重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)及其修復(fù)實踐

馮海燕

（中國鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司，廣西 平果 531499）

改革開放以來，我國的工業(yè)發(fā)展離不開化工廠和金屬冶煉工廠，而無論是化學(xué)生產(chǎn)還是金屬冶煉，都和重金屬緊密相關(guān)，重金屬作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和尖端物理技術(shù)的核心內(nèi)容之一，在世界工業(yè)史上發(fā)揮著重要的作用。但是重金屬使用之后，富含重金屬物質(zhì)的污染物處理是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的一個嚴(yán)重問題，在過去較長的一段時間內(nèi)，國內(nèi)的部分廠家為了節(jié)約污染處理的成本，增加企業(yè)利潤，選擇將含有重金屬的污染物簡單處理后就隨意排放到土壤、河流中，造成過不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境污染。進(jìn)入新世紀(jì)以來，黨和國家充分認(rèn)識到先發(fā)展后治理的道路不再符合我國的發(fā)展國情，保護(hù)生態(tài)環(huán)境是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提條件。因此，國家出臺了眾多的政策進(jìn)行環(huán)境污染治理，其中重金屬土壤修復(fù)治理就是非常關(guān)鍵的部分。

1 重金屬污染土壤概述

土壤是陸地國家賴以生存的最基本自然條件，尤其是對我國這樣一個幾千年都堅持農(nóng)業(yè)的大國，土壤更是國家的根基，是民族的魂之所在，也正因為 如此。改革開放以來，國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也離不開土壤，在中國廣袤的大地上興建起許多的化工廠、冶煉工廠，這些工廠是我國工業(yè)化道路的基本保障。但是由于土壤支撐著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢棄污染物也成為了破壞土壤的主要來源。

在我國的土壤無機(jī)物污染中，重金屬污染是最主要的形式。重金屬污染物不能被分解，雖然部分能夠被植物吸收，但是更多的重金屬會殘留在土壤和植物表面很長時間，進(jìn)而威脅到周邊地區(qū)動物和人的生命健康安全。土壤重金屬污染物主要有汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、鐵、錳、鋅等，此外，砷從化學(xué)元素的角度并不屬于重金屬，但是對土壤具有與重金屬類似的毒害作用，所以砷也會作為土壤重金屬污染的檢測和治理內(nèi)容。重金屬污染物對于土壤的破壞性非常強(qiáng)，主要在于破壞了土壤的元素構(gòu)成，使土壤中重金屬離子超標(biāo)，進(jìn)而污染周邊的動植物，并且很多重金屬具有毒性，甚至產(chǎn)生放射性。以汞為例，汞在自然狀態(tài)下，不會被土壤中的微生物分解消化，也無法大量揮發(fā)，只能夠積累在土壤中，而汞的毒性會使土壤中種植的植物無法生存，中毒死亡。并且由于汞會污染水源，所以對周邊的動植物都會產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，人類如果食用了帶有汞的植物，或者飲用汞含量超標(biāo)的水，也會出現(xiàn)汞中毒的情況，導(dǎo)致血液疾病，嚴(yán)重的甚至死亡。所以重金屬污染土壤對周邊的生態(tài)圈而言是毀滅性的，無論是動植物還是人類，在重金屬污染土壤地區(qū)都很難生存，即便存活也會有很大概率出現(xiàn)變異。對于農(nóng)業(yè)發(fā)展，重金屬污染土壤一部分根本無法種植農(nóng)作物，農(nóng)作物無法成活，另一部分即便能夠養(yǎng)成農(nóng)作物，但是產(chǎn)出的農(nóng)作物也會重金屬超標(biāo)嚴(yán)重，無法食用，處理也不便，給種植戶帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

重金屬污染土壤的主要成因是有色重金屬礦床的開發(fā)冶煉，而通過“三廢”向環(huán)境中排放重金屬的工礦企業(yè)，如：采礦、選礦、冶金、電鍍、電工、染料、紡織、煉油等也是重金屬污染土壤的重要來源，此外，農(nóng)業(yè)種植所使用的化肥也是土壤重金屬的來源，由于化肥中的主要成分來自于礦石，而且化肥的生產(chǎn)工藝中也涉及到大量重金屬溶液的參與，所以化肥中也含有很多的重金屬，而重金屬在土壤中無法被微生物分解，除了少部分被流動帶走以外，多數(shù)會累積在土壤中，長此以往，土壤中的重金屬含量就越來越多，重金屬污染也就越來越嚴(yán)重。

2 重金屬污染土壤治理方法

重金屬污染土壤的治理方法主要包括去除和固化兩種方式，去除就是將重金屬從土壤中去除掉，固化是將處于活態(tài)的重金屬通過措施轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)，從而減少對土壤的污染。

去除通常采用的方法是化學(xué)反應(yīng)和物理溶解等技術(shù)將重金屬從土壤中徹底清除掉，這種方法適用于土壤重金屬污染初期，一方面，初期的土壤重金屬污染比較集中，只需要對特定地區(qū)的土壤進(jìn)行處理就能夠有效保障該地區(qū)較大范圍內(nèi)的重金屬污染得到控制。否則，等到土壤重金屬污染演化到中后期，土壤中的重金屬被動植物或者被空氣流動以及分子熱運動帶到各地，附著沉積在大范圍的土壤內(nèi)，單位面積的濃度較低，就無法使用去除法，既無法有效去除土壤中的重金屬，實際操作的成本也非常高。另一方面，在土壤中重金屬污染物還沒有形成規(guī)?；鄯e的時候，通過去除法將土壤中的重金屬徹底去除，能夠避免重金屬對周邊生態(tài)環(huán)境，動植物造成危害，在初期就解決好重金屬污染是土壤重金屬污染防治的最佳措施。

固化指的是利用惰性基材或者低滲透性的材料將重金屬凝結(jié)在一起，阻止其遷移流動，即通過惰性材料和低滲透性的材料將重金屬包裹固定起來，在最大程度上降低重金屬與土壤中其他物質(zhì)的接觸，從而避免重金屬對土壤動植物和微生物的毒害作用。固化是處理大范圍土壤重金屬污染的有效措施，雖然固化之后重金屬仍舊存在于土壤中，但是固化后的重金屬毒害能力大大減弱，對周邊生態(tài)環(huán)境降到了可以接受的程度，從而實現(xiàn)對周邊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。相比起去除，固化所能夠發(fā)揮的作用是比較有限的，因為隨著固化時間越久，土壤經(jīng)過風(fēng)吹日曬，在自然環(huán)境的作用下，有可能會使得基材脫落，固定效果減弱，而重金屬本身的毒害作用隨著時間變長不會有特別明顯的減弱，所以固定效果減弱就就會導(dǎo)致重金屬重新產(chǎn)生毒害效果，因此固化主要是應(yīng)對大范圍嚴(yán)重的重金屬污染土壤，讓其在短時間內(nèi)減弱毒性，不會對周邊的動植物產(chǎn)生生命威脅。

與固化類似的還有一種重金屬污染土壤處理方法，就是穩(wěn)化重金屬，重金屬在土壤中之所以會產(chǎn)生毒害作用，并且會隨著自然環(huán)境改變而遷移，但是自然界原本的重金屬又不會造成土壤污染，主要的原因就是工業(yè)產(chǎn)生的重金屬廢棄物化學(xué)活性較高，更多是以金屬陽離子的形式存在于化學(xué)廢液中，而自然界原本的重金屬大多是以單質(zhì)純物質(zhì)的形式存在。金屬陽離子具有較強(qiáng)的還原性，能夠與土壤和自然界中的許多陰離子結(jié)合形成重金屬鹽，而重金屬鹽就具有毒害作用，會對周邊地區(qū)動植物的生長發(fā)育產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。所以要治理重金屬污染土壤，會選擇通過化學(xué)方法將重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)金屬，從而在化學(xué)性質(zhì)上具有穩(wěn)定性，單質(zhì)金屬在沒有催化劑的情況下，輕易不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以能夠減弱重金屬的毒害性，穩(wěn)化方法既適用于大范圍的重金屬污染土壤治理，也能應(yīng)用于重金屬去除，缺點在于需要較多的化學(xué)反應(yīng)試劑，并且可能發(fā)生其他的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其他污染。

3 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)

重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要包括物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)和農(nóng)業(yè)種植修復(fù)技術(shù)。

3.1 物理、化學(xué)修復(fù)技術(shù)

物理、化學(xué)修復(fù)技術(shù)是重金屬污染土壤治理的常用措施，主要的目的是去除、固化和穩(wěn)化土壤中的重金屬。對于污染面積小的土壤，可以采用土壤置換、除土和深耕的方法，土壤置換就是將原本被重金屬污染的土壤置換為干凈的土壤，而污染土壤另外進(jìn)行處理加工，去除重金屬。除土則是將原本的被污染土壤直接挖走去除，從而減少土壤中的重金屬。深耕則是將土壤深層重金屬含量少的土壤置換到表層，將表層重金屬污染嚴(yán)重的土壤深埋底層，從而降低重金屬對周邊動植物的危害，降低重金屬的遷移能力。物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)在治理重金屬污染的同時，可能會對土壤造成其他的污染和破壞，尤其是化學(xué)恢復(fù)技術(shù)，使用的置換液本身也可能對土壤及周邊的動植物產(chǎn)生危害。使用物理、化學(xué)修復(fù)技術(shù)雖然能夠較快地去除土壤中的重金屬，但是土壤肥力和生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)需要很多時間，需要結(jié)合生物恢復(fù)技術(shù)和農(nóng)業(yè)種植恢復(fù)技術(shù)。

3.2 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)主要依靠植物和微生物去除土壤中的重金屬污染。經(jīng)過實踐驗證，部分植物的根莖分泌能夠有效去除土壤中的重金屬污染物，比如使用芥末能夠去除土壤中的Se，通過種植煙草從土壤中去除Hg。微生物雖然不能夠分解重金屬，但是對處于游離態(tài)的金屬離子，細(xì)菌等微生物產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)能夠與之結(jié)合，形成較為穩(wěn)定的化合物，降低重金屬的毒害性，尤其是菌根真菌，其用于修復(fù)重金屬土壤污染，大大降低了重金屬的毒性。

3.3 農(nóng)業(yè)種植修復(fù)技術(shù)

農(nóng)業(yè)種植修復(fù)重金屬污染土壤主要是通過控制農(nóng)業(yè)種植的水分、農(nóng)藥和化肥的使用來控制土壤中的重金屬累積，避免大量重金屬累積在土壤中形成較為嚴(yán)重的污染，并且農(nóng)作物本身也屬于植物，其根莖的分泌物能夠在一定程度上去除重金屬污染，并且農(nóng)作物種植的水分控制，對于重金屬污染的防治和修復(fù)也具有作用。

4 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)用實踐

廣西國盛招標(biāo)有限公司受河池市環(huán)境保護(hù)局的委托，就“環(huán)江縣古賓選礦廠尾礦庫及周邊污染土壤修復(fù)工程實施”項目，對1#尾礦庫被堵塞200m截洪溝進(jìn)行清理，在截洪溝外側(cè)修建漿砌石護(hù)坡454m防止再次堵塞，對1#尾礦庫進(jìn)行生態(tài)綠化封場12400平方米；新建2#尾砂堆場擋土墻和漿砌石護(hù)坡各30m，排水管10m，滿足場地風(fēng)險管控管理需求；對2#尾砂堆場內(nèi)8200平方米尾礦砂堆放進(jìn)行場地平整、覆土阻隔以及生態(tài)恢復(fù)；建設(shè)2#尾礦砂堆放場截排水系統(tǒng)426m和1個規(guī)模為36立方配有物理沉淀過濾處理系統(tǒng)的滲濾液收集池；對尾礦砂無序堆置場所底部75立方米受污染土壤和尾礦庫下游沖溝150立方米受污染底泥采用化學(xué)穩(wěn)定化處理后送至2#尾礦堆放場進(jìn)行固化填埋；對周邊1750平方米安全利用類農(nóng)田開展客土修復(fù)，修復(fù)深度約0.3m，方量約530立方，客土來源于前期調(diào)查對照點附近的山體表層粘土，客土量530立方，運距約0.5公里。通過項目實施，全面消除古賓選礦廠尾礦庫對周邊環(huán)境產(chǎn)生的污染隱患。

5 小結(jié)

重金屬污染土壤修復(fù)是我國環(huán)境保護(hù)和綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要內(nèi)容，由于以往發(fā)展過程中存在的問題，導(dǎo)致重金屬累積在土壤中，對周邊的動植物和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了非常嚴(yán)重的影響，所以需要利用物理化學(xué)、植物或者微生物以及農(nóng)作物種植等方式對土壤進(jìn)行修復(fù)，以恢復(fù)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，保障周邊地區(qū)動植物的生存環(huán)境。