土壤重金屬污染及治理修復技術

摘要：由于冶煉、電鍍、制革和電子等工業中三廢的排放，以及各種金屬礦山開采活動的增多，導致含有很多重金屬的物質進入土壤，并由土壤間接進入周圍的環境中，給周圍環境造成很大的破壞，同時也在危害著人類的健康。本文重點講述了土壤中重金屬的存在形式和轉移形式，并系統地介紹了傳統的重金屬污染修復技術和新型的重金屬污染修復技術。

關鍵詞：土壤;重金屬污染;治理修復技術

1、土壤中的重金屬存在形態和轉移形式

重金屬物質在土壤介質中的存在形態是衡量其對周圍環境影響程度的關鍵指標，重金屬在土壤中的主要存在形態有自由離子形態、可溶化合物形態、可交換離子形態、有機束縛形態或與其它離子形成氧化物硅酸鹽氮化物等形態。一般情況下，可以通過重金屬形態的探測和提取法將一些交換態和結合態的或者殘渣態的金屬絡合物進行提取和分析，可用于這類技術方法提取的重金屬有鉛、鎘、銅、鋅等。^[1]目前已知的重金屬在土壤中有三種遷移方式，即由于植物對周圍金屬離子有吸附作用，重金屬離子被移入植物體內，并隨著食物鏈進入動物或人體內，也可能會隨著植物的枯萎和腐朽再次回到土壤中。一些重金屬物質以離子形式存在于地下水和河流中，并隨地下水和河流的四處流動而進行擴散，這就加重了對重金屬污染進行治理的難度。最后一種方式就是重金屬物質殘留在土壤中，隨著時間的推移慢慢氧化作用或者進行其他化學作用，在化學作用后與其他物質進行化合，最后將毒害作用減少。

2、傳統的土壤重金屬污染修復技術

2.1物理化學修復技術

物理化學修復過程即通過各種物理和化學手段從土壤中除去或者分離含重金屬的污染物，比如利用淋洗液將土壤中的固相重金屬轉移到土壤的液相中，再利用絡合或者沉淀的方法使土壤富集，然后將富集液中含重金屬的沉淀進行過濾并除去。在進行淋洗時，淋洗劑的選擇是非常關鍵的問題。除此之外，可以用電動修復的方法，就是在固液相的土壤中插入電極，利用重金屬導電性的原理，充分在電場的作用下引導并從土壤中移動出。然后進行篩選和過濾。也可以利用重金屬與某些非金屬陰離子在土壤中化合形成化合物的方法，在土壤中摻入適量的含有非金屬陰離子的物質，使重金屬陽離子和非金屬陰離子不易分解的無害的化合物，或者可直接分離提取的化合物^[2]。

2.2農業化學修復技術

農業化學修復技術就是采用大面積種植一些可以對重金屬物質進行有利吸收的農作物，從而利用植物自身的吸收作用將土壤中的一些化合態和游離態的重金屬離子進行吸收或者進行有利的化學轉化，從而降低重金屬離子對周圍環境的污染。植物吸收重金屬物質的過程大致是，首先植物利用自身的根系和植物根尖部分的內外層水分平衡的作用來吸收土壤中的水分，其次由根尖生長區和分生區向上將水分運輸，從而將水分中含有的重金屬離子運走，是根尖部分內側始終保持較低的重金屬離子濃度，從而使根尖內外產生濃度差，使根尖繼續大量吸收重金屬離子。

2.3有機物吸收重金屬離子作用

有機物吸收重金屬離子作用就是利用某些有機物或者是有機物的堆肥可以與重金屬離子產生一定的反應，從而使重金屬物質失去對生物和其他環境破壞性的原理，對被重金屬污染的土壤進行修復。一些有機物如動物的糞便、植物的秸稈堆肥產物等可以與土壤中的重金屬離子產生非常強烈的絡合作用或者螯合作用，通過這些作用可以使重金屬離子大大減小甚至失去一些本身的性質，比如對周圍環境的生物毒性和破壞性，從而降低重金屬危害。比如蚯蚓糞或者奶牛的糞便可以有效減少周圍環境中的鉛的毒性效果，而咖啡豆的果皮和果肉對于降低鉛的生物毒性作用具有更好的效果。

3、新型的重金屬污染修復技術

3.1微生物修復技術

微生物修復技術是指某些微生物在進行自身新陳代謝過程中，需要吸收一些特定的重金屬離子并將其轉化為自身所需化合物的方法，利用這種方法可以有效針對土壤中的一些特定的重金屬離子進行修復和處理。微生物的金屬離子吸收過程基本就是利用重金屬離子完成自身的氧化和代謝作用。通過微生物體內代謝作用的一系列轉變，使得重金屬游離態物質轉變為對周圍環境毒害作用減小的次級代謝化合產物。^[3]

3.2化學淋洗和化學固定

化學淋洗和化學固定的方法都是單純利用化學技術對土壤中的重金屬物質進行固定和分離。化學淋洗是通過化學洗脫作用將重金屬物質從土壤中洗脫出去，從而達到清潔土壤的作用。采用這種化學洗脫的方法即相當于利用另一種化學試劑將原本土壤中的許多種金屬物質進行替換和洗脫，從而將重金屬物分離出來。近幾年的實驗證明這種方法非常有效，可以大量的洗脫出一些重金屬物質，但由于洗脫作用，也是的土壤中原本有的一些金屬離子一同被洗脫出來，所以經過洗脫后的土壤一般不能在種植任何農作物。化學固定就是在土壤中加入適當的化學試劑使土壤中的重金屬離子的遷移性降低，或者直接由游離態轉變為固定的化合態。在轉變的過程中，就會使重金屬離子的生物毒性大大降低。

3.3整合離子交換樹脂處理土壤重金屬污染

以銅離子為例，可以采用大孔型強酸性的陽離子樹脂進行處理。吸附樹脂的功能取決樹脂的孔表面積的大小和孔表的性質，一般情況下吸附重金屬離子得大孔型交換樹脂表面具有解離性或者非解離型的功能基，這些功能及可以與重金屬離子發生付氏反應，并與中技術離子進行一系列交聯作用。使重金屬離子轉化成交聯化合物，從而達到吸附和篩選的作用。適當改變空的表面積大小的時候，就可以調節離子交換樹脂對于土壤中的粒子的吸附能力，避免出現過度吸附的現象，使土壤保持生物活性;同時可以通過改變是指孔表的性質來對樹脂進行改造，使其對離子具有選擇性的吸附能力。

4、結束語：

當前我國土壤重金屬污染問題十分嚴重，對于土壤污染修復的問題也成為了科研工作的熱點問題。雖然目前許多新的實驗成果和對土壤的新的修復技術仍處于實驗室的研究階段，能直接應用的技術還非常少，但一旦有所突破，將會有很大的應用前景。目前的土壤治理和修復問題除了要考慮污染程度外，還要考慮預期修復的目標，時間修復的成本等等，因此，一個低成本高效果的土壤修復技術才是目前現實中最需要的。

參考文獻：

[1]孫德偉.土壤重金屬污染的研究[J]環境和治理.，2012（5）.

[2]李超.我國土壤污染治理和修復技術[J]重金屬與土壤治理 2012（6）.

[3]趙斌.土壤污染與修復[J]土壤問題研究.，2011（4）.