重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)與實(shí)踐初探

姚忱

【摘 ?要】近年來，雖然世界工業(yè)化程度不斷加深，但土壤重金屬污染事件也日益增加，給社會群眾的身心健康帶來了嚴(yán)重的危害，加大土壤重金屬防治力度成為人們普遍關(guān)注的話題。論文詳細(xì)分析了關(guān)于重金屬土壤污染的危害性，并基于物化修復(fù)、生物修復(fù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)的角度提出改進(jìn)措施，同時列舉了效果較好的土壤修復(fù)工程，以供參考。

【Abstract】In recent years， although the industrialization degree of the world is deepening， the incidents of heavy metal polluted soil are also increasing day by day， which brings serious harm to the physical and mental health of the public， and strengthening the prevention and control of heavy metal polluted soil ?has become a topic of general concern. This paper analyzes in detail the harmfulness of heavy metal polluted soil， and proposes improvement measures based on physicochemical remediation， bioremediation and agro-ecological remediation， and lists the effective soil remediation projects， for reference.

【關(guān)鍵詞】重金屬污染;土壤;修復(fù)技術(shù)

【Keywords】heavy metal pollution; soil; remediation technology

【中圖分類號】X53 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）02-0172-02

1 引言

土壤是我國重要的自然資源，能夠?yàn)檗r(nóng)作物提供豐富的能源與養(yǎng)料，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。然而一旦土壤受到重金屬的污染，極易致使植株的基因突變，產(chǎn)生不利因子，影響作物的正常發(fā)展，最終也會危害到人類本身。國內(nèi)土壤污染以耕地污染為主，不同污染源差異較大，需要因地制宜地應(yīng)用修復(fù)技術(shù)，通過風(fēng)險(xiǎn)控制區(qū)劃來實(shí)現(xiàn)修復(fù)。

2 重金屬污染對土壤帶來的危害

造成土壤重金屬污染的原因主要是人類所進(jìn)行的工業(yè)活動、農(nóng)業(yè)活動等會排放大量的污染氣體和其他物質(zhì)，這些有害物質(zhì)會滲透到土壤中逐漸積累而超過背景值，微量元素包括汞、鎘、鉛、鉻等毒性金屬元素、類金屬（如砷）等生物毒性顯著的元素以及其他有毒元素如鋅、蘗、銅等。近年來，土壤重金屬污染的危害越來越嚴(yán)重，體現(xiàn)在食物中毒、生態(tài)失衡、水土惡化等[1]。要發(fā)揮重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的作用，首先就要理解重金屬的來源，然后針對“去除”這一核心來進(jìn)行。

2.1 重金屬的污染源

第一，大氣污染。受冶煉、電力、化工等工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)挠绊?，在燃燒煤炭、石油等燃料的過程中均會產(chǎn)生大量的重金屬顆粒物，這些顆粒物受氣流的作用進(jìn)入大氣中，再經(jīng)過沉降進(jìn)入土壤結(jié)構(gòu)，致使重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)。實(shí)踐證明，土壤中重金屬污染與金屬汞的不斷累積有著密切關(guān)聯(lián)。大氣中重金屬物質(zhì)會利用土壤的吸附作用、植物的介質(zhì)吸收等特點(diǎn)進(jìn)入土壤中。

第二，污水灌溉。城鄉(xiāng)建設(shè)腳步的不斷加快，使得工業(yè)化發(fā)展明顯提速，廢水污染問題也逐漸顯露出來。大量未經(jīng)處理的污水被隨意排放到河流、田地，造成污水灌溉，影響作物的生長。

第三，工業(yè)活動。采礦、冶煉等產(chǎn)生的廢渣、廢氣都會產(chǎn)生大量的重金屬物質(zhì)，對周圍環(huán)境造成不同程度的污染，并且還會大范圍擴(kuò)散。

2.2 重金屬污染的危害

據(jù)調(diào)查，我國耕地土壤所遭受重金屬污染的面積高達(dá)3000萬km2，其中以汞、鉛含量為首，對植株的正常生長和人體健康造成極大威脅，癌癥等惡性疾病的誘發(fā)率逐年提升，社會重金屬中毒事件層出不窮，如廣東韶關(guān)鎘超標(biāo)，要求有關(guān)政府和工業(yè)企業(yè)必須落實(shí)污染治理工作，盡快修復(fù)被污染的土壤。與酸堿鹽污染不同，重金屬污染具有一定的隱蔽性、長期性和不可逆轉(zhuǎn)性，隨著時間的推移，重金屬元素會在土壤中不斷富集，不僅會降低土壤的營養(yǎng)物質(zhì)含量，減少作物的有機(jī)物積累，同時也會污染地下水體，危害水生物[2]。

3 重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)

重金屬污染土壤問題已經(jīng)引發(fā)全球關(guān)注，其對社會的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境建設(shè)都有較大影響。對此，為了切實(shí)保障生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，維護(hù)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的正常發(fā)展，需要加強(qiáng)對污染土壤的修復(fù)工作，這也是防控重金屬污染的前提。常見的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)有物化技術(shù)、工程技術(shù)、礦物技術(shù)以及生物技術(shù)等。

3.1 物化修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)手段眾多，一般分為電動修復(fù)、電熱修復(fù)、土壤淋洗等，能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤中重金屬物質(zhì)的定向收集、分離吸附和液相回收，逐漸降低重金屬物質(zhì)的含量。物理修復(fù)是當(dāng)前應(yīng)對重金屬土地污染問題的主流措施，相對其他修復(fù)技術(shù)，物理技術(shù)多為原位修復(fù)，可以控制運(yùn)輸成本，但技術(shù)含量較高，并且只能用于小規(guī)模土壤處理，具有局限性[3]。化學(xué)修復(fù)技術(shù)則彌補(bǔ)了這一缺陷，應(yīng)用性較高，其原理是將化學(xué)藥物噴灑在土壤中，使其與重金屬物質(zhì)相互發(fā)生氧化還原反應(yīng)，隨之吸納，對土壤進(jìn)行防治，增加對重金屬污染的抵抗性。在采用化學(xué)藥物降解重金屬的過程中發(fā)現(xiàn)，拮抗技術(shù)的效果最佳，清潔力度較高，并且得到了廣泛應(yīng)用。拮抗技術(shù)主要使用吸附、修復(fù)能力較高的藥物來整治土壤，具有便捷性和應(yīng)用性的特點(diǎn)，但無法從源頭上制止金屬污染。

3.2 工程技術(shù)與礦物技術(shù)

工程修復(fù)技術(shù)涵蓋了多種修復(fù)手段，如對土壤進(jìn)行變換運(yùn)作（把污染土壤拉走，換入新的干凈土壤）、客土作業(yè)（向污染土壤中加入大量的干凈土壤，覆蓋在表層或混勻，使污染物濃度降低或減少污染物與植物根系的接觸）、深耕翻土（深翻土壤，聚集在表層的污染物分散到土壤深層，達(dá)到稀釋和自處理的目的），這些修復(fù)手段適用于輕度污染或重度污染的土壤。修復(fù)方法是使用未受污染的土壤來代替部分污染土壤，稀釋原有重金屬物質(zhì)的含量，提高土壤環(huán)境容量。礦物修復(fù)技術(shù)是利用天然礦物質(zhì)來降低土壤中的金屬物質(zhì)，不僅可以再次利用廢棄礦物，還可以最大限度地保護(hù)環(huán)境，如對于膨潤土和凹凸棒石等粘土礦物，能夠利用吸附作用而降低金屬含量。

3.3 生物技術(shù)

此技術(shù)利用了生物的消減能力來控制污染物的含量，操作便捷，修復(fù)效果明顯。生物技術(shù)具有的多樣性修復(fù)手段可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)修復(fù)手段。一是動物修復(fù)技術(shù)，這是基礎(chǔ)性、天然性技術(shù)，將蚯蚓、老鼠等生物放入土中進(jìn)行吸附，然后再進(jìn)行澆灌，驅(qū)趕吸附了污染物質(zhì)的生物。二是植物技術(shù)，利用植物來吸收物質(zhì)，植被在吸收污染物后可以通過自身降解功能化解污染物質(zhì)，能夠徹底清除重金屬物質(zhì)。三是微生物技術(shù)，由微生物的氧化還原、吸附沉淀功能來降解一些分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的無機(jī)物。土壤中的微生物活性較高，它們大多帶有自由電荷，新陳代謝快，當(dāng)周圍環(huán)境存在重金屬物質(zhì)時，它們會運(yùn)用自帶的耐重金屬細(xì)菌來吸附這些元素，從而溶解金屬離子，使其發(fā)生反應(yīng)。微生物修復(fù)具有較好的降解作用，且對自然環(huán)境無二次危害。此外，植被修復(fù)也是常用的修復(fù)手段，植物提取法是利用吸附能力較好的植物吸收并轉(zhuǎn)移土壤中的重金屬，使其集中到收割部位;植物揮發(fā)法可以利用植物的生理活動來轉(zhuǎn)變重金屬的結(jié)構(gòu)形態(tài)，使其揮發(fā);植物固化法可以通過根系來過濾、鈍化、固定金屬元素，降低土壤中的活性物質(zhì);植物促進(jìn)法一般用于本身不具有吸收作用的植物，但其根系產(chǎn)生的分泌物如氨基酸、糖類等可以促進(jìn)根系周圍微生物的生化反應(yīng)，如小花南芥對鉛鋅復(fù)合污染的治理。在農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)方面，可以通過種植多樣的植物來提高土壤含水量以及其他有機(jī)物。結(jié)合土壤污染情況制定匹配的輪作制度，改變土壤活性，控制藥物使用，保障作物生長安全。

4 重金屬污染土壤的修復(fù)實(shí)踐

在長期的重金屬土壤修復(fù)工程中，我國已初步取得了一些成就，土壤恢復(fù)效果不斷提升，修復(fù)成本也得到了有效控制。探討系列修復(fù)技術(shù)和流程，把握重點(diǎn)，可以為后續(xù)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目提供借鑒。除了上述修復(fù)技術(shù)之外，生物固體堆肥、糖酸鹽改良劑、玻璃化技術(shù)等新興技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)了修復(fù)效果，降低了重金屬的危害作用。例如，湘江區(qū)域的土壤修復(fù)綜合示范項(xiàng)目，稻田修復(fù)質(zhì)量非常高，降低了約64%的Cd含量，這些實(shí)踐證明，重金屬土壤修復(fù)技術(shù)的合理運(yùn)用具有很好的實(shí)用性，能夠滿足現(xiàn)階段土壤保護(hù)的需求。

5 結(jié)語

總而言之，重金屬污染土壤修復(fù)是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的工作，關(guān)乎著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和民生，隨著“土十條”和“十三五生態(tài)環(huán)保規(guī)劃”的發(fā)布實(shí)施，土壤污染在“十三五”期間也成為生態(tài)環(huán)保經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的一場重要戰(zhàn)役。對于各種土壤修復(fù)技術(shù)，要總結(jié)應(yīng)用成果，不斷研究，揚(yáng)長避短，綜合治理，治理效果才會更好。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李祥慰.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)與實(shí)施要點(diǎn)研究[J].大科技，2017（10）：336.

【2】畢薇，林志堅(jiān).重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展[J].廣東化工，2016（13）：110-111.

【3】張真源.土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控制度的規(guī)范分析與完善路徑[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)：社會科學(xué)版，2019（05）：1-8.