土壤汞污染及修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

李俊國　施洺

摘 要：土壤汞污染已引起全世界的廣泛關(guān)注，本文概述土壤汞污染的源，影響土壤中汞遷移的因素，土壤汞污染的修復(fù)技術(shù)。并對土壤汞污染修復(fù)技術(shù)的未來發(fā)展方向進(jìn)行了討論與展望。

關(guān)鍵詞：土壤汞污染；汞的危害；修復(fù)技術(shù)

1.前言

汞是一種持久的、強(qiáng)毒性的環(huán)境污染物，由于其長距離的遷移和生物富集能力，引起了全球的關(guān)注（Hu et al.，2012）。日本水俁病事件就是由甲基汞中毒引起的，有研究表明，幾乎100%被消化的甲基汞都能被吸收進(jìn)入血液循環(huán)（尹德良等，2014）。動物的覓食行為使汞在食物鏈進(jìn)一步富集，進(jìn)而威脅整生態(tài)系統(tǒng)的安全。尤其對處于食物鏈頂端生物威脅更大（Gabriel，2004）。

自然汞和人為釋放的汞廣泛的分布在世界各地，它可以迅速的從一地遷移并進(jìn)入全球汞循環(huán)。最后通過干濕沉降進(jìn)入水和土壤。值得注意的是，汞在土壤中的穩(wěn)定性要好于湖泊、海洋和生物群落（Padmavathiamma and Li，2007；Tangahu et al.，2011）。土壤雖有自凈能力，但是，重金屬濃度超過土壤的自凈能力后土壤被污染（Cui et al.，2011；Tangahu et al.，2011）。因此，就需要修復(fù)技術(shù)去除土壤中的汞或者在原位使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)和毒性變小的物質(zhì)。

2.汞的來源

土壤中汞來源于自然和人為活動。首先，源于自然界多種方式的釋放過程，如地?zé)峄顒?，火山噴發(fā)，含汞巖石的風(fēng)化。全球每年至少有800t的汞元素從巖石中釋放（汞污染土壤修復(fù)概述，葛芳芳，周鳴）。大氣中天然來源的汞估計為80～600噸/年（Mason et al.，2012）。在大氣中運移一段距離后，通過干濕沉降汞返回到地球表面。超過90%汞進(jìn)入陸地生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)而進(jìn)入土壤（Lindqvist et al.，1991）。20世紀(jì)90年代，就有北歐和美國的學(xué)者研究表明，大氣沉降是土壤中汞含量增加的重要原因（Heyer et al.，1995）

其次，土壤中汞的源于大量的人為活動。汞在許多工業(yè)生產(chǎn)中都被廣泛應(yīng)用，因此很多排放源如燃煤，氯堿工業(yè)，電池廠，冶煉，造紙、電石法制PVC、照明燈管、藥品及醫(yī)療器械生產(chǎn)等。2007年統(tǒng)計表明，我國最大用汞產(chǎn)業(yè)是電石法制PVC生產(chǎn)，約占總用量58.4%（高彥寧等，2014），現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥和化肥的使用必不可少，這不僅容易造成土地板結(jié)，土質(zhì)下降等問題，也使得土壤的組成成分發(fā)生了變化。有研究表明，施用磷肥會使土壤中的汞含量大大增加（任順榮，2005）。

3.土壤汞污染的修復(fù)技術(shù)

3.1洗土法：淋洗法分物理洗土與化學(xué)洗土兩種。物理洗土是一種物理分離過程，用水稀釋土壤中汞的濃度。其原理基于土壤中大多數(shù)污染物被較細(xì)的粘土和淤泥吸附而不是較粗的砂和礫石（FRTR，1995；US EPA2007）。與汞結(jié)合的細(xì)顆粒集中可以進(jìn)一步處理，而粗粒土相對干凈，不需要進(jìn)一步處理。適于粘土和淤泥含量低于30%的土壤。

化學(xué)洗土法，用酸、堿、螯合劑等物質(zhì)提取溶解土壤中的汞。一般說來，這些酸、堿、螯合劑的使用取決于汞的化合物的溶解性和吸附汞的化合物的性質(zhì)。與物理洗土法相比，化學(xué)洗土法可以去除水中的汞。（Dermont et al.，2008；US EPA，2007），由于工程費用高，處理過的土壤無法直接種植植物，后續(xù)清洗液的處理等問題。目前洗土法還無法大規(guī)模的使用。

3.2穩(wěn)定化/固化法：穩(wěn)定化是指將汞轉(zhuǎn)化為一種穩(wěn)定的不溶物，這種物質(zhì)在pH和氧化還原電位發(fā)生較大變化是仍然穩(wěn)定存在于土壤之中（Zhang and Bishop，2002）。固化是指將污染物包被成塊狀或者顆粒狀，進(jìn)而使之處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)（周啟星等，2004）。該方法可以實現(xiàn)原位處理，快速簡單且見效快，成本低。適合于大范圍作業(yè)。

3.3熱解析法：基于汞的低蒸汽壓，易揮發(fā)的特性，對土壤進(jìn)行加熱處理，從而使土壤中的汞變成氣態(tài)，然后將脫附的氣體冷凝，再將其集中回收，處理溫度約為320～700℃。去除率可達(dá)4199%，有些達(dá)到了99%。熱解析法相比其他方法對土壤的損傷較小。但是，成本高，回收氣體需進(jìn)一步處理，所需設(shè)備的技術(shù)復(fù)雜（Vik and Bardos，2003）。

3.4微生物修復(fù)技術(shù)：微生物修復(fù)技術(shù)基于微生物對汞的吸附以及微生物對汞賦存形態(tài)的轉(zhuǎn)化（如去甲基化等）。有些微生物可利用其帶電荷的細(xì)胞表面吸附重金屬離子，有些微生物不僅可利用其帶電荷的細(xì)胞表面吸附重金屬離子，細(xì)胞表面的一些基團(tuán)還可與汞發(fā)生絡(luò)合，螯合等作用。既可以降低汞的毒性又可以有效地去除汞。盡管該方法前景較好，但截至目前尚處于研究階段并沒有得到應(yīng)用（高彥寧等，2014；Xu et al.，2015）。

4.結(jié)語

洗土法、穩(wěn)定化/固化法、熱解析法都是基于物理或化學(xué)原理建立的技術(shù)手段。不損傷土壤的熱解析法具有良好的前景，但其成本高、技術(shù)復(fù)雜，目前還難以實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，其他物理化學(xué)修復(fù)法都有其明顯的局限性，使用范圍較窄。相比于物理化學(xué)技術(shù)，微生物技術(shù)是一種新興的高效修復(fù)技術(shù)，尚處于試驗階段，希望能有所突破。（作者單位：成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）

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