重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)進(jìn)展研究

薛秀煒，羅千植

（福建農(nóng)林大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，福建 福州 350002）

重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)進(jìn)展研究

薛秀煒，羅千植

（福建農(nóng)林大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，福建 福州 350002）

土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和不可再生的自然資源。然而，近幾年隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，土壤污染已成為不容忽視的問(wèn)題。許多持久性有毒物質(zhì)包括有機(jī)污染物、重金屬等通過(guò)不同途徑進(jìn)入到土壤內(nèi)，造成農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，并且還會(huì)讓農(nóng)作物吸收有害物質(zhì)，最后導(dǎo)致人體的損傷。所以，對(duì)于土壤染污的控制、治理、修復(fù)，倍受人們重視。

重金屬；修復(fù)；污染

土壤受到污染后，不僅會(huì)影響植物的正常生長(zhǎng)，還可產(chǎn)生不良的生態(tài)效應(yīng)。污染物進(jìn)入土壤后可能對(duì)地表水、地下水造成次生污染，并可通過(guò)土壤植物系統(tǒng)，經(jīng)由食物鏈最終影響人類的健康。如日本的“痛痛病”就是由于冶煉廠的廢水排入農(nóng)田，污染土壤，造成稻米中含鎘量增加而危害人類健康。在我們所經(jīng)過(guò)的五十多年里，全球少說(shuō)也有十多億噸的有害物質(zhì)被“丟棄”到了陸地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，造成了土壤大面積污染。特別是最近這些年，伴隨工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、發(fā)展，土地污染更是大面積受到污染，且染污面積每年都呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。特別是在一些高產(chǎn)的農(nóng)業(yè)土地，常常集中在工業(yè)、交通發(fā)達(dá)地區(qū)，污染被得更加容易。所以對(duì)于土壤污染環(huán)境的治理、修復(fù)等，成為了世界首先性問(wèn)題。

1 重金屬污染對(duì)土壤的危害

重金屬的污染指的是由于人類的活動(dòng)，把一些重金屬融入到土壤內(nèi)，如鉛、銅等，導(dǎo)致了土壤當(dāng)中的重金屬含量明顯高于自然含量，而且還容易導(dǎo)致現(xiàn)有、潛在土壤質(zhì)量的退化，包括生態(tài)、環(huán)境的惡化現(xiàn)象等。

一般來(lái)說(shuō)，土壤內(nèi)的重金屬污染物主要來(lái)源于工業(yè)的“三廢”，如廢渣中所包含的重金屬沉降、擴(kuò)散到土壤內(nèi)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累的而形成的。

土壤一旦受到重金屬污染就難以徹底消除，其危害主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：a影響植物生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)表明，土壤中無(wú)機(jī)砷含量達(dá)12 μg/g時(shí)，水稻生長(zhǎng)開(kāi)始受到抑制；無(wú)機(jī)砷為40 μg/g時(shí)，水稻減產(chǎn)50 ％；砷含量達(dá)160 μg/g時(shí)，水稻不能生長(zhǎng)。b影響土壤生物群的變化及物質(zhì)轉(zhuǎn)化，重金屬離子對(duì)微生物的毒性順序?yàn)镠g＞Zn＞Cd＞Pb＞Co＞Cu，其中Hg2+、Ag+對(duì)微生物的毒性最強(qiáng)，通常濃度為1 μg/g就能抑制細(xì)菌繁殖。c影響人體健康。

目前，在我國(guó)區(qū)域農(nóng)業(yè)中，環(huán)境惡化快，農(nóng)產(chǎn)品受到重金屬的污染現(xiàn)象也極為嚴(yán)重，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我們國(guó)家耕地所承受的污染面積達(dá)到了2 667萬(wàn)hm2，而工業(yè)的“三廢”污染面積、農(nóng)藥殘留污染等均達(dá)到了 1 000萬(wàn)hm2。受到鉛、鉻、汞等等重金屬的污染耕地更是達(dá)到了2 000萬(wàn)hm2，基本占到我國(guó)總耕地面積的五分之一［1］。每年，因?yàn)槲廴镜木壒?，糧食至少減產(chǎn)1 000多萬(wàn)噸，而生產(chǎn)出的糧食中，被污染的也達(dá)到了1 200多萬(wàn)噸，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失超200億元。所以對(duì)于被重金屬污染土壤的修復(fù)、治理，已得到了全球的關(guān)注［2］。

2 重金屬污染的土壤修復(fù)技術(shù)分析

被重金屬污染的土地具有幾個(gè)特點(diǎn)：不可逆轉(zhuǎn)、時(shí)間長(zhǎng)、具有隱蔽性，污染物在土壤中所停留的時(shí)間比較長(zhǎng)，不單單會(huì)導(dǎo)致土壤的退化、農(nóng)作和產(chǎn)量、質(zhì)量下降，并且還可以讓污染物在農(nóng)作物內(nèi)殘留，通過(guò)污染物進(jìn)入到人體中。所以，對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)土壤原有功能一直是國(guó)際上的觀點(diǎn)、熱點(diǎn)研究的課題。當(dāng)前，重金屬染污土壤修復(fù)主要采用3種修復(fù)技術(shù)：物理性修復(fù)、生物性修復(fù)、化學(xué)性修復(fù)［3］。

2.1 物理修復(fù)

物理修復(fù)技術(shù)主要有3種：客土技術(shù)、翻土技術(shù)、固化技術(shù)。

客土技術(shù)：主要是在被污染的土壤內(nèi)加入大量清潔的土壤，使土壤中重金屬的含量降低到臨界危害濃度以下，并達(dá)到降低危害的效果。此法在日本用來(lái)處理鎘污染的土壤中，所取得了比較理想的效果。

翻土技術(shù)：翻土法則是深翻土壤，讓在表層所集中的重金屬分散，進(jìn)入到比較深的層次里，以此達(dá)到了稀釋的目的。此法有適用范圍，主要適用在土層深、厚、污染比較輕的土壤中。且要配合增加施肥量，以彌補(bǔ)根層養(yǎng)分的流失。此類方法效果好，不受土壤條件限制，但需大量人力、物力，投資大，存在二次污染的問(wèn)題。

固化技術(shù)：即Solidification。主要是把受到重金屬污染的土壤，根據(jù)一定比例和固化劑相混合，通過(guò)熟化，最后形成固體混合物，這種混合物滲透性極低。同時(shí)，固化劑種類比較多，如高爐渣、石灰、水泥、硅酸鹽等等，固化技術(shù)不單單可減少土壤中的重金屬染污，而且其產(chǎn)物還可用來(lái)建筑、鋪路等等，但是，這種方法并非長(zhǎng)久之計(jì)，此技術(shù)不單要大量的固化劑，還容易對(duì)土壤造成破壞，一般不適宜于進(jìn)一步的利用。

2.2 化學(xué)修復(fù)

修復(fù)方法主要有淋洗法、電動(dòng)修復(fù)法、有機(jī)質(zhì)改良法及化學(xué)還原法等。

淋洗法：主要是用淋洗液對(duì)受到污染土壤的來(lái)淋洗，讓吸附、固定在土壤顆粒上的重金屬形成溶解性的離子、金屬—試劑的絡(luò)合物。之后對(duì)淋洗液、重金屬進(jìn)行收集、回收，以此達(dá)讓土壤中的重金屬含量降低的目的。此方法的關(guān)鍵在于對(duì)淋洗液的選擇，淋洗劑的類型包含有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類，重金屬污染的無(wú)機(jī)淋洗劑通常為酸、堿、鹽等，常被用來(lái)淋洗無(wú)機(jī)污染物，如重金屬等。有機(jī)淋洗液通常為螯合劑，可與金屬形成配位化合物而增強(qiáng)其移動(dòng)性［4］。土壤淋洗法按照不同的劃分類型可具有多種體現(xiàn)形式，按場(chǎng)地可分成原位修復(fù)和異位修復(fù)，其中異位修復(fù)還可以劃分為場(chǎng)外修復(fù)和異地修復(fù)。相比其他作用方法，淋洗法不但具有去除土壤中大量的污染物，限制有害污染物的擴(kuò)散范圍的作用，還有投資及消耗較少，技術(shù)人員不用直接接觸污染物等優(yōu)點(diǎn)。

有機(jī)質(zhì)可通過(guò)腐殖酸與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)凈化土壤中的重金屬污染，作為土壤中絡(luò)合劑，有機(jī)絡(luò)合物以及有機(jī)質(zhì)中的-COOH、-OH、-C=O和-NH等都可以和重金屬發(fā)生絡(luò)合、螯合反應(yīng)，明顯減少土壤中重金屬的水溶態(tài)和交換態(tài)。相對(duì)于其他方法，有機(jī)質(zhì)改良法取材方便，可利用農(nóng)作物殘?bào)w、牲畜糞肥和城市廢棄物中的有機(jī)質(zhì)物質(zhì)，但這種方法適僅僅適用于輕度污染的土壤，原因是這種方法并不能徹底清除重金屬。鐵、硫酸亞鐵、偏亞硫酸鹽或其他化學(xué)還原劑將鉻（III）還原成毒性低，較易沉淀鉻（III），降低鉻在環(huán)境中的遷移性和生物的可利用性從而減少鉻污染的危害，減輕鉻污染的危害［5］。化學(xué)還原法對(duì)土壤表面的Cr （VI）比較有效，而對(duì)土壤顆粒內(nèi)部的Cr難起作用，且加入的還原劑可能會(huì)引起一些副作用造成二次污染，降低土壤有機(jī)質(zhì)的水平［6］。

2.3 生物修復(fù)

生物修復(fù)是指利用微生物或植物進(jìn)行代謝活動(dòng)，富集或提取土壤中的重金屬，通過(guò)生物效應(yīng)來(lái)改變土壤中重金屬的化學(xué)狀態(tài)，固定或重金屬解毒，減少其在土壤環(huán)境中的流動(dòng)性和可用性。生物修復(fù)主要包括植物和微生物修復(fù)。

3 結(jié) 語(yǔ)

植物主要通過(guò)植物萃取、揮發(fā)和鈍化/穩(wěn)定等方式去除土壤中重金屬離子或降低其生物活性。微生物修復(fù)土壤污染主要用于土壤中的吸收、沉淀、氧化和還原，從而減少土壤中重金屬的毒性，達(dá)到生物修復(fù)的目的。與有機(jī)污染物相比，有關(guān)重金屬污染的微生物修復(fù)方面的研究和應(yīng)用較少，直到最近幾年才引起人們的重視。

［1］ 張寶貴.環(huán)境化學(xué)［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

［2］ 周東美，郝秀珍，薛 艷，等.污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2004， 13（2）：234-242 .

［3］ 高翔云，湯志云，李建和，等.國(guó)內(nèi)土壤環(huán)境污染現(xiàn)狀與防治措施［J］.江蘇環(huán)境科技，2006，19（2）：52-55.

［4］ 陳懷滿.環(huán)境土壤學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2005.

［5］ 任旭喜.土壤重金屬污染及防治對(duì)策研究［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，1999，25（5）：31-33.

［6］ 周東美，王玉軍，倉(cāng)龍，等.土壤及土壤—植物系統(tǒng)中復(fù)合污染的研究進(jìn)展［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2004，5（10）：1-8.

Soil Heavy M etal Pollution Repair Technology Progress in the Research

XUE Xiuhui，LUO Qianzhi
（Fujian Agriculture and Forestry College of Resources and Environment，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350002，China）

Soil is the material foundation to the survival of humans and non-renewable natural resources. However，in recent years， w ith the rapid development of industry and agriculture， soil pollution has become a problem that nots allow to ignore. Many Persistent Toxic substances （Persistent Toxic Substance， PTS） including organic pollutants，heavy metals， such as through different channels into the soil， resulting in decreased quality of agricultural products，and also w ill let the crops absorb harm ful substances， resulting in damage to the human body. So， for the soil pollution control， management， repair， highly appreciated.

Heavy metals；Repair；Pollution

X53

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.036

2016-08-16

薛秀煒（1994-），男，福建福清人，本科在讀，研究方向：污染修復(fù)，手機(jī)：15959123636，郵箱：404460760@ qq.com.