土壤重金屬污染的治理及修復(fù)途徑探究

吳昆倫

摘 要 土壤重金屬污染已在全球范圍內(nèi)造成了嚴(yán)重影響，我國的土壤重金屬污染情況也非常嚴(yán)峻，對(duì)土壤的生態(tài)安全構(gòu)成了極大威脅，嚴(yán)重影響了我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，土壤重金屬污染的治理與修復(fù)已經(jīng)刻不容緩。基于此，從土壤重金屬污染現(xiàn)狀、特點(diǎn)及危害3個(gè)方面對(duì)土壤重金屬污染的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并從農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施、工程措施、化學(xué)方法、物理方法4方面探究土壤重金屬污染的治理與修復(fù)途徑。

關(guān)鍵詞 土壤重金屬污染;治理;修復(fù)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.104

土壤是地球生態(tài)的重要組成部分，是人類賴以生存的自然資源，是生物繁殖不可或缺的自然條件。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)谧非蠼?jīng)濟(jì)效益的同時(shí)忽視了對(duì)土壤的保護(hù)，過度使用土壤資源，不合理的生產(chǎn)方法等導(dǎo)致土壤重金屬污染日益嚴(yán)重。在我國，污染土壤的重金屬主要有汞、鎘、鉛、鉻、鋅、銅等元素。目前，我國的重金屬污染土壤已達(dá)333萬公頃且這個(gè)數(shù)字還在增長，重金屬污染對(duì)土壤的生態(tài)安全構(gòu)成了極大的威脅。因此，研究土壤重金屬的治理與修復(fù)方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于此，從土壤重金屬污染現(xiàn)狀、特點(diǎn)及危害等方面對(duì)土壤重金屬污染的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，針對(duì)土壤重金屬污染的治理與修復(fù)闡述了修復(fù)措施及方法，包括農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施、工程措施、化學(xué)方法、物理方法。

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀、特點(diǎn)及危害

1.1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

土壤重金屬污染指的是土壤中的各種重金屬元素超過土壤能夠承受的極限值，重金屬超標(biāo)對(duì)于土壤的自循環(huán)能力有很大影響[1]。

導(dǎo)致土壤中重金屬元素含量變化的原因分為自然因素和人為因素。自然因素是指在自然環(huán)境的影響和作用下，隨著時(shí)間的推移，土壤中重金屬元素經(jīng)過日積月累而增長。人為因素是指人類的一些行為，如工業(yè)制造、礦業(yè)開采、工業(yè)垃圾排放等，導(dǎo)致土壤中的重金屬含量增加，尤其是近代社會(huì)工業(yè)日益發(fā)達(dá)，亂排放等問題造成了很嚴(yán)重的土壤重金屬污染。人為因素還包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥施用不當(dāng)?shù)纫蛩兀手幸埠兄亟饘僭兀缓侠聿豢茖W(xué)地使用化肥也會(huì)造成土壤重金屬污染。

土壤重金屬污染情況在世界各國都普遍存在，相關(guān)資料顯示我國主要的土壤重金屬污染有汞、鎘、鉛、鉻、鋅和銅等元素，其中鎘和砷污染占被污染耕地的40%[2]。《中國耕地地球化學(xué)調(diào)查報(bào)告（2015）》[3]顯示，我國的重金屬污染耕地主要分布在我國南方地區(qū)。土壤重金屬污染情況嚴(yán)重，不僅對(duì)生態(tài)安全構(gòu)成了威脅，還嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及食品安全。

1.2 土壤重金屬污染特點(diǎn)

土壤重金屬污染具有隱蔽性、不可逆性、長期性和難治理性。不同于大氣污染和水污染等其他污染的明顯性，土壤污染十分隱蔽，僅憑觀察很難確定是否污染及污染的程度，所以土壤污染通常要通過實(shí)驗(yàn)室檢測才能確定。土壤重金屬污染屬于土壤污染中最嚴(yán)重的污染，污染過程是不可逆的，且污染元素垂直遞減分布，隨著時(shí)間的增長重金屬污染程度只會(huì)越來越嚴(yán)重，影響范圍越來越大，影響越來越惡劣。土壤重金屬污染治理難度非常大，受污染的土壤分解重金屬需要很長的時(shí)間，并且需要通過生物、化學(xué)、物理等手段或者多種手段綜合治理才有一定的成效。

1.3 土壤重金屬污染危害

土壤重金屬污染造成的危害最突出的特征就是土壤中的重金屬元素會(huì)被農(nóng)作物吸收。農(nóng)作物在生長過程中會(huì)逐漸富集重金屬元素，這些攜帶重金屬的農(nóng)作物處于食物鏈的一端，最終被人類食用，從而對(duì)人類的健康造成很大的威脅。

另一方面，我國的土壤資源在重金屬污染的侵害下，可利用土壤逐漸減少，直接影響了我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。土壤重金屬污染的治理過程極其漫長，直接影響了我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 土壤重金屬污染的治理與修復(fù)

土壤重金屬污染的治理措施通常有農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施、工程措施，修復(fù)方法有化學(xué)方法、物理方法等。

2.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施主要有農(nóng)藝修復(fù)與生態(tài)修復(fù)的方式，農(nóng)藝修復(fù)方式就是調(diào)整作物品種和耕作方式，使植物中的重金屬不進(jìn)入食物鏈，減小土壤重金屬危害;生態(tài)修復(fù)就是通過一定的手段調(diào)節(jié)土壤條件，如pH值、含水率、養(yǎng)分等，用土壤條件限制重金屬污染物的發(fā)展。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施的特點(diǎn)就是周期長、見效慢，不適宜要求短期見效的治理。

2.2 工程措施

工程措施是傳統(tǒng)治理土壤重金屬的措施，主要包括深耕翻土、換土和客土等方法。工程措施對(duì)土壤修復(fù)的原理是有效降低土壤中的重金屬含量，減少重金屬元素污染進(jìn)入農(nóng)作物，保證食品安全并符合有關(guān)質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，降低對(duì)人類健康的威脅。

2.2.1 客土法

客土法是專門針對(duì)已經(jīng)受重金屬污染的土壤，用未經(jīng)污染的土壤對(duì)已污染的土壤進(jìn)行覆蓋或與其混合，降低土壤中重金屬的含量，減少重金屬與農(nóng)作物根系的接觸。

2.2.2 換土法

換土法是將土壤上層中已污染的土壤用未污染的土壤置換，效果比較顯著，但要注意在實(shí)施過程中妥善處理置換后的土壤。

2.2.3 深耕翻土

深耕翻土是利用深耕機(jī)等設(shè)備對(duì)土壤進(jìn)行深層耕翻，將深層土翻至土壤上層從而減少上層土壤的重金屬含量。這種方法的缺點(diǎn)是工程量大且會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)，不適宜大面積土壤修復(fù)作業(yè)[4]。

2.3 化學(xué)方法

2.3.1 化學(xué)改良劑

在土壤中投入化學(xué)改良劑，通過化學(xué)改良劑的吸附作用和氧化還原作用，使重金屬在土壤中形成難以被農(nóng)作物吸收的物質(zhì)，減少重金屬與農(nóng)作物的接觸，降低重金屬危害[5]。

2.3.2 固化穩(wěn)定化法

固化穩(wěn)定化法是把出現(xiàn)重金屬污染的土壤和一定比例的固化劑進(jìn)行混合，逐步讓土壤具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，削弱重金屬的生物有效性和遷移滲透能力。固化劑一般是凝硬性材料，能在空氣中硬化并維持強(qiáng)度，如石灰、瀝青、硅酸鹽、窯灰等，不同固化劑效果也各不相同，應(yīng)根據(jù)治理的目的選擇固化劑。

2.3.3 土壤淋溶法

土壤淋溶法主要是通過淋洗液將土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移至土壤液相，然后回收富含重金屬的廢水。這種方式適合輕質(zhì)土壤的治理，在實(shí)施過程中會(huì)造成二次污染，還會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤養(yǎng)分流失。

2.4 物理方法

土壤重金屬污染物理修復(fù)方法有電動(dòng)力修復(fù)法、水洗法、熱解吸法等。

2.4.1 電動(dòng)力修復(fù)法

電動(dòng)力修復(fù)法是一種新型土壤修復(fù)法，施加微弱電流等方式形成電場，通過額外補(bǔ)充的流體或者土壤當(dāng)中的水作為傳導(dǎo)介質(zhì)，污染物會(huì)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，向土壤中的某一電極流動(dòng)[6]，然后將其收集。電動(dòng)力修復(fù)法是原位修復(fù)方法，對(duì)土壤重金屬污染有很好的治理效果。

2.4.2 水洗法

水洗法就是用水稀釋重金屬離子，被稀釋的地表土壤中重金屬離子濃度降低被清洗液分離，再對(duì)清洗液中的重金屬離子進(jìn)行提取。水洗法在實(shí)施過程中需要避免二次污染問題，目前我國采用三級(jí)清洗的方式，一定程度上減輕了這一問題。沖洗法針對(duì)重金屬重度污染有很好的效果，但是修復(fù)能耗大、設(shè)備貴，成本過高，目前還沒有大范圍推廣。

2.4.3 熱解吸法

熱解吸法就是在土壤中添加分解重金屬化合物的添加劑，通過加熱土壤將重金屬分解，再對(duì)含有重金屬的蒸汽進(jìn)行回收。加熱土壤的方法一般有紅外輻射、蒸汽或者射頻加熱等。這種方法對(duì)具有揮發(fā)性的金屬如汞、銅等具有很好的作用，但是熱解吸法會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，減少土壤水分和有機(jī)質(zhì)。

3 結(jié)語

近年來，土壤重金屬污染情況日益嚴(yán)重，影響范圍越來越大，成為當(dāng)今社會(huì)最關(guān)注的環(huán)境問題，治理土壤重金屬污染對(duì)改善土壤情況、保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)健康發(fā)展具有重要意義。治理與修復(fù)土壤重金屬污染工作是一項(xiàng)戰(zhàn)線長、難度高、復(fù)雜程度較高的系統(tǒng)性工程，單一的治理措施或修復(fù)方法只能得到片面的效果，很難全面改良優(yōu)化被污染土壤。因此，在治理與修復(fù)土壤重金屬污染時(shí)應(yīng)多種方法相結(jié)合，有針對(duì)性地制定目標(biāo)，采取措施，避免盲目治理，同時(shí)完善對(duì)環(huán)境的管理工作，解決重金屬排放等問題，抑制土壤污染。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 師麗娟.中外農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展比較研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[3] 中國地質(zhì)調(diào)查局.中國耕地地球化學(xué)調(diào)查報(bào)告[R].中國地質(zhì)調(diào)查局辦公室，2015.

[4] 王俊楠.土壤重金屬污染與修復(fù)技術(shù)研究[J].農(nóng)家參謀，2019（15）：22.

[5] 廖偵君.淺析重金屬污染土壤的治理途徑[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2020（1）：72.

[6] 徐德良.土壤重金屬污染治理與修復(fù)方法[J].環(huán)境與發(fā)展，2019（6）：46，86.

（責(zé)任編輯：趙中正）