重金屬污染土壤修復技術評述

陳璐瑤

【摘要】：隨著工業化和城市化的加快，我國土壤的重金屬污染已經到了嚴重程，如何修復已污染的土壤是一個熱點問題。文章介紹了幾種主要的重金屬污染土壤修復技術：物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術，分析了不同修復技術的特點及其存在的問題，同時在此基礎上，對重金屬污染土壤修復技術的未來發展進行了展望，并對該領域的未來研究方向進行了展望。

【關鍵詞】：土壤污染；重金屬；修復技術

隨著社會經濟的發展，由于人為因素導致的土壤污染越來越嚴重。土壤污染是環境污染的主要部分，土壤污染主要通過改變土壤的理化性質，進而影響植物的生產，污染農作物，并通過食物鏈進入人體，最終危害人體健康[1]。因此，對污染土壤及時修復，保護土壤的安全性具有重要意義。

1土壤重金屬污染現狀

隨著經濟的發展，土壤污染越來越嚴重，其中重金屬污染越來越受到關注。土壤重金屬污染（heavy metal pollution of the soil）是指由于人類活動，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，統稱為土壤重金屬污染。重金屬是指比重等于或大于5.0的金屬，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等。就我國而言，全國土壤總的超標率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染類型以無機型為主，有機型次之，復合型污染比重較小，無機污染物超標點位數占全部超標點位的82.8%[2]。無機污染物主要有，鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種。因此開展重金屬污染土壤的修復技術研究刻不容緩。

2土壤重金屬污染的修復技術

文章介紹了幾種主要的重金屬污染土壤修復技術：物理化學修復技術和生物修復技術。

2.1 物理化學修復

物化學理修復是指通過各種物理過程將污染物從土壤中去除或分離的技術，主要包括、工程措施法、土壤淋洗法、電熱修復法等。

2.1.1工程措施法

該方法是較為經典和傳統的土壤重金屬污染修復方法，包括深耕翻土、換土、客土等。翻土即是深翻土壤，使聚集在土壤表層的污染物分散到深層，達到稀釋和自然降解的目的；客土法是將非污染的土壤覆蓋在被污染的土壤上；換土法是將部分或全部污染土壤挖除，同時換上非污染的土壤。翻土、客土、換土法具有徹底、穩定的優點，是治理嚴重污染的農田重金屬污染土壤切實有效的方法，但是缺點是易降低土壤肥力和破壞土壤結構，并需要投入大量的人力和財力，還有換出的污染土壤也存在二次污染的隱患，應妥善處理。一般只適用于小面積嚴重污染土壤的修復。

2.1.2土壤淋洗法

土壤淋洗是利用淋洗劑與土壤固相中的重金屬作用，形成溶解性的重金屬離子或金屬絡合物，然后用清水把污染物沖至根層外，再利用含有一定配位體的化合物沖淋土壤，使之與重金屬離子形成更穩定的絡合物；或用帶有陰離子的溶液，如碳酸鹽、磷酸鹽沖洗土壤，使重金屬形成化合物沉淀。該方法的技術關鍵是尋找一種既能提取各種形態的重金屬，又不破壞土壤結構的淋洗液。目前，用于淋洗土壤的淋洗液較多，包括有機或無機酸、堿、鹽和螯合劑。

淋洗法可用于大面積、重度污染土壤的治理，尤其是在輕質土和砂質土中效果較好，但對滲透系數很低和地質粘重的土壤效果不太好，且淋洗劑的殘留可能造成土壤、地下水的二次污染；另一方面，淋洗液在淋洗土壤重金屬的同時也將植物必需的 Ca 和 Mg 等營養元素淋洗出根際，造成植物營養元素的缺。

2.1.3玻璃化技術

璃化技術是把重金屬污染土壤置于高溫高壓條件下，將其融化為玻璃態物質，使重金屬牢牢地束縛于玻璃體內，達到消除重金屬污染的目的。玻璃化技術能有效修復高濃度的重金屬污染土壤，但能耗大、成本高、且不宜修復大面積的高濃度重金屬污染土壤，形成的玻璃類物質結構穩定很難被降解。

2.1.4電動修復技術

電動力學修復技術指在受污染的土壤中通入直流電，驅動土壤中的污染物富集到電極區，進行分離治理的過程。這種方法最大的特點是應用過程中不會對環境產生危害和二次污染問題，并修復過程迅速。

而中國地質科學研究院礦產資源研究所最新研究結果，在不破壞土壤結構的前題下，土壤重金屬大量活化進入水溶液中，并將實驗土壤的電阻從15000歐姆最低降至15歐姆左右。重金屬的去除更加容易，大大降低了修復成本、縮短了修復時間、提高了修復效率。

2.1.5固化 - 穩定化技術

固化穩定化技術是將污染物在污染介質中固定，使其處于穩定或抑制狀態，不處于激活狀態。常見的固化穩定劑有環氧樹脂、石灰和硅膠等，水泥為常用的固化穩定劑。污染物埋藏深度、土壤 p H 值、土壤有機質和濕度、溫度等都會影響該技術的使用效果。

該處理技術費用較低、操作簡單、穩定化產物安全環保等優點，近年來在重金屬污染土壤中得到廣泛應用。但其對穩定化藥劑的選擇要求比較嚴格，且高效穩定化藥劑的價格相對比較高，難以大規模應用。

2.1.6熱解吸技術

熱解吸技術是采用直接或間接的方式對重金屬污染土壤進行連續加熱，溫度到達一定的臨界溫度時土壤中的某些重金屬（如 Hg、Se 和 As）將揮發，收集該揮發產物進行集中處理，從而達到清除土壤重金屬污染物目的的技術。

熱處理法工藝簡單，但能耗大、操作費用高、易使有機質和土壤結構遭到破壞，且只適用于易揮發的污染物。

2.2生物修復

重金屬污染土壤的生物修復（Bioremediation）是指利用動物、微生物或植物的生命代謝活動，削減土壤環境中的重金屬含量或通過改變重金屬在土壤中的化學形態從而降低其毒性。

2.2.1 植物提取

植物提取是指利用超積累植物吸收污染土壤中的重金屬并在地上部積累收割植物地上部分從而達到去除污染物的目的。植物提取分為兩類，一類是持續型植物萃取，直接選用超富集植物吸收積累土壤中的重金屬；另一類是誘導性植物提取，在種植超積累植物的同時添加某些可以活化土壤重金屬的物質，提高植物萃取重金屬的效率。

張杏鋒等人在牧草對重金屬污染土壤修復中，提出以下幾種牧草：紫花苜蓿是Cd的超富集植物，對Pb、Ni有較強的富集能力，是土壤Cd、Pb、Ni污染的理想修復植物；紅三葉， 對Zn有較強的耐性和一定的富集能力，可修復Zn污染地區；花葉燕麥草，禾本科多年生草本，對Cd、Zn有極強的耐性和較強的富集能力；百喜草，百喜草對Zn、Pb、Cd的耐性極強且有較強的富集能力，是金屬尾礦植被修復的先鋒植物；高羊茅，由于其快速生長且可耐高濃度的Zn、Pb，可用于修復Zn、Pb污染土壤。

牧草作為修復植物的優勢在于生長快、生物量大，重金屬吸收量多；具有更好的生態恢復與水土保持功能；易于栽培管理；修復Cu/Zn專性尾礦時，收獲的植物可做飼料。Cu、Zn是動物的必須元素，由于植物性飼料中Cu、Zn含量較低，不能滿足動物的營養需要，牧草在Cu/Zn專性尾礦種植一段時間后，吸收了Cu、Zn元素，在食品安全規定的濃度范圍內制成飼料，這樣既可降低飼料的成本，也可解決修復植物的后期處理問題，為修復植物的后期處理提供一個新的渠道，充分體現牧草在重金屬污染區的經濟價值。

2.2.2植物穩定

植物穩定是利用植物降低土壤中重金屬的遷移性、生物有效性，從而減少重金屬被淋濾到地下或通過空氣擴散所產生的二次污染。植物穩定只是降低了重金屬的生物有效性，并不能永久性地去除土壤中的重金屬。

參考文獻：

[1] 陳懷滿 . 環境土壤學 [M]. 北京 ： 科學出版社，2005：6-13.

[0] 李光超. 我國土壤污染現狀與修復技術綜述[J].農業科技，2015.

[2] 環境保護部 & 國土資源部.全國土壤污染狀況調查公報[R].北京：2014.

[2]張杏鋒等.牧草對重金屬污染土壤的植物修復綜述[J]. 生態學雜志， 2009，28（8）：1640- 1646