土壤重金屬污染治理與修復策略思考

王凱瑩，厲曉飛，李小華，劉洪超

（華北地質勘查局綜合普查大隊，河北 廊坊 065200）

引言

土壤重金屬污染不僅會使土壤生態失衡，出現營養流失和結構破壞等情況，還會對人體健康構成極大威脅。然而由于受到土壤重金屬污染來源不明、治理修復方法不合理等因素的影響，土壤重金屬污染治理成效不夠理想。我們需要加強對土壤重金屬污染治理與修復的研究與分析，并根據掌握的土壤重金屬污染實際情況，科學合理地采用工程、物理化學、農業生態等技術措施，使受污染土壤盡快恢復其生態使用功能[1]。

1 土壤重金屬污染的來源及危害

1.1 土壤重金屬污染的來源

1.1.1 自然來源

地表各種巖石在風化破碎后，物理性質會發生極大改變，形成結構較為疏松的風化物。由于堅硬巖石成為碎屑以后產生了空隙，因此化學風化會使一部分重金屬元素以熔鹽狀態進入植物體內，造成土壤重金屬污染。另外，土壤中很多顆粒的位移沉積與顆粒物大小、風力等因素有關，且重金屬元素也會發生遷移，并在一些區域進行富集，從而造成污染。

1.1.2 人為因素

人為因素包括污水、固體廢棄物及農藥化肥污染等。（1）污水分為生活污水、石油化工污水、工業礦山污水等類型，其中城市生活污水重金屬含量較少，不過隨著工業的不斷發展，使得工礦企業污水排入下水道的情況逐漸增多，造成灌區土壤重金屬含量增加。（2）礦業和工業固體廢棄物污染非常嚴重，部分固體廢棄物進入土壤，再受到日曬、雨淋等因素的影響，重金屬物質呈現輻射狀和漏斗狀向周圍擴散。（3）在農業生產活動中，農藥、化肥等的過度使用，也會使一些重金屬物質在土壤環境中富集，進而引發嚴重的土壤重金屬污染問題[2]。

1.2 土壤重金屬污染的危害

1.2.1 降低農作物的產量與質量

土壤在遭受重金屬污染后，所栽種的農作物吸收土壤營養時也會吸收土壤中的重金屬物質，并在農作物根莖、葉片和果實中大量富集。其中，鎘元素會破壞農作物的葉綠素，使其不能正常進行光合作用，久而久之，農作物葉片就會發黃；汞超標會制約農作物根系的生長，使農作物植株變得十分矮小。

1.2.2 危害人體健康

鎘、鉛、汞等重金屬都對人體健康有害，當土壤中存在的這些重金屬元素跟隨農作物生長轉移到農產品后，也會間接被人們食用與吸收。人體中重金屬含量超標，會使人體各器官的正常發育與運作受到影響，增加各類疾病的發生機率。比如汞元素通過呼吸道進入人體，并通過血液運輸進入大腦，會對人體神經系統造成危害，引發頭痛、肢體麻木等中毒反應。

2 土壤重金屬污染治理與修復技術分析

2.1 工程治理技術

2.1.1 換土法

換土法的工作原理是將受污染的土壤挖掉，并用新的無污染土壤進行覆蓋，達到有效修復土壤的目的。在實踐中，使用該方法治理修復受重金屬污染的土壤，要先確定受污染土壤的具體位置，并采用人工、機械等方式對其進行挖掘處理，將挖掘出來的污染土壤運輸到其他地方，再將沒有受到污染的土壤遷移到場地中[3]。

2.1.2 客土法

客土法是向污染土壤中添加潔凈的土壤，在降低土壤重金屬污染濃度的同時，進一步減少污染物與植物根系的接觸。在實踐中，相關人員要先確定受到重金屬污染的土壤區域，并在有效把握土壤受污染范圍及實際污染濃度后，按照一定比例將沒有受到污染的土壤加入其中，以達到降低土層污染物含量、取得較好治理效果的目的。

2.1.3 深耕翻土法

深耕翻土法是采用拌勻、翻動、混合等方法，降低地表土壤的重金屬污染物含量。在實踐中，相關人員要對受重金屬污染的土壤進行監測，并在對比分析土壤上下層污染濃度的差異后，采用機械挖掘設備，將深層沒有被破壞的土壤翻至場地表面。雖然這種方法可以取得降低重金屬污染濃度的效果，但是不能從根本上解決土壤重金屬污染問題。

2.2 物理治理技術

2.2.1 電動修復技術

電動修復技術的工作原理是借助電流作用，促使土壤中存在的重金屬離子以電遷移的方式向電極運輸集中。在實踐應用中，技術人員要將一系列電極按照預定設計，將之設置在土壤污染區域下面，并依托低強度直流電發揮的作用，實現對重金屬污染物的有效吸附。在打破這些污染物與介質的結合鍵以后，大量的水也會以電滲透的方式在土壤中流動，涉及到的一些沉積物會被帶到陽極附近，溶解于介質溶液中的污染物也會被有效吸收與去除[4]。

2.2.2 電熱修復技術

電熱修復技術是利用一些重金屬在高溫下快速揮發的特性，運用高頻電壓加熱土壤的方式，使重金屬物質受熱揮發離開土壤，進而取得較好的土壤重金屬污染治理效果。在實踐中，相關操作要將高頻電壓轉化成為電磁波后，促使土壤溫度升高，然后采用污染物分離方法，使土壤中存在的重金屬污染物得到有效揮發。在去除污染物后，再利用凝結收集處理技術有效收集與處理分離過程中的污染物，還能防止二次污染。

2.2.3 土壤淋洗技術

土壤淋洗技術包含原位淋洗和異位淋洗兩種方式。（1）原位淋洗就是在重金屬污染土壤中加入適當的淋洗劑，土壤與淋洗劑有效混合后，就可以使土壤污染物溶解，并進入淋洗溶液向下滲透排出。（2）異位淋洗需要將受到重金屬污染的土壤挖掘出來，并使用水及其他化學溶劑對其進行清洗，以此達到將污染物從受污染土壤中有效分離出來的目的。以原位淋洗為例，相關人員要根據實際情況，勘察和確定土壤重金屬污染區域的面積、分布深度和污染濃度，然后組織人員對受到重金屬污染的土壤進行挖掘處理。在剔除土壤中存在的垃圾、有機殘體后，就可以按照設計好的“土液比”，將土壤與淋洗液充分混合、攪拌。當淋洗液與受污染土壤充分接觸后，淋洗液就可以對土壤中存在的重金屬污染物質進行萃取，并在靜置以后進行固液分離，待完成淋洗后土壤的控制標準檢查后，就可以將經過處理的土壤進行回填與利用[5]。

2.3 化學治理技術

2.3.1 化學改良劑技術

化學改良劑技術的工作原理是向土壤中加入改良劑，如硅酸鹽、石灰等，使土壤中重金屬存在的形態發生改變，并在鈍化處理中降低植物對重金屬元素的利用。在實踐中，相關人員依然需要了解重金屬污染土壤的實際情況，并向被污染土壤投入一定量的化學改良劑，促使污染土壤中遷移性和溶解性較高的重金屬污染物得到鈍化處理，隨著重金屬物質的活性降低，其帶來的不利影響也會減小。

2.3.2 有機質改良技術

有機質改良技術是向土壤中添加一些有機質，如污泥、堆肥等，在提升土壤自身肥力后，土壤中重金屬的利用率就會降低。在實踐中，相關人員可以選擇合適的有機質，將其加入到被污染土壤中，如施加污泥，促使土壤表面電荷增加，并且土壤經過污泥處理后，其pH值和有機質的含量也會增加，伴隨著時間的不斷推移，重金屬有效性也會逐漸降低。另外，對污染土壤進行堆肥處理，無論是土壤的質地，還是土壤的孔性都會得到極大改善，并在形成水穩團聚體后，防止出現污染顆粒轉移的情況[6]。

2.4 生物治理技術

2.4.1 農藝修復技術

利用農藝修復技術對土壤重金屬污染進行治理，就是采用農藝措施增強土壤重金屬治理的有效性，增強現有栽種品種對重金屬的吸收，或者選育低重金屬積累的品種，降低作物對重金屬的吸收、傳輸與積累，進而減少重金屬進入食物鏈后對人體的危害，整個過程也不會出現二次污染的情況。在實踐中，技術人員可以在確定土壤污染范圍及實際濃度以后，綜合運用合理施肥、搭配種植、改進水分管理、調整耕作方式等農藝措施，使植物對土壤中重金屬的吸收累積量得到顯著提高，并提升植物修復重金屬污染土壤的效率。農藝修復技術與工程、物理化學技術相比，已經發展得十分成熟，實踐應用成本較低、環境擾動小等優勢也十分突出。

2.4.2 生態修復技術

生態修復技術的應用，包括動物修復、植物修復和微生物修復三種方式。（1）動物修復是利用土壤環境中存在的各種微生物和植物根系，促使其在與土壤進行充分接觸時，產生生理反應，并在此過程中實現對污染土壤的有效治理與修復。實踐中通常會選擇蚯蚓這種常見動物進行生態修復，蚯蚓除了具有較強忍耐力外，還可以在土壤挖穴、進食和代謝過程中，使重金屬物質得到富集。（2）植物修復的工作原理是通過植物本身及根際圈微生物的組成，對重金屬污染土壤進行有效的清潔處理。在實踐中，相關人員要結合地區實際，盡可能栽種一些重金屬物質積累能力較強的植物，常見的有石防風、狗尾草等。在具體操作中，技術人員可以通過人工或機械挖掘作業的方式，將這些植物栽種到受重金屬污染的土壤層中。隨著栽種植物的不斷生長，土壤中存在的重金屬污染物也會被植物根系分泌物質吸收，并在植物體內完成轉化后，形成可揮發的物質，不斷降低土壤重金屬濃度。（3）微生物修復的工作原理是利用微生物群的天然功能，使其在發揮自身代謝功能時有效去除土壤重金屬污染物。具體操作中可以采用的方式有很多，比如通過開展土壤污染篩選活動，對耐重金屬能力較強的微生物進行培育，并將之投放到遭受重金屬污染的土壤區域中，就可以使這些微生物在發揮吸附、降解等作用的同時，降低土壤重金屬污染濃度。整個過程不僅可以取得較好的污染治理效果，還可以防止出現二次污染問題[7]。

3 土壤重金屬污染治理與修復的注意事項

3.1 掌握污染土壤的實際情況

在對重金屬污染土壤進行治理與修復之前，應該安排專門人員深入實地，細致了解與分析土壤受重金屬污染的具體情況，為后續制定科學合理的治理修復方案和采用有效的技術措施奠定良好基礎。在具體操作中，要將調查重點放在受重金屬污染土壤的實際面積、主要分布情況、重金屬污染濃度等方面，并根據調查所獲得的數據信息，科學判斷土壤重金屬污染程度，使治理與修復變得更有針對性。

3.2 選擇合適的污染治理修復方法

通過上述內容可以了解到，開展土壤重金屬污染治理與修復工作，可以選擇和使用的技術方法有很多，并且不同的技術方法，其適用情況和應用優點也有差異。要確保最終的土壤治理修復效果，就要結合實際選擇運用合適的技術方法。比如在對重金屬污染程度較高的土壤進行治理與修復時，可以優先考慮運用換土法，以提高污染土壤治理質量，但如果土壤污染面積較大，采用這種方法就容易出現投入成本較大、工作效率較低等問題，這時就要考慮運用其他技術措施，以妥善解決這些問題。

3.3 加強對治理修復過程的管控

對重金屬污染土壤進行治理與修復，涉及到的流程及環節較多，并且一些環節銜接較為緊密，若在實踐中出現管控不嚴、落實不到位等情況，就會影響重金屬污染土壤的治理效果。要防止這些問題的發生，相關部門需要對重金屬污染土壤治理修復過程實施嚴格的監督與管理，并將重點放在各流程及操作環節的科學性和規范性上面。在實際作業前，可以讓參與污染土壤治理的工作人員了解方案計劃，并在其準確把握污染治理技術方法和實際工作流程及步驟后，監督和指導工作人員嚴格遵照制定步驟進行操作，促使治理修復工作的效率與質量得到同步提高[8]。

3.4 重視各項技術的聯合應用

由于土壤重金屬污染治理與修復可選用的技術方法較多，并且不同的技術應用各有其優缺點，因此要提升污染治理效率和效果，相關人員可以結合實際，考慮多項技術方法的聯合應用，在彌補單一技術固有缺陷的同時，助力土壤重金屬污染問題得到切實解決。比如修復治理重金屬污染程度較低和總體面積較小的土壤時，可以先使用改良劑降低土壤中重金屬元素的活性，然后再采用換土法稀釋土壤的重金屬相對含量，最終取得延長持續時間和提高修復質量的效果；又如修復治理重金屬污染程度較深和總體面積較大的土壤時，考慮到運用物理化學技術方法需要投入較多的資源，且整體工程量較大，這時就可以應用植物和微生物聯合修復方法，以取得較好的土壤修復治理效果。

4 結語

在對土壤重金屬污染進行治理與修復時，相關人員要分析土壤重金屬污染問題發生的原因，并在有效把握重金屬污染程度、面積和濃度后，根據實際情況應用工程、物理、化學、生物等治理修復技術。在實踐中，要保證污染土壤的治理修復效果，相關人員還要有效管控工作實施過程，必要情況下還可以聯合應用多種治理修復技術，以進一步提升整體工作效率與治理成效。