趙 海

（廣東嘉俊陶瓷有限公司，廣東 江門 529471）

土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

趙 海

（廣東嘉俊陶瓷有限公司，廣東 江門 529471）

土壤重金屬污染是指人們通過各種活動(dòng)將重金屬帶入土壤中，致使土壤重金屬含量明顯高于其自然背景值，造成生態(tài)破壞和環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。筆者結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從土壤重金屬的來源及危害出發(fā)，重點(diǎn)闡述幾種土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，并結(jié)合有關(guān)污染修復(fù)實(shí)踐進(jìn)行分析，以期為今后的土壤重金屬污染修復(fù)工作提供借鑒。

土壤；重金屬污染；修復(fù)技術(shù)

1 土壤重金屬的來源及危害

除了成土過程和火山爆發(fā)等自然因素以外，人類活動(dòng)是造成土壤重金屬污染的主要原因。對(duì)于干旱地區(qū)來說，灌溉是解決農(nóng)田缺水問題的有效途徑，但是采取不正確的灌溉方法和大量重金屬超標(biāo)污水的引入會(huì)造成嚴(yán)重的土壤重金屬污染。采礦和冶煉類工廠企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬?gòu)U水，一些污水未經(jīng)處理直接排放到環(huán)境中，造成周圍土壤中匯聚大量的重金屬成分。我國(guó)汽車保有量逐年遞增，而Cu、Cr、Co、Pb等重金屬的來源主要是汽車尾氣的排放，這些重金屬元素會(huì)隨著降水滲入土壤中。有機(jī)肥和磷肥中有較高含量的重金屬，長(zhǎng)期施用化肥也會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬含量增加。

重金屬污染的土壤上生長(zhǎng)出來的農(nóng)作物會(huì)吸收一部分重金屬，影響食品安全，這些農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)消化道進(jìn)入人體后可能會(huì)引發(fā)高血壓甚至是癌癥等疾病[1]。

2 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)

我國(guó)應(yīng)用最早的就是物理修復(fù)中的土壤淋洗技術(shù)，主要是將土壤中的重金屬轉(zhuǎn)移到淋洗液中，這種修復(fù)方法具有投入低、見效快以及操作方便的優(yōu)勢(shì)，但這種技術(shù)只是單純改變土壤中重金屬的形態(tài)，并沒有將其清除，容易造成二次污染?；瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)就是在受污染土壤中加入穩(wěn)定劑，調(diào)節(jié)和改變重金屬的物理和化學(xué)性質(zhì)，降低土壤的生物有效性和可遷移性。雖然這兩種傳統(tǒng)的修復(fù)方法在實(shí)際運(yùn)用中能收到一定的效果，但是操作流程比較復(fù)雜，工程量大，費(fèi)用較高，而且在一定程度上會(huì)降低土壤肥力，不適宜大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

2.2 生物修復(fù)技術(shù)

2.2.1 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是指利用植物和植物根際微生物對(duì)土壤污染物的提取、吸收和揮發(fā)等特性來降低土壤中重金屬含量的技術(shù)。其修復(fù)原理包括：植物提取，根際降解、植物降解和植物揮發(fā)等。其中植物提取就是利用某些植物能吸附重金屬的特點(diǎn)，通過技術(shù)處理使其將部分重金屬帶出土壤，從而達(dá)到降低土壤中重金屬含量的目的。目前，這項(xiàng)技術(shù)在土壤修復(fù)中運(yùn)用較多，它能增強(qiáng)原有土壤中的肥力，而且植物覆蓋率的增加有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，成本較低。需要注意的是，采用這項(xiàng)技術(shù)時(shí)最重要的環(huán)節(jié)在于植物的選擇，研究表明，庭芥屬、堇菜屬和遏藍(lán)菜屬的植物都具有超強(qiáng)的富集能力，是進(jìn)行這項(xiàng)技術(shù)的絕佳材料。

2.2.2 土壤動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

通常所謂的土壤動(dòng)物修復(fù)技術(shù)就是利用土壤動(dòng)物及其腸道，通過人工或者自然的作用使其在污染土壤中生長(zhǎng)和繁殖，達(dá)到分解土壤中污染物，以降低土壤重金屬含量的目的。土壤動(dòng)物吸收土壤中的重金屬后形成金屬硫蛋白，再通過代謝作用產(chǎn)生多肽，以降低重金屬的活性。但是這種技術(shù)會(huì)受到一定的限制，目前主要利用蚯蚓和鼠類完成這方面的修復(fù)工作，在實(shí)際的操作中，人們需要更加深入地對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究[2]。

2.3 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)研究出的土壤污染原位修復(fù)技術(shù)，主要用于低透水系數(shù)以及地下水的修復(fù)工作。其工作原理就是通過在污染土壤區(qū)域內(nèi)施加比較微弱的電流，形成電場(chǎng)，并利用土壤孔隙中的水作為介質(zhì)，污染物在電場(chǎng)作用下會(huì)朝固定方向遷移，到達(dá)電極區(qū)會(huì)自動(dòng)沉淀，最后將污染物進(jìn)行集中處理，與原有土壤分離開來。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵就是控制土壤中的酸堿值，從而提升修復(fù)能力。目前這項(xiàng)技術(shù)也已進(jìn)入實(shí)踐研究階段。

2.4 物理修復(fù)技術(shù)

2.4.1 翻土與客土法

翻土法就是利用機(jī)械將表面受污染的土層轉(zhuǎn)移到更深的層次，達(dá)到稀釋重金屬含量的目的?？屯练ň褪菍⒋罅扛蓛敉寥阑烊胧芪廴就寥乐?，降低原來區(qū)域內(nèi)土壤的受污染程度。翻土法和客土法在短期內(nèi)能收到一定的效果，實(shí)現(xiàn)修復(fù)的目標(biāo)，但是成本較高，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，這兩種方法會(huì)降低土壤肥力和初級(jí)生產(chǎn)力，所以不適合大范圍推廣。

2.4.2 熱處理

熱處理主要是采用加熱的方式將土壤中具有揮發(fā)性質(zhì)的重金屬種類從土壤中解析出來，這種方法對(duì)土壤中大部分重金屬能起到一定的作用，對(duì)其他不具備揮發(fā)性質(zhì)的重金屬和放射性元素也能起到固定的作用，降低其對(duì)環(huán)境和農(nóng)作物造成的危害。但是不足之處在于，高溫?zé)崽幚淼姆椒▽?duì)土壤中的有機(jī)質(zhì)和結(jié)構(gòu)水會(huì)造成較大的破壞，而且需要消耗較多的能量，因此在實(shí)踐中運(yùn)用較少。

2.4.3 固化法

固化法主要是在受污染土壤中加入固化劑從而改變土壤性質(zhì)，利用重金屬的吸附、沉淀作用降低其遷移性和生物有效性。除了石灰、水泥等單一性質(zhì)的固化劑以外，人們還可以利用復(fù)合固化劑，即將多種材料按照一定的比例進(jìn)行混合，提升其工程技術(shù)性能。經(jīng)過固化后的土壤一方面可以降低遷移性和生物有效性，還能作為建筑材料用于路面和地基的鋪設(shè)，擴(kuò)展了使用性能。不過，固化技術(shù)也存在破壞土壤的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)造成一定的影響，而且大量固化劑的使用會(huì)引起成本的大幅度提升。

2.5 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

由于土壤污染重金屬成分是多樣的，加上地區(qū)的差異，不同區(qū)域內(nèi)的污染類型、污染程度以及土壤類型都是不盡相同的。所以，傳統(tǒng)單一的修復(fù)方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)下的需求，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成為目前土壤重金屬污染修復(fù)的主要研究方向。其應(yīng)用領(lǐng)域包括植物-微生物的聯(lián)合修復(fù)法，物理-化學(xué)-生物的聯(lián)合修復(fù)法以及動(dòng)物-植物聯(lián)合修復(fù)法。植物-微生物的聯(lián)合修復(fù)法是近年來國(guó)內(nèi)外強(qiáng)化植物修復(fù)技術(shù)的研究熱點(diǎn)，分為植物與專性菌株聯(lián)合修復(fù)以及植物與菌根聯(lián)合修復(fù)兩種形式，這種方法的效果受到土壤類型及污染程度的影響[3]。

3 土壤重金屬污染修復(fù)實(shí)踐分析

目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的土壤重金屬修復(fù)工作已經(jīng)進(jìn)入推廣應(yīng)用的階段，植物修復(fù)技術(shù)是未來的重要發(fā)展方向。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前受Cd、As、Pb、Hg等重金屬污染的耕地面積近2 000萬hm2，約占總耕地面積的20%，政府相關(guān)部門也開展了一系列土壤修復(fù)工作。20世紀(jì)末，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所環(huán)境修復(fù)中心發(fā)現(xiàn)了世界上第一種超富集生物——蜈蚣草，其在全國(guó)范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。目前，我國(guó)湖南郴州和浙江富陽等地都建立了植物修復(fù)試點(diǎn)工程，國(guó)內(nèi)部分高校也開展了相關(guān)的土壤重金屬污染修復(fù)工作，取得了一定的成效。筆者在土壤修復(fù)方面也進(jìn)行了一些研究，經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在耕地土壤中加入骨炭、赤泥和石灰等改良劑能夠有效降低土壤中Cd、As的遷移和積累概率，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

4 結(jié)語

目前，我國(guó)的土壤重金屬修復(fù)技術(shù)雖然取得了一定的成果，但也存在諸多不足。復(fù)雜的土壤類型和日漸增多的重金屬污染種類都給修復(fù)工作施加了許多壓力，每一種修復(fù)技術(shù)都有其優(yōu)劣，在實(shí)際的工作中，人們要取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮其最大優(yōu)勢(shì)。土壤重金屬修復(fù)工作是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，人們將來一定能研究出更加適應(yīng)當(dāng)前土壤污染治理工作的修復(fù)技術(shù)，探索出新的思路和方法?？梢灶A(yù)見的是，植物修復(fù)技術(shù)擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?，因?yàn)樗芎芎玫剡m應(yīng)綠色、低碳、環(huán)保的社會(huì)發(fā)展要求，推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 茹淑華，張國(guó)印，孫世友，等.污灌區(qū)土壤-植物系統(tǒng)中重金屬的分布與遷移轉(zhuǎn)化特征研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，14（7）：77-79.

2 曹心德，魏曉欣，代革聯(lián)，等.土壤重金屬?gòu)?fù)合污染及其化學(xué)鈍化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2011，5（7）：1441-1453.

3 曲 蛟.錦州市鐵合金廠土壤重金屬污染分析、修復(fù)及植物產(chǎn)后利用的研究[D].長(zhǎng)春：東北師范大學(xué)，2011.

Research Progress on Remediation Technology of Soil Heavy Metal Pollution

Zhao Hai
(Guangdong Jiajun Ceramics Co., Ltd., Jiangmen 529471, China)

Soil heavy metal pollution refers to people through a variety of activities will be heavy metal into the soil, resulting in soil heavy metal content was significantly higher than its natural background value, resulting in ecological damage and deterioration of environmental quality phenomenon. Based on the practical experience of the author, this paper focuses on the remediation techniques of heavy metal pollution in soils, and analyzes the remediation practices of soil heavy metals in order to provide reference for the future soil heavy metal pollution remediation work.

soil; heavy metal pollution; repair technology

X53

A

1008-9500(2017)09-0110-03

2017-07-02

趙海（1972-），男，安徽宿松人，助理工程師，研究方向：資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)。