土壤重金屬修復技術研究進展

曲 磊，石 琛

（天津現代職業技術學院，天津 300350）

土壤是人類寶貴的資源，是人類賴以生存的基礎，俗話說“民以食為天”，所有的“食”，均來自于土壤，在社會發展的進程中，各種重金屬通過直接或間接的排放進入土壤，對土壤造成污染，這種污染土壤自身不可修復，只能通過外力如植物、動物或是人類的幫助才能恢復，并且恢復時間相當長，對自然界所有的生命體都造成了嚴重威脅。如今，土壤重金屬污染修復技術已經成為學術界研究的主要方向，是我國治理土壤污染的重點方向。

1 我國土壤重金屬污染現狀

2005年4月至2013年12月，我國環境保護部和國土資源部聯合展開了長達8年零6個月的土壤污染監測及調查，并于2014年4月17日面向社會公布了調查結果，根據當日發布的《全國土壤污染土壤污染狀況調查公報》顯示，我國土壤污染總體為16.1%，其中無機污染物占總體污染物的82.8%；在無機污染物總體中，鎘占7%，汞占1.6%，砷占2.7%，銅占2.1%，鉛占1.5%，鉻占1.1%，鋅占0.9%，鎳占4.8%。在全國范圍內，西南、中南地區為土壤重金屬污染的重災區。為了加強治理土壤重金屬污染，國務院于2016年5月28日印發實施了《突然污染防治行動計劃》，旨在落實相關土壤重金屬污染治理政策，提高全社會會對土壤重金屬污染的重視。

2 土壤重金屬污染污染修復技術

2.1 物理修復技術

物理修復技術是根據土壤的污染情況以及污染物的物理特性來進行相應的修復，目前較為常用的物理修復技術有三種，分別是工程修復技術、熱脫附技術以及電動修復技術。

（1）工程修復技術。工程修復技術主要是采用換土、客土、翻土、去表層土等方式進行。換土即為將被污染的土壤運走，換干凈無污染的土壤填入原本受污區域；客土即為用干凈的土壤將被污染的土壤覆蓋或將兩個混合；翻土即為翻動土壤上下層，將下層干凈土壤與上層被污染土壤調換位置；去表層土即為將受污染區域土地的表層鏟除。以上幾種方法適用于土壤污染初期或者受污面積較小的區域，但此類方式存在工程量大、投資金額高、破壞土質結構以及存在二次污染風險等弊端，如今應用已經較少。

（2）熱脫附技術。熱脫附技術主要是利用高頻電磁波如紅外線、微波、蒸汽等方式提升土壤溫度，使土壤中的污染物揮發，并使用凝結收集處理的方式對這些重金屬元素進行收集，即對土壤進行了治理又能使這些金屬元素二次回收利用。該項技術目前來講相對成熟，可以去除土壤99.8%的汞元素，主要用于污染較為嚴重的區域。該項技術雖然治理效果明顯，但能耗過高，工程量較大，同時高溫會對土壤中的營養成分及土壤性狀造成破壞。

（3）電動修復技術。電動修復技術是將正負極插入土壤中，通電后可使土壤中的重金屬離子沿著電場方向進行電滲流、電遷移的過程，最終匯集在電極附近進行集中處理。該技術操作簡便，效果較明顯，也不會對土壤造成二次污染，但由于該技術受土壤中的酸堿性、緩沖性等因素影響較大，只適用于土壤污染初期或小面積污染治理。

2.2 化學修復技術

化學修復技術是根據土壤的污染情況以及污染物的化學特性進行修復，在土壤重金屬污染治理中占有重要地位。目前常用的化學修復技術主要有土壤淋洗技術、離子拮抗技術和化學改良技術等。

（1）土壤淋洗技術。土壤淋洗技術主要是向土壤中注入化學試劑，通過其與重金屬所產生的沉淀、吸附、還原、氧化等一系列化學反應，使污染物由固相轉化成液相進行去除的一種修復技術。土壤淋洗技術具有操作簡單，施工周期短的特點，適用于面積較大或污染較嚴重的區域。但由于其為液體的化學試劑，需要滲入土壤中才能發揮作用，因此對土壤的透氣性要求較高，最好適用于輕質土和沙質土當中。另外土壤淋洗技術容易造成其與重金屬產生化學反應而導致的二次污染，因此化學試劑的選擇就非常重要。目前常用的淋洗劑由無機酸、螯合劑和天然有機酸等。其中無機酸較容易改變土壤的酸堿性，對土質造成破壞；螯合劑難以自然降解，因此投放劑量非常關鍵；天然有機酸則結合了兩者的長處，暫時沒有什么明顯缺點。根據目前對土壤重金屬污染治理的研究，發現檸檬酸對含有砷的土壤治理效果較好，能達到70%以上的清除率；而鼠李糖脂和檸檬酸搭配使用則對含有鎘的受污土壤效果明顯；尤其是氫氧化鈉和乙二胺四乙酸二鈉聯合使用對含有砷的受污土壤清除率可達到91.83%。

（2）離子拮抗技術。離子拮抗技術是利用不同的金屬元素之間產生的抑制效果來進行受污土壤的治理。通過將其他金屬元素添加到受污土壤中，使其對該片區域土壤中的金屬元素能夠產生較強的抑制作用，以此降低土壤中重金屬元素的活性。例如，在處理鋅元素過高的受污區域時，可以向該片區域添加適量的銅元素或鐵元素，以此抑制該區域內鋅元素的活性，達到修復受污土壤的目的。該修復技術雖然簡單快捷，但只適用于對受污土壤的短期修復，起一個臨時控制的作用，治標但不治本，無法達到永久性的修復效果。

（3）化學改良技術。化學改良技術是向土壤中投放適量的穩定劑來改變土壤中金屬污染物的形態，通過吸附或沉淀使其變的較為穩定，有效降低重金屬污染物的濃度，改變其遷移性以及生物有效性，進而達到修復受污土壤的目的。該項技術操作簡便，成本低，添加的穩定劑也較為常見，適用于面積大，受污情況較輕的區域，應用前景較為廣泛。目前常見的穩定劑有石灰、磷酸鹽類物質、有機金屬類物質以及復合類穩定劑等。根據目前對土壤污染治理的研究，發現酵素渣和秸稈生物對鉛、鋅、鎘類污染物有較好的治理效果；Ca/CaO則對砷、鋅、鉻以及鉛的效果較為明顯；綠色垃圾和雞糞制取的活性炭可有效固定受污土壤中的鋅、銅和鉛元素，降低其生物有效性。

2.3 生物修復技術

生物修復技術是指一切以生物為主體的修復技術，目前主要包括植物修復、動物修復等。

（1）植物修復技術。植物修復技術是利用植物本身所具備的吸收、降解、固定等特性，在植物提取技術、植物揮發技術和植物穩定技術的作用下，對受污區域的土壤進行修復治理。其中，植物提取技術是利用植物的吸收特性，通過吸收來降低重金屬元素的含量。植物體在進行生長代謝的過程中將地下的金屬元素通過根莖吸收轉移至植物頂端，再通過地面對植物頂端的處理以達到治理受污土壤的目的。該技術的關鍵是選擇根部吸收能及較強的植物。植物揮發技術是借助植物的吸收作用，將金屬元素通過光合作用轉化成氣態并加以釋放，但這種技術實際上是將土壤中的污染轉化到空氣中，容易帶來對環境的二次污染。植物穩定技術是利用抗金屬植物的根莖對重金屬進行分解、氧化等化學反應的作用下，對土壤中的重金屬物質產生抑制作用，使其化學形態發生改變，從而達到治理的目的。植物修復技術近年來因其高效性和綠色性受到廣泛關注，已成為治理土壤重金屬污染的熱門研究方向。

（2）動物修復。動物修復技術是利用土壤中的動物，如蚯蚓、線蟲、甲螨等生物特性，通過直接或間接的作用修復受污土壤。該技術對農業或者牧業造成的污染修復效果較好，并且幾乎對環境沒有二次污染。但該類技術的局限性也相對明顯，就是在污染類型以及處理能力方面較弱。在諸多動物中，蚯蚓近年來受到學者關注程度有所上升，研究表明蚯蚓可通過自身的特性富集銅元素，其富集系數可以達到2.55～11.93，蚯蚓的糞便還可使銅元素向地表遷移，幫助植物根系形成更好的富集效果。

3 結束語

經濟發展的進步和科學技術的發展給人們工作生活上帶來了便捷性和舒適性，但社會的進步不應以環境的破壞為代價，在注重科學技術發展的同時應提高環境保護意識。土壤更是與人們的生活息息相關，生活四大要素“衣食住行”均來自于土壤。本文研究了近年來中國土壤污染現狀及修復技術，每種修復技術都有其所擅長的修復環境，應根據污染狀況的不同合理選擇修復技術，同時加大對新技術的研究和探索，以便于土壤重金屬污染治理工作能更高效的開展。