土壤中重金屬污染監(jiān)測與受污染土壤的修復技術

吉永紅 賈雪菲

（洛陽市環(huán)境監(jiān)測站，河南 洛陽 471000）

重金屬污染是指鎘、鉛、汞、砷、鎘、汞等具有明顯的化學污染元素和具有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素對空氣、土地等的污染，這些重金屬元素可以改變土壤和空氣中的成分，破壞土壤的成分，從而造成土地中營養(yǎng)成分的缺失，影響農業(yè)、林業(yè)等產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)活動。由于以往經(jīng)濟發(fā)展過程中對環(huán)境生態(tài)保護力度的缺失和工作的滯后性，我國工業(yè)發(fā)展過程中的廢水廢氣和殘渣對土壤的污染嚴重。特別是基層地區(qū)的工業(yè)發(fā)展過程中，工業(yè)廢水和工業(yè)殘渣一般都是直接排放在露天土地和河流中，同時缺少治理措施，造成土壤中重金屬含量嚴重超標。為此，加強土壤中重金屬污染的監(jiān)測，并研究開發(fā)污染土壤的修復技術，成為今后我國污染治理過程中的重要工作。

1 土壤中重金屬污染監(jiān)測

1.1 實驗室監(jiān)測

隨著科學技術的進步，在電學、光學等科學技術不斷發(fā)展的條件下，隨著新技術和測量儀器的改進，實驗室監(jiān)測技術在發(fā)展過程中形成了原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、分光光度法、離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等監(jiān)測分析方法。表1給出了部分實驗室常用的土壤重金屬監(jiān)測方法及相對應的監(jiān)測方法下限值的研究文獻。

圖1 實驗室土壤重金屬含量監(jiān)測方法及方法檢測范圍下限值

實驗室監(jiān)測方法，可以通過先進的儀器設備對土壤中的重金屬含量進行仔細的分析，而且不同的試驗檢測方法對不同化學元素的檢測范圍下限值不同，這給實驗室監(jiān)測提供了多種方法的對比選擇，可以有效提高監(jiān)測結果的科學性。圖1是根據(jù)實驗室土壤重金屬含量監(jiān)測方法及方法檢測范圍下限值的監(jiān)測結果，主要是原子吸收法和原子熒光法的方法檢測范圍下限值，通過對檢測數(shù)值的分析，可以有效看出各種監(jiān)測方法對不同重金屬元素的監(jiān)測效果。

1.2 激光誘導擊穿光譜技術監(jiān)測

激光誘導擊穿光譜（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技術是一項新興的原子發(fā)射光譜分析方法。

圖2 LIBS實驗裝置示意圖

如圖2 所示，LIBS 監(jiān)測分析技術是由多個分析系統(tǒng)組合而成的，通過這些系統(tǒng)的有效連接和結合，在實際的監(jiān)測過程中，通過激光光譜的發(fā)射和對光譜的時間和空間分辨以及光譜的波長和強度的分析，可以對土壤中的重金屬含量進行系統(tǒng)的分析。同時，激光誘導擊穿光譜是根據(jù)計算機技術對土壤重金屬元素和含量進行分析計算的，分析結果更加準確，效率更高。LIBS監(jiān)測分析技術在是實際土壤的現(xiàn)場檢測技術，在實際技術實施過程中，可以對多種重金屬元素進行同時檢測，大大提高了監(jiān)測效率。

1.3 磁化率技術監(jiān)測

在土壤的重金屬污染過程中，由于重金屬元素可以引起土壤中土壤磁性的增強，通過磁化率技術的實施，可以對土壤磁性的強度進行有效分析，從而確定土壤中的重金屬污染元素的種類和含量。這種技術手段在現(xiàn)場監(jiān)測過程中，方便實用，可操作性強，而且隨著磁化技術的發(fā)展，在未來的土壤監(jiān)測中會得到更加廣泛的應用。需要注意的是在磁化率技術實施過程前，要充分了解土壤磁化率與重金屬化學元素含量之間的相關性，從而有效根據(jù)磁化強度的數(shù)值進行重金屬污染的分析。

2 土壤中重金屬污染的土壤修復技術

2.1 客土法、換土法和深耕翻土法

客土法、換土法和深耕翻土法在對重金屬污染的治理中，治理效果徹底，對土壤中的重金屬污染的控制比較穩(wěn)定。其中客土法和換土法適用于重度重金屬污染的土地中，深耕翻土法適用于輕度污染的土地中。但是這種重金屬污染土壤修復技術都是采用直接對土壤進行直接的土體結構進行改變，需要耗費大量的人力和物力，成本較高。同時，著三種方法都會引起土壤中其他化學成分的改變，造成土壤中影響成分的流失。

2.2 化學固定

針對重金屬污染土壤中化學元素的含量和成分特點，對重金屬污染區(qū)域采用化學制劑的添加和化學材料的混合等，可以通過化學元素之間的排斥和化學反應，可以使土壤中的重金屬元素與化學添加劑之間產(chǎn)生新的污染程度較低、毒性較小的物質，并對污染物質進行固定，從而有效減少重金屬物質的污染性，降低污染物質的流動性，達到對污染物質的控制和分解效果。這種修復技術的關鍵就在于，要充分了解污染區(qū)域的重金屬元素的成分，并采取有效的化學制劑。

圖3 重金屬污染土壤的植物修復機理

2.3 植物修復技術

植物修復技術是當前在重金屬污染治理的過程中，受到最多認可和效果最好、效益最高的重金屬污染土壤修復技術。針對有些植物生長過程中，對重金屬污染物質特有的吸收富集能力，將植物種植在污染區(qū)域之后，通過植物對化學物質的吸收富集和揮發(fā)，可以有效將重金屬污染物質移出土壤，最終達到土壤修復的目的。

如圖3 所示，植物修復技術不僅能保證土壤中污染物質的的固定，還可以通過植物自身對污染物質的提取和揮發(fā)，達到污染物質的揮發(fā)。同時，植物的生長和使用也會提高當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境改善，并通過對植物的處理增加經(jīng)濟收益。

3 結語

土壤重金屬污染的監(jiān)測和修復是當前我國經(jīng)濟發(fā)展過程中，為了保障經(jīng)濟發(fā)展質量和提高對污染的治理水平的重要措施。我國當前的經(jīng)濟發(fā)展過程中，污染物質的治理和控制水平還比較低，加強對污染監(jiān)測技術的改善和研究，可以有效提高對污染源的控制，加強土壤修復技術的實施和經(jīng)濟性、可行性的開發(fā)，可以有效提高污染治理效果和效率，從而提高我國經(jīng)濟發(fā)展質量，保障我國土地的合理利用和保護。

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