铬污染土壤修复技术研究与应用

法经济实用，但是易造成二次污染；植物和微生物修复法，经济实用又环保，两者联合效果 好。采用化学还原和生物修复技术联合的方法，不仅可弥补生物修复周期长的缺点，也可减

少二次污染。关键词：珞污染；物理修复；化学修复；生物修复中图分类号：X53

文献标识码：A 文章编号：1008-813X(2019)04-0090-04Research and Application of Chromium Contaminated Soil Remediation TechnologyWang Xiaofeng, Sun Yingjie(School of Environmental and Municipal Engineering, Qingdao Technological University,

Qingdao Shandong 266033, China)Abstract: This article introduced the research status of chrome -contaminated soil remediation

technologies in recent years, and discussed the advantages and disadvantages of physical

remediation, chemical remediation and biological remediation technologies. It pointed out that the

physical method and chemical immobilization/stabilization method are not only effective but also

costly and difficult to operate. Chemical cleaning and chemical reduction are economical and practical, but easy to cause secondary pollution. Plant and microbial remediation is economical, practical, and environmentally friendly. A combination of the two can be effective. Finally, it is

envisaged that the combined method of chemical reduction and biological remediation technology

can not only make up for the shortcomings of long biological remediation cycle but also reduce

secondary pollution.Key words: chromium pollution, physical remediation, chemical remediation, biological remedia­

tion土壤对人类的生存和社会的发展具有非常重

的是重金属污染叭珞污染是重金属污染中尤其

严重的一种，主要集中在填埋场、珞渣堆积场及

要的意义。工业发展、矿产不合理的开采和冶炼 排放等，对土壤造成了严重的污染，其中最严重收稿日期：2019-06-05珞盐生产厂等区域企珞的危害主要源于其强碱

作者简介：王晓凤(1993-)，女，山东青岛人，青岛理工大学环境工程专业硕士研究生在读，主要从事固体废弃物处理与处置方

面的研究工作。2019年第4期王晓凤孙英杰铬污染土壤修复技术研究与应用91性和高毒性。珞的主要形式是Cr （III）和Cr （VI）,它们都是有毒的，尤其是后者，对活细胞 有强烈的氧化作用叫会引起植物和动物突变或

者畸变。Cr（VI）通过口腔进入人体，在人体的 各种器官和系统中会引起一系列病变化因此被

国际公认为47种最危险的废物之一。Cr（VI） 作为珞的阴离子存在，其特征在于不易受到土壤

颗粒的吸附且迁移性很强，这也对珞污染场地周 围的环境造成了严重污染，直接威胁到人类生命

安全，因此对铬污染场地进行修复非常迫切。本 研究重点综述了国内外近年来关于珞污染土地的

一些修复技术的研究与应用进展。1物理修复技术珞污染土壤修复的物理方法主要是客土法和 换土法。客土法是在污染土壤中添加清洁土壤并

将其放置在表层上，以将土壤中珞的浓度降低到

临界极限以下。换土法是去除部分或全部污染土

壤，并用干净的土壤代替讥对于珞污染严重的

土壤，客土法、换土法的使用不仅效果快，而且

效果好，土壤中珞含量随土层厚度的增加而减

少。它们可以加快修复速度，达到彻底清除土壤 中铬的目的。然而，这种物理方法仅适用于修复 小面积的污染土壤，并且成本高，因此难以推广

和应用。2化学修复技术化学修复法主要是化学固定/稳定化法、化 学还原法、化学清洗法和电动修复法。2.1化学固定化/稳定化法固定化 / 稳定化（Solidification/Stabilization，

S/S）是使用某些粘合剂，如水泥、熟石灰、硅 土、碳酸钙或石膏固定土壤中的珞，使珞在土壤 环境中难以迁移。其中水泥和二氧化硅效果好，

易得，价格低廉，故被广泛使用。Polettini等［6］采用这种方法，将含Cr（III）

的土壤与水泥等混合后，仅需7d就能有效地将

污染的土壤固定。Meegoda［7］等用硅土与被珞污染

的土壤混合，使最后淋洗液中的Cr（VI）浓度 下降为原来的1-6o化学固定化/稳定化法的主要缺点是需要挖岀污染土壤，成本高，处理效果 有限。2.2 化学还原法化学还原法（Chemical Reduction）是使用

铁粉、硫酸亚铁、二氧化硫或其他还原剂（和一 定量的粘合剂）来还原Cr（VI）,形成难溶性化

合物，降低环境中珞的生物可利用性和迁移性，

达到还原珞的目的。加入还原剂有如下两种方 式：一是直接加入；二是以“可渗透氧化还原反

应墙（Permeable-reactive Redox Wall） ” 的形式

加入［8］o目前的研究中，可渗透氧化还原反应墙 都是用填充了还原剂的小柱模拟，研究含有六价

珞的溶液流过小柱经过一系列的还原反应后，珞

的还原情况和产物形式。Seaman等［9］的实验发现将在含六价珞的沉积

物中加入二价铁溶液，Cr（VI）可以还原为Cr

（III），但铁离子的水解也会使土壤环境变为酸 性，部分以沉淀形式存在的三价珞会被溶解。最 新研究表明，维生素C也可被作为还原剂，且 效果不错，可在弱酸或弱碱性环境下降低六价珞 浓度，而且维生素C本身无害，容易渗透到土

壤中，可用于修复被珞污染的土壤［10］o黄莹等［11］

研究证明DARAMEND-M、糖蜜、硫酸亚铁和多

硫化钙4种还原剂都对六价珞具有很好的还原效

果，可用于修复高浓度珞污染的土壤。Cr（VI）主要存在于土壤颗粒表面，加入还

原剂能迅速还原Cr（VI），但是存在于土壤颗粒

内部的Cr（VI）却很难被还原，当土壤颗粒内 部的六价珞浸岀时，就需要添加额外的还原剂。

化学还原法修复成本低，易于操作，可大规模推

广，但是由于还原剂的添加会对环境造成二次污 染，故需要谨慎。2.3化学清洗法化学清洗法（Soil Washing）的原理是利用水 压推动清洗液，清洗土壤中的珞，然后再处理含 珞的清洗液。清水或含某种络合剂的溶液都可作

为清洗液。在清洗珞污染的土壤时，最好选用生 物降解性好且不易造成二次污染的环保型清洗剂oPichtel等［12］比较了乙二胺四乙酸（EDTA）、

氨三乙酸（NTA）、十二烷基硫酸钠（SDS）和盐

酸（HCl） 4种清洗剂对碱性土壤中铅和珞的去 除能力，结果发现EDTA清洗效果最好，pH值＜

3时，0.1 M的EDTA的清洗效果就可达到100%。

李丹丹问用浓度为0.5 mol/L的柠檬酸和土液以 1：20的比例混合，清洗24 h后珞去除率达到了

82.8%的最佳效果。清洗剂的选择已经从单一的无机化学清洗剂

向无机、有机、生物等多元化方向变化［14］o化学 清洗法成本低，操作者不需要直接接触污染物，

只适用于砂土等渗透系数大的土壤，对粘土中污

92 环境监测与污染防治中国环境管理干部学院学报2019年8月染物的清洗效果差，如果控制不好，很容易对土

壤造成二次污染。2.4电动修复法电动修复是指在电场作用下通过电迁移或电

渗流去除土壤中污染物的方法。基本原则是在污

染土壤的两侧设置电极对，施加直流电源使电极 间形成直流电场。土壤中带电荷的污染物根据自

身所带电荷性质（正或负）和孔隙流体的流动方 向向阳极或阴极移动。然后将聚集在电极附近的

污染物质直接电镀处理或提取到地面上处理，从

而达到修复污染土壤的目的问。电迁移和电渗流

是决定污染物向阳极或阴极移动的两种主要机

制。土壤中的Cr （VI）主要以阴离子（CrO42-、 HCrO4-）的形式存在，而Cr（III）主要以阳离子

（Cr3+、Cr（OH）2+、Cr（OH）2+）的形式存在，因此,

在电场作用下，Cr（III）和Cr（VI）分别迁移到 阴极室和阳极室，最终分离。孟凡生等［16］用电动修复技术修复珞污染的高

岭土，证明了电动修复可以去除土壤中的珞污

染，去除效率可高达97.8%。Gent等问进行了实 验室和现场实验，发现土壤中78%的珞电动修 复后被还原，电动修复的规模越大去除效率越

高。这是因为规模小的电动修复实验的边际效应

大，会对去除效果产生较大的干扰。聂兰玉［18］的

实验证明：电动-氧化强化修复时加入高浓度高 锰酸钾的去除效果高于浓度低的，加入20 g/L 的高锰酸钾，可使得总珞的去除效率达到82.05%。电动修复法适用于低渗透性的土壤、多相不 均匀土壤介质、大颗粒和小颗粒土壤介质［19］，这

种修复技术优点是不用挖土壤，成本较低，而且

操作简单，去除率高，也不会破坏土壤结构和周 围环境，缺点是若土壤内的pH值突变，Cr（III） 可能会沉淀，去除效率就会被影响，因此，此技

术的大范围应用还需进一步研究和实践。3生物修复技术生物修复技术主要包括植物修复、微生物修

复、微生物-植物联合修复三种修复技术。3.1植物修复法植物修复是利用植物本身来降解或转化污染 物，对污染物进行净化或解毒，并利用某些特殊 植物的能力积累和固定并去除土壤中的污染物， 包括植物固定、植物挥发和植物提取。目前，珞超积累植物并不多，国外只有两种 植物被认为是珞超积累植物㈣。这两种植物是在

津巴布韦发现的 Decoma Niccolifera Wild 和 Sut- era Fodina Wildo国内学者研究发现，李氏禾㈤对

珞的富集效果很明显；卢立晃等㈣发现野苋菜也

能够对珞产生富集作用并且对珞有耐受性；另外 双穗雀稗㈣和蒲公英㈣也被认为是珞超积累植物o

植物修复是一种环境友好型生物技术，不需 要专门设备和操作人员，并且稳定地表，有利于 保护生态环境和野生生物。但植物修复仅能在受 污染较轻的浅层土壤或沉积物中发挥较好的效 果，并且效率低，修复时间长。此外，植物通常 只能耐受或吸收一种或两种重金属元素，而对土 壤中的其他重金属可能表现岀一些中毒症状。因 此，植物修复技术的修复作用有限，不能用于处 理复杂的重金属污染土壤。3.2 微生物修复法

微生物修复技术是指利用土壤中某些微生物对重金属的吸附、沉淀、氧化和还原作用，使土

壤中重金属的毒性降低，甚至减少或者去除土壤

中的重金属污染。李雄等㈤多次富集培养珞渣堆埋场附近淤泥 中的细菌，将细菌注入到铬污染的土壤中。细菌 自身的代谢作用将浸出液的pH值降到了 9以 下，并使Cr（VI）沉淀为Cr（III）,使得珞中的 pH值和Cr（VI）浓度均能达到国家标准。相比

于传统的修复方法，微生物修复技术不产生二次

污染，安全，经济，不破坏植物生长所需的土壤 环境，可原地处理，操作简单，是一种新兴的环

境友好技术。3.3 微生物-植物联合修复法

微生物-植物联合修复法就是利用微生物的生命代谢活动和植物的富集提取作用，来改变土

壤中重金属的存在形态， 进而将重金属从土壤中

去除，使得污染土壤得到修复的一种技术。齐水莲㈣采用秸秆、BYM菌、污泥三种物

料转化土壤中六价珞。实验将三种物料分别加入 土壤时都会转化六价珞；将污泥和BYM菌混合 加入时效果较好，秸秆和污泥混合加入会使转化 效果高达82.9%，但此时污泥的加入量很高；三 种混合加入时，转化效果最高可达到95%，少 量BYM菌的加入可减少污泥的使用量，三者的 最佳混合比例为秸秆1%，BYM菌1%，污泥 30% o这种修复方法也具有成本低，操作简单，

不破坏土壤原本环境且修复效果好的优点。2019年第4期王晓凤孙英杰铬污染土壤修复技术研究与应用934结语与展望珞是一种具有高毒、强碱性、危害性大的重

金属污染物，目前全国各地需要修复珞污染的土

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[11] 黄莹，徐民民,李书鹏，等•还原稳定化法修复六价铬污染土

好，基本不影响周围环境，但是土壤pH值的变 化会对去除效果产生很大的影响，故可考虑采取

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适当控制pH值的方法来克服这种影响。(2) 微生物-植物联合修复法，综合了植物 和微生物修复的优势，使修复周期缩短，且使得

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修复效果也有了更好的提升。可考虑进一步研 究，将更多常见的植物应用到修复中。(3) 化学还原法操作简单，成本低，而且具 有周期短的优点，但是由于其易造成二次污染故

使用受到。可考虑将该技术和生物修复技术

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