土壤重金屬污染的危害及修復(fù)技術(shù)研究

張 鑫

（蘇州森榮環(huán)保處置有限公司，江蘇 蘇州 215121）

重金屬污染在生態(tài)環(huán)境中影響廣泛，在土壤、水體、大氣中均可以存在，直接威脅生態(tài)環(huán)境安全，而且重金屬可以在不同的生態(tài)體系中相互轉(zhuǎn)移，間接造成各種生態(tài)環(huán)境污染[1]。重金屬具有特殊性，很難被自然降解，只能在不同形態(tài)間轉(zhuǎn)化，因此重金屬污染的治理十分困難，但是其危害極大，引起社會(huì)各界的重視與關(guān)注。

1 土壤重金屬污染的危害

常見(jiàn)的重金屬污染元素有鉛、鎘、鉻、汞、砷、銅和鋅等，不同的重金屬危害存在差異，如表1所示。

2 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

土壤重金屬污染危害分析表明，重金屬的污染亟待修復(fù)治理，以降低其危害。近年來(lái)，我國(guó)接連發(fā)生陜西鳳翔鉛污染、湖南瀏陽(yáng)鎘中毒、山東臨沂砷污染等重金屬污染事件。目前，重金屬污染土壤修復(fù)已經(jīng)成為社會(huì)普遍關(guān)注的課題。國(guó)內(nèi)外采用的重金屬污染修復(fù)方法一般分為工程措施、物理、化學(xué)、植物、微生物、農(nóng)業(yè)生態(tài)和組合修復(fù)等技術(shù)[2-3]。

2.1 工程修復(fù)技術(shù)

工程修復(fù)技術(shù)是指采用物理機(jī)械法，用未被污染的活性土壤覆蓋受污染的表層土壤，或去除表層受污染土壤后將下層土壤耕作活化。常見(jiàn)的工程措施有去表土、換土、客土和深翻土，通過(guò)對(duì)污染土壤原來(lái)的空間進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理，降低植物根系與土壤中重金屬污染物的接觸，從而降低或者控制重金屬的危害。重度污染的土壤建議使用去表土、換土、客土等方式，輕度污染的土壤可以使用深翻土。工程修復(fù)具有徹底、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但是工程量大、投入高，且污染物只是發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不能根治。因此，部分國(guó)家要求填埋之前必須處理，以促進(jìn)人們尋找新的創(chuàng)造性修復(fù)技術(shù)。

表1 重金屬污染的危害

2.2 物理修復(fù)技術(shù)

純物理的修復(fù)技術(shù)主要是熱解吸法和玻璃化技術(shù)。熱解吸法是利用高溫下重金屬污染物揮發(fā)的特性，對(duì)污染土壤進(jìn)行加熱，然后收集其中揮發(fā)出來(lái)的重金屬污染物，該方法主要適用于汞、硒的重金屬污染。熱解法對(duì)汞的回收利用是行之有效的。其缺點(diǎn)主要是加熱蒸發(fā)汞之前驅(qū)趕土壤水分需要消耗大量的能量，易使土壤有機(jī)質(zhì)和結(jié)構(gòu)水遭到破壞，汞蒸氣進(jìn)入大氣會(huì)造成二次污染。

玻璃化就是將重金屬污染土壤在特殊的條件下轉(zhuǎn)化為玻璃形態(tài)的物質(zhì)，常用的方法有高溫高壓處理污染土壤或者在土壤中加入玻璃組分進(jìn)行熔融混合凝固。玻璃化處理都是以玻璃基質(zhì)包裹重金屬，將其固定其中，通常玻璃的狀態(tài)非常穩(wěn)定。玻璃化技術(shù)比較復(fù)雜，具體實(shí)施容易造成二次污染（廢氣、廢渣等），且需要消耗大量的電能，成本很高，使得應(yīng)用范圍受到較大限制。但是，玻璃化處理土壤重金屬污染的效果好，可以從根本上實(shí)現(xiàn)治理，周期短，適用于重度污染的場(chǎng)地或者修復(fù)要求高的場(chǎng)地。

2.3 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要有電動(dòng)修復(fù)、土壤淋洗、土壤固化技術(shù)和有機(jī)質(zhì)改良等。

2.3.1 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)通過(guò)在土壤兩側(cè)施加直流電壓形成電場(chǎng)梯度，土壤中的污染物在電場(chǎng)作用下被帶到電極兩端，從而清潔污染土壤。電動(dòng)法以其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響小、處理周期短、效果明顯、成本低、經(jīng)濟(jì)可行等優(yōu)點(diǎn)，可適用于不能改變環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)的區(qū)域，該技術(shù)對(duì)質(zhì)地均勻的粉塵和黏土處理效果更為明顯。其對(duì)重金屬去除率較高，一般可以達(dá)到90%。

2.3.2 土壤淋洗法

土壤淋洗法利用重金屬的化學(xué)反應(yīng)，將土壤中的重金屬元素轉(zhuǎn)移到淋洗土壤的溶液中，再通過(guò)其他化合物與清洗后溶液中的重金屬進(jìn)行反應(yīng)，形成沉淀，從而消除重金屬污染的危害。該技術(shù)運(yùn)行及維護(hù)周期一般為4～9個(gè)月，適用于輕質(zhì)土壤。淋洗技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵是尋找一種合適的淋洗劑，具體要求為：對(duì)土壤性質(zhì)破壞不強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、對(duì)土壤中重金屬有很強(qiáng)的溶解能力、易于分離、可以循環(huán)利用、無(wú)二次污染風(fēng)險(xiǎn)等。常用的淋洗劑有無(wú)機(jī)淋洗劑、螯合劑、表面活性劑等。

2.3.3 土壤固化技術(shù)

土壤固化技術(shù)通過(guò)添加外源物質(zhì)降低重金屬在土壤中的生物有效性和可遷移性，最終使其對(duì)土壤環(huán)境中的微生物、植物、動(dòng)物和地下水的毒性降到最低。固化方法的關(guān)鍵在于成功地選擇一種經(jīng)濟(jì)、有效的固化劑。該技術(shù)能在原位固化重金屬，大大減輕土壤重金屬污染，而且其產(chǎn)物還可用于建筑、鋪路等，從而大大降低成本。但是，固化法只改變了重金屬在土壤中的存在形態(tài)，不是一個(gè)永久性的措施，而且需要使用大量的固化劑，容易破壞土壤，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)元素發(fā)生沉淀。因此，該方法只適用于修復(fù)污染嚴(yán)重但面積較小的污染土壤。

2.3.4 有機(jī)質(zhì)改良法

有機(jī)質(zhì)改良法只能在一定時(shí)期內(nèi)、一定程度上降低重金屬的毒性和生物可利用性，并不能徹底清除重金屬，可靠性和長(zhǎng)期性較低。有機(jī)質(zhì)能夠絡(luò)合金屬，還能參與土壤溶液中的離子交換。常用于修復(fù)重金屬污染的有機(jī)物有未腐熟的稻草、家畜糞肥、泥炭等。

2.4 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其對(duì)土壤凈化起到關(guān)鍵作用。微生物可以表征土壤污染程度，還可以修復(fù)污染環(huán)境。微生物修復(fù)具有處理費(fèi)用低、環(huán)境影響小、效率高的優(yōu)點(diǎn)。微生物修復(fù)重金屬污染土壤，可以利用重金屬與微生物的親和性進(jìn)行吸附，降低重金屬的毒性和遷移能力。土壤重金屬微生物修復(fù)技術(shù)可以分為原位生物修復(fù)、異位生物修復(fù)及生物反應(yīng)器3種方法。

2.5 植物修復(fù)技術(shù)

植物對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)是利用本身的光合作用和根部的泵吸原理，將土壤中的重金屬離子吸附到體內(nèi)，然后轉(zhuǎn)移到枝葉中，最后清理植物枝葉來(lái)消除污染。植物修復(fù)技術(shù)投資和維護(hù)成本低，操作簡(jiǎn)便，不會(huì)造成二次污染，易于后處理，具有較高的美化價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，能夠永久清除污染。缺點(diǎn)是其修復(fù)速度慢，受到土壤類(lèi)型、溫度、濕度等因素的制約。通過(guò)調(diào)整土壤pH、添加螯合劑、施加植物營(yíng)養(yǎng)等方式，人們可以提升植物修復(fù)效果。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，重金屬污染得到越來(lái)越多的關(guān)注，筆者首先通過(guò)對(duì)比不同重金屬對(duì)人畜、植物、土壤微生物的危害，明確重金屬污染的嚴(yán)重性和重金屬污染修復(fù)的重要性，然后總結(jié)常見(jiàn)的重金屬污染修復(fù)技術(shù)，以期為重金屬污染的深入研究提供參考。