土壤重金屬污染治理多方演化方法研究

湯大山

（江蘇省徐州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 徐州 221000）

土壤是地球表面上一種復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)，是由人類活動(dòng)、地形、氣候、生物等多種因素共同影響而形成的一種動(dòng)態(tài)生物系統(tǒng)。土壤的最大作用是能夠?yàn)樯锏纳L和繁殖提供一個(gè)基礎(chǔ)的條件。在整個(gè)地球的生態(tài)系統(tǒng)中土壤是非常重要的，它與地球生物、水，還有大氣等自然資源相互制約、相互影響。然而，人類科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了整個(gè)世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，不僅對(duì)土壤資源進(jìn)行了過度利用，而且還不斷向其中排放污染物質(zhì)，導(dǎo)致土壤環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重下降，其中的污染物嚴(yán)重超標(biāo)，尤其是重金屬類污染物。這些重金屬類物質(zhì)會(huì)通過降雨滲透進(jìn)入到地下水中，還會(huì)通過植物的吸收進(jìn)入到農(nóng)作物當(dāng)中。重金屬類物質(zhì)具有很強(qiáng)的隱蔽性和潛伏性，而且一般情況下很難降解，隨著時(shí)間的推移就會(huì)轉(zhuǎn)移到人類的身體中，進(jìn)而加大了危害的范圍和深度，最終受害的還是人類自身。

1.重金屬污染概述

重金屬污染指的是密度>5的金屬或其他類型化合物對(duì)環(huán)境造成的污染。產(chǎn)生此類污染的主要原因是采礦工業(yè)、含有重金屬的工業(yè)污水、廢氣、農(nóng)業(yè)面源、機(jī)動(dòng)車尾氣等涉重污染物排放到環(huán)境中，最終污染土壤的過程。重金屬污染與其他類型的有機(jī)化合物污染有所不同，因?yàn)椴糠只衔锬軌蛲ㄟ^自然的自身凈化能力將有害物質(zhì)降解。而重金屬具有富集性，通過環(huán)境的自凈能力難以降解，且在土壤中分布很廣，一旦環(huán)境產(chǎn)生變化，重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)換，就會(huì)造成環(huán)境污染，最終危害人類的健康。需要注意的是若土壤已經(jīng)被重金屬污染且治理困難，就只能通過置換土壤的方式來改善。

2.土壤重金屬污染的現(xiàn)狀

2.1具有地域性分布的特點(diǎn)。我國的土壤重金屬污染有很明顯的地域性分布特點(diǎn)。將國土分為中部、東部和西部三個(gè)部分，經(jīng)分析可以發(fā)現(xiàn)，其中土壤重金屬污染的現(xiàn)象差異明顯。眾所周知，中部是我國主要的金屬礦產(chǎn)地區(qū)，在開采過程中難免造成大量的污染物泄露，對(duì)其造成的土壤重金屬污染，我國相關(guān)部門有必要提高重視程度。

2.2無機(jī)元素是主要污染物。由于污染物在各地區(qū)的分布各不相同，東北部的老工業(yè)區(qū)以及農(nóng)耕地區(qū)的土壤重金屬污染十分嚴(yán)重，若不盡快治理必然對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳】翟斐赏{。

2.3污染治理難度高。重金屬污染在自然條件下很難通過土壤自身的能力降解，因此土壤一旦被重金屬污染，基本無法恢復(fù)到原有狀態(tài)。不僅如此，重金屬污染物很容易被土壤中的膠質(zhì)吸附，隨著時(shí)間的推移不斷堆積，越來越難治理。且當(dāng)前重金屬污染物在我國自然環(huán)境中存在的形態(tài)比較復(fù)雜，不同的重金屬元素在土壤中有可能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，再產(chǎn)生新的污染，土壤酸堿性也會(huì)不停變化，最終導(dǎo)致重金屬元素在土壤中以多種形式和狀態(tài)存在，基本不能完全清除。

2.4特殊土壤地區(qū)。各類重金屬物質(zhì)本身是自然界的產(chǎn)物，而一些特殊的地區(qū)由于地質(zhì)、氣候等各種原因，造成了土壤自身含有的一些重金屬物質(zhì)較高。例如在我國云南、貴州、廣西等地區(qū)自身含有的重金屬鎘、鉛、鋅、銅等相比其他地區(qū)較高；此外，還有一些地區(qū)的巖石中重金屬含量高，例如石灰?guī)r、喀斯特地區(qū)，在風(fēng)化作用下釋放出來重金屬物質(zhì)，富集到土壤中，增加了土壤中重金屬物質(zhì)的含量。

3.土壤重金屬污染的危害

我國作為農(nóng)業(yè)大國，植物生長不好會(huì)影響糧食產(chǎn)量，不僅如此，重金屬會(huì)被植物吸收，影響牲畜和人類健康。簡(jiǎn)單講就是在此類土壤中生產(chǎn)出的植物種子胚胎發(fā)育會(huì)受到阻礙，與正常種子相比，有絲分裂十分緩慢。若種子中重金屬含量過高，種植的初期會(huì)產(chǎn)生出芽率低的情況，即便出芽，葉片也呈現(xiàn)枯萎和卷曲的狀態(tài)，植物光合作用緩慢，最終就會(huì)導(dǎo)致根系發(fā)育不夠完全，雖然也經(jīng)歷生長、發(fā)育，但不到成熟階段，整株植物就會(huì)完全枯萎死亡。

土壤重金屬污染之后，其中種植的植物會(huì)受到影響，主要的危害表現(xiàn)在植株矮小、生長緩慢，以及葉片面積下降、失綠等，農(nóng)作物產(chǎn)量下降是必然的，不僅如此，質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)降低。尤其是汞，若污染程度較高甚至?xí)?dǎo)致植物死亡。我國種植的農(nóng)作物和果樹種類很多，對(duì)重金屬都有不同程度的吸收能力，因此治理工作迫在眉睫。

4.土壤重金屬污染治理方式

4.1物理工程技術(shù)。物理工程技術(shù)治理重金屬污染土壤的效果是得到驗(yàn)證的。此外將污染土深耕翻入深層也是治理方法的一種，不論上述哪一種方法進(jìn)行重金屬污染土壤治理，優(yōu)勢(shì)都在于操作簡(jiǎn)單，實(shí)施難度也不高。但也都屬于治標(biāo)不治本的方法，且投入很高，在治理過程中土壤結(jié)構(gòu)和肥力都會(huì)受到不同程度的破壞，很容易對(duì)周邊土壤造成二次污染。

4.2熱脫附技術(shù)。具體方式是利用電力產(chǎn)生熱能，再通過紅外線加熱的方式，污染物從土壤中分離出，集中收集后還需要進(jìn)一步治理。此種方式治理的優(yōu)勢(shì)在于，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞不強(qiáng)，但適用范圍并不廣泛，在治理過程中也要投入大量的能源，基本上不會(huì)在大范圍治理重金屬污染土壤的地區(qū)使用。在收集分類出的污染物時(shí)，工作人員需要注意方法的使用，盡量避免產(chǎn)生二次污染。

4.3電動(dòng)修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)的工作原理是將直流電輸入到土壤重金屬污染的位置，促使區(qū)域內(nèi)的土壤形成電廠梯度，在電流的作用下，重金屬污染物能夠逐漸移動(dòng)到電極附近，工作人員對(duì)電極所處區(qū)域進(jìn)行治理即可。

此種治理方式能夠在其他治理方式不適用的區(qū)域達(dá)到良好治理效果，尤其是在低滲透的淤泥和黏土質(zhì)地土壤中，只需要依靠電力，就能達(dá)到將重金屬污染物從現(xiàn)場(chǎng)清除的效果。顯然此種治理方式投入費(fèi)用少，效果也十分理想。因此該治理方式后續(xù)的應(yīng)用前景十分廣泛，雖然目前的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例不多，但隨著研究的進(jìn)行，必然會(huì)成為未來土壤重金屬污染治理的主要技術(shù)。

4.4玻璃化技術(shù)。玻璃化技術(shù)的工作原理是能夠在熱能的作用下，通過高溫將土壤中的污染物融化成“玻璃狀”，此種狀態(tài)下的重金屬物質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密，能夠?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化成固體進(jìn)行處理。該技術(shù)對(duì)于部分重金屬元素能夠達(dá)到從根本上治理的效果，且工作速度很快，目前面臨的問題是該技術(shù)成本很高，因此僅在污染程度嚴(yán)重的土壤治理工作中使用。

4.5冰凍土壤技術(shù)。冰凍土壤技術(shù)原理很簡(jiǎn)單。工作人員需要全面掌握土壤重金屬的污染源，并在地下布置垂直管道，有針對(duì)性地通入冰凍溶劑，將土壤中水分凍結(jié)，即可形成屏障，避免重金屬繼續(xù)向下滲透。嚴(yán)格來講此種技術(shù)并不屬于治理技術(shù)，只能作為防止重金屬污染物擴(kuò)散或其他治理技術(shù)的輔助使用。

4.6化學(xué)固化技術(shù)?；瘜W(xué)固化技術(shù)就是指工作人員在受到污染的土壤當(dāng)中加入固化劑，固化劑與土壤產(chǎn)生反應(yīng)，就可以達(dá)到改變重金屬形態(tài)的效果，最終控制土壤產(chǎn)生物的有效性及遷移性，達(dá)到降低重金屬對(duì)土壤產(chǎn)生破壞的效果。固化劑的作用基本是輔助，將重金屬凝固之后需要搭配的氧化還原等其他反應(yīng)進(jìn)行治理，降低重金屬對(duì)土壤和周邊環(huán)境的危害。

4.7化學(xué)萃取技術(shù)?；瘜W(xué)萃取技術(shù)的工作原理是在污染土壤中加入化學(xué)萃取劑。萃取劑能夠?qū)⒅亟饘購耐寥乐蟹蛛x出來，常用的萃取劑有螯合劑和酸萃取，此類物質(zhì)的價(jià)格低，也不容易產(chǎn)生二次污染。在治理過程中，工作人員需要控制萃取劑濃度，避免治理效果不好，還導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失。

4.8植物修復(fù)技術(shù)。植物在生長過程中不斷吸收土壤中的污染物，減少土壤中重金屬的含量，能夠達(dá)到此種效果的植物種類很多，但吸收的量卻不相同。使用此種技術(shù)，為保障治理效果，工作人員應(yīng)盡可能選擇在重金屬影響下生長時(shí)間長且吸收能力強(qiáng)的植物，一方面效果更好，能夠避免治理不徹底導(dǎo)致重金屬在土壤中繼續(xù)反應(yīng)和沉降，另一方面也能更快恢復(fù)土壤肥力和自凈能力。

4.9微生物修復(fù)技術(shù)。微生物治理技術(shù)指的是在受到污染的土壤中添加微生物，利用微生物將高價(jià)重金屬轉(zhuǎn)化成低價(jià)形態(tài)，降低土壤毒性，直至重金屬消失。對(duì)于重金屬污染不嚴(yán)重的土壤，使用微生物技術(shù)基本能夠?qū)⑼寥罓顟B(tài)恢復(fù)到原樣，且微生物技術(shù)實(shí)際上符合綠色治理的原則，不僅不會(huì)造成土壤的負(fù)擔(dān)，還能夠隨著時(shí)間的推移促使治理效果越來越好。

5.結(jié)論

綜上所述，治理雖然能夠暫時(shí)降低土壤中重金屬的活性，或者將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移到動(dòng)植物上，但實(shí)際后續(xù)的自然循環(huán)依舊會(huì)將重金屬物質(zhì)融入土壤，或隨著時(shí)間推移，重金屬物質(zhì)又會(huì)恢復(fù)活性。土壤重金屬污染治理是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，它需要政府相關(guān)部門的大力支持，也需要科技工作者們貢獻(xiàn)智慧與力量，最終才能打贏凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，還人類一個(gè)健康、安全、充滿活力的大地母親。