土壤汞污染及修复技术研究进展

李俊国　施洺

摘 要：土壤汞污染已引起全世界的广泛关注，本文概述土壤汞污染的源，影响土壤中汞迁移的因素，土壤汞污染的修复技术。并对土壤汞污染修复技术的未来发展方向进行了讨论与展望。

关键词：土壤汞污染；汞的危害；修复技术

1.前言

汞是一种持久的、强毒性的环境污染物，由于其长距离的迁移和生物富集能力，引起了全球的关注（Hu et al.，2012）。日本水俣病事件就是由甲基汞中毒引起的，有研究表明，几乎100%被消化的甲基汞都能被吸收进入血液循环（尹德良等，2014）。动物的觅食行为使汞在食物链进一步富集，进而威胁整生态系统的安全。尤其对处于食物链顶端生物威胁更大（Gabriel，2004）。

自然汞和人为释放的汞广泛的分布在世界各地，它可以迅速的从一地迁移并进入全球汞循环。最后通过干湿沉降进入水和土壤。值得注意的是，汞在土壤中的稳定性要好于湖泊、海洋和生物群落（Padmavathiamma and Li，2007；Tangahu et al.，2011）。土壤虽有自净能力，但是，重金属浓度超过土壤的自净能力后土壤被污染（Cui et al.，2011；Tangahu et al.，2011）。因此，就需要修复技术去除土壤中的汞或者在原位使其转化为稳定态和毒性变小的物质。

2.汞的来源

土壤中汞来源于自然和人为活动。首先，源于自然界多种方式的释放过程，如地热活动，火山喷发，含汞岩石的风化。全球每年至少有800t的汞元素从岩石中释放（汞污染土壤修复概述，葛芳芳，周鸣）。大气中天然来源的汞估计为80～600吨/年（Mason et al.，2012）。在大气中运移一段距离后，通过干湿沉降汞返回到地球表面。超过90%汞进入陆地生态系统中，进而进入土壤（Lindqvist et al.，1991）。20世纪90年代，就有北欧和美国的学者研究表明，大气沉降是土壤中汞含量增加的重要原因（Heyer et al.，1995）

其次，土壤中汞的源于大量的人為活动。汞在许多工业生产中都被广泛应用，因此很多排放源如燃煤，氯碱工业，电池厂，冶炼，造纸、电石法制PVC、照明灯管、药品及医疗器械生产等。2007年统计表明，我国最大用汞产业是电石法制PVC生产，约占总用量58.4%（高彦宁等，2014），现代的农业生产中，农药和化肥的使用必不可少，这不仅容易造成土地板结，土质下降等问题，也使得土壤的组成成分发生了变化。有研究表明，施用磷肥会使土壤中的汞含量大大增加（任顺荣，2005）。

3.土壤汞污染的修复技术

3.1洗土法：淋洗法分物理洗土与化学洗土两种。物理洗土是一种物理分离过程，用水稀释土壤中汞的浓度。其原理基于土壤中大多数污染物被较细的粘土和淤泥吸附而不是较粗的砂和砾石（FRTR，1995；US EPA2007）。与汞结合的细颗粒集中可以进一步处理，而粗粒土相对干净，不需要进一步处理。适于粘土和淤泥含量低于30%的土壤。

化学洗土法，用酸、碱、螯合剂等物质提取溶解土壤中的汞。一般说来，这些酸、碱、螯合剂的使用取决于汞的化合物的溶解性和吸附汞的化合物的性质。与物理洗土法相比，化学洗土法可以去除水中的汞。（Dermont et al.，2008；US EPA，2007），由于工程费用高，处理过的土壤无法直接种植植物，后续清洗液的处理等问题。目前洗土法还无法大规模的使用。

3.2稳定化/固化法：稳定化是指将汞转化为一种稳定的不溶物，这种物质在pH和氧化还原电位发生较大变化是仍然稳定存在于土壤之中（Zhang and Bishop，2002）。固化是指将污染物包被成块状或者颗粒状，进而使之处于相对稳定的状态（周启星等，2004）。该方法可以实现原位处理，快速简单且见效快，成本低。适合于大范围作业。

3.3热解析法：基于汞的低蒸汽压，易挥发的特性，对土壤进行加热处理，从而使土壤中的汞变成气态，然后将脱附的气体冷凝，再将其集中回收，处理温度约为320～700℃。去除率可达4199%，有些达到了99%。热解析法相比其他方法对土壤的损伤较小。但是，成本高，回收气体需进一步处理，所需设备的技术复杂（Vik and Bardos，2003）。

3.4微生物修复技术：微生物修复技术基于微生物对汞的吸附以及微生物对汞赋存形态的转化（如去甲基化等）。有些微生物可利用其带电荷的细胞表面吸附重金属离子，有些微生物不仅可利用其带电荷的细胞表面吸附重金属离子，细胞表面的一些基团还可与汞发生络合，螯合等作用。既可以降低汞的毒性又可以有效地去除汞。尽管该方法前景较好，但截至目前尚处于研究阶段并没有得到应用（高彦宁等，2014；Xu et al.，2015）。

4.结语

洗土法、稳定化/固化法、热解析法都是基于物理或化学原理建立的技术手段。不损伤土壤的热解析法具有良好的前景，但其成本高、技术复杂，目前还难以实现规模化应用，其他物理化学修复法都有其明显的局限性，使用范围较窄。相比于物理化学技术，微生物技术是一种新兴的高效修复技术，尚处于试验阶段，希望能有所突破。（作者单位：成都理工大学地球科学学院）

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