土壤重金屬污染及修復(fù)方法研究分析

李丁　周自強(qiáng)　洪揚(yáng)

摘要 以土壤重金屬污染和修復(fù)方法研究為重點進(jìn)行闡述，首先分析了土壤重金屬污染來源與產(chǎn)生危害，其次介紹了土壤重金屬污染修復(fù)現(xiàn)狀，最后深入探討了土壤重金屬污染修復(fù)有效方法，旨意在為相關(guān)研究提供參考資料。

關(guān)鍵詞 土壤;重金屬污染;修復(fù)方法;相關(guān)研究

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）04–0147–03

土壤歸屬生態(tài)環(huán)境的基本單位，是人們長時間生存與生活的關(guān)鍵資源。隨著國內(nèi)現(xiàn)代化工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)污染問題也日益嚴(yán)重，尤其是土壤重金屬污染，引出土壤被破壞的結(jié)果。不管是污水排放，還是礦井開采，都會在一定程度上污染土壤質(zhì)量，在嚴(yán)重情況下，可能使農(nóng)作物和微生物受到毒害，因此土壤重金屬污染修復(fù)工作的開展勢在必行，以下是筆者進(jìn)行土壤重金屬污染和修復(fù)的相關(guān)研究。

1 土壤重金屬污染來源與產(chǎn)生危害

一般而言，土壤重金屬污染的來源劃分2個層面，即人類活動造成的土壤重金屬污染和自然活動造成的重金屬污染，前者是比較常見的影響因素，包含排放廢氣活動、交通尾氣排放和廢水排放，這樣重金屬元素滲透在土壤之中，使得土壤中的重金屬元素含量不斷增加，逐步體現(xiàn)重金屬污染現(xiàn)象，也就是土壤中重金屬污染的含量指標(biāo)過高[1]。后者包含火山爆發(fā)的來源和森林火災(zāi)的來源，積累對應(yīng)重金屬粉塵，逐步在雨水影響下滲透于土壤中，久而久之，發(fā)展為土壤重金屬污染結(jié)果。基于此，土壤重金屬污染的影響因素比較多，不同因素均會造成土壤受到污染。因此，在開展重金屬污染問題修復(fù)的工作時，相關(guān)人員應(yīng)選取合理的修復(fù)模式，根據(jù)源頭類型明確有效的修復(fù)方案，保障土壤重金屬污染問題的顯著修復(fù)成效。

土壤重金屬污染對社會的和諧發(fā)展產(chǎn)生較多危害，以下面幾種情況為例進(jìn)行闡述。

1.1 對植物帶來的危害

植物生長十分依賴土壤，土壤作為植物持續(xù)性生存的基礎(chǔ)，若土壤存在重金屬污染的問題，可能導(dǎo)致植物生長期間被重金屬污染[2]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有大量的農(nóng)藥與化肥，化肥有一定含量的鉻元素與前元素，農(nóng)業(yè)灌溉使其流入種植土壤中，造成土壤調(diào)整能力有所下降，最終相關(guān)的重金屬元素被植物吸收，一方面產(chǎn)生植物被有毒物質(zhì)入侵的結(jié)果，另一方面產(chǎn)生降低植物吸收營養(yǎng)元素能力的結(jié)果，甚至造成植物死亡。

1.2 對人類帶來的危害

人類的生存會受到土壤重金屬污染影響，可分為2種情況：第一個情況是重金屬與空氣結(jié)合，被人體所吸收，使得人們身體健康備受威脅[3]。第二個情況是人們食用被土壤重金屬污染的植物，或者飲用被重金屬污染的水資源，重金屬元素侵入人們身體內(nèi)部，使得人們出現(xiàn)腎衰竭疾病或癌癥疾病，如金屬鉛被人體吸收，可能造成人們記憶力衰退與頭痛，不利于人們的身體健康。

1.3 對生物帶來的危害

若土壤存有重金屬污染的現(xiàn)象，會破壞土壤活力、影響微生物正?；顒印Ｊ艿街亟饘僭氐挠绊懞螅⑸锷踔?xí)尸F(xiàn)消亡的發(fā)展趨勢，或者影響土壤重金屬污染地區(qū)的其他類型生物正常生存[4]。例如，灌溉水資源不夠充足的區(qū)域，一些地區(qū)需要引進(jìn)處理完成的污水加以灌溉，可現(xiàn)有的污水加工技術(shù)，不能實現(xiàn)重金屬元素的全部清除，而污水灌溉操作使得土壤內(nèi)部流入重金屬元素，影響生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，難以保障生物系統(tǒng)多樣化構(gòu)建。

1.4 對水體帶來的危害

土壤重金屬污染會延伸水體環(huán)境受污染的范圍，公害病主要是由人類活動造成的環(huán)境污染所引起的地區(qū)性疾病。如水俁病和骨痛病都與土壤重金屬污染存在關(guān)系。當(dāng)重金屬被泄露到水體中，無法被水體中的微生物所正常降解，更不能借助于水體自凈作用來消除金屬污染的危害，對水體造成了嚴(yán)重的危害。由于重金屬具有較大毒性，若人們飲用具有相關(guān)元素的水體，會導(dǎo)致人類身體健康甚至生命安全受到嚴(yán)重威脅。若水生植物生活在高濃度重金屬環(huán)境內(nèi)，會對其呼吸作用、光合作用等產(chǎn)生抑制作用，影響其正常生長[5]。例如，某城市中兒童身體檢查結(jié)果有鉛中毒的情況，原因是電源生產(chǎn)商家超標(biāo)生產(chǎn)，對應(yīng)單位監(jiān)督不到位，降低城市綜合生產(chǎn)效益。

2 土壤重金屬污染修復(fù)現(xiàn)狀

2.1 修復(fù)問題

我國對土壤重金屬污染進(jìn)行修復(fù)處理尚未構(gòu)建比較完整的機(jī)制，導(dǎo)致土壤重金屬污染修復(fù)工作呈現(xiàn)隨意化的特征，不能有效地把規(guī)范化機(jī)制管理當(dāng)作指導(dǎo)指標(biāo)，制約土壤重金屬污染修復(fù)進(jìn)程。同時，修復(fù)土壤重金屬污染的方案不夠全面，難以提升土壤重金屬污染修復(fù)工作質(zhì)量。相關(guān)部門對土壤重金屬污染現(xiàn)象監(jiān)管不到位，不能緩解土壤重金屬污染的現(xiàn)象，而修復(fù)需要大量時間，降低了土壤重金屬污染修復(fù)的有效性[6]。除此之外，土壤重金屬污染修復(fù)工作是系統(tǒng)化工程，土壤重金屬污染修復(fù)難度較大，一般來講后續(xù)的土壤重金屬污染修復(fù)不能從根源上處理修復(fù)問題，實際的修復(fù)技術(shù)面臨發(fā)展的局限性，導(dǎo)致不能保證土壤重金屬污染的修復(fù)質(zhì)量。

2.2 修復(fù)原理

修復(fù)土壤重金屬污染的情況，應(yīng)遵循一定技術(shù)修復(fù)原理，合理改動污染物存有形態(tài)，減少土壤中重金屬的含量。在實際的修復(fù)過程中，劃分為原位修復(fù)先進(jìn)技術(shù)和異位修復(fù)先進(jìn)技術(shù)。前者是保障土壤的位置不移動，安排相關(guān)人員直接修復(fù)土壤重金屬污染的問題;后者是移動與挖掘已經(jīng)受重金屬污染的土壤，在一系列運輸之后實施有效治理操作，完成土壤重金屬污染現(xiàn)象的修復(fù)任務(wù)[7]。

3 土壤重金屬污染修復(fù)有效方法

3.1 采取植物修復(fù)的方法

立足于土壤持續(xù)利用的視角，我國部分專家學(xué)者以環(huán)境保護(hù)為主，擬定土壤重金屬污染修復(fù)方案，深層次地挖掘高效率修復(fù)模式。采取植物修復(fù)的方法是一個基本思路，關(guān)鍵原理是通過植物的吸收作用，排除土壤內(nèi)重金屬元素，使得土壤中重金屬的含量逐步減少。例如，利用超富集植物，這種植物存在顯著的吸收作用，在重金屬污染的土壤上種植超富集植物，實現(xiàn)重金屬元素的吸收。與其他的處理模式相比，此種植物修復(fù)的方法花費成本不高，不僅可以加強(qiáng)重金屬元素的處理效果，還可以實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目的。另外，植物修復(fù)屬于生物治理的范疇，對土壤pH值具有一定的改善作用，可以有效保護(hù)土層。

3.2 采取改良修復(fù)技術(shù)

要想真正地通過改良修復(fù)技術(shù)完成重金屬污染土壤的修復(fù)工作，相關(guān)人員應(yīng)把修復(fù)范圍定位在污染面積比較小的區(qū)域，基本原理是把重金屬污染的土壤表面用高質(zhì)量土層覆蓋，或者直接更換已經(jīng)被污染的土壤，運用新土充分覆蓋。此種方法適用于重金屬污染現(xiàn)象比較嚴(yán)重的土壤修復(fù)中，可有效地提高重金屬污染的修復(fù)治療，但需要耗費的成本較大。

3.3 采取微生物修復(fù)的方法

微生物修復(fù)也是處理重金屬污染土壤問題的一個方案，微生物能夠增強(qiáng)重金屬生物性質(zhì)的體現(xiàn)效果，便于植物充分吸收。土壤內(nèi)的一些微生物分泌有機(jī)酸，可以減小土壤的pH值，繼而體現(xiàn)土壤重金屬的生物性質(zhì)。土壤重金屬的生物有效性是影響植物修復(fù)的一個因素，其生物有效性指數(shù)越高，可以更好地被植物吸收，減少土壤內(nèi)重金屬的含量。土壤接種根跡微生物和外生菌根真菌可以增加土壤內(nèi)重金屬的濃度。微生物類型和數(shù)量較多，代謝也比較迅速，土壤受到重金屬的污染，利用微生物修復(fù)方法可以充分吸收和沉淀并氧化還原重金屬，使重金屬離子朝向低毒產(chǎn)物的方向轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)控制土壤重金屬毒性的蔓延。

3.4 采取化學(xué)修復(fù)的方法

化學(xué)修復(fù)技術(shù)是指把可以和重金屬元素發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)與土壤接觸，借助吸附和鈍化的效應(yīng)，循序漸進(jìn)地降低重金屬含量，控制重金屬元素對土壤的完整性造成危害。在化學(xué)技術(shù)日益發(fā)展中，我國部分技術(shù)工作者了解到改良后的油頁巖具備吸附重金屬的作用，可以適當(dāng)?shù)匕延晚搸r頭放在土壤中，提高化學(xué)修復(fù)技術(shù)的可靠性和可操作性。需要注意的是，化學(xué)修復(fù)技術(shù)不能完全排除土壤中的重金屬含量，在使用中應(yīng)思考土壤重金屬污染的實際程度，有效地制訂重金屬污染土壤修復(fù)計劃。

3.5 采取物理修復(fù)的方法

物理修復(fù)方法的思路比較多，涉及電動修復(fù)、電熱修復(fù)或者土壤淋洗修復(fù)。首先，電動修復(fù)是以電場的作用為主處理土壤中含有的重金屬離子，依據(jù)電滲透的過程，把重金屬離子運輸至電極方向，同時集中收集重金屬離子，實現(xiàn)重金屬離子的統(tǒng)一化處理。此種修復(fù)模式十分廣泛地用于泥土和黏土的修復(fù)，節(jié)約一定的時間和工程成本。

其次，采取熱修復(fù)方法對土壤重金屬污染進(jìn)行修復(fù)，可以選取熱修復(fù)技術(shù)，按照直接模式或者間接模式，增加污染土壤區(qū)域的溫度，也就是對重金屬元素和其他污染物加以高溫操作，這樣土壤內(nèi)污染物含量可以減少，然后分解和氣化處理污染物，達(dá)到土壤修復(fù)的目的[8]。原位修復(fù)技術(shù)的運用，以石油污染的土壤修復(fù)為主，直接加熱已經(jīng)被石油污染的土壤，增加其表面溫度、轉(zhuǎn)變石油等相關(guān)污染物的性質(zhì)，使污染物與土壤分離，后續(xù)相關(guān)人員運用抽取技術(shù)，使污染物被抽離至土壤外。而異位修復(fù)技術(shù)的運用，劃分為直接脫熱和間接脫熱的形式，前者是把已經(jīng)被污染的土壤運至機(jī)械設(shè)備中，通過明火灼燒的手段增加土壤表面溫度，使污染物和土壤分離。后者的治理理念和前者的治理理念基本相同，也是借助加熱的模式分離土壤和污染物，但熱修復(fù)技術(shù)具有局限性，主要是土壤溫度升高后會產(chǎn)生突然性質(zhì)的變化，無形中部分礦物質(zhì)以碳化的形式出現(xiàn)，增加土壤pH值，要保障土壤的有機(jī)質(zhì)完全被燃燒，才可以增強(qiáng)土壤修復(fù)效果。在運用電熱修復(fù)方法處理被重金屬污染的土壤時，尤其是汞元素和硒元素，汞元素的去除率與溫度直接呈現(xiàn)正比關(guān)系，應(yīng)通過低溫?zé)峤獾姆桨?，提高重金屬的去除率?/p>

最后是土壤淋洗修復(fù)，通過淋洗液對重金屬進(jìn)行轉(zhuǎn)移，之后回收利用重金屬廢水，現(xiàn)階段淋洗液的類型比較多，包含堿類淋洗液、鹽類淋洗液和酸類淋洗液。例如，適當(dāng)?shù)丶{入PASP，將其視作重金屬處理的絡(luò)合劑，在提高重金屬污染土壤質(zhì)量的同時發(fā)揮環(huán)保效果。

4 結(jié)束語

重金屬污染土壤的治理工作是比較繁瑣的，如果單一的運用化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)或者物理修復(fù)技術(shù)，難以充分保障重金屬污染問題的處理效果。因此，相關(guān)人員可以嘗試把多樣化的修復(fù)方法進(jìn)行融合，探索取長避短的最佳方案，在最短時間內(nèi)使土壤重金屬修復(fù)工作的效益最大化。此外，相關(guān)人員應(yīng)加大力度研究和探索土壤重金屬污染修復(fù)方案，不斷提高土壤的利用率。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Study and Analysis on Soil Heavy Metal Pollution and Remediation Methods

LI Ding et al（GeFeng Environmental Protection Technology Co.， Ltd， Wuhu， Anhui 241000）

Abstract This paper mainly focused on the research on soil heavy metal pollution and remediation methods. Firstly， it analyzed the sources and hazards of soil heavy metal pollution， secondly introduced the current situation of soil heavy metal pollution remediation， and finally deeply explained and discussed the effective methods of soil heavy metal pollution remediation， which aimed to provide reference materials for relevant research.

Key words Soil; Heavy metal pollution; Repair method; Related research

作者簡介 李?。?988—），男，河北深澤人，主要從事土壤學(xué)研究。

收稿日期 2022-01-02