重金屬污染土壤修復技術及其研究進展

高連東 吳叢楊慧

摘要：近年來，隨著社會的發展和進步，我國土壤受到的重金屬污染程度也在不斷增加。如何對重金屬污染土壤進行修復已經逐漸成為生態環境治理領域的重點研究課題。本文分析了土壤重金屬污染的概況、相應的修復技術使用以及目前的研究進展，得出多種修復技術聯合是目前比較先進的修復手段，修復效果比較理想，可以作為未來的研究重點和方向。

關鍵詞：重金屬污染;土壤修復技術;研究進展

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.020

Research progress in remediation of soil contaminated by heavy metals

Gao Liandong，Wu Cong Yang Hui

（Suzhou Hongyu Environmental Polytron Technologies Inc. Suzhou Jiangsu 215011，China）

Abstract：In recent years， with the development and progress of the society， the level of heavy metal pollution in Chinas soil is increasing. How to remediation of heavy metal contaminated soil has gradually become a key research topic in the field of ecological and environmental governance.In this paper， the general situation of soil heavy metal pollution，the use of the corresponding remediation technology and the current research progress were analyzed，and it was concluded that the combination of multiple remediation technologies is a relatively advanced means of remediation at present，and the remediation effect is relatively ideal，which can be used as the focus and direction of future research.

Key words：Heavy metal pollution;Soil remediation technology;The research progress

1 土壤重金屬污染的概況

所謂的重金屬，指的是單質密度在4.5g/cm3以上的一類金屬元素總稱，而當重金屬元素進入到土壤里面，且含量超過安全標準時就會給土壤生態環境帶來極大的破壞，這樣的現象就叫作土壤重金屬污染。

1.1 土壤重金屬污染來源

地震、火山噴發等地質活動或者是含有重金屬元素的一些巖石產生風化等情況，都會影響土壤中的重金屬含量，但是這些情況下所產生的影響比較有限，造成土壤重金屬污染的原因大部分來源于人為活動[1]。

1.1.1 農業生產

一般情況下，化肥和農藥中都會存在金屬元素超標的情況，而且人們進行農業生產的過程中，往往會過度使用化肥和農藥，這會在很大程度上增加土壤中的重金屬含量。同時，一些農膜或者地膜沒有進行有效回收、重金屬類的固體垃圾沒有合理地進行處理等，也會導致土壤中的重金屬含量增多，進而造成土壤重金屬污染。

1.1.2 工業生產

在很多的工業生產活動中，都會產生大量的廢渣、廢水以及廢氣等，如果沒有將它們進行專業化的處理就隨意排放，就會給環境造成極大的破壞，尤其是其中的重金屬元素含量嚴重超標，未經處理就隨意排放，會嚴重污染周圍的土壤，不僅導致嚴重的土壤重金屬污染，還給附近居民的生活帶來極大影響。

有一部分工業生產中的固體廢棄物沒有經過處理就隨意地放置在露天場所，使得廢棄物中的重金屬離子逐漸向周圍農耕土壤擴散。同時，工業生產過程中排放的一些粉塵或者有毒氣體等，會進入到大氣中，然后經過自然沉降或者伴隨著降水進入到土壤中，從而導致土壤中的重金屬含量增加。除此之外，一些化石燃料如煤、石油等，里面含有大量的鈦、汞、鉛、鉻等元素，在燃燒這些化石燃料的過程中，許多的重金屬元素會隨之進入到大氣中，然后在自然沉降或者是降水作用下進入到土壤中，使土壤中的重金屬元素不斷增加，當含量超過一定標準時，就形成土壤重金屬污染[2]。

1.2 土壤重金屬污染的現狀

就目前而言，全球范圍內都有不同程度的土壤重金屬污染情況。根據國家環保局對監測數據進行抽樣調查顯示，在我國大約有將近10%的農耕土地已經受到了嚴重的重金屬污染，并且土壤中重金屬含量嚴重超標的土地面積約占了抽調總面積的12.1%，這樣的情況在一些經濟比較發達的地區表現尤為突出。

2 重金屬污染土壤修復技術

2.1 物理、化學土壤修復技術

物理、化學技術是目前重金屬污染土壤主要的修復技術之一。通過對受污染土壤的重金屬類型、污染程度、形態特征及土壤理化性質等參數的分析，判斷利用合適的物理化學技術手段將土壤中的重金屬元素進行固定或分離。相較傳統的客土方法而言，物理化學技術的處理效率高，實施起來更加靈活、方便，適用于多種類型重金屬污染土壤的治理。同時，在實際技術操作過程中，需與現場實際因素相結合，如技術成本和工程量等，避免影響到相關技術的發揮[3]。

2.1.1 傳統修復技術

中國的土壤修復技術起步較歐美晚，傳統的客土法技術僅適用于對一些污染面積比較小的土壤進行治理、修復。其中，客土法指的是將一些沒有受到污染的土壤加入污染土壤的表層，從而降低土壤中的重金屬含量，減少對土壤的危害。而換土法與客土法有著異曲同工之妙，無論是換土法還是客土法，修復后的土壤厚度都會比原土壤高，能夠結合污染土壤的表層土特性，有效提高新土壤性能。但是，這類傳統的修復技術有著很明顯的缺陷，不僅是應用場合有局限，還會產生很高的人力、財力、成本等消耗，同時還不能夠從根源上解決土壤重金屬污染的問題。

除了比較常見的客土法和換土法外，還有一種土壤原位淋洗修復技術，該技術利用淋洗藥劑相關的化學作用來進行大面積污染土壤的治理和修復，尤其是對于一些滲透系數比較高的土壤，作用效果更顯著。相關研究表明，淋洗效果與污染物形態、污染程度以及土壤性質等因素有顯著的關系，同時，部分淋洗藥劑會對土壤中的營養元素產生影響。目前，已有技術使用電化學、離子置換等技術手段來增加土壤淋洗技術的效果[4]。

2.1.2 電動力修復技術

電動力修復技術也叫作電修復，這種技術的主要特征是電動力土壤以及電化學污染治理，不僅能夠將重金屬污染物進行回收，和傳統的修復技術相比，還具有較低的成本消耗。因此，在對土壤樣品進行實驗過程中，盡可能地使土壤修復效果達到最佳后，再進行實際的土壤修復，這樣不僅能夠更好地實現土壤重金屬污染的修復，還能夠降低成本，該技術目前在實際應用中尚不成熟，有很大的開發應用價值。

2.1.3 固化與穩定化修復技術

所謂的固化修復技術，就是向污染的土壤中加入一定的固化藥劑，降低土壤中的重金屬活性，進而降低其在土壤中對人體的毒性風險，讓土壤能夠保持一個相對穩定的狀態。而穩定化修復技術與固化修復技術作用效果相似，在土壤中加入穩定化藥劑進行重金屬的吸附與沉淀。當用這一類技術對土壤中的重金屬進行有效控制后，能夠降低重金屬進一步對地下水以及深層土壤的影響。

2.2 生物修復技術

2.2.1 微生物修復技術

眾所周知，土壤是微生物的庫源，其中，有一部分的真菌或細菌具有吸附重金屬的能力，能夠在一定程度上降低重金屬對于土壤的污染程度。根據相關的研究顯示，香蒲里面的菌株可以有效降低土壤中Cu 等元素的含量，尤其是能夠對可交換態的含量起到極大的作用。除此之外，通過一些田間試驗或者是盆栽試驗，結果都表明對菌根進行接種有著很顯著的作用，植物對于土壤中的重金屬有著一定的抗性，因此，在對重金屬污染的土壤進行實際的修復時，需要根據不同的修復目標來進行菌根、菌種的選擇，微生物技術協同植物修復，提高修復效果。

2.2.2 植物修復技術

植物修復技術近年來大量用于重金屬污染土壤的修復，尤其針對農田和礦區等大面積污染土壤。該技術可從多角度來實現污染物地控制，包括根系過濾、植物揮發與固化、植物提取等。其中，植物揮發是利用植物的根系分泌出一些能夠改變重金屬元素形態的物質，以揮發的形式將重金屬元素去除。植物固化則是利用植物的根系將土壤中的重金屬進行固定，從而阻止這些重金屬元素繼續向更深的土壤層擴散。而植物提取是利用植物將土壤中的重金屬元素吸收之后，再進行地上部分的土壤收割。

和物理、化學修復技術相比，生物修復技術不僅有著更低的成本消耗，還能夠同時對污染區域附近的污染水體等進行修復，但是修復的速度很慢。

2.2.3 農業生態修復技術

農業生態修復技術主要是通過耕作和種植管理等農業措施來降低重金屬對土壤的破壞。例如，可以通過調整土壤的Eh值來降低土壤中重金屬的移動性和生物有效性，從而減少重金屬的危害;或者是通過灌溉等方式來調整土壤發生的一些氧化還原反應，降低土壤中的重金屬元素。除此之外，因為農藥與化肥都是造成土壤重金屬污染的主要原因，因此，在對污染土壤進行修復時，可以調整農藥與化肥的生產工藝，從而達到降低農藥與化肥中重金屬含量的目的，有效降低土壤中的重金屬含量。

3 重金屬污染土壤修復技術的研究進展

就目前而言，我國的土壤受到重金屬污染的面積還在不斷擴大，造成重金屬污染的元素種類也很復雜多樣，而現階段使用的一些土壤修復技術都既有優勢又存在不足之處，可以看出，單一地采用某種修復技術是很難完成對重金屬污染土壤的完全治理和修復。因此，多種修復技術進行結合形成新的聯合型修復技術，就成了重金屬污染的土壤修復領域中最受關注的研究熱點與發展方向。

3.1 化學淋洗 - 植物提取聯合修復技術

化學淋洗 - 植物提取聯合修復技術是一種比較常用的聯合修復技術。有研究人員在對一塊受到多種重金屬元素污染的土地進行研究時，構建了一個乙二胺四乙酸 - 大豆的聯合修復體系，發現乙二胺四乙酸能夠提高對鉛的去除率，而大豆則對鋅、鎘有著更高的去除率，將這兩者結合到一起，就能夠很好地修復被多種重金屬共同污染的土壤。

3.2 EKR-PRB 耦合修復技術

EKR-PRB 耦合修復技術是將EKR與PRB兩種技術的優點集合起來，通過電場力的作用，土壤中的金屬離子在向陰極移動的過程中會和滲透反應墻中的一些填充物質發生作用，將重金屬離子穩定住，后續再進行集中處理，達到去除污染土壤中重金屬元素的目的。

4 結束語

我國的土壤重金屬污染來源主要是農業和工業生產。進行重金屬污染土壤的修復工作是一項任重而道遠的任務，需要眾多科研學者與廣大社會人員的共同努力，應用先進的修復技術對已經受到污染的土壤進行修復，同時還需要從源頭上控制重金屬物質的排放，這樣多方面共同作用才能更好地完成土壤的修復工作。

參考文獻

[1]張賀，許寧，楊賀，等.土壤重金屬污染及其修復技術研究進展[J].四川建筑，2020，40（1）：111-112.

[2]周倜，梅寶中，張強.重金屬污染土壤修復技術及其修復研究[J].資源節約與環保，2019（11）：75.

[3]楊啟良，武振中，陳金陵，等.植物修復重金屬污染土壤的研究現狀及其水肥調控技術展望[J].生態環境學報，2015，24（06）：1075-1084.

[4]楊志英，張建珠，李春苑，等.土壤重金屬污染及其修復技術研究現狀[J].綠色科技，2018（22）：62-63，65.

收稿日期：2020-10-10

作者簡介：高連東（1973-），男，漢族，本科學歷，中級工程師，研究方向為環境工程。