陳璐瑤

【摘要】：隨著工業(yè)化和城市化的加快，我國(guó)土壤的重金屬污染已經(jīng)到了嚴(yán)重程，如何修復(fù)已污染的土壤是一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。文章介紹了幾種主要的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)：物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)，分析了不同修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)及其存在的問(wèn)題，同時(shí)在此基礎(chǔ)上，對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望，并對(duì)該領(lǐng)域的未來(lái)研究方向進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】：土壤污染；重金屬；修復(fù)技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由于人為因素導(dǎo)致的土壤污染越來(lái)越嚴(yán)重。土壤污染是環(huán)境污染的主要部分，土壤污染主要通過(guò)改變土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而影響植物的生產(chǎn)，污染農(nóng)作物，并通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，最終危害人體健康[1]。因此，對(duì)污染土壤及時(shí)修復(fù)，保護(hù)土壤的安全性具有重要意義。

1土壤重金屬污染現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土壤污染越來(lái)越嚴(yán)重，其中重金屬污染越來(lái)越受到關(guān)注。土壤重金屬污染（heavy metal pollution of the soil）是指由于人類(lèi)活動(dòng)，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過(guò)背景值，過(guò)量沉積而引起的含量過(guò)高，統(tǒng)稱(chēng)為土壤重金屬污染。重金屬是指比重等于或大于5.0的金屬，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等。就我國(guó)而言，全國(guó)土壤總的超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染類(lèi)型以無(wú)機(jī)型為主，有機(jī)型次之，復(fù)合型污染比重較小，無(wú)機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%[2]。無(wú)機(jī)污染物主要有，鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種。因此開(kāi)展重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究刻不容緩。

2土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)

文章介紹了幾種主要的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)：物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)。

2.1 物理化學(xué)修復(fù)

物化學(xué)理修復(fù)是指通過(guò)各種物理過(guò)程將污染物從土壤中去除或分離的技術(shù)，主要包括、工程措施法、土壤淋洗法、電熱修復(fù)法等。

2.1.1工程措施法

該方法是較為經(jīng)典和傳統(tǒng)的土壤重金屬污染修復(fù)方法，包括深耕翻土、換土、客土等。翻土即是深翻土壤，使聚集在土壤表層的污染物分散到深層，達(dá)到稀釋和自然降解的目的；客土法是將非污染的土壤覆蓋在被污染的土壤上；換土法是將部分或全部污染土壤挖除，同時(shí)換上非污染的土壤。翻土、客土、換土法具有徹底、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，是治理嚴(yán)重污染的農(nóng)田重金屬污染土壤切實(shí)有效的方法，但是缺點(diǎn)是易降低土壤肥力和破壞土壤結(jié)構(gòu)，并需要投入大量的人力和財(cái)力，還有換出的污染土壤也存在二次污染的隱患，應(yīng)妥善處理。一般只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的修復(fù)。

2.1.2土壤淋洗法

土壤淋洗是利用淋洗劑與土壤固相中的重金屬作用，形成溶解性的重金屬離子或金屬絡(luò)合物，然后用清水把污染物沖至根層外，再利用含有一定配位體的化合物沖淋土壤，使之與重金屬離子形成更穩(wěn)定的絡(luò)合物；或用帶有陰離子的溶液，如碳酸鹽、磷酸鹽沖洗土壤，使重金屬形成化合物沉淀。該方法的技術(shù)關(guān)鍵是尋找一種既能提取各種形態(tài)的重金屬，又不破壞土壤結(jié)構(gòu)的淋洗液。目前，用于淋洗土壤的淋洗液較多，包括有機(jī)或無(wú)機(jī)酸、堿、鹽和螯合劑。

淋洗法可用于大面積、重度污染土壤的治理，尤其是在輕質(zhì)土和砂質(zhì)土中效果較好，但對(duì)滲透系數(shù)很低和地質(zhì)粘重的土壤效果不太好，且淋洗劑的殘留可能造成土壤、地下水的二次污染；另一方面，淋洗液在淋洗土壤重金屬的同時(shí)也將植物必需的 Ca 和 Mg 等營(yíng)養(yǎng)元素淋洗出根際，造成植物營(yíng)養(yǎng)元素的缺。

2.1.3玻璃化技術(shù)

璃化技術(shù)是把重金屬污染土壤置于高溫高壓條件下，將其融化為玻璃態(tài)物質(zhì)，使重金屬牢牢地束縛于玻璃體內(nèi)，達(dá)到消除重金屬污染的目的。玻璃化技術(shù)能有效修復(fù)高濃度的重金屬污染土壤，但能耗大、成本高、且不宜修復(fù)大面積的高濃度重金屬污染土壤，形成的玻璃類(lèi)物質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定很難被降解。

2.1.4電動(dòng)修復(fù)技術(shù)

電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)指在受污染的土壤中通入直流電，驅(qū)動(dòng)土壤中的污染物富集到電極區(qū)，進(jìn)行分離治理的過(guò)程。這種方法最大的特點(diǎn)是應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害和二次污染問(wèn)題，并修復(fù)過(guò)程迅速。

而中國(guó)地質(zhì)科學(xué)研究院礦產(chǎn)資源研究所最新研究結(jié)果，在不破壞土壤結(jié)構(gòu)的前題下，土壤重金屬大量活化進(jìn)入水溶液中，并將實(shí)驗(yàn)土壤的電阻從15000歐姆最低降至15歐姆左右。重金屬的去除更加容易，大大降低了修復(fù)成本、縮短了修復(fù)時(shí)間、提高了修復(fù)效率。

2.1.5固化 - 穩(wěn)定化技術(shù)

固化穩(wěn)定化技術(shù)是將污染物在污染介質(zhì)中固定，使其處于穩(wěn)定或抑制狀態(tài)，不處于激活狀態(tài)。常見(jiàn)的固化穩(wěn)定劑有環(huán)氧樹(shù)脂、石灰和硅膠等，水泥為常用的固化穩(wěn)定劑。污染物埋藏深度、土壤 p H 值、土壤有機(jī)質(zhì)和濕度、溫度等都會(huì)影響該技術(shù)的使用效果。

該處理技術(shù)費(fèi)用較低、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定化產(chǎn)物安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在重金屬污染土壤中得到廣泛應(yīng)用。但其對(duì)穩(wěn)定化藥劑的選擇要求比較嚴(yán)格，且高效穩(wěn)定化藥劑的價(jià)格相對(duì)比較高，難以大規(guī)模應(yīng)用。

2.1.6熱解吸技術(shù)

熱解吸技術(shù)是采用直接或間接的方式對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行連續(xù)加熱，溫度到達(dá)一定的臨界溫度時(shí)土壤中的某些重金屬（如 Hg、Se 和 As）將揮發(fā)，收集該揮發(fā)產(chǎn)物進(jìn)行集中處理，從而達(dá)到清除土壤重金屬污染物目的的技術(shù)。

熱處理法工藝簡(jiǎn)單，但能耗大、操作費(fèi)用高、易使有機(jī)質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，且只適用于易揮發(fā)的污染物。

2.2生物修復(fù)

重金屬污染土壤的生物修復(fù)（Bioremediation）是指利用動(dòng)物、微生物或植物的生命代謝活動(dòng)，削減土壤環(huán)境中的重金屬含量或通過(guò)改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)從而降低其毒性。

2.2.1 植物提取

植物提取是指利用超積累植物吸收污染土壤中的重金屬并在地上部積累收割植物地上部分從而達(dá)到去除污染物的目的。植物提取分為兩類(lèi)，一類(lèi)是持續(xù)型植物萃取，直接選用超富集植物吸收積累土壤中的重金屬；另一類(lèi)是誘導(dǎo)性植物提取，在種植超積累植物的同時(shí)添加某些可以活化土壤重金屬的物質(zhì)，提高植物萃取重金屬的效率。

張杏鋒等人在牧草對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)中，提出以下幾種牧草：紫花苜蓿是Cd的超富集植物，對(duì)Pb、Ni有較強(qiáng)的富集能力，是土壤Cd、Pb、Ni污染的理想修復(fù)植物；紅三葉， 對(duì)Zn有較強(qiáng)的耐性和一定的富集能力，可修復(fù)Zn污染地區(qū)；花葉燕麥草，禾本科多年生草本，對(duì)Cd、Zn有極強(qiáng)的耐性和較強(qiáng)的富集能力；百喜草，百喜草對(duì)Zn、Pb、Cd的耐性極強(qiáng)且有較強(qiáng)的富集能力，是金屬尾礦植被修復(fù)的先鋒植物；高羊茅，由于其快速生長(zhǎng)且可耐高濃度的Zn、Pb，可用于修復(fù)Zn、Pb污染土壤。

牧草作為修復(fù)植物的優(yōu)勢(shì)在于生長(zhǎng)快、生物量大，重金屬吸收量多；具有更好的生態(tài)恢復(fù)與水土保持功能；易于栽培管理；修復(fù)Cu/Zn專(zhuān)性尾礦時(shí)，收獲的植物可做飼料。Cu、Zn是動(dòng)物的必須元素，由于植物性飼料中Cu、Zn含量較低，不能滿(mǎn)足動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要，牧草在Cu/Zn專(zhuān)性尾礦種植一段時(shí)間后，吸收了Cu、Zn元素，在食品安全規(guī)定的濃度范圍內(nèi)制成飼料，這樣既可降低飼料的成本，也可解決修復(fù)植物的后期處理問(wèn)題，為修復(fù)植物的后期處理提供一個(gè)新的渠道，充分體現(xiàn)牧草在重金屬污染區(qū)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.2.2植物穩(wěn)定

植物穩(wěn)定是利用植物降低土壤中重金屬的遷移性、生物有效性，從而減少重金屬被淋濾到地下或通過(guò)空氣擴(kuò)散所產(chǎn)生的二次污染。植物穩(wěn)定只是降低了重金屬的生物有效性，并不能永久性地去除土壤中的重金屬。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張杏鋒等.牧草對(duì)重金屬污染土壤的植物修復(fù)綜述[J]. 生態(tài)學(xué)雜志， 2009，28（8）：1640- 1646