土壤重金属污染的危害及修复技术研究

张 鑫

（苏州森荣环保处置有限公司，江苏 苏州 215121）

重金属污染在生态环境中影响广泛，在土壤、水体、大气中均可以存在，直接威胁生态环境安全，而且重金属可以在不同的生态体系中相互转移，间接造成各种生态环境污染[1]。重金属具有特殊性，很难被自然降解，只能在不同形态间转化，因此重金属污染的治理十分困难，但是其危害极大，引起社会各界的重视与关注。

1 土壤重金属污染的危害

常见的重金属污染元素有铅、镉、铬、汞、砷、铜和锌等，不同的重金属危害存在差异，如表1所示。

2 土壤重金属污染修复技术

土壤重金属污染危害分析表明，重金属的污染亟待修复治理，以降低其危害。近年来，我国接连发生陕西凤翔铅污染、湖南浏阳镉中毒、山东临沂砷污染等重金属污染事件。目前，重金属污染土壤修复已经成为社会普遍关注的课题。国内外采用的重金属污染修复方法一般分为工程措施、物理、化学、植物、微生物、农业生态和组合修复等技术[2-3]。

2.1 工程修复技术

工程修复技术是指采用物理机械法，用未被污染的活性土壤覆盖受污染的表层土壤，或去除表层受污染土壤后将下层土壤耕作活化。常见的工程措施有去表土、换土、客土和深翻土，通过对污染土壤原来的空间进行转移处理，降低植物根系与土壤中重金属污染物的接触，从而降低或者控制重金属的危害。重度污染的土壤建议使用去表土、换土、客土等方式，轻度污染的土壤可以使用深翻土。工程修复具有彻底、稳定的优点，但是工程量大、投入高，且污染物只是发生转移，并不能根治。因此，部分国家要求填埋之前必须处理，以促进人们寻找新的创造性修复技术。

表1 重金属污染的危害

2.2 物理修复技术

纯物理的修复技术主要是热解吸法和玻璃化技术。热解吸法是利用高温下重金属污染物挥发的特性，对污染土壤进行加热，然后收集其中挥发出来的重金属污染物，该方法主要适用于汞、硒的重金属污染。热解法对汞的回收利用是行之有效的。其缺点主要是加热蒸发汞之前驱赶土壤水分需要消耗大量的能量，易使土壤有机质和结构水遭到破坏，汞蒸气进入大气会造成二次污染。

玻璃化就是将重金属污染土壤在特殊的条件下转化为玻璃形态的物质，常用的方法有高温高压处理污染土壤或者在土壤中加入玻璃组分进行熔融混合凝固。玻璃化处理都是以玻璃基质包裹重金属，将其固定其中，通常玻璃的状态非常稳定。玻璃化技术比较复杂，具体实施容易造成二次污染（废气、废渣等），且需要消耗大量的电能，成本很高，使得应用范围受到较大限制。但是，玻璃化处理土壤重金属污染的效果好，可以从根本上实现治理，周期短，适用于重度污染的场地或者修复要求高的场地。

2.3 化学修复技术

化学修复技术主要有电动修复、土壤淋洗、土壤固化技术和有机质改良等。

2.3.1 电动修复技术

电动修复技术通过在土壤两侧施加直流电压形成电场梯度，土壤中的污染物在电场作用下被带到电极两端，从而清洁污染土壤。电动法以其对现场环境影响小、处理周期短、效果明显、成本低、经济可行等优点，可适用于不能改变环境现场的区域，该技术对质地均匀的粉尘和黏土处理效果更为明显。其对重金属去除率较高，一般可以达到90%。

2.3.2 土壤淋洗法

土壤淋洗法利用重金属的化学反应，将土壤中的重金属元素转移到淋洗土壤的溶液中，再通过其他化合物与清洗后溶液中的重金属进行反应，形成沉淀，从而消除重金属污染的危害。该技术运行及维护周期一般为4～9个月，适用于轻质土壤。淋洗技术的应用关键是寻找一种合适的淋洗剂，具体要求为：对土壤性质破坏不强、经济实用、对土壤中重金属有很强的溶解能力、易于分离、可以循环利用、无二次污染风险等。常用的淋洗剂有无机淋洗剂、螯合剂、表面活性剂等。

2.3.3 土壤固化技术

土壤固化技术通过添加外源物质降低重金属在土壤中的生物有效性和可迁移性，最终使其对土壤环境中的微生物、植物、动物和地下水的毒性降到最低。固化方法的关键在于成功地选择一种经济、有效的固化剂。该技术能在原位固化重金属，大大减轻土壤重金属污染，而且其产物还可用于建筑、铺路等，从而大大降低成本。但是，固化法只改变了重金属在土壤中的存在形态，不是一个永久性的措施，而且需要使用大量的固化剂，容易破坏土壤，导致营养元素发生沉淀。因此，该方法只适用于修复污染严重但面积较小的污染土壤。

2.3.4 有机质改良法

有机质改良法只能在一定时期内、一定程度上降低重金属的毒性和生物可利用性，并不能彻底清除重金属，可靠性和长期性较低。有机质能够络合金属，还能参与土壤溶液中的离子交换。常用于修复重金属污染的有机物有未腐熟的稻草、家畜粪肥、泥炭等。

2.4 微生物修复技术

微生物是土壤生态系统的重要组成部分，其对土壤净化起到关键作用。微生物可以表征土壤污染程度，还可以修复污染环境。微生物修复具有处理费用低、环境影响小、效率高的优点。微生物修复重金属污染土壤，可以利用重金属与微生物的亲和性进行吸附，降低重金属的毒性和迁移能力。土壤重金属微生物修复技术可以分为原位生物修复、异位生物修复及生物反应器3种方法。

2.5 植物修复技术

植物对重金属污染土壤的修复是利用本身的光合作用和根部的泵吸原理，将土壤中的重金属离子吸附到体内，然后转移到枝叶中，最后清理植物枝叶来消除污染。植物修复技术投资和维护成本低，操作简便，不会造成二次污染，易于后处理，具有较高的美化价值、经济效益和社会效益，能够永久清除污染。缺点是其修复速度慢，受到土壤类型、温度、湿度等因素的制约。通过调整土壤pH、添加螯合剂、施加植物营养等方式，人们可以提升植物修复效果。

3 结语

近年来，重金属污染得到越来越多的关注，笔者首先通过对比不同重金属对人畜、植物、土壤微生物的危害，明确重金属污染的严重性和重金属污染修复的重要性，然后总结常见的重金属污染修复技术，以期为重金属污染的深入研究提供参考。