土壤重金属污染修复技术的研究进展

韦余娟

摘要：土壤是农业的基础，土壤肥力直接影响着农作物的产量和食品安全，同时，土壤也是生物圈的重要组成部分，是土壤动物生存不可缺少的重要场所，其中的微生物是生态系统的重要参与者。现代工业和农业的发展导致部分重金属没有被妥善处理，而是进入土壤，造成了严重的土壤重金属污染问题，这对于植物生长、农业发展以及人类健康形成了严重威胁。目前，土壤治理工作已经成了社会关注的话题，土壤重金属修复技术的研发和应用则是治理土壤、改善土壤质量的关键所在。鉴于此，本文主要分析探讨了土壤重金属污染修复技术的研究进展，以供参阅。

关键词：土壤;重金属;污染修复技术

引言

土壤作为人类生存的基础，关系着人类身心健康以及社会的发展进步。我国有着广袤的国土资源，但是人口基数大，人均资源不足，加上受污染的土壤日渐增多，加剧了土壤资源紧张和人类需求增加之间的矛盾。此外，土壤污染会导致污染物流入植物，经过生态循环流入到人体，对人体身心健康产生不良影响。为了保证人和自然能够和谐长远地发展，应当加强土壤污染的治理，尤其是重金属污染，加强土壤修复，改善人类生存的環境，为子孙后代创造舒适的环境条件。

1物理化学技术

1.1化学固化

重金属在土壤中具有可移动性，其与重金属在土壤中的存在形态关系密切，土壤的理化性质比如有机物含量、pH值等很大程度上影响着重金属的存在形态以及各种形态之间的转化，因此可以通过对土壤理化性质的调整，改变重金属在土壤中的移动性，从而发挥降低污染的作用。化学固化技术就是充分利用这一原理，通过向土壤中添加固化剂，使土壤的理化性质发生改变，通过吸附或者沉淀作用使土壤中的重金属得到固定，常用的固化剂有石灰、沸石、钢渣等。化学固化技术属于原位固化方式，修复成本大幅降低，但是该技术属于治标不治本的措施，土壤中的重金属没有得到根除，而且还会对土壤造成一定程度的破坏，破坏后的土壤不宜进一步的利用。

1.2土壤淋洗

淋洗法是指使用淋洗剂来清洗土壤，使土壤中污染物随淋洗液流出，然后对淋洗液、土壤进行后续处理，从而达到修复污染土壤的目的。淋洗法具有限制有害污染物的扩散范围，投资、消耗相对较少，操作人员可不直接接触污染物等优点。该技术较适合处理砂砾、沙以及黏度较小的土壤中的污染物。该方法的缺点是：若控制不当，冲洗废液可能会逸出控制区而产生二次污染，所需要费用要由冲洗液中含有的表面活性剂的种类、浓度决定。

1.3电动修复

电动修复技术是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种净化土壤污染的原位修复技术，主要是针对受污染的低透水系数土壤及地下水的修复，其基本原理是将电极插入受污染土壤或地下水区域，通过施加微弱电流形成电场，孔隙中的地下水或额外补充的流体可作为传导的介质。污染物则在电场产生的各种电动力学效应下沿电场方向定向迁移，到达电极区的污染物则经过电沉降（电镀在电极棒上）、沉积或共沉积等方式在电极棒附近抽水，或者与离子交换树脂复合的方式将污染物集中处理或分离。电动修复是一种原位修复技术，近年来发展很快，在一些欧美国家已进入商业化。但事实上，实验室采用一种金属离子的溶液做模拟试验常能有效地去除土壤中的金属离子，有时也得到相反的结果。这主要与pH控制着土壤溶液中重金属离子的吸附与解吸、沉淀与溶解有关，而且酸度对电渗速度有明显影响，所以如何控制土壤pH值是电动修复技术的关键。为了控制土壤体系pH值的变化，提高修复效率，许多学者在这方面做了很多努力，并改进了实验装置，相信在不久的将来电动修复将成为一个主要的土壤污染修复方法。

2化学修复技术

2.1化学萃取技术

化学萃取技术是一项较为新型的土壤修复技术，应用时间不长但是在实际的土壤治理工作中发挥了显著的作用。该技术主要是借助化学萃取剂来实现对污染土壤的修复，具有重金属去除率高的有点，但是流程复杂，操作难度较高，成本高，并且二次污染可能性高，因此仍然需要对该技术进行不断的研究和优化，不但要不断对萃取方法进行调整，避免萃取时伤害土壤，还要对萃取剂进行不断地优化，既要解决成本高昂这一问题，又要尽可能提升其萃取能力，这样才能够促使化学萃取技术在发挥显著的土壤修复作用的同时，又具有经济环保的特性，推动该技术的广泛应用。

2.2表面活性剂修复技术

表面活性剂修复技术的应用核心在于表面活性剂，这种化学试剂具有润湿、分散的作用，将其与污染土壤混合，能够调整其电荷以及吸附位，或者可以置换出其中的重金属，促使重金属变成络合物或螯合物的形式。该技术能够提升重金属的流动特性，以此来降低重金属的处理难度，指出了土壤重金属污染修复的新方向。但是该技术的局限性在于可能导致地下水污染问题，针对此，可以采取根据表面活性剂选择提取剂来加入的方法，加快重金属处理速度，从而避免对地下水的污染，但该方法未经实践，效果如何仍无法确定。

2.3化学改良技术

化学改良技术的应用重点在于改良剂的设计，主要是借助改良剂调整土壤的理化特性，并进一步调整土壤的吸附沉淀能力，从而达到增强土壤稳定性的效果。开展土壤治理工作时，在应用化学改良技术的过程中，通常会选择石膏、硫磺粉、腐殖酸肥等进行改良剂的制作，来促进土壤对重金属的吸附和沉淀，从而修复污染土壤。但是这些改良剂的使用并不是十全十美的，常常会导致一些副作用，例如，将石膏这样的天然矿物制作改良剂会过分依赖于试剂的储存量，可能会影响土壤中微生物的存活。除了以上几种物质作为改良剂之外，还可以将生物体作为改良剂，这就是生物碳修复技术，通过生物碳的吸附、沉淀、离子交换等，对土壤中的重金属进行转化处理，这种方法能够有效提升土壤质量，获得良好的重金属治理效果。将生物碳作为改良剂具有多方面的优势，生物碳空隙较多，因而表面积较大，同时氧官能团较多，有助于增强土壤肥力和稳定性，更好地能够促进重金属污染土壤的修复。

3植物修复技术

3.1植物稳定技术

植物稳定主要是利用耐重金属植物及其根部的微生物的分泌作用，使土壤中的重金属发生螯合反应或者沉淀，从而防止重金属进入地下水或者食物链中，降低土壤中重金属带来的危害。植物稳定的作用主要表现在以下两个方面：第一，保护污染土壤不受侵蚀，重金属污染的土壤往往缺乏植物，更容易受到侵蚀以及淋漓作用的影响，加速了重金属向周围地扩散，通过种植耐重金属植物可以有效的减少土壤侵蚀作用;第二，通过植物根部的吸收或者沉淀作用，可以实现重金属的固化。植物稳定技术在有机质含量较高、质地黏重的土壤中表现得更为突出，该技术并没有根除土壤中的重金属，只是通过固定作用使其不具有生物毒害性，但是若是外环境发生改变，可能会发生二次污染。因此可以采用植物稳定与化学固定相结合的方式进行土壤重金属污染的修复，会发挥更好的修复效果，但是在植物的稳定性与持久性方面仍需要进一步的研究和探讨。

3.2植物挥发技术

植物挥发主要是利用植物及其根部微生物的吸收、积累和挥发作用，使被吸收的重金属转化为气态物质排放到大气中，现阶段，相关的研究主要集中在重金属汞方面。汞是一种具有挥发性的重金属，以多种形态存在于土壤中，其中甲基汞的毒性最大。部分耐汞毒的植物及微生物可以将甲基汞以及离子态的汞转化为毒性相对较小、可挥发的单质汞，进而降低土壤中的汞含量。通过植物挥发技术，可以将具有挥发性的重金属比如汞挥发到大气中，具有良好的经济性，但是该技术处理的重金属较为单一，而且重金属挥发到大气中，可能会造成大气污染，给人们的健康带来威胁。

4微生物修复技术

微生物修复技术是由于微生物富含多种强有力的重金属螯合物质（如肽聚糖、脂多糖等），对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，可降低土壤中重金属的毒性。曹德菊等利用大肠杆菌（Escherichiacoli）、枯草杆菌（Bacillussubtilis）、酵母菌（Saccharomycessp.）3種微生物对重金属离子Cu、Cd进行修复试验，实验结果表明，当环境中Cu、Cd浓度小于等于5mg·L。时，重金属去除率可达25%“O%。微生物修复技术对土壤扰动少，成本低，可一定程度改良土壤理化性质，但微生物易受各种环境因素的影响，培育、驯化难度大，周期长，且目前研究的微生物专一性强，对复合污染土壤难以推广应用。

5农耕改良修复技术

土壤重金属的含量和形态深受农耕条件和方式的影响。如As（III）较A（V）溶解性、移动性和毒性都强，当通气性良好时，土壤处于氧化状态，砷主要以As（V）存在，而在淹水条件下，土壤处于还原状态，砷主要以As（III）形式存在，适当调节土壤含水量可调控土壤氧化还原条件，进而降低重金属危害作用。改良农作物套种方式亦可促进重金属污染土壤修复，孙岩等应用玉米和东南景天套种系统，同时施用改良剂蘑菇渣肥、云母和沸石，能有效降低玉米籽粒和茎叶中的Cd和Pb，玉米籽粒Cd和Pb含量均达到食用标准。长期使用高含量重金属农药、化肥加剧了农田土壤重金属的积累，完善化肥、农药生产工艺，加强生产监管，降低农药、化肥中的重金属含量，并对其科学合理施用是从源头上修复治理重金属污染土壤的重要措施。

6联合修复技术

单一修复技术都有一定的局限性，协同两种或两种以上的修复技术，形成联合修复技术，不仅可以提高污染土壤的修复效率，而且可以克服单一修复技术的缺陷。联合修复技术包括植物-微生物联合修复技术、物化-生物联合修复技术、物理-化学联合修复技术等。植物-微生物联合修复技术是将微生物和植物结合起来进行土壤修复。国内研究人员发现添加外源微生物可有效提高蜈蚣草累积砷的能力，进一步提升植物修复的效果。植物-微生物联合修复技术不仅能有效降低土壤中重金属的含量，而且能保证安全性，不易产生二次污染，是一种高效绿色的修复技术。物化-生物联合修复是将物理/化学修复技术与生物修复技术联合，用于修复污染土壤。国内研究人员采用植物提取和化学淋洗联合修复技术对Zn、Cd污染土壤进行了处理，结果表明联合技术对重金属的去除效果更好，好于单一植物提取技术。

结束语

总而言之，通过对以上一些土壤重金属污染修复技术的介绍，可以预测，在今后的重金属污染治理中，植物修复将发挥巨大作用。同时，修复过程不仅仅局限于一种修复方式，而将成为两种或多种修复方式共同作用的情况。因此，在我们了解各种修复方式的实际操作方法及其优缺点后，在应用过程中取长补短，才能更大的发挥其修复能力。并通过一些新的修复思路和方法的探索，为今后的研究指明方向，这还需要植物生理学、土壤学、生态学、化学、遗传学、环境保护学和生物工程等多个学科的共同努力来实现。

参考文献

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1697500511229