当前土壤污染状况令人堪忧,土壤中的重金属难于移动,修复难度大。电修复中的电流能破坏金属和土壤的结合,通过电渗流和电迁移去除土壤中的重金属,电修复过程中的土壤养分(包括微量元素等)的过度去除会影响到土壤生态功能的恢复,故此电修复需要适度进行。这样,既节约修复成本,又利于保持土壤生态功能的自我恢复能力;剩余重金属被"活化",即络合吸附态转化为游离态或溶解态,使其可移动性和生物可利用性提高,从而既提高了对生物体毒性,又易于被用于生物修复的植物吸收;随之土壤中恢复的生物体能吸收富集被"活化"的重金属,较快地降低土壤污染,从而探索出土壤快速经济修复技术。修复过程中的污染物形态和价态的转化和修复程度的调控是否适度需要科学的评价方法。适度电修复过程的调控机制和建立在DNA水平上的分子生态学技术评价方法及其能否准确反映修复的程度,是本研究关注的焦点。如果本评价方法可行,其还可以用于土壤污染程度的评价。
本研究对修复装置及工艺进行了优化设计与改进,采用阳极逼近电动力学(AA-EK)法辅以阳离子交换膜和适当的缓冲液对模拟污染土壤和实际污染土壤及污泥进行了处理。与普通电动力学修复法相比,AA-EK法中土壤pH下降更快且比较均匀,氧化还原电位变化的范围较小,电导率较低。结果表明AA-EK法可以高效快速去除土壤中重金属污染物,去除速率提高了55%,节能率达47%。建立了一套与阳极距离相关的线性模型(DBLM)。并从生态学角度对修复效果进行了评价。研究了电动力学修复对土壤肥力指标(有机碳、速效氮、速效磷和速效钾)、土壤酶活性(过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)以及微生物数量等的影响。结果显示电动力学修复可以提高土壤营养元素的生物可利用性,速效氮、磷和钾的提高率分别达0.44、3.31和1.25倍,有机碳的形态及含量变化不大。