重金屬污染土壤的納米修復技術

郝夢洋

（河南大學 化學化工學院，河南開封 475004）

重金屬污染土壤的納米修復技術

郝夢洋

（河南大學 化學化工學院，河南開封 475004）

隨著納米技術的逐漸成熟，納米微粒對重金屬污染的土壤的修復也逐漸開始出現。主要對納米修復的實質進行了總結分析，并舉例現有較為成熟的納米修復劑。然而對于納米修復劑的未來發展仍舊一些制約因素，根據目前存在的問題，提出了重金屬污染土壤納米修復技術的未來發展方向和研究方向。

納米；重金屬；污染；土壤修復

土壤是人們生活的保障，近年來，由于工業的快速發展以及人類活動，產生各種有害物質，土壤污染情況日益加重，尤其是重金屬粒子對土壤的污染破壞。目前我國受污染土壤已達 1.5 億畝，生態平衡和國民健康受到威脅[1]，針對土壤污染的不可逆轉性，必須對已經污染的土壤進行修復，土壤修復已經成為改善國家發展和民生的重大措施。

1 納米修復技術

對土壤的修復實質是修復劑與重金屬發生化學反應生成新的物質或者對重金屬進行表面吸附。納米材料對土壤重金屬的修復主要是吸附作用，納米材料指尺寸在1～100nm 的一種特殊材料，當粒子尺寸達到納米級時，物質會表現出特殊的物理化學性質，表面積變大，吸附力增強，加入土壤中能夠對金屬進行強有力的吸附，降低土壤中金屬的遷移和轉化[2]。目前運用在土壤中的納米材料包括 ：納米零價 Fe、納米黑炭、量子點、納米氧化鋅、納米氧化鈦等。

2 納米修復劑的主要應用舉例

1）納米 Fe。納米鐵顆粒能夠高效除去土壤、污泥、污水中的重金屬，納米鐵在土壤重金屬的修復中的技術比較成熟，市場上已有售賣。納米鐵顆粒加入土壤中能夠與重金屬發生吸附和氧化還原反應[4]，可以用來修復土壤中的金屬 Cr，也可以用來修復金屬 As和金屬 Cd。其修復 Cr金屬的機理是氧化還原反應，零價鐵將高價態的鎘元素（Cr6+）還原成低價態（Cr3+），且相比普通的 Fe 效果明顯。但納米鐵本身具有一定的缺陷例如易團聚、不穩定、難回收等，因此可以對納米鐵的表面進行改性，不僅克服了納米鐵本身的缺陷，增加了穩定性，而且也提高了納米鐵的修復效果，減少了潛在危害。

2）納米氧化鈦。納米氧化物在土壤重金屬修復工作中開始占有很大比重，目前來說廣泛應用的主要有納米氧化鈦和納米氧化鋅兩種。納米氧化鈦是光催化材料，可以有效去除污染土壤中的含氯的有機物以及重金屬，但納米氧化鈦具有一定的生態毒性，因此需要對納米材料進行生物健康的測定，目前實驗室主要是利用哺乳動物進行測試，目前對納米材料毒性產生的原因還處于初級階段。

3）納米黑炭。納米黑炭屬于芳香族，孔隙多，不僅可以吸附重金屬同時對多種有機物也有很強的吸附作用，應用在污染土壤修復中。納米黑炭能夠吸附汞離子、鉛離子、砷離子、鎘離子，其中對鉛離子的吸附量明顯高于其他離子。

3 納米修復的未來發展

1）生物危險性。納米微粒本身也具有一定的危險性，存在著改變土壤的一些物理化學性質的威脅，而且內部反應的機理尚未完全掌握。納米顆粒也可能會隨著呼吸、皮膚接觸、食用等多種途徑進入體內，影響身體健康，因此需要對進行納米修復的土壤基地或試用田進行安全監測。

2）多種技術融合。土壤的污染情況一般都比較復雜，大多數的污染土壤均屬于復合污染，有些修復劑只對一種或兩種重金屬有明顯的吸附作用，采用單一的修復劑往往不能解決多種污染，可以和植物修復技術等技術進行結合。另外，即使單一污染的土壤也存在著不同的環境條件，采用復合修復劑可以適用于環境變化，修復效果更穩定，不易受到外界因素的影響。

3）借鑒經驗，根據土地情況采取不同的措施。土壤由于自身因素和外部因素會產生不同的土壤組成，例如pH值和黏土含量同樣的修復劑加入不同的土壤中會產生不同的修復效果，在納米材料開展大規模試驗前應該對其可行性以及修復效果進行系統的分析，搞清楚重金屬的遷移轉化規律，將修復效果達到最大化。

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[8] 周際海，黃榮霞，樊后保，等 .污染土壤修復技術研究進展 [J].水土保持研究，2016，23（3）：366-372.

[9] 陳承利，廖敏 .重金屬污染土壤修復技術研究進展 [J].廣東微量元素科學，2004，11（10）：1-8.

Nano-Repair Technology of Heavy Metal Contaminated Soil

Hao Meng-yang

With the gradual maturation of nanotechnology，the remediation of heavy metal contaminated soil by nanoparticles began to appear.However，the future development of nano-repair agent is still some restrictive factors.According to the existing problems，the future of heavy metal contaminated soil nano-repair technology is put forward，and the future of nanometer repairing agent is put forward.Development direction and research direction.

nano ；heavy metal；pollution ；soil remediation

X53

：B

：1003–6490（2017）07–0082–01

2017–05–11.

郝夢洋（1997—），女，河南禹州人，本科在讀，主要研究方向為化學工程與工藝。