简述土壤重金属污染的治理与修复方法

孙 磊

（临沂市环境保护科学研究所有限公司，山东 临沂 276000）

引言

土壤是我国重要的土地资源，其质量直接关系到农业和农村经济的发展。当土壤中的重金属浓度超出了其所能承载的限度时，就会造成重金属污染，进而打破土壤的生态平衡，影响作物的生长发育和产量，并经由食物链传播到人体，危害人体健康。因此，强化对土壤重金属污染的监控与分析，制定行之有效的对策，减少土壤重金属污染，从而保证农业生产的安全，提高农业产值，具有非常重要的意义。

1 土壤重金属污染特征简述

土壤中的许多重金属对有机体来说都是必需的，但它们的含量必须控制在一定范围内，当重金属含量超出一定限度时，将对生物体造成极大伤害，一是通过影响细胞的代谢活动，进而影响细胞对其它物质的摄取；二是通过影响细胞内的生物大分子，使细胞内的各种物质发生变化。土壤中的重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特征，因此，对受污染土壤进行治理是一项非常艰巨的任务。重金属污染物在土壤中迁移能力强，不易被水淋洗，也不易被微生物分解，经食物链进入人体后，会在人体内积累，对人体健康构成极大威胁，因此对其进行治理十分必要。

土壤重金属污染不但与土壤中重金属的总量有关，还与其存在的形态及其所占的比例有关，其以水溶、交换两种形态表现出最强的毒性，而以残留形态表现出最弱的活性及最弱的毒性。如果重金属始终都是以离子交换的形态存在，那么它的内部毒性较大，并且在此过程中，它极易被植物吸收，并经过一定的处理后，再转变成其它形式。例如，六价铬（Cr6+）是一种广泛存在的物质。尽管它们在泥土里很稳定，但是毒性却是三价铬（Cr3+）的百倍以上。因为重金属元素自身的特点，以及土壤环境中存在的多介质、多特性和均一等现象，注定了重金属土壤污染会呈现出如下几个特征：一是各种土壤重金属污染具有长期、滞后的特征，短期内不一定会产生不良影响，但随着时间的推移，它的负面影响会越来越明显；二是土壤重金属污染具有地域性、治理困难等特征，治理将是一个漫长的过程；三是土壤中的总重金属含量对环境质量的影响是无法估计的，这些重金属不但会加重对生态系统的污染，也会加重对大气、陆地和水体的污染，给动植物和人类的发展带来难以预料的严重后果。

2 土壤重金属污染的危害

2.1 对植物的危害

土壤中的重金属会对植物的生长产生一定的毒性影响，并引起根须长度、叶面积等一系列生长性状的变化。其主要原因是土壤中的重金属与隐藏在植物中的重金属发生了相互作用，从而对植物体内的一些酶及代谢物产生了很大的毒性和负面影响。重金属的威胁将导致严重的营养素不足问题，最终导致酵素的丧失。土壤中的重金属含量过高时，必然也会影响植物对Ca、Mg等矿物质元素的吸收和转运能力。镉污染对小麦、幼苗叶片和根系的生长发育有显著影响，而随着镉在根、茎、叶中的积累，铁、镁、钾等营养元素的含量会逐渐降低。

2.2 对水体环境的危害

重金属污染将使水环境的污染程度进一步加重。“公害病”是由土壤中的重金属元素所引起的一种水环境问题。历史上有名的“水俣病”、“骨痛病”等就是因为土壤重金属污染而引起的。重金属是一种剧毒物质，很难被分解，水里的鱼如果长期暴露在重金属污染下，就会产生应激反应，如果铜、锌、锰等金属元素在鱼体内长期累积，会对鱼的生长发育造成严重影响。

2.3 对人体的危害

土壤表面的重金属很容易被吸收到人体内，从而对人体产生危害。人体如果吸入过量的Cd，会引发一系列的疾病，导致骨密度下降，甚至出现骨折的情况。铅的存在会使人体的免疫力降低，如果人体内的铅含量超过了一定比例，就会出现头痛、记忆力减退、腹痛等一系列症状。

3 土壤重金属污染的产生原因

首先，污水灌溉对土壤造成了一定程度的污染。污水中所含的大量重金属元素会随污水流入土壤中，从而造成土壤中重金属元素的累积。用污水浇灌在北方的干旱地区比较普遍，城市污水和工业废水中的营养物质含量很高，包含植物生长需要的主要营养物质，所以为了促进植物生长，可以合理地利用生活污水或工业废水来灌溉土壤，从而达到提高农业产量的目的。然而，如果没有经过适当处理，就直接用于农田灌溉，势必会造成农田土壤中的重金属含量过高，从而产生重金属污染。

其次是由于空气沉降而引起的土壤污染。“大气沉降物”主要是指随着城市工业的迅速发展而产生的有害气体，这些带有重金属的毒气会随着雾气、雨水、雪花等自然沉淀下来，落入土壤中。这种毒气产生的原因也是多种多样的，像一些工业排放的废气等，在以往没有任何限制的情况下，某些工厂的烟囱里冒出的浓烟遮天蔽日，方圆十公里内都能清晰地看到。除此之外，车辆排放的废气，矿山开采过程中产生的毒气、灰尘等，都会随风飘散到土壤中[1]。

4 土壤重金属污染的修复方法

4.1 化学方法

4.1.1 化学浸出法

（二）元素性。音乐元素，就相当于人体中所存在的元气，是作为音乐本身所必须具备的一个重要内容。奥尔夫音乐教学法中的音乐技能、音乐素材的收集等元素，都是以一种实用性、原始性的姿态展现在大家面前的。例如：用节奏的反复调试与固定，用简洁的音乐方式表音乐中所蕴含的情感元素等，以此将音乐作品中的情感体现地淋漓尽致，使效果达到最佳。

化学浸出法是在受污染土壤中添加浸出物，以促进重金属污染修复的一种方法。其通过对含有大量重金属离子的浸出物进行回收，并对其进行相应的治理，从而实现对土壤的修复。这一方法与电化学修复方法非常类似，都是以累积重金属为目的。通常，在砂土上采用化学浸出的方法较好。不同的浸出液对重金属的修复作用也不同，尽管化学冲洗的方法是最有效的，但也很容易对地面的水质造成污染，而且在进行了一次淋洗之后，还会将一些养分从土壤中排出，从而降低土壤肥力，影响作物生长。一些专家、学者经过实际应用，认为将化学浸出法与深部土层固化法相结合，可以取得较好的效果，而浸出的重金属则被铁氯固定在深部土壤中，从而有效地防止了对地表水的污染。

4.1.2 化学固化法

化学固化法又称原位固化法，其向土壤中添加磷酸盐、沸石等有机物质，从而改变土壤中重金属元素的物理化学特性，进而使重金属被氧化还原或沉淀，从而减少重金属的污染性及迁移性。该方法在实际应用中效果较好，而且操作简便，但不能完全去除污染物，不能从根本上提高土壤质量，即使修复完毕，土壤仍不具有更高的利用率。

4.2 生物方法

4.2.1 植物修复法

通过利用天然植物和人工种植的方法，可以对土壤中的重金属进行吸附。重金属在土壤中的累积与转化作用是影响其生物可利用性的重要因素，根据有关调查，某些特定的植物可以利用其根系从土壤中吸取重金属，并将其迁移并进行修复，比如十字花科植物就是最好的选择。

4.2.2 动物修复法

利用低等动物，可以通过其吸附作用减少土壤中的重金属，从而实现对环境的保护，比如，蚯蚓可以在降解土壤中有机质的同时，对重金属进行钝化。

4.2.3 微生物修复法

4.3 物理方法

4.3.1 电热治理法

电热治理是通过把电极放到受损地面上，利用高频电压等产出热能对土地进行加热，从土壤中分离出易挥发的硒，砷，汞等元素的一种处理方法。这种电加热的方式，也就是所谓的解吸恢复法，治理土壤中的水银污染效果最为显著。

4.3.2 玻璃形态处理法

玻璃形态处理是在高温高压下，将破损的土壤变成玻璃状，再将重金属固化，稳定在玻璃体中。电热治理和玻璃形态处理都需要大量投资，所以在实际应用中并不多见。

4.3.3 冻结土壤处理法

冻结土壤的方式是在被严重污染的区域周围竖立管道，然后在管道内放置无害的冰冻溶剂，作为冻结土壤的保护层，从而更好地抑制金属物质的膨胀。

4.4 土壤淋洗方法

除上述方法之外，还可用浸渍溶液对土壤进行浸渍，使其与土壤中的重金属结合，生成可溶解的金属试剂[3]，而回收的淋滤液中的重金属元素可以被回收利用。浸出液的选择是这一方法的重点，浸出液可以是水也可以是化学药剂或其它液体，也可以是气体。该方法适合轻质土壤，对重金属污染土壤具有良好的修复作用。但是，这一方法投资较大，会影响到其商品化，同时还易引起地下水污染、土壤退化、养分流失等问题。该方法未来的研究方向将集中在可生物降解、环境污染小、具有特异性的生物表面活性剂方面。

5 土壤重金属污染的治理方法

5.1 强化对土壤污染的控制，降低污染蔓延程度

我们必须加大对各类土壤污染的预防力度，在降低其发生概率的同时，又要有效控制其影响的扩展。因此，我们要从土壤重金属污染的源头入手，强化对工业废气、废水和固体废物的排放管理及对土壤污染的防治；要以安全、洁净的土壤为重点，依法取缔污染企业，保证其产业排放符合环境保护相关法律法规的要求，加强对工业企业的环保监管；加强对受污染土壤的处理，降低污染发生率，并控制污染影响的蔓延。

5.2 监督农药、化肥的使用，减少其对环境的污染

近年来，由于化肥和农药的过量使用，造成了土壤重金属超标。针对这种情况，相关部门一是要强化对土地肥力和杀虫剂施用的监督，指导农民在农田施肥和耕作管理上采用有机肥料替代化肥[4]，利用有机肥料，降低重金属超标造成土壤污染的风险。一是在农业生产和种植中，以有机肥替代化肥，可以为土壤生态系统的产生和平衡提供有利条件，从而利用生态系统的自然法则对土壤进行修复，达到构建生态化土壤的目的；二是推动绿色有机作物的种植与开发，减少土壤重金属的污染；还可以利用微生物修复技术，有效沉淀土壤中的重金属元素，并在此基础上进一步提高土壤自愈能力及作物产量。

5.3 培养修复土壤的植物

植物修复主要是通过植物对重金属元素的吸收来消除污染土壤中的重金属元素。其中，超积累植物因其对重金属的富集作用而被广泛应用于修复重金属污染土壤。通过自然中某些特定的植物效应，将土壤中含有的重金属元素通过吸附清除掉，可以达到净化和保护土壤的目的，进而降低土壤重金属污染危害。例如，使用可完全吸收土壤中Cd的芥子叶及可完全吸收土壤中Se的紫云英等植物，通过在不同的重金属污染土壤地区种植相应植物，达到治理与改善土壤重金属污染，降低其污染危害的目的。这种方法的处理费用相对较低，并且相比于其它的常规处理方法，如焚烧、填埋等，采用植物进行吸收，能够有效节省人力、物力，并且适于长期实施，是一种对环境友好的修复方法。通过植物吸收重金属成分，改变土壤pH值，可减少污染从土壤向作物的迁移，从而保护土壤表层，在一定程度上减轻了对土壤的冲刷[5]。

6 结语

总而言之，土壤中的重金属具有不同的形态，不同的重金属之间以及不同的重金属与其他污染物之间的交互作用，形成了多种复合污染物，加大了土壤重金属污染治理和修复的难度。此外，土壤重金属对动植物和人类造成的危害具有长期性、潜在性和不可逆转性，与此同时，还会使土壤状况变得更加糟糕，这对我国农业生产的发展造成了很大阻碍。因此，要想更好地预防和控制土壤重金属污染，广大科研工作者必须不断努力，研究出更好、更有效的治理修复技术，不断改善土壤生态环境。