重金属污染土壤修复技术研究

蒋育

摘 要：随着我国国民经济的快速发展，我国的重工业也进入蓬勃发展阶段，但这些重工业企业不可避免地会给生活环境带来一定的污染，其生产中所产生的一些重金属污染物通过排放和累积进入土壤，从而造成土壤重金属污染。重金属污染的土壤不仅在农业方面造成农产品产量下降，品质不佳，而且会在食物链中富集，从而进入人体，危害人类的身体健康。另一方面，重金属污染所特有的隐蔽性、富集性、长期性和不可逆性等特点，也为土壤重金属污染的治理增加了难度，使其成为国际上的一个重点和难点。本文基于重金属污染土壤修复技术展开论述。

关键词：重金属污染;土壤修复;技术应用

引言

土壤是保障我国农业可持续发展至关重要的自然资源，也是生态和环境保护的重要对象。联合国粮农组织《世界土壤资源状况》（2015）报告：全球土壤资源状况不容乐观，土壤条件恶化的情况超过其改善的情况，“土壤污染”已成为全球土壤功能退化所面临的最主要的威胁之一。中国是土壤资源高度约束型国家。按农业人口算，目前我国人均耕地面积不足世界平均值的1/2，且总体质量不高，中国中低产田约占耕地总面积70%;改革开放近40年来，我国农业实施高效集约化生产，取得了巨大成就，7大类粮食增产2.0-26倍，但农业高度集约化生产所带来的农田土壤环境问题已逐渐凸显。

1 土壤重金属污染的特点

土壤重金属污染与水污染、大气污染等不同，治理难度更大。特点主要包括：1）隐蔽性。土壤中的重金属污染不能被人体感官识别，只能通过检测分析才能发现。2）累积性。重金属在土壤中迁移速率很慢，导致土壤中的重金属含量不断增加。3）不可降解性。与土壤中有机污染物不同，土壤中的重金属不能被有效降解，而只能通过处理，从一种状态转化为另一种状态。4）分布不均匀性。由于土壤流动性差，重金属在土壤中扩散、迁移困难，所以土壤中重金属分布不均匀，土壤中重金属空间差异大。5）地域性。重金属污染多发生在矿山、冶炼、化工及电镀行业周围，不同地域的重金属浓度、种类均差异显著。

2 土壤重金属污染的危害

目前，我国受重金属污染的耕地达到2000万公顷，重金属污染导致每年粮食产量减少1000万吨以上，被重金属污染的粮食超过1200万吨，造成的经济损失超过200亿元。而且土壤中重金属过量会抑制植物体内的SOD、CAT酶活性，导致植物代谢紊乱，感官品质下降等。土壤中的重金属很容易进入食物链，并通过食物链在人体内富集。重金属进入人体后会造成人体机能紊乱。例如重金属铅会造成人体神经系统、造血系统及消化系统等损伤;汞中毒会引起头晕疲乏、运动失调、精神失常等症状;镉会导致软骨症、全身疼痛，甚至致癌。因此，采取有效措施来改善土壤重金属污染迫在眉睫。

3 重金屬污染土壤修复方法

3.1 工程措施

3.1.1电动技术

电动修复技术主要利用直流电场的作用，对土壤中的重金属离子及其他游离离子进行分离和收集。该方法的优点是在不对土壤结构造成破坏的前提下，可以有效地控制污染物的流向，特别适合于低渗透的黏土和淤泥，可以有效地对土壤中的铬、铅等重金属污染进行控制，使其污染残留率低于10%。

3.1.2电热技术电热修复技术利用高频电压释放的电磁波产生的热量，对受污染的土壤进行加热，进而分理土壤中具有挥发性的重金属。例如，重金属元素汞、硒具有挥发性，分离时可以采用该方法。此外，该技术还可以通过高温高压降低重金属污染土壤的生物可利用性，进而阻止土壤重金属污染的迁移。

3.2 动物修复技术

动物修复技术是利用土壤中低级生物，如蚯蚓、鼠类等可以吸收镉的个性，可以在很大程度上降低污染土壤中镉含量，达到土壤修复目标。当今利用动物修复镉污染土壤还处于实验室阶段，在实验中发现蚯蚓有很强的镉富集能力，富集量和蚯蚓培养时间成正比。但由于低等生物生长环境限制，动物修复效果并不理想。

3.3 植物修复技术

植物修复技术是利用植物吸收、吸取、分解、转化、固定土壤中的镉元素，其中，植物提取修复镉污染农田土壤的方案最为广泛（超累积植物）。目前已经发现了500多种超累积植物，有较多的十字花科，对镉吸收较好的包括十字花科、禾本科植被。我国的超累积植物主要有蒲公英、东南景天、中油杂1号等等，还有很多观赏植物、木本植物也是土壤修复的超累积植物。超累积植物可以起到抗氧化、隔离、螯合作用。隔离是避免镉进入人体的第一道防线，主要是借助超累积植物的离子交换、吸附、配位络合作用，避免镉金属在细胞内扩散，从而是实现解毒作用。抗氧化剂可以抵抗不良影响，保护细胞免受氧化威胁。植物体内含有大量的有机酸、氨基酸、植物螯合钛的、金属硫蛋白等，可以和镉离子发生螯合作用，降低原生质体中游离态重金属浓度。

3.4 农业生态修复技术

农业生态修复技术主要是指农艺修复与生态修复。农艺修复主要通过改变耕作制度，选择种植难以进入食物链的农作物品种，合理施用降低重金属污染风险的化肥与有机肥，最终达到提高植物修复效率等目的。生态修复通过改变土壤pH、土壤养分、温度与湿度等生态因子从何达到调控污染重金属的目的。该技术成熟，但修复周期较长。

3.5 联合修复技术

当前主要的联合修复技术主要包括物理化学联合修复技术、生物联合修复技术和物理化学与生物联合修复技术。化学淋洗与深层固定是典型的物理化学联合修复技术。通过研究发现，铅锌污染水稻土壤经化学试剂淋洗后，固定剂（FeCl3）能够将重金属有效固定于深层土壤。黄细花等采用套种与化学淋洗联合修复的方式对土壤中镉、锌和铅的去除率进行研究后发现，淋洗加套种的修复模式能够有效解决土壤中的重金属污染问题。

结束语

土壤重金属污染危害范围极广，涉及人体健康、食物质量、粮食生产、区域可持续发展以及生态安全等方方面面。因此，预防、控制及修复重金属污染土壤迫在眉睫。在土壤修复技术的研究上，我国起步较晚，但也取得了较为显著的成绩。

参考文献

[1]杨海，黄新，林子增，丁炜，何秋玫.重金属污染土壤微生物修复技术研究进展[J].应用化工，2019，48（06）：1417-1422.

[2]杨飞行，吴再君，朱美丽.重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J].化工管理，2019（13）：54-55.

[3]程益锋.重金属污染土壤的植物修复技术探究[J].环境与发展，2019，31（04）：91-92.