重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展思路

周永賢

（南京中船綠洲環(huán)保有限公司，江蘇南京 210039）

0 引言

眾所周知，土壤形成是一個非常復(fù)雜和漫長的過程，現(xiàn)今我們見到的土壤是經(jīng)過幾十億年時間才形成的。土壤作為所有陸生動植物的生存基礎(chǔ)，也是人類賴以生存和發(fā)展的一種重要資源。保護(hù)土壤環(huán)境，合理利用土壤，對生態(tài)和諧和社會發(fā)展有著重大意義。隨著人類社會發(fā)展，各種工業(yè)污染的加劇和化學(xué)農(nóng)藥的大量使用，使我們賴以生存的土壤受到的污染越來越嚴(yán)重，其中重金屬污染尤為突出。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前全世界每年排放的各種重金屬污染物總量超過了2200萬t左右（汞2.0萬t，銅400萬t，鉛600萬t，錳1600萬t…）。生態(tài)環(huán)境部公開數(shù)據(jù)顯示，我國土壤遭受重金屬污染的面積高達(dá)377835hm2。土壤重金屬污染自降解能力弱，對生態(tài)環(huán)境危害大，地表污染會向地下水滲透，并通過水→植物→動物→人類這個生物鏈進(jìn)行擴散，給人類的身體健康帶來巨大威脅，因此土壤重金屬污染的治理迫在眉睫。

1 土壤重金屬污染的來源

1.1 通過大氣沉降進(jìn)入土壤的重金屬

大氣中的重金屬主要來源于化工企業(yè)、建筑行業(yè)、交通運輸行業(yè)、礦產(chǎn)開采和冶煉行業(yè)生產(chǎn)活動所排放的廢氣和粉塵。除了重金屬Hg以外，其他的重金屬污染物基本以氣溶膠的形式進(jìn)入大氣層，與大氣中的水蒸氣結(jié)合，通過降雨的方式進(jìn)入土壤。據(jù)環(huán)球日報報道，化工、運輸?shù)绕髽I(yè)使用的各種礦石燃料含有大量的Hg、Cr、Ni、Pb、Cu等重金屬。這類化石燃料的燃燒產(chǎn)生的大量細(xì)小重金屬顆粒會隨著廢氣進(jìn)入大氣層，與大氣中的水蒸氣結(jié)合，約20%的污染物會通過降雨形式落在距離排放源方圓15km的范圍內(nèi)。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年有0.26萬tHg是通過化石燃料的燃燒和降雨進(jìn)入土壤的；荷蘭每年因降雨發(fā)生土壤的重金屬污染的土壤達(dá)到4000多公頃。同時隨著乘用車輛普及，汽車尾氣也成為重金屬顆粒物的重要來源。汽車尾氣中的污染物主要來源為石油的燃燒和橡膠輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵，包括鉛、鋅、銅，鎘，鎳、錳等。據(jù)報道，汽車尾氣中鉛含量高達(dá)50μm/m3，且因為公路成條狀分布在我們的環(huán)境中，所以這些重金屬污染物在距離城市、公路遠(yuǎn)近和車輛的多少有著明顯的差異。EpvHR的研究發(fā)現(xiàn)在距離公路兩側(cè)60m的范圍內(nèi)污染最為嚴(yán)重。在公路兩側(cè)的土壤形成鉛、鉻、鎳污染帶。這些重金屬污染進(jìn)過降雨沉降進(jìn)入土壤當(dāng)中，造成土壤的重金屬污染。

1.2 通過污水進(jìn)入土壤的重金屬

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，大量的化工企業(yè)出現(xiàn)，這些化工企業(yè)生產(chǎn)需要大量的水，因此都會選擇靠近河流的地方建廠。雖然我國對這些企業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的污水排放標(biāo)準(zhǔn)做了很嚴(yán)格的限定，但是由于經(jīng)濟利益驅(qū)使和管控措施有限，化工污水未經(jīng)處理直接排放造成周邊水體污染的現(xiàn)象仍有發(fā)生。河流湖泊等自然水體是農(nóng)業(yè)灌溉的主要水源，長期使用受污染水源灌溉的農(nóng)田，由于污染物不能及時自然降解，導(dǎo)致污染累積，最終形成土壤污染。特別是重金屬污染，自然降解周期長，會被土壤通過不同的方式截留，85%的重金屬污染物會被土壤膠粒和植物的根須固定吸附，這些重金屬污染物一般被積累在土壤表層，隨著土壤的深度遞減。常年使用污水灌溉農(nóng)田，會導(dǎo)致灌溉區(qū)的土壤重金屬污染越來越嚴(yán)重。

1.3 通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物資進(jìn)入土壤的重金屬

近年來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者大量使用農(nóng)藥，化肥，地膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物資，這些物資的使用極大的提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量，但同時生產(chǎn)物資過量使用也導(dǎo)致了農(nóng)田土壤的污染。無論是有機還是無機類農(nóng)藥，或多或少都含有Zn、Cu、As等重金屬，一旦過量的使用這些農(nóng)藥就會造成土壤的重金屬污染。例如我國新疆省是葡萄的生產(chǎn)大省，在葡萄的生產(chǎn)季節(jié)每年會給葡萄噴6～10次波爾多農(nóng)藥，每年就會有超過5000t的Cu流入土壤。還有在生產(chǎn)時加入了Cd，Pb穩(wěn)定劑的地膜，近年來大面積使用，不僅帶來了白色污染，還加重了土壤重金屬污染。

2 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)今世界各國都在研究重金屬污染土壤的治理辦法，也取得了一定的進(jìn)展，目前可行的重金屬修復(fù)思路有兩種，一種是將重金屬污染物從土壤中提取出來，另一種是將重金屬的溶解性，毒性降低，從而降低其通過水圈食物鏈進(jìn)入人體的風(fēng)險。可行的措施有以下幾種：

2.1 生物修復(fù)技術(shù)

通俗的來說生物修復(fù)技術(shù)就是利用微生物的吸收與降解作用清除土壤中的重金屬污染物，將重金屬污染物轉(zhuǎn)化分解為無害物質(zhì)或者將重金屬污染物通過生物富集方式從土壤中提取出來的過程。生物修復(fù)措施憑借著安全系數(shù)高不會對土壤造成二次污染的特點已成為我國治理土壤重金屬污染的主要修復(fù)技術(shù)之一。但是生物修復(fù)存在生物適應(yīng)性和周期長的問題，篩選培育適應(yīng)性強、見效快、周期短的物種成為該技術(shù)的主要研究方向。

2.2 客土修復(fù)技術(shù)

客土修復(fù)措施主要包括著將受到重金屬污染的土壤進(jìn)行挖掘、置換和覆蓋，通過客土可以降低被污染的土壤中有害重金屬的濃度，減少重金屬污染物對農(nóng)作物的污染，使種植的農(nóng)作物能夠達(dá)到食用指標(biāo)。客土修復(fù)技術(shù)具有快速有效的優(yōu)點，在早期修復(fù)工程和一些特殊情況下有所應(yīng)用，例如二戰(zhàn)時期收到核彈（核彈內(nèi)含有大量的重金屬污染物）攻擊的廣島，長崎地區(qū)經(jīng)過工程治理現(xiàn)今已符合動植物生存。但是該技術(shù)工程量大，投資高的，未能徹底清除污染，近年來已很少應(yīng)用。

2.3 物理修復(fù)技術(shù)

典型的物理修復(fù)技術(shù)有熱處理技術(shù)和固化穩(wěn)定化技術(shù)。其中熱處理技術(shù)就是通過加熱將土壤中的重金屬污染物揮發(fā)為氣態(tài)并土壤分離的技術(shù)，但是該技術(shù)只對具有揮發(fā)性的重金屬Hg、As有效，對其他金屬污染物無效。固化穩(wěn)定化技術(shù)是用固化劑、螯合劑藥劑等將土壤中重金屬變成相對穩(wěn)定的化合物，降低溶解性和遷移能力，從而減少其對生態(tài)鏈的影響。該技術(shù)實施效率高、成本低，是目前土壤重金屬污染主流技術(shù)之一。但是該技術(shù)也存在藥劑逐漸失效，出現(xiàn)污染反彈現(xiàn)象的隱患。

2.4 化學(xué)修復(fù)措施

與物理修復(fù)技術(shù)相比，化學(xué)修復(fù)技術(shù)比物理修復(fù)技術(shù)出現(xiàn)發(fā)展的時間更長。化學(xué)修復(fù)技術(shù)是指通過化學(xué)藥劑與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生難溶，低毒產(chǎn)物，從而降低污染物對生物鏈的影響。化學(xué)修復(fù)技術(shù)可以直接實施，即直接向污染土壤中加入化學(xué)藥劑，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；更多是應(yīng)用在土壤淋洗技術(shù)中。淋洗技術(shù)是通過對污染土壤進(jìn)行化學(xué)藥劑淋洗去除土壤中的重金屬污染物，通過該技術(shù)的處理能去除土壤中95%以上的重金屬污染物，且該項技術(shù)適用于各種地區(qū)被重金屬污染的土壤，是土壤重金屬污染修復(fù)中可以將重金屬徹底清除的主要手段之一。但是該技術(shù)只適用于沙質(zhì)土壤，在粘土質(zhì)、粉質(zhì)土壤上運用該技術(shù)會產(chǎn)生大量污泥，處理難度較大。

3 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展思路

我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀嚴(yán)峻，一大批污染場地急待修復(fù)，現(xiàn)有主流技術(shù)還存在有效性、適用性、時效性等問題。為此，提出如下發(fā)展思路：

3.1 加強基礎(chǔ)研究，不斷優(yōu)化現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)

我國重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究起步晚，相關(guān)技術(shù)和裝備尚不成體系，而且多集中在應(yīng)用層面，對相關(guān)機理性基礎(chǔ)研究較少，缺少可以指導(dǎo)工程應(yīng)用的科學(xué)數(shù)據(jù)。因此，建議加強基礎(chǔ)研究，探究技術(shù)本質(zhì)，歸納核心參數(shù)，為每種技術(shù)繪制操作圖譜，并通過工程實踐進(jìn)行修正，形成科學(xué)統(tǒng)一的操作規(guī)程和工藝控制參數(shù)。

3.2 產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推進(jìn)多技術(shù)融合的修復(fù)技術(shù)

環(huán)境治理是一個綜合型應(yīng)用學(xué)科，土壤修復(fù)作為近年來興起的方向，存在明顯的研究與應(yīng)用脫節(jié)現(xiàn)象。現(xiàn)有技術(shù)與實際工程不匹配，存在水土不服問題；而新技術(shù)缺乏驗證，難以推廣。特別是國內(nèi)學(xué)者近期提出的，多技術(shù)融合的修復(fù)技術(shù)和“資源化”修復(fù)概念，例如微生物和化學(xué)還原綜合聯(lián)用修復(fù)技術(shù)和重金屬逆向礦化修復(fù)技術(shù)。這些技術(shù)理念新穎，貼近我國實際情況，未來前景廣闊。

3.3 一地一策，開展綜合性修復(fù)策略研究

我國幅員遼闊，南北地質(zhì)差異大，東西污染情況各不相同，各地土壤修復(fù)項目資金投入也各不相同，因此不同的項目應(yīng)采取靈活多變的修復(fù)模式和技術(shù)路線。具體要結(jié)合土壤地質(zhì)、污染程度、土地用途等制定綜合性修復(fù)策略，把風(fēng)險管控和土壤修復(fù)兩種方法融合為一體。例如，地下水和深層輕度污染土壤優(yōu)先選擇截流、阻控等管控技術(shù)，而表層重度土壤優(yōu)先選擇淋洗等修復(fù)技術(shù)，用最經(jīng)濟和實用的技術(shù)方案滿足重金屬污染土壤修復(fù)需求。

4 結(jié)束語

土壤是我們賴以生存的不可再生資源，研究重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)是保護(hù)土壤環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。現(xiàn)有物理、化學(xué)、生物等修復(fù)技術(shù)存在有效性、適用性、時效性等技術(shù)問題和修復(fù)資金和工期的現(xiàn)實問題。建議加強基礎(chǔ)研究，推進(jìn)多技術(shù)融合，持續(xù)優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)，開發(fā)新技術(shù)、新工藝，不斷提高我國重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)水平，推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)與工農(nóng)業(yè)建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展。