萃取分離技術中最重要的是找到合適的萃取劑。理想的萃取劑應具備以下幾個條件:一是較強的重金屬結合能力。通過萃取劑與重金屬結合使重金屬從土壤顆粒表面溶解進入萃取劑中,實現重金屬與土壤的剝離。二是環境友好。殘留在土壤中的萃取劑易于降解,不會破壞土壤的結構和性質,不會對植物形成新的毒害。三是經濟性強,萃取劑成本低,可在實踐生產中大面積推廣應用;四是普適性強,理想的萃取劑可修復重金屬復合污染的土壤。
優點:可以快速、徹底修復重金屬污染土壤。
缺點:萃取劑的選擇非常困難,既要滿足重金屬萃取分離的要求,又要滿足生物降解和毒性殘留的要求。
1.3 生物修復法
生物修復是利用微生物或植物的生命代謝活動,對土壤中的重金屬進行富集或提取,通過生物作用改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在環境中的遷移性和生物可利用性。現階段常見的生物修復技術包括植物修復和微生物修復。
(1)植物修復
植物修復是利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬,其修復方式有以下幾種:植物提取、植物揮發和植物固定,其中最有前景的是植物提取技術。
植物修復技術具有一些明顯不足之處。主要表現在:
①超富集植物個體矮小,生長緩慢。由于生物量小,所以重金屬富集量小。修復周期太長,經濟上并不合理。這是目前限制超富集植物大規模應用于植物修復的最重要因素。
②植物修復土壤只能局限在植物根系所能延伸的范圍內,一般不超過20 cm土層厚度。
③超富集植物對重金屬具有較強的選擇性和拮抗性,即某種植物一般只對某一種重金屬具有富集能力,而其它重金屬的存在將明顯降低該植物對其目標重金屬的吸收能力。但是,土壤重金屬污染多為幾種重金屬復合污染,且常常伴生有機污染,因此,用一種超富集植物難以全面清除土壤中的所有污染物。
④富集了重金屬的超富集植物需收割,并應作為廢棄物妥善處置,后處理成本較高。
⑤目前已經發現的重金屬超富集植物多屬于野生植物,異地引種將對當地的生物多樣性構成潛在威脅。
(2)微生物修復
微生物修復是利用土壤中的某些微生物對一種或多種重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用來降低土壤重金屬的毒性或者通過微生物來促進植物對重金屬的吸收。主要包含兩種技術:生物固定技術和生物氧化還原技術。
生物固定技術:重金屬被活的或死的微生物體吸附固定的過程。某些微生物如藍細菌、硫酸還原菌以及某些藻類能夠產生具有大量陽離子基團的胞外聚合物如多糖、糖蛋白等,并與重金屬形成絡合物。
生物氧化還原:利用微生物的活動可對重金屬離子進行氧化、還原、甲基化和脫甲基化作用,改變重金屬離子的氧化還原狀態,降低土壤環境中重金屬離子的生物有效性。
優點:修復成本低,操作簡單。
缺點:微生物修復的專一性強,其活性與溫度、水分、氧氣、pH值等土壤環境條件緊密相關,因此,很難同時修復多種復合重金屬污染土壤。此外,這種方法應用難度大,目前尚未獲得突破性進展,且停留在實驗室研究階段。
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