重金属污染土壤修复技术及其修复实践研究

张明恒

【摘 要】 重金属污染土壤问题是现阶段主要的环境问题之一，而土壤污染本身具备累积性、不可逆性的特征，很难从根源上做到完全恢复。因此，针对于土壤修复技术与实践工作的研究工作就成为了主要的工作内容。近年来的研究进展包括物理修复、化学修复、生物修复、农业修复等多种模式，对其技术特征与应用范围的研究工作也势在必行。

【关键词】 重金属污染；土壤修复技术；修复实践

[Abstract] Soil pollution by heavy metals is one of the major environmental problems at the present stage， and soil pollution itself has the characteristics of accumulation and irreversibility， so it is difficult to completely recover from the source. Therefore， the research on soil remediation technology and practice becomes the main work content. The research progress in recent years includes physical repair， chemical repair， bioremediation， agricultural repair and other modes， and the research on its technical characteristics and application scope is also imperative.

[Keywords] heavy metal pollution； soil remediation technologies； repair practice

我国国土面积广阔，但耕地资源实际上相对匮乏，近年来耕地面积不断减少的现状也成为了限制农业发展的重要障碍。与此同时，我国的土壤污染问题仍然存在，尤其是在人口数量众多的前提下，粮食需求的提升与经济的发展对于土壤环境保护工作来说无疑是严峻的形式，土壤修复技术与修复实践工作的重要性也显而易见。、

1 物理、化学土壤修复技术

1.1 传统修复技术

物理修复模式与化学修复模式主要是通过理化性质与重金属特性的差异，利用物理技术手段与化学技术手段来对重金属进行分离或固定。相对而言，这样的技术方法下污染物处理的效率更高，产生的风险程度也相对较低，实施起来更加方便、灵活，也适用于多种类型的重金属处理方案。但实际的技术引用当中需要考虑到工程量与技术成本的問题，防止这些因素影响技术发挥。

例如常见的客土法、换土法等，这些方法相对来说适用于小面积污染土壤的治理和修复。客土法是在污染土壤表层加入非污染土壤，让土壤内部的重金属含量降低到可控范围之内，减少危害程度。如果该方案效果不佳，则使用换土法。无论是客土法还是换土法，土壤的厚度都应该高于原土壤厚度，结合污染表层土的特性来提升新土壤的性能。但是该类型的方法具有明显的成本缺陷，无论是人力、财力的消耗还是成本都相对较高，无法从根源上清除重金属产生的问题，并非是一种在所有场合适用的重金属污染治理方案。

土壤淋洗也是一种污染修复技术，通过淋洗药剂的化学作用来治理大面积的污染土壤，对于某些渗透系数较高的土壤具有更显著的作用。有相关研究表明，土壤淋洗效果与土壤性质、污染程度、污染物形态等因素有关，目前还会使用离子置换与电化学法等技术手段来提升淋洗技术的有效性。但需要注意的问题在于淋洗药剂会导致植物营养元素的缺失，需要考虑到这一点产生的影响[1]。

1.2 电动力技术

电动力修复即电修复，电动力土壤过程与土壤电化学污染治理是其主要的特征，其技术特点在于可以回收重金属污染物，且相比于传统修复技术，其成本消耗相对较低。该方案在20世纪90年代开始使用，通过电场力的作用让土壤中的污染物定向移动出土壤，起到污染修复的目的。在电动力修复的环节当中，会存在离子迁移、自由扩散等物质迁移现象，尤其是离子迁移直接影响到土壤修复的最终结果。在电动力修复的过程当中，土壤的pH值与离子强度会不断产生改变，不同区域土壤的电场强度与电导率也会发生转变，特别是阴极区附近土壤的电导率会有显著降低，一般情况下都是因为电场强度提升，阴极附近的土壤pH值显著提升和重金属沉降。所以，当土壤溶液中的离子浓度达到一定范围时，电导率迅速下降的前提下，离子迁移与污染物的迁移量也会保持下降。在某些土壤样品的实验当中，也应该考虑到土壤温度等其它方面的影响因素，提升有效性。

1.3 固化与稳定化技术

固化技术即向重金属土壤中加入固化药剂，从而防止土壤中的有毒重金属释放的关键技术，让土壤保持相对稳定的状态。同理，稳定化技术也得到了有效发挥，通过稳定化药剂来吸附和沉淀重金属。当重金属通过类似技术得到控制后，会减少其对于地下水与深层土壤的不利影响。一般情况下，在固化、稳定化药剂的选择方面需要符合一定的原则，即药剂本身不可含有重金属，防止二次污染，且药剂需要保持一定的持续性。有相关修复实践工作的研究结果表明，铁锰化合物、磷灰石、蒙脱石等都可以作为有效的固化材料，旨在降低重金属的生物有效性。此外，在工程建设的过程当中，也会使用该类型的钝化技术来清除土壤，但需要进行日常结果监测，降低重金属的活化程度。

2 生物修复技术

2.1 微生物修复

由于土壤中有众多微生物，某些细菌、真菌可以对重金属起到吸附作用，降低土壤中污染物的毒性。有相关研究表明，香蒲中的菌株能够降低土壤中的Cu等元素，尤其是在可交换态含量方面。此外，通过某些盆栽实验与田间试验，结果也表明菌根接种的作用非常显著，植物对于重金属的抗性非常关键，因此在实际的修复工作当中要根据目标差异来选择菌根菌种，也是未来生物技术的主要发展方向。

2.2 植物修复

植物修复可以从多个角度来对污染物进行控制，包括植物提取、植物固化、植物挥发、根系过滤等多个方面。植物提取即利用植物吸收土壤中的重金属后，然后收割土壤的地上部分。一般情况下进行持续性植物萃取方式是主流技术，目前植物类型众多，对于不同重金属元素也能起到良好的富集能力。有相关研究针对凤尾蕨与粉叶蕨的吸附能力进行了研究，证明了其是砷的超富集植物[2]。

植物固化利用的是植物根系固定土壤重金属的过程，有利于组织其向地下扩散。而植物挥发则主要利用植物根系分泌的某些物质来改变金属元素的形态，以挥发形态来去除污染。相比于物理化学修复技术，植物修复技术的成本较低，可以同时对土壤和周边的污染水体进行修复，但在修复的速度上有所差距。

3 農业生态修复

农业生态修复通过耕作管理与种植管理来减少重金属产生的损坏。例如，土壤重金属的危害程度可以通过土壤Eh值的调整来实现，降低重金属的生物有效性与移动性，可以通过灌溉等措施来调整土壤发生的氧化还原反应。另外，肥料与农药是重金属污染的来源，在土壤修复技术的使用过程中也可以通过化肥农药生产工艺的调整来降低其重金属含量，调节土壤中的重金属环境行为。某些有机物料在加入土壤之后，不同的矿物作用也会影响到重金属的性能[3]。例如西班牙某研究花费了6年时间使用糖酸盐作为改良剂，使土壤中的重金属有效态含量显著降低，并重点将该技术打造成为具有增长潜力的环保型产业。

4 结语

影响土壤修复技术的因素众多，在实际应用环节，受到土壤类型、物理化学性质、污染物差异的作用，土壤修复技术方案也有着不同的使用场合。因此在未来的工作当中，物理化学修复、生物修复与农业生态修复都应该通过合理的实验分析结果来确定具体参数，以此为基础研究效果显著、修复周期更短、经济效益与生态效益并存的修复技术，在实践中得到证明。

参考文献：

[1] 黄益宗， 郝晓伟， 雷 鸣，等. 重金属污染土壤修复技术及其 修复实践[J]. 农业环境科学学报， 2013， 3（3）：409-417.

[2] 宋 云， 尉 黎， 王海见. 我国重金属污染土壤修复技术的发 展现状及选择策略[J]. 环境保护， 2014， 42（9）：32-36.

[3] 周 静， 崔红标， 梁家妮，等. 重金属污染土壤修复技术的选 择和面临的问题——以江铜贵冶九牛岗土壤修复示范工 程项目为例[J]. 土壤， 2015， 47（2）：283-288.