陳 鋒，傅 敏，馬文琳

(重慶工商大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院，重慶 400067)

土壤重金屬污染主要來(lái)自灌水(特別是污灌)、固體廢棄物(污泥、垃圾等)、農(nóng)藥和施肥，以及大氣沉降物等［1］。重金屬在土壤中遷移性差，不易被微生物降解，滯留時(shí)間長(zhǎng)，還會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，通過(guò)食物鏈影響人體健康，通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)安全。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，土壤受重金屬污染面積越來(lái)越大。據(jù)報(bào)道，目前我國(guó)受重金屬污染土壤至少約20×106hm2;農(nóng)藥污染面積約13×106～16×106hm2［2］。可見(jiàn)修復(fù)重金屬污染土壤已經(jīng)刻不容緩。表面活性劑是指少量加入就能顯著降低溶劑表面張力，并具有親水、親油、增溶、潤(rùn)濕、乳化、分散和洗滌等多方面功能特性的物質(zhì)。目前，利用表面活性劑對(duì)重金屬的增溶、活化作用來(lái)修復(fù)重金屬污染土壤的方式已經(jīng)成為環(huán)境和土壤化學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。

1 表面活性劑在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用

1.1 離子型表面活性劑的修復(fù)

離子型表面活性劑能活化土壤中的重金屬，提高重金屬在土壤中的溶解性和生物利用性，對(duì)去除污染土壤中重金屬有積極的效果。胡隨喜［3］等研究發(fā)現(xiàn)十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量濃度為35～45 mg/L時(shí)，它對(duì)土壤中的重金屬Cd具有很好的去除效果。Chen等［4］的研究結(jié)果表明，陽(yáng)離子表面活性劑CTAB，陰離子表面活性劑SDBS，非離子表面活性劑TX-100都能提高污染土壤中Cd的去除率。

1.2 生物表面活性劑的修復(fù)

生物表面活性劑是指由細(xì)菌、酵母菌和真菌等微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的具有表面活性的化合物［5］。由于生物表面活性劑是由微生物代謝分泌出來(lái)的，因此它是完全可以生物降解且基本無(wú)毒。生物表面活性劑對(duì)多種重金屬污染土壤具有良好的修復(fù)效果。有研究表明，用生物表面活性劑鼠李糖脂去除土壤中的鉛和鎘，發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂對(duì)土壤中的重金屬具有一定的去除效果。A sha A.Juwarkar等［6］研究發(fā)現(xiàn)，與蒸餾水洗脫效果相比鼠李糖脂對(duì)污染土壤中Cd、Pb、Cr的去除率分別比蒸餾水高25、9、13倍。Mulligan等［7］研究了鼠李糖脂、槐糖脂對(duì)土壤中重金屬銅和鋅的增容、活化作用;研究結(jié)果表明，0.15%的鼠李糖脂能活化16%的鋅和65%的銅。4%的槐糖脂能活化60%的鋅和25%的銅。

1.3 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

研究表明，大多數(shù)植物能夠吸收利用的重金屬只有土壤溶液中的溶解態(tài)與土壤顆粒微弱結(jié)合的交換態(tài)以及部分碳酸鹽態(tài)，而土壤中的大部分重金屬與土壤是固相結(jié)合［8］。表面活性劑能增加重金屬在土壤中溶解態(tài)。所以在植物修復(fù)中，表面活性劑的引入促進(jìn)植物對(duì)重金屬吸收、提高重金屬的生物利用性。羅立新［9］等研究表明，在液培條件下，表面活性劑CTAB、LAS、Tween-80能促進(jìn)小麥對(duì)鎘的吸收，吸收效果為CTAB＞LAS＞Tween-80。有些表面活性劑與EDTA復(fù)合后強(qiáng)化植物吸收重金屬的效果要強(qiáng)于單獨(dú)使用表面活性劑的效果;陳玉成等［10］用表面活性劑與EDTA強(qiáng)化雪菜吸收土壤鎘的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。非離子型與陰離子型表面活性劑的強(qiáng)化修復(fù)效果比陽(yáng)離子型表面活性劑好。表面活性劑與螯合劑聯(lián)合使用對(duì)污染土壤重金屬的去除方式主要表現(xiàn)為獨(dú)立作用、拮抗作用和協(xié)同作用3種。蔣煜峰等［11］將表面活性劑SDS和EDTA復(fù)合，去除污染土樣中重金屬。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)EDTA的濃度較低時(shí)，SDS抑制了EDTA對(duì)Cd、Pb的去除效果表現(xiàn)為拮抗作用;隨著EDTA濃度增加，SDS和EDTA去除重金屬的能力表現(xiàn)為協(xié)同作用。

2 影響表面活性劑修復(fù)效果的因素

2.1 表面活性劑濃度是影響重金屬去除效率的一個(gè)重要參數(shù)

A.S.Ramamurthy等［12］認(rèn)為臨界膠束濃度(CMC)直接影響土壤重金屬的流動(dòng)性和去除效率，重金屬的最佳去除濃度是在CMC附近或略高于CMC。

2.2 pH值的影響

Kyung-Jin Hong等［13］實(shí)驗(yàn)表明，30 mM的七葉皂甙溶液，在pH等于7.8時(shí)Cd的去除率41%。在pH等于2.8時(shí)Pb的除去率25%;pH大于7范圍內(nèi)，pH值不影響Pb的去除效果。

2.3 重金屬賦存形態(tài)對(duì)去除效果影響

蔣煜峰等［14］試驗(yàn)表明，用生物表面活性劑皂角苷洗脫重金屬不同形態(tài)，如，Cd、Zn、Pb的可溶態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)的移除效率特別高，而氧化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)去除率較低。

2.4 重金屬的去除效果與土壤類(lèi)型有關(guān)

Gadelle等［15］研究發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子表面活性劑通過(guò)陽(yáng)離子交換能有效去除酸性土壤中的鈾［U(Ⅵ)］。周小勇等［16］試驗(yàn)表明，用十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX-100)3種表面活性劑對(duì)水稻土的重金屬污染物Zn、Pb和Cd的去除效果都非常差。

3 存在的問(wèn)題

表面活性劑在重金屬污染土壤修復(fù)中存在的主要問(wèn)題是:(1)表面活性劑被土壤吸附。袁平夫等［17］研究表明，紅壤和水稻土對(duì)表面活性劑的吸附量可達(dá)到4～8 g/kg，且吸附后不易解吸。(2)表面活性劑對(duì)土壤的破壞。表面活性劑在洗脫重金屬的同時(shí)，可能會(huì)造成土壤營(yíng)養(yǎng)元素的流失，pH的改變，影響土壤質(zhì)量［18］。(3)表面活性劑的二次污染。一般表面活性劑都是有毒、不易降解，若在土壤或水體中不斷積累必然對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。(4)表面活性劑對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)效果與表面活性劑種類(lèi)及濃度、土壤pH值、土壤類(lèi)型、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤中重金屬種類(lèi)和其他無(wú)機(jī)污染物的作用等因素有關(guān)［19］。此外對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的修復(fù)治理污染土壤要做現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查;要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室的小規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)等證明修復(fù)技術(shù)的可行性;因此，土壤修復(fù)是一個(gè)非常復(fù)雜的工程，將理論應(yīng)用于實(shí)際還有許多問(wèn)題亟待解決。

4 結(jié)論

表面活性劑由于其特殊的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及性能，在修復(fù)污染土壤方面有很好的應(yīng)用前景［20］。表面活性劑淋洗污染土壤時(shí)，必須考慮淋洗液可能造成的二次污染，因此要盡可能選擇無(wú)毒(或低毒)、易降解、經(jīng)濟(jì)的表面活性劑以降低淋洗技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。另外，選擇表面活性劑可優(yōu)先選擇生物表面活性劑、陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑。由于在自然條件下，土壤膠體一般帶負(fù)電荷，陽(yáng)離子表面活性劑通過(guò)離子交換被吸附在土壤膠體表面影響洗脫效果且毒性一般較大。對(duì)于復(fù)合污染的土壤，多種修復(fù)技術(shù)的聯(lián)合使用可以說(shuō)是現(xiàn)在土壤修復(fù)的研究趨勢(shì)。

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