土壤锑污染及其修复技术

张 譞，郭 婧

1.武汉智汇元环保科技有限公司，湖北 武汉 430000

2.武汉市生态环境局江夏区分局，湖北 武汉 430000

土壤重金属污染问题近年来开始受到人们的广泛重视，这类污染具有隐蔽性强、持续时间长、范围广、无法被生物降解等特点，带来的危害较为严重。为应对土壤锑污染问题，近年来国内外学者围绕相应修复技术开展了大量研究，主要涉及物理化学修复技术、农业生态修复技术、生物修复技术、联合修复技术等。

1 土壤锑污染现状

作为环境系统核心介质，土壤属于大气和水体沟通的关键纽带，环境中各方面污染物的90%由土壤承受。结合国内外相关研究可以了解到，受锑冶炼和锑矿开采影响，土壤、河流等会受到严重的锑污染。我国有86.1%的锑集中分布在贵州、湖南等南方地区，土壤锑含量最高达到5045mg/kg，矿山活动属于土壤中锑污染的重要来源。随着土壤锑污染问题的日趋加重，蔬菜和农产品的锑含量不断增加，重金属锑通过食物链进入人体，与人体内的巯基结合后，人体糖的代谢及蛋白质会受到干扰，同时损害神经系统、心脏、肝脏，并刺激黏膜，锑属于典型的人类致癌物。对于植物而言，土壤锑污染也会对其造成严重危害，如影响生长发育、影响光合作用、产生氧化胁迫、影响相关物质的代谢、影响营养元素分布等。为降低土壤锑污染危害，解决日益凸显的土壤锑污染，近年来修复技术大量涌现，这类技术可细分为四类，包括物理化学修复技术、农业生态修复技术、生物修复技术、联合修复技术[1]。

2 土壤锑污染修复技术

2.1 物理化学修复技术

物理化学修复技术属于土壤锑污染修复技术研究热点，固化（稳定化）技术、土壤淋洗技术、氧化（还原）技术、光催化降解技术、解吸脱附技术、电动修复技术、竖向隔离技术、离子拮抗技术等均属于土壤锑污染的物理化学修复技术范畴。以土壤淋洗技术为例，该技术能够对土壤中锑的重金属沉淀和离子吸附两种反应进行逆转，土壤中的锑等重金属向土壤淋洗液中转移，从而达到减少土壤中重金属总量的目的。淋洗剂属于土壤淋洗技术的核心，可细分为表面合性剂、无机提取剂、有机螯合剂，相关研究主要围绕淋洗剂应用效果展开，如采用人工螯合剂EDTA、苹果酸、酒石酸等淋洗剂解决锑污染严重的土壤问题。通过对比不同淋洗剂的重金属淋洗效果，筛选出最优的淋洗剂。相关研究发现三种有机螯合剂通过溶解、解吸及螯合等作用，淋洗效果明显，同时酒石酸和苹果酸存在较高的淋洗效果。土壤淋洗技术具备彻底、快速等优点，但同时存在可能导致二次污染出现、成本较高等缺点，现阶段主要用于重度土壤锑污染的大面积治理；电动修复技术同样属于典型的物理化学修复技术，该技术在应用中需依托锑污染土壤两端的直流电源产生电迁移和电渗析，以此实现污染物的去除，土壤的pH值为电动修复技术的应用关键，如无法较好控制土壤pH值，电动修复技术在土壤锑污染修复中将难以发挥预期效果，因此电动修复技术需要与电渗析法、阳离子选择膜法、酸碱中和法、氧化还原法等共同应用，该技术具备效率高、速度快的优势，但同时存在易产生二次污染且对电力输送要求较高等不足[2]。

2.2 农业生态修复技术

通过基于农业生态修复技术的高水平农田耕作管理，可有效缓解农田土壤锑污染。在农业生态修复技术的研究中，研究主要围绕土壤pH值、水分、氧化还原电位等方面展开，如通过淹水和干湿交替处理土壤锑污染，无定形氧化铁在土壤中能够基于淹水处理吸附锑污染，随着淹水天数的增加能够得到平稳增加的锑含量、As（Ⅲ）含量，锑的有效性和移动性较高。基于盆栽实验的农业生态修复技术研究也较为常见，如围绕不同淹水条件下土壤中锑的氧化还原种类和溶解度的研究发现，土壤溶液中的总锑浓度在淹水1周后由110μg/L降至20μ g/L，之后总锑浓度随Mn和Fe氧化物的溶解而缓慢增加。农业生态修复技术具备易实施、成本低等优势，但同时存在效果不显著、修复周期长等不足。

2.3 生物修复技术

生物修复技术同样属于近年来土壤锑污染修复前沿热点，这是由于该技术的成本较低且能够最大限度降低锑污染浓度，应用过程中也不会出现二次污染。生物修复技术可细分为微生物修复、植物修复、动物修复三类。微生物修复技术主要利用土壤中真菌、细菌、藻类、古菌类生物对土壤锑污染进行沉淀、吸收、氧化还原处理，减少锑毒性。微生物修复技术的研究需要筛选具有锑抗性或氧化作用的微生物。结合国内外研究可以发现，受不同区域环境条件差异影响，需关注环境变化对微生物效用带来的不利影响。现阶段我国学者发现的抗锑和氧化微生物数量相对减少，为满足微生物修复技术在土壤锑污染治理中的应用需要，必须更深入、广泛地开展相关研究。微生物修复技术在去除土壤锑污染方面有着出色表现，还能在耗费较低成本前提下实现土壤结构改善和肥力提升，但存在修复耗时过长的问题；植物修复技术同样属于典型的生物修复技术，该技术在土壤锑污染修复中有着较为广泛的应用，该技术主要是通过植物新陈代谢活动，实现对土壤中重金属锑的吸收、分解、提取、固定、转化。但现阶段国内外学界仅发现几种锑的耐受植物和超富集植物。在不同的锑污染条件下，同种植物对锑的吸收和积累也会出现一定差异，通过深入研究这种差异，便可更好地指导植物修复技术的应用。如有研究发现白背叶、狗尾草、芒草、苎麻、淡竹叶5种植物具备修复土壤锑污染的潜力，同时发现苎麻在当地拥有生物量大、生长迅速、适应能力极强等特点，且能够在较高浓度的锑污染土壤中快速生长形成局部小群落，实现对锑的转运系数和富集系数均大于1，具备修复土壤锑污染的应用价值。动物修复技术指的是利用虫类、鼠类、蜈蚣、蚯蚓等进行土壤理化性质的直接或间接处理，以此改善土壤环境，同时与微生物、植物相互作用，提高对土壤锑污染的修复效果。如基于植物的根系作用和蚯蚓的生理活动，土壤锑污染可在植物及蚯蚓体内富集，通过对植物、蚯蚓及蚯蚓粪便进行收集，即可实现土壤锑污染的修复[3]。

2.4 联合修复技术

联合修复技术指的是综合利用上文提及的各项技术进行土壤锑污染修复，动植物、化学-物理、化学-植物、植物-微生物等均属于联合修复技术范畴。以植物-微生物联合修复为例，该技术具备较强的环保性，可细分为植物与菌根联合修复、植物与专性菌株联合修复，通过兼顾微生物修复和植物修复的优势，可大幅度提升污染物修复的有效性。在土壤锑污染修复实践中，产铁载体根际菌可实现植物根际环境中锑的活性提高，植物对锑污染的吸收和累计显著增加，提高土壤锑污染植物修复效率和效果。总之，联合修复技术能够取长补短，但多种技术结合也很容易产生复杂的机理问题，这可能引发的环境相关问题同样需要得到重视。

3 现有技术对比

分析上文提及的四种土壤锑污染修复技术可以发现，物理化学修复技术主要具备处理周期短、快速、彻底、简单易行、适用范围广、耗时短等优势，但同时存在有二次污染、技术不成熟、耗能大、费用高等缺点，且不同的物理化学修复技术存在不同应用范围，如土壤淋洗适用于大面积重度锑污染土壤、电动修复适用于低渗透土壤。农业生态修复技术具备易实施、成本低的优势，但也存在效果不显著、修复周期长的缺点，这使得其在土壤锑污染修复的具体工程实践中存在较大应用限制。生物修复技术拥有经济、环保、无二次污染、绿色、易操作、易接受等优势，但也存在修复缓慢、不能单独修复土壤污染、仅限于植物根系区域等缺点。联合修复技术的发展潜力较大，但现阶段的相关理论研究和实践探索不足，理应得到业内人士的重视。

4 结束语

综上所述，土壤锑污染修复具有重要的现实意义。在此基础上，文章通过介绍物理化学修复技术、农业生态修复技术、生物修复技术、联合修复技术，直观地展示了土壤锑污染修复技术发展现状。为更好地开展土壤锑污染修复，相关研究人员还需重点关注宏基因组与大数据土壤锑污染修复技术、基于微生物动态的人工智能模拟、多金属超积累植物的培养杂交等方面的内容。