土壤重金屬污染及其修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

葛 華

天津市聯(lián)合環(huán)保工程設(shè)計(jì)有限公司

1 引言

土壤是保證人們生存的基礎(chǔ)條件，在人們的日常生活中占據(jù)十分重要的地位。根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究顯示目前我國(guó)土壤污染問(wèn)題非常嚴(yán)峻，尤其是重金屬污染已經(jīng)對(duì)土壤生態(tài)產(chǎn)生了巨大的危險(xiǎn)，所以通過(guò)有效的修復(fù)技術(shù)改善土壤重金屬污染現(xiàn)狀具有非常重要的意義。

2 土壤重金屬污染危害

重金屬污染具有長(zhǎng)期性、隱蔽性以及不可逆性，而且治理難度非常高，出現(xiàn)重金屬污染不僅會(huì)造成農(nóng)作物的減產(chǎn)，還會(huì)影響農(nóng)作物的品質(zhì)，另外重金屬還可以通過(guò)農(nóng)作物進(jìn)入食物鏈，對(duì)人體的健康產(chǎn)生危險(xiǎn)。由于在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中突然處于核心的位置，一旦出現(xiàn)土壤污染問(wèn)題，就會(huì)通過(guò)多種不同的渠道將污染物傳輸給大氣和水體，造成嚴(yán)重的水體和大氣污染，從而進(jìn)入到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，造成嚴(yán)重的破壞。在2016年我國(guó)頒布了土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃，在計(jì)劃中也指出現(xiàn)如今土壤安全問(wèn)題已經(jīng)全面成為小康社會(huì)建設(shè)的突出問(wèn)題之一。通過(guò)有效的修復(fù)技術(shù)對(duì)重金屬污染問(wèn)題進(jìn)行治理，能夠促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的進(jìn)一步發(fā)展，還能夠保障人們的身體健康，所以對(duì)土壤重金屬污染問(wèn)題進(jìn)行治理已經(jīng)成為目前工作中的最重要內(nèi)容。

3 重金屬污染的原因

3.1 農(nóng)業(yè)污染源

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有可能會(huì)造成土壤的重金屬污染，特別是化肥農(nóng)藥的使用。使用肥料會(huì)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，保證農(nóng)作物的品質(zhì)，而且還能夠有效保障糧食安全，但是由于其中的補(bǔ)充作物，會(huì)在滿足植物生長(zhǎng)需求的同時(shí)，產(chǎn)生一些有毒有害的物質(zhì)，將重金屬元素帶入到土壤中，當(dāng)這些有害物質(zhì)積累到一定程度超過(guò)土壤的自凈能力，就會(huì)影響植物的進(jìn)一步生長(zhǎng)，進(jìn)而降低農(nóng)作物的品質(zhì)。另外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用到的塑料薄膜，在生產(chǎn)過(guò)程中使用到的熱穩(wěn)定劑中含有Cd、Pb，這些塑料薄膜的過(guò)量使用也有可能會(huì)導(dǎo)致土壤出現(xiàn)重金屬污染。

3.2 工業(yè)污染源

工業(yè)污染是出現(xiàn)重金屬污染的主要污染源，隨著工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)一步提升，我國(guó)在很多方面都取得了巨大的進(jìn)步，但是由此帶來(lái)的土壤污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，例如工礦業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致廢渣廢氣的大量產(chǎn)生，會(huì)加大重金屬的擴(kuò)散吸附以及沉降，導(dǎo)致重金屬過(guò)量累積。由于金屬的冶煉也會(huì)加大重金屬的含量，例如濕法煉銅會(huì)加大土壤中的銅含量，化工生產(chǎn)過(guò)程中如果將廢水直接用于灌溉，也會(huì)導(dǎo)致土壤中的重金屬含量過(guò)高。

4 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

4.1 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)主要包括微生物修復(fù)和植物修復(fù)。微生物修復(fù)主要是利用微生物的氫和吸附作用，將其轉(zhuǎn)化為毒性較低的產(chǎn)物，降低重金屬污染對(duì)土壤的危害。植物修復(fù)技術(shù)主要就是利用植物對(duì)重金屬進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)移來(lái)降低土壤中重金屬的含量，其主要包括植物揮發(fā)、植物固定以及富集等?，F(xiàn)如今，我國(guó)發(fā)現(xiàn)的重金屬超累積的植物包括東南景天、蜈蚣草以及龍葵等。東南景天能夠?qū)⑼寥乐械腃d、Zn、Pb進(jìn)行有效的吸收，將其轉(zhuǎn)移到地上的部分；蜈蚣草可以對(duì)砷進(jìn)行富集作用，而龍葵能夠?qū)d進(jìn)行富集。使用這種修復(fù)技術(shù)不會(huì)對(duì)重金屬污染的土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的破壞，而且治理成本相對(duì)較低，然而使用生物修復(fù)技術(shù)也具有一定的局限性，使用植物修復(fù)期周期很長(zhǎng)，一般多用于污染濃度較低的土壤，而且在具體的治理過(guò)程中，如果處理不當(dāng)，還有可能會(huì)導(dǎo)致二次污染。使用生物修復(fù)技術(shù)對(duì)于周圍環(huán)境的條件也非常敏感，如果條件出現(xiàn)變化時(shí)，微生物的活性將會(huì)下降，造成不穩(wěn)定性，此外使用微生物修復(fù)技術(shù)，很難將微生物從修復(fù)的土壤中分離出來(lái)。

4.2 化學(xué)治理技術(shù)

化學(xué)治理技術(shù)就是利用化學(xué)藥劑對(duì)土壤中的重金屬元素進(jìn)行吸附沉淀以及抑制改變其形態(tài)和價(jià)態(tài)，這樣就能夠有效降低土壤中的重金屬含量。現(xiàn)如今，使用化學(xué)治理技術(shù)主要包括化學(xué)抑制法、化學(xué)改良法以及有機(jī)制改良法等。化學(xué)改良法主要是指將重金屬污染的土壤中投入一定量的化學(xué)改良劑，這樣就能夠有效改變土壤中的重金屬形態(tài)，將重金屬污染的土壤中溶解性和遷移性較高的重金屬進(jìn)行鈍化，降低植物對(duì)重金屬的利用率。一般來(lái)說(shuō)最常使用到的改良劑包括磷酸鹽、碳酸鈣以及石灰石。碳酸鈣和石灰石能夠有效改善土壤的pH值，使重金屬元素轉(zhuǎn)化成氫氧化物等難溶解的物質(zhì)，碳酸鈣和石灰石還會(huì)對(duì)Cd、Cu、Zn等重金屬污染的土壤起到有效的改良作用；磷酸鹽能夠?qū)⒅亟饘僭剞D(zhuǎn)化為磷酸鹽等難溶解的物質(zhì)可以有效降低Pb、Cu、Zn、Cd等重金屬的含量。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中需要根據(jù)不同改良劑的應(yīng)用機(jī)理，結(jié)合重金屬污染的類型，有針對(duì)性的選擇改良劑。使用有機(jī)制改良法是在重金屬污染的土壤中添加有機(jī)物質(zhì)，這樣就能夠?qū)Ω鞣N陽(yáng)離子進(jìn)行替代，從而改變土壤的pH值。

4.3 物理修復(fù)技術(shù)

第一，直接換土法。就是將干凈的土壤替換原有的重金屬污染土壤，使用這樣的方式效率非常高，但是由于開(kāi)挖換土的工程量很大，而且治理的成本相對(duì)較高，一般只將其應(yīng)用到修復(fù)后利用價(jià)值極高的土壤中。第二，熱化法。使用這樣的方法就是通過(guò)間接或者直接加熱的方式，主要加熱源包括水蒸氣加熱、電阻加熱、燃?xì)饧訜岬龋瑢⑼寥赖臏囟壬仙侥繕?biāo)值，這樣就會(huì)將土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，對(duì)氣態(tài)污染物進(jìn)行有效的收集，就可以降低重金屬的含量，使用這樣的方式一般多用于含水量較低，滲透能力較好的地塊，但是在加熱的過(guò)程中消耗的能源較高，成本較大，所以只適用于含汞污染的土壤中。第三，玻璃化法。使用高溫處理可以將土壤中的重金屬進(jìn)行融化，冷卻以后就能夠形成堅(jiān)硬的玻璃狀態(tài)物質(zhì)，使用物理的方式將這種物質(zhì)分離，玻璃化主要包括異位和原位兩種形式。使用高溫?zé)崮苤饕ㄎ⒉訜?、電加熱以及化石燃料加熱食用，這樣的方式效率非常高，而且能夠有效取出多種重金屬污染物，但是在應(yīng)用過(guò)程中需要消耗極大的能源，治理成本非常高。

4.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)法

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要是指農(nóng)業(yè)修復(fù)和生態(tài)修復(fù)兩種。農(nóng)業(yè)修復(fù)是調(diào)整農(nóng)業(yè)工作的管理機(jī)制，種植一些不會(huì)參與到食物鏈中的植物，來(lái)提高有機(jī)肥的使用量，這樣就能夠有效固定住金屬污染物，使用能夠消減重金屬含量的化肥，可以有效降低土壤中重金屬的含量。生態(tài)修復(fù)就是通過(guò)調(diào)節(jié)土壤的肥力、酸堿度、有機(jī)制以及pH值等來(lái)對(duì)土壤的環(huán)境氣溫，空氣濕度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，控制重金屬污染所處的環(huán)境介質(zhì)，降低重金屬污染物的活性，這樣就能夠有效遷移重金屬污染物，降低重金屬對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行治理的過(guò)程中，使用生態(tài)修復(fù)技術(shù)效率很低，在短時(shí)間內(nèi)很難看到明顯的修復(fù)成果。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)如今針對(duì)土壤重金屬污染治理的方式很多，使用不同的修復(fù)技術(shù)有各自的優(yōu)勢(shì)，但是也有一定的局限性，所以很難達(dá)到預(yù)期的推廣效果。對(duì)重金屬污染進(jìn)行治理是一個(gè)綜合性的項(xiàng)目，需要利用多種不同的技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，才能夠有效治理重金屬污染，切實(shí)提高土壤治理的有效性。