有机改良剂在重金属污染土壤修复治理中的运用

徐建永 黄娇艳 郭力竞

摘要：受到自然因素和人为活动的影响，土壤遭到了重金属的污染，致使生态环境遭到了破坏，而且不利于农作物的生长，农作物的品质也得不到保证。重金属在土壤中的含量处于动态变化之中，逐渐积累或者是发生位移，并且会随着农作物的生长，富集到农作物中，从而污染了农作物，影响到食品的安全性，需要引起人们的重视，使用土壤改良剂改善土壤的结构，减少土壤中重金属物质的含量，达到修复治理土壤的目的。

关键词：有机改良剂;重金属;污染土壤;重金属污染

土壤重金属污染的治理难度较大，迫切需要有效的治理措施，改善土壤的结构，降低土壤中重金属的含量，造成土壤重金属污染的原因主要有两种，第一种，是自然环境造成的，土壤处于不同地区，受到当地的气候、地质条件、动植物等影响，自然形成的各种重金属物质，并且带有明显的区域性特征，不同地区土壤中的重金属，种类和含量都有很大的不同;第二种，人为原因，受到人类活动的影响，产生了大量的废弃物，其中包含着大量的重金属物质，比如，工业排放的废气，通过大气沉降，渗入到土壤之中;农业种植，大量使用农药和化肥，导致重金属的遗留等，都是土壤中重金属的来源。

1.    有机改良剂对土壤重金屬的影响

1.1  污泥

污泥中含有丰富的N、P、K等，这些有机物与重金属发生化学反应，修复土壤的效果良好，在土壤上施加污泥堆肥，促进土壤对Cd的吸附，在一定程度上减少了Cd的吸附，但对Cd生物有效性影响非常小。造纸产生的废水经过污水处理后，留下的造纸污泥，具有很好的吸附能力，施加在土壤中，可以提升土壤的吸附能力，减少Cd的生物有效性。使用性质不同的污泥，对土壤可以产生不同的修复效果，提升土壤的吸附能力，促进土壤的改良。由于污泥是来自生产废水，所以其中含有一定量的重金属物质，比如Zn、Cd、Hg等化学物质，经检测后发现，已经高出了农用地土壤筛选值或管制值，所以使用污泥作为土壤改良剂的时候，一定要注意使用量的控制，防止加重土壤的重金属污染程度。

1.2  有机肥

有机肥的来源是动物的粪便，对重金属土壤具有很好的修复治理效果，可以作为有机改良剂使用，比如，猪粪能提升土壤中的PH值，对Cd、Pb、Zn具有很好的治理效果，有机肥施用在不同种类和重金属含量不同的土壤中，产生的钝化效果有很大的不同，在红壤和潮土中施用，可以降低土壤中的Cd、Pb含量。土壤中水的含量也会影响有机肥对土壤的修复能力，在水稻农田中，施用有机肥，有机肥虽然降低了土壤中的Zn含量，但是增加了铁锰氧化物。所以在重金属污染的土壤上施用有机肥，会增加土壤的重金属含量，影响重金属的生物有效性，如果长期施用有机肥，会增加稻田土壤重金属污染的几率，在过量施用有机肥的情况下，稻田土壤中的重金属含量会持续增加。尤其是在酸雨高发的区域，如果长期过量使用猪粪做为改良剂，会加重土壤的污染程度，合理选择、合理施用有机肥是修复治理土壤的关键。在使用有机肥作为改良剂时，要依据土壤中重金属的种类，选择相应的有机肥，控制有机肥的施用量，方可达到理想的修复治理效果。

2.    有机改良剂在重金属污染土壤修复治理中的运用

2.1  重金属和有机改良剂之间发生的反应

2.1.1      吸附

土壤的PH值是吸附重金属的关键所在，PH值的大小，是由土壤成分决定的，对其影响较大的元素主要是硅酸盐、有机质、铁、锰氧化物的含量等;影响吸附的元素还包括了氧化还原电位、离子/ 阴离子交换量，土壤吸附能力是在多种因素的影响下，才能形成一定的吸附能力，比如，天气、温度、物质含量、水分、PH值，以及离子的作用。PH值表示的是土壤的酸碱度，重金属离子在土壤PH值的作用下，金属离子会与氢离子发生反应，从而被溶稀释，土壤中的物质影响着重金属的络合，细粒土的吸附能力要远大于其他土壤类型。

2.1.2      共沉淀

降水中的化学物质可以固化重金属，其中含有硫酸、氢氧化磷，会与土壤中的重金属、酸碱度、阴离子发生化学反应，形成共沉淀，促进土壤中重金属的固化，在降水的过程中，硫酸与重金属发生反应后，形成硫化物沉淀，减少土壤中重金属的含量，起到修复治理土壤的作用。

2.1.3      甲基化

其主要是指As、Hg、Se的挥发，形成甲基气体，从土壤中释放出来，土壤和水形成的微生物，具有甲基化汞的作用，非生物汞在土壤中腐殖物质的作用下，发生甲基化反应，在微生物代谢时，土壤中的汞一般都是通过发生氧化还原反应，实现甲基化。

2.2  有机改良剂治理重金属污染土壤的机制

2.2.1      钝化

有机改良剂在重金属土壤中的应用，提高土壤的电荷数量，产生络合物，达到提升吸附能力的效果，从而增强重金属的钝化质量。比如，在重金属污染的土壤中施加污泥堆肥，提高了土壤表面的电荷数量，如果污泥的碱性稳定，在施用土壤后，提升了有机质的溶解能力，但是电荷的数量不会随着施用量的增加有明显的改变。在黏土中应用污泥堆肥，增加了黏土的PH值，有机质也得到了提高，经过长时间的作用，降低重金属的生物有效性。施用堆肥，改变土壤的物理特性，其质地和孔性得到了明显的改善，产生了水稳团聚体，将污染颗粒固化到土壤之中。

2.2.2      还原

非生物和生物氧化还原反应，都会影响到重金属的化学性质，在有机改良剂的作用下，与土壤中的As、Cr、Hg、Se等重金属，发生氧化还原反应，在这个过程中，有机改良剂中的电子供体，促进微生物作用重金属，降低重金属的有效性。在土壤中施加畜禽粪便，加快了Cr、Se的氧化还原反应，畜禽粪便中含有大量溶解性非常好的有机碳，溶解土壤中的Hg，而微生物在其中起着非常重要的作用。

2.2.3      挥发

由于重金属的稳定性好，不易发生挥发现象，其中As、Hg、Se这三种重金属，在发生氧化还原和甲基化反应后，直接从土壤中挥发出来，比如，微生物溶解Hg后，将Hg转化为气体，释放到空气中。As在微生物的作用下，发生甲基化，生成烷基砷，具有挥发性，直接从土壤中挥发出来。微生物在修复治理重金属污染中具有很好的作用，促使土壤重金属物质发生还原或者是甲基化，转换为易挥发的物质，从而降低土壤中重金属物质的含量。

3结语

通过有机改良剂在修复治理土壤重金属中的运用，可以发现，有机改良剂中的化学物质与重金属，发生物理反应和化学反应，将重金属沉淀固化或者是转化为易挥发的物质，降低土壤中重金属的含量，具有修复土壤，提高土壤生产能力的作用。比如，将污泥作为有机改良剂，施加到重金属污染的土壤中，其中的营养物质对PH值有一定的影响，在污泥营养物质的养护下，促进农作物的生长，污泥作为有机肥料，调整土壤的酸碱度，施加在低肥的土壤中，可以改善土壤的结构，提升土壤的肥力;使用畜禽粪便作为有机改良剂，具有一定的风险性，粪便本身含有一定的氮、磷等物质，具有污染土壤的能力，而有机改良剂和土壤中的重金属产生了沉淀物质，在降水的过程中，形成了共沉淀，这些重金属沉淀物在淋溶的作用下，会发生二次反应，造成土壤重金属污染的危害，所以在运用有机改良剂时，一定要慎重考虑，从多个角度分析，严格控制有机改良剂的用量和施用方法，以达到修复土壤的目的。

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