土壤重金属污染与修复技术研究
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作者:李茸
摘要：由于我国工业化不断的发展、矿产资源的不合理开发利用、农药的不合理利用、污水浇灌农田等，加剧了土壤污染。至今，污水灌溉的占地面积达到135万hm2左右，重金属污染则达到该面积的64%左右。土壤重金属污染引发的农产品质量安全问题等群体性事件逐年增多，严重危及到人民群众的健康安全，如不及时采取防治措施，将严重影响社会稳定和经济发展。面临此现象，我们主要采取工程、物理-化学以及生物修复技术去解决，从而为土壤重金属污染修复治理提供科学依据。
关键词：土壤;重金属污染 ;修复
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-00-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.037
Study on heavy metal pollution and remediation technology in soil
Li Rong
（Environment Branch of Sinocoal Huasheng Hydrogeological Survey Co.，Ltd.，Handan Hebei 056004，China）
Abstract：Due to the continuous development of industrialization， the unreasonable development and utilization of mineral resources，the unreasonable utilization of pesticides， and the sewage irrigation of farmland，the soil pollution is intensified. Up to now， sewage irrigation covers an area of about 1.35 million Hm2，and heavy metal pollution accounts for about 64% of the area.The quality and safety problems of agricultural products caused by heavy metal pollution are increasing year by year， which seriously endangers the health and safety of the people.If the prevention and control measures are not taken in time，it will seriously affect social stability and economic development.Facing this phenomenon， we mainly adopt engineering， physical-chemical and bioremediation technology to solve it，so as to provide scientific basis for remediation of heavy metal pollution in soil.
Key words：Soil;Heavy metal pollution;Remediation
土壤重金屬污染对农业生产、人类食物、自然生态、水土环境、人居环境都会产生影响。由于重金属直接或间接导致人中毒的现象时有发生，所以最近几年我国对重金属的污染防治越来越重视。
1 土壤的污染来源
我国经济不断发展，人们的生活质量也越来越好，但是重金属污染土壤的现象时有发生，尤其是一些冶金、石油化工等重工业企业更是加剧了环境的污染。特别是重工业企业生产期间所产生的污水和废渣遗留在土壤中，从而造成了土壤的污染。
重金属污染源具有存储时间较长、较隐蔽以及不可逆等特点，如不能将这些污染物彻底的清除，会造成土壤开发困难，给后面土地利用带来很多的问题。
2 目前的土壤修复技术
土壤重金属污染元素难以被自然降解，只会在形态上变化和迁移。因此，各种重金属修复技术都是围绕“去除”这一核心来研究的。针对污染土壤中重金属含量、浓度和土壤性质、地理性质，会有不同的针对性修复手段。一般来说，开展土壤重金属污染修复所采用的技术大致可以分为工程修复、物理-化学修复和生物修复。见图1。
2.1 工程修复技术
工程修复手段沿用已久，其优缺点鲜明。优点是比较彻底且效果稳定，但工程量大、投资高、破坏土地本身结构并且换出的污土仍需进行堆存和处理。
（1）客土法：是指将没有被污染的土壤与被污染的土壤添加在一起，让上层土壤污染物占比降低，从而减少植物根系对污染物的吸收，降低对人类的危害。
（2）换土法：是指将污染的土壤挖出外运至它处进行处置，然后在被移走污染土壤场地填上干净的土壤。见图2。
（3）深耕翻土法：是指深翻土壤，将浅层土壤中的污染物分散到深层土壤中，来达成稀释土壤污染的作用。
运用以上工程修复技术能够有效降低土壤中污染物的含量，降低土壤-植物系统因污染物而产生的毒害，降低农产品的食品卫生的不达标率。对于轻度污染的土壤，一般使用翻土技术，其优点是动土较少，而重度污染土壤则用客土与换土的技术。
2.2 物理-化学修复
这种修复是针对污染介质和污染物的物理特性和化学特性，对污染场地进行修复，其优点是周期短，并且能够运用于处理各类污染物。主要的物理-化学修复技术有：化学钝化、固化-稳定化技术、原位化学氧化修复技术、淋洗技术、电动力学修复技术以及土壤性能改良技术等。 （1）化学钝化。该方法通过向重金属污染的土壤中加入钝化剂，有效将土壤中的重金属稳定，降低其生物活性及迁移能力。采用的固化剂包括各类含磷物质、粘土矿物、生物炭及氧化物等。
（2）固化-稳定化技术。这种处理技术费用十分低廉，能够减少一些不是特别敏感区污染土壤治理的成本。石灰、沸石、硅酸盐水泥和沥青等是常见的稳定剂，其中用的最多的就是水泥。污染物的埋深、土壤的pH值和土壤中有机质含量等都会影响该技术的有效性。
（3）淋洗技术。该技术将可加速土壤中污染物溶解和迁移的溶剂，通过水压注入被污染土层中，再将带有污染物的液体从土壤中抽出来进行处理。土壤淋洗技术的重点是选择提取剂，好的提取剂一方面可以提取污染物，另一方面又不会破坏土壤结构。但是提取剂很难寻找，而且，提取物使用不当的话，会导致二次污染。所以研发高效的表面活性剂，降低费用，使修复效率提高等是这种技术的主要课题。
该技术的优点是效率高、周期短，但对于水的需求比较高，需要将修复场地选取在水源旁边，而且会增加处理废水的成本。
（4）电动力学修复技术。土壤电动修复技术已经被广泛使用在重金属污染的治理中，其原理是通过电化学及电动力学作用，使污染物向电极区富集，然后进行集中处理。该技术与传统技术相比，具有低成本、适用范围广、可控性强、处理效率高且较彻底（一般可去除90%以上重金属）、保持原有生态环境等特点。
（5）原位化学氧化修复技术。在不同埋深的污染土壤中加入氧化剂，使土壤重金属污染物氧化为毒性低的物质，一般使用的氧化剂有FeSO4、NaHSO3、SO2和Na2S2O3等。
（6）土壤性能改良技术。该技术是依据土壤性质以及污染物的种类采取改良剂或人为改变土壤氧化—还原电位的工程技术，向土壤中施加的改良剂有石灰、磷酸盐、堆肥、硫磺、高炉渣、铁盐等。该技术可一定时期内一定程度地固定污染物，控制其危害，是比较经济有效的重金属污染土壤修复途径之一，但不能去除污染物。
土壤物理-化学修复技术也是当今主流方式之一，相对于工程修复的异位解决方案，物理化学技术许多为原位修复，有效降低了运输成本。
2.3 生物修复技术
采用生物进行污染土壤治理是近年来的新兴技术手段，也是未来可期的一种有利采纳的技术手段。该技术是利用植物代谢以及微生物的生命代谢功能吸收和降解污染源，从而减小对土壤的破坏。通过该技术使土壤中重金属形态发生改变，则可以起到减少、积累固定土壤中重金属污染的作用。通过这一技术的实施，重金属可以利用生物技术被吸收，再进行合理的处理，可以有效减小对土壤的污染。
（1）植物修复技术。该技术利用种植高去污、高产以及美观的植物，使得土壤中的重金属污染物提取、固定、降解、挥发等，降低土壤中重金属含量，同时还能起到水土保持的作用。植物修复见图3。植物修复技术应用范围很广，不仅可以去除土壤污染，也可以用于人工湿地建造等等。这一方法对技术和成本的要求较低，操作也较简便。
我们都知道广西是种植甘蔗最多的地方，试验结果显示，甘蔗可以有效处理以及修复重金属对土壤的污染。湖南的湘西用野菊花对某铅锌矿区的修复治理十分有效。但这一技术在植物选取上有一定的适用条件，同时会受土质、气候等影响。
（2）微生物修复技术。土壤微生物修复技术是利用特定功能的微生物，在环境适宜的情况下，通过离子交换、络合作用，使土壤中的重金属固定或转化等，减少土壤中重金属的含量。该技术相比于传统物理化学修复技术来说，具有更彻底的修复能力，且对生态环境破坏较小，从而具有广泛的适用性。
3 结束语
当前，土壤重金属污染问题日益凸显，关于土壤污染修复技术的研究也越来越受到科研人员以及工程技术人员的关注。土壤重金属污染修复技术众多，在选取修复技术时，应根据污染物性质（种类、浓度、形态等）、土壤性质（pH、渗透率等）、污染程度、修复目标、修复成本、修复技术的适用性等因素综合考虑，选择最适合的修复技术或组合，达到高效、低耗的效果。重金属污染土壤中，普遍存在多种污染物复合、混合污染土壤的现象，单项修复技术则难以达到修复目标，需要协同两种以上的技术联合修复土壤，联合修复技术不仅可以提高污染土壤的修复速率与效率，而且可以克服单项修复技术的局限性。
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收稿日期：2020-01-02
作者简介：李茸（1983-），女，汉族，硕士学历，高级工程师，研究方向为环境工程、水文地质。
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