土壤重金屬污染及修復方法研究分析

李丁　周自強　洪揚

摘要 以土壤重金屬污染和修復方法研究為重點進行闡述，首先分析了土壤重金屬污染來源與產生危害，其次介紹了土壤重金屬污染修復現狀，最后深入探討了土壤重金屬污染修復有效方法，旨意在為相關研究提供參考資料。

關鍵詞 土壤;重金屬污染;修復方法;相關研究

中圖分類號：X53 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）04–0147–03

土壤歸屬生態環境的基本單位，是人們長時間生存與生活的關鍵資源。隨著國內現代化工業化和城市化進程的不斷加快，工業污染問題也日益嚴重，尤其是土壤重金屬污染，引出土壤被破壞的結果。不管是污水排放，還是礦井開采，都會在一定程度上污染土壤質量，在嚴重情況下，可能使農作物和微生物受到毒害，因此土壤重金屬污染修復工作的開展勢在必行，以下是筆者進行土壤重金屬污染和修復的相關研究。

1 土壤重金屬污染來源與產生危害

一般而言，土壤重金屬污染的來源劃分2個層面，即人類活動造成的土壤重金屬污染和自然活動造成的重金屬污染，前者是比較常見的影響因素，包含排放廢氣活動、交通尾氣排放和廢水排放，這樣重金屬元素滲透在土壤之中，使得土壤中的重金屬元素含量不斷增加，逐步體現重金屬污染現象，也就是土壤中重金屬污染的含量指標過高[1]。后者包含火山爆發的來源和森林火災的來源，積累對應重金屬粉塵，逐步在雨水影響下滲透于土壤中，久而久之，發展為土壤重金屬污染結果。基于此，土壤重金屬污染的影響因素比較多，不同因素均會造成土壤受到污染。因此，在開展重金屬污染問題修復的工作時，相關人員應選取合理的修復模式，根據源頭類型明確有效的修復方案，保障土壤重金屬污染問題的顯著修復成效。

土壤重金屬污染對社會的和諧發展產生較多危害，以下面幾種情況為例進行闡述。

1.1 對植物帶來的危害

植物生長十分依賴土壤，土壤作為植物持續性生存的基礎，若土壤存在重金屬污染的問題，可能導致植物生長期間被重金屬污染[2]。農業生產有大量的農藥與化肥，化肥有一定含量的鉻元素與前元素，農業灌溉使其流入種植土壤中，造成土壤調整能力有所下降，最終相關的重金屬元素被植物吸收，一方面產生植物被有毒物質入侵的結果，另一方面產生降低植物吸收營養元素能力的結果，甚至造成植物死亡。

1.2 對人類帶來的危害

人類的生存會受到土壤重金屬污染影響，可分為2種情況：第一個情況是重金屬與空氣結合，被人體所吸收，使得人們身體健康備受威脅[3]。第二個情況是人們食用被土壤重金屬污染的植物，或者飲用被重金屬污染的水資源，重金屬元素侵入人們身體內部，使得人們出現腎衰竭疾病或癌癥疾病，如金屬鉛被人體吸收，可能造成人們記憶力衰退與頭痛，不利于人們的身體健康。

1.3 對生物帶來的危害

若土壤存有重金屬污染的現象，會破壞土壤活力、影響微生物正常活動。受到重金屬元素的影響后，微生物甚至會呈現消亡的發展趨勢，或者影響土壤重金屬污染地區的其他類型生物正常生存[4]。例如，灌溉水資源不夠充足的區域，一些地區需要引進處理完成的污水加以灌溉，可現有的污水加工技術，不能實現重金屬元素的全部清除，而污水灌溉操作使得土壤內部流入重金屬元素，影響生態環境的穩定性，難以保障生物系統多樣化構建。

1.4 對水體帶來的危害

土壤重金屬污染會延伸水體環境受污染的范圍，公害病主要是由人類活動造成的環境污染所引起的地區性疾病。如水俁病和骨痛病都與土壤重金屬污染存在關系。當重金屬被泄露到水體中，無法被水體中的微生物所正常降解，更不能借助于水體自凈作用來消除金屬污染的危害，對水體造成了嚴重的危害。由于重金屬具有較大毒性，若人們飲用具有相關元素的水體，會導致人類身體健康甚至生命安全受到嚴重威脅。若水生植物生活在高濃度重金屬環境內，會對其呼吸作用、光合作用等產生抑制作用，影響其正常生長[5]。例如，某城市中兒童身體檢查結果有鉛中毒的情況，原因是電源生產商家超標生產，對應單位監督不到位，降低城市綜合生產效益。

2 土壤重金屬污染修復現狀

2.1 修復問題

我國對土壤重金屬污染進行修復處理尚未構建比較完整的機制，導致土壤重金屬污染修復工作呈現隨意化的特征，不能有效地把規范化機制管理當作指導指標，制約土壤重金屬污染修復進程。同時，修復土壤重金屬污染的方案不夠全面，難以提升土壤重金屬污染修復工作質量。相關部門對土壤重金屬污染現象監管不到位，不能緩解土壤重金屬污染的現象，而修復需要大量時間，降低了土壤重金屬污染修復的有效性[6]。除此之外，土壤重金屬污染修復工作是系統化工程，土壤重金屬污染修復難度較大，一般來講后續的土壤重金屬污染修復不能從根源上處理修復問題，實際的修復技術面臨發展的局限性，導致不能保證土壤重金屬污染的修復質量。

2.2 修復原理

修復土壤重金屬污染的情況，應遵循一定技術修復原理，合理改動污染物存有形態，減少土壤中重金屬的含量。在實際的修復過程中，劃分為原位修復先進技術和異位修復先進技術。前者是保障土壤的位置不移動，安排相關人員直接修復土壤重金屬污染的問題;后者是移動與挖掘已經受重金屬污染的土壤，在一系列運輸之后實施有效治理操作，完成土壤重金屬污染現象的修復任務[7]。

3 土壤重金屬污染修復有效方法

3.1 采取植物修復的方法

立足于土壤持續利用的視角，我國部分專家學者以環境保護為主，擬定土壤重金屬污染修復方案，深層次地挖掘高效率修復模式。采取植物修復的方法是一個基本思路，關鍵原理是通過植物的吸收作用，排除土壤內重金屬元素，使得土壤中重金屬的含量逐步減少。例如，利用超富集植物，這種植物存在顯著的吸收作用，在重金屬污染的土壤上種植超富集植物，實現重金屬元素的吸收。與其他的處理模式相比，此種植物修復的方法花費成本不高，不僅可以加強重金屬元素的處理效果，還可以實現環境保護的目的。另外，植物修復屬于生物治理的范疇，對土壤pH值具有一定的改善作用，可以有效保護土層。

3.2 采取改良修復技術

要想真正地通過改良修復技術完成重金屬污染土壤的修復工作，相關人員應把修復范圍定位在污染面積比較小的區域，基本原理是把重金屬污染的土壤表面用高質量土層覆蓋，或者直接更換已經被污染的土壤，運用新土充分覆蓋。此種方法適用于重金屬污染現象比較嚴重的土壤修復中，可有效地提高重金屬污染的修復治療，但需要耗費的成本較大。

3.3 采取微生物修復的方法

微生物修復也是處理重金屬污染土壤問題的一個方案，微生物能夠增強重金屬生物性質的體現效果，便于植物充分吸收。土壤內的一些微生物分泌有機酸，可以減小土壤的pH值，繼而體現土壤重金屬的生物性質。土壤重金屬的生物有效性是影響植物修復的一個因素，其生物有效性指數越高，可以更好地被植物吸收，減少土壤內重金屬的含量。土壤接種根跡微生物和外生菌根真菌可以增加土壤內重金屬的濃度。微生物類型和數量較多，代謝也比較迅速，土壤受到重金屬的污染，利用微生物修復方法可以充分吸收和沉淀并氧化還原重金屬，使重金屬離子朝向低毒產物的方向轉變，從而實現控制土壤重金屬毒性的蔓延。

3.4 采取化學修復的方法

化學修復技術是指把可以和重金屬元素發生反應的物質與土壤接觸，借助吸附和鈍化的效應，循序漸進地降低重金屬含量，控制重金屬元素對土壤的完整性造成危害。在化學技術日益發展中，我國部分技術工作者了解到改良后的油頁巖具備吸附重金屬的作用，可以適當地把油頁巖頭放在土壤中，提高化學修復技術的可靠性和可操作性。需要注意的是，化學修復技術不能完全排除土壤中的重金屬含量，在使用中應思考土壤重金屬污染的實際程度，有效地制訂重金屬污染土壤修復計劃。

3.5 采取物理修復的方法

物理修復方法的思路比較多，涉及電動修復、電熱修復或者土壤淋洗修復。首先，電動修復是以電場的作用為主處理土壤中含有的重金屬離子，依據電滲透的過程，把重金屬離子運輸至電極方向，同時集中收集重金屬離子，實現重金屬離子的統一化處理。此種修復模式十分廣泛地用于泥土和黏土的修復，節約一定的時間和工程成本。

其次，采取熱修復方法對土壤重金屬污染進行修復，可以選取熱修復技術，按照直接模式或者間接模式，增加污染土壤區域的溫度，也就是對重金屬元素和其他污染物加以高溫操作，這樣土壤內污染物含量可以減少，然后分解和氣化處理污染物，達到土壤修復的目的[8]。原位修復技術的運用，以石油污染的土壤修復為主，直接加熱已經被石油污染的土壤，增加其表面溫度、轉變石油等相關污染物的性質，使污染物與土壤分離，后續相關人員運用抽取技術，使污染物被抽離至土壤外。而異位修復技術的運用，劃分為直接脫熱和間接脫熱的形式，前者是把已經被污染的土壤運至機械設備中，通過明火灼燒的手段增加土壤表面溫度，使污染物和土壤分離。后者的治理理念和前者的治理理念基本相同，也是借助加熱的模式分離土壤和污染物，但熱修復技術具有局限性，主要是土壤溫度升高后會產生突然性質的變化，無形中部分礦物質以碳化的形式出現，增加土壤pH值，要保障土壤的有機質完全被燃燒，才可以增強土壤修復效果。在運用電熱修復方法處理被重金屬污染的土壤時，尤其是汞元素和硒元素，汞元素的去除率與溫度直接呈現正比關系，應通過低溫熱解的方案，提高重金屬的去除率。

最后是土壤淋洗修復，通過淋洗液對重金屬進行轉移，之后回收利用重金屬廢水，現階段淋洗液的類型比較多，包含堿類淋洗液、鹽類淋洗液和酸類淋洗液。例如，適當地納入PASP，將其視作重金屬處理的絡合劑，在提高重金屬污染土壤質量的同時發揮環保效果。

4 結束語

重金屬污染土壤的治理工作是比較繁瑣的，如果單一的運用化學修復技術、生物修復技術或者物理修復技術，難以充分保障重金屬污染問題的處理效果。因此，相關人員可以嘗試把多樣化的修復方法進行融合，探索取長避短的最佳方案，在最短時間內使土壤重金屬修復工作的效益最大化。此外，相關人員應加大力度研究和探索土壤重金屬污染修復方案，不斷提高土壤的利用率。

參考文獻

[1] 葉勝蘭，王璐瑤.鈍化劑聯合有機肥修復重金屬污染土壤研究進展[J].中國金屬通報，2020（2）：100，102.

[2] 葉勝蘭，魏雨露.礦物質鈍化劑對重金屬污染土壤的修復效益研究進展[J].農業與技術，2020，40（5）：27-28.

[3] 耿珂睿，孫升升，黃哲，等.鎳污染土壤植物采礦技術關鍵過程及其研究進展[J].生物工程學報，2020，36（3）：436-449.

[4] 劉璇，張淑霞，吳曼，等.花生重金屬富集特征及防控對策研究進展[J].山東農業科學， 2020，52（3）：144-150.

[5] 侯林洋，陳應華.試析耕地土壤重金屬污染特征[J].農業與技術，2020，40（13）： 37-38.

[6] Deng M H， Zhu Y W， Duan L L， et al. Analysis of the comprehensive prevention and control technical mode of heavy metal pollution in farmland soil “while production while restoration” [J]. Journal of Zhejiang University： Agriculture and Life Science Edition， 2020， 46（2）： 16.

[7] 韓云昌，張乃明.施用鈍化劑對土壤重金屬污染修復的研究進展[J].江蘇農業科學，2020，48（10）：52-56.

[8] 周啟武，楊國琴，張國昌，等.入侵植物紫莖澤蘭對其根際重金屬的富集作用研究[J].安徽農業科學， 2020，48（24）：87-90，93.

責任編輯：黃艷飛

Study and Analysis on Soil Heavy Metal Pollution and Remediation Methods

LI Ding et al（GeFeng Environmental Protection Technology Co.， Ltd， Wuhu， Anhui 241000）

Abstract This paper mainly focused on the research on soil heavy metal pollution and remediation methods. Firstly， it analyzed the sources and hazards of soil heavy metal pollution， secondly introduced the current situation of soil heavy metal pollution remediation， and finally deeply explained and discussed the effective methods of soil heavy metal pollution remediation， which aimed to provide reference materials for relevant research.

Key words Soil; Heavy metal pollution; Repair method; Related research

作者簡介 李丁（1988—），男，河北深澤人，主要從事土壤學研究。

收稿日期 2022-01-02