重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望

李淋萍 吕忠祥(.西部矿业集团科技发展有限公司，青海 西宁 80000；.西部矿业股份有限公司锡铁山分公司，青海 海西 8603)

0 引言

土壤重金属的污染源非常多，对土壤污染的不容忽视，是环境污染防治的关键组分。土壤污染的防治工作需要首先做好预防工作，其次需要进行有关治理工作，防治和治理要相互结合，否则只有在污染时才进行治理，需要投入更多的资金，有时很难修复到初始状态。目前重金属污染土壤可以采用修复的方式，将土壤中的重金属转移出去，实现土壤净化，目前已取得了较好的处理效果。

1 物理修复方法

物理修复土壤主要包含换土法、客土法、深耕翻土法、热力加热等。客土法指的是先评估土壤的污染情况，将一定量的干净土壤加到被污染土壤中，通过混合，减少土壤中污染物浓度或者是减少根系与污染物的接触含量，降低植物根系污染的情况[1]。客土选择时，充分掌握被污染土壤的各项指标，防治出现添加的客土增加原有土壤重金属活性等问题。这个方法效果明显、简单操作，土壤中污染物含量较少时可以使用。换土法是转移污染土壤，换上未被污染的土壤。实现发现，换土法是处理农田重金属污染的非常有效的方式。某地区土壤中镉污染的56%位于土壤上部表层，将表土中15～30cm土壤进行置换，用于种植水稻，稻米中镉含量降低了近50%。深耕翻土法是将深耕层与上层土进行混合，降低表层土壤中污染物含量的方法，这个方法适用于深层污染较小的情况，需要将施肥总量增加，可以解决耕作层有机物含量较少的问题。热力恢复法是土壤中含有挥发性重金属，将土壤加热可以将重金属挥发出来，实现土壤的重新使用[2]。土壤中含有汞，可以将土壤挖掘然后进行风干和破碎，加热后汞的化合物发生气化反应，然后将土壤收集，使用活性炭将残余物质进行吸附，蒸发后的气体进行处理达标后就可以向大气中排放。温度270℃，含有土壤燃烧两个小时后，可以将土壤中的50%～90%的汞进行去除，损失约15%的有机质，使用热力恢复法处理时土壤耕作层仍达标，可以继续使用。土壤汞污染严重时，可以使用该方法进行处理，同时也会有治理费用高、工程量大等问题。

2 化学修复法

化学修复技术是向土壤中投放化学物质，将土壤中的化学性质改变，间接或者直接改变土壤中生物效能，降低生物吸收重金属量[3]。常见的化学方法有忽而学淋洗法、化学改良剂、化学栅等方法。化学改良剂是目前常见的化学方法，常见投放的物质有石灰、磷酸盐、骨粉、硅酸盐、钙镁磷肥、秸秆、禽畜粪便、泥炭等。石灰可以增加土壤的pH值，可以降低土壤重金属富集的速度。硅酸盐和磷酸盐可以将土壤中的重金属进行固化，实现土壤中重金属形成不溶于水的沉淀物质。生物炭中含有很多疏松多孔的空隙，表面积大可以实现阳离子交换，可以将土壤中的污染物吸附，降低污染物的转化水平。生物炭具有碱性，可以将酸性土壤进行中和，降低土壤的毒性，生物炭是生物天然生活航所，微生物可以降解污染物。

化学淋洗法是把化学试剂将土壤中的重金属向液相转移，去除重金属。这项技术的核心部分是寻找恰当的提取剂，将重金属分离，同时不会对土壤结构造成破坏，也没有二次污染。螯合剂是淋洗法的一种，是土壤溶液中重金属的离子与螯合剂产生稳定的螯合物，实现重金属可溶，增加淋洗水平。这项技术中螯合剂成功引导植物修复技术是很重要的部分，EDTA、DTPA可以明显降低土壤重金属可给性能。表面活剂可以减少溶剂中表面的张力。在土壤提取技术中使用的比较多，在充分思考土壤性质以及类型的前提下，选取对应的表面活性剂，可以提高配体的溶解性能，形成离子吸附、络合等作用可以把土壤重金属物质从固态向液态转化，最终将重金属去除。

化学栅方法是可以透水还能实现较好沉淀的固体材料，将化学栅放到污染物的最下面，或者是土壤第二次含水层部分，有机物在固体材料中堆积，可以将污染物收集起来，防止再污染。

3 生物修复方法

生物修复办法是运用动物、植物，或者是微生物将土壤中的污染重金属降解，改善环境的过程。

3.1 植物修复技术

自然界中有一些植物对某种或者及几种特定的重金属具有超能力的富集，可以将土壤内的重金属从根部向茎转移，减少土壤重金属含量的植物叫做超富集植物，通常情况下，植物对重金属的吸附能力是100倍以上。植物修复技术就是在此基础上展开的，使用生物或者化学措施转化、吸收、降解土壤中的重金属污染物的一种措施。植物修复技术的优点非常多，环保、经济、对土壤扰动小、安全等，得到了学术界和各级政府的广泛关注，目前形成了很多去除土壤重金属的友好、生态的技术，是降低土壤重金属含量的法宝。植物修复办法关键是找到超富集植物。通过多年研究，蜈蚣草可以富集土壤中铅、砷、锌等众多重金属，实验中尾款库泄漏寸草不生的污染地区，种植东南景天以及蜈蚣草，可以从土壤中提取镉、砷，同时进行了无害化收集。目前已经能满足桑叶种植的各项指标。

3.2 动物修复技术

动物修复技术是将土壤中的常见动物鼠、蚯蚓等，直接分解、吸收、转化或者是提高土壤的各项指标、增强肥力，实现微生物和植物的快速生长，从而修复土壤污染。蚯蚓时候大型的土壤动物类别，可以优化土壤结构，增加土壤空气含量和水含量，增加土壤的总体肥力，最终改善土壤的各项指标。蚯蚓是动物修复土壤的代表，蚯蚓的活动、植物生长可以将土壤中的重金属富集起来，然后将重金属转移到蚯蚓和植物中，降低土壤中重金属的含量，彻底清除土壤中的重金属。方法安全有效，值得推广。

3.3 微生物修复技术

微生物对土壤的修复是运用土壤中的微生物，常见的微生物有细菌、藻类、真菌等，对重金属进行氧化还原、沉淀、吸收等，减少土壤中重金属的含量的过程。微生物中含有大量的脂多糖、胞外多糖等重要的重金属螯合物，有的是在微生物正常代谢中形成络合物或者是有机酸，将重金属的离子解析或者溶解，氧化还原反应还会将重金属的形态发生改变，降低毒性，从土壤中转移。土壤中含有很多微生物，有的微生物的降解重金属能力比较差，有的比较好，需要寻找优势微生物种群。微生物的优势有通过修复后，土壤基本结构不发生改变，有的土壤肥力高于治理前；污染物浓度降低的非常明显；可以实现就地处理；环境影响很低；修复成本很少；几乎没有应用限制。土壤中的Cr可以经过土壤中微生物的富集、吸附作用降低Cr的毒性，增加生物可利用性，最终修复土壤的目的。微生物固化技术是使用化学、物理的方法将微生物或者酶限定在有限的空间中，保持微生物和酶的活性，实现长期使用的技术。运用微生物修复的技术可以根据高效降解菌实现污染物的降解。当前污染土壤的降解菌包含外来菌、土著菌等。降解的过程中污染物成分复杂，次生代谢的中间降解物质具有更大的毒性。微生物的固化技术在土壤修复过程中使用的比较多，石油污染、废水、泥浆等均有良好的修复效果，已经被科研人员足够重视，同时微生物修复技术主要的运用微生物完成修复工作，需要培养更多更优质的微生物，同时为微生物的生活提供良好的生活环境，发挥其最大作用。

4 联合修复手段

单一修复方法效果非常有限，将多个手段联合起来发挥各自方法的优势，可以更好的治理土壤重金属污染，也是未来土壤修复技术的研究方向。

4.1 螯合剂-菌根联合修复技术

螯合剂加入土壤中可以将土壤中的重金属活化，重金属的浓度过高则会对植物的生长产生一定的抑制作用，丛植菌可以促进植物的生长，可以增强植物对重金属更有耐性。丛植菌、螯合剂合起来使用可以将两者的优势发挥最大效果，首先让植物可以正常生长，加强植物对重金属污染的土壤进行一定的修复。微生物、螯合剂、植物类别、生长环境等因素不同，会产生不同的修复效果，因此需要科研人员对不同条件下各项指标进行详细实验，已取得最好的土壤修复效果。

4.2 有机肥-菌根联合修复技术

有机肥不仅可以为植物生长提供重要的养分，同时有机质还会对土壤的吸附能力、缓冲能力增加很好的效果，发挥着还原、吸附、挥发等关键作用，对降解生物毒性具有重要的意义，促进植物生长，对土壤重金属修复工作具有重要的意义。温室盆栽中使用丛枝菌、加入牛粪对土壤中的铅进行修复。在铅浓度一致的情况下，使用丛枝菌、牛粪的复合作用可以明显促进烟草植物的生长，增加烟草的营养。这种处理方式土壤中铅含量明显降低。土壤pH值升高，铅的有效性明显下降。丛枝菌真菌、有机肥可以修复土壤重金属污染，效果明显。

4.3 动物植物联合修复

动物和植物联合修复效果明显高于动物、植物相互叠加的效果，动物、植物、微生物每一方的活动对其他方面都有促进作用。植物的根系生长、微生物的日常活动，都会提高蚯蚓对土壤中的重金属的富集、转化、吸附，蚯蚓活动、植物生长同时为微生物的生活环境提供了重要的物质来源和保证。

4.4 农业生态修复办法

合理控制土壤中的水分含量，从而可以调节土壤氧化还原电位的作用。土壤中的重金属的活性与土壤中氧化还原的状况关系比较密切，土壤中水分是调节土壤氧化还原反应的关键因素，控制土壤水分可以明显减少土壤重金属的危害作用。土壤内的很多重金属经常会产生硫化物的沉淀，减少重金属的移动性能以及生物的活性。化肥、农药、有机肥料的适当使用可以达到事半功倍的效果。农药的施肥是农业生产的基本措施，同时也是土壤重金属的关键来源，需要降低肥料和农药中的重金属含量，减少对土壤的危害，不断提高农药和话费的工艺流程，从源头降低产品的重金属含量，指导农民合理使用化肥和农药，切记超量使用，运用科学手段提高土壤肥力，调节土壤重金属的含量。

5 结语

近些年来，我国陆续发生了多起土壤重金属污染事件，对居民的健康影响可想而知。土壤重金属污染关系到粮食安全、环境问题等众多方面。加强土壤重金属污染的修复工作可以改善农产品的安全，从而保证居民的身体健康。现代的修复技术从科学角度出发，修复土壤的污染问题，维持土壤生态结构的问题，每个修复方法都有自己的适用范围，可以使用生物、物理、化学等方法融合在一起，实现高效、低耗的技术手段。