研究治理土壤污染的新成果
（一）治理镉污染土壤研究的新信息
1．利用植物治理镉污染土壤的新发现
发现叶芽筷子芥可净化镉污染土壤。[73]2007年3月13日，日本《每日新闻》报道，日本农村工学研究所发表研究报告说，该所一个研究小组，发现一种十字花科植物，可以有效净化被镉污染的土壤。这一发现，使得低成本、大范围净化被镉污染的土壤成为可能。
据报道，这种十字花科植物名为叶芽筷子芥，在日本分布很广。研究小组在一片厚15厘米、每平方千米含有4.7毫克镉的室外土壤上，种植大量叶芽筷子芥。１年后，这片土壤中镉的含量减少到2.6毫克／平方千米。5年后，土壤中镉含量减少到原来的20%，而且叶芽筷子芥收割后，经高温处理，其中所含的镉还可以被回收。
研究小组介绍说，净化被镉污染的土壤常用方法，是用其他地方的净土改善污染区的土质，这一方法有很大局限性，难以大范围推广。
镉对土壤的污染主要有两种形式，一种是工业废气中的镉随空气扩散并沉淀到周围土壤中，另外一种是含镉的工业废水流入农田导致土壤污染。镉进入人体后可以损坏人体骨骼。
2．研发治理镉污染土壤的新技术
以氯化铁溶液为基础开发出清除土壤中镉的新技术。[74]2010年8月，日本农业环境技术研究所发表公报说，该所主任研究员牧野知之等人组成的一个研究小组，开发出一种清除水田土壤中重金属污染物镉的新技术，这项技术成本较低，方便可行。
研究人员说，他们开发的新技术，首先要向镉含量超标的水田注入氯化铁溶液，然后加以搅拌，以提高土壤酸度，使土壤中的镉溶入水中，然后进行排水，以排掉镉。试验表明，水田土壤中镉浓度降低60％至80％，糙米中镉浓度就降低70％至90％。而溶入水并被排走的镉，大部分可用凝结剂沉淀，因此不会对环境产生新的危害。
从2011年2月开始，日本将实施新的大米镉含量标准，每公斤大米中允许的镉含量将由1毫克以下降低到0.4毫克以下。牧野知之说，这项新技术如果普及，将有望帮助大米镉含量达标。
（二）治理油污染土壤研究的新信息
1．推出治理油污染土壤的新技术
开发把油污染土壤变为沃土的热解技术。[75]2015年8月，美国莱斯大学乔治布朗学院土木与环境工程系主任佩德罗·阿尔瓦雷斯主持，研究生朱丽亚·维豆妮栩、生物地球化学家卡洛琳·马谢洛，以及化学工程师基里亚科斯·齐苟拉其斯等人参与的一个研究小组，在美国化学学会期刊《环境科学与技术》上发表了论文说，他们正在用一种既节省能源，又能再生土壤肥力的方式，清洁被石油泄漏污染的土壤。
阿尔瓦雷斯表示，他们使用一种被称为热解的方法，即在无氧的情况下加热污染的土壤。他说：“相比标准焚烧技术，这种方法能更有效地快速整治环境。我们最初的目标，是加速对石油泄漏的响应，但是我们渴望把污染的土壤变成肥沃的土壤”。
阿尔瓦雷斯认为，近海石油泄漏往往最受关注，但98%的泄漏发生在陆地上。世界各国的工业界和政府每年花费超过100亿美元清理石油泄漏。该研究小组发现，热解污染土壤三小时后，不仅降低了残留的石油烃含量（远低于规定的标准，通常小于0.1%），而且通过将剩下的碳转换为有益元素，增强了土壤的肥力。
阿尔瓦雷斯说：“我们最初认为，可以把碳氢化合物变成生物炭，后来发现是错误的，并没有得到生物炭，但是得到了碳质材料，我们称之为炭和类似焦炭的东西。”他接着说，“但我们的想法是对的，通过除去有毒污染物和疏水性（排斥植物需要的水），并保留一些碳和营养物质，能够增强植物的生长。”
研究人员证实，在实验室的再生土壤中，成功地种植了生菜。论文第一作者维豆妮栩表示：“没有一种植物，被正式作为石油毒性试验的标准，但是，生菜已经被公认为是对毒素（尤其是石油）很敏感的植物。”
阿尔瓦雷斯认为，再生的土壤不一定被用于种植食物，但是它肯定可以用于植草以减少水土流失，恢复植被。
齐苟拉其斯说：“我们的工艺是部分热解吸，但利用的是石油化学的方法。”在无氧的情况下，研究人员把受污染的土壤加热到420℃左右，先把较轻的碳氢化合物驱逐出去，这是解吸的部分。实际上，当温度超过350℃时，高分子量的碳氢化合物、树脂和沥青质，经过一系列的裂解和缩合反应，就会形成固体炭，类似于炼油厂生产的石油焦。
齐苟拉其斯说：“我们把一些碳氢化合物，以更为良性的固体形式留在处理过的土壤中，环境保护署没有将石油焦归类为危险废物。换句话说，如果你想去除所有的碳氢化合物，必须把温度提到更高，并使用氧气燃烧焦炭。这样就破坏了土壤，并多消耗了40%～60%的能量。”
马谢洛表示，通过热解油污染土壤而产生的炭，不同于生物炭。生物炭是一种粒子，是从土壤中的矿物颗粒分离出的，它有一个内部物理结构以保有水分和养分，为微生物提供了一个家。但在这里，他们制造的是一个包裹矿物质的有机薄膜层。
维豆妮栩说：“工艺是可扩展的且应与现有的修复设备相结合。焚烧和热解吸技术，虽然是不同的，但是有相似之处。我们希望公司能够设立可以移动的、油田规模的解吸装置，并作一些修改，以做热解。”
齐苟拉其斯说：“我们可以去除所有的不良因素和所有的污染物，并最终获得具有农业价值的产品，而不是把土壤变成沙漠。”
维豆妮栩说：“还有许多工艺流程可以优化。下一步，我们要了解热解的时间和温度，如何影响土壤中炭的性质。”
2．开发治理油污染土壤的新材料
研制出净化油污土壤的生物吸附剂。[76]2017年7月，俄塔斯社报道，西伯利亚列舍特涅夫国立大学一个由化学专家组成的研究小组，研制出一种用于净化油污土壤、恢复植被层的生物吸附剂。
研究人员说，这种生物吸附剂由多孔聚合材料制成，1立方米生物吸附剂能吸收1吨石油，是同类产品的7～10倍。它内含从石油污染地区土壤中分离而得的石油氧化微生物，能把石油分解为无毒简单化合物。
研究人员表示，只需把生物吸附剂粉末撒在被石油污染的土壤表面，石油产品就会与吸附剂粘合（被吸附剂“吸收”），随后微生物利用石油产品和吸附剂中的有机成分积极繁衍。一个暖季内，土壤中所有石油或石油产品均分解为二氧化碳和水，与此同时植被层得以恢复。而在自然条件下，该恢复过程则需耗费几十年，尤其在北方地区。
俄北方地区对这种吸附剂的需求迫切。研究人员说，今后拟利用树皮或锯木屑生产吸附剂，这恰好是克拉斯诺亚尔斯克边疆区木材加工废料问题的解决方法之一。
（三）治理农药代谢物污染土壤研究的新信息
发现激光可迅速清除污染土壤的农药代谢物[77]
2017年8月，美国东北大学专家组成的一个研究小组，在《应用物理学杂志》上发表研究报告说，他们通过实验发现，用激光照射土壤可以分解其中的农药代谢物，效率比传统方法更高，且成本较低。
他们用多孔二氧化硅材料模拟土壤，使其受到农药代谢物DDE的污染，然后用高能红外激光束照射，发现DDE从土壤中消失了。
DDE是杀虫剂滴滴涕(DDT)的主要代谢产物之一，能损害动物的生殖系统。研究人员说，激光照射能在局部产生数千摄氏度的高温，足以破坏DDE分子的化学键，使其分解成水和二氧化碳等。
与现有手段相比，新方法可以就地清除土壤中的污染物，无须把被污染的土壤挖出、运走，清除污染后再运回来填埋，仅此一项就可以显著降低成本。研究人员设想，未来可以开发出车载激光设备，配备松土机械，便捷高效地净化土壤。
这种方法，理论上适用于所有类型的污染物，调节激光频率使其与特定分子的吸收光谱吻合，可以有选择地清除土壤中的有害物质。不过研究人员说，对其他污染物的清除效果，尚需进一步证实。
创新成果消息资料出处
[73]新华网2007年3月14日
[74]科技日报2010年8月25日
[75]中国科学报2015年8月27日
[76]科技部网2017年7月28日
[77]新华社2017年9月1日
