土壤重金屬污染治理和生態(tài)修復(fù)策略探討

馮世杰

（東莞市生態(tài)環(huán)境局南城分局，廣東 東莞 523000）

1 土壤重金屬污染的來源分析

一是工業(yè)生產(chǎn)污染，這是土壤重金屬污染的主要來源。近些年，我國在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，也使生態(tài)環(huán)境遭到了一定破壞，尤其是工業(yè)污水排放造成的污染最為嚴(yán)重。由于工業(yè)污水中重金屬的含量較大，許多工業(yè)企業(yè)為了節(jié)約成本而未嚴(yán)格按照要求進(jìn)行污水處理，甚至直接排放在外界環(huán)境中，因此，對周邊土壤造成了較為嚴(yán)重的重金屬污染。二是大氣沉降導(dǎo)致的污染。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量含有重金屬的毒害氣體，這些有毒物質(zhì)在自然沉降的作用下會進(jìn)入到土壤中而導(dǎo)致土壤受到污染。三是污水灌溉產(chǎn)生的污染，主要由于農(nóng)田灌溉用水[1]。如果城市污水用于農(nóng)田灌溉，必須要進(jìn)行合理處理且達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而許多城市污水未經(jīng)嚴(yán)格處理就用于農(nóng)田灌溉，導(dǎo)致城市污水中的重金屬滲入土壤并不斷堆積，進(jìn)而產(chǎn)生了嚴(yán)重的重金屬污染，其中，北方發(fā)達(dá)的旱地農(nóng)田產(chǎn)業(yè)地區(qū)的污染情況最為明顯。

2 土壤重金屬污染的原因分析

一方面是人為原因。主要是在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢物，在未經(jīng)任何處理的情況下就直接排放，對土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，以及在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中不加遏制地使用肥料、農(nóng)藥，導(dǎo)致各種重金屬在土壤中不斷積累，既影響了農(nóng)作物的生長，也造成了較為嚴(yán)重的土壤重金屬污染。另一方面則是自然原因。例如，風(fēng)力、水力等自然環(huán)境的變化會導(dǎo)致土壤中的重金屬含量增加，以及地表巖層風(fēng)化成為結(jié)構(gòu)疏松的風(fēng)化物，產(chǎn)生的易于植物吸收的巖石元素，使重金屬元素在植物中富集[2]，同樣也會污染土壤。

3 土壤重金屬污染治理與生態(tài)修復(fù)的相關(guān)對策

3.1 治理與修復(fù)原理

一般情況下，重金屬主要依附在礦物顆粒和一些物質(zhì)表面，且呈現(xiàn)出較為豐富的表現(xiàn)形態(tài)，基于這一特征，可采用各種物理方式、化學(xué)方式對其進(jìn)行不同形態(tài)的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)對重金屬的有效處理。而對于污染土壤進(jìn)行修復(fù)，本質(zhì)上就是要有效去除重金屬中對土壤有害的物質(zhì)，將其變?yōu)榈投净?、無毒化。在進(jìn)行土壤重金屬污染的治理與修復(fù)過程中，通過對重金屬形式多樣化的特征分析，以及土壤的形態(tài)特點(diǎn)，要合理選擇適宜的技術(shù)、措施，有效抑制土壤中重金屬的污染擴(kuò)散，進(jìn)而真正實現(xiàn)治理修復(fù)。

3.2 選用正確的植物

在采取生態(tài)修復(fù)重金屬污染土壤的過程中，工作人員要結(jié)合實際情況來選擇相應(yīng)的植物，以確保其能在極端的環(huán)境中也能良好生長。一般情況下，要選用生長發(fā)育快、適應(yīng)力強(qiáng)、耐重金屬毒害、抗干旱、具有顯著改良效果的鄉(xiāng)土植物。同時，還可以優(yōu)先選用禾木科草本類植物，這類植物具有播種便捷、發(fā)芽率高、生長發(fā)育快、良好的抗逆性，因此，可快速完成土壤覆蓋，且能對水蝕以及風(fēng)蝕等起到良好的抵御作用，可作為優(yōu)選植物種類[3]。除此之外，還可選用喬木、灌木以及豆科植物。因為喬木以及灌木根基較大，栽種完畢后，該部分土壤能長期抵抗重金屬污染的侵蝕，且通過科學(xué)搭配各類植物還能夠形成較為穩(wěn)定的生態(tài)群落。

3.3 加強(qiáng)對生物修復(fù)的合理利用

（1）利用動物進(jìn)行修復(fù)，如合理利用鼠類、蚯蚓等動物的生長特性來吸收土壤中的重金屬污染物，進(jìn)而實現(xiàn)對污染土壤的有效治理。其中，蚯蚓不會受到重金屬污染的較大影響，其在輕度、中度的污染土壤中表現(xiàn)出了較好的耐受力，因此，蚯蚓可用于土壤重金屬的凈化處理。

（2）利用植物進(jìn)行修復(fù)。綠色植物對于土壤中的有害重金屬有著較好的吸收作用，可借此對污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化，達(dá)到凈化土壤的目的，且不會產(chǎn)生二次污染，也不會影響原有生態(tài)環(huán)境，同時還能體現(xiàn)出治理成本較低，修復(fù)作用明顯。利用植物修復(fù)的主要方式是提取與揮發(fā)，是借助植物根系與植物固化特點(diǎn)的來實現(xiàn)修復(fù)作用。植物提取是借助了植物對重金屬元素的富集性來對污染物進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)移。而植物揮發(fā)則是利用了植物的生理機(jī)能，將砷、汞等易揮發(fā)重金屬轉(zhuǎn)移至大氣中，因此，植物揮發(fā)會形成二次污染，所以在實際應(yīng)用中存在較大局限性[4]。植物固化則是利用了植物在生長過程產(chǎn)生的特殊物質(zhì)對重金屬污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移，降低污染物的毒性，以此實現(xiàn)對土壤污染程度的有效控制與降低。

（3）利用微生物進(jìn)行修復(fù)，主要是利用微生物新陳代謝的特點(diǎn)削弱土壤重金屬的毒性，通過微生物的代謝活動對重金屬物質(zhì)進(jìn)行富集、吸收、氧化還原，進(jìn)而使其喪失毒性，以此實現(xiàn)土壤修復(fù)與環(huán)境治理。例如，藻類、藍(lán)細(xì)菌、硫酸還原菌、革蘭氏陽性菌等都能有效實現(xiàn)對土壤中鉛、鎳等元素的吸收，而異養(yǎng)微生物具備氧化還原作用，能夠有效降低土壤重金屬元素的毒性。

（4）植物萃取。植物萃取具有資源耗費(fèi)小、修復(fù)效果顯著、經(jīng)濟(jì)實惠、不會產(chǎn)生土壤二次污染等特點(diǎn)，并且還能美化周圍環(huán)境，實現(xiàn)土壤肥力的提升。目前，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還會出現(xiàn)不同程度的重金屬污染，而植物萃取則是一種有效的修復(fù)方式。當(dāng)前國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的超富集植物類型不少于400種，而較為突出的有滇苦菜和白銅錢，這些植物可有效富集鋅元素。

3.4 加強(qiáng)物理修復(fù)的有效應(yīng)用

3.4.1 土壤翻耕置換法

一是客土法。是將干凈的，未被污染的土壤覆蓋到受重金屬污染土壤的上方，使污染土壤和還未被污染的土壤相互融合，有效降低土壤重金屬含量比重，以此達(dá)到修復(fù)的目的。二是換土法，主要是采取交換土壤的方式，將受到重金屬污染的表層土壤挖除，同時將沒有受到污染的土壤填入，以此有效降低土壤內(nèi)的重金屬物質(zhì)，該方法更為合理便捷。深耕翻土主要是指翻耕上下層土壤，將深層土壤轉(zhuǎn)移到表面，讓農(nóng)作物吸收重金屬，或是采取翻耕的方式充分混合表層和深層土壤，不過在此過程中需要做好上層土壤的施肥工作，提高其營養(yǎng)含量，促進(jìn)農(nóng)作物的生長。該類方式可以使土壤內(nèi)部的重金屬含量減小，不過作業(yè)量較大，操作存在一定難度，所以通常僅適用于面積較小的土壤污染。

3.4.2 固化法

主要通過在土壤中添加穩(wěn)定劑、固化劑對污染土壤進(jìn)行固化，使其與添加物發(fā)生化學(xué)/物理反應(yīng)，實現(xiàn)對重金屬離子的有效固定，從而形成無污染的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。固化后，重金屬難以擴(kuò)散或是被植物所吸收。但這種方法無法長期應(yīng)用，時間一長重金屬物質(zhì)會被釋放出來而形成二次污染。在實際應(yīng)用中，固化劑應(yīng)選擇無毒、無重金屬元素、固化效果好的類型，如沸石、骨炭、赤泥則是較為常用的固化劑。運(yùn)用該方法可將土壤中的重金屬含量有效降低，不過也會破壞土壤原有的結(jié)構(gòu)，且因為土壤內(nèi)依舊存在重金屬，具有潛在威脅，難以徹底將土壤內(nèi)的重金屬清除，所以需要進(jìn)行后續(xù)跟蹤調(diào)查，避免土壤二次污染。

3.4.3 電動力法

電動力法也是治理重金屬污染土壤的一種有效方法，尤其是具有滲透性的土壤，效果更為顯著。該方法主要是將電流通入被污染的土壤，以形成的電流磁場對金屬離子進(jìn)行吸附、去除，但這種方法會對土壤內(nèi)的微生物造成一定破壞，所以，該技術(shù)還需進(jìn)一步完善。在實際應(yīng)用中，可使用電動—螯合法將土壤內(nèi)部的金屬物質(zhì)去除，一旦將直流電通入土壤內(nèi)，內(nèi)部的重金屬污染物就會隨著電遷移以及電滲透，出現(xiàn)電極移動。而在陽極產(chǎn)生的陽離子能夠加快土壤表層金屬的溶解速度，而在陰極部位形成的陰離子會使土壤酸堿度升高，從而形成金屬沉淀。

3.4.4 熱脫附法

熱脫附法主要是利用熱脫附技術(shù)對土壤進(jìn)行熱處理，簡而言之就是通過加熱土壤來增加其內(nèi)部溫度，使土壤中含有的重金屬離子通過蒸汽的形式揮發(fā)，同時采用收集系統(tǒng)對重金屬氣體進(jìn)行回收與處理，因此，該方法較適用于易揮發(fā)的重金屬污染土壤。在使用該技術(shù)時，以315 ℃作為臨界點(diǎn)，可劃分為熱脫附法（低溫?zé)崦摳剑┮约案邷責(zé)崦摳絻深愋问?。但該方法的缺點(diǎn)在于需要耗費(fèi)大量能量、成本較高，且會對土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)造成破壞，所以沒有被廣泛應(yīng)用。

3.4.5 清水沖洗法

該方法主要是使用清水直接沖洗受重金屬污染的土壤，以此有效稀釋土壤內(nèi)部的重金屬或是將其流走。在應(yīng)用中，稀釋液可將土壤內(nèi)部大多數(shù)重金屬帶走，進(jìn)一步實現(xiàn)了重金屬的分離或是將其帶入更深層的土壤，有效減少了土壤表層重金屬的含量，同時也降低了對農(nóng)作物的影響。而對于分離收集到的清洗液，因其中含有許多重金屬元素，所以一定要做好后續(xù)處理工作，防止產(chǎn)生新的污染。

3.4.6 秸稈還田法

該方法能夠?qū)⒔斩挼睦寐蚀蠓嵘?，其?yīng)用方式是往土壤中加入秸稈，久而久之內(nèi)部的微生物會將秸稈分解并產(chǎn)生腐殖質(zhì)類有機(jī)物，使土壤內(nèi)的有機(jī)物數(shù)量逐步增加，讓土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)逐漸增多，且優(yōu)化內(nèi)部板結(jié)形狀。該方法有利于土壤內(nèi)部的氣熱以及水肥等生態(tài)條件的協(xié)調(diào)，并且還能夠增加土壤內(nèi)部酶的活性以及微生物的數(shù)量，為后續(xù)植物和農(nóng)作物的生長提供了良好的土壤條件，且提高了生長率。不僅如此，秸稈在分解時還會生成許多含氮類、糖以及有機(jī)酸物質(zhì)，該類物質(zhì)能夠與重金屬產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，形成穩(wěn)定性較好的化合物，讓土壤內(nèi)部重金屬的形式發(fā)生改變，降低其對土壤的影響。但秸稈在腐熟時會形成許多有機(jī)酸，使土壤pH值降低，所以在使用該方法過程中要將一定數(shù)量的生石灰添加到土壤內(nèi)部，以維持pH值的平衡與穩(wěn)定[5]。

3.5 做好污染土壤的改良工作

通常情況下，植物難以在受到重金屬污染的土壤中健康生長，因為該類土壤中含有大量的重金屬，氮元素極少、缺乏必要的營養(yǎng)成分，且土壤結(jié)構(gòu)差、含鹽量偏高等都會對植物的生長產(chǎn)生影響。因此，當(dāng)土壤被重金屬污染后，其pH值會嚴(yán)重偏低，導(dǎo)致重金屬活性增強(qiáng)，使植物無法正常生長。所以，相關(guān)工作人員要結(jié)合具體的土壤類型使用相應(yīng)的改良劑，使土壤因子得到改善，促進(jìn)植物健康生長。在實際應(yīng)用中，常用的改良劑包括有機(jī)肥、石灰、磷酸鹽以及赤泥等，這些物質(zhì)可以對植物的呼吸起到抑制作用，以此將重金屬活性減弱，該方式操作便捷、經(jīng)濟(jì)實惠且持續(xù)時間長[6]。

3.6 有效利用化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)主要包括兩種方法。一是淋洗法。該方法在應(yīng)用時，將能夠與重金屬結(jié)合、融合的溶劑噴淋到重金屬污染土壤中，使其中的重金屬轉(zhuǎn)化成液態(tài)形式，再進(jìn)行液相提取分離。這種方法較適用于砂質(zhì)土壤等滲透性不強(qiáng)的土體治理。二是玻璃化法。該方法應(yīng)用時，是在高溫、高壓環(huán)境下熔化土壤中的重金屬，然后經(jīng)過熔化冷卻將重金屬進(jìn)行包裹、清除。玻璃化修復(fù)可徹底解決重金屬污染，清除效果較好，但操作較為復(fù)雜，技術(shù)要求較高，且因修復(fù)成本高在應(yīng)用中受到較大限制。

3.7 打造植物景觀

在治理城市重金屬污染土壤時，如采取荒野式的修復(fù)方法會缺乏觀賞性，所以相關(guān)工作人員采取打造了植物景觀的方式，可與園林植物相結(jié)合來提升整體的觀賞性。若土壤受污染程度較低，則可采取聯(lián)合使用超積累物資以及螯合劑的方式來恢復(fù)土壤，再通過科學(xué)組合灌木與喬木來營造良好的園林植物景觀。這樣不但可以修復(fù)受污染土壤，還能具有觀賞性。而當(dāng)土壤受污染程度較大時，則應(yīng)聯(lián)合使用鈍化以及生態(tài)修復(fù)的方法進(jìn)行處理，可選用具有較好抗性的園林植物作為修復(fù)材料，同時添加鈍化劑來抑制重金屬的活性。在實際應(yīng)用中，打造景觀通常是選用柳樹、香樟與灌木、喬木以及草木相搭配的方式。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前國內(nèi)很多土壤都存在較為嚴(yán)重的重金屬污染問題，制約了我國生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，因此，必須要予以充分關(guān)注。然而土壤重金屬污染情況較為復(fù)雜，如采用單一的治理、修復(fù)方法，往往難以實現(xiàn)較好效果。對此，相關(guān)工作人員要充分了解土壤重金屬污染的危害以及以污染來源，且要結(jié)合污染情況進(jìn)行具體分析，還要正確運(yùn)用生物、物理、化學(xué)等治理修復(fù)方法，力爭達(dá)到最佳的污染治理與修復(fù)效果，以此維持生態(tài)平衡，進(jìn)而實現(xiàn)人與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。