重金屬污染土壤修復技術現狀與發展思路

周永賢

（南京中船綠洲環保有限公司，江蘇南京 210039）

0 引言

眾所周知，土壤形成是一個非常復雜和漫長的過程，現今我們見到的土壤是經過幾十億年時間才形成的。土壤作為所有陸生動植物的生存基礎，也是人類賴以生存和發展的一種重要資源。保護土壤環境，合理利用土壤，對生態和諧和社會發展有著重大意義。隨著人類社會發展，各種工業污染的加劇和化學農藥的大量使用，使我們賴以生存的土壤受到的污染越來越嚴重，其中重金屬污染尤為突出。相關數據顯示，目前全世界每年排放的各種重金屬污染物總量超過了2200萬t左右（汞2.0萬t，銅400萬t，鉛600萬t，錳1600萬t…）。生態環境部公開數據顯示，我國土壤遭受重金屬污染的面積高達377835hm2。土壤重金屬污染自降解能力弱，對生態環境危害大，地表污染會向地下水滲透，并通過水→植物→動物→人類這個生物鏈進行擴散，給人類的身體健康帶來巨大威脅，因此土壤重金屬污染的治理迫在眉睫。

1 土壤重金屬污染的來源

1.1 通過大氣沉降進入土壤的重金屬

大氣中的重金屬主要來源于化工企業、建筑行業、交通運輸行業、礦產開采和冶煉行業生產活動所排放的廢氣和粉塵。除了重金屬Hg以外，其他的重金屬污染物基本以氣溶膠的形式進入大氣層，與大氣中的水蒸氣結合，通過降雨的方式進入土壤。據環球日報報道，化工、運輸等企業使用的各種礦石燃料含有大量的Hg、Cr、Ni、Pb、Cu等重金屬。這類化石燃料的燃燒產生的大量細小重金屬顆粒會隨著廢氣進入大氣層，與大氣中的水蒸氣結合，約20%的污染物會通過降雨形式落在距離排放源方圓15km的范圍內。據統計，全世界每年有0.26萬tHg是通過化石燃料的燃燒和降雨進入土壤的；荷蘭每年因降雨發生土壤的重金屬污染的土壤達到4000多公頃。同時隨著乘用車輛普及，汽車尾氣也成為重金屬顆粒物的重要來源。汽車尾氣中的污染物主要來源為石油的燃燒和橡膠輪胎磨損產生的粉塵，包括鉛、鋅、銅，鎘，鎳、錳等。據報道，汽車尾氣中鉛含量高達50μm/m3，且因為公路成條狀分布在我們的環境中，所以這些重金屬污染物在距離城市、公路遠近和車輛的多少有著明顯的差異。EpvHR的研究發現在距離公路兩側60m的范圍內污染最為嚴重。在公路兩側的土壤形成鉛、鉻、鎳污染帶。這些重金屬污染進過降雨沉降進入土壤當中，造成土壤的重金屬污染。

1.2 通過污水進入土壤的重金屬

隨著我國工業化進程的加快，大量的化工企業出現，這些化工企業生產需要大量的水，因此都會選擇靠近河流的地方建廠。雖然我國對這些企業生產所產生的污水排放標準做了很嚴格的限定，但是由于經濟利益驅使和管控措施有限，化工污水未經處理直接排放造成周邊水體污染的現象仍有發生。河流湖泊等自然水體是農業灌溉的主要水源，長期使用受污染水源灌溉的農田，由于污染物不能及時自然降解，導致污染累積，最終形成土壤污染。特別是重金屬污染，自然降解周期長，會被土壤通過不同的方式截留，85%的重金屬污染物會被土壤膠粒和植物的根須固定吸附，這些重金屬污染物一般被積累在土壤表層，隨著土壤的深度遞減。常年使用污水灌溉農田，會導致灌溉區的土壤重金屬污染越來越嚴重。

1.3 通過農業生產物資進入土壤的重金屬

近年來，農業生產者大量使用農藥，化肥，地膜等農業生產物資，這些物資的使用極大的提高了農作物的產量，但同時生產物資過量使用也導致了農田土壤的污染。無論是有機還是無機類農藥，或多或少都含有Zn、Cu、As等重金屬，一旦過量的使用這些農藥就會造成土壤的重金屬污染。例如我國新疆省是葡萄的生產大省，在葡萄的生產季節每年會給葡萄噴6～10次波爾多農藥，每年就會有超過5000t的Cu流入土壤。還有在生產時加入了Cd，Pb穩定劑的地膜，近年來大面積使用，不僅帶來了白色污染，還加重了土壤重金屬污染。

2 重金屬污染土壤修復技術研究現狀

現今世界各國都在研究重金屬污染土壤的治理辦法，也取得了一定的進展，目前可行的重金屬修復思路有兩種，一種是將重金屬污染物從土壤中提取出來，另一種是將重金屬的溶解性，毒性降低，從而降低其通過水圈食物鏈進入人體的風險。可行的措施有以下幾種：

2.1 生物修復技術

通俗的來說生物修復技術就是利用微生物的吸收與降解作用清除土壤中的重金屬污染物，將重金屬污染物轉化分解為無害物質或者將重金屬污染物通過生物富集方式從土壤中提取出來的過程。生物修復措施憑借著安全系數高不會對土壤造成二次污染的特點已成為我國治理土壤重金屬污染的主要修復技術之一。但是生物修復存在生物適應性和周期長的問題，篩選培育適應性強、見效快、周期短的物種成為該技術的主要研究方向。

2.2 客土修復技術

客土修復措施主要包括著將受到重金屬污染的土壤進行挖掘、置換和覆蓋，通過客土可以降低被污染的土壤中有害重金屬的濃度，減少重金屬污染物對農作物的污染，使種植的農作物能夠達到食用指標。客土修復技術具有快速有效的優點，在早期修復工程和一些特殊情況下有所應用，例如二戰時期收到核彈（核彈內含有大量的重金屬污染物）攻擊的廣島，長崎地區經過工程治理現今已符合動植物生存。但是該技術工程量大，投資高的，未能徹底清除污染，近年來已很少應用。

2.3 物理修復技術

典型的物理修復技術有熱處理技術和固化穩定化技術。其中熱處理技術就是通過加熱將土壤中的重金屬污染物揮發為氣態并土壤分離的技術，但是該技術只對具有揮發性的重金屬Hg、As有效，對其他金屬污染物無效。固化穩定化技術是用固化劑、螯合劑藥劑等將土壤中重金屬變成相對穩定的化合物，降低溶解性和遷移能力，從而減少其對生態鏈的影響。該技術實施效率高、成本低，是目前土壤重金屬污染主流技術之一。但是該技術也存在藥劑逐漸失效，出現污染反彈現象的隱患。

2.4 化學修復措施

與物理修復技術相比，化學修復技術比物理修復技術出現發展的時間更長。化學修復技術是指通過化學藥劑與重金屬發生化學反應，產生難溶，低毒產物，從而降低污染物對生物鏈的影響。化學修復技術可以直接實施，即直接向污染土壤中加入化學藥劑，進行化學反應；更多是應用在土壤淋洗技術中。淋洗技術是通過對污染土壤進行化學藥劑淋洗去除土壤中的重金屬污染物，通過該技術的處理能去除土壤中95%以上的重金屬污染物，且該項技術適用于各種地區被重金屬污染的土壤，是土壤重金屬污染修復中可以將重金屬徹底清除的主要手段之一。但是該技術只適用于沙質土壤，在粘土質、粉質土壤上運用該技術會產生大量污泥，處理難度較大。

3 重金屬污染土壤修復技術的發展思路

我國土壤重金屬污染現狀嚴峻，一大批污染場地急待修復，現有主流技術還存在有效性、適用性、時效性等問題。為此，提出如下發展思路：

3.1 加強基礎研究，不斷優化現有修復技術

我國重金屬污染土壤修復技術研究起步晚，相關技術和裝備尚不成體系，而且多集中在應用層面，對相關機理性基礎研究較少，缺少可以指導工程應用的科學數據。因此，建議加強基礎研究，探究技術本質，歸納核心參數，為每種技術繪制操作圖譜，并通過工程實踐進行修正，形成科學統一的操作規程和工藝控制參數。

3.2 產學研結合，推進多技術融合的修復技術

環境治理是一個綜合型應用學科，土壤修復作為近年來興起的方向，存在明顯的研究與應用脫節現象。現有技術與實際工程不匹配，存在水土不服問題；而新技術缺乏驗證，難以推廣。特別是國內學者近期提出的，多技術融合的修復技術和“資源化”修復概念，例如微生物和化學還原綜合聯用修復技術和重金屬逆向礦化修復技術。這些技術理念新穎，貼近我國實際情況，未來前景廣闊。

3.3 一地一策，開展綜合性修復策略研究

我國幅員遼闊，南北地質差異大，東西污染情況各不相同，各地土壤修復項目資金投入也各不相同，因此不同的項目應采取靈活多變的修復模式和技術路線。具體要結合土壤地質、污染程度、土地用途等制定綜合性修復策略，把風險管控和土壤修復兩種方法融合為一體。例如，地下水和深層輕度污染土壤優先選擇截流、阻控等管控技術，而表層重度土壤優先選擇淋洗等修復技術，用最經濟和實用的技術方案滿足重金屬污染土壤修復需求。

4 結束語

土壤是我們賴以生存的不可再生資源，研究重金屬污染土壤修復技術是保護土壤環境，實現可持續發展的重要支撐。現有物理、化學、生物等修復技術存在有效性、適用性、時效性等技術問題和修復資金和工期的現實問題。建議加強基礎研究，推進多技術融合，持續優化現有技術，開發新技術、新工藝，不斷提高我國重金屬污染土壤修復技術水平，推動環保產業與工農業建設協調發展。