重金属污染土壤修复技术的发展研究

张腾云

（河南元光工程设计有限公司，河南郑州 450000）

重金属污染土壤修复技术的发展研究

张腾云

（河南元光工程设计有限公司，河南郑州 450000）

重金属场地土壤是长期工业化的产物，对人类的健康和环境造成严重的威胁，重金属污染土壤修复技术正逐步成为污染治理研究的一个重要领域。基于此，分析我国重金属污染土壤现状，总结近年来发展起来的重金属污染土壤修复技术，并在此基础上进一步分析重金属污染土壤修复技术的研究方向及应用前景。

重金属；污染土壤；土壤修复技术

1 我国重金属污染场地现状

目前，我国重金属污染场地面积较多，污染范围较广，对周边环境影响较大。根据我国土壤污染现状，国家环保部出台了《土壤污染防治行动计划》（简称“土十条”），2016年中央下放重金属专项资金36亿元，支持37个重金属土壤污染治理与修复示范工程，修复治理任务较重，时间紧迫，形势较为严峻。

2 重金属污染场地修复技术

与国外相比，我国的污染场地修复起步较晚。但是近年来，国内对治理土壤污染的修复技术研究越来越多，土壤修复技术也日益成熟。土壤修复技术的种类较多，原理较为复杂，有些技术的应用是多种反应原理联合作用的结果。目前应用的修复技术主要有焚烧、稳定/固化、挖掘-填埋等［1］。以下介绍目前发展较为成熟的或已在国内外有所应用的技术方法。

2.1 固化/稳定化技术

固化/稳定化技术是指将污染土壤与黏结剂混合形成凝固体而达到物理封锁或发生化学反应形成固体沉淀物，从而达到降低污染物迁移性和活性的目的［2］。

在固化/稳定化过程中，许多物质都可以作为黏结剂，如硅酸盐水泥、火山灰、沥青及各种多聚物等。硅酸盐水泥及相关的铝硅酸盐（如高炉溶渣、飞灰和火山灰等）是最常用的黏结剂，其处理效果受土壤pH、水分含量、养护条件等影响。

固化/稳定化技术的投入成本和运行费用较低，且适用性较强，原位异位均可使用。该技术主要应用于处理无机物污染的土壤，不适合含挥发性污染物土壤的处理。对于半挥发性有机物和农药杀虫剂等污染物的处理效果有限。

2.2 填埋技术

填埋技术是将污染土壤进行掩埋覆盖，采用防渗、封顶等配套设施防止污染物扩散的处理方法。填埋法虽不能降低土壤中重金属污染物本身的毒性和体积，但可以降低其在地表的暴露及其迁移性。

填埋法是土壤修复技术中最常用的技术之一。在填埋的污染土壤的上方需布设阻隔层和排水层。阻隔层应是低渗透性的粘土层或者土工合成粘土层，排水层的设置可以避免地表降水入渗造成污染物的进一步扩散。

该技术通常适用于地下水位之上的污染土壤。由于填埋的顶盖只能阻挡垂向水流入渗，因此需要建设垂向阻隔墙以避免水平流动导致的污染扩散。填埋场需要定期进行检查和维护，确保顶盖不被破坏。

2.3 氧化还原技术

氧化还原技术是通过氧化/还原化学反应将重金属污染物转化为活性较低或惰性的无害或毒性较低的化合物。其效果受腐殖酸含量、还原性金属含量、土壤渗透性、pH值变化影响较大。

氧化还原修复技术所需的工程周期根据待处理污染区域的面积、氧化还原剂的输送速率、修复目标值及地下含水层的特性等因素而定。

该技术对PCBs、农药类、多环芳烃（PAH）等有较好的处理效果，而且不同的氧化/还原方法对重金属污染土壤修复效果差异较大。其中，化学还原法可处理重金属类（如六价铬）和氯代烃有机物等，但异位化学氧化技术不适用于重金属污染土壤的修复。在实际应用中，可根据具体重金属污染元素选择适当的还原或氧化方法。

2.4 电动力学修复技术

电动力学修复技术利用插入土壤中的2个电极在污染土壤两端加上低压直流电场，在电化学和电动力学的复合作用下，水溶的或吸附在土壤颗粒表层的重金属污染物根据所带电荷的不同向正负电极移动，使污染物在电极附近富集或被回收利用，从而达到清洁土壤的目的。

污染物的去除过程主要涉及4种电动力学现象，电渗析、电迁移、电泳和酸性迁移带。电动力学修复技术对现有景观和建筑的影响较小，污染土壤本身的结构不会遭到破坏。土壤含水量、污染物的溶解性和脱附能力对处理效果有较大影响，因此使用过程中需要电导性的孔隙流体来活化污染物。

该技术可高效处理重金属污染（包括铬、汞、镉、铅、锌、锰、铜和镍等）及有机物污染（苯酚、六氯苯、三氯乙烯及一些石油类污染物），去除率可达90%。目标污染物与背景值相差较大时，处理效率较高。

2.5 微生物降解技术

微生物降解是利用微生物来减轻或消除土壤中的重金属污染。微生物对土壤中重金属活性的影响主要体现在4个方面：溶解和沉淀作用、生物吸附和富集作用、氧化还原作用以及菌根真菌对土壤重金属的生物有效性影响。

微生物降解技术一般不破坏植物生长所需要的土壤环境，具有操作简便、费用低、效果好、易于就地处理等优点。但微生物修复的修复效率受污染物性质、土壤微生物生态结构、土壤性质等多种因素的影响，且对土壤中的温度、pH值、营养等条件要求较高。生物降解在低温下进程缓慢，修复时间长，通常需要几年。

微生物降解技术对能量的消耗较低，可以修复面积较大的污染场地。但高浓度重金属、高氯化有机物、长链碳氢化合物，可能对微生物有毒，可能不适用。

2.6 植物修复技术

植物修复主要是利用特定植物对土壤中重金属污染物的吸收转化、清除或降解，从而实现土壤净化、生态效应恢复的治理技术。该技术主要通过3种方式进行污染土壤的修复，包括植物对污染物的直接吸收以及对污染物的超累积作用；植物根部分泌的酶来降解有机污染物；根际与微生物的联合代谢作用，从而吸收、转化和降解污染物。

该与其他技术相比具有成本低、效率高、无二次污染，不破坏植物生长所需的土壤环境等优势。但该技术的修复植物对环境的选择性强，需要较大的表面区域，其修复效果与修复期易受气候或季节条件的影响。因此，植物修复技术多用于低污染水平的区域。而且在应用过程中需考虑重金属可能会通过植物进入食物链，控制修复后植物的利用。

植物修复对于特定重金属具有较好的效果和应用。但目前植物修复技术存在缺乏理想的修复植物；修复对象单一，大多只能针对一两种重金属进行累积，对于多种重金属的复合污染的修复效果一般；对污染物、土壤类型要求苛刻；仅对浅层污染土壤修复效果较好等缺点。因此，该技术仍处于研究探索阶段。

3 展望

虽然重金属污染土壤有物理、化学、生物等几类修复方法，但是随着这些修复技术的应用，各种技术的优缺点也相应呈现出来，从目前来看，生物修复技术包括微生物及植物等修复技术，与物理、化学修复污染土壤技术相比，具有成本低、不破坏土壤环境、无二次污染、处理效果好等优势，是最具有发展和应用前景的重金属污染土壤修复技术。但是，受生物特性、生存条件的限制，还存在一定的局限性，大规模应用于实践的较少。我国重金属污染土壤面积较大，范围较广，研发出一种高效、低费、短期的修复技术是十分必要的。其中，组合修复技术如植物+微生物、物化方法+微生物等将是未来研究的重点。

［1］陈志良，仇荣亮，张景书，等.重金属污染土壤的修复技术［J］.环境保护，2002（6）：21-23.

［2］Mulligan CN，Yong RN，Gibbs BF.Remediation technolo⁃gies formetal-contaminated soils and groundwater：An evaluation［J］.Engineering Geology，2001（1-4）：193-207.

Development of Remediation Techniques for Heavy Metal Contaminated Soil

Zhang Tengyun
（Henan Yuanguang Engineering Design Co.Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Heavy metal soil is a long-term industrial product,which poses a serious threat to human health and the envi⁃ronment.Heavy metal contaminated soil remediation technology is gradually becoming an important area of pollution control research.Based on this,the status of heavy metal contaminated soils in China was analyzed,and the remediation techniquesofheavymetalcontaminatedsoilsdevelopedinrecentyearsweresummarized.Onthisbasis,theresearchdi⁃rectionandapplicationprospectofheavymetalcontaminatedsoilremediationtechnologywerefurtheranalyzed.

heavy metals；contaminated soil；soil remediation technology

X53

：A

：1003-5168（2017）01-0156-02

2016-12-09

张腾云（1988-），女，本科，助理工程师，研究方向：污水处理及土壤修复。