重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐

孫萬剛

（江蘇新誠潤科工程咨詢有限公司，江蘇 徐州 221000）

為有效改善重金屬土壤污染現狀，中國投入了大量資源進行土壤修復。在長期的實踐中，已經形成了各種土壤修復技術，并取得了一定的成果。基于這一現實，本文從多種角度出發，在討論重金屬土壤污染危害性的基礎上，總結了現階段土壤重金屬元素污染修復技術的不足，提出改進措施。

1 重金屬土壤污染分析

全面探討重金屬土壤污染的危害性和現有處理方法，將有助于技術人員了解重金屬土壤污染控制的基本情況，并從中學習經驗，并為下一步修復技術的應用指明方向[1]。

重金屬土壤污染危害性：根據相關學術和科研機構發布的數據，中國被鉛、汞等重金屬工業污染的耕地面積為2000萬平方米，約占總耕地土地的5分之一。重金屬對人體構成巨大威脅，并且很容易誘發各種惡性疾病，例如癌癥。近年來，我國已經發生了各種類型的金屬表面土壤污染。湖南株洲鎘污染超標，湖南舞鋼市有100名兒童超標等。重金屬土壤污染的危害性和高發生頻率要求政府主管部門和相關企業做好污染控制和土壤修復工作[2]。

2 重金屬污染土壤概述

造成土壤重金屬污染的原因很多：

（1）工業三廢的排放。在工業發展中，化學物質、鋰離子電池、礦物提煉、鍍鉻、塑料等產品的生產過程中伴隨著大量含重金屬廢氣、廢水和固廢的排放，是重金屬污染土壤的主要來源。目前，仍存在少數涉重企業，偷拍漏拍含重金屬廢水、廢氣和廢渣的情況，或者處理相對薄弱，缺乏相應的處理設備，因此許多工業廢水、廢氣或廢渣未得到處理，無疑會造成嚴重的污染問題。

（2）燃煤釋放與垃圾堆放問題。煤炭是在中國廣泛使用的一種能源。但是，中國的煤炭資源也非常豐富，除了煤炭燃燒時會向空氣中釋放出許多有害氣體，形成污染。如果垃圾堆積時間過長，其中的重金屬也會進入土壤，特別是在城市垃圾中，重金屬的含量相對較高，在雨滴的淋溶下，有毒元素隨林溶液滲入到土壤中，將造成嚴重的土壤重金屬污染。

3 重金屬土壤污染治理方式概述

目前，對重金屬土壤污染的處理方法大致可分為徹底去除和固化。去除是指通過某種技術手段從土壤中分離出重金屬以達到修復土壤的目的；固化是將重金屬污染源控制在一定范圍內，以減少重金屬的擴散和蔓延的危害。近年來，已經出現了化學、物理、生物等多種處理方法，極大地提高了重金屬土壤污染的修復能力，在一定程度上控制了重金屬土壤。

4 重金屬土壤污染修復技術分析

（1）物理/化學修復技術。物理化學綜合修復技術實現含重金屬土壤的修復是利用其表層土壤的特殊性質和重金屬元素的特性，分離或固化各種重金屬的方法來實現的。物理/化學修復技術具有較少的操作程序和較短的修復周期，可以滿足各種重金屬土壤污染修復工作的客觀要求。對于污染面積小的土壤，可以采用土壤置換、除土和深耕的方法。這種類型的處理通常可以代替受污染的土壤或擴大重金屬的覆蓋范圍，從而降低重金屬的濃度，將其控制在合理范圍內。浸出法適用于污染面積大、污染較深的土壤，特別是沙質土壤修復區，效果極好。從過去的情況來看，影響浸提法修復效果的因素主要包括洗脫液的種類、土壤性質、污染程度等。在實際修復過程中，技術人員應根據實際情況調整浸提劑的類型，集中保證修復效果。熱脫附法是通過加熱處理重金屬以達到土壤修復的目的。修復效果更顯著，但熱脫附的方法成本較高，且加熱土壤需要大量能量，這無形中增加了修復土壤的成本。

（2）生物修復技術。生物快速修復技術的成本低于其技術的物理/化學綜合修復，并且能夠同時凈化土壤和地下水，同時利用植物和微生物有效提高土壤肥力并確保農業生產。生物修復技術主要依靠植物根系的分泌來去除重金屬污染。研究歷史表明，植物修復技術已更好地滿足了對重金屬（如Se，Hg和As）的修復，如圖1所示：使用芥末去除Se，并通過種植煙草從土壤中去除Hg。在植物揮發物的回收過程中，應對相關植物進行適當處理，以免產生有害氣體并造成二次污染。細菌修復主要是水中細菌、真菌和藻類物質的吸附和氧化作用，從而降低了各種重金屬的毒性。例如，在土壤中添加菌株可在相關酶的作用下作用于重金屬，形成無害的沉積物，尤其是菌根真菌，其用于修復重金屬土壤污染，大大降低了重金屬的毒性。

圖1 植物揮發技術示意圖

（3）農業生態修復技術。農業生態修復技術主要是通過農業手段，通過改變土壤含水量、耕作制度和使用農藥等方式，完成對土壤污染的修復。在農業生態恢復過程中，技術人員可以控制土壤濕度以有效控制土壤Eh值。一些重金屬在氧化還原條件下會改變其遷移率，而導致土壤氧化還原的主要因素是水分。

5 重金屬土壤污染修復實踐

在重金屬土壤污染修復技術的發展和長期實踐中，取得了一系列成果，土壤修復效率不斷提高，修復成本得到控制。對重金屬土壤污染修復實踐的探討有助于進一步闡明修復技術的應用，合理化重金屬土壤污染修復的基本過程，理清修復技術的應用重點，為后續相關修復提供參考。用6年的時間，西班牙學者通過使用生物固體堆肥、糖酸鹽和其他改良劑完成了對重金屬污染土壤的改良。在改良過程中，一些改良劑有效提高了修復效率，并顯著減少了土壤中的重金屬。上述物質在土壤中的含量降低了重金屬的危害性。中國湘江水環境中重金屬污染修復的關鍵技術研究和綜合示范工程，是國家重金屬污染土壤修復的國家研究課題。湘江流域重金屬土壤污染區的治理工作已廣泛開展，水田修復效果明顯，重金屬含量下降了63.8%，修復效果極為顯著。

6 結語

為了穩定地提高重金屬污染土壤的修復能力并實現土地資源的有效保護和可持續利用，本文從物理/化學修復、生物修復和農業應用三個方面梳理了修復技術解決生態恢復的方案，結合修復實踐，建立了一種良好的土壤修復系統，用于鉛等重金屬土壤污染修復。