關于建設用地土壤重金屬污染修復的探討

陳麗紅

（深圳市環境工程科學技術中心有限公司，廣東 深圳 518000）

在土壤污染中，重金屬污染一直是難點問題，主要是因為土壤中的重金屬含量過高，容易破壞環境。而建設用地中如果存在大量的重金屬污染，其中存在的重金屬元素很容易與土地中的其他元素發生化學反應，從而形成有害物質。由此，建設用地土壤重金屬污染既會對居民的身體健康產生直接影響，還會通過水體、大氣間接地影響生態環境質量。目前，建設用地土壤重金屬污染的問題已引起人們的高度重視，所以，必須要對建設用地中的重金屬污染進行修復，以保證人們的身體健康和生態環境安全。

1 常見的土壤重金屬污染修復方法

隨著科學技術的發展，土壤重金屬污染的修復方法越來越多。通常情況下，在對重金屬污染土壤進行處理時，需要結合實際狀況，并采用科學、合理的方法進行修復。一般常見的修復方法有物理、化學、生物等方法，或多種方法聯合修復的方法，但在具體操作中，不同的修復方法會存在一定差別[1]。即便如此，各種修復方法最基本的目的都是為了降低土壤中重金屬的含量或遷移性。

1.1 物理法

1.1.1 水泥窯協同處理技術

該技術是指利用水泥回轉窯內的高溫對污染土壤進行處理。水泥窯協同處理技術具有熱容量大、熱穩定性好、無廢渣排放等特點，特別是對一些重金屬污染的土壤進行處理具有良好的效果。而且，在生產水泥熟料的同時，也可以對焚燒后固化污染的土壤進行處理，即土壤中的重金屬在高溫作用下，會被高溫燒結在水泥熟料中。當前，采用水泥窯協同處置技術處理建設用地重金屬污染土壤已有了大量的成熟經驗，并得到了廣泛應用。但在實際處理過程中，因水泥成品對重金屬砷、鉛等元素的吸收有極限值的要求，所以，在對土壤中的重金屬進行處理時，需在水泥生產原料中添加其他比例的原料，這樣才能更好地對重金屬元素進行處理。

水泥窯協同處理污染土壤的過程為：（1）將重金屬污染的土壤運輸到密閉的倉庫暫存；（2）對污染土壤進行采樣檢測，分析土壤中的重金屬含量，確定在處理時需添加的原料比例；（3）將污染土壤內運到生產的喂料斗，利用提升機送進窯尾煙氣室；（4）在水泥窯內利用高溫將污染土壤燒結成水泥產品。采用水泥窯協同處理技術對污染土壤中的重金屬元素進行處理，具有良好的處理效果，而且修復速度快、效率高。在實際應用中，這種方法一般用于處理小面積土壤污染比較嚴重的建設用地等，特別適合用于一些南方廠區處理含砷污染比較嚴重的土壤。

1.1.2 電動修復技術

該技術的原理是在兩端的土壤中插入電極，并在電極處施加一定的直流電，使重金屬在電流的作用，向電極的兩個方向移動，然后通過溶液在電極附件導出，從而達到修復土壤的目的，這種方法比較清潔、高效。已有研究表明，在陽極pH值為7，陰極pH值為5、電壓梯度為1 V/cm的環境下，對于土壤中鎳元素的去除率可達到99.9%以上，而采用石墨電極時可以有效對土壤中的鉛元素進行修復，有效率達到77%；采用不銹鋼電極與鈦電極對鉛元素的修復率達到了68%和52%。在電動修復中，還可以采用弱酸對重金屬污染進行修復，例如，在對鎘元素污染進行修復時，可添加酒石酸進行修復，其有效率達到了69.6%左右；如果使用醋酸作為清洗劑，在1.1 V低電壓的情況下，對銅的去除率可達到69%～93%之間。因此，采用電動修復技術對污染土壤進行處理的時間較短、修復也比較徹底，而且處理方法也較簡單，是一種比較清潔的修復技術，但修復成本較高，能耗較大，一般情況下只適用于低滲透的土壤修復。

1.1.3 熱解吸修復技術

該技術是指在土壤中通入載氣技術，采用直接或者間接的方法實施熱交換，從而有效保證土壤中的重金屬污染物能揮發與分離出來，然后對分離的介質進行處理，以此達到修復土壤的目標[2]。通過研究發現，在土壤中添加三氯化鐵，可降低熱解吸所需的溫度和時間，同時還提高了污染土壤中汞元素的去除效率。因此，采用熱解吸修復技術的工藝技術比較簡單，能高效地對土壤中的重金屬污染進行處理，但這種技術一般只能修復一些易揮發的重金屬，且處理條件比較苛刻，費用高昂，還只能處理一些面積較小的污染土壤，容易對環境造成一定的影響。

1.2 化學法

1.2.1 土壤淋洗修復技術

該技術主要是采用液體或其他流體對污染土壤進行淋洗，要先將淋洗液與污染土壤相物結合，然后再采用解吸、析出等方法來溶解污染物，最后達到土壤修復的目標。例如，可利用鼠李糖脂作為污染土壤的淋洗劑，且在pH值為2時對土壤的淋洗效果最好，能有效對土壤中的重金屬鋅、鎘、砷等元素進行洗滌。而且，在采用土壤淋洗技術時，采用復合淋洗技術的效果比單一的淋洗效果要好，例如，采用NaOH和EDTA（乙二胺四乙酸）的復合淋洗劑對污染土壤中的砷元素進行去除，其去除率可達到92%左右[3]。采用土壤淋洗修復技術的優勢是，可有效縮短重金屬污染土壤的修復時間，且修復效果穩定，操作比較簡單，因此，主要適用于污染比較嚴重、高濃度、易滲透的建設用地中的污染土壤，同時對于大面積的污染區域進行處理也比較有效。但淋洗修復技術對土壤的質地要求較嚴格，若土壤的滲透能力較弱，淋洗修復的效果就較差，且污染土壤采用淋洗后的二次廢水、洗脫廢液需進行有效處理，否則會對土壤造成二次污染。此外，在實際應用中，如何合理利用淋洗劑對污染土壤進行處理，還需要根據土壤的污染情況而定。

1.2.2 穩定固化技術

該技術是將重金屬污染土壤與特定的固化藥劑結合，促使土壤中的重金屬污染物固化、惰化，并使土壤中的重金屬長期處于穩定狀態，從而有效減少對建設用地的污染。穩定固化技術一般包括穩定化處理與固化處理兩種技術。其中，穩定化技術是依據污染物的性能出發，將其形態轉化為不易溶解、遷移能力弱，或將其轉化為毒性較小的污染物，以降低重金屬對生態系統的危害。而固化技術是指通過物理作用，將土壤中的重金屬包裹固定在不透水或透性較低的惰性固體材料中，以減少土壤中的重金屬污染物與其他物體的接觸面積，降低土壤生態系統的危險。常見的穩定化技術所需的材料主要有生石灰、水泥基、黏土等材料，需要注意的是，采用不同的穩固材料需要具有一個最佳的穩固條件。例如，采用生石灰材料比較適合處理銅、鎘、砷等重金屬污染的酸性土壤。如在南方地區，由于一些企業產生的廢水中含有大量的砷元素，所以對土壤污染比較嚴重，而生石灰對銅、砷等元素污染的處理十分有效；水泥基材料比較適合處理一些污染程度較重的工業生產場地，主要是可以對重金屬進行固化處理，防止重金屬的遷移；而黏土一般用于重金屬污染程度較輕的土壤，可采用含磷固化材料有效修復鉛元素污染的土壤，還可以采用碳固化材料高效吸附重金屬污染的鉻元素，而且對土壤結構還有良好的改進作用。因此，在采用穩定化修復技術時，需結合土壤重金屬污染的情況，還要分析污染的主要元素、土壤污染的程度、土壤的性質等，再采取有針對性地修復材料，從而可有效提高土壤的修復效率。

1.2.3 化學還原技術

該技術常用于修復鉻污染的建設場地，一般采用鐵系物、亞硫酸鈉等還原性物質對重金屬鉻污染物進行處理，并利用還原性藥劑將毒害性強的污染物進行還原，降低易被人體吸收的Cr（VI）的有害性，并將其轉為低危害、穩定性強的三價Cr化合物，同時也降低其在土壤中的遷移性。例如，可采用化學還原技術對電鍍、制革和化工等行業排放的廢液、廢渣中含有的六價鉻土壤進行還原，使其形成穩定的鉻化物，降低其毒害性。此外，在實際應用中，可將還原法與固化法結合在一起使用，可有效提高對重金屬鉻污染土壤的處理效果[4]。

1.3 生物修復技術

1.3.1 植物修復技術

該技術是采用綠色植物對污染土壤中的重金屬進行處理，并對污染物進行無害化處理。植物修復技術的優勢在于，修復土壤的成本較低，不會造成新的污染，因此，被廣泛地應用于重金屬污染土壤的修復中。常見的植物修復方法有：植物提取、植物穩定、植物揮發等。在實際土壤修復過程中，主要是采用植物提取技術，而超富集植物是實現該技術的關鍵，也是處理重金屬污染土壤的核心。經研究發現，在利用超富集植物對重金屬土壤進行處理時，其忍冬的耐性系數和富集系數均超過其他植物的標準，尤其是處理鎘元素污染具有良好的效果。在實際應用中，植物修復技術具有環境友好、技術簡單、成本低廉、適用于大面積重金屬土壤污染的修復等優點；但也有較為明顯的缺點，如影響土壤污染的治理效率，短時間內可能達不到安全生產要求；還有在修復后，如何有效地對植物進行處理，還需進一步研究，但如果采用簡單的焚燒、壓縮、掩埋等方法進行處理，容易造成二次污染。

1.3.2 微生物修復技術

該技術主要是采用微生物吸附或氧化還原反應等對污染土壤中的重金屬進行固化處理，從而有效降低重金屬的毒性、移動性，以此達到對重金屬污染的修復目標。例如，可利用Pb真菌、耐Hg、As細菌對污染土壤中的重金屬進行轉換；還可以利用草酸青霉、微紫青霉菌等對重金屬鉛進行轉化處理，其轉化效果可達到90%以上，同時，還降低了土壤中鉛的污染；而鐮刀菌、小翅孢殼可以提高對汞的轉化效果，應用十分廣泛。在實際應用中，采用微生物修復技術可以不擾動土壤，且修復過程也不會造成其他污染，生態效果良好，但應用該技術要求較高，且對于選擇相應的菌株、微生物十分重要。

1.4 聯合修復技術

隨著土壤污染的情況日趨嚴重，采用單一的土壤修復技術已不能快速對污染土壤進行修復，這時就需要采用多種修復技術。因此，在重金屬污染土壤的修復中，經常會應用物理化學聯合修復技術、生物聯合修復技術，從多個角度來修復土壤。在采用聯合修復技術，可以對土壤中的Cd、Cu、Pb、As等元素進行修復，可有效降低土壤中各個重金屬的含量。例如，采用化學淋洗聯合修復技術對土壤中的重金屬進行修復，發現采用檸檬酸與氯化鈣聯合技術，可以對土壤中的砷元素進行處理，特別是對南方地區由于廢水排放而造成砷污染的土壤進行修復，比單獨運用植物處理技術的效率提高了37%以上，因此，該技術在南方建設用地砷污染土壤修復中得到了廣泛應用。由此可以看出，采用聯合修復技術，可以彌補單一修復技術的不足之處，且修復效果也得到了明顯提升。

2 各種修復技術對比分析

采用物理修復技術可以對重度污染的土壤進行修復，可降低重金屬在土壤中的轉移，產生的效果也比較明顯，如采用水泥窯協同處理技術、固化法操作比較簡單，比化學還原技術、淋洗技術還要便捷，成本也較低，但其施工的工程量比較大，因此，主要適用于小面積的土壤污染。而熱解吸法主要是運用重金屬熱揮發來處理污染土壤，且對于揮發性較強的重金屬修復效果較好，但這種修復方法功耗較大，容易產生二次污染，還會對外界環境造成一定影響。電動修復法修復迅速，修復效果也較為明顯，但需要運用大量能耗對重金屬進行電解、分離，非常不適用于大面積污染的土壤。采用化學方法修復技術，操作方法簡便，效果較好，修復的材料成本也較低，但對修復的土壤有一定要求，而且淋洗對于黏土修復效果不好，對土壤粒徑、塑性大小都有要求，但對重金屬處理的效果較好。由于穩固技術處理的材料來源比較廣泛，所以可對不同的重金屬元素進行處理，但需要根據不同的土壤來選擇不同的方法，而且處理后的土壤環境變化也比較復雜，后期還需要對處理后的土壤進行管控。生物修復方法成本較為低廉，環境友好，但修復過程較長，而且在修復過程中往往會受到外界環境的影響，其中，微生物修復方法效果顯著，但對土壤環境也提出了更高要求。總之，在對污染土壤進行修復的過程中，物理方法修復較好，但化學修復技術容易對環境造成一定影響。因此，在具體處理建設用地土壤污染時，需針對具體的情況，來采用各種方法、聯合修復技術等融合在一起進行修復。

3 結語

在對重金屬污染的建設用地土壤修復的過程中，主要涉及化學、物理、生態等多種修復技術。因此，為了減少對環境造成的二次污染，在對建設用地重金屬土壤污染進行修復時，可采用不同的方法進行處理，且不同的修復技術具有不同的優勢，從而能有效提高重金屬污染土壤的修復效果。