重金属污染场地治理技术特点综述

叶辽羽 蒋洪 唐王龙

摘 要：土壤重金属污染是现代化进程中遗留下来的非常严重的“痼疾”，造成了严重的环境和健康风险。如何有效地治理并获取经济效益，是众多环保类企业的关注点。主要介绍了我国重金属污染的现状以及重金属污染治理技术的特点，并对重金属污染治理的前景进行了展望，以期为开拓重金属污染治理市场的企业提供参考和建议。

关键词：重金属污染;固化稳定技术;土壤植物修复技术;土壤淋洗技术

进入21世纪，我国经济水平不断提升，随着各类生产、生活活动的增加，土壤受到的污染程度也越来越严重。根据统计数据，我国重金属污染土壤面积高达2 000万公顷。我国部分地区的生态环境及生态系统受到了严重的破坏，重金属污染治理市场十分巨大。我国重金属土壤污染处于起步阶段，在不断地完善与探索。目前，我国较为成熟的重金属土壤污染修复技术主要以原位/异位固化/稳定化、原位/异位氧化还原、植物修复技术为主。伴随着国内经济结构调整，传统的建筑行业受到冲击，新兴业务市场得到发展，不少企业瞄准重金属污染治理行业。如何在该行业实现技术或者市场份额的突破，是许多企业关注的热点。本研究主要介绍了重金属污染治理技术，以期为企业开拓重金属污染治理市场提供参考和建议。

1    国内土壤重金属污染现状

各类用地污染情况如表1所示，由表1可知，各类用地存在不同程度的无机物和有机物污染，污染物以无机物重金属为主，无机型污染点位超标率占全污染物点位超标率的82.8%。我国南方土壤污染重于北方，其中长三角、珠三角和东北老工业基地等部分地区土壤污染突出，西南、中南地区重金属污染严重超标。无机型污染物以镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种重金属为主，镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势[1]。镉、砷、汞、铜、铅、镍污染范围广，涉及各类用地，且点位超标率高。其中，典型的无机重金属污染物为砷和镉，是重点治理对象。

2    重金属污染治理技术

尽管对重金属污染治理的各类修复技术的研究和应用已有较多报道，但是目前我国重金属污染场地修复技术的研究存在一定的局限性，远远不能满足我国当前的需要[2]。

2.1  固化稳定技术

重金属与土壤的相互作用包括吸附、络合和沉淀作用。其中，络合作用主要发生在重金属离子浓度低的条件下，且络合物也可能具有一定的水溶性，在浓度较高时，吸附作用占主要地位[3]。沉淀作用可使重金属固定在土壤中。研究表明，在碱性条件下，重金属更易发生沉淀[4]。吸附和沉淀作用程度与重金属种类有关，其中，镉、镍、铜、汞、铅等重金属在土壤孔隙溶液中以金属离子的形式存在，易发生沉淀和吸附，移动性较弱。

固化/稳定化方法的原理为在土中加入吸附剂和固化剂[5]，促使这些重金属元素发生吸附和沉淀，减少其可交换态含量或大大降低其可移动性。采用原位修复设备在原位向污染介质中添加固化剂/稳定化剂，使其发生物理、化学作用，污染介质将被密封在固体材料中。或者将污染物转化成化学惰性形态，减少其在环境中的迁移和扩散。常用的原位固化稳定技术采用的机械设备有高压旋喷设备、深层搅拌设备、挖掘、翻耕或螺旋钻等，其中，高压旋喷与深层搅拌设备适用于深层土，挖掘、翻耕或螺旋钻适用于浅层土。

2.2  土壤植物修复技术

土壤植物修复技术的原理是通过植物提取、根际过滤、挥发和固定等方法，去除、转化和破坏土壤中的污染物质，使污染土壤恢复正常功能。植物修复设备主要有富集植物育苗设施、种植所需的农业机具（翻耕设备、灌溉设备、施肥器械）、焚烧并回收重金属所需的焚烧炉、尾气处理设备、重金属回收设备等。

土壤植物修复技术的关键要素包括污染物类型、污染物初始浓度、修复植物选择、土壤pH、土壤通气性、土壤养分含量、土壤含水率、气温条件、植物对重金属的年富集率及生物量、尾气处理系统污染物排放浓度、重金属提取效率等。植物修复的特点是技术处理周期较长，一般需3～8年，处理成本相对低廉，国内的工程应用成本为100～400元/t。

2.3  土壤淋洗技术

土壤淋洗修复技术是将含有洗助剂的水溶液或者将水注入重金属污染土壤，将污染土壤中的污染物洗脱[6]，关键在于寻找有针对性的淋洗液。淋洗液经常使用草酸、盐酸和乙二胺四乙酸，其中，乙二胺四乙酸对铜、铅等重金属离子的提取效果最好。从总体上看，土壤淋洗工艺简单，消耗成本低，但一些渗透系数小的黏性土不适合使用，不仅修复效果差，也容易造成化学残留物以及土壤的二次污染。淋洗法只适用于小面积高污染的中壤土、砂壤土和砂性土等渗透性好的土壤。

2.4  技术对比研究

对于受污染的场地，选择一种或多种具体的修复技术至关重要。很多因素影响了修复技术的选择，主要包括場地条件、污染物特性、修复时间和费用要求，表2比较了常用的重金属污染土壤修复技术。

由表2可知，各个修复技术应用优缺点明显，对于固化稳定技术，优点几乎适用于所有土壤，修复周期相对较短，修复效果最好。但是同样也存在一定的缺点。对于同时存在重金属与挥发性有机物的场地不适用，以污染物总量为验收目标的项目也不适用[6]。植物修复的优点是成本较低、适用土壤类型多，缺点是修复周期较长，且植物生长受气候、土壤等条件影响，不适用于污染物浓度过高或土壤理化性质严重破坏等不适宜修复植物生长的土壤，且植物修复的效果较差。对于土壤淋洗技术，优点是周期较短，对于渗透性好的土壤修复效果较好。缺点是淋洗技术修复成本很高，对机械设备要求较高，淋洗后的渗滤液需要搬运处理，且不适用于渗透系数低的土壤，修复效果一般。综上所述，相比其他修复技术，采用固化稳定技术修复重金属污染场地，在经济成本、使用便捷性、长效性等方面优势明显，是处理重金属污染土壤的最有效手段。

3    土壤重金属污染治理展望

（1）重金属治理是未来发展的大势所趋，行业前景可观。国家对于环境污染治理高度重视，企业今后涉足于重金属污染领域将成为趋势。我国重金属污染土壤治理技术发展处于初步阶段，而我国的土壤修复技术已经发展多年，但以往的研究成果显示，目前我国大部分的重金属污染土壤修复技术尚处于实验室的水平，尽管部分研究修复取得了成功，但均因成本高等并没有得到推广使用。因此，继续开展重金属土壤修复技术的研究，并进行不断的优化迫在眉睫，要想形成一套成熟的、经济有效的治理体系还需要走很长的路。

（2）我国的土壤污染以复合污染为主要特征。生物修复技术及物理修复技术等是我国使用范围较广的修复技术，因此，加强对复合污染修复技术的研究至关重要，这也将会成为今后我国土壤修复研究的重点方向之一。

（3）单一的重金属污染修复技术难以对复杂的污染环境进行彻底治理。因此，联合修复技术的研究将成为重金属污染土壤修复领域的一个热点和发展方向。

[参考文献]

[1]北极星环境修复网.全国土壤污染状况调查公报[EB/OL].（2014-04-17）[2021-02-20].http：//huanbao.bjx.com.cn/news/20170929/853254.shtml.

[2]陈静生，陈昌笃，周振惠，等.环境污染与保护简明原理[M].北京：商务印书馆，1981.

[3]JONES L H，JARVIS S C.The fate of heavy metal[M].UK：The Chemistry of Soil Processes（Eds. Greenland D J and Hayes M H B），John Wiley and Sons，1981.

[4]CICCU R，GHIANI M，SERCI A，et al.Heavy metal immobilization in the mining-contaminated soils using various industrial wastes[J].Minerals Engineering，2003，16（3）：187-192.

[5]杜延軍，谭钟扬.水泥固化处理重金属污染土的研究进展[C].南京：第十届全国地基处理学术讨论会论文集“地基处理理论与技术进展”，2008.

[6]冯永杰.重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望[J].环境与发展，2020，32（4）：77-78.