重金屬污染土壤原位鈍化修復技術研究進展

摘要：綜述了常用的土壤重金屬污染原位鈍化劑的實用性、介紹了原位鈍化修復的原理，及其國內外研究與發展動態，并在此基礎上做了進一步的展望，提出土壤原位鈍化修復技術的未來發展方向。

關鍵詞：重金屬；污染土壤；鈍化；修復

引言

隨著工業化城市的快速發展，我國整體土壤環保安全的問題逐步突顯出來，各種工業污染、廢氣廢水、重金屬、化學農藥直接影響自然環境土壤的健康。截止目前，我國已經由2000萬m3的土壤受損，占耕地總面積20%以上，其中大部分為中度或重度污染，直接影響土壤的正常修復更新。通過各種方法實現原位鈍化，確定修復效果，減緩生物化學遷移過程，提高修復效果，逐步降低重金屬的修復比例。原位鈍化修復技術是一種極其經濟高效的污染治理技術方法，是符合我國目前可持續快速發展的基本戰略方針和技術需求，未來可以廣泛的提高土壤環境的保護效果，確保土壤的多項利用。

1、土壤修復的方法

土壤污染中，采用鈍化修復來提高土壤的活性，通過增加礦物質成分，確定微生物、磷酸機物料，控制土壤的沉淀吸收比例，實現快速氧化過程，分析土壤內部的性質變化，提高土壤的自主調理過程，改善土壤的污染程度，確定有效的土壤修復效果，實現多種類、多方式的修復，確保土壤修復效果，完成土壤修復目標。

1.1 無機鈍化法

無機鈍化修復方法的種類主要有：磷酸鹽類無機鈍化修復法、黏土礦物鈍化修復法以及一些其他化學成分的無機鈍化修復法。按照其基礎的化學原理不同，區分無機修復劑的類別，確定黏土礦物修復劑、磷酸鹽類修復劑以及一些化學無機鈍化制劑修復劑的不同修復效果。其中，采用磷酸化合物可以實現有效的鈍化修復作用，改變土壤的酸堿程度值，完成化學變化，降低鉛和汞的生物效應，實現生物植物積累控制。磷酸能夠有效的降低植物對Cd的吸收，但是對Zn的影響不是很大，磷肥的使用可以提高植物劑的有效使用。As在土壤的遷移過程中，常常選用含鐵、鋁氧化物進行處理。另外，因為資源的不足，某些礦物質因質地受到嚴重的限制，一些富含鐵鋁物質的應用中采用鈍化重金屬得到了有效的認可。

1.2 有機鈍化法

有機鈍化修復法的處理方式有：堆肥修復方法、淋洗劑修復方法、生物農機肥修復方法等等。有機鈍化修復重金屬土壤具有一定的優勢，通過增加土壤陽離子的交換量，降低土壤中重金屬水溶液比例，提高交換組頻率效果，實現生物的有效改變。其中，堆肥劑中類似有機物的應用，實現對低生物污染的土壤元素進行動態含量分析，降低植物的吸收效果，促進植物的有效生長。淋洗劑有機鈍化修復方法是通過確定淋洗比例，提高整體試驗效果。采用生物農機劑可以有效的實現金屬濃度降低，實現整體植物葉片金屬含量的有效降低。

1.3 微生物鈍化法

微生物鈍化修復方式有：微生物固定修復方式、微生物轉化修復方式。微生物固定修復方式是依據細胞表面的電荷進行土壤中重金屬離子的有效化吸附作用，從而實現金屬移動性的降低。微生物的生物轉化是通過微生物的氧化還原過程，去除重金屬中的有機分泌配體，確保激素、有機分泌物質可以間接的完善微生物氧化還原過程，實現微生物對重金屬的吸收過程。例如，微生物鈍化可以將硫酸鹽轉換為硫化物，確保污染短效的沉淀作用。特別對于沸石和碳源配合的情況下，還原細菌可以在72小時后去除90%以上的Zn鈍化。一些菌株可以提高Zn、Mn的移動性，完成Cd、Cu的鈍化固定。實際的生物菌種一般都對Cd可以凈化，逐步降低整體態含量。微生物鈍化是有效的修復氧化，土壤氧化還原的影響比例較大，硫酸鹽對還原細菌有優勢，可以快速的完成Cd和Zn的鈍化修復。

1.4 復合材料

復合材料是將化學修復方法、生物修復方法組合實現的修復材料，種類極其豐富，只要可以實現重金屬修復效果，都可以被命名為重金屬污染復合修復材料。

復合材料具有良好的復合效果，可以對不同鈍化修復劑進行整合處理，提高重金屬土壤的整體修復發展效果。對于土壤的污染處理具有一定的選擇效果，選擇有效的鈍化修復實現修復效果。例如，選擇碳酸鈣與碳酸氰化物組合可以提高鈍化修復劑的使用效果，避免了單獨使用鈍化修復劑造成土壤酸堿不平衡的問題。鈍化重金屬污染物時，可以通過修復劑有效的提高鈍化修復效果，亦可以通過有機質提高修復效果，從而在一定程度上彌補單一元素降解不足帶來的問題。合理的控制有機質分解帶來的風險問題，逐步提高復合材料的修復效果，實現合協而有效的技術彌補作用，快速的完善整體修復效果。

2、土壤重金屬鈍化的機理

土壤鈍化的機理是通過酸堿程度確定鈍化效果和鈍化標準，根據金屬的有效程度，確定鈍化中可能產生的不穩定因素，實現土壤PH的有效控制。通過土壤鈍化緩沖逐步降低土壤鈍化效果，降低環境風險，逐步加強土壤鈍化效果。選用合理的材料，提升土壤的整體鈍化穩定效果，確保鈍化吸附比例容量，保證土壤穩定修復過程。采用復合材料，實現礦物質晶格層之間污染物的有效吸附，修復材料通過晶格實現吸附，完成沉淀。合理的分析重金屬污染物的鈍化機制，有效的鈍化修復持續發展，確定不同吸附劑的鈍化差異比例，完善土壤修復效果。

2.1 沉淀

沉淀可以實現土壤中Cd的有效溶解，降低土壤毒性、污染程度。磷酸根對于土壤中的Cd鈍化有一定的作用，可以合理的實現污染物的穩定沉淀控制管理。當酸堿程度升高的時候，沉淀反應產物的晶格水平變弱，不易沉淀。但在適宜的PH值條件下，采用磷酸鹽可以有效的實現Cd鈍化作用。表面沉淀中在酸性土壤上施用磷石膏、紅石膏和白云石殘渣能顯著提高Pb、Cd、Cu在土壤固相組分中的穩定性，降低其遷移和生物有效性。由于鈍化劑具有一定的溶解度，因此能夠與污染元素更好地接觸反應，從而有望發揮更有效的鈍化效果。

2.2 化學吸附

Fe與Mn的氧化物具有良好的吸附作用，吸附As污染物。砷酸根在含鐵、鋁物質作用下，可以通過基團交換反應替換鐵鋁氧化物表面的-OH、-OH2等基團而被吸附在礦物表面，并通過X射線吸收精細結構光譜（XAFS）證實形成了穩定的雙齒雙核結構的復合物。赤泥也主要是通過化學吸附作用，使重金屬污染物進入鐵鋁礦物晶格內形成穩定的復合物，來降低其生物可利用性和毒性。

2.3氧化還原

采用氧化還原作用分解有機質中的官能團，實現金屬絡合物的穩定氧化還原處理，實現植物生物的有效吸收。細菌壁的活性因子通過真菌和細菌作用完成，對金屬進行強行絡合處理，實現細胞的吸附處理。降低土壤中的生物比例，有效完善絡合效果。但是，氧化還原對于不同金屬變價有不同的改變，鈍化可以逐步降低土壤中金屬對土壤的影響，實現電位還原處理，完成離子交換控制。

2.4 有機絡合

有機質中含有大量的有機官能團，在與重金屬反應后形成一定穩定程度的金屬有機絡合物，從而降低重金屬污染物的植物吸收性以及生物可利用性。其中腐熟度較高的有機質可以通過形成粘土-金屬-有機質三元復合物增加重金屬污染物在土壤中的吸附量。卡爾森等利用XAFS研究發現，Cd在土壤中可以與有機質中的羧（RCOOH）及巰基（RSH）形成穩定的有機絡合物。

2.5離子交換

采用鈍化修復劑中的離子交換技術，完成化學分析的吸附，從而逐步降低重金屬的生物效用。例如，砷酸根在鋁鐵氧化物的作用下，會對重金屬中的氫鍵或氫羥根進行結合，形成穩定的雙架構分子元素。

3、鈍化在土壤重金屬修復中的未來發展趨勢

由于鈍化劑只是暫時降低了土壤中重金屬污染物的生物有效性以及重金屬的有效形態而并沒有消除重金屬污染，因而鈍化的穩定性和時間效應以及對土壤的環境風險需要進一步明確。提高鈍化穩定性，縮短鈍化時間，確保鈍化修復效果。通過有機質、工業產品配合，采用納米技術實現鈍化修復的效果，減少污染物質的排放量，提高土壤降解能力，減少鈍化劑使用量，降低環境的污染情況，確保整體鈍化修復過程，逐步在修復中開展技術研發過程，并研究未來有效的修復缺陷的方法。

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作者簡介：馬遠（1994-），男，內蒙古包頭市，大學本科學歷，環境科學專業。