土壤重金属污染及其修复技术研究进展

葛 华

天津市联合环保工程设计有限公司

1 引言

土壤是保证人们生存的基础条件，在人们的日常生活中占据十分重要的地位。根据相关调查研究显示目前我国土壤污染问题非常严峻，尤其是重金属污染已经对土壤生态产生了巨大的危险，所以通过有效的修复技术改善土壤重金属污染现状具有非常重要的意义。

2 土壤重金属污染危害

重金属污染具有长期性、隐蔽性以及不可逆性，而且治理难度非常高，出现重金属污染不仅会造成农作物的减产，还会影响农作物的品质，另外重金属还可以通过农作物进入食物链，对人体的健康产生危险。由于在整个生态系统中突然处于核心的位置，一旦出现土壤污染问题，就会通过多种不同的渠道将污染物传输给大气和水体，造成严重的水体和大气污染，从而进入到整个生态系统，造成严重的破坏。在2016年我国颁布了土壤污染防治行动计划，在计划中也指出现如今土壤安全问题已经全面成为小康社会建设的突出问题之一。通过有效的修复技术对重金属污染问题进行治理，能够促进我国经济水平的进一步发展，还能够保障人们的身体健康，所以对土壤重金属污染问题进行治理已经成为目前工作中的最重要内容。

3 重金属污染的原因

3.1 农业污染源

在农业生产过程中，有可能会造成土壤的重金属污染，特别是化肥农药的使用。使用肥料会提高农作物的产量，保证农作物的品质，而且还能够有效保障粮食安全，但是由于其中的补充作物，会在满足植物生长需求的同时，产生一些有毒有害的物质，将重金属元素带入到土壤中，当这些有害物质积累到一定程度超过土壤的自净能力，就会影响植物的进一步生长，进而降低农作物的品质。另外，农业生产中使用到的塑料薄膜，在生产过程中使用到的热稳定剂中含有Cd、Pb，这些塑料薄膜的过量使用也有可能会导致土壤出现重金属污染。

3.2 工业污染源

工业污染是出现重金属污染的主要污染源，随着工业化发展的进一步提升，我国在很多方面都取得了巨大的进步，但是由此带来的土壤污染问题越来越严峻，例如工矿业的发展导致废渣废气的大量产生，会加大重金属的扩散吸附以及沉降，导致重金属过量累积。由于金属的冶炼也会加大重金属的含量，例如湿法炼铜会加大土壤中的铜含量，化工生产过程中如果将废水直接用于灌溉，也会导致土壤中的重金属含量过高。

4 土壤重金属污染修复技术

4.1 生物修复技术

生物修复技术主要包括微生物修复和植物修复。微生物修复主要是利用微生物的氢和吸附作用，将其转化为毒性较低的产物，降低重金属污染对土壤的危害。植物修复技术主要就是利用植物对重金属进行吸收、转移来降低土壤中重金属的含量，其主要包括植物挥发、植物固定以及富集等。现如今，我国发现的重金属超累积的植物包括东南景天、蜈蚣草以及龙葵等。东南景天能够将土壤中的Cd、Zn、Pb进行有效的吸收，将其转移到地上的部分；蜈蚣草可以对砷进行富集作用，而龙葵能够对Cd进行富集。使用这种修复技术不会对重金属污染的土壤结构产生巨大的破坏，而且治理成本相对较低，然而使用生物修复技术也具有一定的局限性，使用植物修复期周期很长，一般多用于污染浓度较低的土壤，而且在具体的治理过程中，如果处理不当，还有可能会导致二次污染。使用生物修复技术对于周围环境的条件也非常敏感，如果条件出现变化时，微生物的活性将会下降，造成不稳定性，此外使用微生物修复技术，很难将微生物从修复的土壤中分离出来。

4.2 化学治理技术

化学治理技术就是利用化学药剂对土壤中的重金属元素进行吸附沉淀以及抑制改变其形态和价态，这样就能够有效降低土壤中的重金属含量。现如今，使用化学治理技术主要包括化学抑制法、化学改良法以及有机制改良法等。化学改良法主要是指将重金属污染的土壤中投入一定量的化学改良剂，这样就能够有效改变土壤中的重金属形态，将重金属污染的土壤中溶解性和迁移性较高的重金属进行钝化，降低植物对重金属的利用率。一般来说最常使用到的改良剂包括磷酸盐、碳酸钙以及石灰石。碳酸钙和石灰石能够有效改善土壤的pH值，使重金属元素转化成氢氧化物等难溶解的物质，碳酸钙和石灰石还会对Cd、Cu、Zn等重金属污染的土壤起到有效的改良作用；磷酸盐能够将重金属元素转化为磷酸盐等难溶解的物质可以有效降低Pb、Cu、Zn、Cd等重金属的含量。在实际的应用过程中需要根据不同改良剂的应用机理，结合重金属污染的类型，有针对性的选择改良剂。使用有机制改良法是在重金属污染的土壤中添加有机物质，这样就能够对各种阳离子进行替代，从而改变土壤的pH值。

4.3 物理修复技术

第一，直接换土法。就是将干净的土壤替换原有的重金属污染土壤，使用这样的方式效率非常高，但是由于开挖换土的工程量很大，而且治理的成本相对较高，一般只将其应用到修复后利用价值极高的土壤中。第二，热化法。使用这样的方法就是通过间接或者直接加热的方式，主要加热源包括水蒸气加热、电阻加热、燃气加热等，将土壤的温度上升到目标值，这样就会将土壤中的污染物转化为气态，对气态污染物进行有效的收集，就可以降低重金属的含量，使用这样的方式一般多用于含水量较低，渗透能力较好的地块，但是在加热的过程中消耗的能源较高，成本较大，所以只适用于含汞污染的土壤中。第三，玻璃化法。使用高温处理可以将土壤中的重金属进行融化，冷却以后就能够形成坚硬的玻璃状态物质，使用物理的方式将这种物质分离，玻璃化主要包括异位和原位两种形式。使用高温热能主要包括微波加热、电加热以及化石燃料加热食用，这样的方式效率非常高，而且能够有效取出多种重金属污染物，但是在应用过程中需要消耗极大的能源，治理成本非常高。

4.4 农业生态修复法

农业生态修复技术主要是指农业修复和生态修复两种。农业修复是调整农业工作的管理机制，种植一些不会参与到食物链中的植物，来提高有机肥的使用量，这样就能够有效固定住金属污染物，使用能够消减重金属含量的化肥，可以有效降低土壤中重金属的含量。生态修复就是通过调节土壤的肥力、酸碱度、有机制以及pH值等来对土壤的环境气温，空气湿度进行相应的调节，控制重金属污染所处的环境介质，降低重金属污染物的活性，这样就能够有效迁移重金属污染物，降低重金属对环境产生的影响。对重金属污染土壤进行治理的过程中，使用生态修复技术效率很低，在短时间内很难看到明显的修复成果。

5 结束语

现如今针对土壤重金属污染治理的方式很多，使用不同的修复技术有各自的优势，但是也有一定的局限性，所以很难达到预期的推广效果。对重金属污染进行治理是一个综合性的项目，需要利用多种不同的技术进行有机结合，才能够有效治理重金属污染，切实提高土壤治理的有效性。