土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展

符永鵬

（甘肅省隴南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 甘肅隴南 746000）

引言

土壤作為人類生存的基礎(chǔ)，關(guān)系著人類身心健康以及社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。我國(guó)有著廣袤的國(guó)土資源，但是人口基數(shù)大，人均資源不足，加上受污染的土壤日漸增多，加劇了土壤資源緊張和人類需求增加之間的矛盾。此外，土壤污染會(huì)導(dǎo)致污染物流入植物，經(jīng)過(guò)生態(tài)循環(huán)流入到人體，對(duì)人體身心健康產(chǎn)生不良影響。為了保證人和自然能夠和諧長(zhǎng)遠(yuǎn)地發(fā)展，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)土壤污染的治理，尤其是重金屬污染，加強(qiáng)土壤修復(fù)，改善人類生存的環(huán)境，為子孫后代創(chuàng)造舒適的環(huán)境條件。

1 我國(guó)土壤中重金屬污染現(xiàn)狀分析

1.1 污染現(xiàn)狀簡(jiǎn)述

土壤重金屬污染主要是人類活動(dòng)造成的，受到污染的土壤重金屬含量超標(biāo)，對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量有著惡劣影響，甚至惡化當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。隨著我國(guó)近些年城市化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)加快了發(fā)展農(nóng)業(yè)、工業(yè)等各個(gè)方面的發(fā)展，同時(shí)也隨之產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的土壤重金屬污染問(wèn)題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用化肥農(nóng)藥，工廠排放污水量持續(xù)增加，加上汽車尾氣等問(wèn)題加劇了環(huán)境問(wèn)題[1]。長(zhǎng)期下去，如果不采取有效的治理和修復(fù)措施必然會(huì)嚴(yán)重威脅到我國(guó)的生態(tài)環(huán)境。為此，無(wú)論是國(guó)家、政府還是個(gè)人，都需要明確污染預(yù)防和治理的重要意義。

我國(guó)當(dāng)前有著較為嚴(yán)重的土壤重金屬污染問(wèn)題，具體表現(xiàn)在：（1）人們的認(rèn)知存在偏差，認(rèn)為重金屬污染來(lái)自于工程生產(chǎn)、采礦企業(yè)等和普通百姓生活工作沒(méi)有關(guān)系。（2）我國(guó)自從提倡可持續(xù)發(fā)展理念后開(kāi)始加大力度整治各個(gè)行業(yè)的污染問(wèn)題，各個(gè)政府部門(mén)也提高了控制、處罰力度，但是很多企業(yè)仍然沒(méi)有充分意識(shí)到重金屬污染的危害。（3）土壤有機(jī)質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)在微生物作用下會(huì)形成土壤腐殖質(zhì)，進(jìn)而和無(wú)機(jī)顆粒融合形成復(fù)合膠體，同時(shí)增加了土壤吸附重金屬元素的能力以及生物的有效性。所以，相比于有機(jī)質(zhì)含量較低的土壤，有機(jī)質(zhì)含量較高的土壤有著更強(qiáng)的吸附重金屬的能力?？梢?jiàn)，我國(guó)存在較多的重金屬污染來(lái)源，治理修復(fù)過(guò)程中需要多管齊下，多方面整治。

1.2 污染危害

土壤中常見(jiàn)的重金屬元素主要包括鉛、汞、砷、鎘、鉻五大元素，這些重金屬元素?zé)o法在自然環(huán)境中分解，經(jīng)過(guò)水體可以流入到植物中，進(jìn)而影響人體。另外，水中其他有害物質(zhì)融合重金屬元素后形成的物質(zhì)有可能具有更大的毒性，通過(guò)不斷流轉(zhuǎn)進(jìn)入到食物鏈中最終會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害。可見(jiàn)，土壤重金屬污染最終會(huì)危害人體的健康，還可能出現(xiàn)遺傳病等問(wèn)題，影響子孫后代。通過(guò)研究表明，全球各個(gè)國(guó)家地表中從工業(yè)革命之后已經(jīng)普遍存在鉛元素濃度升高的現(xiàn)象，近代人體中鉛含量也是原始人的一百多倍。重金屬元素進(jìn)入到人體后是難以通過(guò)新陳代謝作用排出的，會(huì)積累在人體內(nèi)，久而久之威脅人體健康，甚至當(dāng)污染物積累到一定量會(huì)造成人體死亡?？梢?jiàn)，重金屬污染有著很大的危害性，需要所有人員加強(qiáng)重視重金屬污染的治理和預(yù)防[2]。

2 重金屬污染土壤的生態(tài)環(huán)境治理原則

2.1 經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展

我國(guó)堅(jiān)持建設(shè)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)持綠水青山就是金山銀山的理念，要求統(tǒng)籌兼顧、全面布局、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，不能單純地犧牲環(huán)境謀求經(jīng)濟(jì)發(fā)展，堅(jiān)決避免經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)立的局面。我國(guó)需要加強(qiáng)協(xié)調(diào)好環(huán)境控制和經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩項(xiàng)工作，將可持續(xù)發(fā)展道路貫徹落實(shí)，嚴(yán)禁先污染后治理，積極為子孫后代創(chuàng)造健康舒適的生存環(huán)境。

2.2 誰(shuí)開(kāi)發(fā)誰(shuí)保護(hù)，誰(shuí)污染誰(shuí)治理

當(dāng)前我國(guó)有待進(jìn)一步完善和改進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)責(zé)機(jī)制。按照當(dāng)前法律發(fā)箍以及生態(tài)環(huán)境管控規(guī)定，堅(jiān)持誰(shuí)開(kāi)發(fā)誰(shuí)保護(hù)、誰(shuí)污染誰(shuí)治理的原則，加強(qiáng)考核各個(gè)企業(yè)的相關(guān)指標(biāo)，加大宣傳力度，提高企業(yè)、個(gè)人的生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，加大懲罰違規(guī)、違法企業(yè)和人員的懲治力度[3]。

2.3 堅(jiān)持“控制增量、減少存量”的原則

土壤重金屬污染治理工作需要投入較長(zhǎng)的時(shí)間，在短期內(nèi)難以完成，需要循序漸進(jìn)，不可能一蹴而就，為此，相關(guān)工作人員要做好長(zhǎng)期準(zhǔn)備，有足夠的耐心籌謀規(guī)劃。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)調(diào)查實(shí)際情況，對(duì)當(dāng)前我國(guó)土壤重金屬污染的現(xiàn)狀信息有準(zhǔn)確充分的了解，從而探討出適合不同區(qū)域治理的辦法方案，將治理方案的科學(xué)性和實(shí)用性提高，將重金屬污染增量進(jìn)行嚴(yán)格控制。針對(duì)歷史遺留的地區(qū)，在安全管控和土壤修復(fù)中堅(jiān)持安全利用原則。

3 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

3.1 工程治理措施

通過(guò)工程治理能夠徹底解決重金屬污染問(wèn)題，也是當(dāng)前土壤重金屬污染治理方法中比較具有權(quán)威性的方法。但是工程治理需要較大的工程量，所用人員、資金、設(shè)備等方面都較大，并且會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞，導(dǎo)致土壤肥力降低，同時(shí)也要對(duì)置換出來(lái)的污染土壤進(jìn)行治理。工程治理土壤中重金屬污染的方式主要包括客土、換土、深耕翻土等措施?？屯练ㄟm合應(yīng)用于污染比較嚴(yán)重的面積較小的農(nóng)業(yè)大棚土壤污染中，將沒(méi)有經(jīng)過(guò)污染的潔凈人工土、沙壤土等土壤加入到受污染的土方中，將土壤耕作層的重金屬濃度降低，將重金屬毒害植物根系作用減小，實(shí)現(xiàn)土壤生態(tài)修復(fù)速度的提升。換土法主要是轉(zhuǎn)移出受污染的土壤，根管潔凈土壤，達(dá)到受損土壤快速修復(fù)的目的。此方法有著十分明顯的效果，但是需要耗費(fèi)大量的精力和成本。換土法可以應(yīng)用于有放射性污染物或含有難分解已擴(kuò)散污染物的嚴(yán)重污染區(qū)域中，比如科研場(chǎng)所等。深耕翻土法適合應(yīng)用于污染較輕、耕作層較厚的土壤污染中，主要是銅鼓拌勻、翻動(dòng)、混合耕作層土壤來(lái)將地表土壤重金屬污染物的含量減少。

3.2 電泳法

電泳法無(wú)需增添土層或者翻耕土層而是直接針對(duì)重金屬污染土壤采取的修復(fù)辦法，在修復(fù)過(guò)程中需要將一個(gè)電極插入到受污染的土壤中，在電解質(zhì)和電廠推動(dòng)下重金屬會(huì)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)定向流動(dòng)到電極位置，然后利用收集裝置將土壤中的重金屬清除。這種方式能夠徹底清理重金屬，但是重金屬性質(zhì)、土壤性質(zhì)都會(huì)影響電泳法修復(fù)的效果，容易受到較多因素影響。該方法較為便捷，可以將土壤重金屬治理的時(shí)間大大縮短。在未來(lái)發(fā)展中，該技術(shù)必然會(huì)得到進(jìn)一步的改進(jìn)優(yōu)化，更好地服務(wù)于土壤重金屬污染治理中。

3.3 植物穩(wěn)定修復(fù)

通過(guò)種植非食用重金屬耐性能源植物達(dá)到重金屬形態(tài)、價(jià)態(tài)改變的方法為植物穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)⒅亟饘傥廴疚锏牧鲃?dòng)性和活性大大降低，能夠避免重金屬滲透或者擴(kuò)大對(duì)環(huán)境產(chǎn)生更大的影響。當(dāng)前植物穩(wěn)定修復(fù)方法廣泛地應(yīng)用于礦區(qū)土壤重金屬污染治理當(dāng)中，比如復(fù)墾廢棄礦山的尾礦工程。礦山廢棄地植被受到破壞是造成當(dāng)?shù)赝寥乐亟饘龠w移性升高的主要因素，在解決此類問(wèn)題時(shí)，可以采取傳統(tǒng)的處理方法，并且將治理經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益全面提升，降低廢棄礦山對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。但是該技術(shù)也僅僅是將土壤中的重金屬暫時(shí)穩(wěn)定住沒(méi)有將重金屬?gòu)氐紫?，如果條件合適重金屬還會(huì)恢復(fù)活性威脅生態(tài)環(huán)境[4]。

3.4 穩(wěn)定固化技術(shù)

穩(wěn)定固化技術(shù)為非破壞性方法，主要是用特定的材料將土壤中難以遷移的污染物質(zhì)活性進(jìn)行控制，將滲透率、表面積、活性減小。固化技術(shù)需要用惰性材料封入污染物當(dāng)中，通過(guò)將污染物暴露淋濾面積減少對(duì)污染物的遷移進(jìn)行控制。石灰性材料、水泥基材料、黏土礦物、含磷材料等都是當(dāng)前土壤重金屬污染中常見(jiàn)的穩(wěn)定固化材料，每種穩(wěn)定固化劑的使用方式都存在一定差別，比如在重金屬Cu、Cd 污染的酸性土壤適合使用石灰性材料，在污染程度較重的工業(yè)場(chǎng)地適合使用水泥基材料，在污染程度較輕的土壤中適合應(yīng)用黏土礦物，在修復(fù)Pb 污染土壤方面可以應(yīng)用含磷材料，在Cr 污染土壤的修復(fù)實(shí)踐中可以應(yīng)用吸附性強(qiáng)大的碳材料。農(nóng)業(yè)廢棄物有著較高的有機(jī)質(zhì)含量，可以對(duì)土壤進(jìn)行改良，在貧瘠的土壤中有著良好的應(yīng)用效果。可見(jiàn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)污染物的種類、程度、土壤性質(zhì)等合理選用治理措施[5]。

3.5 生物治理措施

在土壤重金屬污染治理中，生物治理技術(shù)越來(lái)越受到重視，該技術(shù)主要利用的是植物、動(dòng)物、微生物的特性，對(duì)污染物進(jìn)行降解、改良、抑制、吸收，將重金屬的毒性降低。植物修復(fù)技術(shù)主要是利用超富集植物將土壤中過(guò)量重金屬吸收，該方法無(wú)需投入過(guò)多的成本，并且有著污染小、美化環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代土壤重金屬污染治理中能夠發(fā)揮良好的作用。在大自然中存在著諸多類型的微生物，同時(shí)也可以采用人工培養(yǎng)的方式培養(yǎng)微生物群落。在土壤重金屬污染治理中，可以利用微生物的降解作用，將土壤中的重金屬污染物活性降低，甚至分解。微生物個(gè)體小，反之快，能夠分解環(huán)境污染物質(zhì)和化合物。

3.6 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境治理措施

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中采用因地制宜的耕種方法來(lái)培育合適的植物，將土壤的生態(tài)環(huán)境改善，將重金屬對(duì)人體產(chǎn)生的危害減少或者阻斷，此為農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境治理方法。在應(yīng)用該方法時(shí)，需要在重污染區(qū)栽種高富集重金屬的經(jīng)濟(jì)作物，在凈化土壤的同時(shí)美化環(huán)境。農(nóng)業(yè)生態(tài)治理方法雖然效果良好且成本低，但是需要較長(zhǎng)的周期，見(jiàn)效慢。

結(jié)語(yǔ)

土壤重金屬污染問(wèn)題一直以來(lái)都是人們所關(guān)心的重點(diǎn)課題，必須要引起相關(guān)部門(mén)的重視。本文通過(guò)分析土壤重金屬污染現(xiàn)狀，探討重金屬的危害以及土壤重金屬治理原則，從工程治理、植物修復(fù)、微生物修復(fù)等方面提出了一些治理土壤重金屬的建議。在未來(lái)我們應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)土壤重金屬污染治理，減少重金屬污染物，持續(xù)優(yōu)化土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。