重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐研究

張明恒

【摘 要】 重金屬污染土壤問題是現階段主要的環境問題之一，而土壤污染本身具備累積性、不可逆性的特征，很難從根源上做到完全恢復。因此，針對于土壤修復技術與實踐工作的研究工作就成為了主要的工作內容。近年來的研究進展包括物理修復、化學修復、生物修復、農業修復等多種模式，對其技術特征與應用范圍的研究工作也勢在必行。

【關鍵詞】 重金屬污染；土壤修復技術；修復實踐

[Abstract] Soil pollution by heavy metals is one of the major environmental problems at the present stage， and soil pollution itself has the characteristics of accumulation and irreversibility， so it is difficult to completely recover from the source. Therefore， the research on soil remediation technology and practice becomes the main work content. The research progress in recent years includes physical repair， chemical repair， bioremediation， agricultural repair and other modes， and the research on its technical characteristics and application scope is also imperative.

[Keywords] heavy metal pollution； soil remediation technologies； repair practice

我國國土面積廣闊，但耕地資源實際上相對匱乏，近年來耕地面積不斷減少的現狀也成為了限制農業發展的重要障礙。與此同時，我國的土壤污染問題仍然存在，尤其是在人口數量眾多的前提下，糧食需求的提升與經濟的發展對于土壤環境保護工作來說無疑是嚴峻的形式，土壤修復技術與修復實踐工作的重要性也顯而易見。、

1 物理、化學土壤修復技術

1.1 傳統修復技術

物理修復模式與化學修復模式主要是通過理化性質與重金屬特性的差異，利用物理技術手段與化學技術手段來對重金屬進行分離或固定。相對而言，這樣的技術方法下污染物處理的效率更高，產生的風險程度也相對較低，實施起來更加方便、靈活，也適用于多種類型的重金屬處理方案。但實際的技術引用當中需要考慮到工程量與技術成本的問題，防止這些因素影響技術發揮。

例如常見的客土法、換土法等，這些方法相對來說適用于小面積污染土壤的治理和修復。客土法是在污染土壤表層加入非污染土壤，讓土壤內部的重金屬含量降低到可控范圍之內，減少危害程度。如果該方案效果不佳，則使用換土法。無論是客土法還是換土法，土壤的厚度都應該高于原土壤厚度，結合污染表層土的特性來提升新土壤的性能。但是該類型的方法具有明顯的成本缺陷，無論是人力、財力的消耗還是成本都相對較高，無法從根源上清除重金屬產生的問題，并非是一種在所有場合適用的重金屬污染治理方案。

土壤淋洗也是一種污染修復技術，通過淋洗藥劑的化學作用來治理大面積的污染土壤，對于某些滲透系數較高的土壤具有更顯著的作用。有相關研究表明，土壤淋洗效果與土壤性質、污染程度、污染物形態等因素有關，目前還會使用離子置換與電化學法等技術手段來提升淋洗技術的有效性。但需要注意的問題在于淋洗藥劑會導致植物營養元素的缺失，需要考慮到這一點產生的影響[1]。

1.2 電動力技術

電動力修復即電修復，電動力土壤過程與土壤電化學污染治理是其主要的特征，其技術特點在于可以回收重金屬污染物，且相比于傳統修復技術，其成本消耗相對較低。該方案在20世紀90年代開始使用，通過電場力的作用讓土壤中的污染物定向移動出土壤，起到污染修復的目的。在電動力修復的環節當中，會存在離子遷移、自由擴散等物質遷移現象，尤其是離子遷移直接影響到土壤修復的最終結果。在電動力修復的過程當中，土壤的pH值與離子強度會不斷產生改變，不同區域土壤的電場強度與電導率也會發生轉變，特別是陰極區附近土壤的電導率會有顯著降低，一般情況下都是因為電場強度提升，陰極附近的土壤pH值顯著提升和重金屬沉降。所以，當土壤溶液中的離子濃度達到一定范圍時，電導率迅速下降的前提下，離子遷移與污染物的遷移量也會保持下降。在某些土壤樣品的實驗當中，也應該考慮到土壤溫度等其它方面的影響因素，提升有效性。

1.3 固化與穩定化技術

固化技術即向重金屬土壤中加入固化藥劑，從而防止土壤中的有毒重金屬釋放的關鍵技術，讓土壤保持相對穩定的狀態。同理，穩定化技術也得到了有效發揮，通過穩定化藥劑來吸附和沉淀重金屬。當重金屬通過類似技術得到控制后，會減少其對于地下水與深層土壤的不利影響。一般情況下，在固化、穩定化藥劑的選擇方面需要符合一定的原則，即藥劑本身不可含有重金屬，防止二次污染，且藥劑需要保持一定的持續性。有相關修復實踐工作的研究結果表明，鐵錳化合物、磷灰石、蒙脫石等都可以作為有效的固化材料，旨在降低重金屬的生物有效性。此外，在工程建設的過程當中，也會使用該類型的鈍化技術來清除土壤，但需要進行日常結果監測，降低重金屬的活化程度。

2 生物修復技術

2.1 微生物修復

由于土壤中有眾多微生物，某些細菌、真菌可以對重金屬起到吸附作用，降低土壤中污染物的毒性。有相關研究表明，香蒲中的菌株能夠降低土壤中的Cu等元素，尤其是在可交換態含量方面。此外，通過某些盆栽實驗與田間試驗，結果也表明菌根接種的作用非常顯著，植物對于重金屬的抗性非常關鍵，因此在實際的修復工作當中要根據目標差異來選擇菌根菌種，也是未來生物技術的主要發展方向。

2.2 植物修復

植物修復可以從多個角度來對污染物進行控制，包括植物提取、植物固化、植物揮發、根系過濾等多個方面。植物提取即利用植物吸收土壤中的重金屬后，然后收割土壤的地上部分。一般情況下進行持續性植物萃取方式是主流技術，目前植物類型眾多，對于不同重金屬元素也能起到良好的富集能力。有相關研究針對鳳尾蕨與粉葉蕨的吸附能力進行了研究，證明了其是砷的超富集植物[2]。

植物固化利用的是植物根系固定土壤重金屬的過程，有利于組織其向地下擴散。而植物揮發則主要利用植物根系分泌的某些物質來改變金屬元素的形態，以揮發形態來去除污染。相比于物理化學修復技術，植物修復技術的成本較低，可以同時對土壤和周邊的污染水體進行修復，但在修復的速度上有所差距。

3 農業生態修復

農業生態修復通過耕作管理與種植管理來減少重金屬產生的損壞。例如，土壤重金屬的危害程度可以通過土壤Eh值的調整來實現，降低重金屬的生物有效性與移動性，可以通過灌溉等措施來調整土壤發生的氧化還原反應。另外，肥料與農藥是重金屬污染的來源，在土壤修復技術的使用過程中也可以通過化肥農藥生產工藝的調整來降低其重金屬含量，調節土壤中的重金屬環境行為。某些有機物料在加入土壤之后，不同的礦物作用也會影響到重金屬的性能[3]。例如西班牙某研究花費了6年時間使用糖酸鹽作為改良劑，使土壤中的重金屬有效態含量顯著降低，并重點將該技術打造成為具有增長潛力的環保型產業。

4 結語

影響土壤修復技術的因素眾多，在實際應用環節，受到土壤類型、物理化學性質、污染物差異的作用，土壤修復技術方案也有著不同的使用場合。因此在未來的工作當中，物理化學修復、生物修復與農業生態修復都應該通過合理的實驗分析結果來確定具體參數，以此為基礎研究效果顯著、修復周期更短、經濟效益與生態效益并存的修復技術，在實踐中得到證明。

參考文獻：

[1] 黃益宗， 郝曉偉， 雷 鳴，等. 重金屬污染土壤修復技術及其 修復實踐[J]. 農業環境科學學報， 2013， 3（3）：409-417.

[2] 宋 云， 尉 黎， 王海見. 我國重金屬污染土壤修復技術的發 展現狀及選擇策略[J]. 環境保護， 2014， 42（9）：32-36.

[3] 周 靜， 崔紅標， 梁家妮，等. 重金屬污染土壤修復技術的選 擇和面臨的問題——以江銅貴冶九牛崗土壤修復示范工 程項目為例[J]. 土壤， 2015， 47（2）：283-288.