铅锌矿区土壤重金属污染修复治理技术研究

李晓娟，辛 秀

（1.南阳市生态环境局，河南 南阳 473000；2.镇平县环境保护局，河南 镇平 474250）

现在，由于对重金属资源的开采，以铅锌矿为主，所以便出现了一些土壤重金属污染的问题。经过了较长的一段时间，国内外的众多学者都对铅锌矿区的重金属污染治理技术的研究进行了大量的工作，在长期研究的基础上也取得了一定的成效。目前，针对我国的铅锌矿区土壤重金属污染的修复治理的方法有很多，包括的主要有以下几种：物理的修复方法、化学的修复方法以及玻璃化、土壤冲洗、电动修复等技术[1]。但是，这些固有的方法也存在一些的缺点，如他们的工程量比较大，投资也比较昂贵，对其进行修复的成本也极高，铅锌矿区重金属的开采工作会影响土壤的结构，如应用这些修复技术它们治理土壤的面积较小，是难以得到大面积的推广和运用的。近些年来，对自然环境的扰动比较少、针对土壤污染来说修复成本也比较低，并且这项技术也能得到大面积推广应用的生物修复技术也渐渐应运而生，为重金属的污染治理工作提供了一种新的途径。其中植物修复技术就是所谓的利用植物本身的提取、吸收、分解、转化、固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害的污染物的技术的总称。

土壤污染中重金属污染来源比较广泛、危害也比较严重，它已经成为了环境污染防治的重中之重。对于土壤的污染防治工作，首先要先采取预防为主，治理为辅，防治相结合的原则，如果要是污染了以后再去治理污染，这样就会付出大的代价。当前，关于铅锌矿区土壤重金属污染的主要修复治理的方法是将土壤中的重金属移出土体，或者可以降低其的迁移性和生物的有效性，在这方面已经取得了较有意义的成果。

1 土壤重金属污染修复治理技术设计

对于传统的修复技术治理的土壤重金属污染来说，其治理的工程量比较大，而且操作起来也不够便捷，传统技术还存在着二次污染的风险，这也促使对这项治理技术的研究人员寻求新的治理技术。然而，针对铅锌矿区土壤重金属的污染问题，生物修复技术是一种较为生态的方法，它是利用一些植物、动物，或者是在土壤中添加微生物的方法去降解土壤中的污染物，从而达到缓解土壤污染或清除土壤污染物的成效。

1.1 利用植物进行修复

利用植物去除去土壤中存在的重金属污染物的研究，使使用植物进行修复的方法逐渐应用在对于土壤重金属污染治理的领域。自然界中有丰富多彩的植物，有些植物中存在对于某一种重金属元素或者几种重金属元素具有超富集的能力，植物能够将土壤中重金属元素通过植物根系转移到植物的茎、叶、果实等各个部分之中，从而降低土壤中重金属的污染物含量，这种植物被称为超富集植物，它对于金属元素的吸收量一般会超过一般植物的100倍以上[2]。植物修复技术就是所谓的利用植物及植物本身根际微生物体系的物理、化学或生物过程来吸收、挥发、转化、降解或固定土壤污染物的一种原位生物修复技术。植物修复这项技术它经济、环保、清洁、安全、不破环土壤的结构、不会造成二次污染等这些特性逐渐引起了国家环保部分和研究人员的广泛关注，这也是近些年来发展起来的一种最绿色、最生态的一项技术，它主要就是用于去清除土壤中的重金属污染的，这项技术现已经成为一种重要手段去解决土壤中存在的重金属污染问题。植物修复技术的核心问题就是找到超富集的植物。我国的科研团队研发出来的以超富集植物蜈蚣草来提取污染土壤中铅、锌等重金属污染物，并在一个地区进行试点，在因铅锌开采的矿区，从而土壤遭到破环的农田里，通过在农田中种植超富集植物蜈蚣草，将土壤中存在的重金属从土壤中进行提取出来，并对其进行无害化的处理。目前试点范围农田已经实现了植物种植，种植的桑叶也能够达到进行养蚕的标准，蚕茧中的重金属含量也降到了安全的范围之内[3]。结果表明其他植物例如杂交狼尾草、高丹草、苏丹草种植到土壤中也可用于对污染区土壤的修复治理。海州香薷、鸭跖草和蓖麻这些也成为修复土壤污染中最具有研究潜力和应用前景的植物。我们在研究寻找具有的超富集植物的同时，也加强对其植物耐性和它本身如何解毒机理的深入探讨。

1.2 利用动物修复进行

动物修复就是所谓的利用土壤动物群（如蚯蚓、鼠类等），它们通过直接地吸收、转化和分解或者间接地改善土壤的理化性质，从而提高土壤的肥力，促进植物和微生物的生长等积极作用来修复土壤的污染问题的过程。这项技术包括把生长在被污染的土壤中的植物体、果实等拿来饲喂动物，通过研究动物的生化变异等外显作用来研究土壤的污染状况程度，或者另一种方法是直接把土壤中的动物饲养在具有污染的土壤中做相关的研究，例如蚯蚓、虹蝴、线虫等这些虫类。其中，蚯蚓被认为是主要的大型土壤动物类群，它能够使土壤的物理结构、通气性和透水性都得到改善，从而使土壤肥力得到增强，对于改善土壤的环境能够起到重要的作用[4]。蚯蚓也可以被作为土壤中重金属污染的指示生物。在镜像修复的过程中，通过对蚯蚓的活动和植物的生长的观察，土壤中的重金属被蚯蚓和具有富集能力的植物，再通过蚯蚓、蚓粪等的收集及植物的收获等，使得土壤中的重金属含量逐步得到降低，从而达到彻底地去除土壤中重金属的效果。

这也是一种较为安全、绿色的修复治理土壤的方法，这项技术也不会破坏土壤结构，还能够起到改善土壤状况的作用。

1.3 利用微生物进行修复

微生物对于重金属污染物的修复是利用其土壤中的某些微生物，比如说藻类、细菌、真菌等这些微生物，其对土壤中重金属的污染物进行吸收、沉淀、氧化和还原等，从而使土壤中重金属毒性得到降低。微生物中包括丰富的肽聚糖、脂多糖、磷壁酸和胞外多糖等较为强有力的重金属整合的物质[5]，或者在微生物进行代谢过程中就会产生一些多种低分子的有机酸或络合物，他们可以起到溶解或沉淀重金属离子，有的还可以通过氧化还原的作用去改变重金属的形态用来降低污染物的危害或将污染物排出土体。

土壤中存在的微生物种类比较繁多，但对于受污染的土壤来说，不一定存在那些能够降解相应污染物的微生物种群。为了提高土壤中污染物的降解效果，需要进行接种那些具有某些特定降解功能的微生物，让其成为土壤中优势的微生物种群。

利用微生物进行修复治理重金属污染的土壤，其技术核心就是借助具有高效的降解菌群对于污染物的降解作用。目前，用的降解菌主要包括有土著菌、外来菌和基因工程菌等这些游离菌。由于在降解过程中，污染物的成分会变得更加复杂，一些次生的代谢物和中间降解产物的毒性会变得更大，游离微生物会表现出单位体积内有效降解菌的浓度变低、与土著菌的竞争会处于弱势地位、抗毒性的侵害能力会变差等[6]。固定化的技术可以对完整的微生物细胞进行固定，避免因为人为因素去破坏生物酶的活性和生化反应的稳定性，从而提高单位体积介质之间存在的微生物的细胞密度，固定化之后的微生物可以保持长期的活性，这些细胞颗粒所处的微环境也有利于去屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对于微生物体的恶性竞争、吞噬和毒害等，使其能够在复杂的环境中达到稳定并且高效地发挥。

2 结语

铅锌矿区的土壤重金属污染治理已经成为了一个需要迫切解决的问题。对于矿区的治理是一个系统性工程，需要有序推进。现代的修复治理技术的发展方向应该要多从生态学的角度去出发，在修复土壤污染的同时，也要使正常的生态系统结构和功能得到维护，实现人与自然的和谐相处。对于污染土壤的修复治理工作来说，这是一个比较复杂的过程，受多种因素的影响。因此，在进行修复治理的实践中，可以将物理、化学和生物的多种方法融合起来进行使用，使其构成一个良好的技术体系，用更好的方式去解决土壤重金属污染的难题。