的配位基,能与单一金属离子形成杂环化学复合物,能够从有机物中将金属离子解吸出来,增加土壤中重金属的溶解度,形成水溶性的金属-螯合剂络合物,改变重金属在土壤中的赋存形态,提高重金属的生物有效性,进而可以强化植物对目标重金属的吸收,因此,活化剂多与植物修复技术相结合使用。
2)稳定剂
稳定剂通过调节土壤理化性质,以及沉淀、吸附、络合、氧化-还原等一系列反应,改变重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态,降低其在土壤中可移动性和生物有效性,从而降低这些重金属污染物对环境受体(如动植物、微生物、水体和人类等)的毒性,达到修复污染土壤的目的。稳定剂对土壤中多种重金属都有明显的降低毒性的作用,分为有机型、无机型和机-无机复合型三类:有机稳定剂包括鱼粉、马粪、蘑菇糟渣、猪粪、秸秆等;无机稳定剂包括粘土矿物、石灰、控磷灰石、粉煤灰、磷酸盐等;无机-有机复合稳定剂包括泥炭、活性土、海泡石、污水污泥等。
位于2#历史堆渣场附近的万m2受污染土地,用地类型为工业用地,主要目标污染物为砷,综合考虑用地类型、目标污染物、经济、工艺等因素,本项目决定选取应用较广的碱性物质生石灰作为原位稳定化工艺的添加剂。 植物修复
植物修复的过程既包括对污染物的吸收和清除,也包括对污染物的原位固定或分解转化,即植物萃取技术、植物固定技术、根系过滤技术、植物挥发技术、根际降解技术。
(1)植物挥发(Phytovolatilisation)
植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些
挥发性污染物,即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态,释放到大气中。目前的研究主要针对硒、汞和砷。有人研究了利用植物挥发去除土壤环境中的汞,即将细菌体内的汞还原酶基因转入模式植物拟南芥(Arabidopsis)中,这一基因在该植物体内表达,将植物从土壤环境中吸收的汞还原为HgO,使其成为气体而挥发。Heaton等(1998)利用携带有细菌Hg还原酶基因merA的植物去除土壤中的无机Hg和甲基Hg,这些植物能将根系吸收的Hg2+转化成低毒的Hg,并从植物中挥发出来。一些农作物如水稻(Oryza sativa)、花椰菜(Brasssica oleracea botrytis)、卷心菜(Braossica oleracea capitata)、胡萝卜(Daucus carota)、大麦(Hordeum vulgare)和首稽(Medicago sativa)等及一些水生植物如Myriophyllum brasiliense,Juncus xiphioides,Typha latifolia等也有较强的吸收并挥发土壤和水体硒的能力。砷可能是另一个可被植物吸收挥发的元素,砷主要积累在根系中,较少向地上部运输,砷的挥发对高等植物来说有多大的意义仍不清楚。
(2)根际过滤(Rhizofiltration)
根际过滤是指利用植物根系的吸收能力和巨大的表面积来去除污染水体的重金属。水生植物、半水生植物和陆生植物均可作为根际过滤的材料。根系过滤是植物根部对毒害性金属元素的吸收、浓缩和沉淀,是较现行的化学法及微生物沉积重金属法更具吸引力的一种含重金属废水的处理方法。在乌克兰切尔诺贝利核电站旧址上进行的试验中,向日葵的根系成功地去除了池塘中的放射性污染物。最近研究表明,将幼小的陆生植物种苗用于水体中重金属的去除较根系的去除作用更强,因此Raskin认为,植物种苗对水中重金属的去除作用种苗过滤(Blastofiltration)代表了第二代植物修复技术用于含重金属废水处理的发展方向。理
想的用于根际过滤的植物一是根系生长迅速,二是根系在一个相对长的时间内有较高清除重金属的能力。
(3)植物固定(Phytostabilisation)
植物固定是利用植物固定或沉淀土壤中的有毒金属,使土壤环境中的重金属移动性降低,生物有效性下降,减小其迁移,降低其生物毒性。植物固定技术主要应用于采矿、冶炼厂、污泥等污染土壤的修复。英国科学家在废矿区种植重金属耐性植物,不仅能稳定矿山废物、恢复良好的植被,还筛选出三种草本植物用于不同重金属污染土壤的植物修复,并己将其商业化,即Agrostis tenuis(Goginan)修复酸性铅锌废矿、Festuca rubra(Merlin)修复石灰性铅锌废矿、Agrostis tenuis(Parys)修复铜废矿。Cunningham等研究了植物对环境中土壤铅的固定,发现一些植物可降低铅的生物有效性,缓解铅对环境中生物的毒害作用。植物固定技术是利用植物使重金属转变为低毒性形态的过程,在这一个过程中,土壤的重金属含量并不减少,只是形态发生变化。
(4)植物提取(Phytoextraction)
植物提取是利用特殊的植物吸收土壤中的重金属,也称为植物萃取,其基本的策略是在污染土壤上种植对重金属耐性强,吸收和富集量大的植物(金属富集植物和超富集植物),植物根系吸收重金属并将其转移到地上部,通过收获植物,以降低土壤或水体中重金属的含量。对于镉污染土壤,植物提取修复是目前研究最多、也最具发展前景的植物修复方式之一。
植物提取旨在通过收获富集重金属的植物将重金属带出土体,从而逐渐降低土壤重金属总量尤其是有效态重金属的含量,这个技术的成功与否较大程度上依赖于重金属在土壤中的生物有效性。在大多数情况下,由于金属本身的特性在土壤中生物活
性较低,阻止了植物提取过程。无论是重金属的土壤溶液浓度还是释放过程在很大程度上受到土壤pH值和有机化合物的种类及其含量的影响。
植物提取技术可分为两种:连续植物提取技术(Continuous phytoextraction)和诱导植物提取技术(Induced phytoextraction),即利用鳌合剂促进植物吸收重金属。
连续植物提取依赖于一些重金属超富集植物在其整个生命周期能够吸收、转运、积累和忍耐高含量的重金属。运用持续植物提取技术实施污染土壤修复的关键是植物超富集或富集重金属的能力。室内实验和田间试验均证明超富集植物在重金属污染土壤修复方面具有极大的潜力。
诱导植物提取适用于在土壤中极难移动的污染元素,通过施用鳌合剂使土壤固相键合的金属释放,增加土壤溶液中的重金属浓度,大幅度提高植物对重金属的吸收和富集能力。证据显示一些大生物量的植物,如印度芥菜、玉米、向日葵、蚕豆能被一些合成螯合剂(如EDTA、HEDTA和CDTA)或有机酸(MA或OA)诱导而大大提高对铅、锌、镉和铜的富集。
植物修复技术的优点是实施较简便、投资较少和对环境扰动少,缺点是治理效率低(如超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长),不能治理重污染土壤(因高耐重金属植物不易寻找)和被植物摄取的重金属因大多集中在根部而易重返土壤等,植物措施对重金属进行治理是当前环境科学研究的重要领域之一,植物修复作为一种治理效率高,治理费用低和现场可操作性强的方法,可广泛应用于矿山复垦,改良重金属污染的土壤。
1、技术路线
本项目拟采取植物修复技术对万m2重金属污染林地进行土
壤治理,采取工程方法与营林技术相结合的方法,先进行场地平整,然后种植乔+灌+草(具体工艺路线见图5-4)。
污染定性 土壤、水环境检测 植物选择 植物购置 植物种植及养护 生物质收集 生物质焚烧 灰渣储存 检测 土壤、水环境监测 土壤检测达标 危险固废处置中心 图5-4植物修复工艺流程图
2、植物种类确定
通过分析矿山地区土壤和水体的重金属检测数据,确定重金属污染的种类和污染范围,结果显示:主要重金属污染物为砷,平均监测值为kg,超过了《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中对砷规定的三级土壤标准浓度限值40mg/kg。
植物修复需要充分考虑重金属的类型、当地的常见品种、栽植的植物是否会对当地生态环境造成破坏、植物修复的效果以及环境的美观。冷水江市政府与湖南省林科院合作进行了四年的抗污防污树种的选择与研究,取得了显着成果,找到了适宜在重金属含量严重超标土壤中生长的树种大叶女贞、七里香等。根据污染的类型、污染的分布(广度和深度)以及植物对重金属的耐性