鉛鋅礦區土壤重金屬污染修復治理技術研究

李曉娟，辛 秀

（1.南陽市生態環境局，河南 南陽 473000；2.鎮平縣環境保護局，河南 鎮平 474250）

現在，由于對重金屬資源的開采，以鉛鋅礦為主，所以便出現了一些土壤重金屬污染的問題。經過了較長的一段時間，國內外的眾多學者都對鉛鋅礦區的重金屬污染治理技術的研究進行了大量的工作，在長期研究的基礎上也取得了一定的成效。目前，針對我國的鉛鋅礦區土壤重金屬污染的修復治理的方法有很多，包括的主要有以下幾種：物理的修復方法、化學的修復方法以及玻璃化、土壤沖洗、電動修復等技術[1]。但是，這些固有的方法也存在一些的缺點，如他們的工程量比較大，投資也比較昂貴，對其進行修復的成本也極高，鉛鋅礦區重金屬的開采工作會影響土壤的結構，如應用這些修復技術它們治理土壤的面積較小，是難以得到大面積的推廣和運用的。近些年來，對自然環境的擾動比較少、針對土壤污染來說修復成本也比較低，并且這項技術也能得到大面積推廣應用的生物修復技術也漸漸應運而生，為重金屬的污染治理工作提供了一種新的途徑。其中植物修復技術就是所謂的利用植物本身的提取、吸收、分解、轉化、固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害的污染物的技術的總稱。

土壤污染中重金屬污染來源比較廣泛、危害也比較嚴重，它已經成為了環境污染防治的重中之重。對于土壤的污染防治工作，首先要先采取預防為主，治理為輔，防治相結合的原則，如果要是污染了以后再去治理污染，這樣就會付出大的代價。當前，關于鉛鋅礦區土壤重金屬污染的主要修復治理的方法是將土壤中的重金屬移出土體，或者可以降低其的遷移性和生物的有效性，在這方面已經取得了較有意義的成果。

1 土壤重金屬污染修復治理技術設計

對于傳統的修復技術治理的土壤重金屬污染來說，其治理的工程量比較大，而且操作起來也不夠便捷，傳統技術還存在著二次污染的風險，這也促使對這項治理技術的研究人員尋求新的治理技術。然而，針對鉛鋅礦區土壤重金屬的污染問題，生物修復技術是一種較為生態的方法，它是利用一些植物、動物，或者是在土壤中添加微生物的方法去降解土壤中的污染物，從而達到緩解土壤污染或清除土壤污染物的成效。

1.1 利用植物進行修復

利用植物去除去土壤中存在的重金屬污染物的研究，使使用植物進行修復的方法逐漸應用在對于土壤重金屬污染治理的領域。自然界中有豐富多彩的植物，有些植物中存在對于某一種重金屬元素或者幾種重金屬元素具有超富集的能力，植物能夠將土壤中重金屬元素通過植物根系轉移到植物的莖、葉、果實等各個部分之中，從而降低土壤中重金屬的污染物含量，這種植物被稱為超富集植物，它對于金屬元素的吸收量一般會超過一般植物的100倍以上[2]。植物修復技術就是所謂的利用植物及植物本身根際微生物體系的物理、化學或生物過程來吸收、揮發、轉化、降解或固定土壤污染物的一種原位生物修復技術。植物修復這項技術它經濟、環保、清潔、安全、不破環土壤的結構、不會造成二次污染等這些特性逐漸引起了國家環保部分和研究人員的廣泛關注，這也是近些年來發展起來的一種最綠色、最生態的一項技術，它主要就是用于去清除土壤中的重金屬污染的，這項技術現已經成為一種重要手段去解決土壤中存在的重金屬污染問題。植物修復技術的核心問題就是找到超富集的植物。我國的科研團隊研發出來的以超富集植物蜈蚣草來提取污染土壤中鉛、鋅等重金屬污染物，并在一個地區進行試點，在因鉛鋅開采的礦區，從而土壤遭到破環的農田里，通過在農田中種植超富集植物蜈蚣草，將土壤中存在的重金屬從土壤中進行提取出來，并對其進行無害化的處理。目前試點范圍農田已經實現了植物種植，種植的桑葉也能夠達到進行養蠶的標準，蠶繭中的重金屬含量也降到了安全的范圍之內[3]。結果表明其他植物例如雜交狼尾草、高丹草、蘇丹草種植到土壤中也可用于對污染區土壤的修復治理。海州香薷、鴨跖草和蓖麻這些也成為修復土壤污染中最具有研究潛力和應用前景的植物。我們在研究尋找具有的超富集植物的同時，也加強對其植物耐性和它本身如何解毒機理的深入探討。

1.2 利用動物修復進行

動物修復就是所謂的利用土壤動物群（如蚯蚓、鼠類等），它們通過直接地吸收、轉化和分解或者間接地改善土壤的理化性質，從而提高土壤的肥力，促進植物和微生物的生長等積極作用來修復土壤的污染問題的過程。這項技術包括把生長在被污染的土壤中的植物體、果實等拿來飼喂動物，通過研究動物的生化變異等外顯作用來研究土壤的污染狀況程度，或者另一種方法是直接把土壤中的動物飼養在具有污染的土壤中做相關的研究，例如蚯蚓、虹蝴、線蟲等這些蟲類。其中，蚯蚓被認為是主要的大型土壤動物類群，它能夠使土壤的物理結構、通氣性和透水性都得到改善，從而使土壤肥力得到增強，對于改善土壤的環境能夠起到重要的作用[4]。蚯蚓也可以被作為土壤中重金屬污染的指示生物。在鏡像修復的過程中，通過對蚯蚓的活動和植物的生長的觀察，土壤中的重金屬被蚯蚓和具有富集能力的植物，再通過蚯蚓、蚓糞等的收集及植物的收獲等，使得土壤中的重金屬含量逐步得到降低，從而達到徹底地去除土壤中重金屬的效果。

這也是一種較為安全、綠色的修復治理土壤的方法，這項技術也不會破壞土壤結構，還能夠起到改善土壤狀況的作用。

1.3 利用微生物進行修復

微生物對于重金屬污染物的修復是利用其土壤中的某些微生物，比如說藻類、細菌、真菌等這些微生物，其對土壤中重金屬的污染物進行吸收、沉淀、氧化和還原等，從而使土壤中重金屬毒性得到降低。微生物中包括豐富的肽聚糖、脂多糖、磷壁酸和胞外多糖等較為強有力的重金屬整合的物質[5]，或者在微生物進行代謝過程中就會產生一些多種低分子的有機酸或絡合物，他們可以起到溶解或沉淀重金屬離子，有的還可以通過氧化還原的作用去改變重金屬的形態用來降低污染物的危害或將污染物排出土體。

土壤中存在的微生物種類比較繁多，但對于受污染的土壤來說，不一定存在那些能夠降解相應污染物的微生物種群。為了提高土壤中污染物的降解效果，需要進行接種那些具有某些特定降解功能的微生物，讓其成為土壤中優勢的微生物種群。

利用微生物進行修復治理重金屬污染的土壤，其技術核心就是借助具有高效的降解菌群對于污染物的降解作用。目前，用的降解菌主要包括有土著菌、外來菌和基因工程菌等這些游離菌。由于在降解過程中，污染物的成分會變得更加復雜，一些次生的代謝物和中間降解產物的毒性會變得更大，游離微生物會表現出單位體積內有效降解菌的濃度變低、與土著菌的競爭會處于弱勢地位、抗毒性的侵害能力會變差等[6]。固定化的技術可以對完整的微生物細胞進行固定，避免因為人為因素去破壞生物酶的活性和生化反應的穩定性，從而提高單位體積介質之間存在的微生物的細胞密度，固定化之后的微生物可以保持長期的活性，這些細胞顆粒所處的微環境也有利于去屏蔽土著菌、噬菌體和毒性物質對于微生物體的惡性競爭、吞噬和毒害等，使其能夠在復雜的環境中達到穩定并且高效地發揮。

2 結語

鉛鋅礦區的土壤重金屬污染治理已經成為了一個需要迫切解決的問題。對于礦區的治理是一個系統性工程，需要有序推進。現代的修復治理技術的發展方向應該要多從生態學的角度去出發，在修復土壤污染的同時，也要使正常的生態系統結構和功能得到維護，實現人與自然的和諧相處。對于污染土壤的修復治理工作來說，這是一個比較復雜的過程，受多種因素的影響。因此，在進行修復治理的實踐中，可以將物理、化學和生物的多種方法融合起來進行使用，使其構成一個良好的技術體系，用更好的方式去解決土壤重金屬污染的難題。