工業(yè)用地中土壤重金屬污染治理探究

袁 林

（德陽(yáng)市生態(tài)環(huán)境局，四川 德陽(yáng) 618000）

在現(xiàn)代化背景下，工業(yè)企業(yè)正在轉(zhuǎn)型升級(jí)，使環(huán)境負(fù)擔(dān)加重，工業(yè)建設(shè)過(guò)程中的重金屬污染成為土壤污染中最嚴(yán)重的污染問(wèn)題之一。當(dāng)前，在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生了大量的鉛、汞、鎘及金屬砷等重金屬。由于這些重金屬在土壤中不斷沉積，加劇了土壤遭受重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)，土壤中大量重金屬物質(zhì)的留存會(huì)導(dǎo)致土壤環(huán)境嚴(yán)重惡化，進(jìn)而影響土壤質(zhì)量，這對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的影響。而人們的生產(chǎn)生活離不開(kāi)土壤，如果土壤中重金屬的污染問(wèn)題得不到有效控制，就會(huì)對(duì)人的身體健康造成危害。因此，必須要有效開(kāi)展工業(yè)用地中土壤重金屬污染的治理以及修復(fù)工作，這也是現(xiàn)階段我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)中需要關(guān)注的重點(diǎn)工作之一。

1 工業(yè)用地中土壤重金屬污染的現(xiàn)狀及形態(tài)

1.1 污染現(xiàn)狀

通常，土壤的開(kāi)放性較強(qiáng)，并具有一定的緩沖功能，是動(dòng)態(tài)化系統(tǒng)與周?chē)h(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的融合系統(tǒng)。然而，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，重金屬不可避免地會(huì)流入土壤系統(tǒng)中[1]，加劇了土壤污染。此外，工業(yè)廢氣、廢渣、廢水及含有重金屬的農(nóng)藥也會(huì)在土壤中不斷累積，使土壤環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。

1.2 污染形態(tài)

工業(yè)用地是重金屬污染較嚴(yán)重的土壤之一，這種土壤會(huì)通過(guò)外部環(huán)境的作用深入到其他環(huán)境中進(jìn)行破壞。雨水沖刷和土壤搬運(yùn)都是重金屬污染土壤的重要因素。因此，土壤在化學(xué)物質(zhì)的作用下影響周?chē)鷳B(tài)系統(tǒng)的發(fā)展[2]。此外，在多重反應(yīng)的作用下，重金屬會(huì)通過(guò)溶解、凝聚和吸附進(jìn)入土壤中，因此，需要相關(guān)研究工作者進(jìn)一步對(duì)土壤中重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)變進(jìn)行深入研究，這對(duì)于保護(hù)土壤環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的意義。

2 工業(yè)用地中土壤重金屬污染分析

2.1 自然污染

自然因素是引發(fā)工業(yè)用地重金屬污染的主要誘因，重金屬污染主要是成土母質(zhì)風(fēng)化，導(dǎo)致這一現(xiàn)象主要是由于地表巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化后發(fā)生了物理性質(zhì)的改變，產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)較為松散的風(fēng)化物，其中存在的天然孔隙，能夠讓部分金屬元素借機(jī)作用到土壤表層的植物中[3]。另外，風(fēng)力、水力的作用也會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬污染程度的增加，且土壤中的顆粒會(huì)受到風(fēng)力和水力的影響，向其他土壤環(huán)境轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致周?chē)寥拉h(huán)境受到嚴(yán)重破壞，重金屬也隨之進(jìn)入周邊的其他土壤環(huán)境中。隨著風(fēng)力及水力作用出現(xiàn)位移，土壤顆粒中的重金屬元素也隨之發(fā)生遷移，從而影響了區(qū)域土壤環(huán)境，增加了區(qū)域土壤中重金屬的含量。

2.2 人為污染

人為因素也會(huì)導(dǎo)致工業(yè)用地土壤重金屬污染的增加，這主要是由于在工業(yè)改革背景下，工礦企業(yè)不重視污水分流處理，導(dǎo)致一部分重金屬含量超標(biāo)，使土壤環(huán)境受損[4]。另外，固體廢棄物經(jīng)過(guò)日曬、風(fēng)吹、雨淋也會(huì)出現(xiàn)輻射狀及漏斗狀散發(fā)，這都會(huì)對(duì)土壤和水體產(chǎn)生一定的影響，增加土壤中的重金屬含量。而農(nóng)用物資也會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬含量增加，尤其是化肥以及農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)，如果不能科學(xué)合理地規(guī)范使用，同樣會(huì)使土壤中的Hg、As、Cr、Pb等重金屬含量增加，且重金屬反應(yīng)的中間物也會(huì)在土壤中不斷積累，增加重金屬在土壤中的污染程度。不僅如此，農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中地膜的推廣和應(yīng)用，也會(huì)使土壤受到一定影響，增加白色污染。若其中的Pb等熱穩(wěn)定劑的含量過(guò)高，還會(huì)影響土壤的質(zhì)量，增加土壤重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。

3 工業(yè)用地中土壤重金屬污染的治理

3.1 工程治理

3.1.1 換土法

治理工業(yè)用地土壤重金屬污染的修復(fù)方法主要有換土法，這種方法主要是利用深耕翻土以及客土法的方式，對(duì)污染土壤進(jìn)行防治[5]?？屯练▽?shí)際上就是將質(zhì)量良好的土壤覆蓋在受到重金屬污染的土壤上部，這樣就能夠有效減少重金屬對(duì)農(nóng)作物造成的不良影響。換土法主要是將受污染的土壤翻耕到未受污染的土壤下部，以此減少重金屬污染土壤造成的影響，保護(hù)環(huán)境健康，而且，在其中施加肥料還能夠有效解決土壤養(yǎng)分不足的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)用傳統(tǒng)手段能夠保障土壤污染不會(huì)出現(xiàn)反復(fù)的情況，然而這種方式一般只應(yīng)用于受污染土壤面積較大的地區(qū)，因?yàn)榇朔N方式需要的資金較多，因此一般用于對(duì)土壤土體破壞較為嚴(yán)重的土壤環(huán)境的修復(fù)中。需要注意的是，為避免造成其他區(qū)域土壤受損，需要嚴(yán)格控制對(duì)遷移重金屬污染土壤的處理。

3.1.2 固化法及穩(wěn)定修復(fù)法

在修復(fù)過(guò)程中，固化法及穩(wěn)定化修復(fù)主要是通過(guò)物理和化學(xué)手段，借助一些硅酸鹽、高爐礦渣、瀝青等固化劑對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行處理。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)相關(guān)比例將固化劑與工業(yè)用地中重金屬污染的土壤進(jìn)行混合，以增強(qiáng)土壤的化學(xué)穩(wěn)定性，降低其滲透率，有效阻止重金屬對(duì)其他土壤的污染。我國(guó)科技快速發(fā)展的時(shí)代中，固化法和穩(wěn)定化修復(fù)中所使用的材料也在不斷創(chuàng)新和變化[6]。另外，在污染土壤中根據(jù)一定比例添加的凹凸棒土，也能夠有效固定土壤中的重金屬，這對(duì)于重金屬污染土壤填埋前的預(yù)處理工作有很大幫助。但此種方法也存在一定的弊端，因?yàn)閷?duì)土壤的攪動(dòng)存在一定破壞性，治標(biāo)不治本。因此，一般被用于固化以及穩(wěn)定性較強(qiáng)的重金屬土壤污染治理中，但是還存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.3 電動(dòng)力修復(fù)法

電動(dòng)力修復(fù)法是一種原位修復(fù)辦法，主要是將電極插入到工業(yè)用地受污染的土壤中，并且在其中釋放直流電，形成直流電場(chǎng)，有效增強(qiáng)土壤顆粒的電層含量，確保電荷能夠附著在孔隙中的離子上，保障完整磁場(chǎng)的構(gòu)建。在此過(guò)程中，電極的兩端都存在重金屬離子，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)離子的良好處理。這種方式主要是綜合運(yùn)用電化學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的修復(fù)方法，所以要對(duì)土壤的pH值、緩沖性能、土壤組分等進(jìn)行科學(xué)考慮。為了進(jìn)一步提高受污染土壤的修復(fù)效率，還需要對(duì)修復(fù)方法進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新，比如目前較為先進(jìn)的方法有電滲析法，酸堿綜合法、陽(yáng)離子選擇膜法以及表面活性劑法，這些方法都能夠有效提高重金屬污染土壤的修復(fù)效果。

3.1.4 水洗法

水洗法是將清水注入到土壤中，保證工業(yè)用地中的重金屬離子能夠被有效去除，在此背景下，土壤中重金屬離子的含量能夠得到有效控制。值得注意的是，在具體使用水洗法過(guò)程中，需要避免其他污染問(wèn)題的出現(xiàn)?；诖?，在研究、改進(jìn)以及發(fā)展水洗法過(guò)程中，需要科學(xué)利用三級(jí)清水柱處理金屬污染，清洗后再進(jìn)行過(guò)濾，以保障土壤處理質(zhì)量。

3.1.5 熱解吸法

熱解吸法主要是針對(duì)遭受污染的土壤環(huán)境，使用對(duì)重金屬化合物有效分解的添加劑，通過(guò)加熱升溫的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的熱解吸。除此之外，需要對(duì)解吸出來(lái)的蒸汽進(jìn)行處理，以免破壞大氣環(huán)境。

3.2 化學(xué)修復(fù)方法

3.2.1 淋溶法

在使用淋溶法處理工業(yè)用地土壤中的重金屬污染時(shí)，主要是使用無(wú)機(jī)溶劑清洗劑、螯合劑、表面活性劑，促使重金屬遷移到液相土壤中，并且要對(duì)富含重金屬的廢水進(jìn)行合理處理。

3.2.2 改良藥劑

在實(shí)際應(yīng)用中，是將改良劑投放到工業(yè)用地被重金屬污染的土壤中，使用石灰、磷酸鹽等，實(shí)現(xiàn)土壤中重金屬物理及化學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)化。在添加改良劑的實(shí)際過(guò)程中，能有效控制重金屬含量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了降低土壤中重金屬含量的目的，保障了土壤質(zhì)量。

4 工業(yè)用地中土壤重金屬污染的修復(fù)

4.1 植物修復(fù)概念及類型

近年來(lái)，部分科學(xué)家也逐步針對(duì)工業(yè)用地土壤中重金屬含量問(wèn)題，對(duì)選擇科學(xué)可行的措施以及辦法進(jìn)行了相關(guān)研究和分析。一些科學(xué)家逐漸研究和分析了選擇處理工業(yè)用地土壤中重金屬含量的科學(xué)可行的措施和方法，研究的重點(diǎn)在于不能對(duì)土壤環(huán)境以及生態(tài)環(huán)境造成破壞，在保持原有土壤結(jié)構(gòu)以及生物穩(wěn)定性的同時(shí)，解決土壤中的重金屬問(wèn)題[7]，因此，選擇了植物修復(fù)方法。在實(shí)際應(yīng)用中，該方法主要是借助植物對(duì)重金屬的吸收能力，進(jìn)一步減少土壤中重金屬的含量，而這種修復(fù)方式也被稱為綠色恢復(fù)及生物修復(fù)。植物修復(fù)的方式在環(huán)境污染問(wèn)題處理中，可以被稱之為最新穎的技術(shù)。由于所用的修復(fù)植物多種多樣，能夠有效控制土壤中的各種重金屬的含量，因而進(jìn)一步提升了土壤的質(zhì)量。

4.2 重金屬污染土壤的植物修復(fù)過(guò)程

利用植物修復(fù)的方式，能有效改善工業(yè)用地中土壤重金屬污染物的含量。在此過(guò)程中，部分科學(xué)家認(rèn)為超富集植物能夠有效吸收土壤中的重金屬，這主要是因?yàn)槌患参镂罩亟饘俚哪芰^強(qiáng)，因此，對(duì)于重金屬污染土壤修復(fù)有著重要的推動(dòng)作用。在現(xiàn)代化發(fā)展過(guò)程中，經(jīng)過(guò)相關(guān)研究者的不斷深入分析以及調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)南美各國(guó)有高達(dá)500多種的超富集植物[8]。從吸收重金屬種類的差異，能夠被劃分為富含碘的植物、富含鉻的植物等。相較于其他處理技術(shù)而言，投入較低資金就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，可相對(duì)減少人力，物力以及財(cái)力的投入。同時(shí)，經(jīng)過(guò)研究進(jìn)程的不斷發(fā)展，證明了超富集植物是發(fā)展中國(guó)家目前處理土壤中重金屬污染的重要措施。此外，植物修復(fù)技術(shù)屬于原位修復(fù)技術(shù)的一部分，在一定程度上能夠保護(hù)表層土壤，減少對(duì)土壤的沖刷。因此，在土壤修復(fù)以及土壤侵蝕保護(hù)中較為常見(jiàn)，并且能夠取得良好的保護(hù)效果，且該技術(shù)對(duì)于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要的推動(dòng)意義。

4.3 植物修復(fù)技術(shù)展望

超富集植物對(duì)工業(yè)用地重金屬的富集能力較強(qiáng)，然而經(jīng)過(guò)相關(guān)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，超富集植物在土壤污染處理中也存在一定的不足，比如超富集植物植株較小、生長(zhǎng)速度較慢、難以培育和成活，成活較低，而且，在培育過(guò)程中還會(huì)受到多種條件的限制，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中難以被推廣。面對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)研究者將新生物技術(shù)應(yīng)用于超富集植物的培育過(guò)程中，通過(guò)改變其中存在的不利基因，培育出新的超富集植物品種，然后，再對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行推廣及運(yùn)用。相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐表明，經(jīng)過(guò)創(chuàng)新的超富集植物能夠有效應(yīng)用于土壤中的重金屬修復(fù)，并且能夠加速對(duì)土壤的修復(fù)，也相應(yīng)加快了土壤的修復(fù)效率。同時(shí)，土壤中重金屬含量也在不斷遞減，與超富集植物對(duì)比，該技術(shù)是利用不斷選擇體外抗性作物，促進(jìn)重金屬向食物鏈中轉(zhuǎn)移的方式，促進(jìn)土壤質(zhì)量的提升，這對(duì)于生物鏈的安全保障具有重要的促進(jìn)意義。除此之外，對(duì)抗金屬作物抗性機(jī)制有了更深入的認(rèn)識(shí)，選擇在重金屬污染種植區(qū)域種植抗性及吸收較少的作物品種，能夠起到很好的處理效果。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在工業(yè)用地重金屬污染土壤修復(fù)過(guò)程中，工程技術(shù)以及化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用都能起到很好的治理效果。除此之外，借助植物對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行修復(fù)，也起到了良好的推動(dòng)性作用。但物理化學(xué)以及植物修復(fù)的方式都存在一定的弊端，會(huì)導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)變化、活性下降，而植物修復(fù)方式會(huì)出現(xiàn)植物生長(zhǎng)活性不足，無(wú)法實(shí)現(xiàn)科學(xué)修復(fù)?；诖耍瑥目沙掷m(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，科研人員要積極展開(kāi)植物修復(fù)法、微生物修復(fù)法以及物理修復(fù)法的研究與創(chuàng)新，并將新型技術(shù)引入其中，從而進(jìn)一步改善重金屬污染土壤的質(zhì)量。