葉遼羽 蔣洪 唐王龍

摘 要：土壤重金屬污染是現(xiàn)代化進(jìn)程中遺留下來的非常嚴(yán)重的“痼疾”，造成了嚴(yán)重的環(huán)境和健康風(fēng)險。如何有效地治理并獲取經(jīng)濟(jì)效益，是眾多環(huán)保類企業(yè)的關(guān)注點(diǎn)。主要介紹了我國重金屬污染的現(xiàn)狀以及重金屬污染治理技術(shù)的特點(diǎn)，并對重金屬污染治理的前景進(jìn)行了展望，以期為開拓重金屬污染治理市場的企業(yè)提供參考和建議。

關(guān)鍵詞：重金屬污染;固化穩(wěn)定技術(shù);土壤植物修復(fù)技術(shù);土壤淋洗技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，隨著各類生產(chǎn)、生活活動的增加，土壤受到的污染程度也越來越嚴(yán)重。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國重金屬污染土壤面積高達(dá)2 000萬公頃。我國部分地區(qū)的生態(tài)環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)受到了嚴(yán)重的破壞，重金屬污染治理市場十分巨大。我國重金屬土壤污染處于起步階段，在不斷地完善與探索。目前，我國較為成熟的重金屬土壤污染修復(fù)技術(shù)主要以原位/異位固化/穩(wěn)定化、原位/異位氧化還原、植物修復(fù)技術(shù)為主。伴隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，傳統(tǒng)的建筑行業(yè)受到?jīng)_擊，新興業(yè)務(wù)市場得到發(fā)展，不少企業(yè)瞄準(zhǔn)重金屬污染治理行業(yè)。如何在該行業(yè)實現(xiàn)技術(shù)或者市場份額的突破，是許多企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。本研究主要介紹了重金屬污染治理技術(shù)，以期為企業(yè)開拓重金屬污染治理市場提供參考和建議。

1 ? ?國內(nèi)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

各類用地污染情況如表1所示，由表1可知，各類用地存在不同程度的無機(jī)物和有機(jī)物污染，污染物以無機(jī)物重金屬為主，無機(jī)型污染點(diǎn)位超標(biāo)率占全污染物點(diǎn)位超標(biāo)率的82.8%。我國南方土壤污染重于北方，其中長三角、珠三角和東北老工業(yè)基地等部分地區(qū)土壤污染突出，西南、中南地區(qū)重金屬污染嚴(yán)重超標(biāo)。無機(jī)型污染物以鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種重金屬為主，鎘、汞、砷、鉛4種無機(jī)污染物含量呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢[1]。鎘、砷、汞、銅、鉛、鎳污染范圍廣，涉及各類用地，且點(diǎn)位超標(biāo)率高。其中，典型的無機(jī)重金屬污染物為砷和鎘，是重點(diǎn)治理對象。

2 ? ?重金屬污染治理技術(shù)

盡管對重金屬污染治理的各類修復(fù)技術(shù)的研究和應(yīng)用已有較多報道，但是目前我國重金屬污染場地修復(fù)技術(shù)的研究存在一定的局限性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國當(dāng)前的需要[2]。

2.1 ?固化穩(wěn)定技術(shù)

重金屬與土壤的相互作用包括吸附、絡(luò)合和沉淀作用。其中，絡(luò)合作用主要發(fā)生在重金屬離子濃度低的條件下，且絡(luò)合物也可能具有一定的水溶性，在濃度較高時，吸附作用占主要地位[3]。沉淀作用可使重金屬固定在土壤中。研究表明，在堿性條件下，重金屬更易發(fā)生沉淀[4]。吸附和沉淀作用程度與重金屬種類有關(guān)，其中，鎘、鎳、銅、汞、鉛等重金屬在土壤孔隙溶液中以金屬離子的形式存在，易發(fā)生沉淀和吸附，移動性較弱。

固化/穩(wěn)定化方法的原理為在土中加入吸附劑和固化劑[5]，促使這些重金屬元素發(fā)生吸附和沉淀，減少其可交換態(tài)含量或大大降低其可移動性。采用原位修復(fù)設(shè)備在原位向污染介質(zhì)中添加固化劑/穩(wěn)定化劑，使其發(fā)生物理、化學(xué)作用，污染介質(zhì)將被密封在固體材料中。或者將污染物轉(zhuǎn)化成化學(xué)惰性形態(tài)，減少其在環(huán)境中的遷移和擴(kuò)散。常用的原位固化穩(wěn)定技術(shù)采用的機(jī)械設(shè)備有高壓旋噴設(shè)備、深層攪拌設(shè)備、挖掘、翻耕或螺旋鉆等，其中，高壓旋噴與深層攪拌設(shè)備適用于深層土，挖掘、翻耕或螺旋鉆適用于淺層土。

2.2 ?土壤植物修復(fù)技術(shù)

土壤植物修復(fù)技術(shù)的原理是通過植物提取、根際過濾、揮發(fā)和固定等方法，去除、轉(zhuǎn)化和破壞土壤中的污染物質(zhì)，使污染土壤恢復(fù)正常功能。植物修復(fù)設(shè)備主要有富集植物育苗設(shè)施、種植所需的農(nóng)業(yè)機(jī)具（翻耕設(shè)備、灌溉設(shè)備、施肥器械）、焚燒并回收重金屬所需的焚燒爐、尾氣處理設(shè)備、重金屬回收設(shè)備等。

土壤植物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵要素包括污染物類型、污染物初始濃度、修復(fù)植物選擇、土壤pH、土壤通氣性、土壤養(yǎng)分含量、土壤含水率、氣溫條件、植物對重金屬的年富集率及生物量、尾氣處理系統(tǒng)污染物排放濃度、重金屬提取效率等。植物修復(fù)的特點(diǎn)是技術(shù)處理周期較長，一般需3～8年，處理成本相對低廉，國內(nèi)的工程應(yīng)用成本為100～400元/t。

2.3 ?土壤淋洗技術(shù)

土壤淋洗修復(fù)技術(shù)是將含有洗助劑的水溶液或者將水注入重金屬污染土壤，將污染土壤中的污染物洗脫[6]，關(guān)鍵在于尋找有針對性的淋洗液。淋洗液經(jīng)常使用草酸、鹽酸和乙二胺四乙酸，其中，乙二胺四乙酸對銅、鉛等重金屬離子的提取效果最好。從總體上看，土壤淋洗工藝簡單，消耗成本低，但一些滲透系數(shù)小的黏性土不適合使用，不僅修復(fù)效果差，也容易造成化學(xué)殘留物以及土壤的二次污染。淋洗法只適用于小面積高污染的中壤土、砂壤土和砂性土等滲透性好的土壤。

2.4 ?技術(shù)對比研究

對于受污染的場地，選擇一種或多種具體的修復(fù)技術(shù)至關(guān)重要。很多因素影響了修復(fù)技術(shù)的選擇，主要包括場地條件、污染物特性、修復(fù)時間和費(fèi)用要求，表2比較了常用的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)。

由表2可知，各個修復(fù)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)明顯，對于固化穩(wěn)定技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)幾乎適用于所有土壤，修復(fù)周期相對較短，修復(fù)效果最好。但是同樣也存在一定的缺點(diǎn)。對于同時存在重金屬與揮發(fā)性有機(jī)物的場地不適用，以污染物總量為驗收目標(biāo)的項目也不適用[6]。植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、適用土壤類型多，缺點(diǎn)是修復(fù)周期較長，且植物生長受氣候、土壤等條件影響，不適用于污染物濃度過高或土壤理化性質(zhì)嚴(yán)重破壞等不適宜修復(fù)植物生長的土壤，且植物修復(fù)的效果較差。對于土壤淋洗技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是周期較短，對于滲透性好的土壤修復(fù)效果較好。缺點(diǎn)是淋洗技術(shù)修復(fù)成本很高，對機(jī)械設(shè)備要求較高，淋洗后的滲濾液需要搬運(yùn)處理，且不適用于滲透系數(shù)低的土壤，修復(fù)效果一般。綜上所述，相比其他修復(fù)技術(shù)，采用固化穩(wěn)定技術(shù)修復(fù)重金屬污染場地，在經(jīng)濟(jì)成本、使用便捷性、長效性等方面優(yōu)勢明顯，是處理重金屬污染土壤的最有效手段。

3 ? ?土壤重金屬污染治理展望

（1）重金屬治理是未來發(fā)展的大勢所趨，行業(yè)前景可觀。國家對于環(huán)境污染治理高度重視，企業(yè)今后涉足于重金屬污染領(lǐng)域?qū)⒊蔀橼厔荨Ｎ覈亟饘傥廴就寥乐卫砑夹g(shù)發(fā)展處于初步階段，而我國的土壤修復(fù)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，但以往的研究成果顯示，目前我國大部分的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)尚處于實驗室的水平，盡管部分研究修復(fù)取得了成功，但均因成本高等并沒有得到推廣使用。因此，繼續(xù)開展重金屬土壤修復(fù)技術(shù)的研究，并進(jìn)行不斷的優(yōu)化迫在眉睫，要想形成一套成熟的、經(jīng)濟(jì)有效的治理體系還需要走很長的路。

（2）我國的土壤污染以復(fù)合污染為主要特征。生物修復(fù)技術(shù)及物理修復(fù)技術(shù)等是我國使用范圍較廣的修復(fù)技術(shù)，因此，加強(qiáng)對復(fù)合污染修復(fù)技術(shù)的研究至關(guān)重要，這也將會成為今后我國土壤修復(fù)研究的重點(diǎn)方向之一。

（3）單一的重金屬污染修復(fù)技術(shù)難以對復(fù)雜的污染環(huán)境進(jìn)行徹底治理。因此，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究將成為重金屬污染土壤修復(fù)領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)和發(fā)展方向。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]陳靜生，陳昌篤，周振惠，等.環(huán)境污染與保護(hù)簡明原理[M].北京：商務(wù)印書館，1981.

[3]JONES L H，JARVIS S C.The fate of heavy metal[M].UK：The Chemistry of Soil Processes（Eds. Greenland D J and Hayes M H B），John Wiley and Sons，1981.

[4]CICCU R，GHIANI M，SERCI A，et al.Heavy metal immobilization in the mining-contaminated soils using various industrial wastes[J].Minerals Engineering，2003，16（3）：187-192.

[5]杜延軍，譚鐘揚(yáng).水泥固化處理重金屬污染土的研究進(jìn)展[C].南京：第十屆全國地基處理學(xué)術(shù)討論會論文集“地基處理理論與技術(shù)進(jìn)展”，2008.

[6]馮永杰.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究的現(xiàn)狀與展望[J].環(huán)境與發(fā)展，2020，32（4）：77-78.