重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)與措施

肖 滿

（中節(jié)能大地環(huán)境修復(fù)有限公司，北京 100082）

在治理土壤重金屬污染的長期實踐中，我國投入了大量資源。隨著科技的迅速發(fā)展，形成了多種土壤修復(fù)技術(shù)，如農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、土壤淋洗法等化學(xué)修復(fù)技術(shù)、隔離法等物理修復(fù)技術(shù)。在實際應(yīng)用中，由于不同修復(fù)技術(shù)的使用場景、條件存在一定差異，所以，重金屬污染土壤的修復(fù)效果也有區(qū)別。因此，為了有效治理重金屬污染的土壤，全面開展修復(fù)技術(shù)要點分析、探究修復(fù)實踐路徑具有重要意義。

1 土壤重金屬污染的原因及修復(fù)意義

1.1 土壤重金屬污染的形成原因

土壤出現(xiàn)重金屬污染的主要原因為：①工業(yè)三廢的排放。主要是早期工業(yè)發(fā)展對自然環(huán)境的影響較大，在以前的工業(yè)生產(chǎn)過程中，會排放大量的重金屬固廢、廢氣和廢水，這些污染物中的化學(xué)物質(zhì)對土壤造成了較為嚴(yán)重的污染與危害，尤其是鋰電池、礦物提煉、鍍鉻、塑料等產(chǎn)品；②燃煤釋放、垃圾堆放。煤炭作為一種重要資源為多個領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要支持，但在其燃燒過程中，會釋放出有害氣體，造成環(huán)境污染。同時，隨著人們生活水平的提高，產(chǎn)生的垃圾量越來越多，若垃圾堆放區(qū)域不合理且堆放時間過長，其中的重金屬也會進(jìn)入土壤，特別是城市垃圾中重金屬的含量相對較高，在雨水沖刷下，有毒元素會隨之滲入土壤，造成嚴(yán)重的土壤重金屬污染。

1.2 修復(fù)重金屬污染土壤的意義

目前，從重金屬污染土壤的現(xiàn)狀看，被鉛、汞等重金屬工業(yè)污染的耕地面積約占總耕地的五分之一，這不僅極大地浪費了土地資源，也不利于生態(tài)文明建設(shè)和人類社會的長遠(yuǎn)發(fā)展。但通過采用多種修復(fù)技術(shù)對重金屬污染土壤進(jìn)行治理，能有效改善此類污染的危險程度和影響范圍，將其控制在合理范圍內(nèi)，避免重金屬土壤污染的危害性和高發(fā)生頻率威脅人們的身體健康。此外，此類技術(shù)的落實還能夠給農(nóng)產(chǎn)品的生長提供更充足的耕地資源，從而進(jìn)一步促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展[1]。

2 分析重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)

由于土壤重金屬來源的差異性，以及發(fā)揮主要污染作用的物質(zhì)種類較多，所以在長期的重金屬污染土壤治理過程中，形成了豐富的修復(fù)技術(shù)體系，主要涵蓋了化學(xué)、物理、生物、生態(tài)等多個方面。因此，在實際的土壤修復(fù)過程中，為了全面了解此類技術(shù)，把握其要點，應(yīng)對各種修復(fù)技術(shù)進(jìn)行深入研究。

2.1 物理修復(fù)技術(shù)

該技術(shù)主要包括客土法和換土法、分離修復(fù)法、隔離法等，操作相對簡單，成本較低，且具有可持續(xù)、高產(chǎn)出等優(yōu)勢。

2.1.1 客土法和換土法

一般情況下，簡單的物理修復(fù)技術(shù)主要是采用深耕翻土的方式，對重金屬污染的土壤進(jìn)行治理和恢復(fù)，主要應(yīng)用于污染程度較輕的土壤；而客土法和換土法則應(yīng)用于重金屬污染較嚴(yán)重的情況。重金屬污染治理相關(guān)技術(shù)發(fā)展至今，客土法和換土法具有明顯優(yōu)勢，即工藝方法成熟和土壤修復(fù)全面，但投資大，工程量也較大，且容易對土壤肥力造成一定影響。

2.1.2 分離修復(fù)法

目前，土壤重金屬分離恢復(fù)技術(shù)豐富，主要包括水力學(xué)分離、顆粒篩分處理、脫水分離處理等，此類技術(shù)主要是將重金屬從沉積物、廢渣和土壤中有效分離出來。這類技術(shù)雖然具有良好的處理效果，但主要用于處理范圍較小、重金屬污染情況較為嚴(yán)重的土壤，能最大程度地恢復(fù)土壤的常規(guī)功能。

2.1.3 熱力修復(fù)法

該土壤處理技術(shù)主要利用輻射和熱傳導(dǎo)原理，目前應(yīng)用多的是高溫原位加熱修復(fù)技術(shù)、低溫原位加熱修復(fù)技術(shù)、原位電磁波加熱技術(shù)等，此類技術(shù)用于修復(fù)“汞”污染的土壤。

2.1.4 隔離法

在修復(fù)重金屬污染土壤的過程中，分割、隔離是隔離法的核心原理，但需要科學(xué)合理地選用具有防滲性能的隔離材料。一般情況下，隔離法的應(yīng)用范圍比較嚴(yán)格，多應(yīng)用于重金屬污染較為嚴(yán)重或是土壤治理難度較大的情況，主要是因為此類污染容易與地下水流動產(chǎn)生聯(lián)合作用，擴(kuò)大重金屬污染面積。因此，需要通過使用防滲隔離材料分割污染區(qū)域，便于將重金屬污染控制在預(yù)期范圍內(nèi)，從而避免土壤污染引發(fā)地下水污染。

從整體看，物理分離修復(fù)技術(shù)的機(jī)械設(shè)備較為簡單，但土壤恢復(fù)的可行性會受到外界多種因素的影響。因此，在使用此類技術(shù)開展重金屬污染土壤的修復(fù)工作時，要盡量應(yīng)用于污染濃度較高的區(qū)域，且最好存在于不同物理特點的介質(zhì)中，以實現(xiàn)土壤重金屬污染的有效治理，但要注意控制粉塵。

2.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

在重金屬污染土壤的修復(fù)過程中，化學(xué)技術(shù)能最大程度地降低土壤污染的程度，同時還能保證土壤的整體質(zhì)量。

2.2.1 化學(xué)固化法

在重金屬污染的土壤中，重金屬具有可移動特點，這主要是由于此類物質(zhì)在土壤中的存在形態(tài)決定的，而土壤的理化性質(zhì)對重金屬存在形態(tài)具有直接影響，比如有機(jī)質(zhì)含量、Eh值、酸堿值等?；瘜W(xué)固化法就是利用土壤的理化性質(zhì)，通過調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)信息，最大程度地控制重金屬在土壤中的移動性。具體工藝流程是，使用固化劑調(diào)節(jié)土壤的理化性質(zhì)，再采用吸附技術(shù)或沉淀方法降低或控制重金屬的可移動性。該方法的優(yōu)勢為通過固定土壤中的重金屬，一方面能有效保證土壤肥力，為植被重建奠定良好基礎(chǔ)，另一方面也減少了土壤重金屬污染對深層土和地下水的影響[2]。

2.2.2 動電修復(fù)法

該方法是選用低直流電并將其電極插入到重金屬污染的土壤中，并依托電場的運作原理，吸引重金屬離子富集至電極，實現(xiàn)土壤重金屬污染的集中化處理，有效恢復(fù)土壤結(jié)構(gòu)。其工藝特點是，由于電場的運作，使重金屬在電滲透和電遷移的作用下遷移富集至電極。但應(yīng)用該方法需要注意的是，相關(guān)工作人員要科學(xué)控制污染物的流動方向，避免出現(xiàn)二次污染。

2.2.3 土壤淋洗法

該技術(shù)方法主要是利用在逆轉(zhuǎn)重金屬過程中，使土壤中發(fā)生離子吸附和重金屬沉淀這兩種反應(yīng)，之后再將土壤與提取液進(jìn)行充分結(jié)合，并依托于重金屬的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)對土壤重金屬污染的有效治理。在具體操作過程中，相關(guān)工作人員針對修復(fù)區(qū)域進(jìn)行土壤開挖工作，然后進(jìn)行去渣、分散等處理，之后再使用提取液，實現(xiàn)重金屬的轉(zhuǎn)移，最后應(yīng)用水淋將土壤中殘留的提取劑去除。相比于其他方法，土壤淋洗法的恢復(fù)效果較為理想，且經(jīng)過處理的土壤在達(dá)到常規(guī)水平之后可以被再次利用。但土壤淋洗方法的應(yīng)用關(guān)鍵是提取液，需要在不破壞土壤原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上來提取重金屬。

綜上所述，化學(xué)修復(fù)法是將一些具備化學(xué)性質(zhì)的藥劑噴灑在土壤上，實現(xiàn)對土壤的治理和改良。同時，化學(xué)藥劑會全面吸收土壤中的重金屬污染物，實現(xiàn)對土壤的氧化還原處理。

2.3 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)主要是利用生物自身的修復(fù)作用、消減能力逐漸減少重金屬等污染物的含量，實現(xiàn)土壤治理的目標(biāo)，同時還能保證土壤的整體質(zhì)量。

2.3.1 以動物為主的土壤修復(fù)技術(shù)

該修復(fù)技術(shù)是利用土壤中數(shù)量較多的生物種群，比如老鼠、蚯蚓等，依托其生命活動來富集處理土壤中的重金屬，從而逐漸降低土壤中的重金屬含量，以此提升土壤的修復(fù)質(zhì)量。在實施動物修復(fù)技術(shù)時，相關(guān)技術(shù)人員會將蚯蚓、老鼠等直接放置在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，需要注意的是，要對動物的數(shù)量進(jìn)行控制。在實際應(yīng)用中，最好將該技術(shù)應(yīng)用于低濃度重金屬的污染土壤修復(fù)，從而實現(xiàn)良好的治理效果，但避免修復(fù)時間過長。

2.3.2 以植物為主的土壤修復(fù)技術(shù)

該修復(fù)技術(shù)主要是針對重金屬污染土壤應(yīng)用植物修復(fù)，會涉及植物的萃取、過濾、揮發(fā)和固定，并依托植物在生長期間實現(xiàn)對土地的保護(hù)作用，從而達(dá)到治理土壤污染的目的。通常情況下，該修復(fù)技術(shù)多被應(yīng)用于礦山二次開墾、重金屬污染場地、植被景觀修復(fù)等場景，其中，龍葵是常見的修復(fù)植物。

2.3.3 以微生物為主的土壤修復(fù)技術(shù)

該修復(fù)技術(shù)主要利用生物吸附、富集作用、氧化還原作用、沉淀作用等使受到重金屬污染的土壤進(jìn)行恢復(fù)，相比于動植物，微生物具有更強(qiáng)的重金屬抵抗能力，且無需投入較大的修復(fù)成本。但為了提升土壤恢復(fù)的實效性，縮短時間成本，可將該修復(fù)技術(shù)與動植物修復(fù)技術(shù)結(jié)合使用，并依托于協(xié)同作用實現(xiàn)對重金屬污染土壤的高效治理[3]。

2.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)

在使用農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)治理重金屬污染土壤時，主要采用種植調(diào)節(jié)和耕作管理兩種方法，因此，相關(guān)人員要根據(jù)土壤的具體污染情況，來采用有針對性的方法降低重金屬的有效性和移動性。比如，可從源頭管控重金屬污染，即減少肥料和農(nóng)藥的使用，積極了解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、物理化學(xué)環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)中動植物群落的演替規(guī)律后，再確定生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)，這樣才能制定有效的生態(tài)修復(fù)措施與技術(shù)組合。

3 重金屬污染土壤修復(fù)的實際措施

3.1 加強(qiáng)土壤環(huán)境的監(jiān)督和治理

在實際修復(fù)過程中，為了實現(xiàn)對重金屬污染土壤的高效治理和修復(fù)，相關(guān)的單位和技術(shù)人員還要加強(qiáng)對土壤周邊環(huán)境的監(jiān)督和治理，并將有效預(yù)防和治理協(xié)同的工作全面落實，從而逐漸減少區(qū)域內(nèi)的重金屬污染源。尤其是地方環(huán)保部門，要根據(jù)全面、準(zhǔn)確地調(diào)研結(jié)果加強(qiáng)土壤污染修復(fù)的監(jiān)督力度，并且采用目標(biāo)明確的污染處理控制措施。同時，還需實時掌握土壤恢復(fù)過程中各項數(shù)據(jù)的變化，且不斷調(diào)整防治措施，以此保證重金屬污染土壤修復(fù)工作的效率和效果。

3.2 科學(xué)合理地使用化肥和農(nóng)藥，促進(jìn)環(huán)保生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展

在修復(fù)重金屬污染土壤時，還要積極促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)、環(huán)保農(nóng)業(yè)的發(fā)展，并形成農(nóng)業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)，從而為農(nóng)業(yè)健康、綠色、長遠(yuǎn)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此，在農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中，要嚴(yán)格控制農(nóng)作物的化肥和農(nóng)藥的使用量，降低對土壤的污染隱患。與此同時，落實部門協(xié)作機(jī)制，尤其是農(nóng)業(yè)部門和環(huán)境監(jiān)管部門，要面向區(qū)域內(nèi)的農(nóng)民開展有關(guān)重金屬污染土壤危害的宣傳教育，可成立專門的土壤修復(fù)研究小組，大力推廣植物修復(fù)技術(shù)等，從而不斷提高區(qū)域內(nèi)科學(xué)合理使用化肥、農(nóng)藥的水平，以此實現(xiàn)對重金屬污染土壤的有效控制[4]。

3.3 借助信息技術(shù)加強(qiáng)土壤監(jiān)測

在開展重金屬污染土壤的相關(guān)修復(fù)工作時，要借助當(dāng)前的科技水平，即應(yīng)用的先進(jìn)的信息技術(shù)和智能自動化技術(shù)等，加強(qiáng)土壤的監(jiān)測工作。在實際工作中，要依托數(shù)據(jù)共享、健全環(huán)境保護(hù)機(jī)制等工作的全面落實，實現(xiàn)對土壤環(huán)境的有效保護(hù)。具體而言，由于修復(fù)污染土壤涉及的參數(shù)較多，比如理化性質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分、肥力等，所以，要根據(jù)實際的污染情況進(jìn)行有效治理，同時，還要保證土壤具有良好的肥力。因此，在開展實際修復(fù)作業(yè)時，相關(guān)的單位和技術(shù)人員要充分發(fā)揮信息技術(shù)的作用，加大力度監(jiān)測土壤，并建立健全環(huán)境保護(hù)機(jī)制，科學(xué)協(xié)調(diào)土壤環(huán)境監(jiān)測工作，明確各部門職責(zé)和任務(wù)。同時，還要對地下水重金屬污染進(jìn)行監(jiān)測和治理，實時提供相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)交換。其中，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可實時、動態(tài)化掌握土壤的修復(fù)進(jìn)度與狀態(tài)，并通過信息平臺的支撐強(qiáng)化部門間合作，減少污染隱患，進(jìn)而從多個方面保證土壤修復(fù)的質(zhì)量和效益。

4 結(jié)論

綜上所述，重金屬土壤污染修復(fù)作為當(dāng)前生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要構(gòu)成部分，對保護(hù)環(huán)境具有重要意義。因此，相關(guān)的單位和技術(shù)人員要從物理、化學(xué)、生物和生態(tài)農(nóng)業(yè)等方面深入研究土壤修復(fù)技術(shù)，并根據(jù)區(qū)域的具體情況和實際需求選擇合適的治理技術(shù)，在改善土壤污染問題的同時保證土壤環(huán)境質(zhì)量。此外，還要積極結(jié)合信息化技術(shù)開展重金屬污染土壤的修復(fù)工作，加強(qiáng)部門協(xié)作和環(huán)境監(jiān)督，因地制宜地進(jìn)行土壤修復(fù)治理工作，從而持續(xù)推進(jìn)土壤環(huán)境綠色、健康、無污染的可持續(xù)發(fā)展。