案例矿区土壤重金属污染修复技术研究进展

杨 玥 邵 平 潘嘉立(东莞市水务投资集团有限公司，东莞 523000)

案例矿区土壤重金属污染修复技术研究进展

杨 玥 邵 平 潘嘉立
(东莞市水务投资集团有限公司，东莞 523000)

本文介绍了国内外目前常用的土壤重金属污染修复技术，同时针对广东省某矿区土壤重金属的污染现状，提出了运用生物技术来修复该矿区已被重金属污染的土壤，最后对现在生物修复技术提出合理性建议及展望。

重金属污染；土壤；修复技术

1 矿区及污染概况

广东某矿区矿界范围位于沙溪镇境内、南部与翁源县铁龙镇交界，是一座大型多金属硫化物矿床，矿区主矿体上部为褐铁矿体，储量为2000×104t；下部为大型铜硫矿体，储量为2800×104t，并伴有钨、铋、钼、金、银等多种稀有金属和贵金属。

自20世纪70年代以来，该矿及其21条周边矿在采矿时采富弃贫且矿种分离不全，采矿废石堆放过程中的风化和淋滤以及选矿、洗矿产生的含有硫、镉、铜、锌、铅等数种严重超标的重金属污水直接排放到横石河水中，已造成该区域生态环境的严重恶化。

2 国内外治理重金属污染土壤的方法

目前，国内外治理土壤重金属污染的途径归纳起来主要有3种：一是改变重金属在土壤中的赋存状态，使其稳定或固定，降低其活性，使其钝化，脱离食物链，以降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是利用各种技术从土壤中去除重金属，达到回收和减少土壤中重金属的双重目的；三是利用各种防渗材料，将污染地区与未污染地区隔离，以减少或阻止重金属的迁移和扩散。围绕这3种治理途径，各国相继开发了物理、化学和生物治理方法。

(1)物理修复：物理修复法是基于物理工程方法，主要包括客土、换土和翻土法、电动修复法和热处理法3种方法，使重金属在土壤中稳定化，降低其对植物和人体的毒性。

(2)化学修复：化学修复法主要是指向污染土壤投入改良剂、抑制剂等，调节土壤酸碱度与化学组分，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量，控制反应条件，使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，使重金属能以生物有效性较低、毒害程度较弱的形态在的方法。

(3)生物修复：生物修复主要包括植物修复、动物修复和微生物修复三类方法，修复过程主要是利用动物、微生物以及植物的新陈代谢活动，吸收土壤中含有的重金属或改变其形态，进而减小重金属的污染，净化土壤。

3 大宝山生物修复方法与途径

3.1 客土覆盖与土壤改良

该矿采矿废弃地难以恢复的主要限制性因素是土壤，其生态恢复首先要从土壤修复入手，分两个层面：对于土壤层原生裸地必须采取客土覆盖，确保有足够土壤层为植被恢复提供基本的养分支持；对于重金属超标的排土场、采矿坑以及碾轧板结区域除覆盖一定的表土外，还必须采取深层次的土壤改良措施。通过在酸性废弃地施加不同量的石灰、混合不等量的炉渣、不同品种肥料3种试验得出，在覆土区，采用加石灰提高土壤pH值，加炉渣减小土壤的容重及降底土壤的板结程度为最好方案；而通过植穴内换土，加入适当的熟石灰、稻糠或松树皮或草屑或木屑、适当的有机肥(5kg左右)和复合肥(200g左右)，可以改善种植穴土壤的理化性状，有效提高造林成活率。

3.2 水土保持工程措施

由于采矿活动改变了地表原有状态，原有植被和土壤对降雨的截留、拦蓄、入渗作用大大减弱，原有蚀积动态平衡被打破，从而产生各类侵蚀现象。因此，必须通过采取降雨截排水工程、拦护工程，调控降雨径流，使土体稳定，表层不易流失，才能够正常发挥土壤层固有的生态功能，为植被恢复提供载体。

3.3 适生物种筛选

物种选择是植被恢复成功与否的关键，而做好废弃地立地条件分析是物种选择的前提。该矿区采矿废弃地的共同特征是：土壤重金属含量严重超标，且贫瘠酸化，pH值在4.0以下，土壤保水、保肥的能力差，不利于大多数植物生长发育。一方面，尽管通过客土覆盖和土壤改良措施可以起到一定的调节作用，但当植物生长到一定阶段，其根系不断伸展逐渐穿过表土层，与重金属高的下覆层接触会导致其根系受害或中毒，轻则导致植被生长不良，不能达到预期目标；重则导致大面积植被死亡，使植被恢复彻底失败。另一方面，废弃地养分贫乏，影响植被的快速恢复和长期稳定。因此，所选植物种首先应适应不同区域的立地条件特征，不仅具有适应酸性土壤、抗重金属强的特性，还应具有固氮、耐瘠薄的特性。那些在矿区废弃地上自然定居的植物，能适应废弃地上的极端贫瘠条件，这一类乡土植物应该优先考虑。

3.4 恢复进程与空间配置

遵循天然植被进展演替规律是植被恢复的基本原则。据调查，该矿区及周边植被的演替规律为：次生裸地—草丛(五节芒群落)—灌草丛(夹竹桃—五节芒群落)—针叶林(马尾松林等)—针阔叶混交林(马尾松、泡桐等混交林)—常绿落叶阔叶混交林(南酸枣、山苍子、荷木林，荷木、黄樟、枫香林)—典型常绿阔叶林(栲树、鹿角栲、荷木林)或竹林(毛竹林)。在自然状态下，次生裸地将逐渐进展演替到典型常绿阔叶林类型；相反，在人为干扰条件下，常绿阔叶林将逆向演替到草丛、灌草丛甚至次生裸地。自然条件下的进展演替是极其漫长的，而人为干扰下的逆向演替却可以是快速的，如矿山开采直接从林地演变成次生裸地；适当的人为措施可加速次生裸地向森林群落演替。由此可见，植被恢复不能违背自然规律，不能超越阶段，由低级到高级，由简单到复杂，草、灌先行，优先引入适应性强的先锋草、灌，充分依靠植被的自然恢复力，通过积极的人工干预措施加快恢复进程，缩短天然恢复时间，视立地条件的改善程度引入乔木类，有步骤、有计划地形成多物种混交的乔、灌、草立体结构，逐步演替至当地顶级群落，能够自我维持其生态稳定性，实现该矿区采矿废弃地植被恢复的终极目标。

4 土壤重金属污染修复存在问题以及展望

物理、化学等方法对于矿山土壤的修复存在耗能、耗钱、对土壤结构损害较大等缺点，从保护生态环境出发，这些方法均对矿山生态环境的恢复作用不明显，而植物修复成本较低，可以稳定土壤、控制污染、改善景观、减轻污染对人类的健康威胁，所以在修复矿山土壤重金属污染的过程中，植物修复技术被越来越多的采用。尽管植物修复技术在土壤重金属污染中得到广泛的应用，但在植物修复技术的基础性研究方面的工作仍有待加强：寻找、筛选和培育对重金属具有超积累能力的植物；如何将能使植物生物量增大、生长加快和生长周期缩短的基因转移到超积累植物中，并使之得到相应的表达，使其不仅能克服自身的生物学缺陷，而且能保持原有的超积累特性，提高植物修复重金属污染土壤的效率；如何通过应用化学试剂(如络合剂)、微生物或土壤改良剂、酸碱调节剂等增加目标重金属的生物有效性，提高植物吸收速率；如何采取合理种植、科学施肥、深耕等耕作管理措施与技术，提高植物生物量或增加收割次数，从而提高植物修复的效率。

近年来，我国金属矿业迅速发展，所造成的重金属污染日益加剧，植物修复技术的研究更具有广阔的市场，并逐步走向商业化，同时我国有广袤的国土、丰富的资源、复杂多样的地理条件，蕴藏着大量超富集植物，为我国开展有关植物修复技术的研究提供了良好的基础。

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Review on Heavy Metal Pollution Repair Technology of Soil in A Mining Area

YANG Yue WANG Yang PAN Jiali
(Dongguan Water Group Co.，Ltd，Dongguan，523000)

This paper introduced the remediation technologies of soil heavy metals pollution at home and abroad. According to pollution status of heavy metals in mining area soil，biotechnology have been used to repair polluted soil in of a Guangdong Province Mine and surrounding areas. Finally，reasonable suggestions and prospects about bioremediation technologies were given.

Heavy metals pollution；soil；remediation technology

杨玥，硕士，研究方向为生态工程与环境修复

X21

A

1673-288X(2017)01-0164-02

引用文献格式：杨 玥 等.案例矿区土壤重金属污染修复技术研究进展[J].环境与可持续发展，2017，42(1)：164-165.