到目前为止,对于土壤中的重金属修复技术大多数都是以两种方式修复:第一种是使重金属在土壤中的存在状态改变,这种方法是通过对重金属的吸附、沉
到目前为止,对于土壤中的重金属修复技术大多数都是以两种方式修复:第一种是使重金属在土壤中的存在状态改变,这种方法是通过对重金属的吸附、沉淀等反应来完成,最终使其钝化,不易被植物等吸收,可以减小重金属的活性来减小其毒性并逐渐使其脱离食物链,不再危害到人类以及自然[10]。第二种方法是使用植物富集的方法,寻找一种对相应的重金属有超累积作用的植物,在植物的新陈代谢的过程中吸收土壤中的重金属,再通过其他方法处理富集了大量重金属的植物,一般采用回收利用的方式集中处理,从而修复了土壤[11]。对于处理重金属污染的重点是降低其有效性,上述两种重金属污染修复方法都是利用这一原理进行修复,从而间接减小其毒性以及生物有效性。上述中的生物有效性指的是如果土壤被提取则导致植物体内各种元素降低的幅度[12]。
使用蚓粪对重金属污染的区域进行处理是目前比较环保且易得到的材料与方法。蚓粪是一种黑色、均一、有自然泥土味的细碎类物质,其物理性质由原材料的性质及蚯蚓消化的程度决定。蚓粪一般都为0.5~3mm的团聚体,这种团聚体为类似于长圆形和椭圆形,这些团聚体也可能会聚集在一起,并结成团块状;蚓粪有比较独特的特点,所形成团聚体相比其他类似的团聚体水稳定性都好[13]。蚯蚓在土壤中生长发育时会将土壤中的有机质提取然后将其转化为氨基酸、聚酚等化合物,蚯蚓体内的肠细胞能够分泌对应的两种酶,可以将吸收来的有机质缩合成腐殖质,分别是酚氧化酶以及微生物分泌酶[14],所以蚯蚓就以此排出的排泄物中就含有了大量的腐殖质。土壤中若有了一定量的腐殖质就可以改善土壤的结构,可以使土壤的通气、保水能力提高,对于冲刷也有更强的保持能力。根据研究,发现蚓粪能增加土壤中的团聚体的数量是因为蚓粪能大量增加土壤的孔隙度,且具有很好的物理性质[15]。同时蚓粪由于是团聚体,所以能有较大的表面积,巨大的表面积能给土壤中的微生物带来良好的环境生存,把大量的营养物质保存住[16]。
今年来对于蚓粪的研究逐渐增加发现蚓粪不只能作为肥料来给促进作物的生长发育[17]和作为抑制剂防止土传的病害感染植物[18],还能应用到很多当时人们还没有意识到的领域。最近的研究中可以发现蚓粪还能有去除臭味的能力以及作为家畜饲料的添加剂存在。并且在近些年的研究过程中,可以发现蚓粪的作用远远不止于此,还有可能可以作为土壤重金属污染修复的吸附剂。
蚓粪对于土壤重金属的修复能力可以体现在两个地方。一个是蚓粪能够使土壤中的重金属钝化,可以改变重金属的物理化学状态,可以降低重金属在土壤中的迁移能力以及生物有效性,使之发生沉淀、络合和吸附等反应后成为难以被植物吸收的形态,可以间接的降低重金属进入食物链的量,也降低了重金属的毒性。所以蚓粪具有一定的修复和改善土壤重金属污染的能力。
同时,蚓粪在处理土壤重金属污染时也能表现出对重金属的活化能力。近年来许多学者对各种家畜家禽的粪便对于处理重金属污染的能力进行了研究,各种畜禽粪便对重金属是活化还是钝化这点产生了分歧,只有小部分的研究者认为畜禽类粪便对重金属是有活化能力提高了重金属的生物有效性。比如,Krebs等[19]对施入土壤的畜禽粪便进行了重金属(Zn,Cd,Cu)检测,发现与十年前未施畜禽类粪便相比植物吸收的以及可溶性重金属都相对上升了。郝秀珍等[20]对黑麦草生长有影响的各种因素例如铜矿尾矿砂与菜园土混合土壤pH、有效态重金属含量、磷酸酶活性和脲酶以及混合土壤的不同,发现禽粪增加了土壤中重金属的活性和有效态的重金属含量。所以我们能够通过这两种结果不同的研究可以推测蚓粪可能也有活化重金属的能力。如上述所说,蚓粪在土壤中对重金属是有一定影响的,可以进一步研究蚓粪对土壤重金属的修复能力[21]。