重金属污染土壤稳定化修复效果评估方法分析

摘要：重金属是工业生产的废弃物，可随着雨水渗透至低处，通过在植物体内聚集停留于土壤，导致土壤退化，农作物品质降低。同时，还会污染地下水，恶化水文环境，威胁人类生命。本文首先分析了重金属污染土壤的来源和现状，然后分析了重金属污染土壤的特点和危害，最后探讨了污染土壤稳定化修复效果的评估方法和二次污染防治，以供参考。

关键词：重金属污染;土壤;稳定化;修复效果;评估方法

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）02-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.031

Abstract：Heavy metal is industrial waste， can be with the rain water penetration to the low，through the accumulation of plants in the soil， resulting in soil degradation， crop quality decreased.At the same time， it can contaminate groundwater， worsen the hydrological environment and threaten human life.This paper first analyzes the source and status quo of heavy metal contaminated soil，then analyzes the characteristics and hazards of heavy metal contaminated soil，and finally discusses the evaluation method of the effect of soil stabilization and repair and secondary pollution prevention and control for reference.

Keywords：Heavy metal pollution;Soil;Stabilization;Repair effect;Assessment method

土壤是人们赖以生存的物质基础，其安全性直接影响着人居环境的安全、農产品质量，是国家资源环保体系中的重要组成。现阶段，我国的土壤环境并不乐观，部分地区土壤污染严重。重金属是导致土壤污染的主要因素之一，稳定化技术是常用的土壤修复技术，多通过对重金属形态的改变，降低其生物有效性、迁移性，但是修复结束后，重金属并未从土壤中清除，因此无法基于重金属的含量，对污染土壤的潜在风险进行评估。故而，深入分析土壤稳定化修复效果的评估方法，是相关专业人员的研究重点。

1 重金属污染土壤的来源和现状

重金属是指密度大于5.0g/cm3的金属元素，包括10种重金属元素、3种类金属元素，常见重金属元素为汞、铅、锌、镉等。若重金属元素进入土壤，且含量高于安全标准，就会使生态环境出现恶化现象。

1.1 重金属污染土壤的来源

地质作用中的地震、火山喷发等，都会影响土壤中的重金属含量，但绝大部分土壤重金属污染来源于这几个方面：

（1）一般来讲，化肥、农药中的金属元素都超标，且在农业生产中大量使用，同时，地膜、农膜的回收过程，也会引发重金属污染[1]，在农业生产中，含有重金属固体垃圾的大量堆积和排放，都会使重金属以放射状扩散至土壤和水体，造成重金属污染;

（2）工业生产中的废渣、废水等未经处理排放，会增加土壤的重金属含量，报道显示，我国有很多地区由于工业生产导致的土壤重金属含量远超安全标准，且逐年上升，将工业生产的废弃物随意放于露天场所，会使重金属离子向周围耕地土壤扩散，排放的粉尘和废气，会通过降水、自然沉降等作用，进入土壤引发污染，石油、煤中的重金属，会随着燃烧过程进入大气，部分会随着降雨进入土壤。

1.2 重金属污染土壤的现状

在全球范围内的土壤环境，都存在或多或少的重金属污染。调查结果显示，我国有10%的耕地已严重受到重金属污染，特别是经济发达的地区，某经济发达地区的环保部门抽样检查发现，土壤重金属的超标面积占总抽调面积的12%。

2 重金属污染土壤的特点和危害

2.1 特点

部分土壤污染重金属后，早期多表现为滞后性，经过长时间的积累，发生安全事件后方被人们察觉，因此其多具备隐蔽性;土壤自身所具备的净化功能，无法对重金属污染起到作用，一旦土壤受到污染，几乎就是不可逆的;而且，土壤污染的后果是持久性的，会长久保存在土壤中。

2.2 危害

首先，重金属污染会影响土壤微生物的存活率，减少微生物的种类和数量;其次，重金属污染会影响植物的生理特征，比如减弱光合作用、减少养分和水分的利用率、降低植物体内酶的有效率，从而影响植物生长、减少农作物产量[2];另一方面，受到重金属污染的植物，若经由食物链进入人类、牲畜体内，就会带来无法估量的危害。

3 重金属污染土壤稳定化修复效果的评估方法

3.1 化学形态提取法

3.1.1 单一提取法

化学形态单一提取法，旨在评估土壤对植物的有效含量，评价土壤稳定化修复后，对重金属的吸收情况。现阶段，此方法的操作流程尚未统一，不同国家使用提取剂不同，比如荷兰使用0.01mol/L的CaCl2溶液，德国使用1.0mol/L的NH4NO3。比较单一提取法和植物可给性的关系发现，CH3COONH4对Cd的提取率、CaCl2对Ni、Cd的提取率和植物可给性有着良好的相关性，而NH4NO3对Cd的提取率和植物可给性的相关性比较差，其它提取剂的提取率和植物可给性的相关性同样较差。

3.1.2 连续提取法

化学形态连续提取法根据土壤表面重金属强度的不同，对形态进行合理的划分，然后选用强度不同的提取剂，对其进行持续性的提取、分离。相较于单一提取法，连续提取法的形态划分更为精准，通过对提取剂强度的逐层增加，提取分离土壤中的重金属，便于提供更为完整、准确的重金属分布信息。一般来讲，重金属形态的提取方法比较多，按照提取步骤可分为3步或7步，提取出的重金属形态为有机结合态、水溶态、硫化物结合态、可交换态等，能够清晰、直观的反映修复后不同形态土壤的重金属含量。

3.2 浸出毒性评价法

3.2.1 多级提取程序

当前，常用多级提取程序来模拟设计不科学的填埋场在经过多次酸雨侵蚀后的污染物浸出情况，为了模拟出真实垃圾填埋场的污染物浓度，可使用重复提取程序[3]。同时，此类方法也可用于废弃物的长时间浸出测试中。

3.2.2 模拟酸雨浸出程序

所谓的模拟酸雨浸出程序，多用于酸沉降下污染土壤对地下水、地表水影响的模拟。由于所用浸提剂能够对酸雨下的浸出行为，进行科学、合理的评价，所以其将保护地下水、地表水为目标，当浸提液中的重金属含量超标后，表明污染的土壤会严重影响水体。我国环保部门所制定的相关方法，和模拟酸雨浸出程序相似，以硫酸/硝酸混合液为浸提剂，模拟废弃物在不合理填埋场堆放、处理土壤时，有害成分多在酸性降雨的影响下，从废弃物中浸出进入环境。在国内的土壤修复过程中，多将模拟酸雨浸出程序的分析结果和地下水标准相比较，以准确评估修复土壤对地下水的影响。

3.2.3 毒性特征浸出程序

毒性特征浸出程序由美国环境保护署制定，用来模拟工业废弃物、市政垃圾处理后的填埋场降雨后的有害物浸出情况，明确某危险物是否和填埋场的处理要求相符，浸提剂为草酸溶液、醋酸钠缓冲溶液[4]。毒性特征浸出程序的宗旨为保护地下水，当浸提液的重金属含量超标时，说明废弃物可能会影响地下水，无法满足填埋场的相关要求。我国环保部门所制定的废弃物毒性浸出方法，和毒性特征浸出程序的相关方法类似，浸提剂为醋酸缓冲溶液，用来模拟工业废弃物进入填埋场后，有害成分在渗滤液的作用下，从废弃物浸出的整个过程。

3.3 生物学评价法

3.3.1 动物指示法

现如今，动物指示法多通过动物活体实验，来反映污染土壤稳定化修复后的土壤毒性，常用动物为兔子、猪、老鼠等，虽然动物毒性实验结果精准，但是由于动物活体实验周期长、费用高、涉及伦理道德问题，因此动物活体实验的发展受到一定限制。

3.3.2 植物指示法

所谓植物指示法，多基于植物对土壤重金属的吸收情况，来评价和判断土壤的污染情况。通过对土壤稳定化修复前后重金属含量的比较，评价土壤稳定化的修复效果。选择合适的植物表征修复效果，能够更好的研究出重金属在植物、土壤中的相关性。选择对重金属毒性敏感、有聚集重金属能力的植物，能够清晰、全面地反映出重金属的变化情况。

3.3.3 体外胃肠模拟法

在国外，体外胃肠模拟实验已成为评估土壤重金属含量的有效方法。当前已有10多种模拟方法，比如生理原理提取法、体外胃肠法、德国标准研究所法等，另外，还有CaCO2细胞模型、膜室法等。当前，国内已有根据修复后的重金属变化情况，结合人体健康风险来评估修复效果的实践[5]。

4 重金属污染土壤修复二次污染防治

上述得知，虽然稳定化技术可消除土壤的重金属，但是并无法彻底清除，甚至还会造成土壤二次污染，应采用合适措施进行防治，具体如下：

第一，水污染防治。修复剂的使用会造成水污染，为预防此类现象的发生，应选用性能稳定的药剂，既可减少重金属含量，又不会污染周围的水源。选用稳定化药剂时，若为硫化物，就要根据当地pH值合理控制，并做好相应的防渗处理，特别是雨量较大的地区，可用防雨布遮盖。

第二，噪声污染防治。土壤修复施工期间，要科学管理现场设备。机械设备的使用可能产生噪音，应安装隔音设施，定期安排工作人员检修和保养，预防设备老化或受损。科学安排现场的设备，禁止在同一地点大量使用动力机械设备。结合当地情况调整施工时间，不可在夜间施工。

第三，固体废弃物污染防治。若现场堆积的废弃物出现重金属含量超标的情况，就要对其进行洗涤，待符合标准后方可处理。某些水处理的污泥、活性炭，在挖掘时有很大危险的废物或废弃品，都要采用合适措施进行处理[6-7]。结合垃圾的具体情况，科学分类处理，或定期存放并移交有资质的处理单位。需注意的是，不能混合放置生活垃圾、危险废物垃圾。对于某些超累计的植物，可使用压缩、焚烧、填埋法处理，尽最大限度减少植物对土壤的污染。

5 小结

综上所述，我国很多土壤都出现了重金属超标的情况，严重危害动植物和生态环境。本文分析总结出，目前多采用稳定化技术修复受污染的土壤，用生物学评价法、化学形态提取法、浸出毒性评价法等来评估土壤的修复效果，为农产品质量、人体健康风险的评估提供可靠依据。尽管如此，受污染土壤稳定化修复后仍会出現二次污染，技术单位或环保部门应基于土壤的污染特点，科学选用修复技术和方法，提高稳定化修复效果，提升生态环境质量。

参考文献

[1]王加华，张峰，马烈，等.重金属污染土壤稳定化修复药剂研究进展[J].中国资源综合利用，2016，34（2）：49-52.

[2]宋刚练.重金属锑污染土壤固化-稳定化修复技术研究及应用[J].环境与可持续发展，2018，43（2）：61-64.

[3]许石豪，张帅，胡林潮，等.电镀场地重金属污染土壤稳定化修复工程应用研究[J].广东化工，2017，44（1）：95-97.

[4]彭莉，张蔚，吴迪，等.含重金属污染土壤固化/稳定化修复技术研究[J].环境与可持续发展，2018，43（5）：142-144.

[5]诸毅，宋立杰，黄攀攀，等.重金属污染土壤异位修复施工技术及设备发展[J].广州化工，2017，45（19）：16-19.

[6]罗飞.重金属污染土壤稳定化修复效果评估方法探讨[J].广东化工，2019，46（4）：88，105.

[7]董璟琦，雷秋霜，张红振，等.磷酸盐稳定化修复锌污染土壤小试和工程效果评估[J].环境工程学报，2018，12（3）：923-930.

收稿日期：2019-10-30

作者简介：林璟瑶（1988-），女，汉族，本科学历，工程师，研究方向为环境影响评价。