土壤中重金屬污染監(jiān)測與受污染土壤的修復(fù)技術(shù)

吉永紅 賈雪菲

（洛陽市環(huán)境監(jiān)測站，河南 洛陽 471000）

重金屬污染是指鎘、鉛、汞、砷、鎘、汞等具有明顯的化學(xué)污染元素和具有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素對空氣、土地等的污染，這些重金屬元素可以改變土壤和空氣中的成分，破壞土壤的成分，從而造成土地中營養(yǎng)成分的缺失，影響農(nóng)業(yè)、林業(yè)等產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)活動。由于以往經(jīng)濟發(fā)展過程中對環(huán)境生態(tài)保護力度的缺失和工作的滯后性，我國工業(yè)發(fā)展過程中的廢水廢氣和殘渣對土壤的污染嚴重。特別是基層地區(qū)的工業(yè)發(fā)展過程中，工業(yè)廢水和工業(yè)殘渣一般都是直接排放在露天土地和河流中，同時缺少治理措施，造成土壤中重金屬含量嚴重超標。為此，加強土壤中重金屬污染的監(jiān)測，并研究開發(fā)污染土壤的修復(fù)技術(shù)，成為今后我國污染治理過程中的重要工作。

1 土壤中重金屬污染監(jiān)測

1.1 實驗室監(jiān)測

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，在電學(xué)、光學(xué)等科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的條件下，隨著新技術(shù)和測量儀器的改進，實驗室監(jiān)測技術(shù)在發(fā)展過程中形成了原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、分光光度法、離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等監(jiān)測分析方法。表1給出了部分實驗室常用的土壤重金屬監(jiān)測方法及相對應(yīng)的監(jiān)測方法下限值的研究文獻。

圖1 實驗室土壤重金屬含量監(jiān)測方法及方法檢測范圍下限值

實驗室監(jiān)測方法，可以通過先進的儀器設(shè)備對土壤中的重金屬含量進行仔細的分析，而且不同的試驗檢測方法對不同化學(xué)元素的檢測范圍下限值不同，這給實驗室監(jiān)測提供了多種方法的對比選擇，可以有效提高監(jiān)測結(jié)果的科學(xué)性。圖1是根據(jù)實驗室土壤重金屬含量監(jiān)測方法及方法檢測范圍下限值的監(jiān)測結(jié)果，主要是原子吸收法和原子熒光法的方法檢測范圍下限值，通過對檢測數(shù)值的分析，可以有效看出各種監(jiān)測方法對不同重金屬元素的監(jiān)測效果。

1.2 激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)監(jiān)測

激光誘導(dǎo)擊穿光譜（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技術(shù)是一項新興的原子發(fā)射光譜分析方法。

圖2 LIBS實驗裝置示意圖

如圖2 所示，LIBS 監(jiān)測分析技術(shù)是由多個分析系統(tǒng)組合而成的，通過這些系統(tǒng)的有效連接和結(jié)合，在實際的監(jiān)測過程中，通過激光光譜的發(fā)射和對光譜的時間和空間分辨以及光譜的波長和強度的分析，可以對土壤中的重金屬含量進行系統(tǒng)的分析。同時，激光誘導(dǎo)擊穿光譜是根據(jù)計算機技術(shù)對土壤重金屬元素和含量進行分析計算的，分析結(jié)果更加準確，效率更高。LIBS監(jiān)測分析技術(shù)在是實際土壤的現(xiàn)場檢測技術(shù)，在實際技術(shù)實施過程中，可以對多種重金屬元素進行同時檢測，大大提高了監(jiān)測效率。

1.3 磁化率技術(shù)監(jiān)測

在土壤的重金屬污染過程中，由于重金屬元素可以引起土壤中土壤磁性的增強，通過磁化率技術(shù)的實施，可以對土壤磁性的強度進行有效分析，從而確定土壤中的重金屬污染元素的種類和含量。這種技術(shù)手段在現(xiàn)場監(jiān)測過程中，方便實用，可操作性強，而且隨著磁化技術(shù)的發(fā)展，在未來的土壤監(jiān)測中會得到更加廣泛的應(yīng)用。需要注意的是在磁化率技術(shù)實施過程前，要充分了解土壤磁化率與重金屬化學(xué)元素含量之間的相關(guān)性，從而有效根據(jù)磁化強度的數(shù)值進行重金屬污染的分析。

2 土壤中重金屬污染的土壤修復(fù)技術(shù)

2.1 客土法、換土法和深耕翻土法

客土法、換土法和深耕翻土法在對重金屬污染的治理中，治理效果徹底，對土壤中的重金屬污染的控制比較穩(wěn)定。其中客土法和換土法適用于重度重金屬污染的土地中，深耕翻土法適用于輕度污染的土地中。但是這種重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)都是采用直接對土壤進行直接的土體結(jié)構(gòu)進行改變，需要耗費大量的人力和物力，成本較高。同時，著三種方法都會引起土壤中其他化學(xué)成分的改變，造成土壤中影響成分的流失。

2.2 化學(xué)固定

針對重金屬污染土壤中化學(xué)元素的含量和成分特點，對重金屬污染區(qū)域采用化學(xué)制劑的添加和化學(xué)材料的混合等，可以通過化學(xué)元素之間的排斥和化學(xué)反應(yīng)，可以使土壤中的重金屬元素與化學(xué)添加劑之間產(chǎn)生新的污染程度較低、毒性較小的物質(zhì)，并對污染物質(zhì)進行固定，從而有效減少重金屬物質(zhì)的污染性，降低污染物質(zhì)的流動性，達到對污染物質(zhì)的控制和分解效果。這種修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵就在于，要充分了解污染區(qū)域的重金屬元素的成分，并采取有效的化學(xué)制劑。

圖3 重金屬污染土壤的植物修復(fù)機理

2.3 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是當前在重金屬污染治理的過程中，受到最多認可和效果最好、效益最高的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)。針對有些植物生長過程中，對重金屬污染物質(zhì)特有的吸收富集能力，將植物種植在污染區(qū)域之后，通過植物對化學(xué)物質(zhì)的吸收富集和揮發(fā)，可以有效將重金屬污染物質(zhì)移出土壤，最終達到土壤修復(fù)的目的。

如圖3 所示，植物修復(fù)技術(shù)不僅能保證土壤中污染物質(zhì)的的固定，還可以通過植物自身對污染物質(zhì)的提取和揮發(fā)，達到污染物質(zhì)的揮發(fā)。同時，植物的生長和使用也會提高當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境改善，并通過對植物的處理增加經(jīng)濟收益。

3 結(jié)語

土壤重金屬污染的監(jiān)測和修復(fù)是當前我國經(jīng)濟發(fā)展過程中，為了保障經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量和提高對污染的治理水平的重要措施。我國當前的經(jīng)濟發(fā)展過程中，污染物質(zhì)的治理和控制水平還比較低，加強對污染監(jiān)測技術(shù)的改善和研究，可以有效提高對污染源的控制，加強土壤修復(fù)技術(shù)的實施和經(jīng)濟性、可行性的開發(fā)，可以有效提高污染治理效果和效率，從而提高我國經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量，保障我國土地的合理利用和保護。

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