礦區(qū)重金屬污染土壤化學修復技術(shù)研究

何俐蓉

摘 要：我國礦產(chǎn)資源豐富，但礦產(chǎn)開發(fā)、運輸、冶煉過程對礦區(qū)周邊土壤造成了嚴重的環(huán)境問題。針對重金屬污染土壤的修復方法一般包括化學、生物及物理三大類，其中化學穩(wěn)定技術(shù)應用最為廣泛，目前該技術(shù)研究重點為開發(fā)新型固化劑、明確多種穩(wěn)定劑復合施用的方向。盡管針對重金屬污染土體的修復材料研究越來越多，但多集中在單一金屬元素，針對多種重金屬的復合污染同時修復的應用機理及效果研究較少。因此，仍需進一步研究重金屬復合污染土體對植物生長及其品質(zhì)的影響，并從土壤理化性質(zhì)和土壤微生物量方面探討影響機理，以期為礦區(qū)土體重金屬修復提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：重金屬污染;化學修復;修復材料

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）11-0134-03

Absrtact： China is rich in mineral resources， but transportation and smelting in the process of mineral exploitation have caused serious environmental problems to the soil around the mining area. Rehabilitation methods for heavy metal contaminated soils generally include chemical， biological and physical methods， Among them， chemical stabilization technology is the most widely used. At present， technical research focuses on the development of new curing agents and the direction of compound application of various stabilizers. Although there are more and more researches on the repair materials for heavy metal contaminated soils， most of them focus on single metal elements， and there are few researches on the application mechanism and effects of simultaneous repair of multiple heavy metals. Therefore， it is necessary to further study the effects of heavy metal composite contaminated soil on plant growth and quality， and to explore the mechanism of soil physical and chemical properties and soil microbial quantity， in order to provide theoretical basis and technical support for the body weight metal repair of mining area.

Keywords： heavy metal pollution;chemical remediation;remediation materials

土壤是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，也是植物生長所需水分和養(yǎng)分的重要來源。隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，工業(yè)污染、礦產(chǎn)開發(fā)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等活動導致土壤重金屬污染日益加劇，對植物生長和質(zhì)量產(chǎn)生了極大危害[1-3]。我國礦產(chǎn)資源豐富，礦產(chǎn)開發(fā)過程中的運輸、冶煉過程對礦區(qū)周邊土壤造成了嚴重的環(huán)境問題。由于金屬礦床的共生、伴生礦床多，單一礦床少，造成大量的鉛、鋅、銅、鎘、汞及鉻等重金屬元素污染。加之現(xiàn)階段多采用單一開采模式，礦山選冶回收率低，礦產(chǎn)綜合利用率低，不僅造成了極大的資源浪費，而且導致了嚴重的生態(tài)破壞和環(huán)境污染[4，5]。

1 我國礦區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

我國重金屬污染土壤主要分布于煤礦區(qū)與金屬礦區(qū)，其中，金屬礦區(qū)的重金屬污染更嚴重。礦區(qū)不同，重金屬污染物的主要來源也不同。其中，煤塵、煤矸石的淋溶水等是煤礦區(qū)重金屬污染的主要來源，而金屬礦區(qū)的重金屬污染來自于選礦排放的廢水、固體廢棄物的淋溶水等。張成麗等[6]對禹州市煤礦區(qū)周邊土壤和農(nóng)作物重金屬污染進行評價。結(jié)果表明，研究區(qū)農(nóng)作物籽粒中存在高重金屬污染風險，以Cd最為明顯。朱玉高通過研究陜北煤礦區(qū)農(nóng)田土壤污染現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，土壤中的Cr、Pb、As的含量分別為該區(qū)域土壤背景值的1.20倍、1.56倍及1.26倍[7]。張永康等對青海某鐵多金屬礦區(qū)土壤重金屬污染進行評價，發(fā)現(xiàn)Cd元素達到中等程度的潛在生態(tài)危害。

2 重金屬污染土壤修復

依據(jù)不同的修復原理將重金屬污染土壤的修復方法分為化學、生物及物理三大類，其中生物修復技術(shù)和化學穩(wěn)定技術(shù)發(fā)展較快[9]。生物修復技術(shù)主要是通過植物富集或微生物轉(zhuǎn)化，將重金屬從土壤中遷移或轉(zhuǎn)化為無害狀態(tài)，見效較慢但是效果穩(wěn)定，相關(guān)研究比較多[10-12]。化學穩(wěn)定技術(shù)經(jīng)濟成本較低，主要是向土壤中加入重金屬固化劑或鈍化劑，改變重金屬和土壤的理化性質(zhì)，通過吸附、沉淀等作用降低土壤中重金屬的遷移能力和生物有效性[13-15]。

2.1 化學穩(wěn)定技術(shù)

土壤重金屬污染修復中，化學穩(wěn)定技術(shù)應用最為廣泛。目前，相關(guān)研究重點為開發(fā)新型固化劑、明確多種穩(wěn)定劑復合施用的方向。黃雷等[16]以湖南郴州某廢棄礦區(qū)的尾砂為研究對象，通過添加生石灰、還原鐵粉及過磷酸鈣等廉價修復材料，對尾砂中DTPA浸提態(tài)Pb、Zn、Cu、Cd含量變化進行研究。研究發(fā)現(xiàn)，修復效果最好的為還原鐵粉，其次為磷酸鈣。曾東梅[17]通過實驗篩選出電石渣、過磷酸鈣、蘑菇廢料（菌渣）三種效果較優(yōu)的穩(wěn)定材料，并將其復配成有機—無機復合穩(wěn)定劑;然后利用響應面實驗設計方法獲得最優(yōu)配比，并對影響復合穩(wěn)定劑穩(wěn)定土壤重金屬效果的單因素（總投加量、添加方式及時間）進行研究，從而得到最優(yōu)穩(wěn)定劑穩(wěn)定條件。

2.2 修復材料

隨著可持續(xù)發(fā)展理論研究的深入和廣泛應用，環(huán)境友好型高效修復材料在重金屬污染土壤上的應用越來越受到重視。目前，國內(nèi)外對重金屬化學吸附材料已經(jīng)開展了較為廣泛的探索，重點包括無機吸附材料和有機吸附材料。其中，無機吸附材料包括有鐵礦、錳礦、沸石、膨潤土、硅藻土等礦物，羥基磷灰石、磷礦粉、磷酸氫鈣等磷酸鹽、硅酸鹽以及石灰、碳酸鈣、粉煤灰等堿性物質(zhì)和作為還原劑的硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫等[18，19];有機化學吸附材料則主要包括農(nóng)家肥、綠肥、堆肥、草炭、污泥、泥炭等有機肥料和EDTA、Na2-EDTA、檸檬酸、檸檬酸銨、酒石酸鈉等淋洗、萃取及螯合劑等[20，21]。

3 展望

盡管針對重金屬污染土體的修復技術(shù)及修復材料研究越來越多，但多集中在單一金屬元素污染土壤，對于多種重金屬的復合污染及修復技術(shù)的應用機理與效果研究較少。因此，仍需進一步研究重金屬復合污染土體對植物生長及其品質(zhì)的影響，并從土壤理化性質(zhì)和土壤微生物量方面探討影響機理，以期為礦區(qū)土體重金屬修復提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

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