土壤重金屬污染防治途徑研究

楊丹 向仁軍 陽志豪 陳才麗

摘要：根據(jù)現(xiàn)階段土壤修復(fù)工作的進(jìn)展情況，分析土壤重金屬修復(fù)技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用情況等，探討國內(nèi)土壤污染處理技術(shù)的優(yōu)劣勢及未來土壤修復(fù)研發(fā)工作的重點方向，為目前土壤修復(fù)技術(shù)的研發(fā)者及執(zhí)行者提供參考。

關(guān)鍵詞：土壤污染;重金屬;防治措施

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）09-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.024

Talking about the ways of prevention and control of soil heavy metal pollution

Yang Dan，Xiang Renjun，Yang Zhihao，Chen Caili

（Hunan Research Academy of Environmental Sciences， Hu'nan Provincial Key Laboratory of Water Pollution Control Technology，Changsha Hunan 410004，China）

Abstract：According to the progress of soil remediation work at the current stage， Analysis of the research development and promotion of heavy metal pollution in soil，Exploring the advantages and disadvantages of domestic soil pollution treatment technologies and the key directions of future soil remediation research and development work.

Keywords：Soil pollution;Heavy metals;Prevention and treatment

土壤是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是一切生命的源頭，長久以來對于土壤，人們理所當(dāng)然的索取，保護(hù)意識薄弱，含重金屬的化肥濫用、污水農(nóng)田灌溉、重金屬降塵侵入、含重金屬動物糞便堆肥、含重金屬固廢亂棄等土壤污染引發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題直接威脅了人類的生存及社會的穩(wěn)定，土壤污染問題成為影響社會可持續(xù)發(fā)展的重大民生問題。我國土壤重金屬污染呈現(xiàn)區(qū)域性及復(fù)合污染等特點，不能照搬國外的修復(fù)技術(shù)及修復(fù)經(jīng)驗，而目前我國土壤修復(fù)技術(shù)以實驗室研發(fā)為主，技術(shù)有效性、經(jīng)濟(jì)合理性及推廣力度不大，土壤修復(fù)工作任重而道遠(yuǎn)。

1 現(xiàn)有防治措施及有效性分析

重金屬土壤修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)三大類型。

1.1 物理修復(fù)

物理修復(fù)即采取物理方法將重金屬移除，主要有客土、熱解吸、電解析等。客土是將清潔的土壤添加至重金屬污染的土壤中或?qū)⒅亟饘偻寥酪瞥⒁莆弧？屯练ê唵我仔校壳霸诟牧紡U棄礦山地、公路邊坡污染土壤等方面已有應(yīng)用[1]，主要是針對污染面積小、有適合改良土壤取土的地區(qū)，對重金屬無去除效果。熱解吸原理是采取加熱的方法將重金屬從土壤中解析出來再用冷凝吸附等方式回收解析出的重金屬。該種方法僅適用于揮發(fā)性重金屬污染土壤的治理，如受汞污染的土壤[2]，且考慮到氣體的收集，一般建議異位處理。

電解析主要機(jī)理是在一定的電流和電壓的作用下，不同離子能在電滲和電遷移的作用下向相反的電極移動，由此強(qiáng)化土壤中污染物的傳質(zhì)過程，快速遷移重金屬離子 [3]。該方法成本低、環(huán)保，可用于復(fù)合重金屬污染土壤，不適合滲透性較高、傳導(dǎo)性較差的土壤。

1.2 化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)主要是利用化學(xué)試劑、化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)原理來降低土壤中重金屬的遷移性和生物可利用率，目前常用的方法包括淋洗、固化等。

淋洗是用具有重金屬水溶性的提取液對被污染土壤進(jìn)行洗滌，將重金屬離子以離子態(tài)或形成金屬絡(luò)合物后溶解至淋洗液等方式分離出土壤中的重金屬，再對淋洗液進(jìn)行處理以去除重金屬。該種方法淋洗劑的選擇是關(guān)鍵[4、5]，可有效去除土壤中的重金屬，但土壤中的肥力因子如氮、磷、鉀等有機(jī)質(zhì)也會隨著淋洗劑的去除而去除，且淋洗劑的處理易造成二次污染。

固化技術(shù)是在土壤中添加固化劑形成滲透性很低的固體混合物從而降低土壤中重金屬的活性，常用的添加劑有磷酸鹽、石灰、生物炭等，該法易破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤結(jié)塊硬化、失去肥力，且固化的重金屬因子可能會隨著外界環(huán)境的變化而重新獲取活性。

1.3 生物修復(fù)

生物修復(fù)是利用天然或人工改造的生物整體或組分來吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中的污染物，使污染物的濃度降低到可接受的水平，包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)、動物修復(fù)。目前已發(fā)現(xiàn)百余種超富集植物能將一種或多種重金屬吸收富集至莖、葉、果等部位[6、7]，蚯蚓等動物的活動能提高土壤肥力及土壤間隙率，增加可富集重金屬植物的生長，間接提高土壤重金屬離子富集效率及遷移速率[8]。

通過對目前土壤修復(fù)各技術(shù)有效性的分析可知，物理修復(fù)和化學(xué)技術(shù)的推廣具有一定的局限性，物理修復(fù)效率相對較小且僅適合小面積污染區(qū)域，化學(xué)修復(fù)受化學(xué)藥劑有效性的制約影響極大且一般存在二次污染，生物修復(fù)周期較物理及化學(xué)修復(fù)技術(shù)周期長，但其具有不改變土壤原始功能、成本低、效率高、操作簡單、可處理復(fù)合型污染土壤、不產(chǎn)生二次污染且重金屬可回收至地球循環(huán)系統(tǒng)等優(yōu)點，為目前土壤修復(fù)技術(shù)中最適合推廣應(yīng)用的技術(shù)方向。

2 未來防治方向展望

2.1 嚴(yán)格執(zhí)法、加強(qiáng)宣傳，提高全民保護(hù)意識

現(xiàn)階段土壤的污染很大程度上來源于原監(jiān)管漏洞。筆者認(rèn)為，應(yīng)通過宣傳教育等軟手段及強(qiáng)制執(zhí)法等硬手段，提高全民保護(hù)意識。在進(jìn)行末端治理的同時應(yīng)重視源頭消減效應(yīng)，加快制定適合我國國情的化肥、飼料等產(chǎn)品重金屬限量標(biāo)準(zhǔn);嚴(yán)格制定各行業(yè)可進(jìn)行污水灌溉的污水類型及重金屬指標(biāo)，規(guī)范危險廢物的處理處置措施及運輸措施，采取職能部門負(fù)責(zé)，全民監(jiān)督的方式控制重金屬對土壤的輸入。

2.2 加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)

土壤修復(fù)技術(shù)各有優(yōu)劣。筆者認(rèn)為，生物修復(fù)以其可操作性強(qiáng)、效率高、適用性好、無二次污染、重金屬資源可回收至地球循環(huán)系統(tǒng)等優(yōu)點，應(yīng)集中研發(fā)力量加大推廣及應(yīng)用，成為未來土壤修復(fù)的主要技術(shù)。研發(fā)的方向應(yīng)重點在以下幾個方面：（1）加強(qiáng)土壤及重金屬富集生物的重金屬檢測技術(shù)及檢測設(shè)備的研發(fā)，迅速有效的獲取重金屬富集及處理效率;（2）針對不同的重金屬污染土壤探求修復(fù)周期短、重金屬富集能力強(qiáng)、生命力強(qiáng)且對人類生命無害的生態(tài)物種，并將研發(fā)技術(shù)從實驗室搬出來，形成可推廣的適用性較高的生物處理手段;（3）按照各類重金屬污染的特點編制有效的可富集生物類型及土壤修復(fù)技術(shù)操作流程清單，以利于操作者有針對性的高效實施修復(fù)操作作業(yè);（4）探索重金屬富集生物的綜合利用途徑，最大程度的將富集后的可用資源送回至地球循環(huán)系統(tǒng)。

3 結(jié)語

土壤重金屬治理修復(fù)工作需要源頭控制及末端治理雙管齊下。其中源頭控制主要依賴于制法、執(zhí)法、監(jiān)管等管理手段，末端治理的途徑有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)及生物修復(fù)等手段。著眼于生態(tài)文明建設(shè)，適用性強(qiáng)、去除效率高、無二次污染的土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)為研發(fā)及應(yīng)用力量集中的方向，生物修復(fù)較好的契合了該環(huán)保理念，符合中國國情及中國特色的生態(tài)文明建設(shè)之路。

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收稿日期：2019-03-05

作者簡介：楊丹（1984-），女，漢族，碩士研究生，研究方向為生物質(zhì)能源。

通信作者：向仁軍（1965-），男，漢族，博士，研究員，研究方向為水、大氣環(huán)境污染控制技術(shù)、環(huán)境綜合管理技術(shù)、固廢處理處置技術(shù)。