重金属污染土壤修复技术及其修复探讨

2020-12-20余庚轩程锋涛

中国金属通报 2020年4期

余庚轩，程锋涛

（镇平县环境保护局，河南南阳 473000）

自从改革开放以来，我国的工业飞速发展，同时对土壤和环境的污染也在急剧加重，土壤的重金属污染主要是指土壤中一些金属物质含量超标，比如常见的铅，汞等，这些金属物质的含量一旦超过标准，就会对人的身体产生巨大的危害。但是重金属污染的土壤仅用肉眼是无法观察出来的，必须采用专业的检测方法，这就导致重金属污染潜伏在人们的生活中，不知不觉的危害人们的身体健康。如果重金属污染的土壤长期得不到修复的话，就会对土壤造成不可逆转性的危害，长此以往还会对地下水资源造成污染，从而影响人们的饮水安全。

1 物理化学修复技术以及修复实践

在我国所有的耕地中，被重金属污染的耕地面积已经达到了总面积的五分之一，所以我国的土壤修复已经是迫在眉睫，而人类活动是造成重金属污染土壤的主要原因，要想改善污染问题就要从源头出发，控制人类活动，防止继续污染土壤，并且开展研发各种土壤修复技术对污染过的土地进行因地制宜的修复。

（1）换土、去表土深耕翻土法和土壤淋洗法。对于一些污染较轻并且范围相对来说较小的土壤，可以采用技术含量低的深耕翻土法和换土，这种方法就是对污染过土壤进行翻新，从而去除其中超标的重金属物质，但是这种方式只能是治标不治本，土壤二次污染的几率比较大，不过相对于其他技术来说技术含量较低，需要投入大量的人力和财力，在成本上花费较高，只在一些土质特殊的地区进行使用。土壤淋洗法的修复效果取决于土壤的种类，土壤淋洗法主要是采用淋洗剂对土壤进行冲洗，从而去除土壤中超标的重金属，如果土壤的渗透效果较差，这时淋洗剂的效果就会降到最低，所以这种方法主要应用在沙土以及轻质土。同时淋洗剂的选择也会影响到修复效果，好的淋洗剂对土壤的修复效果一定是高于价格便宜的淋洗剂，但是这样所需要的成本就会大大地提升，同时一些淋洗剂在冲刷有毒重金属元素的同时还会洗去植物所需要的金属元素，就像钙、镁等金属元素，从而导致所种植的作物吸收不到足够的营养元素，出现发育不良的情况，影响最后的收成，所以土壤淋洗法的作用也不是特别的大，最后由于淋洗剂本身也属于化学物质，大量使用的话也会对土壤产生其他的污染[1]。

（2）热解吸法与玻璃化技术。热解吸法主要是利用土壤中含有的有毒金属元素的物理性质，将整个土壤进行加热，这时一些有毒金属元素就会因为他们特殊的熔点，变成气体从土壤中挥发出来，这时再使用特殊的收集技术将挥发出的气体收集起来，防止再次污染环境。目前我国已经研发出了对土壤的加热技术，那就是利用太阳能加热板进行加热，这样做既节省了成本又避免污染环境，但是对于挥发气体的收集我国还没有相对成熟的技术进行操作，所以这种方法在我国还不够普及，所以科研人员正在加紧研究相应的技术，以便找出最合适的解决方式。玻璃化技术和热解吸法有着异曲同工之妙，第一步都需要将土壤中的重金属元素加热到较高的温度，但是玻璃化技术不是收集挥发出的气体，而是收集冷却之后，所形成的玻璃体物质，这种物质主要是重金属元素与土壤的结合体，这种技术在我国应用的较为广泛应用时间也较早，但是这种技术所需要的能量是电能，所以成本较高，近几年已经很少使用了。

（3）电动修复以及固化稳定法。电动修复方法是采用在土壤中通电的方式，让土壤中的金属元素在电流的影响下进行迁移和渗透最后聚集在电极的附近，最后采用特殊的技术将富集在电极附近的金属元素收集起来，然后运用化学试剂或者物理技术将这些有毒的金属元素集中处理掉。这种技术最初广泛应用在一些发达国家中，在应用时往往配合一些化学辅助试剂进行使用，这种试剂可以增加金属元素的溶解性，以此来促进整体的电动修复效果。这个技术在我国目前应用的不够广泛，还处于试验阶段，很多方面的技术还不够成熟，所以还没有进行大力的推广，所以还需要进一步的研究才能得出更加有效的结论。固化稳定法就是利用一些药物将金属元素进行固化，以此来限制重金属元素的转移，通过这种方法可以防止重金属污染地下水，同时还可以防止通过食物链进入到人的体内对人体健康产生危害。选择这种方法需要注意的就是试剂的选择，一定要选择合适的试剂防止试剂对土壤造成二次污染，不能为了节省成本去选择便宜的试剂，那样有很大的可能会对土壤造成危害，在选择时可以选择价格适中的，并且效果较好化学成分较少的试剂，这样可以很好的提升修复效果，并且节省成本[2]。

2 生物修复技术

生物修复技术是目前使用非常广泛的一项技术，在最初的时候，是利用动物、植物、微生物的生命代谢活动，来改善土壤环境，将土壤中的重金属元素从土壤中去除出去，降低毒性，但是通过不断的实践和研究发现，土壤动物的生命代谢活动与外界进行物质交换的频率较低，也就起不到净化作用，所以目前都是利用植物和微生物进行土壤修复。

（1）植物修复技术。利用植物对土壤中的重金属进行提取和分解转化，同时还可以去除地下水中含有的重金属元素，这就是植物修复技术。植物修复技术的过程就是土壤和植物根茎的生命代谢活动进行物质交换，从而将有毒的重金属从土壤中交换出去，在这个过程中会受到很多方面因素的影响，比如植物的种类，土壤的理化性质等，这些因素都会影响到植物修复技术的效果。植物提取指的是在植物将重金属都吸收到自身之后，收割植物的地上部分从而去除污染物。植物提取所选用的植物通常都是超积累植物，这种植物能够大量的吸收重金属，并且生命力较强，能够持续生长。在进行植物提取时，还可以添加一些物质，从而提高土壤中重金属的活跃性，以便于提取。植物提取技术相对于传统的物理、化学修复技术具有很多的优势，首先就是在成本上，植物提取技术不需要过于复杂的化学技术或者操作，只需要种植一些特殊的植物，所以需要的成本较低，而且能够重复利用。再一个就是土壤的修复效果，植物修复技术可以很好的修复重金属污染的土壤，并且引发二次污染的几率要远远低于物理、化学修复技术。植物修复技术在植物上的选取还可以选取一些美观的植物，对环境进行净化和美化作用，容易被人们所接受。但是植物修复技术也具有相应的缺点，首先就是植物能否忍受重金属污染物，植物修复技术只能适用于污染中等程度及以下的土壤修复，对于一些污染程度较高的土壤，植物能不能成活还是一个问题。再一个就是一种植物只能修复一种金属污染的土壤，对于多种金属污染暂时还没有相对应的植物能够进行修复，同时植物在去除一种重金属时还有可能活化其他的金属，对土壤造成伤害，这些都是目前植物修复技术无法克服的困难。

（2）微生物修复技术。土壤中含有很多的微生物，这些微生物可以在一定的土壤条件下和土壤中含有的重金属元素发生化学反应，从而降低重金属元素的毒性，防止它们污染土壤环境。微生物修复技术有两种途径，一种是通过微生物来溶解金属离子，并且将溶解之后的金属离子吸附固定在土壤之中，净化土壤环境，还有一种就是植物根茎中所含有的细菌能够分泌出一种特定的酶，这些酶能够分解金属元素，降低毒害。这两种途径都需要对微生物进行合理运用，在不同的环境下选择合适的微生物，以此来保证修复效果。

3 农业生态修复技术

农业生态修复技术是所需花费时间最长同时也是污染最小效果最好的一种修复技术，农业生态修复就是利用农业中的耕作管理逐渐地改善土壤的环境，不断地将土壤中所含有的中金属元素去除出去，并且改善土壤环境，达到适合耕作的目的。这种技术需要因地制宜的选择不同的技术，主要包括，控制土壤的水分，改变耕作制度，并且合理的使用农药，肥料等化学药剂。第一种方法控制土壤水分目的就是控制土壤的酸碱度，从而控制重金属元素的活性，然后再通过农作物的新陈代谢，将重金属元素转移到作物身上，然后去除，这种方法非常的有效，并且还可以将去除不掉的金属元素氧化，然后进行迁移，极大程度地降低对土壤的危害。化肥和农药的使用是最需要注意的地方，因为农药中所含有的化学元素会对土壤产生二次危害，另一方面还可以对农药的生产工艺作出改变，减少农药的毒性，同时提高农药的效果。