我国污染土壤修复技术研究进展

2018-05-09马安明刘海宁

山东化工 2018年8期

马安明,刘海宁

(德州明远环保技术咨询有限公司，山东德州 253000)

土壤污染问题严重影响了人体健康与环境友好型社会的建设，随着我国土壤污染问题的不断加剧，我国开始重视污染土壤修复问题。污染土壤修复问题的研究最早起源于发达的欧美国家，国外的污染土壤修复技术已经取得了丰富的工程经验。而我国的污染土壤问题研究起步较晚，在技术和研究方面与欧美国家仍有较大的差距，我国的污染土壤修复技术主要是在借鉴国外成功的案例的基础上结合我国的实际国情发展而来。本文主要介绍了我国土壤的污染源与污染种类，分析了污染土壤对人体健康带来的危害，总结了现阶段我国主要的污染土壤修技术，最后对文章进行了总结并对我国未来的污染土壤修复技术发展方向提出了建议。

1 我国土壤的污染源与种类

1.1 我国土壤的污染源

我国幅员辽阔、人口数量庞大、工农业占比很大，因此，我国的土壤污染源也较复杂，主要土壤污染源有：农业污染，工业污染，人类生活污染。

1.1.1 农业污染

我国是农业大国，对农田的管理不当可能还会对土壤造成污染，比如喷洒农药、利用污水浇灌等，不仅对土壤带来污染，而且还会污染农作物从而危害人体健康。

1.1.2 工业污染

我国工业种类繁多，产生的污染物种类也非常多，对土壤危害较大的主要有有机物、重金属、放射性物质。杂环、多环有机物进入土壤后，土壤自身微生物很难对其进行自然降解。工业污染源中的重金属主要有铬、锌、汞、隔、镍、铜等，这些重金属进入土壤后很难降解，而且还会毒害土壤中的微生物。放射性物质进入土壤后，不但难以降解，还会存在潜在的危害。

1.1.3 人类生活污染

随着人们生活水平的不断提高，不管城市居民还是农村村民，他们排放的生活垃圾也多种多样。目前，我国的农村污废处理体制尚未健全，农村污废乱排乱放现象严重，这给农村土壤污染带来了严峻的挑战。城市虽然有健全的污废处理系统，但是垃圾渗滤液的治理仍然是一个难题，城市垃圾渗滤液含有大量的难降解污染物，对土壤造成了严重的威胁。

1.2 我国土壤污染的种类

我国土壤污染的污染源繁多，因此土壤污染物的种类繁多，既有化学污染物也有物理污染物、生物污染物和放射污染物等，其中以土壤的化学污染物最为普遍、严重和复杂[1]。按污染物的性质一般可以为四类：即有机污染物、重金属、放射性元素和病原微生物，如表1所示。

表1 我国土壤污染物的种类、来源以及典型污染物

2 污染土壤对人体健康的危害

由1.3节可以知道，污染物可以通过不同的途径进入土壤，对土壤造成污染。进入土壤中的污染物最终会污染生态环境，对人体健康带来危害。

2.1 有机物对人体健康的危害

进入土壤中的有机物一般分为两大类，易降解有机物与难降解有机物，易降解有机物在土壤自身的物理生物作用下会被降解为无毒害的小分子有机物，而难降解有机物则会被植物所吸收，植物对农药的吸收速率与土壤质地和农药的溶解性有关。当吸收了农药有机物的植物进入人体后，由于人体很难对这些有机物进行有效地降解，长此以往会对人体的造成严重的危害，更为严重的会导致“三致”为题。

2.2 重金属对人体健康的危害

植物对土壤中重金属的吸收与土壤的pH值密切相关，土壤的pH值越低，重金属在土壤中的活动能力越强，植物对重金属的吸收性越强。人们食用被重金属污染后的食品后，可以通过食物链的富集作用最终在人体内富集。土壤重金属污染引起的中毒事件鲜有报道，例如发生在日本的的痛痛病(Cd)和水俣湾事件(Hg)事件。

2.3 放射性物质对人体健康的危害

放射性物质对人体的危害非常大，而且放射性物质的危害不会随时间的延长而减小。放射性物质进入人体体内主要有两种渠道：一是人类食用了被放射性物质污染后的食品，通过食物链经消化道进入人体；二是人体吸入了被放射性物质污染的大气，放射性物质会通过人体的呼吸道进入人体。放射性物质进人人体后，通常会会造成内照射损伤，从而使受害者头昏、疲乏无力、脱发、白细胞减少或增多，更为严重的是发生癌变等。此外，长寿命的放射性核素因衰变周期长，一旦进人人体，其通过放射性裂变而产生的射线，将对机体产生持续的照射，使机体的一些组织细胞遭受破坏或变异。此过程将持续至放射性核素蜕变或稳定性核素或全部被排出体外为止。

2.4 病原微生物对人体健康的危害

土壤中的病原微生物进人体后，轻者会导致腹泻，重者会感染健康人体威胁人的生命安全。

3 我国污染土壤修复技术

自然界中的土壤中本身具有自净的能力，土壤中含有一些微生物，这些微生物利用自己的新陈代谢作用可以分解一些土壤中的简单有机物，而且土壤本身一定的吸附、离子交换、过滤等能力，因此在一定的有机物浓度范围内可以实现净化作用。但是，当土壤中的污染物超过一定的浓度时，土壤的自浄能力基本对土壤的修复已经基本不起作用。为了解决复杂的污染土壤问题，我国开始应用物理修复技术、化学修复技术以及生物修复技术修复污染土壤[2]。

3.1 物理修复法

换土法指的是在污染土壤区域更换新鲜的土壤或者替换已经污染的土壤，被污染区域通过增加新鲜土壤可以有效提高污染土壤自浄的能力，从而降低污染物的浓度达到土壤修复的目的。换土法仅适用于小范围内的污染土壤修复，大范围内的污染土壤采用换土法无疑会增加处理成本。

污染土壤的电化学法与废水处理中的电化学法原理相似，污染土壤的电化学法是在土壤水分饱和的土壤中插入两个电极，土壤中的重金属在直流电的作用下定向向电极移动析出。电化学法处理重金属污染的土壤具有处理效率高、工艺简单等优点，但是污染土壤的电化学处理法必须在饱和土壤中进行，因此处理前需要对待处理土壤进行饱和处理。

淋洗法顾名思义指的是采用清水或者金属可溶性试剂对污染土壤进行冲洗与淋洗的方法，吸附于土壤表面的重金属通过淋洗作用被冲洗下来，淋洗后废液中含有大量的重金属，然后对重金属进行回收与利用。污染土壤的淋洗法适用于被重金属污染的土壤，污染土壤中重金属含量越高淋洗的效果越好，而且淋洗的效果也与土壤的质地有关，砂质土壤中淋洗效果最佳，黏质土壤中淋洗的效果最差。淋洗法的缺点是，经过淋洗后的土壤可能会导致大量营养元素的消失，对植物的生长不利。

热处理法是通过对污染土壤进行加热处理达到易挥发有机物的挥发点与重金属的蒸发点来去除污染物的方法。热处理法能够有效、快速地去除污染土壤中的易挥发有机物和重金属，但是该方法消耗大量的能量，而且会破坏土壤的质地结构，对植物的生长不利。

3.2 化学修复法

固定/稳定化技术技术采用的是把一些特殊添加剂混合在被污染的土壤中，充分利用污染物的物理、化学或其他特性使污染物处于稳定状态，从而降低其对环境的危害的一种方法。该技术可以将有毒污染物转化为稳定的无害物质，降低了处理成本，但是对设备的要求较高。

化学氧化-还原技术主要是处理难降解污染土壤的一种方法，难降解废水处理中的Fenton等高级氧化技术也适用于污染土壤的处理。化学氧化-还原法处理污染土壤的最大优点是能够对污染土壤中的难降解有机物进行彻底的去除，但是同时会去除土壤中的大量营养元素。

光催化降解技术是利用光作为污染土壤催化反应的条件对土壤污染物进行处理的化学方法，该方法能够有效地去除被农药等污染的土壤中的难降解有机物。污染土壤的光催化技术反应效率与土壤的质地、机械组成、土壤含水量、pH等密切相关。

3.3 生物修复法

植物修复技术利用植物能够适应污染土壤中的恶劣条件，通过植物的吸收以及根系的微生物对污染土壤进行修复的技术。植物生长需要一定的营养物质，植物根系可以选择性吸收一定的有机物以及营养盐，植物根系的微生物在自身新陈代谢作用下可以将构造复杂的有机物分解转化为小分子更易被微生物吸收的有机物。植物还能够吸收一部分重金属，除去一部分重金属。植物修复技术的处理成本较低，实现了环境友好型发展的目标，但是植物修复技术的处理速率较慢、效率较低。

微生物修复技术主要是再利用微生物的新陈代谢活动来对土壤中的污染物进行降解的一种方法，进行土壤修复的微生物不仅包括土壤中原有的微生物，还包括外来添加进去的微生物。污染土壤的微生物修复技术是一种环境友好型可循环发展的技术，该技术的处理效率主要受土壤微生物活性的影响，因此培养和驯化能够高效吸收转化污染物的微生物至关重要。