水体底泥重金属污染生态修复综合技术示范

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摘要 阐述了水体底泥重金属污染现状，并介绍了水体底泥重金属污染修复技术，包括化学修复技术、物理修复技术、植物修复技术、微生物修复技术，并针对生态修复技术开展综合示范。该技术通过底泥基质改良—植物—土著微生物综合治理湖库底泥重金属污染，采用底泥基质改良剂改善底泥生态环境，为植物生存与微生物生长提供良好的基质，通过耐性植物以及土著微生物的生命活动，对底泥中的重金属进行转移、转化及稳定，以达到降低重金属毒害作用的目的。

关键词 水体底泥；重金属；生态修复；植物；微生物；综合技术示范

中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）13-0189-02

Abstract The present situation of heavy metal pollution in the sediments was expounded in this paper，and remediation technologies of heavy metal pollution in sediments were introduced，including chemical remediation，physical remediation，phytoremediation and microbial remediation，then comprehensive technology demonstration about ecological technology was carried out. Using ecological remediation technology，based on the sediment substrates modified plants-lake sediment of heavy metal pollution，integrated treatment of the indigenous microorganisms by sediment matrix modifier to improve the sediment of the ecological environment，so a good substrate for plant survival and growth of microorganism was provided. Through patience plants and indigenous microbial life activities，the heavy metals in sediment was transferred，transformed and stabilized，in order to achieve the purpose of reducing toxic heavy metals.

Key words sediment；heavy metal；ecological remediation；plant；microbial；comprehensive technology demonstration

我国矿产资源丰富，随着累年开采，矿渣、选矿、冶炼及电镀等工业废水不断排放到周围环境中，造成周边水系底泥及土壤有毒重金属污染严重。与其他污染物相比，重金属污染具有隐蔽性、毒性大、长期性和不可逆转性的特点。因此，重金属污染防治一直是环境研究的难点和热点。

1 水體底泥重金属污染现状

底泥是水体底部重金属的贮藏库，底泥中的重金属在生物体内富集后，对人体产生毒害。

重金属从底泥中迁移转化，进入水体，并通过生态系统循环再次转移，在各种环境介质中存在、蓄积，从多方面影响人体健康，威胁整个生态系统的安全发展。底泥中重金属在气—水—生物—底泥的迁移转化情况如图1所示。

据《全国河流湖泊水库底泥污染状况调查评价》结果表明，与环境背景值相比，存在全国性普遍的底泥重金属含量偏高现象。全国水系底泥重金属超过环境质量标准的平均超标率为36%，从全国范围来看，东南诸河区和珠江区水系尤为严重。

2 水体底泥重金属污染修复技术

底泥中重金属污染物首先危害水体生物，尤其是底栖生物。因此，应通过各种措施和途径控制污染，消除重金属毒害，从而降低环境风险。

2.1 化学修复技术

化学修复技术的优点是对重金属的去除效率高。关于化学修复重金属污染水体底泥的研究较多，例如利用湿法和干法工艺治理电镀重金属污泥，可有效防止电镀企业排放的废水进入河流并沉积于河底[1]；通过化学固定的方法[2]恢复和治理铅污染的河流疏浚底泥，可以使铅的固定率达到约98%；采用调整pH值、Eh值的方法[3]可以有效控制疏浚污泥中重金属的迁移。电渗析萃取技术对Cu、Zn、Pb、Cd的去除率分别达到48%、80%、96%、98%，经济有效且最具前景。化学修复方法的弊端也很明显，其运作存在一定困难，而且一些药剂对水生生物有影响，甚至产生毒害。

2.2 物理修复技术

物理修复技术一般是借助于工程技术措施，直接或间接消除底泥中污染物，分为原位物理修复技术和异位修复技术。原位物理修复技术包括固化掩蔽、填沙掩蔽、电动力学修复等；而异位物理修复技术包括异位淋洗、工程疏浚、玻璃化、固化填埋和用作建材等，在国内外被广泛应用。物理修复技术的弊端是投入相对较大、工程量大，还存在许多遗留问题需要后期解决。

2.3 植物修复技术

植物修复是指通过在重金属污染的土壤或水体中植入特定植物吸附重金属，从而将植物收获处理后去除环境中的重金属元素[4]。植物修复污染底泥在许多湖库已经试用，目前已成为修复底泥污染的一种很理想的措施。植物修复包括植物固定、植物挥发、植物萃取、植物过滤等方式[5]。与传统的物理法、化学法等重金属污染治理的方法相比，利用植物治理底泥重金属，不但成本低，而且能营造良好的生态环境。植物修复技术效率高，并且具有投资和维护成本低、安全、易操作和生态协调性好等优点[6-7]。自20世纪70年代以来，国内外众多学者研究表明，水生植物对重金属具有吸收和积累的潜力[8]。

植物修复技术是治理底泥重金属污染的重要措施，能有效降低底泥中重金属毒性，抑制重金属的迁移性，有效减少了其对人体的暴露风险，而且环境友好，还可大大提升景观效果、增加绿量，对城市的生态环境具有显著改善作用。

2.4 微生物修复技术

Chen等[9]采用灭菌硫磺治理重金属污染的河流底泥，处理8 d，可不同程度降低重金属含量，3 g/L投硫量可以兼顾生态保护和治理效果。Tyagi等[10]采用序批式反应器降低污泥中的重金属含量，对重金属沥滤与污泥好氧消化同步进行的可行性进行研究，结果表明，在2 mg/L溶解氧条件下进行2周的试验，可使Pb、Ni、Zn、Cu和Cd的含量分别降低20.1%、54.0%、88.0%、73.8%和38.0%，同时减少挥发性有机物，提升了污泥的肥效。

3 生态修复综合技术示范

3.1 生态修复技术

生态修复技术是通过底泥基质改良—植物—土著微生物综合治理湖库底泥重金属污染，通过底泥基质改良剂改善底泥生态环境，为植物生存与微生物生长提供良好的基质，通过耐性植物以及土著微生物的生命活动，对底泥中的重金属进行转移、转化及稳定，以达到降低重金属毒害作用的目的。生态修复具有处理效果好、工程造价相对较低、运行成本低廉、不会形成二次污染等优点。

3.2 综合技术示范

通过生态综合修复技术，利用底泥基质改良剂改善底泥生态环境，利用多重金属水生耐性植物构建生态景观结构，利用土著微生物的生命活动降低重金属的迁移性，从而建立起一套具备实用价值的底泥多种重金属污染基质改良—植物—土著微生物综合修复技术（图2）。

4 结语

生态修复综合技术主要是通过原位生态修复技术综合治理湖库底泥污染的一项重要措施，能有效降低底泥中的重金属毒性，抑制重金属的迁移性，有效减少了其对人体的暴露风险，而且环境友好，还可以大大提升景观效果、增加绿量，对城市的生态环境具有显著改善作用。同时，该技术是在不破坏水体底泥自然环境条件下，对受污染的环境对象不作搬运或运输，而在原位进行修复，主要是利用生物的生命代谢活动减少环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，从而使污染的环境能够部分或者完全恢复到原始状态。与其他修复技术相比，生态修复综合技术具有的优点有费用成本低、施工难度小、不破坏原有生态环境、不会产生二次污染等。

5 参考文献

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