土壤污染类型及热点修复技术

胡 雅 孟婷婷 张 露

（陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075；陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710075；自然资源部退化及未利用土地整治重点实验室，陕西 西安 710075；陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075）

引言

土壤作为有限的自然资源，是陆地生态系统的重要组成部分，然而目前污染土壤大幅度减少了耕地，土壤污染已成为影响农产品安全和水生生态系统安全的严重环境问题。虽然大多数有机化合物和无机金属在大气或水中释放，但却在土壤中积累。全球大约90%的环境多环芳烃（PAHs）都存在于土壤中，其中包括几种人类致癌物。人类食用生长在污染土壤中的蔬菜和农作物，健康受到威胁。因此，开展污染土壤的修复与治理刻不容缓。

1.土壤污染的主要污染类型

1.1 无机污染

土壤无机污染包括土壤重金属污染以及酸、碱、氟、氯等污染，重金属污染的范围及类型最为广泛，汞、铬、铅、镉、锌、铜、砷等是主要的重金属污染元素。在经济社会发展条件下，人们在追求经济效益的同时进行了不恰当的工农业生产，重金属通过矿产开采、化工产生的废水和废渣，露天尾矿、废矿的雨水淋洗，含有重金属的污水浇灌及化肥施用，以及生活废弃电池、温度计等处置不当各种途径直接或间接进入土壤，使得土壤中重金属含量超标，农产品品质受影响，对人类健康造成威胁。重金属污染的潜伏性和隐蔽性非常强，并且难以修复。

1.2 有机污染

农药污染现已成为我国影响范围最大的有机污染，且具有高毒性，降解缓慢。我国农药的产量及施用量均位居世界前列，国内用药量最高的地区是上海和浙江，过度使用农药影响了作物正常生长，也导致“癌症田”的形成。城市快速发展导致化石燃料消耗增多，燃料不完全燃烧后产生含有PAHs（多环芳烃）的废气，通过降雨沉降聚集在土壤中，我国北京、天津、大连等地区多环芳烃污染比较严重。

2.土壤污染的修复技术类型

污染土壤修复技术分为物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术和联合修复技术。针对不同的污染源、污染物类型及场地，采用的修复手段也不同。城市工业污染土壤，多为重金属污染土壤，通常采用物理和化学修复技术，如热处理，土壤淋洗，真空抽提和电动力修复。

2.1 物理修复技术

物理修复是最早采用的土壤修复方法，它是通过填埋、固化稳定化、客土覆盖、高温热解及玻璃化技术等物理过程去除污染物。热处理技术主要应用于工业场地土壤有机污染修复，包括了萃取、热脱附、微波法及蒸气浸提等技术，在多环芳烃及二噁英等污染物的治理过程中有大范围应用。物理修复的特点是过程简单、耗时短，缺点是适用范围小，工程量大、成本高，并且操作过程中会存在破坏土壤结构，造成二次污染等问题，广泛使用难度大。

2.2 化学修复技术

化学修复主要是利用土壤改良剂的自身特性与土壤中的重金属发生反应，改变土壤的酸碱度及电导性，使土壤中重金属活性降低，达到修复重金属污染土壤的目的。化学淋洗法是利用特殊生物化学溶剂，溶解固相重金属和污染物质后，将其转移至土壤中液相环境中，接着将其从土壤中提出来进行处理。化学钝化修复技术是向土壤中加入农家肥、作物秸秆等有机钝化剂，或膨润土、石灰、沸石、磷矿粉等无机钝化剂，从而产生吸附、沉淀、离子交换和氧化还原等反应，来调节和改变重金属的理化性质，减少重金属的迁移性和生物活性。电动化修复是利用电场作用，使土壤中的重金属离子向电极富集，控制污染物的流向，主要用于修复低渗透的勃土和淤泥。

2.3 生物修复技术

物理修复技术的弊端在于需要消耗大量人力物力，而化学修复技术的弊端在于需要向土壤中添加化学制剂，容易破坏土壤理化性质及土壤微生物种群数量。随着研究的深入，生物修复技术得到越来越多科研工作者的关注。生物修复技术具有成本低，特性强，环境生态风险低的优点，但修复周期较长，适宜修复中低残留浓度的农药污染土壤。农田农药污染土壤的生物修复技术包括了植物修复、微生物修复及菌根修复等，采用生物修复和原地肥力维持修复的方法更有利于保持处理后土壤的可耕性。对于土壤中多环芳烃污染，多种生物协同修复效果亦佳。

图1 生物修复技术优缺点对比

2.4 联合修复技术

尽管单一修复技术可以达到一定的修复效果，但在实际应用中有一定的局限性。单一修复方法缺点明显，这限制了单一修复技术的发展，因此，联合修复技术已成为当前的研究热点，研究最多的是物理化学法相结合、生物修复相结合以及物理化学法与生物修复相结合。电动力学技术与微生物降解技术相结合，利用电效应将目标输送至污染区或生物活性区，通过调节降解菌浓度、土壤pH 值、温度、土壤养分及电子受体，来强化有机污染物的降解，是治理有机污染物的有效手段。将植物修复和微生物修复技术相结合可以充分发挥对重金属的固定和吸收作用。

对我国来讲，未来的重金属污染土壤修复应该从生态环保的角度出发，修复土壤时尽量保持或改善土壤原有的理化性质和生态特征。由于每种修复技术均有各自的应用范围和优点，因此在实际应用过程中要避免单独使用，将物理、化学、生物修复技术进行适当的结合，充分利用其优势从而获得生态环保和低成本的修复方案。建议深入研究植物修复土壤的机制，加强筛选复合型修复植物；加强驯化现有土壤修复植物，提高其生物量和生长速率，加快其修复效率；开展多种植物联合修复，研究微生物联合植物修复，探索植物根圈、根际微生物对植物修复的作用；开发植物型土壤修复剂并推广应用。