重金属污染土壤修复技术及其研究进展

高连东 吴丛杨慧

摘要：近年来，随着社会的发展和进步，我国土壤受到的重金属污染程度也在不断增加。如何对重金属污染土壤进行修复已经逐渐成为生态环境治理领域的重点研究课题。本文分析了土壤重金属污染的概况、相应的修复技术使用以及目前的研究进展，得出多种修复技术联合是目前比较先进的修复手段，修复效果比较理想，可以作为未来的研究重点和方向。

关键词：重金属污染;土壤修复技术;研究进展

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.020

Research progress in remediation of soil contaminated by heavy metals

Gao Liandong，Wu Cong Yang Hui

（Suzhou Hongyu Environmental Polytron Technologies Inc. Suzhou Jiangsu 215011，China）

Abstract：In recent years， with the development and progress of the society， the level of heavy metal pollution in Chinas soil is increasing. How to remediation of heavy metal contaminated soil has gradually become a key research topic in the field of ecological and environmental governance.In this paper， the general situation of soil heavy metal pollution，the use of the corresponding remediation technology and the current research progress were analyzed，and it was concluded that the combination of multiple remediation technologies is a relatively advanced means of remediation at present，and the remediation effect is relatively ideal，which can be used as the focus and direction of future research.

Key words：Heavy metal pollution;Soil remediation technology;The research progress

1 土壤重金屬污染的概况

所谓的重金属，指的是单质密度在4.5g/cm3以上的一类金属元素总称，而当重金属元素进入到土壤里面，且含量超过安全标准时就会给土壤生态环境带来极大的破坏，这样的现象就叫作土壤重金属污染。

1.1 土壤重金属污染来源

地震、火山喷发等地质活动或者是含有重金属元素的一些岩石产生风化等情况，都会影响土壤中的重金属含量，但是这些情况下所产生的影响比较有限，造成土壤重金属污染的原因大部分来源于人为活动[1]。

1.1.1 农业生产

一般情况下，化肥和农药中都会存在金属元素超标的情况，而且人们进行农业生产的过程中，往往会过度使用化肥和农药，这会在很大程度上增加土壤中的重金属含量。同时，一些农膜或者地膜没有进行有效回收、重金属类的固体垃圾没有合理地进行处理等，也会导致土壤中的重金属含量增多，进而造成土壤重金属污染。

1.1.2 工业生产

在很多的工业生产活动中，都会产生大量的废渣、废水以及废气等，如果没有将它们进行专业化的处理就随意排放，就会给环境造成极大的破坏，尤其是其中的重金属元素含量严重超标，未经处理就随意排放，会严重污染周围的土壤，不仅导致严重的土壤重金属污染，还给附近居民的生活带来极大影响。

有一部分工业生产中的固体废弃物没有经过处理就随意地放置在露天场所，使得废弃物中的重金属离子逐渐向周围农耕土壤扩散。同时，工业生产过程中排放的一些粉尘或者有毒气体等，会进入到大气中，然后经过自然沉降或者伴随着降水进入到土壤中，从而导致土壤中的重金属含量增加。除此之外，一些化石燃料如煤、石油等，里面含有大量的钛、汞、铅、铬等元素，在燃烧这些化石燃料的过程中，许多的重金属元素会随之进入到大气中，然后在自然沉降或者是降水作用下进入到土壤中，使土壤中的重金属元素不断增加，当含量超过一定标准时，就形成土壤重金属污染[2]。

1.2 土壤重金属污染的现状

就目前而言，全球范围内都有不同程度的土壤重金属污染情况。根据国家环保局对监测数据进行抽样调查显示，在我国大约有将近10%的农耕土地已经受到了严重的重金属污染，并且土壤中重金属含量严重超标的土地面积约占了抽调总面积的12.1%，这样的情况在一些经济比较发达的地区表现尤为突出。

2 重金属污染土壤修复技术

2.1 物理、化学土壤修复技术

物理、化学技术是目前重金属污染土壤主要的修复技术之一。通过对受污染土壤的重金属类型、污染程度、形态特征及土壤理化性质等参数的分析，判断利用合适的物理化学技术手段将土壤中的重金属元素进行固定或分离。相较传统的客土方法而言，物理化学技术的处理效率高，实施起来更加灵活、方便，适用于多种类型重金属污染土壤的治理。同时，在实际技术操作过程中，需与现场实际因素相结合，如技术成本和工程量等，避免影响到相关技术的发挥[3]。

2.1.1 传统修复技术

中国的土壤修复技术起步较欧美晚，传统的客土法技术仅适用于对一些污染面积比较小的土壤进行治理、修复。其中，客土法指的是将一些没有受到污染的土壤加入污染土壤的表层，从而降低土壤中的重金属含量，减少对土壤的危害。而换土法与客土法有着异曲同工之妙，无论是换土法还是客土法，修复后的土壤厚度都会比原土壤高，能够结合污染土壤的表层土特性，有效提高新土壤性能。但是，这类传统的修复技术有着很明显的缺陷，不仅是应用场合有局限，还会产生很高的人力、财力、成本等消耗，同时还不能够从根源上解决土壤重金属污染的问题。

除了比较常见的客土法和换土法外，还有一种土壤原位淋洗修复技术，该技术利用淋洗药剂相关的化学作用来进行大面积污染土壤的治理和修复，尤其是对于一些渗透系数比较高的土壤，作用效果更显著。相关研究表明，淋洗效果与污染物形态、污染程度以及土壤性质等因素有显著的关系，同时，部分淋洗药剂会对土壤中的营养元素产生影响。目前，已有技术使用电化学、离子置换等技术手段来增加土壤淋洗技术的效果[4]。

2.1.2 电动力修复技术

电动力修复技术也叫作电修复，这种技术的主要特征是电动力土壤以及电化学污染治理，不仅能够将重金属污染物进行回收，和传统的修复技术相比，还具有较低的成本消耗。因此，在对土壤样品进行实验过程中，尽可能地使土壤修复效果达到最佳后，再进行实际的土壤修复，这样不仅能够更好地实现土壤重金属污染的修复，还能够降低成本，该技术目前在实际应用中尚不成熟，有很大的开发应用价值。

2.1.3 固化与稳定化修复技术

所谓的固化修复技术，就是向污染的土壤中加入一定的固化药剂，降低土壤中的重金属活性，进而降低其在土壤中对人体的毒性风险，让土壤能够保持一个相对稳定的状态。而稳定化修复技术与固化修复技术作用效果相似，在土壤中加入稳定化药剂进行重金属的吸附与沉淀。当用这一类技术对土壤中的重金属进行有效控制后，能够降低重金属进一步对地下水以及深层土壤的影响。

2.2 生物修复技术

2.2.1 微生物修复技术

众所周知，土壤是微生物的库源，其中，有一部分的真菌或细菌具有吸附重金属的能力，能够在一定程度上降低重金属对于土壤的污染程度。根据相关的研究显示，香蒲里面的菌株可以有效降低土壤中Cu 等元素的含量，尤其是能够对可交换态的含量起到极大的作用。除此之外，通过一些田间试验或者是盆栽试验，结果都表明对菌根进行接种有着很显著的作用，植物对于土壤中的重金属有着一定的抗性，因此，在对重金属污染的土壤进行实际的修复时，需要根据不同的修复目标来进行菌根、菌种的选择，微生物技术协同植物修复，提高修复效果。

2.2.2 植物修复技术

植物修复技术近年来大量用于重金属污染土壤的修复，尤其针对农田和矿区等大面积污染土壤。该技术可从多角度来实现污染物地控制，包括根系过滤、植物挥发与固化、植物提取等。其中，植物挥发是利用植物的根系分泌出一些能够改变重金属元素形态的物质，以挥发的形式将重金属元素去除。植物固化则是利用植物的根系将土壤中的重金属进行固定，从而阻止这些重金属元素继续向更深的土壤层扩散。而植物提取是利用植物将土壤中的重金属元素吸收之后，再进行地上部分的土壤收割。

和物理、化学修复技术相比，生物修复技术不仅有着更低的成本消耗，还能够同时对污染区域附近的污染水体等进行修复，但是修复的速度很慢。

2.2.3 农业生态修复技术

农业生态修复技术主要是通过耕作和种植管理等农业措施来降低重金属对土壤的破坏。例如，可以通过调整土壤的Eh值来降低土壤中重金属的移动性和生物有效性，从而减少重金属的危害;或者是通过灌溉等方式来调整土壤发生的一些氧化还原反应，降低土壤中的重金属元素。除此之外，因为农药与化肥都是造成土壤重金属污染的主要原因，因此，在对污染土壤进行修复时，可以调整农药与化肥的生产工艺，从而达到降低农药与化肥中重金属含量的目的，有效降低土壤中的重金属含量。

3 重金属污染土壤修复技术的研究进展

就目前而言，我国的土壤受到重金属污染的面积还在不断扩大，造成重金属污染的元素种类也很复杂多样，而现阶段使用的一些土壤修复技术都既有优势又存在不足之处，可以看出，单一地采用某种修复技术是很难完成对重金属污染土壤的完全治理和修复。因此，多种修复技术进行结合形成新的联合型修复技术，就成了重金属污染的土壤修复领域中最受关注的研究热点与发展方向。

3.1 化学淋洗 - 植物提取联合修复技术

化学淋洗 - 植物提取联合修复技术是一种比较常用的联合修复技术。有研究人员在对一块受到多种重金属元素污染的土地进行研究时，构建了一个乙二胺四乙酸 - 大豆的联合修复体系，发现乙二胺四乙酸能够提高对铅的去除率，而大豆则对锌、镉有着更高的去除率，将这两者结合到一起，就能够很好地修复被多种重金属共同污染的土壤。

3.2 EKR-PRB 耦合修复技术

EKR-PRB 耦合修复技术是将EKR与PRB两种技术的优点集合起来，通过电场力的作用，土壤中的金属离子在向阴极移动的过程中会和渗透反应墙中的一些填充物质发生作用，将重金属离子稳定住，后续再進行集中处理，达到去除污染土壤中重金属元素的目的。

4 结束语

我国的土壤重金属污染来源主要是农业和工业生产。进行重金属污染土壤的修复工作是一项任重而道远的任务，需要众多科研学者与广大社会人员的共同努力，应用先进的修复技术对已经受到污染的土壤进行修复，同时还需要从源头上控制重金属物质的排放，这样多方面共同作用才能更好地完成土壤的修复工作。

参考文献

[1]张贺，许宁，杨贺，等.土壤重金属污染及其修复技术研究进展[J].四川建筑，2020，40（1）：111-112.

[2]周倜，梅宝中，张强.重金属污染土壤修复技术及其修复研究[J].资源节约与环保，2019（11）：75.

[3]杨启良，武振中，陈金陵，等.植物修复重金属污染土壤的研究现状及其水肥调控技术展望[J].生态环境学报，2015，24（06）：1075-1084.

[4]杨志英，张建珠，李春苑，等.土壤重金属污染及其修复技术研究现状[J].绿色科技，2018（22）：62-63，65.

收稿日期：2020-10-10

作者简介：高连东（1973-），男，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为环境工程。