污染土壤修復(fù)多重視角的探討

關(guān) 凱

（中檢集團理化檢測有限公司，上海 200436）

當(dāng)前，在我國土壤污染率中，耕地土壤的點位超標(biāo)率為19.4%，其中輕度、中度和重度污染點位比例分別為2.8%、1.8%和1.1%，污染物的主要成分為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、DDT（雙對氯苯基三氯乙烷）以及多環(huán)芳烴等；我國林地土壤的點位超標(biāo)率為10.0%，其中輕度、中度和重度污染點位比例分別為1.6%、1.2%和1.3%，主要污染物為砷、鎘和DDT等；我國草地土壤點位超標(biāo)率為10.6%，其中輕度、中度和重度污染點位比例分別為1.8%、0.9%和0.7%，主要污染物為鎳、鎘以及砷；我國未利用地土壤點位超標(biāo)率為11.8%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為8.8%、1.9%、0.9%和1.0%，主要污染物為鎳和鎘。

1 我國城市工業(yè)土壤污染場地的主要類型和危害

1.1 化學(xué)污染

化學(xué)污染主要包括有機物污染和重金屬污染。在土壤污染中，有機物污染指的是有機物進入工業(yè)場地的土壤中，造成土壤被污染污染，有機污染物主要包括農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等，此外還有石油類污染。這些有機污染物主要自于石油化工、油漆和農(nóng)藥等行業(yè)[1]。

在工業(yè)土壤污染場地中，重金屬污染的危害在某種程度上比有機物污染還要大。相對密度大于5.0的金屬元素都被稱為重金屬元素，所以從化學(xué)周期表上看，共有54種重金屬元素，包括鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳八種無機污染物。它們的點位超標(biāo)率分別為7.1%、1.6%、2.7%、2.3%、1.6%、1.1%、0.9%和4.9%。砷的屬性和重金屬元素相似，所以砷也被視為一種重金屬元素。從目前的污染情況來看，砷元素也是工業(yè)土壤污染中重要的重金屬污染元素之一。近年來，我國工業(yè)發(fā)展迅速，但是企業(yè)排出的廢水、廢料造成嚴(yán)重的土壤污染。工業(yè)廢水廢料排出的重金屬元素主要有銅、鋅、鉻、鎘、砷、鎳、汞、鉛等八種元素。其主要來源于冶煉業(yè)、皮革產(chǎn)業(yè)、化學(xué)原料和相關(guān)制品業(yè)以及蓄電池制造業(yè)等[2]。

1.2 生物污染

生物污染主要指的是微生物和細(xì)菌真菌造成的污染。一些常見的病原體也會對土壤造成危害，如腸道內(nèi)的致病細(xì)菌、病菌、破傷風(fēng)桿菌、霉菌、病毒和寄生蟲等。這些細(xì)菌能夠進入土壤中造成污染，主要原因是沒有處理的動物糞便、垃圾和生活污水隨意排放。值得注意的是，部分小型醫(yī)院為了眼前利益，沒有及時處理醫(yī)療廢物。土壤的生物污染危害較大，不僅會危害農(nóng)作物而造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，還會把致病細(xì)菌和病原體帶入人體內(nèi)，傳播傳染病。某些農(nóng)作物感染致病細(xì)菌后會出現(xiàn)青枯病，引起植物根部潰爛和細(xì)菌性潰瘍，這種污染物往往可以在適宜的環(huán)境中很快擴散，破壞性極強而且不容易清理。

1.3 物理污染

物理污染指的是煤礦、鐵礦等工業(yè)的固體廢棄物對土壤造成的污染。主要污染物有尾礦、煤灰和廢石等不容易溶解和分解的工業(yè)廢棄物，它們影響土壤的水分透過，干擾植物營養(yǎng)的傳輸。最重要的是，經(jīng)過長時間的雨水侵蝕和風(fēng)化，固體廢棄物表層會釋放出危害土壤的化學(xué)元素，引發(fā)化學(xué)污染，此類污染持續(xù)時間較長，對農(nóng)作物的破壞較大。

2 土壤污染的特點

2.1 土壤污染有隱蔽性和積累性

有機污染物、病毒和重金屬元素一旦進入土壤中，就不容易析出，人們必須通過土壤樣品的化檢和分析，對植物進行殘留檢測。隨著時間的推移，污染物在土壤中不斷積累，濃度不斷升高，尤其是病毒和細(xì)菌的擴散更不容易控制，細(xì)菌的分裂和傳染速度很快，危害很大，因此土壤污染具有積累性[3]。

2.2 土壤污染治理難度大且不可逆轉(zhuǎn)

土壤中的污染物擴散后，由于污染面積較大，很難靠稀釋和自我凈化和修復(fù)來治理。所以，發(fā)生土壤污染時，單純的切斷污染源已經(jīng)為時已晚，因為微生物和重金屬元素的擴散和傳播速度較快。許多有機物需要很久時間才能夠降解，重金屬的降解時間更長，從整體上來看，污染基本是不可以逆轉(zhuǎn)的。因此，治理時需要采用靠化學(xué)、物理等方法，甚至需要實施大型工程，導(dǎo)致治理成本高昂，耗費時間較長。

3 業(yè)場地污染的修復(fù)技術(shù)

3.1 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)是指通過引入一些化學(xué)物質(zhì)來改變被污染土壤的性質(zhì)。比較常見的方法有：使用土壤改良劑、抑制劑，改變土壤的pH值和導(dǎo)電率等。化學(xué)修復(fù)主要利用氧化還原反應(yīng)，促使土壤中的重金屬元素和投放的化學(xué)藥品發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成對土壤有利或無害的物質(zhì)。化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要有四種，即電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)、淋洗技術(shù)、光催化解技術(shù)和氧化還原技術(shù)，其中常用的是淋洗技術(shù)和電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)。

淋洗技術(shù)是指向土壤中注水，利用土壤的間隙沖洗土壤，之后對沖洗廢水進行回收，達到修復(fù)土壤的目的。此方法適用于黏性較差的土壤，因為這類土壤不容易吸附污染物。對于黏性較強的土壤，不建議使用這種方法。常用的淋洗溶液有水、有機溶液和無機溶液三種。根據(jù)土壤的隱蔽性、累積性，為避免措施運用不當(dāng)造成土壤的二次污染，人們一般采用清水作為淋洗溶液。選用有機溶液和無機溶液時，一定要考慮被污染土壤的性質(zhì)，避免產(chǎn)生新的污染源。淋洗法耗資較少，而且避免了工作人員直接接觸污染物，但是有一定局限性，需要謹(jǐn)慎使用。

提取法是指化學(xué)試劑與土壤中的污染元素相互作用，形成可以溶解的混合物，最后利用化學(xué)技術(shù)分離出污染物。其好處是提取液可以循環(huán)再利用于工業(yè)生產(chǎn)。但這種方法目前在國內(nèi)應(yīng)用得較少，因為我國相關(guān)技術(shù)還不夠先進。對于偏酸性的土壤，人們可以撒上一定量的石灰，從而提高土壤的pH值，使鋅、銅、汞等元素與石灰反應(yīng)，形成氫氧化物沉淀，降低其在土壤中的濃度，減少對莊稼的危害。另外，可以在莊稼中使用有機肥，有機肥可以增強土壤中的膠體對重金屬元素的吸附能力[4]。

固化穩(wěn)定技術(shù)是指在土壤中固定污染物并使其長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，以防止或減少污染土壤中有害化學(xué)物質(zhì)的釋放。這種技術(shù)運用化學(xué)、物理或熱力學(xué)原理，將特殊的添加劑與受污染的土壤相混合，從而降低污染物的物理和化學(xué)溶解度。該技術(shù)成本較低，可以處理一些不敏感地區(qū)的土壤污染，降低污染治理成本。粉煤灰和石灰、瀝青和硅酸鹽水泥都是常用的固化劑。固化穩(wěn)定化處理有機和無機污染土壤的研究很多。此技術(shù)不僅可以處理多種復(fù)雜的金屬廢棄物，而且兼具毒性低、穩(wěn)定性強和處理成本低等優(yōu)點，但對螺旋旋轉(zhuǎn)井、混合設(shè)備、除塵系統(tǒng)等儀器提出了更高的要求。此外，受污染物質(zhì)的埋深、土壤pH值和有機質(zhì)含量也會在一定程度上影響該技術(shù)的應(yīng)用效果。固化穩(wěn)定技術(shù)在美國已被用于處理各種污染物40多年。

化學(xué)修復(fù)的速度較快，因此針對一些急需治理的土壤污染，化學(xué)修復(fù)是首要選擇。修復(fù)煉鋼廠土壤污染時，如果污染源主要為重金屬（As、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni），人們就可以利用土壤淋洗修復(fù)技術(shù)，耗時較短，只需兩個月左右。利用電動力學(xué)修復(fù)技術(shù)，人們可以處理汽車制造廠造成的土壤污染。

3.2 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)是指利用微生物或者生物的部分特性，改變和抑制土壤中的重金屬污染，即利用生命的代謝活動來減少土壤中的污染物，使被污染土壤恢復(fù)正常。人們可以培養(yǎng)微生物來修復(fù)土壤，如動膠菌、藍(lán)細(xì)菌和硫酸還原菌等，它們可以吸附重金屬，降低受污染土壤的毒性。原理是這類微生物可以產(chǎn)生胞外聚合物，而胞外聚合物可以與重金屬結(jié)合形成絡(luò)合物，尤其是吸收和固定鎘元素的效果非常明顯。微生物的代謝具有多樣性，可以降解所有有機污染物，其產(chǎn)物只有水和二氧化碳，不僅不會對土壤造成二次污染，而且成本更低，擁有廣闊的應(yīng)用空間。

人們可以積極推廣微生物降解菌劑，微生物降解劑可以減少農(nóng)藥的殘留量和不利于農(nóng)作物生長的化學(xué)元素。

此外，人們可以利用植物的某些特性，治理土壤污染。對于污染比較嚴(yán)重的土壤，人們可以種植具有較強吸收重金屬能力的植物，利用這些植物的生物特性，達到凈化土壤、凈化水體中的重金屬元素和放射性物質(zhì)的目的。目前，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和培育出400多種具有吸收重金屬元素功能的植物。例如，蜈蚣草葉片的最大含砷量可以達到0.8%，正因為對砷有超富集功能，所以其利用價值和開發(fā)前景很廣闊；鐵角蕨對于鎘的吸收率最大可達10%，是一般植物的10倍；羽葉鬼針草能夠吸收大量的鉛元素，因此可用來治理鉛元素污染嚴(yán)重的土壤。

植物主要通過三種途徑凈化有機污染物：植物根系可以分泌可降解土壤中農(nóng)藥的酶；植物可以直接吸收、轉(zhuǎn)化、降解和過濾農(nóng)藥；植物根系分泌的有機酸，可以促進植物根部周圍的微生物大量生長和快速繁殖，從而達到降解有機污染物的目的。生物修復(fù)耗用資金較少，對重金屬的治理具有永久性，還可以凈化空氣，綠色環(huán)保，是近年來土壤污染治理的首選方法[5]。

目前，生物修復(fù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于土壤修復(fù)中。例如，固廢拆解會污染土壤，主要原因是其中含有大量重金屬，如Cd、Cu、Pb、Hg，人們可以利用生物修復(fù)技術(shù)進行修復(fù)，耗時大概兩年，污染治理比較徹底。

3.3 物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)中最常見的就是電動修復(fù)技術(shù)。電動修復(fù)技術(shù)和電池的原理相似，它是利用土壤的導(dǎo)電性向土壤中通入低壓直流電，在通電的情況下，重金屬離子會根據(jù)自身的電荷性質(zhì)，產(chǎn)生定向移動，移動到某一電極的富集室中，這樣就能達到把它們從土壤中去除的目的。電動修復(fù)技術(shù)主要運用于重金屬污染比較嚴(yán)重的土壤，該技術(shù)有一定的局限性，對土壤環(huán)境的要求很高，很難大規(guī)模應(yīng)用，耗用的資源和成本也比較大。而土壤蒸汽提取技術(shù)就可以很好地解決這些問題，它是一種可以有效去除土壤中揮發(fā)性有機污染物的原位修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)將新鮮空氣通入受污染區(qū)域，然后利用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)新鮮空氣通過受污染區(qū)域時，土壤間隙中的有機污染物被分解吸收，然后通過提取井運回地面。機器所提取的氣體，經(jīng)由地面活性炭吸附、生物處理以及凈化后，便可以排放，或者再注入地下進行回收和再利用。此方法具有低成本、強機動性、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、有機質(zhì)處理范圍廣、不破壞土壤結(jié)構(gòu)以及無二次污染等優(yōu)點。該方法對苯系物等輕烴污染物的去除率可達90%。

物理修復(fù)成本較高，因此不常用于土壤修復(fù)，但適合處理污染較為嚴(yán)重的土壤。例如，修復(fù)煉焦化學(xué)廠污染土壤時，由于重金屬超標(biāo)嚴(yán)重，土壤中的酚、硫化物和多環(huán)芳烴元素較多，人們只有利用物理修復(fù)中的電動修復(fù)技術(shù)才能達到理想的效果，而土壤污染具有不可逆轉(zhuǎn)性，修復(fù)起來比較麻煩，耗時較長，最快需要10年。

4 結(jié)語

土壤是地球生命誕生和延續(xù)的基礎(chǔ)，如果不能有效治理土壤污染，就會嚴(yán)重影響人們的正常生活。我國面積遼闊，地形復(fù)雜，各地的土壤性質(zhì)不同，因此在治理土壤污染時，人們一定要以科學(xué)理論為指導(dǎo)，具體問題具體分析，根據(jù)土壤特性選擇合適的治理方法。但是，土壤污染的治理并不能一味依靠技術(shù)，還需要人民群眾的共同努力。人們要齊心協(xié)力，不斷減少土壤的污染源，主動保護地球上每一寸凈土，建立系統(tǒng)的土壤污染防治體系，這樣才能從根本上解決土壤污染問題，生活才會變得更加美好。