舊廠房改造土壤重金屬污染的原位與異位修復技術進展

梁 欣

（廣東思創環境工程有限公司，廣州 510335）

通過對“舊城鎮、舊廠房、舊村莊”改造，人們可以科學地利用有限的城市土地資源，舊廠房改造往往伴隨污染企業搬遷遺留的土壤污染問題，其中待改造的化工、皮革、鉛蓄電池、金屬冶煉、農藥、電鍍等工業企業，因歷史原因對環保及防滲漏不重視，項目所在地土壤通常存在重金屬污染問題。通過舊廠房污染場地環境調查和風險評估資料，人們要確定地塊位置、面積、調查歷史情況，確定土壤污染的污染因子、污染范圍與深度，劃定土壤修復目標污染物、修復目標值和修復范圍。

本文結合近年物理/化學修復、生物修復和農業生態修復經驗，針對城市舊廠房面積小、要求改造周期短的特點，系統地介紹了舊廠房土壤重金屬污染修復技術，為相關工作提供參考借鑒。

1　污染場地修復形式

舊廠房場地修復的目標以污染物對人體健康和生態受體不產生直接或潛在危害為目的，同時從技術、條件、成本效益等方面對修復技術進行評估與論證。因此，規劃布局應與舊廠房土壤修復范圍相結合，可優化土壤修復形式、縮短修復時間，一般舊廠房土壤修復形式包括原位修復與異地修復，重金屬污染土壤一般采取固化/穩定化、安全填埋修復技術。根據用地新規劃需求，如受污染土區域可視為挖方，則一般采取異地修復；如污染土壤擬保留且污染程度較小，則一般采取原位修復。

2　污染土壤原位修復技術

2.1　客土、深耕翻土法

客土法是指在污染土壤表層摻入非污染土壤混勻，使得重金屬濃度降低至臨界危害濃度以下；深耕翻土是指由下而上翻動土層，使得重金屬在更大范圍擴散，直到污染物濃度降低至可承受范圍。客土、深耕翻土并不能從根本清除土壤中重金屬，只能降低土壤重金屬濃度，從而達到降低重金屬影響風險的目的，并不是一種理想的土壤重金屬治理方法。

2.2　土壤淋洗法

土壤淋洗是指采用淋洗劑去除土壤中重金屬污染物，其原理主要以絡合、離子置換降低土壤重金屬含量，選用淋洗助劑是該技術關鍵因素，其對輕質土和砂質土效果較好，對滲透系數低的土壤效果則不佳。研究結果表明，以EDTA（乙二胺四乙酸）溶液淋洗受Cu污染土壤，可降低土壤中Cu含量，淋洗液主要以碳酸鹽、鐵錳氧化物和有機物形態結合土壤中的Cu[1]；Yang等研究EDDS（乙二胺二琥珀酸）對鎘、銅、鋅和鉛污染土壤的修復效果，研究發現，硝酸銨、磷酸二氫銨、草酸銨對鋅、鉛有較好的淋洗效果，EDDS對鎘、銅、鋅、鉛有較好的淋洗效果，EDTA對鉛、鎘有較好的淋洗效果，檸檬酸對鉻有較好的淋洗效果，表面活性劑Tween80等對銅、鎳、鋅、鉻、砷有較好的淋洗效果，皂素在酸性條件下對銅、鉛、鋅有較好的淋洗效果[2]。土壤淋洗可有效減少土壤重金屬含量，但淋洗液對地下水污染具有潛在威脅，淋洗液將流失土壤中Ca、Mg等營養元素，不利于后續植物的種植[3]。

2.3　電動修復法

電動修復是指向重金屬污染土壤中插入電極施加直流電壓，使得重金屬離子在電場作用下進行電遷移、電滲流、電泳等行為，實現污染土壤清潔的技術，土壤含水率及兩極施加電壓對處理效果影響較大，目前已成熟應用于商業土壤修復領域。劉慧等采用電動方法對江蘇常熟某電鍍廠舊址修復，以Cu作為主要修復對象，污染場地結合乳酸溶液淋洗處理，有較好的處理效果[4]。

2.4　固定/穩定化

固定/穩定化是指向重金屬污染土壤中加入某一類或幾類固定/穩定化藥劑，通過物理/化學作用防止或降低土壤中有毒重金屬釋放的技術，其通過添加藥劑將土壤中的有毒重金屬包被起來，形成相對穩定性的形態，限制土壤重金屬的釋放。固定/穩定化藥劑對重金屬具有吸附、沉淀、絡合作用，從而降低重金屬在土壤中的遷移和生物有效性。這樣可以減少重金屬向深層土壤、地下水遷移，還可降低重金屬在植物中累積。有研究指出，石灰性物質、炭材料、黏土礦物、含磷材料、有機肥等，可降低重金屬的生物有效性[5]。在工程上應用的固定/穩定化藥劑一般為工業副產物，故該技術的成本相對較低，但該技術并未將重金屬從土壤中根本清除，需長期監測以防止重金屬再次活化。

3　污染土壤異位修復技術

淋洗修復、電動修復、固定/穩定化同樣適用于重金屬污染土壤異位修復。此外，異位修復因修復時間更彈性，因此有更多、更靈活的形式選擇。

3.1　玻璃化技術

玻璃化技術指將重金屬污染土壤在1 600～2 000℃高溫條件下，熔化土壤及其中污染物，待其冷卻即形成堅硬的玻璃體，使土壤重金屬被永久固定。玻璃化技術最早在核廢料處理方面應用，但是因該技術需消耗大量的電能，因此一般只用于高重金屬污染土壤修復。

3.2　植物修復技術

植物修復技術主要包括植物提取和植物固定，修復技術包括對污染物的吸收和去除，植物修復過程是土壤、植物、根際微生物綜合效應，修復過程受植物種類、土壤理化性質、根際微生物等多種因素影響。

植物提取是指利用超積累植物吸收污染土壤中的重金屬，并在地上部積累。通過收割植物地上部分從而達到去除污染物的目的。植物提取分兩類：一類是持續型植物萃取，直接選用超富集植物吸收積累土壤中的重金屬；另一類是誘導性植物提取，在種植超積累植物的同時添加活化劑，可促進植物萃取土壤重金屬行為。超積累植物提取技術是近年的研究熱點，也在實際工程案例中得以應用。研究表明，香根草、羽葉鬼針草、金絲草、柳葉箬、圓錐南芥、高山漆姑草、密毛白蓮蒿、東方香蒲等對鉛具有超積累富集效應；長柔毛委陵菜、天藍遏藍菜、短瓣遏藍菜、白銅錢、蓖麻等對鋅具有超積累富集效應；商陸、龍葵、三葉鬼針草、滇苦菜、籽粒莧、忍冬、天藍遏藍菜等對鎘具有超積累富集效應；鴨跖草、海州香薷、酸模、密毛蕨、印度芥菜對銅具有超積累富集效應[6]。

植物固定是指利用植物根系固定土壤重金屬的過程。重金屬被根系吸收積累或吸附在根系表面，可通過根系分泌物將重金屬固定在根際中；植物根際微生物可通過改變根際土壤性質影響重金屬在根際的化學價態或形態，以降低重金屬毒性。植物固定可降低重金屬在土壤中的移動性和生物有效性，阻止重金屬向地下水和空氣的遷移及其在食物鏈的傳遞。

植物修復與物理及化學修復相比，具有以下優勢：同時修復污染土壤和地下水；對環境具美化作用，社會可接受力較高；植物種植可改善土壤肥力、土壤結構。但植物修復也有較突出短處：只適用于污染程度中偏低土壤；超積累植物往往僅對單一重金屬具有高度累積效應，多種重金屬污染土壤需對多種超積累植物輪更，修復周期較長。

3.3　微生物修復技術

土壤中微生物數量眾多，某些微生物如細菌、真菌等對重金屬具有吸附、沉淀、氧化-還原等作用，從而降低污染土壤中重金屬的毒性。研究表明，叢枝菌根真菌（AMF）是植物共生真菌，對促進植物修復重金屬污染的土壤發揮重要作用[7]。馬瑩等人研究發現，根際促生菌（PGPR）往往通過植物促生機制、生防機制、抗重金屬機制、解毒機制、對重金屬生物有效性的影響機制及其轉運機制中的某種或多種機制的共同作用，提高植物修復重金屬污染土壤的效率[8]。

3.4　蚯蚓修復技術

蚯蚓修復技術是指蚯蚓從污染土壤中吞食污染物，蚯蚓對重金屬有一定的忍耐和富集能力并在內臟器官內完成吸收作用。此外，蚯蚓可通過改善重金屬污染土壤條件，增強養分循環促進植物生產，一定程度上加速超累積植物生長量，從而對植物修復具有協同作用。蚯蚓與土壤微生物的聯合作用對有機質的分解以及礦物營養的釋放有著重要作用，蚯蚓活動對微生物種群結構和數量產生影響。相關研究表明，蚯蚓對Cd具有極強的富集能力，對金屬的富集能力由強到弱排序依次為Cd＞Hg＞As＞Zn＞Cu＞Pb[9]。

4　結語

土壤重金屬污染修復已成為近年的研究熱點，而舊廠房土壤重金屬污染修復已然成為有效利用城市有限土地資源的關鍵。筆者從舊廠房土壤重金屬污染修復角度出發，結合近年國內外物理/化學修復、生物修復和農業生態修復經驗，從原位修復與異位修復角度梳理了舊廠房改造土壤重金屬污染土壤的修復技術。