土壤重金屬污染與修復技術研究

摘要：由于我國工業(yè)化不斷的發(fā)展、礦產(chǎn)資源的不合理開發(fā)利用、農(nóng)藥的不合理利用、污水澆灌農(nóng)田等，加劇了土壤污染。至今，污水灌溉的占地面積達到135萬hm2左右，重金屬污染則達到該面積的64%左右。土壤重金屬污染引發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題等群體性事件逐年增多，嚴重危及到人民群眾的健康安全，如不及時采取防治措施，將嚴重影響社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展。面臨此現(xiàn)象，我們主要采取工程、物理-化學以及生物修復技術去解決，從而為土壤重金屬污染修復治理提供科學依據(jù)。

關鍵詞：土壤;重金屬污染 ;修復

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）03-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.037

Study on heavy metal pollution and remediation technology in soil

Li Rong

（Environment Branch of Sinocoal Huasheng Hydrogeological Survey Co.，Ltd.，Handan Hebei 056004，China）

Abstract：Due to the continuous development of industrialization， the unreasonable development and utilization of mineral resources，the unreasonable utilization of pesticides， and the sewage irrigation of farmland，the soil pollution is intensified. Up to now， sewage irrigation covers an area of about 1.35 million Hm2，and heavy metal pollution accounts for about 64% of the area.The quality and safety problems of agricultural products caused by heavy metal pollution are increasing year by year， which seriously endangers the health and safety of the people.If the prevention and control measures are not taken in time，it will seriously affect social stability and economic development.Facing this phenomenon， we mainly adopt engineering， physical-chemical and bioremediation technology to solve it，so as to provide scientific basis for remediation of heavy metal pollution in soil.

Key words：Soil;Heavy metal pollution;Remediation

土壤重金屬污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人類食物、自然生態(tài)、水土環(huán)境、人居環(huán)境都會產(chǎn)生影響。由于重金屬直接或間接導致人中毒的現(xiàn)象時有發(fā)生，所以最近幾年我國對重金屬的污染防治越來越重視。

1 土壤的污染來源

我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也越來越好，但是重金屬污染土壤的現(xiàn)象時有發(fā)生，尤其是一些冶金、石油化工等重工業(yè)企業(yè)更是加劇了環(huán)境的污染。特別是重工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)期間所產(chǎn)生的污水和廢渣遺留在土壤中，從而造成了土壤的污染。

重金屬污染源具有存儲時間較長、較隱蔽以及不可逆等特點，如不能將這些污染物徹底的清除，會造成土壤開發(fā)困難，給后面土地利用帶來很多的問題。

2 目前的土壤修復技術

土壤重金屬污染元素難以被自然降解，只會在形態(tài)上變化和遷移。因此，各種重金屬修復技術都是圍繞“去除”這一核心來研究的。針對污染土壤中重金屬含量、濃度和土壤性質(zhì)、地理性質(zhì)，會有不同的針對性修復手段。一般來說，開展土壤重金屬污染修復所采用的技術大致可以分為工程修復、物理-化學修復和生物修復。見圖1。

2.1 工程修復技術

工程修復手段沿用已久，其優(yōu)缺點鮮明。優(yōu)點是比較徹底且效果穩(wěn)定，但工程量大、投資高、破壞土地本身結(jié)構(gòu)并且換出的污土仍需進行堆存和處理。

（1）客土法：是指將沒有被污染的土壤與被污染的土壤添加在一起，讓上層土壤污染物占比降低，從而減少植物根系對污染物的吸收，降低對人類的危害。

（2）換土法：是指將污染的土壤挖出外運至它處進行處置，然后在被移走污染土壤場地填上干凈的土壤。見圖2。

（3）深耕翻土法：是指深翻土壤，將淺層土壤中的污染物分散到深層土壤中，來達成稀釋土壤污染的作用。

運用以上工程修復技術能夠有效降低土壤中污染物的含量，降低土壤-植物系統(tǒng)因污染物而產(chǎn)生的毒害，降低農(nóng)產(chǎn)品的食品衛(wèi)生的不達標率。對于輕度污染的土壤，一般使用翻土技術，其優(yōu)點是動土較少，而重度污染土壤則用客土與換土的技術。

2.2 物理-化學修復

這種修復是針對污染介質(zhì)和污染物的物理特性和化學特性，對污染場地進行修復，其優(yōu)點是周期短，并且能夠運用于處理各類污染物。主要的物理-化學修復技術有：化學鈍化、固化-穩(wěn)定化技術、原位化學氧化修復技術、淋洗技術、電動力學修復技術以及土壤性能改良技術等。

（1）化學鈍化。該方法通過向重金屬污染的土壤中加入鈍化劑，有效將土壤中的重金屬穩(wěn)定，降低其生物活性及遷移能力。采用的固化劑包括各類含磷物質(zhì)、粘土礦物、生物炭及氧化物等。

（2）固化-穩(wěn)定化技術。這種處理技術費用十分低廉，能夠減少一些不是特別敏感區(qū)污染土壤治理的成本。石灰、沸石、硅酸鹽水泥和瀝青等是常見的穩(wěn)定劑，其中用的最多的就是水泥。污染物的埋深、土壤的pH值和土壤中有機質(zhì)含量等都會影響該技術的有效性。

（3）淋洗技術。該技術將可加速土壤中污染物溶解和遷移的溶劑，通過水壓注入被污染土層中，再將帶有污染物的液體從土壤中抽出來進行處理。土壤淋洗技術的重點是選擇提取劑，好的提取劑一方面可以提取污染物，另一方面又不會破壞土壤結(jié)構(gòu)。但是提取劑很難尋找，而且，提取物使用不當?shù)脑挘瑫е露挝廴?。所以研發(fā)高效的表面活性劑，降低費用，使修復效率提高等是這種技術的主要課題。

該技術的優(yōu)點是效率高、周期短，但對于水的需求比較高，需要將修復場地選取在水源旁邊，而且會增加處理廢水的成本。

（4）電動力學修復技術。土壤電動修復技術已經(jīng)被廣泛使用在重金屬污染的治理中，其原理是通過電化學及電動力學作用，使污染物向電極區(qū)富集，然后進行集中處理。該技術與傳統(tǒng)技術相比，具有低成本、適用范圍廣、可控性強、處理效率高且較徹底（一般可去除90%以上重金屬）、保持原有生態(tài)環(huán)境等特點。

（5）原位化學氧化修復技術。在不同埋深的污染土壤中加入氧化劑，使土壤重金屬污染物氧化為毒性低的物質(zhì)，一般使用的氧化劑有FeSO4、NaHSO3、SO2和Na2S2O3等。

（6）土壤性能改良技術。該技術是依據(jù)土壤性質(zhì)以及污染物的種類采取改良劑或人為改變土壤氧化—還原電位的工程技術，向土壤中施加的改良劑有石灰、磷酸鹽、堆肥、硫磺、高爐渣、鐵鹽等。該技術可一定時期內(nèi)一定程度地固定污染物，控制其危害，是比較經(jīng)濟有效的重金屬污染土壤修復途徑之一，但不能去除污染物。

土壤物理-化學修復技術也是當今主流方式之一，相對于工程修復的異位解決方案，物理化學技術許多為原位修復，有效降低了運輸成本。

2.3 生物修復技術

采用生物進行污染土壤治理是近年來的新興技術手段，也是未來可期的一種有利采納的技術手段。該技術是利用植物代謝以及微生物的生命代謝功能吸收和降解污染源，從而減小對土壤的破壞。通過該技術使土壤中重金屬形態(tài)發(fā)生改變，則可以起到減少、積累固定土壤中重金屬污染的作用。通過這一技術的實施，重金屬可以利用生物技術被吸收，再進行合理的處理，可以有效減小對土壤的污染。

（1）植物修復技術。該技術利用種植高去污、高產(chǎn)以及美觀的植物，使得土壤中的重金屬污染物提取、固定、降解、揮發(fā)等，降低土壤中重金屬含量，同時還能起到水土保持的作用。植物修復見圖3。植物修復技術應用范圍很廣，不僅可以去除土壤污染，也可以用于人工濕地建造等等。這一方法對技術和成本的要求較低，操作也較簡便。

我們都知道廣西是種植甘蔗最多的地方，試驗結(jié)果顯示，甘蔗可以有效處理以及修復重金屬對土壤的污染。湖南的湘西用野菊花對某鉛鋅礦區(qū)的修復治理十分有效。但這一技術在植物選取上有一定的適用條件，同時會受土質(zhì)、氣候等影響。

（2）微生物修復技術。土壤微生物修復技術是利用特定功能的微生物，在環(huán)境適宜的情況下，通過離子交換、絡合作用，使土壤中的重金屬固定或轉(zhuǎn)化等，減少土壤中重金屬的含量。該技術相比于傳統(tǒng)物理化學修復技術來說，具有更徹底的修復能力，且對生態(tài)環(huán)境破壞較小，從而具有廣泛的適用性。

3 結(jié)束語

當前，土壤重金屬污染問題日益凸顯，關于土壤污染修復技術的研究也越來越受到科研人員以及工程技術人員的關注。土壤重金屬污染修復技術眾多，在選取修復技術時，應根據(jù)污染物性質(zhì)（種類、濃度、形態(tài)等）、土壤性質(zhì)（pH、滲透率等）、污染程度、修復目標、修復成本、修復技術的適用性等因素綜合考慮，選擇最適合的修復技術或組合，達到高效、低耗的效果。重金屬污染土壤中，普遍存在多種污染物復合、混合污染土壤的現(xiàn)象，單項修復技術則難以達到修復目標，需要協(xié)同兩種以上的技術聯(lián)合修復土壤，聯(lián)合修復技術不僅可以提高污染土壤的修復速率與效率，而且可以克服單項修復技術的局限性。

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收稿日期：2020-01-02

作者簡介：李茸（1983-），女，漢族，碩士學歷，高級工程師，研究方向為環(huán)境工程、水文地質(zhì)。