簡述土壤重金屬污染的治理與修復(fù)方法

孫 磊

（臨沂市環(huán)境保護科學(xué)研究所有限公司，山東 臨沂 276000）

引言

土壤是我國重要的土地資源，其質(zhì)量直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展。當土壤中的重金屬濃度超出了其所能承載的限度時，就會造成重金屬污染，進而打破土壤的生態(tài)平衡，影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量，并經(jīng)由食物鏈傳播到人體，危害人體健康。因此，強化對土壤重金屬污染的監(jiān)控與分析，制定行之有效的對策，減少土壤重金屬污染，從而保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，具有非常重要的意義。

1 土壤重金屬污染特征簡述

土壤中的許多重金屬對有機體來說都是必需的，但它們的含量必須控制在一定范圍內(nèi)，當重金屬含量超出一定限度時，將對生物體造成極大傷害，一是通過影響細胞的代謝活動，進而影響細胞對其它物質(zhì)的攝??；二是通過影響細胞內(nèi)的生物大分子，使細胞內(nèi)的各種物質(zhì)發(fā)生變化。土壤中的重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性等特征，因此，對受污染土壤進行治理是一項非常艱巨的任務(wù)。重金屬污染物在土壤中遷移能力強，不易被水淋洗，也不易被微生物分解，經(jīng)食物鏈進入人體后，會在人體內(nèi)積累，對人體健康構(gòu)成極大威脅，因此對其進行治理十分必要。

土壤重金屬污染不但與土壤中重金屬的總量有關(guān)，還與其存在的形態(tài)及其所占的比例有關(guān)，其以水溶、交換兩種形態(tài)表現(xiàn)出最強的毒性，而以殘留形態(tài)表現(xiàn)出最弱的活性及最弱的毒性。如果重金屬始終都是以離子交換的形態(tài)存在，那么它的內(nèi)部毒性較大，并且在此過程中，它極易被植物吸收，并經(jīng)過一定的處理后，再轉(zhuǎn)變成其它形式。例如，六價鉻（Cr6+）是一種廣泛存在的物質(zhì)。盡管它們在泥土里很穩(wěn)定，但是毒性卻是三價鉻（Cr3+）的百倍以上。因為重金屬元素自身的特點，以及土壤環(huán)境中存在的多介質(zhì)、多特性和均一等現(xiàn)象，注定了重金屬土壤污染會呈現(xiàn)出如下幾個特征：一是各種土壤重金屬污染具有長期、滯后的特征，短期內(nèi)不一定會產(chǎn)生不良影響，但隨著時間的推移，它的負面影響會越來越明顯；二是土壤重金屬污染具有地域性、治理困難等特征，治理將是一個漫長的過程；三是土壤中的總重金屬含量對環(huán)境質(zhì)量的影響是無法估計的，這些重金屬不但會加重對生態(tài)系統(tǒng)的污染，也會加重對大氣、陸地和水體的污染，給動植物和人類的發(fā)展帶來難以預(yù)料的嚴重后果。

2 土壤重金屬污染的危害

2.1 對植物的危害

土壤中的重金屬會對植物的生長產(chǎn)生一定的毒性影響，并引起根須長度、葉面積等一系列生長性狀的變化。其主要原因是土壤中的重金屬與隱藏在植物中的重金屬發(fā)生了相互作用，從而對植物體內(nèi)的一些酶及代謝物產(chǎn)生了很大的毒性和負面影響。重金屬的威脅將導(dǎo)致嚴重的營養(yǎng)素不足問題，最終導(dǎo)致酵素的喪失。土壤中的重金屬含量過高時，必然也會影響植物對Ca、Mg等礦物質(zhì)元素的吸收和轉(zhuǎn)運能力。鎘污染對小麥、幼苗葉片和根系的生長發(fā)育有顯著影響，而隨著鎘在根、莖、葉中的積累，鐵、鎂、鉀等營養(yǎng)元素的含量會逐漸降低。

2.2 對水體環(huán)境的危害

重金屬污染將使水環(huán)境的污染程度進一步加重?！肮Σ　笔怯赏寥乐械闹亟饘僭厮鸬囊环N水環(huán)境問題。歷史上有名的“水俁病”、“骨痛病”等就是因為土壤重金屬污染而引起的。重金屬是一種劇毒物質(zhì)，很難被分解，水里的魚如果長期暴露在重金屬污染下，就會產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，如果銅、鋅、錳等金屬元素在魚體內(nèi)長期累積，會對魚的生長發(fā)育造成嚴重影響。

2.3 對人體的危害

土壤表面的重金屬很容易被吸收到人體內(nèi)，從而對人體產(chǎn)生危害。人體如果吸入過量的Cd，會引發(fā)一系列的疾病，導(dǎo)致骨密度下降，甚至出現(xiàn)骨折的情況。鉛的存在會使人體的免疫力降低，如果人體內(nèi)的鉛含量超過了一定比例，就會出現(xiàn)頭痛、記憶力減退、腹痛等一系列癥狀。

3 土壤重金屬污染的產(chǎn)生原因

首先，污水灌溉對土壤造成了一定程度的污染。污水中所含的大量重金屬元素會隨污水流入土壤中，從而造成土壤中重金屬元素的累積。用污水澆灌在北方的干旱地區(qū)比較普遍，城市污水和工業(yè)廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)含量很高，包含植物生長需要的主要營養(yǎng)物質(zhì)，所以為了促進植物生長，可以合理地利用生活污水或工業(yè)廢水來灌溉土壤，從而達到提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的目的。然而，如果沒有經(jīng)過適當處理，就直接用于農(nóng)田灌溉，勢必會造成農(nóng)田土壤中的重金屬含量過高，從而產(chǎn)生重金屬污染。

其次是由于空氣沉降而引起的土壤污染?！按髿獬两滴铩敝饕侵鸽S著城市工業(yè)的迅速發(fā)展而產(chǎn)生的有害氣體，這些帶有重金屬的毒氣會隨著霧氣、雨水、雪花等自然沉淀下來，落入土壤中。這種毒氣產(chǎn)生的原因也是多種多樣的，像一些工業(yè)排放的廢氣等，在以往沒有任何限制的情況下，某些工廠的煙囪里冒出的濃煙遮天蔽日，方圓十公里內(nèi)都能清晰地看到。除此之外，車輛排放的廢氣，礦山開采過程中產(chǎn)生的毒氣、灰塵等，都會隨風(fēng)飄散到土壤中[1]。

4 土壤重金屬污染的修復(fù)方法

4.1 化學(xué)方法

4.1.1 化學(xué)浸出法

（二）元素性。音樂元素，就相當于人體中所存在的元氣，是作為音樂本身所必須具備的一個重要內(nèi)容。奧爾夫音樂教學(xué)法中的音樂技能、音樂素材的收集等元素，都是以一種實用性、原始性的姿態(tài)展現(xiàn)在大家面前的。例如：用節(jié)奏的反復(fù)調(diào)試與固定，用簡潔的音樂方式表音樂中所蘊含的情感元素等，以此將音樂作品中的情感體現(xiàn)地淋漓盡致，使效果達到最佳。

化學(xué)浸出法是在受污染土壤中添加浸出物，以促進重金屬污染修復(fù)的一種方法。其通過對含有大量重金屬離子的浸出物進行回收，并對其進行相應(yīng)的治理，從而實現(xiàn)對土壤的修復(fù)。這一方法與電化學(xué)修復(fù)方法非常類似，都是以累積重金屬為目的。通常，在砂土上采用化學(xué)浸出的方法較好。不同的浸出液對重金屬的修復(fù)作用也不同，盡管化學(xué)沖洗的方法是最有效的，但也很容易對地面的水質(zhì)造成污染，而且在進行了一次淋洗之后，還會將一些養(yǎng)分從土壤中排出，從而降低土壤肥力，影響作物生長。一些專家、學(xué)者經(jīng)過實際應(yīng)用，認為將化學(xué)浸出法與深部土層固化法相結(jié)合，可以取得較好的效果，而浸出的重金屬則被鐵氯固定在深部土壤中，從而有效地防止了對地表水的污染。

4.1.2 化學(xué)固化法

化學(xué)固化法又稱原位固化法，其向土壤中添加磷酸鹽、沸石等有機物質(zhì)，從而改變土壤中重金屬元素的物理化學(xué)特性，進而使重金屬被氧化還原或沉淀，從而減少重金屬的污染性及遷移性。該方法在實際應(yīng)用中效果較好，而且操作簡便，但不能完全去除污染物，不能從根本上提高土壤質(zhì)量，即使修復(fù)完畢，土壤仍不具有更高的利用率。

4.2 生物方法

4.2.1 植物修復(fù)法

通過利用天然植物和人工種植的方法，可以對土壤中的重金屬進行吸附。重金屬在土壤中的累積與轉(zhuǎn)化作用是影響其生物可利用性的重要因素，根據(jù)有關(guān)調(diào)查，某些特定的植物可以利用其根系從土壤中吸取重金屬，并將其遷移并進行修復(fù)，比如十字花科植物就是最好的選擇。

4.2.2 動物修復(fù)法

利用低等動物，可以通過其吸附作用減少土壤中的重金屬，從而實現(xiàn)對環(huán)境的保護，比如，蚯蚓可以在降解土壤中有機質(zhì)的同時，對重金屬進行鈍化。

4.2.3 微生物修復(fù)法

4.3 物理方法

4.3.1 電熱治理法

電熱治理是通過把電極放到受損地面上，利用高頻電壓等產(chǎn)出熱能對土地進行加熱，從土壤中分離出易揮發(fā)的硒，砷，汞等元素的一種處理方法。這種電加熱的方式，也就是所謂的解吸恢復(fù)法，治理土壤中的水銀污染效果最為顯著。

4.3.2 玻璃形態(tài)處理法

玻璃形態(tài)處理是在高溫高壓下，將破損的土壤變成玻璃狀，再將重金屬固化，穩(wěn)定在玻璃體中。電熱治理和玻璃形態(tài)處理都需要大量投資，所以在實際應(yīng)用中并不多見。

4.3.3 凍結(jié)土壤處理法

凍結(jié)土壤的方式是在被嚴重污染的區(qū)域周圍豎立管道，然后在管道內(nèi)放置無害的冰凍溶劑，作為凍結(jié)土壤的保護層，從而更好地抑制金屬物質(zhì)的膨脹。

4.4 土壤淋洗方法

除上述方法之外，還可用浸漬溶液對土壤進行浸漬，使其與土壤中的重金屬結(jié)合，生成可溶解的金屬試劑[3]，而回收的淋濾液中的重金屬元素可以被回收利用。浸出液的選擇是這一方法的重點，浸出液可以是水也可以是化學(xué)藥劑或其它液體，也可以是氣體。該方法適合輕質(zhì)土壤，對重金屬污染土壤具有良好的修復(fù)作用。但是，這一方法投資較大，會影響到其商品化，同時還易引起地下水污染、土壤退化、養(yǎng)分流失等問題。該方法未來的研究方向?qū)⒓性诳缮锝到?、環(huán)境污染小、具有特異性的生物表面活性劑方面。

5 土壤重金屬污染的治理方法

5.1 強化對土壤污染的控制，降低污染蔓延程度

我們必須加大對各類土壤污染的預(yù)防力度，在降低其發(fā)生概率的同時，又要有效控制其影響的擴展。因此，我們要從土壤重金屬污染的源頭入手，強化對工業(yè)廢氣、廢水和固體廢物的排放管理及對土壤污染的防治；要以安全、潔凈的土壤為重點，依法取締污染企業(yè)，保證其產(chǎn)業(yè)排放符合環(huán)境保護相關(guān)法律法規(guī)的要求，加強對工業(yè)企業(yè)的環(huán)保監(jiān)管；加強對受污染土壤的處理，降低污染發(fā)生率，并控制污染影響的蔓延。

5.2 監(jiān)督農(nóng)藥、化肥的使用，減少其對環(huán)境的污染

近年來，由于化肥和農(nóng)藥的過量使用，造成了土壤重金屬超標。針對這種情況，相關(guān)部門一是要強化對土地肥力和殺蟲劑施用的監(jiān)督，指導(dǎo)農(nóng)民在農(nóng)田施肥和耕作管理上采用有機肥料替代化肥[4]，利用有機肥料，降低重金屬超標造成土壤污染的風(fēng)險。一是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和種植中，以有機肥替代化肥，可以為土壤生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)生和平衡提供有利條件，從而利用生態(tài)系統(tǒng)的自然法則對土壤進行修復(fù)，達到構(gòu)建生態(tài)化土壤的目的；二是推動綠色有機作物的種植與開發(fā)，減少土壤重金屬的污染；還可以利用微生物修復(fù)技術(shù)，有效沉淀土壤中的重金屬元素，并在此基礎(chǔ)上進一步提高土壤自愈能力及作物產(chǎn)量。

5.3 培養(yǎng)修復(fù)土壤的植物

植物修復(fù)主要是通過植物對重金屬元素的吸收來消除污染土壤中的重金屬元素。其中，超積累植物因其對重金屬的富集作用而被廣泛應(yīng)用于修復(fù)重金屬污染土壤。通過自然中某些特定的植物效應(yīng)，將土壤中含有的重金屬元素通過吸附清除掉，可以達到凈化和保護土壤的目的，進而降低土壤重金屬污染危害。例如，使用可完全吸收土壤中Cd的芥子葉及可完全吸收土壤中Se的紫云英等植物，通過在不同的重金屬污染土壤地區(qū)種植相應(yīng)植物，達到治理與改善土壤重金屬污染，降低其污染危害的目的。這種方法的處理費用相對較低，并且相比于其它的常規(guī)處理方法，如焚燒、填埋等，采用植物進行吸收，能夠有效節(jié)省人力、物力，并且適于長期實施，是一種對環(huán)境友好的修復(fù)方法。通過植物吸收重金屬成分，改變土壤pH值，可減少污染從土壤向作物的遷移，從而保護土壤表層，在一定程度上減輕了對土壤的沖刷[5]。

6 結(jié)語

總而言之，土壤中的重金屬具有不同的形態(tài)，不同的重金屬之間以及不同的重金屬與其他污染物之間的交互作用，形成了多種復(fù)合污染物，加大了土壤重金屬污染治理和修復(fù)的難度。此外，土壤重金屬對動植物和人類造成的危害具有長期性、潛在性和不可逆轉(zhuǎn)性，與此同時，還會使土壤狀況變得更加糟糕，這對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展造成了很大阻礙。因此，要想更好地預(yù)防和控制土壤重金屬污染，廣大科研工作者必須不斷努力，研究出更好、更有效的治理修復(fù)技術(shù)，不斷改善土壤生態(tài)環(huán)境。