工程修复措施（如土壤淋洗、电动修复等），同时植物修复技术在田间试验中也得到了一定的成效。鉴于有机改良剂在当前重金属污染土壤修复上的广泛应用，以下领域应得到进一步的研究：第一，在有机改良剂化学动力学影响下，微生物群落的类型及微生物对土壤矿物有机质的作用机理；第二，深入研究有机改良剂与土壤组分之间的相互作用机理，提高有机改良剂的长期有效性；第三，从动力学角度研究有机改良剂在植物根际与重金属的生物化学效应。

参考文献：

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