土壤重金屬污染治理多方演化方法研究

湯大山

（江蘇省徐州環境監測中心，江蘇 徐州 221000）

土壤是地球表面上一種復雜的化學物質，是由人類活動、地形、氣候、生物等多種因素共同影響而形成的一種動態生物系統。土壤的最大作用是能夠為生物的生長和繁殖提供一個基礎的條件。在整個地球的生態系統中土壤是非常重要的，它與地球生物、水，還有大氣等自然資源相互制約、相互影響。然而，人類科學技術的快速發展，帶動了整個世界經濟的迅速發展，不僅對土壤資源進行了過度利用，而且還不斷向其中排放污染物質，導致土壤環境質量嚴重下降，其中的污染物嚴重超標，尤其是重金屬類污染物。這些重金屬類物質會通過降雨滲透進入到地下水中，還會通過植物的吸收進入到農作物當中。重金屬類物質具有很強的隱蔽性和潛伏性，而且一般情況下很難降解，隨著時間的推移就會轉移到人類的身體中，進而加大了危害的范圍和深度，最終受害的還是人類自身。

1.重金屬污染概述

重金屬污染指的是密度>5的金屬或其他類型化合物對環境造成的污染。產生此類污染的主要原因是采礦工業、含有重金屬的工業污水、廢氣、農業面源、機動車尾氣等涉重污染物排放到環境中，最終污染土壤的過程。重金屬污染與其他類型的有機化合物污染有所不同，因為部分化合物能夠通過自然的自身凈化能力將有害物質降解。而重金屬具有富集性，通過環境的自凈能力難以降解，且在土壤中分布很廣，一旦環境產生變化，重金屬形態轉換，就會造成環境污染，最終危害人類的健康。需要注意的是若土壤已經被重金屬污染且治理困難，就只能通過置換土壤的方式來改善。

2.土壤重金屬污染的現狀

2.1具有地域性分布的特點。我國的土壤重金屬污染有很明顯的地域性分布特點。將國土分為中部、東部和西部三個部分，經分析可以發現，其中土壤重金屬污染的現象差異明顯。眾所周知，中部是我國主要的金屬礦產地區，在開采過程中難免造成大量的污染物泄露，對其造成的土壤重金屬污染，我國相關部門有必要提高重視程度。

2.2無機元素是主要污染物。由于污染物在各地區的分布各不相同，東北部的老工業區以及農耕地區的土壤重金屬污染十分嚴重，若不盡快治理必然對當地居民的生命健康造成威脅。

2.3污染治理難度高。重金屬污染在自然條件下很難通過土壤自身的能力降解，因此土壤一旦被重金屬污染，基本無法恢復到原有狀態。不僅如此，重金屬污染物很容易被土壤中的膠質吸附，隨著時間的推移不斷堆積，越來越難治理。且當前重金屬污染物在我國自然環境中存在的形態比較復雜，不同的重金屬元素在土壤中有可能產生化學反應，再產生新的污染，土壤酸堿性也會不停變化，最終導致重金屬元素在土壤中以多種形式和狀態存在，基本不能完全清除。

2.4特殊土壤地區。各類重金屬物質本身是自然界的產物，而一些特殊的地區由于地質、氣候等各種原因，造成了土壤自身含有的一些重金屬物質較高。例如在我國云南、貴州、廣西等地區自身含有的重金屬鎘、鉛、鋅、銅等相比其他地區較高；此外，還有一些地區的巖石中重金屬含量高，例如石灰巖、喀斯特地區，在風化作用下釋放出來重金屬物質，富集到土壤中，增加了土壤中重金屬物質的含量。

3.土壤重金屬污染的危害

我國作為農業大國，植物生長不好會影響糧食產量，不僅如此，重金屬會被植物吸收，影響牲畜和人類健康。簡單講就是在此類土壤中生產出的植物種子胚胎發育會受到阻礙，與正常種子相比，有絲分裂十分緩慢。若種子中重金屬含量過高，種植的初期會產生出芽率低的情況，即便出芽，葉片也呈現枯萎和卷曲的狀態，植物光合作用緩慢，最終就會導致根系發育不夠完全，雖然也經歷生長、發育，但不到成熟階段，整株植物就會完全枯萎死亡。

土壤重金屬污染之后，其中種植的植物會受到影響，主要的危害表現在植株矮小、生長緩慢，以及葉片面積下降、失綠等，農作物產量下降是必然的，不僅如此，質量也會相應降低。尤其是汞，若污染程度較高甚至會導致植物死亡。我國種植的農作物和果樹種類很多，對重金屬都有不同程度的吸收能力，因此治理工作迫在眉睫。

4.土壤重金屬污染治理方式

4.1物理工程技術。物理工程技術治理重金屬污染土壤的效果是得到驗證的。此外將污染土深耕翻入深層也是治理方法的一種，不論上述哪一種方法進行重金屬污染土壤治理，優勢都在于操作簡單，實施難度也不高。但也都屬于治標不治本的方法，且投入很高，在治理過程中土壤結構和肥力都會受到不同程度的破壞，很容易對周邊土壤造成二次污染。

4.2熱脫附技術。具體方式是利用電力產生熱能，再通過紅外線加熱的方式，污染物從土壤中分離出，集中收集后還需要進一步治理。此種方式治理的優勢在于，對土壤結構的破壞不強，但適用范圍并不廣泛，在治理過程中也要投入大量的能源，基本上不會在大范圍治理重金屬污染土壤的地區使用。在收集分類出的污染物時，工作人員需要注意方法的使用，盡量避免產生二次污染。

4.3電動修復技術。該技術的工作原理是將直流電輸入到土壤重金屬污染的位置，促使區域內的土壤形成電廠梯度，在電流的作用下，重金屬污染物能夠逐漸移動到電極附近，工作人員對電極所處區域進行治理即可。

此種治理方式能夠在其他治理方式不適用的區域達到良好治理效果，尤其是在低滲透的淤泥和黏土質地土壤中，只需要依靠電力，就能達到將重金屬污染物從現場清除的效果。顯然此種治理方式投入費用少，效果也十分理想。因此該治理方式后續的應用前景十分廣泛，雖然目前的現場應用案例不多，但隨著研究的進行，必然會成為未來土壤重金屬污染治理的主要技術。

4.4玻璃化技術。玻璃化技術的工作原理是能夠在熱能的作用下，通過高溫將土壤中的污染物融化成“玻璃狀”，此種狀態下的重金屬物質結構緊密，能夠將污染物轉化成固體進行處理。該技術對于部分重金屬元素能夠達到從根本上治理的效果，且工作速度很快，目前面臨的問題是該技術成本很高，因此僅在污染程度嚴重的土壤治理工作中使用。

4.5冰凍土壤技術。冰凍土壤技術原理很簡單。工作人員需要全面掌握土壤重金屬的污染源，并在地下布置垂直管道，有針對性地通入冰凍溶劑，將土壤中水分凍結，即可形成屏障，避免重金屬繼續向下滲透。嚴格來講此種技術并不屬于治理技術，只能作為防止重金屬污染物擴散或其他治理技術的輔助使用。

4.6化學固化技術?；瘜W固化技術就是指工作人員在受到污染的土壤當中加入固化劑，固化劑與土壤產生反應，就可以達到改變重金屬形態的效果，最終控制土壤產生物的有效性及遷移性，達到降低重金屬對土壤產生破壞的效果。固化劑的作用基本是輔助，將重金屬凝固之后需要搭配的氧化還原等其他反應進行治理，降低重金屬對土壤和周邊環境的危害。

4.7化學萃取技術?；瘜W萃取技術的工作原理是在污染土壤中加入化學萃取劑。萃取劑能夠將重金屬從土壤中分離出來，常用的萃取劑有螯合劑和酸萃取，此類物質的價格低，也不容易產生二次污染。在治理過程中，工作人員需要控制萃取劑濃度，避免治理效果不好，還導致土壤養分流失。

4.8植物修復技術。植物在生長過程中不斷吸收土壤中的污染物，減少土壤中重金屬的含量，能夠達到此種效果的植物種類很多，但吸收的量卻不相同。使用此種技術，為保障治理效果，工作人員應盡可能選擇在重金屬影響下生長時間長且吸收能力強的植物，一方面效果更好，能夠避免治理不徹底導致重金屬在土壤中繼續反應和沉降，另一方面也能更快恢復土壤肥力和自凈能力。

4.9微生物修復技術。微生物治理技術指的是在受到污染的土壤中添加微生物，利用微生物將高價重金屬轉化成低價形態，降低土壤毒性，直至重金屬消失。對于重金屬污染不嚴重的土壤，使用微生物技術基本能夠將土壤狀態恢復到原樣，且微生物技術實際上符合綠色治理的原則，不僅不會造成土壤的負擔，還能夠隨著時間的推移促使治理效果越來越好。

5.結論

綜上所述，治理雖然能夠暫時降低土壤中重金屬的活性，或者將有害物質轉移到動植物上，但實際后續的自然循環依舊會將重金屬物質融入土壤，或隨著時間推移，重金屬物質又會恢復活性。土壤重金屬污染治理是一項長期而艱巨的任務，它需要政府相關部門的大力支持，也需要科技工作者們貢獻智慧與力量，最終才能打贏凈土保衛戰，還人類一個健康、安全、充滿活力的大地母親。