摘要：隨著工農業(yè)的迅速發(fā)展，以及發(fā)展過程中環(huán)保設施和管理的缺失，導致大量重金屬污染物進入土壤系統(tǒng)，一旦進入土壤的重金屬污染物含量超過土壤本身的自凈能力，將會導致土壤功能和結構的破壞，有害物質或其分解產物在土壤中積累，并最終通過直接或間接途徑進入人體，危害人體健康。本文綜述了國內外重金屬污染場地的物理修復技術、化學修復技術和物化聯(lián)合修復技術，對比各修復技術的優(yōu)缺點，為土壤重金屬污染場地治理與修復提供新思路和新方法。

關鍵詞：重金屬污染;土壤;物化聯(lián)合修復技術;污染場地治理

土壤重金屬污染是指由于人類活動，土壤中的微量重金屬元素在土壤中過量沉積而引起的含量過高最終超過背景值，進而造成生態(tài)環(huán)境質量惡化的現(xiàn)象。我國土壤重金屬污染來源主要有工業(yè)場地搬遷、城市垃圾、污水灌溉、大氣中沉降以及廢棄物的處置不當?shù)萚1-3].。土壤重金屬污染具有長期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解等特點，具有一定的治理難度和突出的環(huán)境風險[4].因此，土壤重金屬污染修復技術的研究備受關注.

在眾多重金屬修復技術當中，物理、化學修復技術具有容易實施，效率高，適用土壤范圍廣等特點，被廣泛應用于重金屬污染場地的治理中，并取得了顯著效果。本文綜述了國內外重金屬污染場地的物理/化學修復技術和物化協(xié)同修復技術，分析比較各種修復技術，為土壤重金屬污染場地治理與修復提供新思路和新方法，以降低土壤重金屬污染的危害。

1 重金屬污染修復技術

1.1物理修復技術

物理修復是利用物理原理來治理重金屬污染的土壤，可用于重金屬污染的物理修復技術包括改土處理、電動處理、熱處理和玻璃化技術等。

1.1.1改土處理

改土處理包括翻土、換土和客土等方法。土壤僅受輕度污染時采用深耕翻土的方法，翻土是將污染的表層土翻耕至下層，利用稀釋達到減輕污染濃度的目的?？屯练ㄊ侵苯釉谖?/p>

染土壤里加入一定比例未污染的土壤，混合均勻或覆蓋在表面，使污染物的濃度降低或是減少與動植物的接觸以達到減輕危害的目的;換土是指把污染土壤取走換成未污染的土壤，僅適用于小面積重污染，但是要妥善處理換走的土壤。1

呂本儒、楊湘智[5]對某化工污染場地中污染土壤采用換土法異位修復工程，采用《展覽會用地土壤環(huán)境質量評價標準》（暫行）（HJ350-2007）為評價標準，采樣點位與前期調查時發(fā)現(xiàn)存在污染的點位重合通過分析，所采集的樣品全部達到A級標準，一次性通過驗收監(jiān)測。改土處理法的對土壤的修復效果好，不受土壤條件的限值，但人物力消耗極大，污染物無法得到根除。

1.1.2 電動處理

電動修復也叫電修復，主要原理是將電極插入到受污染的土壤中并通以直流電，污染物在電場作用下發(fā)生電化學反應，遷移富集于電極區(qū)，從而達到去除污染物的目的[6]。此方法有耗能低、修復周期短、對環(huán)境影響少等優(yōu)點，但是它只適用于透水性差粘土類小面積污染區(qū)土壤的修復，對于大面積污染土壤如礦區(qū)土壤、冶煉廠周圍的污染土壤等效果不佳且技術上還不夠完善。

ALMEIRA等[7]采用電動修復處理受鎘污染高嶺土向陰極添加不同濃度的硝酸溶液對高嶺土中鎘的影響，結果表明，向陰極電解液中添加濃度為0.06M硝酸，可以去除高嶺土中鎘，去除率達到98%;周鳴等[8]采用電動力學修復銅、鉛、鎘復合污染土壤，研究發(fā)現(xiàn)在EDTA溶液與重金屬的絡合可以強化電動修復效果，在0.1mol/L的EDTA實驗條件下，復合污染土壤中總銅、總鉛、總鎘的去除率分別為90.2%、68.1%和95.1%;Cameselle等[9]以有機酸中的檸檬酸為促進劑，對受重金屬污染的農田土壤進行電動修復研究，結果表明。在濃度0.5M檸檬酸、土壤pH值為2-4時，Cd的去除率為78.7%，Co的去除率為78.6%，Cu的去除率為72.5%，Zn的去除率為73.3%，Cr的去除率為11.8%，Pb的去除率為9.8%。

1.1.3 熱處理

熱處理修復重金屬污染的土壤方式通常有兩種，分別為熱脫附修復和熱解修復。熱脫附修復指在高頻電壓的作用下產生熱能，通過熱量在土壤介質中傳導，促使重金屬從土壤環(huán)境中解吸、分離，最終達到去除污染物目的，熱脫附修復主要用于 Hg 和 Se 等易揮發(fā)重金屬污染的土壤[10]。熱解修復是指物質受熱分解的反應過程，對于重金屬而言，溫度較高時，熱解處理能夠改善土壤等固相中的重金屬的穩(wěn)定性，增加重金屬固化效果[11]。

勾立爭等[12]采用熱脫附方式修復華北地區(qū)汞污染土壤，研究發(fā)現(xiàn)提高熱脫附溫度和時間會促進汞去除。楊勤等[13]以兩種地區(qū)汞污染土為樣品進行熱脫附處理，結果表明在一定熱脫附溫度和時間條件下土壤總汞殘余量降至10mg/kg，脫附率達到90%。權勝祥[14]在一定溫度和時間下，對電子垃圾區(qū)土壤進行焚燒固化處理，結果顯示Cr?Mn?Co?Ni?Cu?Zn和Cd的固定率分別為90.0%?85.4%?99.8%?95.9%?99.6%?93.0%和87.4%;陳天明等[15]采用熱處理法處理電鍍污泥，促使污泥中重金屬由非穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉化，銅和鎳殘渣態(tài)含量由79. 65% 和 54. 32%提升至96. 70%和84. 62%，降低了重金屬的可利用性。

1.1.4玻璃化技術

玻璃化技術是指向污染土壤中插入電極，對污染土壤固體組分給予高溫處理，使污染物得以揮發(fā)或熱解從而從土壤中去除的過程。熔化的污染土壤冷卻后形成化學惰性的、非擴散性的整塊堅硬玻璃體，進而使有害金屬得到固化。玻璃化技術已較多地應用于飛灰、污泥中的重金屬的固定及資源化，顯示了較大的優(yōu)勢[16-18]

王貝貝等[19]采用微波技術對土壤中Cd玻璃化固定研究，微波（539W）輻照5min時，土壤中Cd的固定率可達到95%以上;張金龍等[20]通過正交實驗表明，對于重金屬As、Pb和Zn，溫度和重金屬濃度對重金屬固定效率影響最為顯著，在重金屬濃度為6000mg/kg時，重金屬固定效率最高。

1.2 化學修復技術

化學修復技術主要是指通過利用改良劑使土壤中的重金屬進行化學反應，最終達到修復目的，化學修復技術重點在于改良劑的選擇[21]，廣泛用于重金屬污染的改良劑有：無機淋洗劑、螯合劑、有機酸、表面活性劑和復合淋洗劑等?？捎糜谥亟饘傥廴镜幕瘜W修復技術包括土壤淋洗和穩(wěn)定化修復等

1.2.1 土壤淋洗

土壤淋洗法是利用能促進土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移的生物化學溶劑，通過水力壓頭或在重力作用下將其注入被污染的土層中，將土壤中的固相重金屬轉移至液相中，然后再把含有污染物的液體從土層中抽提出來，進行分離和污水處理[22]。淋洗的機制為利用淋洗液或化學助劑與土壤中污染物結合，通過淋洗液的解析、螯合、溶解或固定等化學作用，達到修復土壤的目的[23]。

土壤淋洗修復方法的關鍵在于尋找一種經濟實用的淋洗劑，既能有效的去除重金屬污染物，不會破壞土壤基本理化性質，而且不會造成二次污染[24]。

武迎飛[25]采用EDTA溶液對Pb、Cd重金屬污染土壤進行室內震蕩淋洗，結果表明0.1mol/LEDTA比0.05mol/LEDTA淋洗效果更好，Pb、Cd去除效果最高可達52.27%、83.65%;梁金利等[26]采用1mol/L的草酸，淋洗5h，淋洗4次條件下可達到最佳淋洗效果，Cu、Zn、Ni和Cr的去除率為99.6%，66.98%，88.7%和18.23%;李明等[27]采用土壤淋洗與生物炭穩(wěn)定化聯(lián)合修復高濃度Cd污染土壤，使用0.12moL/LEDTA-2Na淋洗震蕩3h，對Cd的去除率達到81.3%，有效態(tài)Cd的含量降低了51.0%，對土壤中Cd去除效果顯著。

1.2.2 穩(wěn)定化修復

土壤穩(wěn)定化修復是指在受污染的土壤中加入各類穩(wěn)定化藥劑，通過化學或物理的方式來吸附、沉淀、絡合、離子交換和氧化還原等反應，從而改變重金屬的形態(tài)，減少受污染土壤中的有害組分的毒性、溶解遷移性、降低污染物的生物有效性，從而達到修復受污染土壤的目的[28]。目前，常用的穩(wěn)定化藥劑有磷酸鹽藥劑、粘土礦物、硫化物和礦渣等。在眾多重金屬修復技術中，穩(wěn)定化技術具有花費少、環(huán)境損失小、修復后土地可規(guī)利用率高、適用范圍廣等[29]諸多優(yōu)點，因此該技術被廣泛應用于重金屬污染土壤修復之中

莫小榮等[30]采用FeS、電石渣、菌渣及其復配組合對砷污染土壤進行穩(wěn)定實驗，結果表明，單獨使用FeS對土壤As穩(wěn)定化率為84.69%，F(xiàn)eS、電石渣和菌渣在一定比例下復配，對As的穩(wěn)定化率可達到90.53%，復配穩(wěn)定化藥劑優(yōu)于單一穩(wěn)定化藥劑;李倩[31]針對某地區(qū)有色金屬廠Cd、Pb、As復合重金屬污土壤，篩選、復配了 TMT-15-FeCl3-熟石膏復配型穩(wěn)定化劑，優(yōu)化影響因素，穩(wěn)定化7d，對土壤中有效態(tài) Cd、Pb和As 的穩(wěn)定化率分別可達 61. 28%、73. 62% 和51. 86%。

2 修復方法比較

不同修復技術的對比如表1所示。重金屬污染場地的修復需要考慮多種因素，修復技術的選擇需要確保污染場地的修復效果能滿足土地利用方式的要求，在技術上可行條件下兼顧經濟成本和未來發(fā)展規(guī)劃，選擇達到目標的最簡化的途徑或方法[10]。

3 物化聯(lián)合修復技術

物理和化學修復方法單獨作為重金屬污染土壤修復技術已經有了許多的研究和報道，而協(xié)同兩者或兩者以上修復方式進行聯(lián)合修復重金屬污染土壤的研究較少。聯(lián)合修復旨在提高污染土壤的修復速率與效率，而且可以克服單項修復技術的局限性，實現(xiàn)更高效的修復[32]。

孟凡生[33]等在電動修復條件下，向陰極添加高錳酸鉀溶液用以修復鉻渣污染土壤，使鉻渣污染土壤去除率20.9%提高到42.6%，究其原因，在高錳酸鉀氧化作用使三價鉻轉化為遷移更加活躍且不容易形成沉淀的六價鉻，促進了鉻的去除;羅志遠[34]采用物理篩分和EDTA淋洗聯(lián)合修復重金屬Pb、Cd、As污染土壤，結果表明，對大于0.074mm粒徑重金屬污染土壤含量值低于限制要求，修復效果顯著，但對于細粒徑土壤EDTA淋洗無法達到目標值，需另尋他法;徐紅婷[35]等采用電動-氧化修復條件修復重金屬污染土壤，結果表明，控制陰極液pH值為酸性時，該方法對重金屬有一定的去除作用。

4 研究展望

物化修復技術修復具有快速高效的特點，但也有破壞土壤結構，能耗大，易造成二次污染等局限性。因此，多技術聯(lián)合修復是未來發(fā)展趨勢，作者認為關于重金屬污染土壤修復的進一步研究可以從以下角度開展工作：

（1）由于我國土壤污染面積較大，在制定有關重金屬污染土壤修復計劃時，應該根據(jù)不同重金屬的來源及存在形態(tài)，發(fā)展相應的修復技術，選取經濟高效的修復設施是重金屬土壤修復的重中之重。

（2）針對我國嚴重的土壤污染形勢，克服單一修復技術的缺點，可以采用物化修復技術與生物修復技術相結合的方式綜合治理重金屬污染土壤。

（3）我國土壤修復仍處于初級階段，應盡快建立完善的土壤環(huán)境保護體系，嚴格落實環(huán)境監(jiān)督機制，加強環(huán)境執(zhí)法力度，使土壤治修復工作更加的科學。

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作者簡介：陳馳（1995-），男，碩士研究生，主要研究方向為有機物、重金屬污染土壤修復。

沈陽建筑大學市政與環(huán)境工程學院 遼寧沈陽 110168