重金属污染土壤修复技术现状与发展思路

周永贤

（南京中船绿洲环保有限公司，江苏南京 210039）

0 引言

众所周知，土壤形成是一个非常复杂和漫长的过程，现今我们见到的土壤是经过几十亿年时间才形成的。土壤作为所有陆生动植物的生存基础，也是人类赖以生存和发展的一种重要资源。保护土壤环境，合理利用土壤，对生态和谐和社会发展有着重大意义。随着人类社会发展，各种工业污染的加剧和化学农药的大量使用，使我们赖以生存的土壤受到的污染越来越严重，其中重金属污染尤为突出。相关数据显示，目前全世界每年排放的各种重金属污染物总量超过了2200万t左右（汞2.0万t，铜400万t，铅600万t，锰1600万t…）。生态环境部公开数据显示，我国土壤遭受重金属污染的面积高达377835hm2。土壤重金属污染自降解能力弱，对生态环境危害大，地表污染会向地下水渗透，并通过水→植物→动物→人类这个生物链进行扩散，给人类的身体健康带来巨大威胁，因此土壤重金属污染的治理迫在眉睫。

1 土壤重金属污染的来源

1.1 通过大气沉降进入土壤的重金属

大气中的重金属主要来源于化工企业、建筑行业、交通运输行业、矿产开采和冶炼行业生产活动所排放的废气和粉尘。除了重金属Hg以外，其他的重金属污染物基本以气溶胶的形式进入大气层，与大气中的水蒸气结合，通过降雨的方式进入土壤。据环球日报报道，化工、运输等企业使用的各种矿石燃料含有大量的Hg、Cr、Ni、Pb、Cu等重金属。这类化石燃料的燃烧产生的大量细小重金属颗粒会随着废气进入大气层，与大气中的水蒸气结合，约20%的污染物会通过降雨形式落在距离排放源方圆15km的范围内。据统计，全世界每年有0.26万tHg是通过化石燃料的燃烧和降雨进入土壤的；荷兰每年因降雨发生土壤的重金属污染的土壤达到4000多公顷。同时随着乘用车辆普及，汽车尾气也成为重金属颗粒物的重要来源。汽车尾气中的污染物主要来源为石油的燃烧和橡胶轮胎磨损产生的粉尘，包括铅、锌、铜，镉，镍、锰等。据报道，汽车尾气中铅含量高达50μm/m3，且因为公路成条状分布在我们的环境中，所以这些重金属污染物在距离城市、公路远近和车辆的多少有着明显的差异。EpvHR的研究发现在距离公路两侧60m的范围内污染最为严重。在公路两侧的土壤形成铅、铬、镍污染带。这些重金属污染进过降雨沉降进入土壤当中，造成土壤的重金属污染。

1.2 通过污水进入土壤的重金属

随着我国工业化进程的加快，大量的化工企业出现，这些化工企业生产需要大量的水，因此都会选择靠近河流的地方建厂。虽然我国对这些企业生产所产生的污水排放标准做了很严格的限定，但是由于经济利益驱使和管控措施有限，化工污水未经处理直接排放造成周边水体污染的现象仍有发生。河流湖泊等自然水体是农业灌溉的主要水源，长期使用受污染水源灌溉的农田，由于污染物不能及时自然降解，导致污染累积，最终形成土壤污染。特别是重金属污染，自然降解周期长，会被土壤通过不同的方式截留，85%的重金属污染物会被土壤胶粒和植物的根须固定吸附，这些重金属污染物一般被积累在土壤表层，随着土壤的深度递减。常年使用污水灌溉农田，会导致灌溉区的土壤重金属污染越来越严重。

1.3 通过农业生产物资进入土壤的重金属

近年来，农业生产者大量使用农药，化肥，地膜等农业生产物资，这些物资的使用极大的提高了农作物的产量，但同时生产物资过量使用也导致了农田土壤的污染。无论是有机还是无机类农药，或多或少都含有Zn、Cu、As等重金属，一旦过量的使用这些农药就会造成土壤的重金属污染。例如我国新疆省是葡萄的生产大省，在葡萄的生产季节每年会给葡萄喷6～10次波尔多农药，每年就会有超过5000t的Cu流入土壤。还有在生产时加入了Cd，Pb稳定剂的地膜，近年来大面积使用，不仅带来了白色污染，还加重了土壤重金属污染。

2 重金属污染土壤修复技术研究现状

现今世界各国都在研究重金属污染土壤的治理办法，也取得了一定的进展，目前可行的重金属修复思路有两种，一种是将重金属污染物从土壤中提取出来，另一种是将重金属的溶解性，毒性降低，从而降低其通过水圈食物链进入人体的风险。可行的措施有以下几种：

2.1 生物修复技术

通俗的来说生物修复技术就是利用微生物的吸收与降解作用清除土壤中的重金属污染物，将重金属污染物转化分解为无害物质或者将重金属污染物通过生物富集方式从土壤中提取出来的过程。生物修复措施凭借着安全系数高不会对土壤造成二次污染的特点已成为我国治理土壤重金属污染的主要修复技术之一。但是生物修复存在生物适应性和周期长的问题，筛选培育适应性强、见效快、周期短的物种成为该技术的主要研究方向。

2.2 客土修复技术

客土修复措施主要包括着将受到重金属污染的土壤进行挖掘、置换和覆盖，通过客土可以降低被污染的土壤中有害重金属的浓度，减少重金属污染物对农作物的污染，使种植的农作物能够达到食用指标。客土修复技术具有快速有效的优点，在早期修复工程和一些特殊情况下有所应用，例如二战时期收到核弹（核弹内含有大量的重金属污染物）攻击的广岛，长崎地区经过工程治理现今已符合动植物生存。但是该技术工程量大，投资高的，未能彻底清除污染，近年来已很少应用。

2.3 物理修复技术

典型的物理修复技术有热处理技术和固化稳定化技术。其中热处理技术就是通过加热将土壤中的重金属污染物挥发为气态并土壤分离的技术，但是该技术只对具有挥发性的重金属Hg、As有效，对其他金属污染物无效。固化稳定化技术是用固化剂、螯合剂药剂等将土壤中重金属变成相对稳定的化合物，降低溶解性和迁移能力，从而减少其对生态链的影响。该技术实施效率高、成本低，是目前土壤重金属污染主流技术之一。但是该技术也存在药剂逐渐失效，出现污染反弹现象的隐患。

2.4 化学修复措施

与物理修复技术相比，化学修复技术比物理修复技术出现发展的时间更长。化学修复技术是指通过化学药剂与重金属发生化学反应，产生难溶，低毒产物，从而降低污染物对生物链的影响。化学修复技术可以直接实施，即直接向污染土壤中加入化学药剂，进行化学反应；更多是应用在土壤淋洗技术中。淋洗技术是通过对污染土壤进行化学药剂淋洗去除土壤中的重金属污染物，通过该技术的处理能去除土壤中95%以上的重金属污染物，且该项技术适用于各种地区被重金属污染的土壤，是土壤重金属污染修复中可以将重金属彻底清除的主要手段之一。但是该技术只适用于沙质土壤，在粘土质、粉质土壤上运用该技术会产生大量污泥，处理难度较大。

3 重金属污染土壤修复技术的发展思路

我国土壤重金属污染现状严峻，一大批污染场地急待修复，现有主流技术还存在有效性、适用性、时效性等问题。为此，提出如下发展思路：

3.1 加强基础研究，不断优化现有修复技术

我国重金属污染土壤修复技术研究起步晚，相关技术和装备尚不成体系，而且多集中在应用层面，对相关机理性基础研究较少，缺少可以指导工程应用的科学数据。因此，建议加强基础研究，探究技术本质，归纳核心参数，为每种技术绘制操作图谱，并通过工程实践进行修正，形成科学统一的操作规程和工艺控制参数。

3.2 产学研结合，推进多技术融合的修复技术

环境治理是一个综合型应用学科，土壤修复作为近年来兴起的方向，存在明显的研究与应用脱节现象。现有技术与实际工程不匹配，存在水土不服问题；而新技术缺乏验证，难以推广。特别是国内学者近期提出的，多技术融合的修复技术和“资源化”修复概念，例如微生物和化学还原综合联用修复技术和重金属逆向矿化修复技术。这些技术理念新颖，贴近我国实际情况，未来前景广阔。

3.3 一地一策，开展综合性修复策略研究

我国幅员辽阔，南北地质差异大，东西污染情况各不相同，各地土壤修复项目资金投入也各不相同，因此不同的项目应采取灵活多变的修复模式和技术路线。具体要结合土壤地质、污染程度、土地用途等制定综合性修复策略，把风险管控和土壤修复两种方法融合为一体。例如，地下水和深层轻度污染土壤优先选择截流、阻控等管控技术，而表层重度土壤优先选择淋洗等修复技术，用最经济和实用的技术方案满足重金属污染土壤修复需求。

4 结束语

土壤是我们赖以生存的不可再生资源，研究重金属污染土壤修复技术是保护土壤环境，实现可持续发展的重要支撑。现有物理、化学、生物等修复技术存在有效性、适用性、时效性等技术问题和修复资金和工期的现实问题。建议加强基础研究，推进多技术融合，持续优化现有技术，开发新技术、新工艺，不断提高我国重金属污染土壤修复技术水平，推动环保产业与工农业建设协调发展。