重金屬污染場地治理技術特點綜述

葉遼羽 蔣洪 唐王龍

摘 要：土壤重金屬污染是現代化進程中遺留下來的非常嚴重的“痼疾”，造成了嚴重的環境和健康風險。如何有效地治理并獲取經濟效益，是眾多環保類企業的關注點。主要介紹了我國重金屬污染的現狀以及重金屬污染治理技術的特點，并對重金屬污染治理的前景進行了展望，以期為開拓重金屬污染治理市場的企業提供參考和建議。

關鍵詞：重金屬污染;固化穩定技術;土壤植物修復技術;土壤淋洗技術

進入21世紀，我國經濟水平不斷提升，隨著各類生產、生活活動的增加，土壤受到的污染程度也越來越嚴重。根據統計數據，我國重金屬污染土壤面積高達2 000萬公頃。我國部分地區的生態環境及生態系統受到了嚴重的破壞，重金屬污染治理市場十分巨大。我國重金屬土壤污染處于起步階段，在不斷地完善與探索。目前，我國較為成熟的重金屬土壤污染修復技術主要以原位/異位固化/穩定化、原位/異位氧化還原、植物修復技術為主。伴隨著國內經濟結構調整，傳統的建筑行業受到沖擊，新興業務市場得到發展，不少企業瞄準重金屬污染治理行業。如何在該行業實現技術或者市場份額的突破，是許多企業關注的熱點。本研究主要介紹了重金屬污染治理技術，以期為企業開拓重金屬污染治理市場提供參考和建議。

1 ? ?國內土壤重金屬污染現狀

各類用地污染情況如表1所示，由表1可知，各類用地存在不同程度的無機物和有機物污染，污染物以無機物重金屬為主，無機型污染點位超標率占全污染物點位超標率的82.8%。我國南方土壤污染重于北方，其中長三角、珠三角和東北老工業基地等部分地區土壤污染突出，西南、中南地區重金屬污染嚴重超標。無機型污染物以鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種重金屬為主，鎘、汞、砷、鉛4種無機污染物含量呈現從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態勢[1]。鎘、砷、汞、銅、鉛、鎳污染范圍廣，涉及各類用地，且點位超標率高。其中，典型的無機重金屬污染物為砷和鎘，是重點治理對象。

2 ? ?重金屬污染治理技術

盡管對重金屬污染治理的各類修復技術的研究和應用已有較多報道，但是目前我國重金屬污染場地修復技術的研究存在一定的局限性，遠遠不能滿足我國當前的需要[2]。

2.1 ?固化穩定技術

重金屬與土壤的相互作用包括吸附、絡合和沉淀作用。其中，絡合作用主要發生在重金屬離子濃度低的條件下，且絡合物也可能具有一定的水溶性，在濃度較高時，吸附作用占主要地位[3]。沉淀作用可使重金屬固定在土壤中。研究表明，在堿性條件下，重金屬更易發生沉淀[4]。吸附和沉淀作用程度與重金屬種類有關，其中，鎘、鎳、銅、汞、鉛等重金屬在土壤孔隙溶液中以金屬離子的形式存在，易發生沉淀和吸附，移動性較弱。

固化/穩定化方法的原理為在土中加入吸附劑和固化劑[5]，促使這些重金屬元素發生吸附和沉淀，減少其可交換態含量或大大降低其可移動性。采用原位修復設備在原位向污染介質中添加固化劑/穩定化劑，使其發生物理、化學作用，污染介質將被密封在固體材料中。或者將污染物轉化成化學惰性形態，減少其在環境中的遷移和擴散。常用的原位固化穩定技術采用的機械設備有高壓旋噴設備、深層攪拌設備、挖掘、翻耕或螺旋鉆等，其中，高壓旋噴與深層攪拌設備適用于深層土，挖掘、翻耕或螺旋鉆適用于淺層土。

2.2 ?土壤植物修復技術

土壤植物修復技術的原理是通過植物提取、根際過濾、揮發和固定等方法，去除、轉化和破壞土壤中的污染物質，使污染土壤恢復正常功能。植物修復設備主要有富集植物育苗設施、種植所需的農業機具（翻耕設備、灌溉設備、施肥器械）、焚燒并回收重金屬所需的焚燒爐、尾氣處理設備、重金屬回收設備等。

土壤植物修復技術的關鍵要素包括污染物類型、污染物初始濃度、修復植物選擇、土壤pH、土壤通氣性、土壤養分含量、土壤含水率、氣溫條件、植物對重金屬的年富集率及生物量、尾氣處理系統污染物排放濃度、重金屬提取效率等。植物修復的特點是技術處理周期較長，一般需3～8年，處理成本相對低廉，國內的工程應用成本為100～400元/t。

2.3 ?土壤淋洗技術

土壤淋洗修復技術是將含有洗助劑的水溶液或者將水注入重金屬污染土壤，將污染土壤中的污染物洗脫[6]，關鍵在于尋找有針對性的淋洗液。淋洗液經常使用草酸、鹽酸和乙二胺四乙酸，其中，乙二胺四乙酸對銅、鉛等重金屬離子的提取效果最好。從總體上看，土壤淋洗工藝簡單，消耗成本低，但一些滲透系數小的黏性土不適合使用，不僅修復效果差，也容易造成化學殘留物以及土壤的二次污染。淋洗法只適用于小面積高污染的中壤土、砂壤土和砂性土等滲透性好的土壤。

2.4 ?技術對比研究

對于受污染的場地，選擇一種或多種具體的修復技術至關重要。很多因素影響了修復技術的選擇，主要包括場地條件、污染物特性、修復時間和費用要求，表2比較了常用的重金屬污染土壤修復技術。

由表2可知，各個修復技術應用優缺點明顯，對于固化穩定技術，優點幾乎適用于所有土壤，修復周期相對較短，修復效果最好。但是同樣也存在一定的缺點。對于同時存在重金屬與揮發性有機物的場地不適用，以污染物總量為驗收目標的項目也不適用[6]。植物修復的優點是成本較低、適用土壤類型多，缺點是修復周期較長，且植物生長受氣候、土壤等條件影響，不適用于污染物濃度過高或土壤理化性質嚴重破壞等不適宜修復植物生長的土壤，且植物修復的效果較差。對于土壤淋洗技術，優點是周期較短，對于滲透性好的土壤修復效果較好。缺點是淋洗技術修復成本很高，對機械設備要求較高，淋洗后的滲濾液需要搬運處理，且不適用于滲透系數低的土壤，修復效果一般。綜上所述，相比其他修復技術，采用固化穩定技術修復重金屬污染場地，在經濟成本、使用便捷性、長效性等方面優勢明顯，是處理重金屬污染土壤的最有效手段。

3 ? ?土壤重金屬污染治理展望

（1）重金屬治理是未來發展的大勢所趨，行業前景可觀。國家對于環境污染治理高度重視，企業今后涉足于重金屬污染領域將成為趨勢。我國重金屬污染土壤治理技術發展處于初步階段，而我國的土壤修復技術已經發展多年，但以往的研究成果顯示，目前我國大部分的重金屬污染土壤修復技術尚處于實驗室的水平，盡管部分研究修復取得了成功，但均因成本高等并沒有得到推廣使用。因此，繼續開展重金屬土壤修復技術的研究，并進行不斷的優化迫在眉睫，要想形成一套成熟的、經濟有效的治理體系還需要走很長的路。

（2）我國的土壤污染以復合污染為主要特征。生物修復技術及物理修復技術等是我國使用范圍較廣的修復技術，因此，加強對復合污染修復技術的研究至關重要，這也將會成為今后我國土壤修復研究的重點方向之一。

（3）單一的重金屬污染修復技術難以對復雜的污染環境進行徹底治理。因此，聯合修復技術的研究將成為重金屬污染土壤修復領域的一個熱點和發展方向。

[參考文獻]

[1]北極星環境修復網.全國土壤污染狀況調查公報[EB/OL].（2014-04-17）[2021-02-20].http：//huanbao.bjx.com.cn/news/20170929/853254.shtml.

[2]陳靜生，陳昌篤，周振惠，等.環境污染與保護簡明原理[M].北京：商務印書館，1981.

[3]JONES L H，JARVIS S C.The fate of heavy metal[M].UK：The Chemistry of Soil Processes（Eds. Greenland D J and Hayes M H B），John Wiley and Sons，1981.

[4]CICCU R，GHIANI M，SERCI A，et al.Heavy metal immobilization in the mining-contaminated soils using various industrial wastes[J].Minerals Engineering，2003，16（3）：187-192.

[5]杜延軍，譚鐘揚.水泥固化處理重金屬污染土的研究進展[C].南京：第十屆全國地基處理學術討論會論文集“地基處理理論與技術進展”，2008.

[6]馮永杰.重金屬污染土壤修復技術研究的現狀與展望[J].環境與發展，2020，32（4）：77-78.