土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)綜述

宋立杰，諸 毅，安 淼，戴世金，趙由才，林姝燦*

(1.上海市環(huán)境工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司,上海 200232;2.上海污染場(chǎng)地修復(fù)工程技術(shù)研究中心,上海 200023;3.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200092)

隨著城市化工業(yè)化進(jìn)程的加速，土壤重金屬污染已成為焦點(diǎn)熱點(diǎn)問(wèn)題，其嚴(yán)重危害人類(lèi)身體健康和降低人們生活水平。

1 重金屬土壤污染來(lái)源和危害

人類(lèi)活動(dòng)影響環(huán)境和生態(tài)[1]。廢棄物的不當(dāng)處理[2]，會(huì)造成其中重金屬元素向土壤中滲透，即使做了充分的前期處理和防滲處理，依然會(huì)有濾液滲透到土壤中的危險(xiǎn)[3]。汽車(chē)部分配件由于燃燒或者是長(zhǎng)時(shí)間的使用損耗，會(huì)釋放出鉛和鎘等污染物質(zhì)[3-4]，在時(shí)間尺度上產(chǎn)生一定的積累量[5-6]。引水灌溉[7]中部分污水使得表層土壤重金屬含量超標(biāo)，再隨著雨水的淋洗下滲污染深層土壤，擴(kuò)大污染面積[8]。因此，灌溉區(qū)域的土壤汞、砷、鉻、鉛和鎘等重金屬含量逐年增加[9-10]。

土壤中的重金屬滯留時(shí)間長(zhǎng)，且具有隱匿性。滲入土壤的重金屬，沒(méi)有外力的作用，其移動(dòng)性差，難以被微生物降解。一則降低農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，二則通過(guò)食物鏈進(jìn)入人的身體[11]。重金屬富集在土壤動(dòng)物的體內(nèi)，危害其多樣性，造成常見(jiàn)群落和優(yōu)勢(shì)群落的減少，降低土壤生態(tài)作用，使其陷入惡化加劇的死循環(huán)[2]。

除此之外，重金屬污染使土壤壓縮性和凝聚力加強(qiáng)，摩擦角變小，同時(shí)，重金屬污染使得地下建筑結(jié)構(gòu)由于腐蝕等作用而被破壞，影響工程建設(shè)進(jìn)展和效果的同時(shí)，也可能為日后的安全埋下隱患[12]。部分研究[13-14]表明潛在生態(tài)危害仍然處于可控范圍內(nèi)。

2 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)

2.1 重金屬在土壤中的存在形態(tài)

不同地域的土壤的環(huán)境背景值不同，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不同，針對(duì)不同地域的重金屬類(lèi)別、含量及其存在形態(tài)，選擇修復(fù)技術(shù)，以便提高處理效率[15]。

重金屬在土壤中存在的形態(tài)有水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、腐殖酸結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、強(qiáng)有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)[16]。按照其生物可利用性和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn)，通?？梢苑譃橛行B(tài)(其中包括有效態(tài)和潛在有效態(tài))和非有效態(tài)[17]，通過(guò)對(duì)比其釋放于自然環(huán)境的難易程度，將容易被植物吸收，毒性容易遷移的水溶態(tài)以及由于置換反應(yīng)進(jìn)入自然環(huán)境的離子交換態(tài)，這些都是具有顯著的生態(tài)環(huán)境危害，稱(chēng)之為有效態(tài)，而腐殖酸結(jié)合態(tài)穩(wěn)定性較弱，碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物態(tài)仍有被還原的可能性，因而被認(rèn)定為潛在有效態(tài)。而殘?jiān)鼞B(tài)是穩(wěn)定的礦物質(zhì)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低，即非有效態(tài)[18]。生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣取決于有效態(tài)金屬的含量[16]，根據(jù)這一原理，修復(fù)技術(shù)，即可以將有效態(tài)通過(guò)一系列技術(shù)手段轉(zhuǎn)化為非有效態(tài)，從而減輕重金屬土壤污染的現(xiàn)狀。

2.2 土壤修復(fù)技術(shù)主要機(jī)理

多年以來(lái)，世界各國(guó)對(duì)于土壤修復(fù)的問(wèn)題大量反復(fù)實(shí)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)研究出了許多方法，其主要思路圍繞土壤的存在形態(tài)，將有效態(tài)轉(zhuǎn)換為潛在有效態(tài)或者非有效態(tài)，或者直接通過(guò)物理手段將其從土壤中分離。從工程應(yīng)用上，考慮其可行性，材料的價(jià)格和易獲取等多方面因素，常見(jiàn)的工藝流程為將土壤烘干后破碎，使用石灰水等與土壤充分混合后，將其中的重金屬元素鈍化，降低其遷移性，就是所謂的轉(zhuǎn)為潛在有效態(tài)或者非有效態(tài)，而沒(méi)有真正意義上的去除。并且在具體實(shí)踐中不具備大面積烘干的設(shè)備和條件，故處理效果十分有限，且并不徹底。這種采用轉(zhuǎn)化重金屬形態(tài)方法，通常根據(jù)加入的物質(zhì)的不同，分為固化穩(wěn)定化法，螯合劑法和氧化還原法[19]。盡管能力有限，卻應(yīng)用較廣。

固話(huà)穩(wěn)定化作用是將污染土壤與某種粘合劑作用，固定其中的污染重金屬，使其不再向周?chē)h(huán)境中轉(zhuǎn)移。早年應(yīng)用于反射性固廢的處理。就費(fèi)用成本和效果來(lái)說(shuō)相對(duì)較好，但隨著環(huán)境條件的變化，重金屬可能會(huì)重新返回土壤環(huán)境中，有潛在風(fēng)險(xiǎn)[20-23]。

螯合劑的使用意在提高重金屬的活性和生物有效性，活化土壤中的重金屬離子，但能力強(qiáng)的人工螯合劑容易帶來(lái)二次污染，自然螯合劑風(fēng)險(xiǎn)小，但吸收轉(zhuǎn)移能力仍有待提高[23]。

氧化還原法顧名思義，即通過(guò)在重金屬污染的土壤中添加氧化還原劑，在化學(xué)反應(yīng)的作用下改變重金屬離子的價(jià)態(tài)，將降低其在土壤中重金屬的可遷移性和生物可利用性，從而降低其危害性[21，23]。

2.3 土壤破碎設(shè)備

由于土壤中的顆粒常常因?yàn)楦鞣N因素的綜合作用抱團(tuán)粘結(jié)，形成形狀大小性質(zhì)都不同的團(tuán)聚體，導(dǎo)致處理土壤中的重金屬的時(shí)候，用于修復(fù)的藥劑往往只能與其表面部分作用，而土壤顆粒內(nèi)部的污染物無(wú)法被去除，達(dá)不到工程驗(yàn)收的要求。因此，往往添加藥劑修復(fù)土壤之前，都會(huì)現(xiàn)將大顆粒的固體土壤盡可能變成單粒的形式存在[24]。

要實(shí)現(xiàn)充分的混合和反應(yīng)，常見(jiàn)的工藝有兩種[24]:其一是將土壤淋洗后變成泥漿態(tài)的懸濁液，但之后的脫水工藝?yán)щy耗資巨大，且處理后的廢水對(duì)于環(huán)境又有一定影響，因此并不適用。更多的則是采用機(jī)械破碎的方式。平通的破碎設(shè)備不適用于土壤破碎，因?yàn)橥寥莱３＞邆涓邼穸?、高粘性的特點(diǎn)，容易造成普通的顎式、錘式、反擊式和圓錐式設(shè)備粘結(jié)堵塞影響運(yùn)行。

為了解決卡死停機(jī)以及損壞刀具等問(wèn)題，許多工程上采取多級(jí)篩分破碎的方式，但仍然要求土壤破碎設(shè)備，工作能力強(qiáng)，即對(duì)于不同性質(zhì)的土壤都能夠高效破碎，成品材料的粒徑細(xì)度盡可能小使其更利于后續(xù)工作。陜北、河南、山東等工地現(xiàn)在使用的是一種排石碎土機(jī)[25]，其利用切削、擊打、擠壓、拉磨等多種物理方式復(fù)合工作，在1/4圓周空程處有排石口用離心力將大塊石料排出，成品材料從下方篩網(wǎng)排出。上口處的破拱裝置噴出強(qiáng)氣流避免大塊石料和黏性物質(zhì)堵塞。雙重動(dòng)力裝置分別從節(jié)約成本和性能兩方面提高其適用性。KH200設(shè)備[24]是一種可以根據(jù)不同的土質(zhì)選擇不同的運(yùn)行模式的自行式土壤破碎混合設(shè)備，適用范圍廣。其采用連續(xù)工藝，切土刀、破碎錘和破碎刀瞬間破碎土料避免堵塞，在破碎的同時(shí)還可以根據(jù)原土料的特性和傳輸帶的進(jìn)料速度，定量投加藥劑，最后送出成品土。除此之外，該設(shè)備有履帶行走系統(tǒng)，適用于不同條件的作業(yè)，大量節(jié)約物料和人工成本，在實(shí)踐中已有較好的應(yīng)用，值得開(kāi)發(fā)和推廣。600型的齒鼓式結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)石料打碎刀頭導(dǎo)致卡死的情況，通過(guò)改進(jìn)工作轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)[26]，克服了原先工作室墻體和滾筒之間距離過(guò)小而導(dǎo)致的大塊石料或過(guò)量石料堵塞卡死的問(wèn)題，采用臂桿式的結(jié)構(gòu)，輻射狀分布，使其受力均勻的同時(shí)，盡可能有效避免刀壁之間夾帶石料堵塞和損傷刀頭。

總而言之，隨著重金屬土壤修復(fù)技術(shù)的推廣，相應(yīng)配套的破碎設(shè)備的研發(fā)和選擇也十分關(guān)鍵，創(chuàng)建一臺(tái)新原理的合適的破碎機(jī)，雖然技術(shù)難度大，但其影響和意義都不容小覷。

2.4 土壤修復(fù)藥劑的選取

眾所周知，土壤中的重金屬種類(lèi)豐富，狀態(tài)各異，具有明顯的地域特征。因此，合適的修復(fù)劑的選取對(duì)于土壤修復(fù)的程度和效率十分重要。

鉻渣中含有的水溶性和酸溶性的六價(jià)鉻是 EPA 確認(rèn)的129 種危險(xiǎn)污染物之一，其可致癌，在中國(guó)也被列入危險(xiǎn)廢物名錄[27]。通常采用干法將其變?yōu)檠趸瘧B(tài)固定，或者是將其酸解后，通過(guò)藥劑還原成低毒性的三價(jià)鉻。前者耗能大，且處理效率低下，故多數(shù)工程中選擇后者。梁金利，蔡煥興等人[28]采集蘇州某化工廠遺留的鉻渣土壤去除雜草以及大塊石頭后作為試驗(yàn)土樣，分別對(duì)比硫代硫酸鈉、抗壞血酸、氯化亞鐵、亞硫酸鈉和硫酸亞鐵等還原劑在不同的反應(yīng)濃度、 pH值和時(shí)間等條件下，對(duì)于六價(jià)鉻離子的攪拌和淋浴兩種方式的效果。掌握其解毒的關(guān)鍵提高鉻離子的溶出量，控制單因子變量，得出采取攪拌的方式，在亞硫酸鈉濃度為1 mol/ L， pH值=9.5的條件下反應(yīng)15 min時(shí)，鉻的去除率最高，是比較理想并且綠色高效的藥劑，但具體的參數(shù)可能由于設(shè)置正交因子的限制而需要進(jìn)一步的探究；楊明，陳志林等人[29]采用山東省的棕壤作為試驗(yàn)土壤，通過(guò)模擬鉻污染的土壤盆栽種植，根據(jù)小白菜的生長(zhǎng)狀況研究石灰、活性炭及石灰活性炭協(xié)同作用對(duì)土壤修復(fù)的效力，其主要考察的是長(zhǎng)成小白菜種有效鉻的含量，依次判斷三種藥劑是否具備改良土壤的能力。在相同的鉻污染濃度下，活性炭對(duì)降低污染土壤中有效態(tài)的鉻的作用效果最好。同時(shí)在試驗(yàn)后也對(duì)小白菜各項(xiàng)生理特性進(jìn)行測(cè)量，已確認(rèn)小白菜的生長(zhǎng)狀況除了受鉻影響之外，是否與外加藥劑有關(guān)；唐冬秀，李曉湘等人[30]利用化工廠的含硫酸廢液與廢鐵屑反應(yīng)制得的硫酸亞鐵還原劑與鉻渣反應(yīng)，控制反應(yīng)的溫度和還原劑的用量，得出在反應(yīng)溫度 60到70 ℃之間，控制硫酸亞鐵還原劑和鉻渣的比值為18%時(shí)，其處理效果最好，且在之后的解毒鉻的毒性浸出試驗(yàn)中，其濃度低于有色金屬工業(yè)固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)(1.5 mg/L)。并且采用廢酸和廢鐵屑以廢制廢，具有較好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)雙重效益；黃瑩，徐民民等人[31]在對(duì)廢棄鉻渣堆放處的表層土壤修復(fù)中也采用了硫酸亞鐵作為修復(fù)藥劑，同樣得到了顯著的修復(fù)效果；劉增俊，夏旭[32]等人取來(lái)自不同地域不同性質(zhì)的鉻污染土壤作為試樣，參照土壤理化性質(zhì)分析判斷不同修復(fù)藥劑對(duì)于土壤的修復(fù)效果，選用硫化鈉及連二亞硫酸鈉兩種藥劑分別對(duì)鉻污染土壤進(jìn)行穩(wěn)定化處理，在最佳投加量為5%時(shí)，兩種藥劑在較短的時(shí)間內(nèi)均能顯著降低污染突然中總鉻的含量以及其中六價(jià)鉻的浸出濃度，且穩(wěn)定效果持續(xù)提高長(zhǎng)期保持；苗昱霖[33]在不同條件下用不同酸度的淋洗液處理鉻，通過(guò)一套轉(zhuǎn)移-沉降-富集實(shí)驗(yàn)將土壤中的鉻成功提取出來(lái)，確定相應(yīng)影響因子和變量，得出最優(yōu)控制條件：使用硫化鈉和硫酸亞鐵體系，設(shè)定轉(zhuǎn)速為750r/min，選取鉻和硫和亞鐵離子的比為1∶1.5∶1.5。這種方法盡管有較好的效益使得最終淋洗液濃度低于1mg/L，但是其僅為異位修復(fù)，不能判斷是否同樣適用于原位修復(fù)，并且南北方土壤特性及含水量的差異也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

砷及其化合物是劇毒污染物，是工業(yè)發(fā)展下，進(jìn)入環(huán)境中的重要污染源。其具有三致性：致畸、致癌、致突變[34]。王浩，潘利祥等人[35]認(rèn)為一種藥劑對(duì)土壤進(jìn)行穩(wěn)定的效果不佳并且相對(duì)耗費(fèi)的處理費(fèi)用較高，因此試圖調(diào)配復(fù)合藥劑對(duì)土壤進(jìn)行研究測(cè)試，土壤取自云南化工廠表層土壤，先就單一的無(wú)機(jī)藥劑和有機(jī)藥劑分別測(cè)性后，再對(duì)其復(fù)合調(diào)配，分別使用同類(lèi)型調(diào)配和異類(lèi)型調(diào)配，得到3% 硫酸亞鐵和 5%氧化鈣以及3% 硫酸亞鐵和5%有機(jī)硫兩種復(fù)配試劑，其除了對(duì)于砷有高達(dá)百分之九十以上的穩(wěn)定率之外，也能同時(shí)穩(wěn)定其他多種金屬，但還需考慮土壤pH值有機(jī)組分等其他因素，并且土壤中徹底變?yōu)闅堅(jiān)鼞B(tài)的金屬含量并沒(méi)有明顯的上升，說(shuō)明這種程度的修復(fù)仍是具有風(fēng)險(xiǎn)性的；姚敏，梁成華等人[34]采集冶煉廠舊址的表層土壤，采用硫化鈉、碳酸鈉、碳酸鈣、氧化鈣和多硫化鈣等多種堿性物質(zhì)，對(duì)比其對(duì)土壤中砷的穩(wěn)定性的效果，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，盡管碳酸鈉和硫化鈉對(duì)控制土壤酸堿性有良好的效果，但其使砷的浸出毒性增強(qiáng), 總體上對(duì)土壤中砷的穩(wěn)定起負(fù)作用; 氧化鈣使得重污染土壤中砷的浸出毒性降低到危險(xiǎn)廢棄物毒性浸出標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-1996)以?xún)?nèi)，且當(dāng)添加量為6.5%和8%時(shí)，收益最佳；趙慧敏[36]以冶煉廠污染土地和人工配置的污染土壤作為研究對(duì)象，主要選用硫酸亞鐵、三氯化鐵和聚合硫酸鐵三種鐵鹽作為研究對(duì)象，從浸出率和浸出液中砷的濃度兩方面考察其對(duì)于砷的處理能力，硫酸亞鐵和三氯化鐵分別以鐵和砷的物質(zhì)的量比為最小值6和3的時(shí)候處理效果最好，但如果對(duì)于土壤沒(méi)有經(jīng)過(guò)前處理直接投加藥劑，其固化和穩(wěn)定化效果會(huì)大打折扣，因此，具體的投加量還應(yīng)因地制宜。

除此之外，土壤中富含的銅、鉛、鋅和鎘等金屬，也是土壤修復(fù)中的重難點(diǎn)。張宇等[37]在冶煉廠多點(diǎn)混合采樣表層土壤作為試樣，測(cè)定其基本理化性質(zhì)后，加入碳酸鈉作為固定劑，控制其添加量在2%以下時(shí)，對(duì)銅鋅鉛鎘的穩(wěn)定化效果較好，其作用在于可以為降低土壤中銅鋅鉛鎘的生物有效性，為治理銅、鋅、鉛和鎘復(fù)合污染土壤提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)；張茜，徐明崗等人[38]采用外源加入銅、鋅硝酸鹽的方法，制成重金屬單一與復(fù)合污染的土壤作為試樣，對(duì)比磷酸鹽和石灰對(duì)土壤的鈍化作用，其中當(dāng)磷酸鹽中磷和重金屬的物質(zhì)的量比為4∶1時(shí)，鋅的含量明顯下降，但對(duì)銅的效果并不明顯，對(duì)比之下，石灰的用量為每千克土壤2.5g時(shí)，其對(duì)于銅和鋅都有較強(qiáng)的修復(fù)能力，其主要采用的是控制土壤的pH值的方法。其修復(fù)效果明顯強(qiáng)于磷酸鹽的修復(fù)效果；祝璽[39]以大治地區(qū)實(shí)際污染土為研究對(duì)象，研究磷酸鹽和氫氧化鈣作為修復(fù)穩(wěn)定化藥劑對(duì)于土壤中重金屬的穩(wěn)定化程度，單一作用的情況下，二者的修復(fù)效果都不理想，但是按10%的磷酸鹽和5%的氫氧化鈣復(fù)合配置后，基本可以完全去除土壤中的鉛鋅等金屬，對(duì)于鎘和銅也有一定的去除效果，其原理與張茜，徐明崗等人的基本相合，證明了磷酸鹽和氫氧化鈣的效益不僅作用于配置土壤，對(duì)實(shí)際污染土壤也有一定效果；王碧玲，謝正苗等人[40]同樣探究了磷肥對(duì)鉛鋅礦污染土壤中鉛毒的修復(fù)作用，當(dāng)磷肥中磷元素與鉛的物質(zhì)的量比為7的時(shí)候，其能將土壤中的磷降至較低的濃度，繼續(xù)過(guò)量使用對(duì)土壤中磷的含量沒(méi)有明顯的影響。文獻(xiàn)中對(duì)比了不同種類(lèi)的磷肥對(duì)于鉛污染土壤修復(fù)的效果，綜合修復(fù)效果和經(jīng)濟(jì)效益，選擇采用磷粉礦作為修復(fù)藥劑。李丹[41]采用盆栽試驗(yàn)，選用修復(fù)藥劑為腐殖酸和生物炭等，探究結(jié)果表明其適用于植物修復(fù)土壤中重金屬鎘時(shí)，顯著提高污染土壤中的鎘的活性，從而提高植物對(duì)其的吸收量，同樣在王麗麗[42]的試驗(yàn)中，用同樣的藥劑嘗試對(duì)鉛鋅污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，一樣得到了良好的效果；除此之外，也有李玉紅，宗良綱等人[43]發(fā)現(xiàn)螯合劑同樣可以提高植物修復(fù)土壤的效力，現(xiàn)在常用的螯合劑主要有兩種，一種人工螯合劑如EDTA、DTPA、EGTA和CDTA等具有較強(qiáng)的活化能力，但其從環(huán)保層面上來(lái)說(shuō)不如自然螯合劑更減少二次污染的引入。

隨著時(shí)代的發(fā)展與世界各國(guó)的研究進(jìn)程，更多更新的修復(fù)試劑在被嘗試和配置，但修復(fù)試劑存在的對(duì)土壤的二次污染問(wèn)題，也是現(xiàn)階段研究需要考慮的，以及部分修復(fù)藥劑的高效與其高昂的成本是否真的能夠有實(shí)際的工程意義得到推廣和應(yīng)用，也是研究中需要斟酌再三的。因而對(duì)于修復(fù)藥劑的研究，更多應(yīng)當(dāng)將眼光投擲于廉價(jià)的生產(chǎn)余料以及相對(duì)天然的化學(xué)藥劑，相較于成本高昂的新型材料，將會(huì)更有市場(chǎng)和發(fā)展前景。

2.5 藥劑與土壤反應(yīng)設(shè)備

選擇合適的處理藥劑后，需要考慮的就是藥劑與土壤反應(yīng)所需的設(shè)備，根據(jù)上一節(jié)所講的不同的修復(fù)藥劑實(shí)際需要控制的反應(yīng)條件各不相同，并且其投加量與污染土壤中重金屬的含量也密切相關(guān)。因此，合適的設(shè)備的研發(fā)和選擇對(duì)于土壤修復(fù)的作用也是至關(guān)重要?，F(xiàn)在較多的投藥設(shè)備都設(shè)計(jì)制造于1990到2000年前后，更多運(yùn)用于污水處理廠的混凝絮凝等步驟[44]。投藥的方式很多：重力投加、水射器授加和泵投加等[45]，但在對(duì)于投藥的控制方面，需要人力監(jiān)管的力度較大，不適用于現(xiàn)今自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。目前的投藥混合工藝?yán)缢幚淼墓艿朗揭约盎旌铣厥?，在土壤處理時(shí)都會(huì)引入過(guò)多的水，造成二次污染的水排出，制造處理成本[46]。

我國(guó)現(xiàn)有的設(shè)備基本上能夠滿(mǎn)足現(xiàn)有的固化/穩(wěn)定化技術(shù)的發(fā)展需求，能夠?qū)崿F(xiàn)土壤與相關(guān)修復(fù)劑的充分混合。此外我國(guó)還引進(jìn)了國(guó)外效率高可移動(dòng)占地小的一體化設(shè)備，提高施工效率和速度[47]。在3.3節(jié)介紹破碎設(shè)備時(shí)，就曾提到過(guò)可以將破碎設(shè)備和混合設(shè)備一體化，節(jié)約動(dòng)力成本的同時(shí)，節(jié)約工程占地。但國(guó)外設(shè)備價(jià)格昂貴，并且養(yǎng)護(hù)維修時(shí)較為不方便，因此研發(fā)高效的投藥設(shè)備就十分必要，并且要配套以完善的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

2.6 監(jiān)測(cè)方法

常用的土壤檢測(cè)方法常常包括三個(gè)步驟[48]:第一，對(duì)土壤樣品的測(cè)定。不同方法針對(duì)不同的重金屬有所取舍，重量法適用于測(cè)土壤水分；容量法適于測(cè)浸出物中含量較高的成分， 如鈣、鎂、硫酸根和氯離子等；銅等重金屬常用分光光度法、原子吸收分光光度法、原子熒光分光光度法和等離子體發(fā)射光譜法進(jìn)行測(cè)定，這類(lèi)方法有一定的監(jiān)測(cè)范圍[49]，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展會(huì)有更廣闊的適用前景，這些統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)[50]中的環(huán)節(jié)步驟；于有機(jī)氯、有機(jī)磷及有機(jī)汞等農(nóng)藥的殘留則依靠氣相色譜法等。當(dāng)然不同的樣品測(cè)定前都要經(jīng)過(guò)一定的破碎過(guò)篩的預(yù)處理，使得測(cè)量結(jié)果最真實(shí)可靠。第二，溶解土壤樣品。常見(jiàn)的有濕法消化法，干法灰化法和堿熔法。濕法氧化可以有效分解土壤中有機(jī)物質(zhì)，但需要加入一定量的催化劑，干法灰化容易在過(guò)程中流失易揮發(fā)的金屬造成測(cè)量結(jié)果有誤，并且?guī)?lái)環(huán)境危害。堿熔法添加大量的堿性溶劑造成的二次污染。因此各有利弊，斟酌取舍。第三，對(duì)土壤中需要檢測(cè)的物質(zhì)的有效成分提取，依照不同重金屬的形態(tài)和毒性的不同，對(duì)其成分、酸堿、溫度、用量控制從而得出較為準(zhǔn)確的環(huán)境污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

除此之外，新興技術(shù)也促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展?？朔藢?shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)容易受到空間、運(yùn)輸和存儲(chǔ)等因素的困擾，節(jié)省了大量人力物力和時(shí)間[50]。如激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)監(jiān)測(cè)，根據(jù)測(cè)量的等離子體的不同，發(fā)射出不同波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光譜，由計(jì)算機(jī)分析待測(cè)樣土元素的組成及其含量?？梢酝粫r(shí)間高效分析測(cè)量多個(gè)樣品，能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)，但其依賴(lài)的外界環(huán)境因素。磁化率技術(shù)能夠根據(jù)磁化程度、水分和有機(jī)巖等數(shù)據(jù)測(cè)量出土壤中重金屬的含量，不需要大量的樣土，靈敏度高，但其不足在于不能具體判斷某一污染源的污染程度，只能作為大體上的監(jiān)測(cè)評(píng)估手段[51]。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，利用金屬的光譜特性來(lái)構(gòu)建重金屬含量與光譜特征參數(shù)關(guān)系的測(cè)量手段也不再新奇，但其精確度也是需要不斷提高改進(jìn)之處[52]。

2.7 技術(shù)成本

使用藥劑修復(fù)重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)中，主要的成本是運(yùn)行設(shè)備和修復(fù)藥劑兩個(gè)方面。運(yùn)行設(shè)備的購(gòu)置更新養(yǎng)護(hù)維修雖然不頻繁，但每次都耗資較大，是不容忽視的一大塊成本，因而在購(gòu)置設(shè)備時(shí)，需對(duì)設(shè)備的性能謹(jǐn)慎考察，同時(shí)也關(guān)系到國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)備的發(fā)展，隨之也能降低這部分的成本。同時(shí)設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，燃料電力等資源的損耗也是一個(gè)長(zhǎng)期成本積累的過(guò)程。土壤的重金屬污染不是一蹴而就的，治理修復(fù)在目前的技術(shù)條件下也不是一勞永逸的，故長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)以及部分穩(wěn)定化藥劑時(shí)效性的綜合考慮下，設(shè)備運(yùn)行的持續(xù)性對(duì)燃料成本的增加和設(shè)備損耗也成為必須面對(duì)的問(wèn)題。不同形態(tài)不同含量的重金屬需要使用不同的修復(fù)藥劑，盡管現(xiàn)在各種研究都在努力復(fù)配能夠綜合治理修復(fù)的藥劑，但其針對(duì)性和對(duì)于不同重金屬的修復(fù)效力參差使得難易避免多種藥劑的投加，新材料料的開(kāi)發(fā)加大了可以施用的藥劑的范圍，但大多新興藥劑的成本負(fù)擔(dān)成為技術(shù)瓶頸，盡管很有應(yīng)用前景，但卻沒(méi)有工程應(yīng)用實(shí)踐的經(jīng)濟(jì)效益而不受關(guān)注。石灰水等常用修復(fù)藥劑雖然在過(guò)量時(shí)容易造成土壤的二次污染，但因其價(jià)格低廉，容易獲取，而成為實(shí)際工程中的?？停吹故且恍┘{米新型材料受成本限制吃了不少閉門(mén)羹，這些在后續(xù)發(fā)展中，都要考慮的。

除此之外，土壤修復(fù)是對(duì)人類(lèi)活動(dòng)破壞環(huán)境的亡羊補(bǔ)牢，但也存在修復(fù)過(guò)程中重新引入新的污染，或者如淋洗藥劑投加時(shí)產(chǎn)生的大量含重金屬?gòu)U水的汲取和排放的問(wèn)題，這些額外的技術(shù)處理也會(huì)帶來(lái)額外的成本。

另外，總修復(fù)成本還會(huì)受到一些不確定因素的影響[53]。譬如修復(fù)場(chǎng)地周?chē)h(huán)境的限制，相應(yīng)的前后處理所需的成本，原位修復(fù)和異位修復(fù)的成本差，以及如一期修復(fù)未能達(dá)到修復(fù)指標(biāo)要求時(shí)，后續(xù)補(bǔ)救甚至于復(fù)工的措施造成的大量經(jīng)濟(jì)成本。同時(shí)還有作為一個(gè)工程項(xiàng)目自然存在的意外事故和保險(xiǎn)、工程和項(xiàng)目管理成本。還有相關(guān)人力物力的布置安排與自動(dòng)化程度的關(guān)系。

2.8 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

土壤的重金屬污染是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和資源開(kāi)發(fā)中環(huán)境影響評(píng)價(jià)的敏感要素，尤其在譬如上海等工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，土壤質(zhì)量受重金屬污染危害嚴(yán)重[15]。但因?yàn)椴煌赜虮旧硗寥赖臈l件有所不同，故要根據(jù)原土壤的背景值，綜合分析評(píng)估修復(fù)后效果。

土壤環(huán)境中不同重金屬污染的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法不同，因此逐一的測(cè)定分析可操作性差，且具有較強(qiáng)的主觀性[54]。但修復(fù)后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，又是整個(gè)修復(fù)過(guò)程中及其重要的一個(gè)部分，單一方法的局限性不能準(zhǔn)確判斷環(huán)境修復(fù)后的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)重歸環(huán)境中的修復(fù)土壤受到多方面因素影響，也需要結(jié)合處理環(huán)境工作者之外各行業(yè)人士的共同參與。綜合運(yùn)用各行業(yè)知識(shí)，才能夠在這方面有所突破。

修復(fù)后的土壤主要考量其用途及風(fēng)險(xiǎn)兩方面[55]，除了上述提到了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估之外，對(duì)于修復(fù)后土壤的用途也需要考慮。根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(修訂)(GB15618-12008)，不同用處的土壤有不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合制定用途的長(zhǎng)期評(píng)估也將是未來(lái)發(fā)展必不可少的重要環(huán)節(jié)。輕度污染土壤在土上層覆蓋一定深度的干凈土壤來(lái)規(guī)避對(duì)人體、動(dòng)物和植物的直接影響后，可以作為綠化用地。 經(jīng)穩(wěn)定化修復(fù)后的中低濃度污染土可以用于燒制水泥等原料節(jié)約成品開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí)處理后的土壤在顆粒壓實(shí)后作為地基材料，覆蓋防水層也很可觀。

3 結(jié)論

生活水平的進(jìn)步和時(shí)代科技的飛速發(fā)展將便捷和舒適帶給人們的同時(shí)，也拉近了污染和各種健康風(fēng)險(xiǎn)與人類(lèi)的距離。更何況土壤范圍輻射人類(lèi)活動(dòng)的方方面面，一旦出現(xiàn)不可挽回的大面積污染，其后果和對(duì)全人類(lèi)的損失不可估計(jì)。重金屬污染土壤來(lái)源于人類(lèi)生活的方方面面，而其污染直接或間接危害人類(lèi)的生產(chǎn)生活，甚至攸關(guān)人類(lèi)健康。因此根據(jù)不同重金屬的不同來(lái)源及其存在形態(tài)，發(fā)展相關(guān)修復(fù)技術(shù)，選用合理經(jīng)濟(jì)高效的設(shè)備，是現(xiàn)今發(fā)展迫在眉睫重中之重的事情。重金屬產(chǎn)品福澤生活的同時(shí)也是一把雙刃劍，駭人聽(tīng)聞的污染對(duì)人類(lèi)不可磨滅的傷害的新聞，近些年來(lái)比比皆是。如何將行業(yè)發(fā)展，如何將產(chǎn)業(yè)推廣，如何將環(huán)境土壤重金屬污染修復(fù)的技術(shù)有新的突破，任重而道遠(yuǎn)。這將不僅僅是相關(guān)行業(yè)人士，更將會(huì)是全人類(lèi)今后的焦點(diǎn)問(wèn)題。并且，重金屬的防治也將會(huì)是一個(gè)持續(xù)性的話(huà)題，不斷被推上風(fēng)口浪尖，等待能人志士找到攻克瓶頸。

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