潼關安樂鄉(xiāng)重金屬污染土壤的合理修復技術探究

趙通

摘 要 通過分析潼關安樂鄉(xiāng)附近土壤受污染成因，定性分析確定了污染土壤中的重金屬主要來源以及金屬類型，通過理論分析確定了適合于修復此區(qū)域污染土壤的聯(lián)合修復技術，并提出了此修復技術的相關施工工藝，但未能給出施工工藝中的具體參數(shù)。因此，還需進一步通過試驗，確定出施工工藝流程中的最佳具體參數(shù)，篩選出最佳的聯(lián)合修復模式。

關鍵詞 污染成因;理論分析;聯(lián)合修復技術;施工工藝

中圖分類號：X53 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.09.090

我國擁有豐富的礦產(chǎn)資源，而大規(guī)模的礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用，促使我國經(jīng)濟發(fā)展取得了巨大進步，但同時也使周邊環(huán)境與生態(tài)遭到了很大破壞。目前，我國共有26萬余座大中小型礦山，因其礦山開采所導致的土地破壞面積達到330 km2/年[1]。因此礦產(chǎn)開發(fā)所導致的土壤污染問題已成為污染土壤類型中不可忽視的重點。

隨著土壤修復技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今的重金屬污染土壤修復技術可分為物理、化學、生物、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術[2]。其中，物理修復、化學修復是通常將重金屬元素固結(jié)于特定土體中，使重金屬遷移性能大幅度降低，其施工靈活、工期短，且適用于有害的大部分種類重金屬;生物修復、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復是將重金屬元素從污染土壤中去除掉，不會產(chǎn)生二次污染，其施工方案確定較為困難、修復周期也長。

物理修復技術包括換土方法、阻隔填埋方法等，這些方法并未有效地將土壤中的重金屬處理移除出去，而是依然存在于土壤中，隨著時間的推移其會受到毛細作用而漸漸向上部種植土遷移，污染種植土。而化學修復技術通常以鈍化修復最為普遍[3-4]，其是按照污染土壤中的重金屬類型選擇相對應的鈍化劑，將污染土壤與鈍化劑兩者均勻混合，使兩者之間產(chǎn)生拮抗、絡合、離子交換等一系列鈍化反應，從而達到土壤中重金屬毒性、遷移能力降低的目的，但此技術也沒有將重金屬元素清除出土壤，其可能會發(fā)生再次活化，產(chǎn)生二次污染。生物修復技術與農(nóng)業(yè)生態(tài)修復都是以植物修復最為常見[5]，通過種植超富集植物從污染土壤中吸收重金屬元素而儲存于植物自身，以收割植物而達到大幅度降低甚至移除重金屬的目標，沒有二次污染，但超富集植物對重金屬的提取量有限。

從上述方法可看出，土壤修復方法雖多，但都有其各自局限性，在實際修復時，通常以單一的修復方法是達不到修復目的，應以多種修復方法相結(jié)合的聯(lián)合修復技術修復污染土壤為主，從而達到預期修復目的。基于此，以潼關縣安樂鄉(xiāng)受開采金礦所導致的重金屬污染土地為研究分析對象，理論分析適合于此污染土地的有效修復技術。

1 潼關縣安樂鄉(xiāng)重金屬污染概況

潼關縣位于渭南東端，是陜西的東大門，貴金屬賦存量十分豐富，是我國重要的貴金屬產(chǎn)區(qū)。而潼關縣安樂鄉(xiāng)附近金礦開采歷史悠久，但由于長期對賦存的黃金資源無序開采、私人偷挖盜采、開采礦山過程操作不合乎規(guī)范，產(chǎn)生了大量隨處堆放的含重金屬廢礦、廢渣，且未對這些含重金屬廢礦、廢渣進行有效的措施處理，使之隨礦區(qū)排水與大氣降雨直接進入當?shù)赝寥乐校笃谟捎谟晁臎_刷會導致更大面積土壤的污染，并會出現(xiàn)更深層次的遷移、轉(zhuǎn)化。最終導致這一地區(qū)土壤大部分都已受到不同程度大小的重金屬污染，因而對于污染的農(nóng)田土壤治理已迫在眉睫。

2 潼關縣安樂鄉(xiāng)土壤重金屬污染特性分析

研究分析區(qū)域土壤重金屬污染來源、污染元素種類，對于選擇合適的土壤修復技術有十分重要的指導意義，是進行污染土壤修復的重要前提。

安樂鄉(xiāng)附近不僅存有金礦開采區(qū)，還具有選金冶煉企業(yè)以及分布存在于各村莊之內(nèi)的家庭作坊式冶煉提金點。在選金冶煉過程中產(chǎn)生大量未被進行廢水、廢渣處理的含汞污染物，隨著廢水灌溉農(nóng)田方式，對附近水土環(huán)境產(chǎn)生一定程度的污染，Hg污染顯得最為嚴重，而研究者也已通過實驗及研究，分析確定出Hg污染是導致區(qū)內(nèi)環(huán)境污染的主要問題之一;而金礦開采區(qū)的開采廢渣在礦區(qū)排水、長期風吹揚塵的作用下，也會逐漸遷移到附近農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土地中，造成土地重金屬含量超標，以Pb、Cd和Cu等為主，而相關研究學者通過取樣檢測也證實了此觀點，認為廢渣中的污染元素是Hg、Pb、Cd和Cu，且安樂鄉(xiāng)附近土壤重金屬以Cd、Hg含量最高;而冶煉混汞法提金過程中添加的汞是安樂鄉(xiāng)附近土壤重金屬汞污染的主要來源，Pb、Cd、和Cu污染主要來自于開采廢渣。

3 潼關縣安樂鄉(xiāng)合理污染土壤修復技術分析

通過對潼關縣安樂鄉(xiāng)土壤重金屬來源及其類型分析，可以針對不同污染源及類型，選取針對性的修復措施，再進一步組合起來，形成可以最大程度修復污染土壤的聯(lián)合修復技術。

安樂鄉(xiāng)附近土壤主要污染重金屬是Cd、Hg、Pb，因此選取的土壤修復材料、技術應對于Cd、Hg、Pb具有針對性。而現(xiàn)有研究表明，通過在重金屬污染土地中加入粉煤灰改良土壤的理化性質(zhì)，明顯增大其pH值，使Cd、Hg、Pb有效態(tài)含量均有所減小，有良好的重金屬固定作用;但是趙小虎等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在汞污染土壤中，只在pH值是6～7的酸堿環(huán)境下才能有效，當pH值超過7且繼續(xù)升高時，會出現(xiàn)反作用，因而針對于Hg金屬含量超標的污損土壤需將粉煤灰與其他修復劑共同使用，起到聯(lián)合修復污染土壤的目的。而通過相關材料文獻發(fā)現(xiàn)：活性炭是一種多孔碳，是一種非常普遍的過濾水中重金屬、雜質(zhì)的過濾材料，因此能一定程度的物理吸收污染土壤中的Hg金屬，Zhang J等[7]利用活性炭粉末進行含汞廢物固化處理實驗，且取得了良好的效果。但許多研究者發(fā)現(xiàn)粉煤灰鈍化、活性炭粉末物理吸附，不管單一作用還是共同作用均只能降低Cd有效態(tài)含量，但不能使Cd有效態(tài)含量降低到國際標準范圍內(nèi)，因此需要Cd耐性植物對污染土壤進一步處理，李念[5]研究發(fā)現(xiàn)本地的三葉鬼針草、向日葵、繁穗莧均具有好的Cd富集能力，表明這些植物擁有從較強的地下向地上 Cd 的轉(zhuǎn)移能力;魏樹和等[8]研究也發(fā)現(xiàn)三葉鬼針草是Cd超富集植物。

因此在粉煤灰、活性炭粉末混合的物理-化學修復技術上，還應增添植物修復技術，形成物理吸附-化學鈍化-植物修復的聯(lián)合修復技術。

聯(lián)合修復技術工藝流程：在污染土壤投入一定比例的粉煤灰、活性炭，將土壤、粉煤灰和活性炭利用機械充分混合攪勻，然后平整土地，種植Cd超富集植物（三葉鬼針草、向日葵、繁穗莧）。

4 結(jié)論

1）通過對潼關縣安樂鄉(xiāng)土壤重金屬來源及其類型分析，再進一步針對不同污染源及類型，選取針對性的修復措施理論研究分析，確立了適合該區(qū)域污染土壤的修復技術，即物理吸附-化學鈍化-植物修復的聯(lián)合修復技術。2）提出適合的修復工藝流程：將一定比例的土壤、粉煤灰和活性炭利用機械充分混合攪勻，然后平整土地，種植Cd超富集植物。3）可通過在該區(qū)域污染土壤選取試驗田塊，進行土壤、粉煤灰和活性炭合理比例參數(shù)，以及三葉鬼針草、向日葵、繁穗莧三種Cd超富集植物合理搭配研究，以期篩選出適于該區(qū)域污染土壤的最佳聯(lián)合修復模式。

參考文獻：

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[2] 宋云，尉黎，王海見.我國重金屬污染土壤修復技術的發(fā)展現(xiàn)狀及選擇策略[J].環(huán)境保護，2014，42（9）：32-36.

[3] 曹心德，魏曉欣，代革聯(lián).2011.土壤重金屬復合污染及其化學鈍化修復技術研究進展[J].環(huán)境工程學報，5（7）：1441-1453.

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[5] 李念.潼關某重金屬污染農(nóng)田的化學-植物聯(lián)合修復研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學，2015.

[6] 趙小虎，王富華，張沖，等.汞鎘鉛復合污染菜地施用石灰對菜心及土壤的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2008（2）：488-492.

[7] Zhang J， Bishop P L. Stabilization/solidification（S/S） of mercury containing wastes using reactivated carbon and portland cement [J].Journal of Hazardous Materials，2002，92（2）：199-212.

[8] 魏樹和，楊傳杰，周啟星.三葉鬼針草等7種常見菊科雜草植物對重金屬的超富集特征[J].環(huán)境科學，2008，29（10）：2912-2918.

（責任編輯：趙中正）