重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究的現(xiàn)狀與展望

李淋萍 呂忠祥(.西部礦業(yè)集團科技發(fā)展有限公司，青海 西寧 80000；.西部礦業(yè)股份有限公司錫鐵山分公司，青海 海西 8603)

0 引言

土壤重金屬的污染源非常多，對土壤污染的不容忽視，是環(huán)境污染防治的關(guān)鍵組分。土壤污染的防治工作需要首先做好預(yù)防工作，其次需要進行有關(guān)治理工作，防治和治理要相互結(jié)合，否則只有在污染時才進行治理，需要投入更多的資金，有時很難修復(fù)到初始狀態(tài)。目前重金屬污染土壤可以采用修復(fù)的方式，將土壤中的重金屬轉(zhuǎn)移出去，實現(xiàn)土壤凈化，目前已取得了較好的處理效果。

1 物理修復(fù)方法

物理修復(fù)土壤主要包含換土法、客土法、深耕翻土法、熱力加熱等。客土法指的是先評估土壤的污染情況，將一定量的干凈土壤加到被污染土壤中，通過混合，減少土壤中污染物濃度或者是減少根系與污染物的接觸含量，降低植物根系污染的情況[1]?？屯吝x擇時，充分掌握被污染土壤的各項指標(biāo)，防治出現(xiàn)添加的客土增加原有土壤重金屬活性等問題。這個方法效果明顯、簡單操作，土壤中污染物含量較少時可以使用。換土法是轉(zhuǎn)移污染土壤，換上未被污染的土壤。實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，換土法是處理農(nóng)田重金屬污染的非常有效的方式。某地區(qū)土壤中鎘污染的56%位于土壤上部表層，將表土中15～30cm 土壤進行置換，用于種植水稻，稻米中鎘含量降低了近50%。深耕翻土法是將深耕層與上層土進行混合，降低表層土壤中污染物含量的方法，這個方法適用于深層污染較小的情況，需要將施肥總量增加，可以解決耕作層有機物含量較少的問題。熱力恢復(fù)法是土壤中含有揮發(fā)性重金屬，將土壤加熱可以將重金屬揮發(fā)出來，實現(xiàn)土壤的重新使用[2]。土壤中含有汞，可以將土壤挖掘然后進行風(fēng)干和破碎，加熱后汞的化合物發(fā)生氣化反應(yīng)，然后將土壤收集，使用活性炭將殘余物質(zhì)進行吸附，蒸發(fā)后的氣體進行處理達標(biāo)后就可以向大氣中排放。溫度270℃，含有土壤燃燒兩個小時后，可以將土壤中的50%～90%的汞進行去除，損失約15%的有機質(zhì)，使用熱力恢復(fù)法處理時土壤耕作層仍達標(biāo)，可以繼續(xù)使用。土壤汞污染嚴(yán)重時，可以使用該方法進行處理，同時也會有治理費用高、工程量大等問題。

2 化學(xué)修復(fù)法

化學(xué)修復(fù)技術(shù)是向土壤中投放化學(xué)物質(zhì)，將土壤中的化學(xué)性質(zhì)改變，間接或者直接改變土壤中生物效能，降低生物吸收重金屬量[3]。常見的化學(xué)方法有忽而學(xué)淋洗法、化學(xué)改良劑、化學(xué)柵等方法?；瘜W(xué)改良劑是目前常見的化學(xué)方法，常見投放的物質(zhì)有石灰、磷酸鹽、骨粉、硅酸鹽、鈣鎂磷肥、秸稈、禽畜糞便、泥炭等。石灰可以增加土壤的pH 值，可以降低土壤重金屬富集的速度。硅酸鹽和磷酸鹽可以將土壤中的重金屬進行固化，實現(xiàn)土壤中重金屬形成不溶于水的沉淀物質(zhì)。生物炭中含有很多疏松多孔的空隙，表面積大可以實現(xiàn)陽離子交換，可以將土壤中的污染物吸附，降低污染物的轉(zhuǎn)化水平。生物炭具有堿性，可以將酸性土壤進行中和，降低土壤的毒性，生物炭是生物天然生活航所，微生物可以降解污染物。

化學(xué)淋洗法是把化學(xué)試劑將土壤中的重金屬向液相轉(zhuǎn)移，去除重金屬。這項技術(shù)的核心部分是尋找恰當(dāng)?shù)奶崛瑢⒅亟饘俜蛛x，同時不會對土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，也沒有二次污染。螯合劑是淋洗法的一種，是土壤溶液中重金屬的離子與螯合劑產(chǎn)生穩(wěn)定的螯合物，實現(xiàn)重金屬可溶，增加淋洗水平。這項技術(shù)中螯合劑成功引導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)是很重要的部分，EDTA、DTPA可以明顯降低土壤重金屬可給性能。表面活劑可以減少溶劑中表面的張力。在土壤提取技術(shù)中使用的比較多，在充分思考土壤性質(zhì)以及類型的前提下，選取對應(yīng)的表面活性劑，可以提高配體的溶解性能，形成離子吸附、絡(luò)合等作用可以把土壤重金屬物質(zhì)從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化，最終將重金屬去除。

化學(xué)柵方法是可以透水還能實現(xiàn)較好沉淀的固體材料，將化學(xué)柵放到污染物的最下面，或者是土壤第二次含水層部分，有機物在固體材料中堆積，可以將污染物收集起來，防止再污染。

3 生物修復(fù)方法

生物修復(fù)辦法是運用動物、植物，或者是微生物將土壤中的污染重金屬降解，改善環(huán)境的過程。

3.1 植物修復(fù)技術(shù)

自然界中有一些植物對某種或者及幾種特定的重金屬具有超能力的富集，可以將土壤內(nèi)的重金屬從根部向莖轉(zhuǎn)移，減少土壤重金屬含量的植物叫做超富集植物，通常情況下，植物對重金屬的吸附能力是100倍以上。植物修復(fù)技術(shù)就是在此基礎(chǔ)上展開的，使用生物或者化學(xué)措施轉(zhuǎn)化、吸收、降解土壤中的重金屬污染物的一種措施。植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點非常多，環(huán)保、經(jīng)濟、對土壤擾動小、安全等，得到了學(xué)術(shù)界和各級政府的廣泛關(guān)注，目前形成了很多去除土壤重金屬的友好、生態(tài)的技術(shù)，是降低土壤重金屬含量的法寶。植物修復(fù)辦法關(guān)鍵是找到超富集植物。通過多年研究，蜈蚣草可以富集土壤中鉛、砷、鋅等眾多重金屬，實驗中尾款庫泄漏寸草不生的污染地區(qū)，種植東南景天以及蜈蚣草，可以從土壤中提取鎘、砷，同時進行了無害化收集。目前已經(jīng)能滿足桑葉種植的各項指標(biāo)。

3.2 動物修復(fù)技術(shù)

動物修復(fù)技術(shù)是將土壤中的常見動物鼠、蚯蚓等，直接分解、吸收、轉(zhuǎn)化或者是提高土壤的各項指標(biāo)、增強肥力，實現(xiàn)微生物和植物的快速生長，從而修復(fù)土壤污染。蚯蚓時候大型的土壤動物類別，可以優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤空氣含量和水含量，增加土壤的總體肥力，最終改善土壤的各項指標(biāo)。蚯蚓是動物修復(fù)土壤的代表，蚯蚓的活動、植物生長可以將土壤中的重金屬富集起來，然后將重金屬轉(zhuǎn)移到蚯蚓和植物中，降低土壤中重金屬的含量，徹底清除土壤中的重金屬。方法安全有效，值得推廣。

3.3 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物對土壤的修復(fù)是運用土壤中的微生物，常見的微生物有細(xì)菌、藻類、真菌等，對重金屬進行氧化還原、沉淀、吸收等，減少土壤中重金屬的含量的過程。微生物中含有大量的脂多糖、胞外多糖等重要的重金屬螯合物，有的是在微生物正常代謝中形成絡(luò)合物或者是有機酸，將重金屬的離子解析或者溶解，氧化還原反應(yīng)還會將重金屬的形態(tài)發(fā)生改變，降低毒性，從土壤中轉(zhuǎn)移。土壤中含有很多微生物，有的微生物的降解重金屬能力比較差，有的比較好，需要尋找優(yōu)勢微生物種群。微生物的優(yōu)勢有通過修復(fù)后，土壤基本結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，有的土壤肥力高于治理前；污染物濃度降低的非常明顯；可以實現(xiàn)就地處理；環(huán)境影響很低；修復(fù)成本很少；幾乎沒有應(yīng)用限制。土壤中的Cr 可以經(jīng)過土壤中微生物的富集、吸附作用降低Cr 的毒性，增加生物可利用性，最終修復(fù)土壤的目的。微生物固化技術(shù)是使用化學(xué)、物理的方法將微生物或者酶限定在有限的空間中，保持微生物和酶的活性，實現(xiàn)長期使用的技術(shù)。運用微生物修復(fù)的技術(shù)可以根據(jù)高效降解菌實現(xiàn)污染物的降解。當(dāng)前污染土壤的降解菌包含外來菌、土著菌等。降解的過程中污染物成分復(fù)雜，次生代謝的中間降解物質(zhì)具有更大的毒性。微生物的固化技術(shù)在土壤修復(fù)過程中使用的比較多，石油污染、廢水、泥漿等均有良好的修復(fù)效果，已經(jīng)被科研人員足夠重視，同時微生物修復(fù)技術(shù)主要的運用微生物完成修復(fù)工作，需要培養(yǎng)更多更優(yōu)質(zhì)的微生物，同時為微生物的生活提供良好的生活環(huán)境，發(fā)揮其最大作用。

4 聯(lián)合修復(fù)手段

單一修復(fù)方法效果非常有限，將多個手段聯(lián)合起來發(fā)揮各自方法的優(yōu)勢，可以更好的治理土壤重金屬污染，也是未來土壤修復(fù)技術(shù)的研究方向。

4.1 螯合劑-菌根聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

螯合劑加入土壤中可以將土壤中的重金屬活化，重金屬的濃度過高則會對植物的生長產(chǎn)生一定的抑制作用，叢植菌可以促進植物的生長，可以增強植物對重金屬更有耐性。叢植菌、螯合劑合起來使用可以將兩者的優(yōu)勢發(fā)揮最大效果，首先讓植物可以正常生長，加強植物對重金屬污染的土壤進行一定的修復(fù)。微生物、螯合劑、植物類別、生長環(huán)境等因素不同，會產(chǎn)生不同的修復(fù)效果，因此需要科研人員對不同條件下各項指標(biāo)進行詳細(xì)實驗，已取得最好的土壤修復(fù)效果。

4.2 有機肥-菌根聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

有機肥不僅可以為植物生長提供重要的養(yǎng)分，同時有機質(zhì)還會對土壤的吸附能力、緩沖能力增加很好的效果，發(fā)揮著還原、吸附、揮發(fā)等關(guān)鍵作用，對降解生物毒性具有重要的意義，促進植物生長，對土壤重金屬修復(fù)工作具有重要的意義。溫室盆栽中使用叢枝菌、加入牛糞對土壤中的鉛進行修復(fù)。在鉛濃度一致的情況下，使用叢枝菌、牛糞的復(fù)合作用可以明顯促進煙草植物的生長，增加煙草的營養(yǎng)。這種處理方式土壤中鉛含量明顯降低。土壤pH 值升高，鉛的有效性明顯下降。叢枝菌真菌、有機肥可以修復(fù)土壤重金屬污染，效果明顯。

4.3 動物植物聯(lián)合修復(fù)

動物和植物聯(lián)合修復(fù)效果明顯高于動物、植物相互疊加的效果，動物、植物、微生物每一方的活動對其他方面都有促進作用。植物的根系生長、微生物的日?；顒?，都會提高蚯蚓對土壤中的重金屬的富集、轉(zhuǎn)化、吸附，蚯蚓活動、植物生長同時為微生物的生活環(huán)境提供了重要的物質(zhì)來源和保證。

4.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)辦法

合理控制土壤中的水分含量，從而可以調(diào)節(jié)土壤氧化還原電位的作用。土壤中的重金屬的活性與土壤中氧化還原的狀況關(guān)系比較密切，土壤中水分是調(diào)節(jié)土壤氧化還原反應(yīng)的關(guān)鍵因素，控制土壤水分可以明顯減少土壤重金屬的危害作用。土壤內(nèi)的很多重金屬經(jīng)常會產(chǎn)生硫化物的沉淀，減少重金屬的移動性能以及生物的活性?；?、農(nóng)藥、有機肥料的適當(dāng)使用可以達到事半功倍的效果。農(nóng)藥的施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本措施，同時也是土壤重金屬的關(guān)鍵來源，需要降低肥料和農(nóng)藥中的重金屬含量，減少對土壤的危害，不斷提高農(nóng)藥和話費的工藝流程，從源頭降低產(chǎn)品的重金屬含量，指導(dǎo)農(nóng)民合理使用化肥和農(nóng)藥，切記超量使用，運用科學(xué)手段提高土壤肥力，調(diào)節(jié)土壤重金屬的含量。

5 結(jié)語

近些年來，我國陸續(xù)發(fā)生了多起土壤重金屬污染事件，對居民的健康影響可想而知。土壤重金屬污染關(guān)系到糧食安全、環(huán)境問題等眾多方面。加強土壤重金屬污染的修復(fù)工作可以改善農(nóng)產(chǎn)品的安全，從而保證居民的身體健康?，F(xiàn)代的修復(fù)技術(shù)從科學(xué)角度出發(fā)，修復(fù)土壤的污染問題，維持土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)的問題，每個修復(fù)方法都有自己的適用范圍，可以使用生物、物理、化學(xué)等方法融合在一起，實現(xiàn)高效、低耗的技術(shù)手段。