土壤重金属污染现状及修复技术研究

王慧芳 李辕成 杨雪 吕东蓬

摘    要：土壤以多种方式影响着人们的健康。文章主要从近些年国内外土壤重金属污染的现状、常见土壤重金属，如镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、铅（Pb）等对人体的危害，介绍了相关修复方法，主要有物理、化学、生物3种修复方式。其中，物理法包括电修法、空气浸提技术等，化学法包括氧化还原技术、添加天然无机矿物材料等，生物法包括植物、动物、微生物以及联合修复技术，而生物修复技术由于成本低、不会引起二次污染，受到人们的广泛关注。

关键词：土壤重金属;重金属污染;联合修复

文章编号：1005-2690（2021）20-0081-02       中国图书分类号：X53       文献标志码：B

我国是农业大国，粮食基本上都来源于土壤。据国土资源部调查报告显示，我国被重金属污染的耕地已达到了1 000 hm2，约占我国耕地面积的10%[1]。

随着经济的快速发展，土壤污染越来越严重。污染物中含有大量的重金属元素，在土壤中会随地下水进入到食物链中，影响人们的身体健康，因此土壤重金属污染受到了广大学者的关注，并提出许多相应的解决措施。科技虽然带给了人们很多便利之处，但也给环境带来了许多负面影响。

1   重金属土壤现状

1.1   国内现状

中国土壤环境质量全国调查报告（2014年）显示，我国土壤污染已达16.1%，重度污染、中度污染、轻度污染及轻微污染的占比分别为1.1%、1.5%、2.3%、11.2%。土壤污染的种类主要有重金属污染、有机污染物污染、放射性元素污染和病原微生物污染，其中重金属污染由于具有累积性、隐蔽性、不可降解性等特点，给人们带来了巨大的危害[2]。

1.2   国外现状

人们每天使用数千种不同的化学物质，据环境污染期刊-特刊全球土壤污染状况报道，到2030年，全球非药物化学物质的使用将激增，导致环境污染负担不断增加[3]。20世纪中叶，美国、荷兰、日本等国家随意倾倒化学试剂，当地土壤被严重污染[4]，截至目前，土壤污染已遍布各大洲各大洋，但是这些发达国家实施管理措施较早，比如荷兰从1985年开始对土壤污染采取有效措施，国土面积45 000 km2的荷兰每年用于修复受污染土地的费用折合人民币达到31亿元以上[5]。

2   重金属危害

人类的活动对土壤造成了不同程度的污染，主要有自然因素和人为因素污染。自然因素由火山喷发、泥石流等引起;人为因素主要是由于金属的采矿、冶炼、汽车尾气、不合理施用农药化肥等。重金属带给人们的危害不容小觑。相关研究表明，中国34种重金属中，污染最严重的是镉（Cd）和汞（Hg），在我国湖南、广西、云南和广东最为严重[6]。其次还有砷（As）、铅（Pb）、锌（Zn）、铬（Cr）等重金属也是污染我国土壤的主要金属元素，曾经轰动世界的日本“水俣病”就是由汞中毒引起的，典型症状有智力迟钝、言语不清、耳聋等。

镉是生物毒性最强的重金属元素，通过食物链的方式进入到人体中。当人体中的镉含量超过一定量时就会镉中毒，出现咳嗽、胸闷、呕吐等症状。

汞主要是由于农药化肥的使用，以及随意堆放含有大量汞的废弃物，使得土壤受到了污染，由于近些年人类活动日益频繁，土壤中的汞含量也越来越多。汞中毒的人会表现出抽搐、情绪激动、精神失常等症状。

砷是一类致癌物质，单质砷无毒，但形成的化合物均有毒性，过量的砷会影响正常的细胞代谢，严重的砷中毒表现为休克、肾衰竭。

铅也是常见的一种有毒重金属元素，当进入到人体中累积时就会产生毒性，导致意识丧失、瞳孔散大、危害中枢神经系统。

铬广泛存在于大气、土壤、水及动植物体中，土壤中铬主要来源于大气中重金属铬的沉降，农药、化肥和塑料薄膜的使用及污水灌溉，铬会导致机体的肾脏出现病理损伤，胚胎发育畸形，还会引起各种皮肤病。

3   土壤重金属防治技术

3.1   物理技术

物理技术主要有客土、电修法、玻璃化技术、蒸汽浸提技术等。

客土是指由其他地方移过来，用于换掉当地土壤的外来土壤，通常是指质地好的壤土或人工土壤，但这样的客土数量并不多，还需添加其他物质。

电修法是将含有重金属的污染物通过电场的作用将污染物与重金属进行分离然后再集中处理的过程[7]。

蒸汽浸提技术主要通过降低土壤中的空气蒸气压，使土壤中的污染物通过蒸汽的形式脱离土壤。

玻璃化技术源于20世纪五六十年代核废料的玻璃化处理技术，近些年才被应用到治理土壤中[8]。美国能源部于1980年开始原位玻璃化修复试验，到1992年底已进行了160次试验、125个示范工程[9-10]。

3.2   化学技术

通过化学改良剂与重金属发生氧化还原反应从而沉淀，或降低污染物的迁移性和毒性[11]。氧化还原修复技术是通过氧化还原反应，将污染物分解为毒性比较小的物质，增加其移动性，再通过降水或灌溉将耕种层土壤中重金属淋洗到土壤深层，从而减少植物根系的接触[12]，例如添加螯合剂等，该技术具有操作简便、周期短等優点。还有天然无机矿物材料，如石灰、沸石等能缓冲土壤中的pH值[13-14]。

3.3   生物技术

生物修复技术主要包括植物修复、动物修复和微生物修复。

植物修复是指通过超富集植物将重金属从土壤中去除，包括植物提取、植物挥发和植物固定。祝红伟等人就蒲公英对重金属镉铅铜汞砷的影响做了试验。试验表明，蒲公英可以显著降低土壤中重金属的含量，但是蒲公英各部位对土壤重金属的吸收存在差异[15]。

动物修复是指某些动物通过其自身的代谢活动可以影响土壤中重金属的浓度，比如蚯蚓和鼠类等动物在一定程度上可以降低土壤中重金属的含量。蚯蚓是土壤中常见的动物，可以疏松土壤[16]。

微生物修复是利用细胞壁中的活性基团使重金属离子吸附在微生物的细胞壁上，从而使重金属离子不能进入到细胞的核心区域[17-19]。张胜爽在微生物对植物修复土壤铅污染的促进效应中，供试植物为黑麦草、黑心菊;供试菌种为菌株BY-1嗜麦芽窄食单胞菌S.maltophilia、FB-4拟青霉菌Paecilomyces sp。试验结果表明，供试植物和供试微生物均对土壤中的铅有去除效果，当二者结合时去除效果更佳[20-21]。

4   结语

土壤重金属污染一直是人们面临的一大难题，虽然现在已有多种治理土壤中重金属污染的方法，但还是要具体问题具体分析。每种修复技术都存在其长处和弊端，在修复过程中应扬长避短，将多种技术结合，找到更好的修复技术。

参考文献：

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[10]陈艺文.城市绿地的海绵效应研究[D].南京：东南大学，2017.

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[21]刘伟，程岩，李昊.有机物-重金属复合污染土壤的治理[J].绿色科技，2021，23（16）：26-29.

（编辑：郭志阳）