重金属污染土壤修复方法研究

郑 毅

（安徽环境科技研究院股份有限公司，安徽 合肥 230093）

引言

土壤污染治理、水源污染治理和空气污染治理是现阶段环境保护的三个重要板块。土壤是人类生产生活的重要物质基础，做好土壤污染治理十分必要。在土壤污染治理过程中，重金属污染土壤修复是十分关键的一环，以下笔者就土壤重金属污染的来源、危害及修复技术进行简要地讨论和分析。

1 土壤重金属污染的来源

1.1 自然来源

自然来源是土壤重金属污染的来源之一，但是其所占比重相对较小，对土壤环境所造成的影响和破坏也相对较小。自然来源可以分为土壤来源和大气来源，土壤污染来源主要来自成土母质和成土过程，而大气来源则相对较为复杂，是指火灾、火山爆发以及风力扬尘等多重因素的影响，导致空气中的重金属元素通过沉降或被植物吸收等多种方式进入土壤中。

1.2 人为来源

1.2.1 交通运输

现阶段汽车污染排放已经成为环境治理的重点，但是人们往往将目光更多集中于汽车尾气造成的大气污染，忽略了其对土壤环境也会造成较大的破坏和影响。汽车尾气中含有较多的重金属元素，这些重金属元素会通过大气流动、沉降或植物吸收等多种形式被土壤吸收，另外还有轮胎磨损以及运输时的遗落等造成的土壤重金属污染。曲蛟等[1]发表的《钼矿区交通运输干线周边菜地土壤重金属污染分析与评价》一文中进行了相关数据的计算，得出交通运输对土壤重金属污染的贡献随距离增加而减少的结论。

1.2.2 工业污染

工业产业是经济发展的重要支柱型产业，但是在工业产业发展过程中，废水、废气、废渣排放不规范造成的环境污染问题同样不容忽视。工业产品生产过程中所涉及到的原材料大多属于重金属原材料，而在其冶炼和产品制作过程中会产生较多的固体和液体废弃物，这些废弃物中都含有较多的重金属元素。如果排放管理不到位，这些重金属元素都会融入土壤中，造成较为严重的土壤污染。比如电镀行业会用到铅、锌、镍、铜、镉、金、银等多种原材料，其产生的重金属污染问题是非常惊人的。

1.2.3 农业污染

农业发展是保障粮食安全、满足人们饮食需求的重要基础，但是在农业种植过程中往往会用到大量的塑料膜，后期处理不当就会带来较为严重的环境污染，尤其是土壤污染问题最为严重。农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有镉、铅等重金属元素，农民大量使用塑料大棚和地膜的过程会造成土壤重金属污染。除此之外在畜牧业发展过程中，动物粪便处理不到位同样也会造成较为严重的土壤重金属污染问题。

2 土壤重金属污染的危害

2.1 破坏生态环境

破坏生态环境是土壤重金属污染带来的最为直观且最为明显的危害，土壤环境受到重金属污染，会破坏土壤的理化性质。植被在生态系统中起到了至关重要的作用，但是植被生长受客观环境因素的影响和限制相对较大，尤其是土壤对于植被生长更会起到至关重要的作用。而土壤受到重金属污染，理化性质发生变化，则意味着土壤环境已经无法满足植物的生长需求，该地区的生态平衡已经受到了较大的冲击和影响，植物存活率无法得到保障，或植物吸收过多的重金属导致其生长态势发生变异，同时以植物为生的动物也会受到较大影响，破坏了生物多样性。

2.2 造成经济损失

土壤重金属污染问题也会造成较为严重的经济损失。土壤作为粮食作物生长的重要基础，如果受到重金属污染，则农产品的生长会受到较大影响和冲击，进而带来粮食减产问题，造成较大的经济损失。

2.3 威胁居民的身心健康

生物循环的过程也会使土壤污染的危害进一步扩大。上文中提及土壤重金属污染会导致植被存活率下降，同时也会使部分植被受土壤中重金属元素的影响而发生生态变异。而植物是动物的重要食物来源，同时也是人类饮食结构中十分重要的一环，如果植物中含有较多的有毒有害物质，则动物很容易误食有毒植物而导致死亡，同时人们在食用植物的过程中也会吸收植物中的重金属元素和有毒有害物质，威胁人体健康。

3 土壤重金属污染修复技术

3.1 物理化学技术

3.1.1 化学固化技术

化学固化技术是根据土壤的理化性质以及土壤中所富含的重金属元素的特点添加固化剂，以有效吸附和沉淀金属物质，进而为金属物质的迁移和提取提供更多助力。张喜才等[2]在《化学固化技术修复重金属污染土壤研究》一文中，发现固化技术对于Pb污染土壤的使用效果显著，固化率达到了97.2%。

从本质上讲，化学固化技术在实践中的应用并没有完全解决重金属污染问题，只是更改了土壤中重金属元素的存在形态，同时化学固化技术在实践应用的过程中很容易破坏土壤的理化性质，并不能起到恢复土壤的作用，因此该技术还需做出进一步的优化和调整。

3.1.2 土壤淋洗技术

土壤淋洗技术是指根据土壤中重金属元素的特性，将重金属元素提取出来并完成固相向液相的转化，然后用清水洗涤，进而将土壤归还原位，实现土壤再利用。而在土壤淋洗过程中所产生的废液还需要进行进一步处理，否则会带来二次污染。在该技术的应用过程中，相关人员应加强对土壤中重金属元素理化性质的分析，利用土壤淋洗技术完成重金属元素的提取，同时也需要避免在土壤淋洗技术应用过程中对土壤结构造成较大的影响和破坏，导致土壤无法实现再利用。

土壤淋洗技术在实践应用中最为关键的一环是选择和分析提取剂，相关人员需要更好地协调提取重金属元素和保护土壤结构的矛盾。但土壤淋洗技术在实践应用过程中能够达到这一要求的提取剂相对较少，而提取重金属元素后，废液处理不到位很容易再次造成污染问题，因此如何优化提取剂十分关键。陈梦巧等[3]学者在《重金属污染土壤淋洗技术的基础研究与工程应用进展》一文中综述了淋洗技术成本相对较低、工艺操作简单、修复效率高等优势，同时也指出了其存在的不足，主要是淋洗剂作为化学药剂回收困难，对于土壤的二次污染不能完全避免，因此后期研究的重点主要为开发绿色淋洗剂，减少对土壤的二次污染。

3.1.3 动电修复技术

动电修复技术是指在土壤重金属污染处理过程中在被污染的土壤中插入电极对并通电，重金属元素会在电场的影响下出现迁移，进而完成对重金属元素的收集和集中处理。动电修复技术是近年来土壤重金属污染修复技术研究的重点与核心，其技术可行性相对较高，具备大范围推广的基础，同时在实践应用过程中消耗的成本也相对偏低。

从理论上讲，动电修复技术可以有效解决土壤中重金属含量过高的问题，但在实践中，土壤的结构和组成成分较为复杂，在这样的背景下，动电修复技术往往无法有效收集和整合土壤中的重金属元素，甚至还可能会产生反效果。

3.2 植物修复技术

植物修复技术可以分为植物稳定技术、植物提取技术、植物挥发技术三种类别，是通过植物的自然生长完成土壤中重金属污染元素提取的技术。植物修复技术的技术优势较为鲜明，植物修复技术的应用不仅可以为土壤重金属污染问题的解决提供更多的助力和保障，同时植物修复技术在实践应用过程中也可以较好地美化环境、净化空气、调节地方气候。因此植物修复技术的应用前景相对较好，能够满足解决问题和环境保护相协调的目标。

3.2.1 植物稳定技术

植物稳定技术是指根据土壤中所含重金属元素的理化特性选择相应的植物进行种植，在植物生长的过程中降低土壤中重金属元素的活跃性，避免重金属元素在土壤中进一步扩散而带来更大范围的土壤污染，同时也避免重金属元素沉淀进入地下水环境中造成水源污染。在植物稳定技术应用过程中，相关人员需要考量植物在生长过程当中的耐重金属特性是否鲜明，能否在生长过程中吸取重金属元素或者降低重金属元素在土壤中的迁移性。

植物稳定技术并没有从根本上有效解决或去除土壤中的重金属元素，只是降低了重金属元素的活跃性，避免重金属元素破坏土壤。如果周边环境发生变化，重金属元素可能会恢复原来的状态，因此植物稳定技术的作用和效益仍有待进一步提升。

3.2.2 植物提取技术

植物提取技术是指植物在生长过程中会吸收土壤中的各种养分，同时部分植物在生长时也会吸收重金属元素，这时需要考察植物对重金属元素的吸收效率，以及在吸收重金属元素后，植物会将其存储在哪个部分，在此基础上完成植物收割，即完成了土壤中重金属元素的提取和集中处理。

植物提取技术在实践应用中需要充分考量植物生长过程所需要的营养物质，分析植物能够去除哪些重金属元素。土壤中所含的重金属元素较为复杂，而植物在生长过程中能够吸取的重金属元素往往具有一定的指向性，这就意味着利用植物提取技术来完成土壤中重金属元素的汲取和去除往往只能针对某一类重金属元素，而其他重金属元素并不会得到有效提取，甚至其他重金属元素还会影响植物的正常生长，进而导致植物死亡。由于植物存活率相对偏低，植物提取技术的应用效果进一步受到影响和冲击。刘星等[4]在《农用地重金属污染植物提取修复技术研究进展》一文中提出，植物提取技术具备污染小、修复效率高等优势，但应用时也有一定的局限性。主要问题是目前发现的富集植物种类还比较少，在实际应用中会受到很大限制，所以针对植物提取技术，下一步的研究重点是拓宽超富集植物筛选范围及扩大植物提取技术的应用范围。

3.2.3 植物挥发技术

植物挥发技术的主要作用是有效解决土壤中金属元素Hg和非金属元素Se含量过高的问题，且同样是利用植物在生长过程中吸取土壤养分的特性，通过植物吸收、积累及挥发，有效控制土壤中污染物的含量。该技术的应用优势较为鲜明，同时其应用前景也相对较好，但也存在一定的局限性，即植物吸收土壤中的重金属元素后，通过挥发的方式去除土壤中的重金属元素很容易使污染物转移到大气中，进而带来大气环境污染。

3.3 微生物修复技术

微生物修复技术是利用部分微生物的嗜重金属特性完成对土壤重金属污染的净化和处理，该方法不仅在土壤环境污染治理中得到了大范围应用，同时在水源环境污染治理中也得到了广泛应用，是一种较为有效的、科学的技术方法。微生物修复技术在去除土壤中重金属元素、降低土壤重金属元素含量方面起到了较好的作用。卞超等[5]在《重金属污染土壤的微生物修复技术分析》一文中指出了微生物修复技术的原理和应用优势，但在微生物修复技术应用过程中仍存在一大难题，即如何有效地分离土壤和微生物，这一问题是制约微生物修复技术大范围应用的重要原因。相信随着时间的推移以及技术的发展，这一问题会得到有效解决，未来微生物修复技术在土壤污染治理方面所能起到的作用及其影响和效益会一步提升。

4 结语

就目前来看，进行土壤重金属污染治理，可借鉴和选择的技术方法相对较多，例如化学固化技术、土壤淋洗法、动电修复技术以及植物稳定技术、植物提取技术、植物挥发技术、微生物修复技术等。不同的技术方法都有其特殊的优势，也有其固有的局限性，相关人员应在分析技术特性和土壤重金属元素处理效果的基础上，着重考量技术应用过程中的成本和技术难度问题。希望在未来的一段时间内，我们可以探索出行之有效且应用成本及技术难度相对较低的修复技术，为土壤重金属污染治理提供更多助力。