土壤重金属污染治理和生态修复策略探讨

冯世杰

（东莞市生态环境局南城分局，广东 东莞 523000）

1 土壤重金属污染的来源分析

一是工业生产污染，这是土壤重金属污染的主要来源。近些年，我国在大力发展经济的同时，也使生态环境遭到了一定破坏，尤其是工业污水排放造成的污染最为严重。由于工业污水中重金属的含量较大，许多工业企业为了节约成本而未严格按照要求进行污水处理，甚至直接排放在外界环境中，因此，对周边土壤造成了较为严重的重金属污染。二是大气沉降导致的污染。在工业生产过程中，会产生大量含有重金属的毒害气体，这些有毒物质在自然沉降的作用下会进入到土壤中而导致土壤受到污染。三是污水灌溉产生的污染，主要由于农田灌溉用水[1]。如果城市污水用于农田灌溉，必须要进行合理处理且达到相关标准，而许多城市污水未经严格处理就用于农田灌溉，导致城市污水中的重金属渗入土壤并不断堆积，进而产生了严重的重金属污染，其中，北方发达的旱地农田产业地区的污染情况最为明显。

2 土壤重金属污染的原因分析

一方面是人为原因。主要是在工业生产过程中产生的废气、废水、废物，在未经任何处理的情况下就直接排放，对土壤环境造成了严重破坏，以及在进行农业生产过程中不加遏制地使用肥料、农药，导致各种重金属在土壤中不断积累，既影响了农作物的生长，也造成了较为严重的土壤重金属污染。另一方面则是自然原因。例如，风力、水力等自然环境的变化会导致土壤中的重金属含量增加，以及地表岩层风化成为结构疏松的风化物，产生的易于植物吸收的岩石元素，使重金属元素在植物中富集[2]，同样也会污染土壤。

3 土壤重金属污染治理与生态修复的相关对策

3.1 治理与修复原理

一般情况下，重金属主要依附在矿物颗粒和一些物质表面，且呈现出较为丰富的表现形态，基于这一特征，可采用各种物理方式、化学方式对其进行不同形态的转化，实现对重金属的有效处理。而对于污染土壤进行修复，本质上就是要有效去除重金属中对土壤有害的物质，将其变为低毒化、无毒化。在进行土壤重金属污染的治理与修复过程中，通过对重金属形式多样化的特征分析，以及土壤的形态特点，要合理选择适宜的技术、措施，有效抑制土壤中重金属的污染扩散，进而真正实现治理修复。

3.2 选用正确的植物

在采取生态修复重金属污染土壤的过程中，工作人员要结合实际情况来选择相应的植物，以确保其能在极端的环境中也能良好生长。一般情况下，要选用生长发育快、适应力强、耐重金属毒害、抗干旱、具有显著改良效果的乡土植物。同时，还可以优先选用禾木科草本类植物，这类植物具有播种便捷、发芽率高、生长发育快、良好的抗逆性，因此，可快速完成土壤覆盖，且能对水蚀以及风蚀等起到良好的抵御作用，可作为优选植物种类[3]。除此之外，还可选用乔木、灌木以及豆科植物。因为乔木以及灌木根基较大，栽种完毕后，该部分土壤能长期抵抗重金属污染的侵蚀，且通过科学搭配各类植物还能够形成较为稳定的生态群落。

3.3 加强对生物修复的合理利用

（1）利用动物进行修复，如合理利用鼠类、蚯蚓等动物的生长特性来吸收土壤中的重金属污染物，进而实现对污染土壤的有效治理。其中，蚯蚓不会受到重金属污染的较大影响，其在轻度、中度的污染土壤中表现出了较好的耐受力，因此，蚯蚓可用于土壤重金属的净化处理。

（2）利用植物进行修复。绿色植物对于土壤中的有害重金属有着较好的吸收作用，可借此对污染物进行转移、转化，达到净化土壤的目的，且不会产生二次污染，也不会影响原有生态环境，同时还能体现出治理成本较低，修复作用明显。利用植物修复的主要方式是提取与挥发，是借助植物根系与植物固化特点的来实现修复作用。植物提取是借助了植物对重金属元素的富集性来对污染物进行吸收转移。而植物挥发则是利用了植物的生理机能，将砷、汞等易挥发重金属转移至大气中，因此，植物挥发会形成二次污染，所以在实际应用中存在较大局限性[4]。植物固化则是利用了植物在生长过程产生的特殊物质对重金属污染物进行转移，降低污染物的毒性，以此实现对土壤污染程度的有效控制与降低。

（3）利用微生物进行修复，主要是利用微生物新陈代谢的特点削弱土壤重金属的毒性，通过微生物的代谢活动对重金属物质进行富集、吸收、氧化还原，进而使其丧失毒性，以此实现土壤修复与环境治理。例如，藻类、蓝细菌、硫酸还原菌、革兰氏阳性菌等都能有效实现对土壤中铅、镍等元素的吸收，而异养微生物具备氧化还原作用，能够有效降低土壤重金属元素的毒性。

（4）植物萃取。植物萃取具有资源耗费小、修复效果显著、经济实惠、不会产生土壤二次污染等特点，并且还能美化周围环境，实现土壤肥力的提升。目前，我国农业生产还会出现不同程度的重金属污染，而植物萃取则是一种有效的修复方式。当前国内发现的超富集植物类型不少于400种，而较为突出的有滇苦菜和白铜钱，这些植物可有效富集锌元素。

3.4 加强物理修复的有效应用

3.4.1 土壤翻耕置换法

一是客土法。是将干净的，未被污染的土壤覆盖到受重金属污染土壤的上方，使污染土壤和还未被污染的土壤相互融合，有效降低土壤重金属含量比重，以此达到修复的目的。二是换土法，主要是采取交换土壤的方式，将受到重金属污染的表层土壤挖除，同时将没有受到污染的土壤填入，以此有效降低土壤内的重金属物质，该方法更为合理便捷。深耕翻土主要是指翻耕上下层土壤，将深层土壤转移到表面，让农作物吸收重金属，或是采取翻耕的方式充分混合表层和深层土壤，不过在此过程中需要做好上层土壤的施肥工作，提高其营养含量，促进农作物的生长。该类方式可以使土壤内部的重金属含量减小，不过作业量较大，操作存在一定难度，所以通常仅适用于面积较小的土壤污染。

3.4.2 固化法

主要通过在土壤中添加稳定剂、固化剂对污染土壤进行固化，使其与添加物发生化学/物理反应，实现对重金属离子的有效固定，从而形成无污染的稳定结构。固化后，重金属难以扩散或是被植物所吸收。但这种方法无法长期应用，时间一长重金属物质会被释放出来而形成二次污染。在实际应用中，固化剂应选择无毒、无重金属元素、固化效果好的类型，如沸石、骨炭、赤泥则是较为常用的固化剂。运用该方法可将土壤中的重金属含量有效降低，不过也会破坏土壤原有的结构，且因为土壤内依旧存在重金属，具有潜在威胁，难以彻底将土壤内的重金属清除，所以需要进行后续跟踪调查，避免土壤二次污染。

3.4.3 电动力法

电动力法也是治理重金属污染土壤的一种有效方法，尤其是具有渗透性的土壤，效果更为显著。该方法主要是将电流通入被污染的土壤，以形成的电流磁场对金属离子进行吸附、去除，但这种方法会对土壤内的微生物造成一定破坏，所以，该技术还需进一步完善。在实际应用中，可使用电动—螯合法将土壤内部的金属物质去除，一旦将直流电通入土壤内，内部的重金属污染物就会随着电迁移以及电渗透，出现电极移动。而在阳极产生的阳离子能够加快土壤表层金属的溶解速度，而在阴极部位形成的阴离子会使土壤酸碱度升高，从而形成金属沉淀。

3.4.4 热脱附法

热脱附法主要是利用热脱附技术对土壤进行热处理，简而言之就是通过加热土壤来增加其内部温度，使土壤中含有的重金属离子通过蒸汽的形式挥发，同时采用收集系统对重金属气体进行回收与处理，因此，该方法较适用于易挥发的重金属污染土壤。在使用该技术时，以315 ℃作为临界点，可划分为热脱附法（低温热脱附）以及高温热脱附两类形式。但该方法的缺点在于需要耗费大量能量、成本较高，且会对土壤的生态结构造成破坏，所以没有被广泛应用。

3.4.5 清水冲洗法

该方法主要是使用清水直接冲洗受重金属污染的土壤，以此有效稀释土壤内部的重金属或是将其流走。在应用中，稀释液可将土壤内部大多数重金属带走，进一步实现了重金属的分离或是将其带入更深层的土壤，有效减少了土壤表层重金属的含量，同时也降低了对农作物的影响。而对于分离收集到的清洗液，因其中含有许多重金属元素，所以一定要做好后续处理工作，防止产生新的污染。

3.4.6 秸秆还田法

该方法能够将秸秆的利用率大幅提升，其应用方式是往土壤中加入秸秆，久而久之内部的微生物会将秸秆分解并产生腐殖质类有机物，使土壤内的有机物数量逐步增加，让土壤的团粒结构逐渐增多，且优化内部板结形状。该方法有利于土壤内部的气热以及水肥等生态条件的协调，并且还能够增加土壤内部酶的活性以及微生物的数量，为后续植物和农作物的生长提供了良好的土壤条件，且提高了生长率。不仅如此，秸秆在分解时还会生成许多含氮类、糖以及有机酸物质，该类物质能够与重金属产生络合反应，形成稳定性较好的化合物，让土壤内部重金属的形式发生改变，降低其对土壤的影响。但秸秆在腐熟时会形成许多有机酸，使土壤pH值降低，所以在使用该方法过程中要将一定数量的生石灰添加到土壤内部，以维持pH值的平衡与稳定[5]。

3.5 做好污染土壤的改良工作

通常情况下，植物难以在受到重金属污染的土壤中健康生长，因为该类土壤中含有大量的重金属，氮元素极少、缺乏必要的营养成分，且土壤结构差、含盐量偏高等都会对植物的生长产生影响。因此，当土壤被重金属污染后，其pH值会严重偏低，导致重金属活性增强，使植物无法正常生长。所以，相关工作人员要结合具体的土壤类型使用相应的改良剂，使土壤因子得到改善，促进植物健康生长。在实际应用中，常用的改良剂包括有机肥、石灰、磷酸盐以及赤泥等，这些物质可以对植物的呼吸起到抑制作用，以此将重金属活性减弱，该方式操作便捷、经济实惠且持续时间长[6]。

3.6 有效利用化学修复

化学修复主要包括两种方法。一是淋洗法。该方法在应用时，将能够与重金属结合、融合的溶剂喷淋到重金属污染土壤中，使其中的重金属转化成液态形式，再进行液相提取分离。这种方法较适用于砂质土壤等渗透性不强的土体治理。二是玻璃化法。该方法应用时，是在高温、高压环境下熔化土壤中的重金属，然后经过熔化冷却将重金属进行包裹、清除。玻璃化修复可彻底解决重金属污染，清除效果较好，但操作较为复杂，技术要求较高，且因修复成本高在应用中受到较大限制。

3.7 打造植物景观

在治理城市重金属污染土壤时，如采取荒野式的修复方法会缺乏观赏性，所以相关工作人员采取打造了植物景观的方式，可与园林植物相结合来提升整体的观赏性。若土壤受污染程度较低，则可采取联合使用超积累物资以及螯合剂的方式来恢复土壤，再通过科学组合灌木与乔木来营造良好的园林植物景观。这样不但可以修复受污染土壤，还能具有观赏性。而当土壤受污染程度较大时，则应联合使用钝化以及生态修复的方法进行处理，可选用具有较好抗性的园林植物作为修复材料，同时添加钝化剂来抑制重金属的活性。在实际应用中，打造景观通常是选用柳树、香樟与灌木、乔木以及草木相搭配的方式。

4 结语

综上所述，当前国内很多土壤都存在较为严重的重金属污染问题，制约了我国生态环境的可持续发展，因此，必须要予以充分关注。然而土壤重金属污染情况较为复杂，如采用单一的治理、修复方法，往往难以实现较好效果。对此，相关工作人员要充分了解土壤重金属污染的危害以及以污染来源，且要结合污染情况进行具体分析，还要正确运用生物、物理、化学等治理修复方法，力争达到最佳的污染治理与修复效果，以此维持生态平衡，进而实现人与生态环境的和谐发展。