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(tuán)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(duì)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(jìn)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(shí)才進(jìn)行治理，需要投入更多的資金，有時(shí)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(shí)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(píng)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(shí)，充分掌握被污染土壤的各項(xiàng)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(gè)方法效果明顯、簡(jiǎn)單操作，土壤中污染物含量較少時(shí)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(shí)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(jìn)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(jìn)行混合，降低表層土壤中污染物含量的方法，這個(gè)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(jī)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(shí)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(jìn)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(jìn)行吸附，蒸發(fā)后的氣體進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后就可以向大氣中排放。溫度270℃，含有土壤燃燒兩個(gè)小時(shí)后，可以將土壤中的50%～90%的汞進(jìn)行去除，損失約15%的有機(jī)質(zhì)，使用熱力恢復(fù)法處理時(shí)土壤耕作層仍達(dá)標(biāo)，可以繼續(xù)使用。土壤汞污染嚴(yán)重時(shí)，可以使用該方法進(jìn)行處理，同時(shí)也會(huì)有治理費(fèi)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(jìn)行固化，實(shí)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(shí)現(xiàn)陽(yáng)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(jìn)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(xiàng)技術(shù)的核心部分是尋找恰當(dāng)?shù)奶崛?，將重金屬分離，同時(shí)不會(huì)對(duì)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(shí)現(xiàn)重金屬可溶，增加淋洗水平。這項(xiàng)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(duì)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(shí)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(jī)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(yùn)用動(dòng)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(duì)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?gòu)母肯蚯o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(duì)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(diǎn)非常多，環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、對(duì)土壤擾動(dòng)小、安全等，得到了學(xué)術(shù)界和各級(jí)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(shí)驗(yàn)中尾款庫(kù)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(shí)進(jìn)行了無害化收集。目前已經(jīng)能滿足桑葉種植的各項(xiàng)指標(biāo)。

3.2 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

動(dòng)物修復(fù)技術(shù)是將土壤中的常見動(dòng)物鼠、蚯蚓等，直接分解、吸收、轉(zhuǎn)化或者是提高土壤的各項(xiàng)指標(biāo)、增強(qiáng)肥力，實(shí)現(xiàn)微生物和植物的快速生長(zhǎng)，從而修復(fù)土壤污染。蚯蚓時(shí)候大型的土壤動(dòng)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(xiàng)指標(biāo)。蚯蚓是動(dòng)物修復(fù)土壤的代表，蚯蚓的活動(dòng)、植物生長(zhǎng)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(duì)土壤的修復(fù)是運(yùn)用土壤中的微生物，常見的微生物有細(xì)菌、藻類、真菌等，對(duì)重金屬進(jìn)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(jī)酸，將重金屬的離子解析或者溶解，氧化還原反應(yīng)還會(huì)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(shì)微生物種群。微生物的優(yōu)勢(shì)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(shí)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期使用的技術(shù)。運(yùn)用微生物修復(fù)的技術(shù)可以根據(jù)高效降解菌實(shí)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(shí)微生物修復(fù)技術(shù)主要的運(yùn)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(shí)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(gè)手段聯(lián)合起來發(fā)揮各自方法的優(yōu)勢(shì)，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(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的抑制作用，叢植菌可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，可以增強(qiáng)植物對(duì)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(shì)發(fā)揮最大效果，首先讓植物可以正常生長(zhǎng)，加強(qiáng)植物對(duì)重金屬污染的土壤進(jìn)行一定的修復(fù)。微生物、螯合劑、植物類別、生長(zhǎng)環(huán)境等因素不同，會(huì)產(chǎn)生不同的修復(fù)效果，因此需要科研人員對(duì)不同條件下各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)實(shí)驗(yàn)，已取得最好的土壤修復(fù)效果。

4.2 有機(jī)肥-菌根聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

有機(jī)肥不僅可以為植物生長(zhǎng)提供重要的養(yǎng)分，同時(shí)有機(jī)質(zhì)還會(huì)對(duì)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(duì)降解生物毒性具有重要的意義，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，對(duì)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(duì)土壤中的鉛進(jìn)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(jìn)煙草植物的生長(zhǎng)，增加煙草的營(yíng)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(jī)肥可以修復(fù)土壤重金屬污染，效果明顯。

4.3 動(dòng)物植物聯(lián)合修復(fù)

動(dòng)物和植物聯(lián)合修復(fù)效果明顯高于動(dòng)物、植物相互疊加的效果，動(dòng)物、植物、微生物每一方的活動(dòng)對(duì)其他方面都有促進(jìn)作用。植物的根系生長(zhǎng)、微生物的日?；顒?dòng)，都會(huì)提高蚯蚓對(duì)土壤中的重金屬的富集、轉(zhuǎn)化、吸附，蚯蚓活動(dòng)、植物生長(zhǎng)同時(shí)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(huì)產(chǎn)生硫化物的沉淀，減少重金屬的移動(dòng)性能以及生物的活性?；?、農(nóng)藥、有機(jī)肥料的適當(dāng)使用可以達(dá)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(shí)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(duì)土壤的危害，不斷提高農(nóng)藥和話費(fèi)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(yùn)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(guó)陸續(xù)發(fā)生了多起土壤重金屬污染事件，對(duì)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(qiáng)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。現(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(gè)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(shí)現(xiàn)高效、低耗的技術(shù)手段。