污染土壤修复多重视角的探讨

关 凯

（中检集团理化检测有限公司，上海 200436）

当前，在我国土壤污染率中，耕地土壤的点位超标率为19.4%，其中轻度、中度和重度污染点位比例分别为2.8%、1.8%和1.1%，污染物的主要成分为镉、镍、铜、砷、汞、铅、DDT（双对氯苯基三氯乙烷）以及多环芳烃等；我国林地土壤的点位超标率为10.0%，其中轻度、中度和重度污染点位比例分别为1.6%、1.2%和1.3%，主要污染物为砷、镉和DDT等；我国草地土壤点位超标率为10.6%，其中轻度、中度和重度污染点位比例分别为1.8%、0.9%和0.7%，主要污染物为镍、镉以及砷；我国未利用地土壤点位超标率为11.8%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为8.8%、1.9%、0.9%和1.0%，主要污染物为镍和镉。

1 我国城市工业土壤污染场地的主要类型和危害

1.1 化学污染

化学污染主要包括有机物污染和重金属污染。在土壤污染中，有机物污染指的是有机物进入工业场地的土壤中，造成土壤被污染污染，有机污染物主要包括农药、多环芳烃等，此外还有石油类污染。这些有机污染物主要自于石油化工、油漆和农药等行业[1]。

在工业土壤污染场地中，重金属污染的危害在某种程度上比有机物污染还要大。相对密度大于5.0的金属元素都被称为重金属元素，所以从化学周期表上看，共有54种重金属元素，包括镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍八种无机污染物。它们的点位超标率分别为7.1%、1.6%、2.7%、2.3%、1.6%、1.1%、0.9%和4.9%。砷的属性和重金属元素相似，所以砷也被视为一种重金属元素。从目前的污染情况来看，砷元素也是工业土壤污染中重要的重金属污染元素之一。近年来，我国工业发展迅速，但是企业排出的废水、废料造成严重的土壤污染。工业废水废料排出的重金属元素主要有铜、锌、铬、镉、砷、镍、汞、铅等八种元素。其主要来源于冶炼业、皮革产业、化学原料和相关制品业以及蓄电池制造业等[2]。

1.2 生物污染

生物污染主要指的是微生物和细菌真菌造成的污染。一些常见的病原体也会对土壤造成危害，如肠道内的致病细菌、病菌、破伤风杆菌、霉菌、病毒和寄生虫等。这些细菌能够进入土壤中造成污染，主要原因是没有处理的动物粪便、垃圾和生活污水随意排放。值得注意的是，部分小型医院为了眼前利益，没有及时处理医疗废物。土壤的生物污染危害较大，不仅会危害农作物而造成农业减产，还会把致病细菌和病原体带入人体内，传播传染病。某些农作物感染致病细菌后会出现青枯病，引起植物根部溃烂和细菌性溃疡，这种污染物往往可以在适宜的环境中很快扩散，破坏性极强而且不容易清理。

1.3 物理污染

物理污染指的是煤矿、铁矿等工业的固体废弃物对土壤造成的污染。主要污染物有尾矿、煤灰和废石等不容易溶解和分解的工业废弃物，它们影响土壤的水分透过，干扰植物营养的传输。最重要的是，经过长时间的雨水侵蚀和风化，固体废弃物表层会释放出危害土壤的化学元素，引发化学污染，此类污染持续时间较长，对农作物的破坏较大。

2 土壤污染的特点

2.1 土壤污染有隐蔽性和积累性

有机污染物、病毒和重金属元素一旦进入土壤中，就不容易析出，人们必须通过土壤样品的化检和分析，对植物进行残留检测。随着时间的推移，污染物在土壤中不断积累，浓度不断升高，尤其是病毒和细菌的扩散更不容易控制，细菌的分裂和传染速度很快，危害很大，因此土壤污染具有积累性[3]。

2.2 土壤污染治理难度大且不可逆转

土壤中的污染物扩散后，由于污染面积较大，很难靠稀释和自我净化和修复来治理。所以，发生土壤污染时，单纯的切断污染源已经为时已晚，因为微生物和重金属元素的扩散和传播速度较快。许多有机物需要很久时间才能够降解，重金属的降解时间更长，从整体上来看，污染基本是不可以逆转的。因此，治理时需要采用靠化学、物理等方法，甚至需要实施大型工程，导致治理成本高昂，耗费时间较长。

3 业场地污染的修复技术

3.1 化学修复技术

化学修复是指通过引入一些化学物质来改变被污染土壤的性质。比较常见的方法有：使用土壤改良剂、抑制剂，改变土壤的pH值和导电率等。化学修复主要利用氧化还原反应，促使土壤中的重金属元素和投放的化学药品发生反应，转化成对土壤有利或无害的物质。化学修复技术主要有四种，即电动力学修复技术、淋洗技术、光催化解技术和氧化还原技术，其中常用的是淋洗技术和电动力学修复技术。

淋洗技术是指向土壤中注水，利用土壤的间隙冲洗土壤，之后对冲洗废水进行回收，达到修复土壤的目的。此方法适用于黏性较差的土壤，因为这类土壤不容易吸附污染物。对于黏性较强的土壤，不建议使用这种方法。常用的淋洗溶液有水、有机溶液和无机溶液三种。根据土壤的隐蔽性、累积性，为避免措施运用不当造成土壤的二次污染，人们一般采用清水作为淋洗溶液。选用有机溶液和无机溶液时，一定要考虑被污染土壤的性质，避免产生新的污染源。淋洗法耗资较少，而且避免了工作人员直接接触污染物，但是有一定局限性，需要谨慎使用。

提取法是指化学试剂与土壤中的污染元素相互作用，形成可以溶解的混合物，最后利用化学技术分离出污染物。其好处是提取液可以循环再利用于工业生产。但这种方法目前在国内应用得较少，因为我国相关技术还不够先进。对于偏酸性的土壤，人们可以撒上一定量的石灰，从而提高土壤的pH值，使锌、铜、汞等元素与石灰反应，形成氢氧化物沉淀，降低其在土壤中的浓度，减少对庄稼的危害。另外，可以在庄稼中使用有机肥，有机肥可以增强土壤中的胶体对重金属元素的吸附能力[4]。

固化稳定技术是指在土壤中固定污染物并使其长期处于稳定状态，以防止或减少污染土壤中有害化学物质的释放。这种技术运用化学、物理或热力学原理，将特殊的添加剂与受污染的土壤相混合，从而降低污染物的物理和化学溶解度。该技术成本较低，可以处理一些不敏感地区的土壤污染，降低污染治理成本。粉煤灰和石灰、沥青和硅酸盐水泥都是常用的固化剂。固化稳定化处理有机和无机污染土壤的研究很多。此技术不仅可以处理多种复杂的金属废弃物，而且兼具毒性低、稳定性强和处理成本低等优点，但对螺旋旋转井、混合设备、除尘系统等仪器提出了更高的要求。此外，受污染物质的埋深、土壤pH值和有机质含量也会在一定程度上影响该技术的应用效果。固化稳定技术在美国已被用于处理各种污染物40多年。

化学修复的速度较快，因此针对一些急需治理的土壤污染，化学修复是首要选择。修复炼钢厂土壤污染时，如果污染源主要为重金属（As、Cd、Cu、Pb、Zn、Ni），人们就可以利用土壤淋洗修复技术，耗时较短，只需两个月左右。利用电动力学修复技术，人们可以处理汽车制造厂造成的土壤污染。

3.2 生物修复技术

生物修复是指利用微生物或者生物的部分特性，改变和抑制土壤中的重金属污染，即利用生命的代谢活动来减少土壤中的污染物，使被污染土壤恢复正常。人们可以培养微生物来修复土壤，如动胶菌、蓝细菌和硫酸还原菌等，它们可以吸附重金属，降低受污染土壤的毒性。原理是这类微生物可以产生胞外聚合物，而胞外聚合物可以与重金属结合形成络合物，尤其是吸收和固定镉元素的效果非常明显。微生物的代谢具有多样性，可以降解所有有机污染物，其产物只有水和二氧化碳，不仅不会对土壤造成二次污染，而且成本更低，拥有广阔的应用空间。

人们可以积极推广微生物降解菌剂，微生物降解剂可以减少农药的残留量和不利于农作物生长的化学元素。

此外，人们可以利用植物的某些特性，治理土壤污染。对于污染比较严重的土壤，人们可以种植具有较强吸收重金属能力的植物，利用这些植物的生物特性，达到净化土壤、净化水体中的重金属元素和放射性物质的目的。目前，人们已经发现和培育出400多种具有吸收重金属元素功能的植物。例如，蜈蚣草叶片的最大含砷量可以达到0.8%，正因为对砷有超富集功能，所以其利用价值和开发前景很广阔；铁角蕨对于镉的吸收率最大可达10%，是一般植物的10倍；羽叶鬼针草能够吸收大量的铅元素，因此可用来治理铅元素污染严重的土壤。

植物主要通过三种途径净化有机污染物：植物根系可以分泌可降解土壤中农药的酶；植物可以直接吸收、转化、降解和过滤农药；植物根系分泌的有机酸，可以促进植物根部周围的微生物大量生长和快速繁殖，从而达到降解有机污染物的目的。生物修复耗用资金较少，对重金属的治理具有永久性，还可以净化空气，绿色环保，是近年来土壤污染治理的首选方法[5]。

目前，生物修复技术被广泛应用于土壤修复中。例如，固废拆解会污染土壤，主要原因是其中含有大量重金属，如Cd、Cu、Pb、Hg，人们可以利用生物修复技术进行修复，耗时大概两年，污染治理比较彻底。

3.3 物理修复技术

物理修复中最常见的就是电动修复技术。电动修复技术和电池的原理相似，它是利用土壤的导电性向土壤中通入低压直流电，在通电的情况下，重金属离子会根据自身的电荷性质，产生定向移动，移动到某一电极的富集室中，这样就能达到把它们从土壤中去除的目的。电动修复技术主要运用于重金属污染比较严重的土壤，该技术有一定的局限性，对土壤环境的要求很高，很难大规模应用，耗用的资源和成本也比较大。而土壤蒸汽提取技术就可以很好地解决这些问题，它是一种可以有效去除土壤中挥发性有机污染物的原位修复技术。该技术将新鲜空气通入受污染区域，然后利用真空泵产生负压。当新鲜空气通过受污染区域时，土壤间隙中的有机污染物被分解吸收，然后通过提取井运回地面。机器所提取的气体，经由地面活性炭吸附、生物处理以及净化后，便可以排放，或者再注入地下进行回收和再利用。此方法具有低成本、强机动性、设备标准化、有机质处理范围广、不破坏土壤结构以及无二次污染等优点。该方法对苯系物等轻烃污染物的去除率可达90%。

物理修复成本较高，因此不常用于土壤修复，但适合处理污染较为严重的土壤。例如，修复炼焦化学厂污染土壤时，由于重金属超标严重，土壤中的酚、硫化物和多环芳烃元素较多，人们只有利用物理修复中的电动修复技术才能达到理想的效果，而土壤污染具有不可逆转性，修复起来比较麻烦，耗时较长，最快需要10年。

4 结语

土壤是地球生命诞生和延续的基础，如果不能有效治理土壤污染，就会严重影响人们的正常生活。我国面积辽阔，地形复杂，各地的土壤性质不同，因此在治理土壤污染时，人们一定要以科学理论为指导，具体问题具体分析，根据土壤特性选择合适的治理方法。但是，土壤污染的治理并不能一味依靠技术，还需要人民群众的共同努力。人们要齐心协力，不断减少土壤的污染源，主动保护地球上每一寸净土，建立系统的土壤污染防治体系，这样才能从根本上解决土壤污染问题，生活才会变得更加美好。