土壤重金属污染修复技术研究进展

赵 海

（广东嘉俊陶瓷有限公司，广东 江门 529471）

土壤重金属污染修复技术研究进展

赵 海

（广东嘉俊陶瓷有限公司，广东 江门 529471）

土壤重金属污染是指人们通过各种活动将重金属带入土壤中，致使土壤重金属含量明显高于其自然背景值，造成生态破坏和环境质量恶化的现象。笔者结合多年的实践经验，从土壤重金属的来源及危害出发，重点阐述几种土壤重金属污染修复技术，并结合有关污染修复实践进行分析，以期为今后的土壤重金属污染修复工作提供借鉴。

土壤；重金属污染；修复技术

1 土壤重金属的来源及危害

除了成土过程和火山爆发等自然因素以外，人类活动是造成土壤重金属污染的主要原因。对于干旱地区来说，灌溉是解决农田缺水问题的有效途径，但是采取不正确的灌溉方法和大量重金属超标污水的引入会造成严重的土壤重金属污染。采矿和冶炼类工厂企业在生产过程中会产生大量的重金属废水，一些污水未经处理直接排放到环境中，造成周围土壤中汇聚大量的重金属成分。我国汽车保有量逐年递增，而Cu、Cr、Co、Pb等重金属的来源主要是汽车尾气的排放，这些重金属元素会随着降水渗入土壤中。有机肥和磷肥中有较高含量的重金属，长期施用化肥也会导致土壤重金属含量增加。

重金属污染的土壤上生长出来的农作物会吸收一部分重金属，影响食品安全，这些农产品经消化道进入人体后可能会引发高血压甚至是癌症等疾病[1]。

2 土壤重金属污染修复技术

2.1 传统修复技术

我国应用最早的就是物理修复中的土壤淋洗技术，主要是将土壤中的重金属转移到淋洗液中，这种修复方法具有投入低、见效快以及操作方便的优势，但这种技术只是单纯改变土壤中重金属的形态，并没有将其清除，容易造成二次污染。化学修复技术就是在受污染土壤中加入稳定剂，调节和改变重金属的物理和化学性质，降低土壤的生物有效性和可迁移性。虽然这两种传统的修复方法在实际运用中能收到一定的效果，但是操作流程比较复杂，工程量大，费用较高，而且在一定程度上会降低土壤肥力，不适宜大规模的推广应用。

2.2 生物修复技术

2.2.1 植物修复技术

植物修复技术是指利用植物和植物根际微生物对土壤污染物的提取、吸收和挥发等特性来降低土壤中重金属含量的技术。其修复原理包括：植物提取，根际降解、植物降解和植物挥发等。其中植物提取就是利用某些植物能吸附重金属的特点，通过技术处理使其将部分重金属带出土壤，从而达到降低土壤中重金属含量的目的。目前，这项技术在土壤修复中运用较多，它能增强原有土壤中的肥力，而且植物覆盖率的增加有利于生态环境的保护，成本较低。需要注意的是，采用这项技术时最重要的环节在于植物的选择，研究表明，庭芥属、堇菜属和遏蓝菜属的植物都具有超强的富集能力，是进行这项技术的绝佳材料。

2.2.2 土壤动物修复技术

通常所谓的土壤动物修复技术就是利用土壤动物及其肠道，通过人工或者自然的作用使其在污染土壤中生长和繁殖，达到分解土壤中污染物，以降低土壤重金属含量的目的。土壤动物吸收土壤中的重金属后形成金属硫蛋白，再通过代谢作用产生多肽，以降低重金属的活性。但是这种技术会受到一定的限制，目前主要利用蚯蚓和鼠类完成这方面的修复工作，在实际的操作中，人们需要更加深入地对这项技术进行研究[2]。

2.3 电动修复技术

电动修复技术是美国路易斯安那州立大学研究出的土壤污染原位修复技术，主要用于低透水系数以及地下水的修复工作。其工作原理就是通过在污染土壤区域内施加比较微弱的电流，形成电场，并利用土壤孔隙中的水作为介质，污染物在电场作用下会朝固定方向迁移，到达电极区会自动沉淀，最后将污染物进行集中处理，与原有土壤分离开来。这项技术的关键就是控制土壤中的酸碱值，从而提升修复能力。目前这项技术也已进入实践研究阶段。

2.4 物理修复技术

2.4.1 翻土与客土法

翻土法就是利用机械将表面受污染的土层转移到更深的层次，达到稀释重金属含量的目的。客土法就是将大量干净土壤混入受污染土壤中，降低原来区域内土壤的受污染程度。翻土法和客土法在短期内能收到一定的效果，实现修复的目标，但是成本较高，需要投入大量的人力、物力和财力，这两种方法会降低土壤肥力和初级生产力，所以不适合大范围推广。

2.4.2 热处理

热处理主要是采用加热的方式将土壤中具有挥发性质的重金属种类从土壤中解析出来，这种方法对土壤中大部分重金属能起到一定的作用，对其他不具备挥发性质的重金属和放射性元素也能起到固定的作用，降低其对环境和农作物造成的危害。但是不足之处在于，高温热处理的方法对土壤中的有机质和结构水会造成较大的破坏，而且需要消耗较多的能量，因此在实践中运用较少。

2.4.3 固化法

固化法主要是在受污染土壤中加入固化剂从而改变土壤性质，利用重金属的吸附、沉淀作用降低其迁移性和生物有效性。除了石灰、水泥等单一性质的固化剂以外，人们还可以利用复合固化剂，即将多种材料按照一定的比例进行混合，提升其工程技术性能。经过固化后的土壤一方面可以降低迁移性和生物有效性，还能作为建筑材料用于路面和地基的铺设，扩展了使用性能。不过，固化技术也存在破坏土壤的风险，对生态系统可能会造成一定的影响，而且大量固化剂的使用会引起成本的大幅度提升。

2.5 联合修复技术

由于土壤污染重金属成分是多样的，加上地区的差异，不同区域内的污染类型、污染程度以及土壤类型都是不尽相同的。所以，传统单一的修复方法已经不能满足当下的需求，联合修复技术已经成为目前土壤重金属污染修复的主要研究方向。其应用领域包括植物-微生物的联合修复法，物理-化学-生物的联合修复法以及动物-植物联合修复法。植物-微生物的联合修复法是近年来国内外强化植物修复技术的研究热点，分为植物与专性菌株联合修复以及植物与菌根联合修复两种形式，这种方法的效果受到土壤类型及污染程度的影响[3]。

3 土壤重金属污染修复实践分析

目前，一些发达国家的土壤重金属修复工作已经进入推广应用的阶段，植物修复技术是未来的重要发展方向。据不完全统计，我国目前受Cd、As、Pb、Hg等重金属污染的耕地面积近2 000万hm2，约占总耕地面积的20%，政府相关部门也开展了一系列土壤修复工作。20世纪末，中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心发现了世界上第一种超富集生物——蜈蚣草，其在全国范围内得到广泛应用。目前，我国湖南郴州和浙江富阳等地都建立了植物修复试点工程，国内部分高校也开展了相关的土壤重金属污染修复工作，取得了一定的成效。笔者在土壤修复方面也进行了一些研究，经过长期的实践发现，在耕地土壤中加入骨炭、赤泥和石灰等改良剂能够有效降低土壤中Cd、As的迁移和积累概率，保证农作物的产量和质量。

4 结语

目前，我国的土壤重金属修复技术虽然取得了一定的成果，但也存在诸多不足。复杂的土壤类型和日渐增多的重金属污染种类都给修复工作施加了许多压力，每一种修复技术都有其优劣，在实际的工作中，人们要取长补短，发挥其最大优势。土壤重金属修复工作是一项长期的系统工程，人们将来一定能研究出更加适应当前土壤污染治理工作的修复技术，探索出新的思路和方法。可以预见的是，植物修复技术拥有巨大的发展潜力，因为它能很好地适应绿色、低碳、环保的社会发展要求，推动社会的可持续发展。

1 茹淑华，张国印，孙世友，等.污灌区土壤-植物系统中重金属的分布与迁移转化特征研究[J].河北农业科学，2010，14（7）：77-79.

2 曹心德，魏晓欣，代革联，等.土壤重金属复合污染及其化学钝化修复技术研究进展[J].环境工程学报，2011，5（7）：1441-1453.

3 曲 蛟.锦州市铁合金厂土壤重金属污染分析、修复及植物产后利用的研究[D].长春：东北师范大学，2011.

Research Progress on Remediation Technology of Soil Heavy Metal Pollution

Zhao Hai
(Guangdong Jiajun Ceramics Co., Ltd., Jiangmen 529471, China)

Soil heavy metal pollution refers to people through a variety of activities will be heavy metal into the soil, resulting in soil heavy metal content was significantly higher than its natural background value, resulting in ecological damage and deterioration of environmental quality phenomenon. Based on the practical experience of the author, this paper focuses on the remediation techniques of heavy metal pollution in soils, and analyzes the remediation practices of soil heavy metals in order to provide reference for the future soil heavy metal pollution remediation work.

soil; heavy metal pollution; repair technology

X53

A

1008-9500(2017)09-0110-03

2017-07-02

赵海（1972-），男，安徽宿松人，助理工程师，研究方向：资源节约与环境保护。