土壤重金屬污染治理方法研究進(jìn)展初探

張 揚(yáng) 鄭占波

（河南省三門峽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 河南三門峽 472099）

引言

土壤污染問(wèn)題不但表現(xiàn)在土壤的生產(chǎn)能力有所下降，同時(shí)還會(huì)通過(guò)各種傳播渠道進(jìn)入到農(nóng)產(chǎn)品當(dāng)中，人們食用一些含有重金屬物質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，會(huì)對(duì)自身的健康造成嚴(yán)重的影響。土壤當(dāng)中重金屬元素根據(jù)生物化學(xué)特征，可以將其劃分為兩種形式，一種是對(duì)農(nóng)作物以及人畜有害性的重金屬元素，比如汞、鉻、鉛、砷等重金屬物質(zhì)，必須要控制有害性重金屬元素的實(shí)際含量，使其不超過(guò)環(huán)境容量大小。另外一種屬于常量條件下，對(duì)于農(nóng)作物和人畜身體有益的金屬元素，但是如果過(guò)量攝入會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的危害，比如錳、鋅等金屬元素必須要將其含量控制在合理的范圍之內(nèi)，避免對(duì)土壤環(huán)境以及人畜的身體健康造成嚴(yán)重的影響。

1 土壤重金屬污染問(wèn)題分析

1.1 土壤重金屬的主要危害

土壤重金屬污染問(wèn)題，主要指的是土壤自身環(huán)境受到重金屬物質(zhì)的污染之后會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響，重金屬物質(zhì)具有比較強(qiáng)的毒害性作用，會(huì)通過(guò)各種溶解沉降等現(xiàn)象出現(xiàn)不同類型的滲透和反應(yīng)，對(duì)土壤造成較嚴(yán)重的污染和危害，同時(shí)重金屬物質(zhì)具有一定毒性作用，在土壤當(dāng)中大量分布，會(huì)造成農(nóng)作物內(nèi)部也會(huì)殘留一定量的重金屬元素，人們?cè)谑褂煤兄亟饘僭氐霓r(nóng)作物產(chǎn)品時(shí)，會(huì)出現(xiàn)重金屬元素在身體當(dāng)中積累，造成嚴(yán)重的身體健康問(wèn)題。重金屬污染物具有一定的隱秘性特點(diǎn)，由于重金屬毒素的積累時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，并且剛開(kāi)始階段并不會(huì)出現(xiàn)明顯的反應(yīng)，但是隨著時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，重金屬物質(zhì)的大量積累將會(huì)出現(xiàn)不可逆性損害，不但會(huì)造成土壤環(huán)境的大面積破壞，同時(shí)對(duì)農(nóng)作物的收獲造成嚴(yán)重的影響[1]。

1.2 土壤重金屬污染物的主要來(lái)源

土壤當(dāng)中重金屬污染物包含元素多樣化，比如銅、鉛、鋅、汞等，其中很多重金屬物質(zhì)自身具有比較強(qiáng)到毒性作用，經(jīng)常存在一些除草劑、滴滴涕、克百威等農(nóng)業(yè)化學(xué)藥品當(dāng)中。由于我國(guó)很多地區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作中，為了抑制病蟲(chóng)害問(wèn)題的影響，農(nóng)戶經(jīng)常會(huì)使用大量的化學(xué)藥品對(duì)病蟲(chóng)害進(jìn)行處理，進(jìn)而造成重金屬元素在土壤當(dāng)中大量殘留，對(duì)整個(gè)土壤質(zhì)量造成比較嚴(yán)重的影響。與此同時(shí)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)當(dāng)中所使用的化肥也會(huì)含有一定量的重金屬元素，在農(nóng)田施肥工作中會(huì)出現(xiàn)土壤重金屬污染問(wèn)題，對(duì)于外部環(huán)境影響因素而言，主要包含化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中出現(xiàn)一些廢氣、廢水以及廢棄物的隨意排放，造成土壤出現(xiàn)重金屬污染問(wèn)題。除此之外，人們?cè)谌粘Ｉ町?dāng)中所產(chǎn)生的大量生活污水，如果沒(méi)有進(jìn)行有效處理直接進(jìn)行排放，很有可能會(huì)造成某些重金屬元素的含量超標(biāo)。工廠內(nèi)部排放出的大量有毒性氣體，排放到大氣環(huán)境當(dāng)中，會(huì)和空氣當(dāng)中的水蒸氣結(jié)合形成酸雨落到土壤當(dāng)中會(huì)造成嚴(yán)重的重金屬污染問(wèn)題[2]。

2 土壤重金屬污染治理工作方法分析

2.1 物理處理法

（1）熱處理技術(shù)。熱處理技術(shù)是進(jìn)行土壤重金屬污染治理工作過(guò)程中的重要方法之一，該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中，主要針對(duì)一些容易揮發(fā)的重金屬物質(zhì)，所造成的土壤污染問(wèn)題進(jìn)行處置。比如，比較常見(jiàn)的金屬汞污染問(wèn)題等通過(guò)熱處理工作方法，主要是通過(guò)熱蒸汽升溫的處理工作方法，將被金屬汞污染的土壤進(jìn)行全面升溫干燥處理，保證金屬汞在高溫條件下快速析出，同時(shí)對(duì)金屬汞進(jìn)行重新回收和使用，這種熱處理工作方法在實(shí)際工作過(guò)程中比較簡(jiǎn)單，可以全面提高重金屬的處理工作效率和質(zhì)量，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬物質(zhì)展開(kāi)重復(fù)性使用，有效建立起循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系。但是對(duì)于熱處理技術(shù)而言，在實(shí)行工作過(guò)程中也存在一定的缺陷問(wèn)題，該項(xiàng)技術(shù)在使用過(guò)程中，會(huì)對(duì)土壤當(dāng)中的有機(jī)物和水分形成一定的破壞，會(huì)對(duì)農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)造成一定的影響。除此之外，在這個(gè)處理技術(shù)的使用過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)一定的能源損耗，前期的經(jīng)濟(jì)成本投入量相對(duì)較高[3]。

（2）改土技術(shù)。改土技術(shù)方法在重金屬污染物處理過(guò)程中應(yīng)用效果比較明顯，改土處理技術(shù)主要是用狀態(tài)良好的土壤對(duì)已經(jīng)被重金屬污染的土壤進(jìn)行替換，通過(guò)這一方法可以有效避免重金屬元素，對(duì)農(nóng)作物形成比較嚴(yán)重的污染性問(wèn)題，不會(huì)對(duì)人們的身體健康造成直接性影響。但是這種土壤處理工作方法，只適用于一些小面積的土壤重金屬污染物處理工作當(dāng)中，無(wú)法在一些大面積的土壤重金屬污染物處理工作中進(jìn)行應(yīng)用，但是這種改土處理技術(shù)仍然具有一定的科學(xué)實(shí)用價(jià)值，可以通過(guò)向其中加入一些有機(jī)物含量相對(duì)較高的土壤，保證農(nóng)作物的生長(zhǎng)具有更多的養(yǎng)分。在進(jìn)行重金屬污染物治理工作過(guò)程中，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物的質(zhì)量進(jìn)行有效提升，具有非常有效的土壤處理工作效果，但是這種處理工作方法經(jīng)濟(jì)成本投入量相對(duì)較高，土壤材料的恢復(fù)周期較長(zhǎng)，因此在進(jìn)行重金屬污染物的治理過(guò)程中需要慎重選擇。

（3）電動(dòng)化學(xué)技術(shù)。所謂電動(dòng)化學(xué)技術(shù)，主要指的是向已經(jīng)被重金屬污染之后的土壤當(dāng)中施加電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)環(huán)境的作用可以保證土壤內(nèi)部的重金屬物質(zhì)在電極的兩端進(jìn)行大量積累，以此可以實(shí)現(xiàn)土壤重金屬污染物的全面治理，但是這種處理工作方法對(duì)于土壤的pH 值要求相對(duì)較高，因此只有滿足必要條件下才可以選擇電動(dòng)化學(xué)處理技術(shù)。除此之外，該項(xiàng)技術(shù)在使用過(guò)程中，對(duì)于一些滲透性能相對(duì)較差的粘性土壤治理效果會(huì)比較明顯，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同類型土壤性質(zhì)展開(kāi)治理。

2.2 生物修復(fù)法

（1）植被修復(fù)技術(shù)方法。植被修復(fù)技術(shù)在土壤重金屬污染物治理工作中應(yīng)用效果非常明顯，通常情況下主要是通過(guò)萃取、揮發(fā)和固定三種不同形式，對(duì)重金屬污染物進(jìn)行有效治理，其中萃取技術(shù)的使用主要是運(yùn)用金屬對(duì)植被所形成的高富集性特點(diǎn)，可以保證重金屬物質(zhì)在植物體當(dāng)中進(jìn)行積累，可以有效控制土壤環(huán)境當(dāng)中的重金屬含量大小。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析可以看出，到目前為止研究工作人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在500 多種的植被，具有重金屬元素吸附性效果，通過(guò)植被對(duì)超量重金屬元素進(jìn)行吸收，并不是植被自身所具有的功能，而是通過(guò)使用添加折合劑來(lái)進(jìn)行處理。在受到重金屬污染的土壤當(dāng)中，通過(guò)向其中添加弱有機(jī)酸，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的全面修復(fù)，在進(jìn)行植被的選擇過(guò)程中，需要對(duì)植株的大小進(jìn)行全面分析，比較大的植株無(wú)法承受金屬物質(zhì)的損害和影響，而較小的植株具有比較強(qiáng)的承受能力但是缺乏可利用性。因此，通過(guò)使用生物技術(shù)將一些矮小的植株當(dāng)中重金屬耐受基因，直接導(dǎo)入到高大的植被當(dāng)中，以此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬土壤當(dāng)中的污染物進(jìn)行綜合治理[4]。

（2）微生物修復(fù)處理技術(shù)。微生物修復(fù)處理技術(shù)，在土壤重金屬污染物治理工作中表現(xiàn)出的效果非常明顯，比如可以通過(guò)使用活體蚯蚓，對(duì)土壤內(nèi)部的重金屬物質(zhì)進(jìn)行全面吸收，通過(guò)這種處理方法可以進(jìn)一步降低重金屬物質(zhì)在土壤當(dāng)中的含量大小，降低對(duì)土壤的破壞性效果。與此同時(shí)，通過(guò)微生物處理可以進(jìn)一步改善土壤的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，提高土壤的透氣性效果，更加有利于提高農(nóng)作物的實(shí)際產(chǎn)量。除此之外，還可以將汞細(xì)菌放在土壤內(nèi)部進(jìn)行大量繁殖，并且向其中加入媒物質(zhì)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)這種微生物處理方法，可以實(shí)現(xiàn)將土壤當(dāng)中的金屬汞轉(zhuǎn)化成氧化汞，有效降低金屬汞所產(chǎn)生的毒性效果，間接實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)土壤環(huán)境的污染問(wèn)題治理。

2.3 土壤農(nóng)化調(diào)控法

（1）水分調(diào)節(jié)處理技術(shù)。水是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中非常重要的物質(zhì)組成部分，對(duì)土壤當(dāng)中的水分進(jìn)行有效控制，可以全面促進(jìn)金屬汞的氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤當(dāng)中重金屬物質(zhì)含量進(jìn)行有效控制。比如，在土壤當(dāng)中進(jìn)行水的大面積灌溉處理，可以保證土壤當(dāng)中原本富集的重金屬元素，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)之后會(huì)形成沉淀，更加有利于沉淀物的快速去除，保證重金屬含量的有效控制。

（2）pH 值調(diào)節(jié)技術(shù)。重金屬物質(zhì)在土壤當(dāng)中的存在狀態(tài)和土壤內(nèi)部的pH 值大小有著直接的關(guān)聯(lián)，為了全面提高重金屬物質(zhì)的吸附效果，在土壤環(huán)境處理工作過(guò)程中，需要保證土壤內(nèi)部的pH 值超過(guò)5 以上，因此可以在受到重金屬污染物的土壤內(nèi)部加入一定量的堿性物質(zhì)，可以全面實(shí)現(xiàn)重金屬和陰離子之間的有效結(jié)合形成金屬沉淀物，有利于重金屬物質(zhì)的去除工作。除此之外，還需要對(duì)植被施加一些堿性肥料，有效防止植被對(duì)重金屬物質(zhì)直接進(jìn)行吸收，有效降低土壤當(dāng)中重金屬污染物的實(shí)際含量，這種處理工作方法具有一定的缺點(diǎn)問(wèn)題，主要表現(xiàn)在土壤內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)隨著沉淀量的減少而減少，會(huì)造成土壤當(dāng)中的有利微量元素降低，對(duì)農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)會(huì)形成一定的干擾[5]。

（3）有機(jī)質(zhì)調(diào)節(jié)技術(shù)。所謂有機(jī)制調(diào)節(jié)技術(shù)，主要是在土壤當(dāng)中添加一定量的有機(jī)質(zhì)物質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)降低土壤內(nèi)部的重金屬元素活性，全面提高重金屬物質(zhì)的吸附工作能力和效果，有效促進(jìn)重金屬的氧化還原反應(yīng)，生產(chǎn)出大量對(duì)土壤無(wú)害的氧化物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤環(huán)境的綜合治理，降低重金屬污染物所產(chǎn)生的影響。

3 土壤治理對(duì)環(huán)境的改善和環(huán)保作用

通過(guò)土壤治理工作的有效開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然環(huán)境的全面改善，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的作用和效果，在土壤治理工作過(guò)程中需要以遵循生態(tài)文明理念為主導(dǎo)，從整個(gè)項(xiàng)目的選址可行性研究、項(xiàng)目工程規(guī)劃設(shè)計(jì)以及最終的工作驗(yàn)收等各個(gè)工作角度出發(fā)，需要充分重視環(huán)境、保護(hù)效益、生態(tài)環(huán)境效益，同時(shí)遵循自然、順應(yīng)自然和保護(hù)自然。在土壤治理工作過(guò)程中，不能單純憑借單一化的處理工作方法，片面的追求經(jīng)濟(jì)效益而隨意改變自然生態(tài)環(huán)境，需要實(shí)現(xiàn)更加積極地使用先進(jìn)的生態(tài)化土壤治理工作方法，有效保證土壤環(huán)境可以得到最大程度上的整治，實(shí)現(xiàn)良好的環(huán)境保護(hù)工作效果，提高土地生產(chǎn)能力和生態(tài)功能，降低生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，全面保證生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，為我國(guó)生態(tài)環(huán)保工作的后續(xù)順利進(jìn)行打下重要的基礎(chǔ)。

通過(guò)土壤當(dāng)中的重金屬物質(zhì)的有效處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自然環(huán)境質(zhì)量的全面改善，土壤治理工作的有效開(kāi)展，可以全面降低土壤內(nèi)部所含有的重金屬元素的含量，同時(shí)對(duì)其中一些有害性物質(zhì)進(jìn)行有效清理，防止對(duì)地下水環(huán)境造成污染，同時(shí)影響各種植被的正常生長(zhǎng)。土壤治理工作過(guò)程中，通過(guò)采用物理化學(xué)等技術(shù)方法，修復(fù)重金屬污染的土壤條件，盡管整治效果比較明顯，但是在處理過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)成本費(fèi)用相對(duì)較高，無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的使用，同時(shí)如果使用不合理，很容易造成突然性和結(jié)構(gòu)的破壞，會(huì)出現(xiàn)生物活性的下降以及土壤肥力退化等。通過(guò)采取更加先進(jìn)的植物修復(fù)技術(shù)方法，作為一種新型的土壤治理工作方式，對(duì)于土壤的治理工作效果以及改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有著至關(guān)重要的意義，同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐漸走向社會(huì)盡管植被修復(fù)技術(shù)。目前階段還處于實(shí)驗(yàn)和示范性階段，而植物修復(fù)和傳統(tǒng)的物化修復(fù)工作相結(jié)合的綜合土壤處理工作方法，是土壤整治工作發(fā)展的重要方向，可以全面實(shí)現(xiàn)土壤重金屬污染物的含量控制。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究分析，可以看出通過(guò)將電化學(xué)、土壤淋洗法以及植物提取法等綜合使用，合理運(yùn)用到土壤修復(fù)工作當(dāng)中，相比于任何一種單一性的土壤整治工作方法的效果都更加明顯，有效配合植被所具有的發(fā)達(dá)根系，可以將土壤內(nèi)部的重金屬離子進(jìn)行吸附處理，并且進(jìn)行后續(xù)的植被本體轉(zhuǎn)移，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)單一性的土壤整治工作所存在的缺陷和不足，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自然環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行有效改善，實(shí)現(xiàn)良好的環(huán)境保護(hù)工作效果，對(duì)推動(dòng)我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的順利開(kāi)展打下良好的基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)

綜上，隨著社會(huì)的不斷向前發(fā)展，各種化工產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放出的重金屬污染物總量也越來(lái)越大，造成土壤的正常功能受到影響，產(chǎn)生較嚴(yán)重的土壤污染問(wèn)題，通過(guò)物理、化學(xué)、生物等多種不同的治理方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中重金屬物質(zhì)進(jìn)行有效處理。