重金屬污染土壤修復(fù)方法概述

張彩鳳

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水053000)

1 引言

最近幾年，被重金屬污染的環(huán)境對人體及生態(tài)系統(tǒng)的危害性不斷凸顯，人們對這種危害性的關(guān)注度也逐漸提高。由于重金屬所造成的污染不僅在危險(xiǎn)特性上表現(xiàn)出難降解、長期殘留、生物蓄積、遷移性以及具有較大毒性等特征，對生態(tài)系統(tǒng)及人體安全的影響也特別大，因此對于重金屬所造成的污染進(jìn)行有效的治理意義重大[1]。迄今為止，治理并修復(fù)重金屬污染過的土壤的方法主要有：利用活化碳等活性物質(zhì)活化重金屬；利用改性海泡石等物質(zhì)吸附重金屬；亦可用動植物的轉(zhuǎn)移作用，把重金屬富集到動植物體內(nèi)。本文闡述了幾種修復(fù)重金屬污染土壤的方法及原理，期望對土壤修復(fù)提供一點(diǎn)的幫助。

2 理修復(fù)技術(shù)

重金屬造成的土壤污染問題的物理修復(fù)包含多種技術(shù)，比如電動修復(fù)、電熱修復(fù)、土壤淋洗、固化土壤修復(fù)法、稀釋法、排土填埋法等。主要是從改土的角度去修復(fù)，而當(dāng)土壤污染問題較重時(shí)可以采用改土法，即將被污染土層去除，然后加入大于耕地層厚度(＞20cm)的覆土，并通過翻種的方式將土壤混合均勻，從而降低重金屬在土壤中的濃度。但是改土法的資金投入較大，且對土壤原來生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)可能造成破壞；對于大面積污染土壤處理的工程量及處理難度較大，故其使用局限性很大[2]。

3 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

3.1 淋溶技術(shù)

土壤淋溶修復(fù)技術(shù)是向土壤中添加淋溶劑把重金屬溶解于淋溶液中，通過吸附、絡(luò)合、沉淀等方式回收重金屬[3]。而淋溶劑的選擇對于化學(xué)淋溶法處理重金屬的處理效果有著極其重要的影響，淋溶劑不但要對土壤中重金屬具有較強(qiáng)的提取性，更為主要的是二次污染問題要很小。土壤淋溶法的局限性也較為突出，土壤淋溶劑比較昂貴，運(yùn)行費(fèi)用及設(shè)備維護(hù)費(fèi)用也很高。而且，淋溶劑不但會造成土壤養(yǎng)分流失，更有可能對地下水造成嚴(yán)重污染。

3.2 鈍化技術(shù)

鈍化劑技術(shù)去除重金屬在土壤中毒害性的方式是在土壤中投加適宜的鈍化重金屬的材料，使土壤中各種組成成分的性質(zhì)發(fā)生改變，并利用化學(xué)、物理及物理化學(xué)等一系列作用來改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使重金屬從容易被植物所吸收分解的形態(tài)向不可被吸收分解的形態(tài)轉(zhuǎn)化從而降低其毒害性，以此來減少其在農(nóng)作物上的遷移和積累以及生物毒害性。

鈍化劑的種類有很多，如何選擇鈍化劑去應(yīng)對不同的污染狀況至關(guān)重要。從避免二次污染和提高資源的利用率的角度出發(fā)，目前國內(nèi)外研究常用的化學(xué)鈍化劑從大類分主要為無機(jī)物料和有機(jī)物料。

3.2.1 無機(jī)物料的應(yīng)用

目前我國在無機(jī)物料方面的研究主要有兩個(gè)大方向，一是大自然中天然存在的無機(jī)礦物質(zhì)。二是根據(jù)不同需要人工合成出來的無機(jī)鈍化劑。大量研究表明，黏土礦物修復(fù)土壤的機(jī)理是利用礦物的特性改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，減少有效態(tài)含量，增加不可利用態(tài)含量，降低其移動性和毒性，最終達(dá)到污染治理和生態(tài)修復(fù)的目的。常用于做鈍化劑的黏土礦物有：沸石、蒙脫土、高嶺土、膨潤土、海泡石、蛭石和伊利石等[4]。

除黏土礦物外，其他無機(jī)物料主要是指通過人工加工獲得了以無機(jī)物為主的一類環(huán)境材料，有別于黏土礦物。但是在鈍化劑使用以來，人工合成的鈍化劑在安全性和有效性上是否具有可行性，還需進(jìn)一步試驗(yàn)探究。

3.2.2 有機(jī)物料的應(yīng)用

有機(jī)物料主要是通過絡(luò)合、螯合、配位等作用，與重金屬形成不溶或難溶的有機(jī)復(fù)合體，并增加土壤的離子交換容量，進(jìn)而降低重金屬在土壤中的有效性和可遷移性[5]。

針對土壤污染情況的不同，選擇單一的修復(fù)材料有時(shí)不一定能夠達(dá)到預(yù)期的修復(fù)效果，可以結(jié)合不同的鈍化材料進(jìn)行修復(fù)研究，比如選擇沸石、蒙脫土、高嶺土、膨潤土、海泡石等無機(jī)物料和禽畜糞便、無害化后的作物秸稈、豆科綠肥和污泥等有機(jī)物料相結(jié)合來共同鈍化達(dá)到對重金屬污染土壤的修復(fù)效果。因此，鈍化材料的選擇、修復(fù)效果穩(wěn)定性的評價(jià)，鈍化修復(fù)機(jī)制的研究對重金屬污染土壤修復(fù)工作具有重要意義。

化學(xué)鈍化修復(fù)技術(shù)具有原料成本低、運(yùn)行成本及維護(hù)費(fèi)用省、無需建設(shè)專門處理場地以及裝設(shè)復(fù)雜的處理設(shè)備，可原地進(jìn)行污染土壤的治理等優(yōu)點(diǎn)。因此，化學(xué)鈍化法在處理土壤中過量重金屬方面，經(jīng)濟(jì)可行性較為突出。

4 植物修復(fù)技術(shù)

植物處理土壤的重金屬污染問題，運(yùn)用的是對能不斷蓄積重金屬的植物的生物蓄積作用來降低污染土壤中重金屬含量，并對植物收割及加工處理以回用重金屬，從而實(shí)現(xiàn)治理土壤中重金屬濃度過高問題以及對重金屬的資源化利用的技術(shù)總稱。對于修復(fù)所用植物，一般不僅需要對重金屬污染土壤中各種不利因素的耐受性較強(qiáng)，而且對重金屬富集、轉(zhuǎn)化及吸收能力也有較高要求。利用植物來降低土壤中重金屬含量的方法有3類：蒸發(fā)法、固化法和吸提法。

植物修復(fù)技術(shù)正在不斷發(fā)展完善中，還存在很多的缺點(diǎn)和不足，修復(fù)的理論與實(shí)際對接問題還需進(jìn)一步攻克：一方面，具有超量吸收重金屬性能的植株普遍生長較慢、個(gè)頭矮小、數(shù)量很少、具有處理選擇性等缺點(diǎn)，這就可能使得修復(fù)的時(shí)間很長，而去除效率較低，且由于一種植珠只對某一種重金屬有較強(qiáng)的吸收和富集效果，使得其對一些復(fù)合型土壤的處理效果較差；另一方面，如果沒經(jīng)過評測富集植物對引入地生態(tài)系統(tǒng)的影響而直接將其引入，將可能產(chǎn)生物種入侵問題，從而危害當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)安全。

5 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)法是利用某些具有特殊吸收性能的微生物自身的代謝來改變植物的生長條件，并通過對土壤中的重金屬污染物的固定及降解，降低污染物在土壤中含量及毒害性能。比如枯草芽孢桿菌、腸桿菌、根霉、假單胞菌等多種微生物在對重金屬污染的修復(fù)中發(fā)揮作用。微生物修復(fù)法不但具有環(huán)境危害弱、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，而且還不會向土壤中添加新污染物質(zhì)，因此對土壤理化性質(zhì)影響較小。目前，利用微生物來治理土壤中的重金屬的適用性較強(qiáng)。但利用微生物處理土壤中重金屬的缺點(diǎn)也較為突出：一方面，微生物與土壤的分離較為困難，處理過后的重金屬難以與土壤分離，無法做到重金屬從土壤中降低含量及資源化利用；另一方面，微生物對生存環(huán)境的要求較為苛刻，如果土壤條件變化，就可能降低微生物活性，甚至造成其死亡，導(dǎo)致微生物吸附的重金屬又回到土壤中，使得處理效果不穩(wěn)定[6]。

6 展望

土壤是動植物以及人類等生命活動的大基地，是勞動人民進(jìn)行耕作的場所。但土壤又是特別薄弱的、很容易遭到人類惡意或者非惡意損害和破壞。我國土壤中重金屬鎘污染超標(biāo)情況嚴(yán)重，對動植物毒害性很強(qiáng)。目前很多土壤修復(fù)技術(shù)存在著處理過程中產(chǎn)生二次污染、處理成本較高或處理效果不佳等問題。雖然目前原位鈍化處理的某些機(jī)理還未得到清楚認(rèn)識，有待于進(jìn)一步充分完善，但憑借其相比于其他重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)的眾多優(yōu)越性，原位鈍化技術(shù)將越來越成為污染土壤修復(fù)中普遍的技術(shù)手段。