土壤重金属污染的治理与修复方法

黄鸿翔

（清远方恒环保顾问有限公司，广东 清远 511500）

1 引言

土壤是地球表面上一种复杂的化学物质，是由人类活动、地形、气候、生物等多种因素共同影响而形成的一种动态生物系统。土壤的最大作用是能够为生物的生长和繁殖提供一个基础的条件。在整个地球的生态系统中土壤是非常重要的，它与地球生物、水、还有大气等自然资源相互制约、相互影响。然而，人类科学技术的快速发展，带动了整个世界经济的迅速发展，不仅对土壤资源进行了过度的利用，而且还不断向其中排放污染物质，导致了土壤环境质量严重下降，其中的污染物严重超标，尤其是重金属类污染物。通常情况下土壤中存在一定量的重金属物质，有锌、铅、铁、铬、镉、铜、汞等，但其存在量不会影响自然界的物质循环，但人类的行为导致了土壤中重金属类物质的含量不断加大，这些重金属类物质会通过降雨渗透进入到地下水中，还会通过植物的吸收进入到农作物当中，重金属类物质具有很强的隐蔽性和潜伏性，而且一般情况下很难降解，随着时间的推移就会转移到人类的身体中，进而加大了危害的范围和深度，最终受害的还是人类自身[1]。

2 土壤受到重金属污染的原因

2.1 自然因素

自然界中本身存在重金属物质，但是自然环境会在各种因素的影响下不断发生变化，例如风力、水流等作用，使得土壤中的重金属物质得以增多，扩大了受污染的面积。在自然因素的影响下，还有一些地区会出现岩石风化作用，将结构稳定的岩石变得较为疏松，进而被植物所吸收，进入了食物链中，进一步增加了食物链循环中重金属元素的含量。

2.2 人为因素

土壤中重金属污染的主要原因是人为的因素造成的，各类企业及人类活动将会产生大量的污染物，不对其进行有效的处理，而是肆意堆砌在土壤环境中，导致了土壤中重金属物质的增加；土壤中还有一部分重金属是由于农业生产的扩大，加大了农药、化肥的使用量，也导致了土壤中重金属类物质的增加，尤其是含有无机化合物的农药和磷肥。还有一些大型矿产企业较为集中的地区，为了追求经济利益，而降低了环保的要求，导致了大量污水、尾矿渣和粉尘等污染物进入到土壤环境中，降低了土壤环境质量，影响了生态环境。

2.3 高背景值土壤地区

各类重金属物质本身是自然界的产物，而一些特殊的地区由于地质、气候等各种原因，造成了土壤自身含有的一些重金属物质较高。例如在我国云南、贵州、广西等地区自身含有的重金属镉、铅、锌、铜等相比其他地区较高；此外，还有一些地区的岩石中重金属含量高，例如石灰岩、喀斯特地区，在风化作用下释放出来重金属物质，富集到土壤中，增加了土壤中重金属物质的含量。

3 土壤重金属污染的治理与修复措施

3.1 工程措施

3.1.1 客土法、换土法、深耕翻土

该类技术是一种传统的土壤重金属治理方法，其优势是不会受到土壤自身环境的影响和限制，可以有效的降低土壤中重金属的含量，保证土壤的正常使用。客土法是在受到污染的土壤上覆盖非污染土壤，或者将非污染土壤和受污染土壤进行混合搅拌，使其土壤中重金属物质含量进一步降低，同时还能起到阻隔植物根系与重金属接触的作用。而换土法是将受重金属污染的表层土壤置换为未污染的土壤，而置换出的土壤再进行相应的处理，通过实践证明换土法在处理重金属污染的农田中较为有效，例如我国东北地区，一些土壤中镉的含量可达56.13%，利用换土法将表层15～30 cm的土壤进行了置换，然后在土壤中进行水稻种植，发现水稻中镉的含量降低了一半[2]。深耕翻土法是利用深耕的方式，将表层与下层的土壤互换，进而达到降低表层土壤污染的目的，然后通过增加肥料的方式提高表层土壤的养分，以保证农作物的正常生长，该技术稳定性好，但是工程量较大，投资较高，而且还会破坏原有土壤的结构，因此在施工过程中需要注意事项较多，且不适宜处理面积较大的土壤。

3.1.2 固化、稳定化

固化、稳定化技术是在化学和物理方法的基础上进行污染治理技术，是将受重金属污染的土壤和固化剂进行有效的混合，然后使土壤形成具有一定强度、而且稳定性好，且具有低渗透率的固化体，从而阻隔了重金属与周围土壤的接触，降低其迁移率。目前主要采用的固化剂有石灰、沥青、硅酸盐、窑灰等。针对不同的重金属污染需要使用的固化剂不同，有研究者针对铅锌矿场土壤污染进行固化处理，固化剂使用水泥、粉煤灰、生石灰，而且比例为2∶1∶1和1∶1∶2的固化剂组合效果最佳。而且水泥用量占固化总量的30%时，铅、镉、锌的固化率可达99%[3]。但固化、稳定化也存在一些缺点，对土壤扰动较大，会破坏土壤的结构和营养成分，而且一旦被破坏了不易恢复。而且该方法并不能彻底解决土壤重金属污染的问题，还存在一定的潜在风险。

3.1.3 电动力修复法

电动力修复是美国路易斯安那州立大学研究出来的一种土壤原位修复技术，该技术的原理是在受污染的土壤或者地下水中放入电极，然后再施加微电流，然后再受体中额外添加流体，在电场的作用下土壤或者水体中的污染物将会发生相对运动，然后在对这些污染物进行收集处理。研究表明，该技术对土壤中的铜、锌等重金属去除率较高。但该技术在驱动污染物的过程中土壤pH值、缓冲性能以及土壤的组成都会影响重金属去除的效果，为了更好地进行土壤重金属的修复，还有研究者利用电渗析、氧化还原等技术对其进行改良，以达到更佳的处理效果[4]。

3.2 化学治理措施

3.2.1 淋溶法

土壤的淋溶法主要是利用淋洗液把土壤中的重金属向液相中转移，然后对富含重金属的废水进行进一步的处理，采用该技术可以有效地降低土壤中重金属含量，但是利用该技术容易造成土壤养分流失、地下水污染等，此外，投资成本较高。目前，采用的淋溶液主要有无机类、有机酸类、螯合剂和表面活性剂等。研究表明，采用EDTA作为淋溶剂可以明显降低土壤中铜的含量，实验中吸收率和解吸率与EDTA的加入量呈对数关系[5]。此外，针对其他重金属进行了一些相关的研究，但仍存在诸多问题，其关键在于寻求一种既能提取各类重金属，同时有不破坏土壤结构的淋洗溶剂，以不断提高其实际应用范围。

3.2.2 施用改良剂化学修复

该技术是通过一些改良剂来实现土壤中污染物的去除，利用改良剂和土壤进行混合，发挥其吸附氧化还原作用，使重金属成为氧化物形态，进而达到降低生物有效性的作用。该技术的关键是选择经济、有效的改良剂，当前采用较多的改良剂有石灰、沸石、硅酸盐、磷酸盐及一些有机物质，不同的改良剂其效果不同。例如在土壤中加入石灰性物质，提高了土壤的酸碱度，可形成重金属类的氢氧化物沉淀；投加有机物等提高还原物质，使重金属形成硫化物沉淀；而采用磷酸盐可形成难溶的磷酸盐降低土壤重金属污染[6]。应用改良剂的方法可以在短期内降低土壤中重金属含量，但是还有一部分仍然存在于土壤之中，还存在一部分潜在的危险，需要今后更为深入、细致的研究。

3.3 农业生态措施

农业生态修复是利用农业耕种的方式来改善土壤的环境。主要方法有两种，第一是农艺修复，通过改变耕作制度、调整种植品种，以保证种植的植物吸收的重金属不会进入到食物链中，以此来降低土壤中的重金属污染，此外还可以利用化肥的施用来固定土壤中的重金属，进而起到降低土壤重金属的作用。第二是生态修复的方式，通过调节土壤中pH值、营养成分、水分等，创造出不利于污染物转化的条件，以达到控制重金属污染的目的，然而该技术应用周期较长，而且效果并不显著。

3.4 生物修复技术

生物修复技术是利用植物或者微生物对重金属物质的吸收来进行土壤修复的技术。该技术二次污染率低，而且简单易行，适用范围交广。植物在不同的生长时期吸收的重金属量不同，而且被吸收的重金属会储存在植物体内，等植物生长成熟后，再将其收割并进行重金属的回收处理，目前可利用的植物种类多大400余种，可以根据不同的气候和环境进行不同的选择。而微生物修复技术同植物修复技术雷同，都是利用其在生长过程来吸收重金属，进而达到降低土壤重金属的目的，有些微生物可以直接吸收重金属，还有一些可以通过自身的作用氧化重金属，使其成为沉淀物质。微生物和植物修复技术可以同时进行土壤的修复，其效果更佳。

4 结论

当前，我国环境污染工作还存在很多问题，尤其在土壤治理方面，虽然环保技术的不断进步带来了一些土壤重金属污染治理及修复的技术，但还不能完全解决我国当前面临的问题。要提高土壤环境质量，保障现有及治理后土壤环境质量的水平，需要进一步加强控制其他类型污染物的源头排放，加强污染物的源头控制及管理，减少污染的产生。同时，不断提高土壤修复治理技术，让更多受到污染的土壤恢复原有的环境质量，以提高自然生态环境质量，保障人类健康可持续的发展。