土壤重金屬污染治理和生態修復策略探討

馮世杰

（東莞市生態環境局南城分局，廣東 東莞 523000）

1 土壤重金屬污染的來源分析

一是工業生產污染，這是土壤重金屬污染的主要來源。近些年，我國在大力發展經濟的同時，也使生態環境遭到了一定破壞，尤其是工業污水排放造成的污染最為嚴重。由于工業污水中重金屬的含量較大，許多工業企業為了節約成本而未嚴格按照要求進行污水處理，甚至直接排放在外界環境中，因此，對周邊土壤造成了較為嚴重的重金屬污染。二是大氣沉降導致的污染。在工業生產過程中，會產生大量含有重金屬的毒害氣體，這些有毒物質在自然沉降的作用下會進入到土壤中而導致土壤受到污染。三是污水灌溉產生的污染，主要由于農田灌溉用水[1]。如果城市污水用于農田灌溉，必須要進行合理處理且達到相關標準，而許多城市污水未經嚴格處理就用于農田灌溉，導致城市污水中的重金屬滲入土壤并不斷堆積，進而產生了嚴重的重金屬污染，其中，北方發達的旱地農田產業地區的污染情況最為明顯。

2 土壤重金屬污染的原因分析

一方面是人為原因。主要是在工業生產過程中產生的廢氣、廢水、廢物，在未經任何處理的情況下就直接排放，對土壤環境造成了嚴重破壞，以及在進行農業生產過程中不加遏制地使用肥料、農藥，導致各種重金屬在土壤中不斷積累，既影響了農作物的生長，也造成了較為嚴重的土壤重金屬污染。另一方面則是自然原因。例如，風力、水力等自然環境的變化會導致土壤中的重金屬含量增加，以及地表巖層風化成為結構疏松的風化物，產生的易于植物吸收的巖石元素，使重金屬元素在植物中富集[2]，同樣也會污染土壤。

3 土壤重金屬污染治理與生態修復的相關對策

3.1 治理與修復原理

一般情況下，重金屬主要依附在礦物顆粒和一些物質表面，且呈現出較為豐富的表現形態，基于這一特征，可采用各種物理方式、化學方式對其進行不同形態的轉化，實現對重金屬的有效處理。而對于污染土壤進行修復，本質上就是要有效去除重金屬中對土壤有害的物質，將其變為低毒化、無毒化。在進行土壤重金屬污染的治理與修復過程中，通過對重金屬形式多樣化的特征分析，以及土壤的形態特點，要合理選擇適宜的技術、措施，有效抑制土壤中重金屬的污染擴散，進而真正實現治理修復。

3.2 選用正確的植物

在采取生態修復重金屬污染土壤的過程中，工作人員要結合實際情況來選擇相應的植物，以確保其能在極端的環境中也能良好生長。一般情況下，要選用生長發育快、適應力強、耐重金屬毒害、抗干旱、具有顯著改良效果的鄉土植物。同時，還可以優先選用禾木科草本類植物，這類植物具有播種便捷、發芽率高、生長發育快、良好的抗逆性，因此，可快速完成土壤覆蓋，且能對水蝕以及風蝕等起到良好的抵御作用，可作為優選植物種類[3]。除此之外，還可選用喬木、灌木以及豆科植物。因為喬木以及灌木根基較大，栽種完畢后，該部分土壤能長期抵抗重金屬污染的侵蝕，且通過科學搭配各類植物還能夠形成較為穩定的生態群落。

3.3 加強對生物修復的合理利用

（1）利用動物進行修復，如合理利用鼠類、蚯蚓等動物的生長特性來吸收土壤中的重金屬污染物，進而實現對污染土壤的有效治理。其中，蚯蚓不會受到重金屬污染的較大影響，其在輕度、中度的污染土壤中表現出了較好的耐受力，因此，蚯蚓可用于土壤重金屬的凈化處理。

（2）利用植物進行修復。綠色植物對于土壤中的有害重金屬有著較好的吸收作用，可借此對污染物進行轉移、轉化，達到凈化土壤的目的，且不會產生二次污染，也不會影響原有生態環境，同時還能體現出治理成本較低，修復作用明顯。利用植物修復的主要方式是提取與揮發，是借助植物根系與植物固化特點的來實現修復作用。植物提取是借助了植物對重金屬元素的富集性來對污染物進行吸收轉移。而植物揮發則是利用了植物的生理機能，將砷、汞等易揮發重金屬轉移至大氣中，因此，植物揮發會形成二次污染，所以在實際應用中存在較大局限性[4]。植物固化則是利用了植物在生長過程產生的特殊物質對重金屬污染物進行轉移，降低污染物的毒性，以此實現對土壤污染程度的有效控制與降低。

（3）利用微生物進行修復，主要是利用微生物新陳代謝的特點削弱土壤重金屬的毒性，通過微生物的代謝活動對重金屬物質進行富集、吸收、氧化還原，進而使其喪失毒性，以此實現土壤修復與環境治理。例如，藻類、藍細菌、硫酸還原菌、革蘭氏陽性菌等都能有效實現對土壤中鉛、鎳等元素的吸收，而異養微生物具備氧化還原作用，能夠有效降低土壤重金屬元素的毒性。

（4）植物萃取。植物萃取具有資源耗費小、修復效果顯著、經濟實惠、不會產生土壤二次污染等特點，并且還能美化周圍環境，實現土壤肥力的提升。目前，我國農業生產還會出現不同程度的重金屬污染，而植物萃取則是一種有效的修復方式。當前國內發現的超富集植物類型不少于400種，而較為突出的有滇苦菜和白銅錢，這些植物可有效富集鋅元素。

3.4 加強物理修復的有效應用

3.4.1 土壤翻耕置換法

一是客土法。是將干凈的，未被污染的土壤覆蓋到受重金屬污染土壤的上方，使污染土壤和還未被污染的土壤相互融合，有效降低土壤重金屬含量比重，以此達到修復的目的。二是換土法，主要是采取交換土壤的方式，將受到重金屬污染的表層土壤挖除，同時將沒有受到污染的土壤填入，以此有效降低土壤內的重金屬物質，該方法更為合理便捷。深耕翻土主要是指翻耕上下層土壤，將深層土壤轉移到表面，讓農作物吸收重金屬，或是采取翻耕的方式充分混合表層和深層土壤，不過在此過程中需要做好上層土壤的施肥工作，提高其營養含量，促進農作物的生長。該類方式可以使土壤內部的重金屬含量減小，不過作業量較大，操作存在一定難度，所以通常僅適用于面積較小的土壤污染。

3.4.2 固化法

主要通過在土壤中添加穩定劑、固化劑對污染土壤進行固化，使其與添加物發生化學/物理反應，實現對重金屬離子的有效固定，從而形成無污染的穩定結構。固化后，重金屬難以擴散或是被植物所吸收。但這種方法無法長期應用，時間一長重金屬物質會被釋放出來而形成二次污染。在實際應用中，固化劑應選擇無毒、無重金屬元素、固化效果好的類型，如沸石、骨炭、赤泥則是較為常用的固化劑。運用該方法可將土壤中的重金屬含量有效降低，不過也會破壞土壤原有的結構，且因為土壤內依舊存在重金屬，具有潛在威脅，難以徹底將土壤內的重金屬清除，所以需要進行后續跟蹤調查，避免土壤二次污染。

3.4.3 電動力法

電動力法也是治理重金屬污染土壤的一種有效方法，尤其是具有滲透性的土壤，效果更為顯著。該方法主要是將電流通入被污染的土壤，以形成的電流磁場對金屬離子進行吸附、去除，但這種方法會對土壤內的微生物造成一定破壞，所以，該技術還需進一步完善。在實際應用中，可使用電動—螯合法將土壤內部的金屬物質去除，一旦將直流電通入土壤內，內部的重金屬污染物就會隨著電遷移以及電滲透，出現電極移動。而在陽極產生的陽離子能夠加快土壤表層金屬的溶解速度，而在陰極部位形成的陰離子會使土壤酸堿度升高，從而形成金屬沉淀。

3.4.4 熱脫附法

熱脫附法主要是利用熱脫附技術對土壤進行熱處理，簡而言之就是通過加熱土壤來增加其內部溫度，使土壤中含有的重金屬離子通過蒸汽的形式揮發，同時采用收集系統對重金屬氣體進行回收與處理，因此，該方法較適用于易揮發的重金屬污染土壤。在使用該技術時，以315 ℃作為臨界點，可劃分為熱脫附法（低溫熱脫附）以及高溫熱脫附兩類形式。但該方法的缺點在于需要耗費大量能量、成本較高，且會對土壤的生態結構造成破壞，所以沒有被廣泛應用。

3.4.5 清水沖洗法

該方法主要是使用清水直接沖洗受重金屬污染的土壤，以此有效稀釋土壤內部的重金屬或是將其流走。在應用中，稀釋液可將土壤內部大多數重金屬帶走，進一步實現了重金屬的分離或是將其帶入更深層的土壤，有效減少了土壤表層重金屬的含量，同時也降低了對農作物的影響。而對于分離收集到的清洗液，因其中含有許多重金屬元素，所以一定要做好后續處理工作，防止產生新的污染。

3.4.6 秸稈還田法

該方法能夠將秸稈的利用率大幅提升，其應用方式是往土壤中加入秸稈，久而久之內部的微生物會將秸稈分解并產生腐殖質類有機物，使土壤內的有機物數量逐步增加，讓土壤的團粒結構逐漸增多，且優化內部板結形狀。該方法有利于土壤內部的氣熱以及水肥等生態條件的協調，并且還能夠增加土壤內部酶的活性以及微生物的數量，為后續植物和農作物的生長提供了良好的土壤條件，且提高了生長率。不僅如此，秸稈在分解時還會生成許多含氮類、糖以及有機酸物質，該類物質能夠與重金屬產生絡合反應，形成穩定性較好的化合物，讓土壤內部重金屬的形式發生改變，降低其對土壤的影響。但秸稈在腐熟時會形成許多有機酸，使土壤pH值降低，所以在使用該方法過程中要將一定數量的生石灰添加到土壤內部，以維持pH值的平衡與穩定[5]。

3.5 做好污染土壤的改良工作

通常情況下，植物難以在受到重金屬污染的土壤中健康生長，因為該類土壤中含有大量的重金屬，氮元素極少、缺乏必要的營養成分，且土壤結構差、含鹽量偏高等都會對植物的生長產生影響。因此，當土壤被重金屬污染后，其pH值會嚴重偏低，導致重金屬活性增強，使植物無法正常生長。所以，相關工作人員要結合具體的土壤類型使用相應的改良劑，使土壤因子得到改善，促進植物健康生長。在實際應用中，常用的改良劑包括有機肥、石灰、磷酸鹽以及赤泥等，這些物質可以對植物的呼吸起到抑制作用，以此將重金屬活性減弱，該方式操作便捷、經濟實惠且持續時間長[6]。

3.6 有效利用化學修復

化學修復主要包括兩種方法。一是淋洗法。該方法在應用時，將能夠與重金屬結合、融合的溶劑噴淋到重金屬污染土壤中，使其中的重金屬轉化成液態形式，再進行液相提取分離。這種方法較適用于砂質土壤等滲透性不強的土體治理。二是玻璃化法。該方法應用時，是在高溫、高壓環境下熔化土壤中的重金屬，然后經過熔化冷卻將重金屬進行包裹、清除。玻璃化修復可徹底解決重金屬污染，清除效果較好，但操作較為復雜，技術要求較高，且因修復成本高在應用中受到較大限制。

3.7 打造植物景觀

在治理城市重金屬污染土壤時，如采取荒野式的修復方法會缺乏觀賞性，所以相關工作人員采取打造了植物景觀的方式，可與園林植物相結合來提升整體的觀賞性。若土壤受污染程度較低，則可采取聯合使用超積累物資以及螯合劑的方式來恢復土壤，再通過科學組合灌木與喬木來營造良好的園林植物景觀。這樣不但可以修復受污染土壤，還能具有觀賞性。而當土壤受污染程度較大時，則應聯合使用鈍化以及生態修復的方法進行處理，可選用具有較好抗性的園林植物作為修復材料，同時添加鈍化劑來抑制重金屬的活性。在實際應用中，打造景觀通常是選用柳樹、香樟與灌木、喬木以及草木相搭配的方式。

4 結語

綜上所述，當前國內很多土壤都存在較為嚴重的重金屬污染問題，制約了我國生態環境的可持續發展，因此，必須要予以充分關注。然而土壤重金屬污染情況較為復雜，如采用單一的治理、修復方法，往往難以實現較好效果。對此，相關工作人員要充分了解土壤重金屬污染的危害以及以污染來源，且要結合污染情況進行具體分析，還要正確運用生物、物理、化學等治理修復方法，力爭達到最佳的污染治理與修復效果，以此維持生態平衡，進而實現人與生態環境的和諧發展。