重金属污染土壤修复技术评述

陈璐瑶

【摘要】：随着工业化和城市化的加快，我国土壤的重金属污染已经到了严重程，如何修复已污染的土壤是一个热点问题。文章介绍了几种主要的重金属污染土壤修复技术：物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，分析了不同修复技术的特点及其存在的问题，同时在此基础上，对重金属污染土壤修复技术的未来发展进行了展望，并对该领域的未来研究方向进行了展望。

【关键词】：土壤污染；重金属；修复技术

随着社会经济的发展，由于人为因素导致的土壤污染越来越严重。土壤污染是环境污染的主要部分，土壤污染主要通过改变土壤的理化性质，进而影响植物的生产，污染农作物，并通过食物链进入人体，最终危害人体健康[1]。因此，对污染土壤及时修复，保护土壤的安全性具有重要意义。

1土壤重金属污染现状

隨着经济的发展，土壤污染越来越严重，其中重金属污染越来越受到关注。土壤重金属污染（heavy metal pollution of the soil）是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。重金属是指比重等于或大于5.0的金属，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等。就我国而言，全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%[2]。无机污染物主要有，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种。因此开展重金属污染土壤的修复技术研究刻不容缓。

2土壤重金屬污染的修复技术

文章介绍了几种主要的重金属污染土壤修复技术：物理化学修复技术和生物修复技术。

2.1 物理化学修复

物化学理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术，主要包括、工程措施法、土壤淋洗法、电热修复法等。

2.1.1工程措施法

该方法是较为经典和传统的土壤重金属污染修复方法，包括深耕翻土、换土、客土等。翻土即是深翻土壤，使聚集在土壤表层的污染物分散到深层，达到稀释和自然降解的目的；客土法是将非污染的土壤覆盖在被污染的土壤上；换土法是将部分或全部污染土壤挖除，同时换上非污染的土壤。翻土、客土、换土法具有彻底、稳定的优点，是治理严重污染的农田重金属污染土壤切实有效的方法，但是缺点是易降低土壤肥力和破坏土壤结构，并需要投入大量的人力和财力，还有换出的污染土壤也存在二次污染的隐患，应妥善处理。一般只适用于小面积严重污染土壤的修复。

2.1.2土壤淋洗法

土壤淋洗是利用淋洗剂与土壤固相中的重金属作用，形成溶解性的重金属离子或金属络合物，然后用清水把污染物冲至根层外，再利用含有一定配位体的化合物冲淋土壤，使之与重金属离子形成更稳定的络合物；或用带有阴离子的溶液，如碳酸盐、磷酸盐冲洗土壤，使重金属形成化合物沉淀。该方法的技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗液。目前，用于淋洗土壤的淋洗液较多，包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。

淋洗法可用于大面积、重度污染土壤的治理，尤其是在轻质土和砂质土中效果较好，但对渗透系数很低和地质粘重的土壤效果不太好，且淋洗剂的残留可能造成土壤、地下水的二次污染；另一方面，淋洗液在淋洗土壤重金属的同时也将植物必需的 Ca 和 Mg 等营养元素淋洗出根际，造成植物营养元素的缺。

2.1.3玻璃化技术

璃化技术是把重金属污染土壤置于高温高压条件下，将其融化为玻璃态物质，使重金属牢牢地束缚于玻璃体内，达到消除重金属污染的目的。玻璃化技术能有效修复高浓度的重金属污染土壤，但能耗大、成本高、且不宜修复大面积的高浓度重金属污染土壤，形成的玻璃类物质结构稳定很难被降解。

2.1.4电动修复技术

电动力学修复技术指在受污染的土壤中通入直流电，驱动土壤中的污染物富集到电极区，进行分离治理的过程。这种方法最大的特点是应用过程中不会对环境产生危害和二次污染问题，并修复过程迅速。

而中国地质科学研究院矿产资源研究所最新研究结果，在不破坏土壤结构的前题下，土壤重金属大量活化进入水溶液中，并将实验土壤的电阻从15000欧姆最低降至15欧姆左右。重金属的去除更加容易，大大降低了修复成本、缩短了修复时间、提高了修复效率。

2.1.5固化 - 稳定化技术

固化稳定化技术是将污染物在污染介质中固定，使其处于稳定或抑制状态，不处于激活状态。常见的固化稳定剂有环氧树脂、石灰和硅胶等，水泥为常用的固化稳定剂。污染物埋藏深度、土壤 p H 值、土壤有机质和湿度、温度等都会影响该技术的使用效果。

该处理技术费用较低、操作简单、稳定化产物安全环保等优点，近年来在重金属污染土壤中得到广泛应用。但其对稳定化药剂的选择要求比较严格，且高效稳定化药剂的价格相对比较高，难以大规模应用。

2.1.6热解吸技术

热解吸技术是采用直接或间接的方式对重金属污染土壤进行连续加热，温度到达一定的临界温度时土壤中的某些重金属（如 Hg、Se 和 As）将挥发，收集该挥发产物进行集中处理，从而达到清除土壤重金属污染物目的的技术。

热处理法工艺简单，但能耗大、操作费用高、易使有机质和土壤结构遭到破坏，且只适用于易挥发的污染物。

2.2生物修复

重金属污染土壤的生物修复（Bioremediation）是指利用动物、微生物或植物的生命代谢活动，削减土壤环境中的重金属含量或通过改变重金属在土壤中的化学形态从而降低其毒性。

2.2.1 植物提取

植物提取是指利用超积累植物吸收污染土壤中的重金属并在地上部积累收割植物地上部分从而达到去除污染物的目的。植物提取分为两类，一类是持续型植物萃取，直接选用超富集植物吸收积累土壤中的重金属；另一类是诱导性植物提取，在种植超积累植物的同时添加某些可以活化土壤重金属的物质，提高植物萃取重金属的效率。

张杏锋等人在牧草对重金属污染土壤修复中，提出以下几种牧草：紫花苜蓿是Cd的超富集植物，对Pb、Ni有较强的富集能力，是土壤Cd、Pb、Ni污染的理想修复植物；红三叶， 对Zn有较强的耐性和一定的富集能力，可修复Zn污染地区；花叶燕麦草，禾本科多年生草本，对Cd、Zn有极强的耐性和较强的富集能力；百喜草，百喜草对Zn、Pb、Cd的耐性极强且有较强的富集能力，是金属尾矿植被修复的先锋植物；高羊茅，由于其快速生长且可耐高浓度的Zn、Pb，可用于修复Zn、Pb污染土壤。

牧草作为修复植物的优势在于生长快、生物量大，重金属吸收量多；具有更好的生态恢复与水土保持功能；易于栽培管理；修复Cu/Zn专性尾矿时，收获的植物可做饲料。Cu、Zn是动物的必须元素，由于植物性饲料中Cu、Zn含量较低，不能满足动物的营养需要，牧草在Cu/Zn专性尾矿种植一段时间后，吸收了Cu、Zn元素，在食品安全规定的浓度范围内制成饲料，这样既可降低饲料的成本，也可解决修复植物的后期处理问题，为修复植物的后期处理提供一个新的渠道，充分体现牧草在重金属污染区的经济价值。

2.2.2植物稳定

植物稳定是利用植物降低土壤中重金属的迁移性、生物有效性，从而减少重金属被淋滤到地下或通过空气扩散所产生的二次污染。植物稳定只是降低了重金属的生物有效性，并不能永久性地去除土壤中的重金属。

参考文献：

[1] 陈怀满 . 环境土壤学 [M]. 北京 ： 科学出版社，2005：6-13.

[0] 李光超. 我国土壤污染现状与修复技术综述[J].农业科技，2015.

[2] 环境保护部 & 国土资源部.全国土壤污染状况调查公报[R].北京：2014.

[2]张杏锋等.牧草对重金属污染土壤的植物修复综述[J]. 生态学杂志， 2009，28（8）：1640- 1646