工業(yè)用地中土壤重金屬污染治理的必要性及治理措施

潘易，菅志亞，俞藝沁

(1.麗水市土壤與固體廢物管理中心，浙江 麗水 323000；2.浙江環(huán)科環(huán)境研究院有限公司，浙江 杭州 311121)

0 引言

近年來，我國在應(yīng)對工業(yè)重金屬污染方面已經(jīng)取得了一定的成果。在可持續(xù)發(fā)展理念的指引下，大部分污染物已經(jīng)通過科學(xué)方法得到了有效處理。然而，在一些工業(yè)用地上，重金屬污染仍然是一個嚴(yán)重的問題。為了防止污染進(jìn)一步擴(kuò)大，及時的治理措施是必要的。針對工業(yè)用地土壤中的重金屬污染，常見的治理方法包括物理法、生物法和化學(xué)法等。這些方法各有優(yōu)劣，需要根據(jù)污染程度和具體情況因地制宜地選擇合適的方法。

1 工業(yè)用地中土壤重金屬污染治理的必要性

近年來，盡管我國工業(yè)用地土壤重金屬污染問題的增速已經(jīng)有所減緩，但在總量上仍然是一個不可忽視的問題。尤其是在年代較久的工業(yè)用地中，幾乎都存在重金屬污染。

重金屬污染對土壤的功能產(chǎn)生顯著的影響，不僅會妨礙植物的生長，還會改變土壤生物群落和物質(zhì)組成。例如，汞(Hg)、鎘(Cd)和鉻(Cr)等重金屬會對微生物產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，導(dǎo)致微生物死亡或變異。此外，重金屬污染也直接威脅到人體健康，例如有機(jī)砷和氫化砷等化學(xué)物質(zhì)可以通過空氣、水等途徑進(jìn)入人體。酸雨等現(xiàn)象也可能在重金屬污染的作用下形成，進(jìn)一步威脅生物和微生物的生命安全。

為了解決這一問題，我國需要積極開展土壤重金屬治理工作。通過精確檢測土壤中的重金屬污染物種類、濃度及影響，有針對性地進(jìn)行治理。一方面，避免重金屬污染物影響的進(jìn)一步擴(kuò)大，并提高公眾對土壤重金屬污染問題的認(rèn)識，促使大家自覺保護(hù)土地。另一方面，解決土壤重金屬污染問題，使土地逐步恢復(fù)健康，進(jìn)而保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境，保障人們的生命健康[1]。

2 工業(yè)用地中土壤重金屬污染治理常用方法

2.1 生物法

生物法利用動物、植物和微生物等生物體來處理土壤中的重金屬污染，從而改善土壤質(zhì)量。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是副作用小且成本低。然而，其缺點(diǎn)在于適用范圍有限，操作難度相對較高。

2.1.1 利用動物進(jìn)行重金屬污染治理

利用土壤動物是早期一種處理土壤重金屬污染物的方式。通過結(jié)合它們的繁殖習(xí)性以及對周邊微生物的影響，蚯蚓、蜘蛛等生物被用于處理土壤中的重金屬污染物。這些土壤動物能將土壤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸，有機(jī)酸與重金屬污染物發(fā)生作用，促使重金屬污染物失去毒性。蜘蛛等土壤動物還能富集重金屬，并促進(jìn)微生物對土壤成分的轉(zhuǎn)化。蚯蚓在土壤中運(yùn)動的過程中，其新陳代謝會對重金屬產(chǎn)生影響，其運(yùn)動過程也會帶動微生物的轉(zhuǎn)移，從而加強(qiáng)微生物對土壤的促進(jìn)作用。然而，這種方法的效率相對較低。

2.1.2 利用植物進(jìn)行重金屬污染物治理

植物在重金屬污染物處理中扮演著重要角色。一方面，植物可以通過固定作用防止重金屬污染物的擴(kuò)散，通過改變土壤的pH 值和Eh 值來改變重金屬的形態(tài)，從而降低其生態(tài)毒性。例如，對于揮發(fā)性較強(qiáng)的汞，植物可以吸收汞，然后通過氣態(tài)轉(zhuǎn)化將其釋放到大氣中，從而將有毒物質(zhì)留在植物體內(nèi)。另一方面，植物還可以通過吸收和轉(zhuǎn)移土壤中的重金屬污染物到植株上，通過對植株進(jìn)行處理來達(dá)到處理重金屬污染物的目的。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，需要尋找超富集植物物種，并在被污染的土壤上進(jìn)行大面積種植，通過頻繁收割等方法來達(dá)到污染物處理的目的[2]。

2.1.3 利用微生物進(jìn)行重金屬污染物治理

生物降解法能有效分解有毒物質(zhì)，改變重金屬污染物的形態(tài)，從而達(dá)到解決污染問題的目的。通常情況下，為了處理重金屬污染物，研究人員會培養(yǎng)特定的功能微生物群落，通過加強(qiáng)微生物的代謝活動來實(shí)現(xiàn)降解。隨著時間的推移，這些微生物對重金屬污染物的處理效果會不斷增強(qiáng)，是一種非常環(huán)保的污染物處理方法。然而，這種方法也存在一些明顯的缺點(diǎn)。首先，為了獲得具有降解重金屬污染物能力的微生物群落，需要有針對性地進(jìn)行培養(yǎng)和篩選，這需要大量的時間和精力。其次，這些微生物很容易受到環(huán)境因素的影響而發(fā)生變異，一旦環(huán)境發(fā)生變化，生物降解的效果可能會受到影響。最后，該方法的作用速度相對較慢，對于大范圍的污染情況可能無法起到良好的效果。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要綜合考慮各種因素來選擇合適的處理方法。

2.2 化學(xué)法

化學(xué)法是利用化學(xué)試劑與重金屬污染物發(fā)生反應(yīng)，以解決污染問題。此方法具有效果顯著、成本較低和具有廣泛適用性等優(yōu)點(diǎn)，但也存在反應(yīng)后物質(zhì)處理以及操作不當(dāng)可能導(dǎo)致化學(xué)污染等問題。由于操作簡便，這種處理方法在土壤重金屬污染治理中得到了廣泛應(yīng)用。化學(xué)方法包括固定法、淋洗法和修復(fù)法。固定法通過添加固化劑來降低重金屬污染物的可移動性，適用范圍廣泛，成本較低。淋洗法能有效地提取和分離重金屬污染物，但工作量較大，且對處理環(huán)境有一定要求。修復(fù)法利用電場富集重金屬離子，尤其適用于黏土和淤泥的處理，且成本相對較低。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)重金屬污染物的類型、土壤性質(zhì)和處理需求，合理選擇和運(yùn)用這些化學(xué)方法。

2.2.1 固定法

重金屬污染物的可移動性是導(dǎo)致污染擴(kuò)散和加劇的重要因素，因此固定重金屬污染物至關(guān)重要。改變重金屬污染物的形態(tài)可以降低其移動性，例如通過調(diào)整土壤pH 值、有機(jī)質(zhì)含量等參數(shù)達(dá)到降低形態(tài)的目的。固定法是一種向污染物中加入固化劑以達(dá)到限制重金屬遷移的方法，通過固化劑與污染物的相互作用能夠改變土壤性質(zhì)。常見的固化劑包括石灰、堆肥、鋼渣等。不同固化劑具有不同的性質(zhì)和作用原理，生成的物質(zhì)也有很大差異，因此需要根據(jù)重金屬污染物的具體情況來合理選擇固化劑。固定法的應(yīng)用成本較低，適用范圍廣泛，因此在土壤重金屬污染治理中具有廣泛的應(yīng)用前景[3]。

2.2.2 淋洗法

淋洗法是一種通過使用淋洗液與土壤中的重金屬物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)重金屬物質(zhì)的提取和分離的方法。此方法通常需要將土壤與淋洗液混合，使淋洗液與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再利用提取劑將重金屬提取出來，直至土壤中的重金屬濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。提取出的重金屬可以進(jìn)行重復(fù)利用。然而，在應(yīng)用此方法時，需要注意提取劑的選擇。既要確保土壤結(jié)構(gòu)的完整性，又要實(shí)現(xiàn)良好的提取效果。常見的提取劑包括EDTA 和鹽酸等。盡管淋洗法在重金屬污染物處理方面具有較好的去除效果，但此方法的工作量大，對處理環(huán)境有一定要求，因此不適合用于處理污染嚴(yán)重且面積較大的場景。

2.2.3 修復(fù)法

修復(fù)法，也稱為電動修復(fù)法，是一種利用電極產(chǎn)生電場進(jìn)行重金屬富集，并對富集的重金屬進(jìn)行集中處理的修復(fù)方式。在處理土壤中的重金屬物質(zhì)時，將電極放置于土壤中，利用電場效應(yīng)促使金屬離子在電極附近區(qū)域進(jìn)行富集。處理人員可結(jié)合其他方法對富集的重金屬進(jìn)行處理。修復(fù)法通過電場效應(yīng)將重金屬離子引向同一區(qū)域，是一種重金屬污染物處理方法。目前，這種方法已經(jīng)在許多國家得到應(yīng)用，并取得了良好的效果。特別是對于黏土和淤泥等類型的土壤，其處理效果尤為顯著，且應(yīng)用成本相對較低[4]。

2.3 物理法

物理法是通過利用物理技術(shù)(如分離、隔離和換土等方法)對重金屬污染物進(jìn)行處理，以達(dá)到解決土壤污染問題的目的。物理法對于技術(shù)以及設(shè)備的依賴性較強(qiáng)，通常情況下副作用小，對土壤的影響小等特點(diǎn)。但是應(yīng)用成本相對較高，操作難度也相對較高。

2.3.1 分離法

分離法是利用現(xiàn)代分離技術(shù)，如水力學(xué)分離和泡沫浮選分離等，對無機(jī)污染物進(jìn)行處理的方法。水力學(xué)分離利用水動力作用，土壤中的不同物質(zhì)會受到不同的影響。根據(jù)重金屬污染物的特性，能夠?qū)⑵鋸耐寥乐蟹蛛x出來。此方法不會破壞土壤結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)，對處理重金屬污染物具有良好效果。但由于技術(shù)限制，其應(yīng)用范圍較有限。在污染范圍較小、污染情況不太嚴(yán)重的情況下，可以采用這種方法來分離土壤中的重金屬物質(zhì)，達(dá)到清潔土壤的目的。

2.3.2 隔離法

隔離法是一種重金屬污染物處理方法，通過對被重金屬污染的土壤進(jìn)行隔離再處理。通常，處理人員使用防滲透隔離材料對污染區(qū)域進(jìn)行垂直向上的隔離，以避免重金屬污染物進(jìn)一步向下滲透至地下水。在對污染區(qū)域進(jìn)行隔離后，根據(jù)具體情況再結(jié)合其他重金屬污染物處理方法進(jìn)行處理。此外，隔離法也可作為一種應(yīng)急“搶救”措施，在突發(fā)情況下重金屬污染物向土壤中擴(kuò)散時，若來不及采用其他處理方式，為避免事態(tài)惡化，可迅速采用隔離法將污染物有效隔離開來，為后續(xù)處理爭取時間。

2.3.3 換土法

換土法主要包含換土和客土兩種方法。換土法適用于土壤重金屬污染情況不太嚴(yán)重的情況，通過深耕作業(yè)，將下層土壤翻到上層，以解決重金屬污染問題。客土法則是用其他地區(qū)的土壤來替換原有土壤，以修復(fù)土壤中的微生態(tài)環(huán)境，降低重金屬污染程度。這種方法在土壤污染面積較小的情況下較為適用，但在土壤面積較大時，需要面對修復(fù)成本較高的問題，并且可能導(dǎo)致土壤肥力下降等問題[5]。

3 工業(yè)用地中土壤重金屬污染治理策略

3.1 創(chuàng)新治理策略，多種方法相結(jié)合

3.1.1 生物法與化學(xué)法的結(jié)合

生物法和化學(xué)法在土壤重金屬污染治理中具有互補(bǔ)特性。生物法利用生物體(如植物、動物和微生物)的生理代謝功能來改善土壤質(zhì)量，這種方法環(huán)保且具有可持續(xù)性，但見效較慢?；瘜W(xué)法通過使用化學(xué)試劑與重金屬污染物發(fā)生反應(yīng)，效果顯著，但可能產(chǎn)生二次污染。通過將生物法和化學(xué)法結(jié)合起來，可以充分利用兩者的優(yōu)勢，提高污染治理效果。

3.1.2 物理法與化學(xué)法的結(jié)合

物理法和化學(xué)法在土壤重金屬污染治理中具有互補(bǔ)特性。物理法利用物理技術(shù)(如分離、隔離和換土等方法)對重金屬污染物進(jìn)行處理，這種方法對土壤的副作用較小，對土壤的影響也較小，但應(yīng)用成本相對較高?；瘜W(xué)法則具有成本低、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，但可能產(chǎn)生二次污染。通過結(jié)合物理法和化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)，可以降低污染治理成本，提高治理效果。因此，在開展治理工作時，應(yīng)結(jié)合不同方法的特性以及具體的污染情況，采取多種方法相結(jié)合的方式以保障治理效果。

3.2 采取綜合評估辦法，遵循因地制宜原則

在工業(yè)用地中，針對土壤重金屬污染治理策略的首要步驟是進(jìn)行綜合評估，包括對土壤污染程度、污染類型、污染范圍以及土壤性質(zhì)等因素進(jìn)行全面分析。根據(jù)評估結(jié)果，應(yīng)因地制宜地選擇適合的污染治理方法。對不同類型的土壤污染，可以采用不同的方法組合進(jìn)行治理，以達(dá)到最佳治理效果[6]。

3.3 強(qiáng)化檢測預(yù)警，保障檢測效果

在工業(yè)用地土壤重金屬污染治理過程中，應(yīng)加強(qiáng)對土壤污染的監(jiān)測和預(yù)警。通過定期對土壤進(jìn)行檢測，及時了解污染治理效果和土壤質(zhì)量變化，從而調(diào)整治理策略。同時，建立預(yù)警系統(tǒng)，對可能出現(xiàn)的土壤污染情況進(jìn)行預(yù)測，采取預(yù)防措施，以降低污染風(fēng)險。

3.4 加大政策支持，促進(jìn)科技創(chuàng)新

政府應(yīng)加大對土壤重金屬污染治理的支持力度，通過制定相關(guān)政策來鼓勵企業(yè)采取污染治理措施。同時，推動科技創(chuàng)新，鼓勵研發(fā)新型污染治理技術(shù)和設(shè)備，以提高污染治理效率。此外，還應(yīng)加強(qiáng)國際合作與交流，借鑒其他國家和地區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)，以提升我國工業(yè)用地土壤重金屬污染治理的整體水平[7]。

4 結(jié)語

綜上所述，治理工業(yè)用地中的土壤重金屬污染是一項復(fù)雜且艱巨的任務(wù)，需要綜合運(yùn)用多種方法以達(dá)到理想效果。在實(shí)際操作中，應(yīng)根據(jù)具體狀況選擇合適的治理策略，充分發(fā)揮生物法、化學(xué)法、物理法的優(yōu)勢，并加強(qiáng)監(jiān)測與預(yù)警，以保障土壤質(zhì)量的改善和生態(tài)環(huán)境的安全。同時，政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)合作，加大政策支持與科技創(chuàng)新力度，推動土壤重金屬污染治理技術(shù)的發(fā)展，為改善我國工業(yè)用地土壤環(huán)境質(zhì)量并保障生態(tài)安全作出貢獻(xiàn)。