重金属污染土壤修复方法概述

张彩凤

(衡水学院 生命科学学院，河北 衡水053000)

1 引言

最近几年，被重金属污染的环境对人体及生态系统的危害性不断凸显，人们对这种危害性的关注度也逐渐提高。由于重金属所造成的污染不仅在危险特性上表现出难降解、长期残留、生物蓄积、迁移性以及具有较大毒性等特征，对生态系统及人体安全的影响也特别大，因此对于重金属所造成的污染进行有效的治理意义重大[1]。迄今为止，治理并修复重金属污染过的土壤的方法主要有：利用活化碳等活性物质活化重金属；利用改性海泡石等物质吸附重金属；亦可用动植物的转移作用，把重金属富集到动植物体内。本文阐述了几种修复重金属污染土壤的方法及原理，期望对土壤修复提供一点的帮助。

2 理修复技术

重金属造成的土壤污染问题的物理修复包含多种技术，比如电动修复、电热修复、土壤淋洗、固化土壤修复法、稀释法、排土填埋法等。主要是从改土的角度去修复，而当土壤污染问题较重时可以采用改土法，即将被污染土层去除，然后加入大于耕地层厚度(＞20cm)的覆土，并通过翻种的方式将土壤混合均匀，从而降低重金属在土壤中的浓度。但是改土法的资金投入较大，且对土壤原来生态环境系统可能造成破坏；对于大面积污染土壤处理的工程量及处理难度较大，故其使用局限性很大[2]。

3 化学修复技术

3.1 淋溶技术

土壤淋溶修复技术是向土壤中添加淋溶剂把重金属溶解于淋溶液中，通过吸附、络合、沉淀等方式回收重金属[3]。而淋溶剂的选择对于化学淋溶法处理重金属的处理效果有着极其重要的影响，淋溶剂不但要对土壤中重金属具有较强的提取性，更为主要的是二次污染问题要很小。土壤淋溶法的局限性也较为突出，土壤淋溶剂比较昂贵，运行费用及设备维护费用也很高。而且，淋溶剂不但会造成土壤养分流失，更有可能对地下水造成严重污染。

3.2 钝化技术

钝化剂技术去除重金属在土壤中毒害性的方式是在土壤中投加适宜的钝化重金属的材料，使土壤中各种组成成分的性质发生改变，并利用化学、物理及物理化学等一系列作用来改变重金属在土壤中的存在形态，使重金属从容易被植物所吸收分解的形态向不可被吸收分解的形态转化从而降低其毒害性，以此来减少其在农作物上的迁移和积累以及生物毒害性。

钝化剂的种类有很多，如何选择钝化剂去应对不同的污染状况至关重要。从避免二次污染和提高资源的利用率的角度出发，目前国内外研究常用的化学钝化剂从大类分主要为无机物料和有机物料。

3.2.1 无机物料的应用

目前我国在无机物料方面的研究主要有两个大方向，一是大自然中天然存在的无机矿物质。二是根据不同需要人工合成出来的无机钝化剂。大量研究表明，黏土矿物修复土壤的机理是利用矿物的特性改变重金属在土壤中的存在形态，减少有效态含量，增加不可利用态含量，降低其移动性和毒性，最终达到污染治理和生态修复的目的。常用于做钝化剂的黏土矿物有：沸石、蒙脱土、高岭土、膨润土、海泡石、蛭石和伊利石等[4]。

除黏土矿物外，其他无机物料主要是指通过人工加工获得了以无机物为主的一类环境材料，有别于黏土矿物。但是在钝化剂使用以来，人工合成的钝化剂在安全性和有效性上是否具有可行性，还需进一步试验探究。

3.2.2 有机物料的应用

有机物料主要是通过络合、螯合、配位等作用，与重金属形成不溶或难溶的有机复合体，并增加土壤的离子交换容量，进而降低重金属在土壤中的有效性和可迁移性[5]。

针对土壤污染情况的不同，选择单一的修复材料有时不一定能够达到预期的修复效果，可以结合不同的钝化材料进行修复研究，比如选择沸石、蒙脱土、高岭土、膨润土、海泡石等无机物料和禽畜粪便、无害化后的作物秸秆、豆科绿肥和污泥等有机物料相结合来共同钝化达到对重金属污染土壤的修复效果。因此，钝化材料的选择、修复效果稳定性的评价，钝化修复机制的研究对重金属污染土壤修复工作具有重要意义。

化学钝化修复技术具有原料成本低、运行成本及维护费用省、无需建设专门处理场地以及装设复杂的处理设备，可原地进行污染土壤的治理等优点。因此，化学钝化法在处理土壤中过量重金属方面，经济可行性较为突出。

4 植物修复技术

植物处理土壤的重金属污染问题，运用的是对能不断蓄积重金属的植物的生物蓄积作用来降低污染土壤中重金属含量，并对植物收割及加工处理以回用重金属，从而实现治理土壤中重金属浓度过高问题以及对重金属的资源化利用的技术总称。对于修复所用植物，一般不仅需要对重金属污染土壤中各种不利因素的耐受性较强，而且对重金属富集、转化及吸收能力也有较高要求。利用植物来降低土壤中重金属含量的方法有3类：蒸发法、固化法和吸提法。

植物修复技术正在不断发展完善中，还存在很多的缺点和不足，修复的理论与实际对接问题还需进一步攻克：一方面，具有超量吸收重金属性能的植株普遍生长较慢、个头矮小、数量很少、具有处理选择性等缺点，这就可能使得修复的时间很长，而去除效率较低，且由于一种植珠只对某一种重金属有较强的吸收和富集效果，使得其对一些复合型土壤的处理效果较差；另一方面，如果没经过评测富集植物对引入地生态系统的影响而直接将其引入，将可能产生物种入侵问题，从而危害当地生态系统安全。

5 微生物修复技术

微生物修复法是利用某些具有特殊吸收性能的微生物自身的代谢来改变植物的生长条件，并通过对土壤中的重金属污染物的固定及降解，降低污染物在土壤中含量及毒害性能。比如枯草芽孢杆菌、肠杆菌、根霉、假单胞菌等多种微生物在对重金属污染的修复中发挥作用。微生物修复法不但具有环境危害弱、能耗低的优点，而且还不会向土壤中添加新污染物质，因此对土壤理化性质影响较小。目前，利用微生物来治理土壤中的重金属的适用性较强。但利用微生物处理土壤中重金属的缺点也较为突出：一方面，微生物与土壤的分离较为困难，处理过后的重金属难以与土壤分离，无法做到重金属从土壤中降低含量及资源化利用；另一方面，微生物对生存环境的要求较为苛刻，如果土壤条件变化，就可能降低微生物活性，甚至造成其死亡，导致微生物吸附的重金属又回到土壤中，使得处理效果不稳定[6]。

6 展望

土壤是动植物以及人类等生命活动的大基地，是劳动人民进行耕作的场所。但土壤又是特别薄弱的、很容易遭到人类恶意或者非恶意损害和破坏。我国土壤中重金属镉污染超标情况严重，对动植物毒害性很强。目前很多土壤修复技术存在着处理过程中产生二次污染、处理成本较高或处理效果不佳等问题。虽然目前原位钝化处理的某些机理还未得到清楚认识，有待于进一步充分完善，但凭借其相比于其他重金属污染土壤的修复技术的众多优越性，原位钝化技术将越来越成为污染土壤修复中普遍的技术手段。