尹金珠 荊瑞英

摘要：目前，土壤重金屬污染已成為全球各國(guó)共同面臨的棘手問(wèn)題。土壤重金屬污染具有隱蔽性、滯后性、積累性、持久性等特點(diǎn)，已嚴(yán)重危害到人類(lèi)的健康。本文在全面了解國(guó)內(nèi)外重金屬污染土壤修復(fù)研究動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)納米多孔磁性螯合材料用于農(nóng)田重金屬污染土壤修復(fù)的新技術(shù)進(jìn)行展望與探索研究，為國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的工作開(kāi)展提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田;重金屬污染;土壤修復(fù);新技術(shù);探索

中圖分類(lèi)號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）04-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.066

Abstract：Heavy metals contaminted soils have become a serious environmental problem in global.Heavy metals contaminted soils has the characteristics of concealment， hysteresis， accumulating， persistence， has serious harm to human health. Based on the comprehensive understanding of heavy metals contaminated soil repair research at home and abroad，on the basis of dynamic of nano porous magnetic chelator used in farmland was discussed and exploring study，in order to supply reference to the study in this field.

Key words：Farmland;Heavy metal pollution;Soil remediation;New technologies;Exploration

土壤是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，但是隨著我國(guó)社會(huì)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的大發(fā)展，土壤環(huán)境安全問(wèn)題尤為突出。2014年環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布了《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示全國(guó)土壤污染總體超標(biāo)率達(dá)16.1%，部分地區(qū)土壤污染嚴(yán)重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂[1]。重金屬土壤污染已對(duì)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境、居民健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

土壤重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆性，污染物滯留土壤時(shí)間長(zhǎng)、不易降解，導(dǎo)致土壤退化，致使農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)下降，進(jìn)而通過(guò)食物鏈累積進(jìn)入人體，損害人身健康，危及人類(lèi)生命。因此，修復(fù)重金屬污染土壤，恢復(fù)土壤原有功能，一直是國(guó)際上土壤修復(fù)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。

鑒于土壤重金屬污染造成后果的嚴(yán)重性及污染治理的迫切性，近年來(lái)環(huán)保工作者不斷探索與研究重金屬污染土壤修復(fù)的新技術(shù)與措施并取得了一定的成果。然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)化的不斷發(fā)展，所呈現(xiàn)出的重金屬污染形式（如，重金屬污染物的種類(lèi)、污染的途徑等）也在不斷變化。因此，土壤重金屬污染修復(fù)工作領(lǐng)域有待探索與開(kāi)發(fā)出全新、實(shí)用、高效的技術(shù)與措施。

1 研究進(jìn)展

土壤作為植物生長(zhǎng)的介質(zhì)，改善其理化性質(zhì)，降低土壤中的有毒物質(zhì)含量或使其鈍化，對(duì)生產(chǎn)生態(tài)健康的農(nóng)產(chǎn)品是非常重要的[1]。重金屬污染土壤修復(fù)是實(shí)施一系列技術(shù)以清除土壤中污染的重金屬或降低土壤中重金屬的活性和有效態(tài)組分，以期恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)的正常功能，從而減少土壤中重金屬向食物鏈和地下水的轉(zhuǎn)移[2]。治理與修復(fù)重金屬污染土壤的策略主要有如下兩種：

其一，穩(wěn)定化：即改變污染土壤中重金屬存在的形態(tài)，降低重金屬污染物活性，弱化其遷移能力，減少生物對(duì)污染物的累積與利用，使其鈍化而不進(jìn)入食物鏈，從而降低毒性，達(dá)到修復(fù)的目的。圍繞此種修復(fù)途徑，國(guó)內(nèi)外相應(yīng)的修復(fù)技術(shù)措施如下：

化學(xué)措施，是將修復(fù)劑、阻抑制劑、活性劑等加入土壤，使其充分混合而發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，降低重金屬污染物水溶性、擴(kuò)散性和生物有效性，從而減少重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。此法操作簡(jiǎn)便、見(jiàn)效快、成本相對(duì)也不太高，但是只是改變了土壤中重金屬的存在形式，重金屬離子仍然留存在土壤中，存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并不能根治土壤重金屬污染問(wèn)題。

其二，總量降低：將重金屬在土壤中存在形態(tài)轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)或生物有效態(tài)，運(yùn)用工程、化學(xué)、生物等技術(shù)手段將土壤中重金屬摒棄與清除，從而減少土壤中重金屬總量，達(dá)到根治修復(fù)污染土壤的目的。圍繞此種修復(fù)途徑，國(guó)內(nèi)外相應(yīng)的修復(fù)技術(shù)措施如下：

（1）淋洗法，向土壤中噴施潔凈水或可溶態(tài)溶液（利于重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化）等淋洗液，將被土壤微團(tuán)粒吸附的重金屬污染物轉(zhuǎn)化為可溶離子或絡(luò)合物，然后收集形態(tài)已轉(zhuǎn)化的淋洗液，分離、回收重金屬，并做到淋洗液循環(huán)利用。此法具有長(zhǎng)效性，但操作過(guò)程復(fù)雜、修復(fù)成本較高，淋洗液處理麻煩，易造成土壤肥力流失。

（2）熱處理法，是將土壤中一些揮發(fā)性的重金屬（如汞、砷等）通過(guò)加熱的方式使其揮發(fā)、釋放出來(lái)。此法修復(fù)局限性較大，多針對(duì)一些具有揮發(fā)性的重金屬，修復(fù)成本高，處理后多數(shù)土壤被破壞，不能再農(nóng)用。

（3）電動(dòng)修復(fù)法，是將土壤中重金屬污染物，通過(guò)電場(chǎng)的作用使其轉(zhuǎn)化為游離的離子態(tài)，向電極區(qū)定向遷移、富集，然后集中收集、處理富集區(qū)的重金屬。此法修復(fù)效率較好，但多修復(fù)設(shè)備要求較高，修復(fù)成本高、土壤理化性狀易于改變。

（4）動(dòng)物修復(fù)，是利用土壤中某些具有能吸收重金屬特性的動(dòng)物（如一些低等動(dòng)物蚯蚓、鼠類(lèi)等），一定限度上降低污染土壤中重金屬含量，達(dá)到修復(fù)土壤的目的。此法修復(fù)安全性較高，但修復(fù)周期較長(zhǎng)，耗費(fèi)時(shí)間。

（5）微生物修復(fù)，是利用土壤中微生物的吸收、沉淀、氧化和還原等作用，轉(zhuǎn)化重金屬離子為低毒產(chǎn)物，從而降低含重金屬土壤的毒性。與之相互作用，改善土壤根際微環(huán)境，提高植物對(duì)重金屬吸收，固定或揮發(fā)的效率。此法快速、安全，但修復(fù)成本高、受環(huán)境因素影響大。

（6）植物修復(fù)，是利用植物（基于特定植物對(duì)某一種或某一類(lèi)化學(xué)元素耐受性和超強(qiáng)積累性的理論）及其微生物共生體，對(duì)土壤環(huán)境中的重金屬進(jìn)行吸收、積累及超富集，達(dá)到清除土壤中重金屬的目的。此法成本低、不改變土壤性質(zhì)、沒(méi)有二次污染，但耗時(shí)長(zhǎng)、污染程度不能超過(guò)修復(fù)植物的正常生長(zhǎng)范圍。

（7）化學(xué)吸附法，是向土壤中加入合成是向土壤中加入螯合劑、吸附劑等，通過(guò)靜電吸附、離子交換、螯合配位等途徑與相應(yīng)重金屬結(jié)合，再外加磁力，通過(guò)磁選分離，將重金屬?gòu)耐寥乐幸瞥?，進(jìn)而在外部環(huán)境中對(duì)移除的重金屬進(jìn)行處理。此法操作簡(jiǎn)便、見(jiàn)效快、成本低，將重金屬?gòu)耐寥乐幸瞥?，可根治土壤中重金屬污染?wèn)題，但目前相應(yīng)的螯合劑、吸附劑材料選擇與合成及工程推廣應(yīng)用技術(shù)不成熟，還處在研究階段。

通過(guò)對(duì)比多種土壤修復(fù)方法，考慮到易于操作、高效持續(xù)、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，吸附法展現(xiàn)出了良好推廣、應(yīng)用前景。傳統(tǒng)吸附劑（如活性炭、活性礦物材料等）具有高比表面積的特性，以此利用物理作用吸附重金屬;而現(xiàn)代吸附新材料多基于表面修飾改性，引入具有靜電吸附、離子交換、螯合配位等功能的官能團(tuán)（如氨基、羥基、巰基、羧基等），以期達(dá)到選擇性吸附、鈍化/穩(wěn)定化土壤中重金屬的目的。然而，此類(lèi)吸附材料存在不易于從土壤中分離，致使重金屬仍留存在土壤，易于受到外界諸多因素影響而使被吸附、鈍化重金屬重新活化的弊端，實(shí)現(xiàn)不了根治土壤重金屬污染的目的。

當(dāng)前，納米材料因其克服了傳統(tǒng)材料的束縛，以其比表面積大、吸附性超強(qiáng)、催化和活性高等特有性能，已廣泛應(yīng)用于社會(huì)各行業(yè)領(lǐng)域。近年來(lái)，納米材料以其優(yōu)越的理化性能被納入環(huán)境修復(fù)的視野中，將納米材料應(yīng)用于土壤重金屬污染修復(fù)已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

目前，納米材料用于修復(fù)土壤重金屬污染的研究才剛剛起步，一般處在異位修復(fù)實(shí)驗(yàn)室模擬階段。因此，結(jié)合農(nóng)田重金屬污染現(xiàn)實(shí)狀況，順應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)研究趨勢(shì)，形成新修復(fù)技術(shù)與理論體系，并對(duì)其進(jìn)一步探索[3]。新修復(fù)技術(shù)的思路：基于原位修復(fù)技術(shù)手段，將合成的磁性螯合納米材料加入土壤中，在土壤中讓納米材料與重金屬污染物充分接觸，并發(fā)生一系列反應(yīng)，吸附土壤中重金屬，再通過(guò)外加磁力進(jìn)行磁選分離，將重金屬?gòu)耐寥乐幸瞥?，達(dá)到根治修復(fù)土壤重金屬污染的目的。

2 結(jié)論

土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究取得了一定成果，但也存在許多不足之處，還需進(jìn)一步深入探索與研究[4]。土壤污染類(lèi)型、途徑多種多樣，其修復(fù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要統(tǒng)籌、綜合、系統(tǒng)、全面考慮，力求修復(fù)技術(shù)與措施向著綠色環(huán)保、操作簡(jiǎn)單、效果可靠、持續(xù)高效、易行推廣的趨勢(shì)發(fā)展，推動(dòng)土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)應(yīng)用盡快落地，切實(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，改善人居環(huán)境安全，保障人體健康。

參考文獻(xiàn)

[1]孫鐵珩，李培軍，周啟星，等.土壤污染形成機(jī)理與修復(fù)技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]丁竹紅，胡忻，尹大強(qiáng).螯合劑在重金屬污染土壤修復(fù)中應(yīng)用研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，18（2）：777-782.

[3]范吉強(qiáng).工業(yè)污染場(chǎng)地土壤修復(fù)技術(shù)研究[J].科技風(fēng)，2019（33）：134.

[4]曲智，張慶波.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（10）：91+101.

收稿日期：2020-01-29

作者簡(jiǎn)介：尹金珠（1984-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)修復(fù)與環(huán)境治理。