鉛污染地下水土壤狀況及具修復技術的探討

羅 陽

（天津泰達環境科技有限公司，天津 300350）

地下水和土壤資源容易受到工業污染，其中對人身體傷害較大的污染物質是鉛。鉛物質含量過高會影響人智力發育，需要對相關污染問題提高重視力度，并且采取一定管理與技術措施，對鉛污染問題進行處理。使用較為廣泛的處理修復技術為化學法、物理法和生物法，需要了解相關方法的實踐應用途徑。

1 鉛污染簡述

鉛是一種重金屬物質，物理特征表現為青灰色外觀，化學屬性為有毒重金屬。在特定環境下會形成煙塵，造成對空氣的嚴重污染。例如，將鉛加熱至400～500℃。空氣環境中，當鉛金屬煙塵達到一定濃度或比例時，會對人體造成一定傷害。現階段，鉛作為主要工業原料被應用在生產領域，使得鉛金屬以廢氣、廢水和廢渣等形式出現在周邊環境中，對人類身體健康構成一定威脅。

鉛在地下水和土壤中的存在形態主要受環境決定，常見的形態主要有碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、殘渣態和交換態等等。鉛金屬污染較為嚴重，需要對相關修復技術進行研究，并且采取控制措施，使得相關污染得到有效遏制。為提升實際治理效果和修復技術應用環境，需要對鉛存在因素進行分析。實踐中，鉛類重金屬主要來自蓄電池、電纜護套等領域。我國每年用鉛量達到60萬噸，對鉛污染進行科學有效治理顯得尤為重要，相關領域研究人員需要加強對地下水及土壤中鉛污染的修復技術應用，改善局部生態自然環境［1］。

2 土壤中鉛污染現狀問題

土壤中鉛污染問題一直存在，嚴重影響土壤活性，不利于土壤中營養成分富集，相關問題若得不到調整會導致鉛中毒問題。現階段，鉛污染主要在大氣、水體和土壤結構中存在，其中，土壤中的鉛污染較為嚴重。對全國土壤統計數據進行分析可知，我國土壤中鉛含量最高標準達到1245μg／g，最低含量也達到0.77μg／g，平均值達到 27μg／g。

對某城市中主要街道、居民區和火電廠周圍的土壤進行鉛污染測量，采取同位素方法進行標記。結果表明，電廠和鍋爐附近土壤中的鉛含量最高，造成這一現象的主要原因是工業生產污染，影響范圍達到50m；對交通密集區土壤中的鉛含量進行分析，研究鉛物質的化學形態和可溶性，得到汽車尾氣影響是造成污染的主要元兇。對某一城市土壤中的鉛含量進行分析可知，所含數值從大到小依次為工業區、居民區、農業區。

目前我國土壤污染較為嚴重，對其進行治理具有重要意義，可保護土地資源，為人們提供良好的生存與發展環境。研究地下水和土壤中的鉛污染問題，需要根據不同城市、不同地點進行測量與方法應用，堅持因地制宜原則，選擇高效合理的地下水和土壤修復技術，并且分析鉛污染的分布特征和主要規律。

3 修復技術分類應用

根據上文對鉛污染地下水和土壤修復技術現狀進行分析，可知鉛污染具有明顯的危害性，影響人們生活質量和身體健康。同時地下水和土壤受到污染后，表現出長期性、隱蔽性和不可逆特征，因此對其進行科學有效治理是目前工作重點和關鍵內容。對鉛污染高效治理技術應用，一直以來都是行業研究的重點。目前隨著科學技術發展與進步，經常用到的修復技術主要有化學修復法、生物修復法和物理治理措施，以下對相關技術與方法進行詳細說明。

3.1 化學修復技術

地下水通常情況下呈現羽狀分布，造成傳統修復技術應用具有一定難度，此時應用化學藥劑等方法進行修復具有一定的應用優勢，通過化學藥劑與地下水和土壤中的鉛物質進行氧化、還原和中和反應，達到對鉛污染的有效治理。目前鑒于技術應用條件限制，一般情況下，采用原位螯合劑對相關污染情況進行修復，提升化學修復技術應用價值。例如，某地區的鉛污染土壤和地下水治理中，應用了原位螯合劑，對鉛污染物進行稀釋，形成可溶解的螯合物，該種類型螯合物具有足夠穩定性，可實現貴金屬污染物從固體形態轉移到液體形態。鉛金屬修復中，經常用到的原位螯合劑主要有EDTA、檸檬酸和DTPA等。

土壤修復過程中，可開展相關原位螯合劑修復實驗，利用EDTA、檸檬酸和DTPA原位處理鉛污染土壤，經過不斷淋洗，使得土壤中的Cn、Zn和Pb的去除率達到98%、97%和96%，達到預期修復效果。化學修復技術應用，使得地下水與土壤修復技術應用效果更加明顯，發揮了先進技術應用價值。值得注意的是，螯合劑的應用成本較高，同時DTPA不可生物降解，可能產生二次污染。相關人員在技術應用中，應考慮經濟性與生態效益。

目前也應用原位穩定化方式，對鉛污染土壤進行治理，其主要應用途徑是向土壤中，投入藥劑，通過相關藥劑的吸附與沉降作用，使得土壤中的重金屬達到穩定化狀態。該技術應用具有一定優勢，主要表現在藥物制劑的生物危害效應較小，可降低生物有效性與毒性，原位穩定化方式也是目前在土壤污染治理中應用的先進修復技術。根據Xenidis學者研究，發現使用Ca（H2PO4）2和FeSO4混合物可實現對土壤中Pb和As的有效識別，其作用方式主要是通過降低溶解度。通過添加單一成分的磷酸鹽可減低溢出效應。為驗證這一結論，曾憲坤研究了RM赤泥原料和PR改性赤泥對鉛污染土壤的修復能力。

結果表明，通過施加赤泥原料一天后，土壤中處于離子交換態的鉛物質減少了70%，說明應用效果顯著。在鉛污染土壤中，對重金屬污染物進行治理是技術應用關鍵，利用原位穩定方法相對簡單，具有使用成本較低、土壤保護能力較強的技術應用優勢，相關技術得到行業人員的廣泛關注。然而，有關原位穩定方法應用也存在一定爭議，將其應用在實際污染區域，需要對應用效果做出進一步分析，也是鉛污染土壤治理行業研究方向。

3.2 生物修復法

生物處理法具體指利用植物與微生物對重金屬污染的土地和水資源進行處理，達到一定修復效果。生物修復技術最早出現在20世紀70年代，用于修復疏浚材料的泥漿和貴金屬污染土壤等等。利用生物修復技術對地下水和土壤中的鉛類物質進行處理時，主要利用相關植物的吸附、氧化還原反應等原理。具體應用環節，可將生物修復技術細分為微生物修復技術和植物修復技術。

微生物處理技術主要通過微生物生化反應，處理相關物質。由于處理目標不同，應選擇不同植物菌種，并且對待處理重金屬物質元素和機理進行分析。例如，對某鉛鋅礦廠周圍土壤樣品進行采樣分析，發現將其中的陰性菌株接入到鉛污染物培養液中，發現革蘭氏陰性菌株具有較強的耐鉛性，并且對其中的鉛物質具有一定的分解與凈化作用。

經過分析，發現革蘭氏陰性菌可處理重金屬離子的主要原理在于，菌株細胞壁的主要成分為脂質和蛋白質，同時，細菌表面存在較多官能團，可通過靜電吸附作用，對重金屬物質進行有效分離處理。此外，部分微生物可在實驗過程中，產生特殊酶，與金屬離子發生生物反應。例如，Citrobacter產生的酶可促使U、Pb、Cd形成磷酸鹽物質。革蘭氏陰性菌可吸收Cd、Ni、Pb和Cu等金屬物質，實現對地下水和土壤污染的有效治理［3］。

此外，在鉛污染地下水和土壤治理中也經常用到植物修復技術，利用植物根系中的物質對相關污染進行有效治理。1983年，美國化學家Chaney，提出利用超富集植物可清理土壤中重金屬的理論。目前應用的主要修復植物有玉米、油菜與雜草等等。植物技術修復時間較長，通常情況下實現對某一特定區域進行修復，需要5年以上時間，然而其修復能力強，并且具有成本低廉優勢。

實踐中，經常看到在鉛金屬污染地區人工種植雜草現象。富集植物的有機質含量較高，具有較強的吸附作用，可實現對鉛污染物質的吸附與復合，促使其形成容易溶解的磷酸鹽和碳酸鹽物質，使得土壤中的生物有效性降低，極大限制了土壤對鉛物質吸收能力。植物技術應用具有經濟效益良好、操作便利和造成二次污染幾率低等優勢特點。然而，其修復時間較長，適合大面積污染的土壤和地下水環境中，因此，需要關注植物修復技術實踐應用。

3.3 物理修復方法

可滲透反應格柵即PRB可對污染物質的繼續擴散問題進行治理。需要對相關技術的實踐應用方式進行分析。可滲透反應格柵技術在地下水原位修復中的應用較為廣泛，相關物理設備通常被安裝在地下水面0.6m處，并需要嵌入弱透水層0.3m，防止泄露事故發生。此外，在可滲透反應格柵技術應用中，應保證相關介質滲透性高于含水層，確保地下水流正常運行，保證技術使用過程的科學性與規范性，為物理修復技術的高水平應用提供重要保障。

在可滲透反應格柵的介質選擇上，可使用的物質有堆肥零價鐵、苛性鎂和赤泥等等。以零價鐵和堆肥方式的應用為例，在反應格柵PRB處理實驗中，對鉛污染嚴重的地下水具有較強的修復能力，表明相關技術應用具有現實可行性，需要對物理修復技術的應用成果做出進一步研究，使得修復能力得到完善。

實踐應用環節，基于可滲透反應格柵技術PRB在鉛污染嚴重土壤的治理中，具有明顯的應用價值，并且技術應用優勢也相對顯著。PRB技術應用無需施加任何性質的外力，可節約地面空間，使得技術應用更加具有實踐意義。同時，可滲透反應格柵也是應用較為廣泛的地下水原位修復技術，在實際治理修復工作中，具有良好的使用效果［4］。

然而技術應用也存在一定不足。例如，PRB相關介質在發生反應一段時間后，會逐漸趨向飽和并且發生失活現象，相關問題出現降低了工作效率，不能完全實現對鉛污染物質的完全去除。因此，在可滲透反應格柵物理技術的應用過程中，應不斷加強技術創新、致力于提高反應介質的使用壽命，延長飽和時間、避免出現失活問題。

物理修復技術也可使用客土深耕方式對土壤中的鉛污染進行治理。方法應用過程中，主要是移除鉛污染土壤，以新鮮的土壤進行換填，通過深耕換填減少土壤中的鉛濃度，降低鉛污染程度。該種方法已經在國外得的應用，并且取得了顯著成果，然而修復技術應用中，也存在一些弊端。例如，消耗大量人力資源、物料和資金，并且表層土若管理和維護不當，容易造成二次污染的問題，并且經過客土深耕方法進行的土壤修復，在本質上未能形成對污染物的徹底清理，需要研究更為先進合理的技術，推動修復技術升級［2］。

隨著科學技術的發展進步，將電動修復技術應用在土壤和地下水鉛污染治理中成為可能。技術應用過程中，可利用土壤中的電極構建低壓直流電場。在電場與電流技術影響下，重金屬污染物可發生定向移動，使其得到集中處理與分離，屬于鉛污染地下水與土壤物理修復技術的一種。

4 結語

綜上所述，在鉛污染土壤和地下水修復中，應用了化學修復方法、生物修復技術和物理防御方法，使得地下水和土壤結構中的鉛污染得到有效治理。同時，在修復技術的應用中，應考慮到實際污染類型，根據鉛污染現場實際情況，選擇合適的技術方法，促使鉛污染地下水與土壤得到合理控制。