淺析土壤污染中重金屬污染修復技術的選取

周正慧

[摘要]：隨著城市化建設不斷加快和地區(qū)產業(yè)結構調整，一些工業(yè)企業(yè)逐漸遷出市區(qū)，場地將通過用地性質的變更和置換，再次開發(fā)利用。在場地再開發(fā)利用前，需開展場地環(huán)境初步調查，經初步調查確認存在污染的，需開展詳細調查與健康風險評估，經詳細調查與健康風險評估確認為污染場地的，需按規(guī)范要求進行治理修復。重金屬污染是工業(yè)污染場地的重要來源，本文基于當前土壤污染中重金屬污染物的修復技術的對比，提出選取的原則及建議。

[關鍵字]： 土壤污染 ；重金屬 ； 技術

我國于2005年-2013年期間開展了全國土壤污染狀況調查，調查面積約630萬平方公里。根據調查結果，本次土壤污染狀況調查的總超標率為16.1%，其中耕地超標率為19.4%，林地超標率為10.0%，草地超標率為10.4%，未利用地超標率為11.4%，重污染企業(yè)用地超標率為36.3%，工業(yè)廢棄地超標率為34.9%，工業(yè)園區(qū)超標率為29.4%，固體廢棄物集中處理處置地超標率為21.3%，采油區(qū)超標率為23.6%，采礦區(qū)超標率為33.4%，污水灌溉區(qū)超標率為26.4%，干線公路兩側超標率為20.3%[1]。基于上述數據，我國目前工業(yè)場地污染為土壤污染的主要來源。

在工業(yè)污染場地中，主要污染物為重金屬及有機污染物，據統(tǒng)計，2015上半年全國土壤修復行業(yè)中，重金屬污染項目占到了2/3。目前，場地修復工程普遍面臨施工工期短、施工場地有限、修復技術尚不成熟等問題。國內的重金屬修復技術的工藝設計、運用尚處于初步發(fā)展階段，技術的可靠性和修復藥劑的產品良莠不齊。因此，如何根據場地實際情況判斷，選取適當的修復技術，推動土壤中重金屬污染修復技術和產品的可持續(xù)發(fā)展，是當務之急。

1、 土壤中重金屬污染主要來源

從工業(yè)源來講，冶煉加工、化工、電鍍、電池、塑料等行業(yè)排放的重金屬均可以進入大氣，然后經過沉降進入土壤；其次，含重金屬污染物的工業(yè)廢渣隨意堆放或直接混入土壤，都是土壤中重金屬污染物的主要工業(yè)來源[2]。因此，隨著城市化建設加快及地區(qū)產業(yè)結構調整，大量工業(yè)企業(yè)遷出市區(qū)，導致了土壤中重金屬污染問題愈發(fā)突出，重金屬污染治理也迫在眉睫。

其次，燃煤過程中也會向大氣釋放重金屬，這些重金屬最終也會通過沉降進入土壤中。我國在2000年-2008年之間，由于燃煤量的增加使得汞的排放量不斷增加，年排放量維持在76.8-173.6噸之間，呈現逐年遞增趨勢[3]。雖然近些年因為污控技術的不斷提升，汞的排放量有所減少，但過去排放的重金屬已經沉降到土壤中，對人體健康存在長期風險。

再者，隨著城市化進程的不斷推進，交通工具的數量逐年攀升，汽車尾氣排放量越來越大，尾氣排放的廢氣中含有重金屬鉛[4]，這些重金屬也會隨沉降進入土壤，因此，尾氣排放也是土壤重金屬污染的來源之一。

2、常見土壤中重金屬污染物修復技術

2.1 挖掘-外運-填埋

“挖掘-外運-填埋”是指將場地污染土壤挖掘后外運，經過預處理后進入填埋場。此方法的局限性在于：（1）土壤填埋后并沒有消除污染，存在長期的潛在危害；（2）由于長期潛在風險，污染土壤填埋封場后，須配套進行嚴格的環(huán)境管理，如對滲濾液、周邊土壤及地下水進行長期跟蹤監(jiān)測；（3）受相關法律法規(guī)限制，如果污染土壤經鑒別后為危險廢物，將按危險廢物相關管理要求進行處置，不僅增加管理難度，同時處置成本也會大幅上升；（4）土壤是寶貴的資源，填埋處置屬于相對消極的處置方式，不利于長期可持續(xù)發(fā)展需要。

2.2 土壤淋洗技術

“土壤淋洗技術”是指通過淋洗液去除土壤中重金屬污染物的過程，利用水力學方式機械地懸浮或攪動土壤顆粒，使污染物與土壤顆粒分離的技術[5]。具體可分為原位淋洗和異位淋洗兩種技術?！霸煌寥懒芟础笔侵竿ㄟ^注入井等向土壤加入淋洗劑，通過滲透作用與污染物發(fā)生相互作用，從而將污染物從土壤中析出，并與淋洗劑結合，通過解吸、溶解或絡合反應，最終形成可遷移態(tài)化合物?！爱愇煌寥懒芟础笔侵赴盐廴就寥狼逋诤螅娣旁诠潭▓鏊?，再通過篩分技術，將污染土壤按粒徑分離，在細顆粒土壤中添加淋洗劑，使污染物從土壤中析出，處理后的潔凈土壤可用于回填、路基使用或進入填埋場。處理后含污染物的淋洗液需達標處置[6]。

此方法的優(yōu)勢在于，適用于大規(guī)模重金屬污染場地及含有多種污染因子的土壤。其局限性在于（1）對于原位淋洗技術還因考慮場地的水文地質情況，多用于水力傳導系數≥10-3cm/s、空隙多、滲透性好的土壤，如沙土、砂礫、沖積土、濱海土等[7]；（2）原位淋洗存在淋洗液向地下水遷移的風險，需要考慮修復過程中是否對地下水造成二次污染；（3）異位土壤淋洗技術，包括破碎、篩分、混合攪拌、脫水、水處理等步驟，需一整套設備來實現，固定投資和運營成本均較高。（4）對于異位淋洗技術，土壤的粒徑大小、滲透性能等物理性質直接影響處理效果及成本，根據國外類似工程經驗，此方法不適用于黏粒含量大于25%的土壤；（4）無論異位還是原位淋洗技術，在施工過程中使用大量的水和藥劑，后續(xù)的廢水處理也會增加處理的成本和復雜性。

2.3 植物修復技術

“植物修復技術”是指利用植物對重金屬的吸收、富集和轉化作用將土壤中的重金屬去除或降低毒性的及時。植物修復技術的優(yōu)勢在于，植物修復處理成本相對較低，同時有利于土壤生態(tài)系統(tǒng)的保持和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。其局限性在于：（1）植物修復技術限制了場地的再開發(fā)利用；（2）植物對重金屬的吸收、富集和轉化過程是一個相當緩慢的過程，非常耗時；（3）超累積植物是在重金屬脅迫條件下的一種適應性突變體，往往生長緩慢，生物量低，氣候環(huán)境適應性差，具有很強的富集專一性[8]，因此，污染物濃度、土壤結構、鹽堿度、pH值等因素都可能限制超積累植物植被的正常生長；（4）被富集的污染物可能通過落葉再次回到土壤中去；（5）人類或動物誤食超積累植物可能帶來食物鏈被污染的風險。

2.4 重金屬固化/穩(wěn)定化技術

重金屬固化/穩(wěn)定化技術通常包括穩(wěn)定化和固化兩種類型，其中，穩(wěn)定化技術，是指通過轉換污染物的形態(tài)，使其轉化為不易溶解、遷移能力或毒性小的形態(tài)，從而實現無害化處置，以降低其對生態(tài)系統(tǒng)的危害風險[9]。自80年代起，該項技術已經在美國、歐洲、澳大利亞等地廣泛應用，也是目前國內應用較廣泛的重金屬污染土壤修復技術。而固化技術，是指通過物理作用將污染物包裹在不透水或者滲透性很低的固態(tài)材料中，降低污染物與溶液的接觸面積或接觸量，從而限制污染物的遷移，降低對環(huán)境的危害。

固化/穩(wěn)定化技術可以原位實施，也可以異位實施，常用的工藝是將固化/穩(wěn)定化藥劑與污染介質（土壤）充分混合與養(yǎng)護，通過一系列物理化學反應過程，最終將污染介質中易析出的重金屬處理為長期穩(wěn)定低溶出的形態(tài)。通常會根據修復場地的操作場地的布局及空間、污染物的污染深度及固化/穩(wěn)定化使用的藥劑類型，來實際選擇采用原位還是異位技術。

固化/穩(wěn)定化技術優(yōu)勢在于處理時間短、使用范圍廣、工程實施便捷、費用相對低廉。其技術局限性在于：穩(wěn)定化技術由于未從土壤中去除污染物，因此修復后土壤的最終處置方式受到一定的限制。穩(wěn)定化修復后土壤理想狀態(tài)可用于回填，一般可作為路基材料、防護綠化帶或填埋場中層覆土等使用。

3、土壤中重金屬污染修復技術篩選原則

修復技術的選擇需要考慮場地現狀、開發(fā)計劃、處置成本等客觀因素，在修復結果達標的首要前提下，修復技術的比選需遵循以下原則：

（1） 根據目標污染物的物理化學特性及生物可降解性來選擇修復技術，確保修復技術的實現原理與目標污染物的特性相匹配。

（2） 根據場地水文地質條件、污染范圍和濃度分布、利用現狀，以及場地未來用地規(guī)劃等因素選擇適宜的修復技術，能夠達到修復目標值及國家相關標準，并能夠去除或控制場地污染源及其遷移暴露途徑，以修復或控制場地周邊及人群污染風險。

（3） 選取相對成熟可靠的修復技術，同時考慮施工的便捷性及可獲取的資源，如設備、人員、水電供應等，以確保修復工程能順利執(zhí)行。

（4） 合理安排修復周期，在滿足開發(fā)規(guī)劃要求的同時，盡量選擇修復時間短的修復技術，實現土地開發(fā)利用價值的最大化。

（5） 考慮場地污染種類和污染程度的差異性，結合不同修復技術的適用類型及其優(yōu)勢點，在保證修復效果的前提下盡可能減少修復費用。

4、結語和展望

目前，土壤中重金屬污染修復技術各有利弊，在實際選擇過程中，需要根據污染物的范圍及濃度分布，結合修復目標、場地的水文地質情況、項目的工期、修復資金、施工的便捷性等因素綜合考慮，選取最適合場地實際情況且經濟可行的修復技術。

其次，隨著科技發(fā)展日新月異，土壤中重金屬污染的來源與種類也越來越多樣化、復雜化，對人體健康存在長期風險。目前通用的修復技術尚未完全成熟，不能徹底有效消除土壤中重金屬污染，因此我們面臨重金屬污染形勢依舊嚴峻。研究及發(fā)展復合式修復治理方式，例如螯合劑-植物技術[10]、電壓-植物技術[11]等，是未來土壤中重金屬污染修復治理的發(fā)展趨勢及重要手段。

[參考文獻]：

1. 環(huán)境保護部、國土資源部 全國土壤污染狀況調查公報 2014年4月

2. 潘海峰 鉻渣堆存區(qū)土壤重金屬污染評價[J ] 環(huán)境與開發(fā) 1994，9（2）

3. 易秋、薛志鋼、宋凱、馬京華、杜謹宏、劉妍 燃煤電廠煙氣重金屬排放與控制研究 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展 2015年第5期

4. FALAHI-ARDAKANI A Contamination of environment with heavy metals emitted fromautomotives [J] Ecotoxicology and Environmental Safety， 1984， 8： 152-161.

5. 張瑋 土壤淋洗試驗機總體及淋洗系統(tǒng)設計 機電信息 2015年第15期

6. 何岱、周婷等 污染土壤淋洗修復技術研究進展 四川環(huán)境 2010年第5期

7. 李玉雙、胡曉鈞、孫鐵珩、侯永俠、宋雪英、楊繼松、陳紅亮 污染土壤淋洗修復技術研究進展 生態(tài)學雜志 2011，30（3）

8. 崔德杰、張玉龍 土壤重金屬污染現狀于修復技術研究進展 土壤通報 2004，35（3）

9. 林志堅、畢薇 重金屬污染土壤固化/穩(wěn)定化修復技術及設備研進展 廣東化工 2016年第14期

10. 桑愛云、張黎明、曹啟民 土壤重金屬污染的植物修復研究現狀于發(fā)展前景[J] 熱帶農業(yè)科學 2006，26（1）

11. Virkutyte J， Silanpaa M， Latostenmaa P Electrokinetic soil remediation –critical overview [J] Science of the Total Environment 2002，289（1-3）