土壤重金屬污染的治理與修復方法

黃鴻翔

（清遠方恒環保顧問有限公司，廣東 清遠 511500）

1 引言

土壤是地球表面上一種復雜的化學物質，是由人類活動、地形、氣候、生物等多種因素共同影響而形成的一種動態生物系統。土壤的最大作用是能夠為生物的生長和繁殖提供一個基礎的條件。在整個地球的生態系統中土壤是非常重要的，它與地球生物、水、還有大氣等自然資源相互制約、相互影響。然而，人類科學技術的快速發展，帶動了整個世界經濟的迅速發展，不僅對土壤資源進行了過度的利用，而且還不斷向其中排放污染物質，導致了土壤環境質量嚴重下降，其中的污染物嚴重超標，尤其是重金屬類污染物。通常情況下土壤中存在一定量的重金屬物質，有鋅、鉛、鐵、鉻、鎘、銅、汞等，但其存在量不會影響自然界的物質循環，但人類的行為導致了土壤中重金屬類物質的含量不斷加大，這些重金屬類物質會通過降雨滲透進入到地下水中，還會通過植物的吸收進入到農作物當中，重金屬類物質具有很強的隱蔽性和潛伏性，而且一般情況下很難降解，隨著時間的推移就會轉移到人類的身體中，進而加大了危害的范圍和深度，最終受害的還是人類自身[1]。

2 土壤受到重金屬污染的原因

2.1 自然因素

自然界中本身存在重金屬物質，但是自然環境會在各種因素的影響下不斷發生變化，例如風力、水流等作用，使得土壤中的重金屬物質得以增多，擴大了受污染的面積。在自然因素的影響下，還有一些地區會出現巖石風化作用，將結構穩定的巖石變得較為疏松，進而被植物所吸收，進入了食物鏈中，進一步增加了食物鏈循環中重金屬元素的含量。

2.2 人為因素

土壤中重金屬污染的主要原因是人為的因素造成的，各類企業及人類活動將會產生大量的污染物，不對其進行有效的處理，而是肆意堆砌在土壤環境中，導致了土壤中重金屬物質的增加；土壤中還有一部分重金屬是由于農業生產的擴大，加大了農藥、化肥的使用量，也導致了土壤中重金屬類物質的增加，尤其是含有無機化合物的農藥和磷肥。還有一些大型礦產企業較為集中的地區，為了追求經濟利益，而降低了環保的要求，導致了大量污水、尾礦渣和粉塵等污染物進入到土壤環境中，降低了土壤環境質量，影響了生態環境。

2.3 高背景值土壤地區

各類重金屬物質本身是自然界的產物，而一些特殊的地區由于地質、氣候等各種原因，造成了土壤自身含有的一些重金屬物質較高。例如在我國云南、貴州、廣西等地區自身含有的重金屬鎘、鉛、鋅、銅等相比其他地區較高；此外，還有一些地區的巖石中重金屬含量高，例如石灰巖、喀斯特地區，在風化作用下釋放出來重金屬物質，富集到土壤中，增加了土壤中重金屬物質的含量。

3 土壤重金屬污染的治理與修復措施

3.1 工程措施

3.1.1 客土法、換土法、深耕翻土

該類技術是一種傳統的土壤重金屬治理方法，其優勢是不會受到土壤自身環境的影響和限制，可以有效的降低土壤中重金屬的含量，保證土壤的正常使用。客土法是在受到污染的土壤上覆蓋非污染土壤，或者將非污染土壤和受污染土壤進行混合攪拌，使其土壤中重金屬物質含量進一步降低，同時還能起到阻隔植物根系與重金屬接觸的作用。而換土法是將受重金屬污染的表層土壤置換為未污染的土壤，而置換出的土壤再進行相應的處理，通過實踐證明換土法在處理重金屬污染的農田中較為有效，例如我國東北地區，一些土壤中鎘的含量可達56.13%，利用換土法將表層15～30 cm的土壤進行了置換，然后在土壤中進行水稻種植，發現水稻中鎘的含量降低了一半[2]。深耕翻土法是利用深耕的方式，將表層與下層的土壤互換，進而達到降低表層土壤污染的目的，然后通過增加肥料的方式提高表層土壤的養分，以保證農作物的正常生長，該技術穩定性好，但是工程量較大，投資較高，而且還會破壞原有土壤的結構，因此在施工過程中需要注意事項較多，且不適宜處理面積較大的土壤。

3.1.2 固化、穩定化

固化、穩定化技術是在化學和物理方法的基礎上進行污染治理技術，是將受重金屬污染的土壤和固化劑進行有效的混合，然后使土壤形成具有一定強度、而且穩定性好，且具有低滲透率的固化體，從而阻隔了重金屬與周圍土壤的接觸，降低其遷移率。目前主要采用的固化劑有石灰、瀝青、硅酸鹽、窯灰等。針對不同的重金屬污染需要使用的固化劑不同，有研究者針對鉛鋅礦場土壤污染進行固化處理，固化劑使用水泥、粉煤灰、生石灰，而且比例為2∶1∶1和1∶1∶2的固化劑組合效果最佳。而且水泥用量占固化總量的30%時，鉛、鎘、鋅的固化率可達99%[3]。但固化、穩定化也存在一些缺點，對土壤擾動較大，會破壞土壤的結構和營養成分，而且一旦被破壞了不易恢復。而且該方法并不能徹底解決土壤重金屬污染的問題，還存在一定的潛在風險。

3.1.3 電動力修復法

電動力修復是美國路易斯安那州立大學研究出來的一種土壤原位修復技術，該技術的原理是在受污染的土壤或者地下水中放入電極，然后再施加微電流，然后再受體中額外添加流體，在電場的作用下土壤或者水體中的污染物將會發生相對運動，然后在對這些污染物進行收集處理。研究表明，該技術對土壤中的銅、鋅等重金屬去除率較高。但該技術在驅動污染物的過程中土壤pH值、緩沖性能以及土壤的組成都會影響重金屬去除的效果，為了更好地進行土壤重金屬的修復，還有研究者利用電滲析、氧化還原等技術對其進行改良，以達到更佳的處理效果[4]。

3.2 化學治理措施

3.2.1 淋溶法

土壤的淋溶法主要是利用淋洗液把土壤中的重金屬向液相中轉移，然后對富含重金屬的廢水進行進一步的處理，采用該技術可以有效地降低土壤中重金屬含量，但是利用該技術容易造成土壤養分流失、地下水污染等，此外，投資成本較高。目前，采用的淋溶液主要有無機類、有機酸類、螯合劑和表面活性劑等。研究表明，采用EDTA作為淋溶劑可以明顯降低土壤中銅的含量，實驗中吸收率和解吸率與EDTA的加入量呈對數關系[5]。此外，針對其他重金屬進行了一些相關的研究，但仍存在諸多問題，其關鍵在于尋求一種既能提取各類重金屬，同時有不破壞土壤結構的淋洗溶劑，以不斷提高其實際應用范圍。

3.2.2 施用改良劑化學修復

該技術是通過一些改良劑來實現土壤中污染物的去除，利用改良劑和土壤進行混合，發揮其吸附氧化還原作用，使重金屬成為氧化物形態，進而達到降低生物有效性的作用。該技術的關鍵是選擇經濟、有效的改良劑，當前采用較多的改良劑有石灰、沸石、硅酸鹽、磷酸鹽及一些有機物質，不同的改良劑其效果不同。例如在土壤中加入石灰性物質，提高了土壤的酸堿度，可形成重金屬類的氫氧化物沉淀；投加有機物等提高還原物質，使重金屬形成硫化物沉淀；而采用磷酸鹽可形成難溶的磷酸鹽降低土壤重金屬污染[6]。應用改良劑的方法可以在短期內降低土壤中重金屬含量，但是還有一部分仍然存在于土壤之中，還存在一部分潛在的危險，需要今后更為深入、細致的研究。

3.3 農業生態措施

農業生態修復是利用農業耕種的方式來改善土壤的環境。主要方法有兩種，第一是農藝修復，通過改變耕作制度、調整種植品種，以保證種植的植物吸收的重金屬不會進入到食物鏈中，以此來降低土壤中的重金屬污染，此外還可以利用化肥的施用來固定土壤中的重金屬，進而起到降低土壤重金屬的作用。第二是生態修復的方式，通過調節土壤中pH值、營養成分、水分等，創造出不利于污染物轉化的條件，以達到控制重金屬污染的目的，然而該技術應用周期較長，而且效果并不顯著。

3.4 生物修復技術

生物修復技術是利用植物或者微生物對重金屬物質的吸收來進行土壤修復的技術。該技術二次污染率低，而且簡單易行，適用范圍交廣。植物在不同的生長時期吸收的重金屬量不同，而且被吸收的重金屬會儲存在植物體內，等植物生長成熟后，再將其收割并進行重金屬的回收處理，目前可利用的植物種類多大400余種，可以根據不同的氣候和環境進行不同的選擇。而微生物修復技術同植物修復技術雷同，都是利用其在生長過程來吸收重金屬，進而達到降低土壤重金屬的目的，有些微生物可以直接吸收重金屬，還有一些可以通過自身的作用氧化重金屬，使其成為沉淀物質。微生物和植物修復技術可以同時進行土壤的修復，其效果更佳。

4 結論

當前，我國環境污染工作還存在很多問題，尤其在土壤治理方面，雖然環保技術的不斷進步帶來了一些土壤重金屬污染治理及修復的技術，但還不能完全解決我國當前面臨的問題。要提高土壤環境質量，保障現有及治理后土壤環境質量的水平，需要進一步加強控制其他類型污染物的源頭排放，加強污染物的源頭控制及管理，減少污染的產生。同時，不斷提高土壤修復治理技術，讓更多受到污染的土壤恢復原有的環境質量，以提高自然生態環境質量，保障人類健康可持續的發展。