土壤重金属污染的治理措施研究

叶汉杰

（暨南大学，广东 广州 511436）

随着社会的发展，人们的环保意识随之提升，土壤重金属污染受到了人们的普遍重视和广泛关注，如何有效治理土壤重金属污染成为环境保护工作的重中之重。土壤重金属污染具有累积性、滞后性、潜伏性、综合性、难消除性等一系列显著特征，给农业生产、人体健康、生态环境等带来较大危害。通过采取有效措施加强治理土壤重金属污染，能够逐步提高土壤功能、增强土壤净化能力、改善整体土壤环境，确保农作物的健康茁壮成长，从而推动农业的可持续发展，并为人民群众的生命健康提供坚实保障。所以，我们需要深刻认识到土壤重金属污染的危害性，明确土壤重金属污染来源，严格按照生物、物理、化学等措施的治理要点，开展土壤重金属污染治理工作，全方位监督管理各个治理环节，全力打好污染防治治理攻坚战，推动土壤重金属污染治理水平的持续提升。

1 土壤重金属污染的主要来源

1.1 农业生产

土壤重金属污染有着多种来源，其中农业生产所带来的重金属污染不可忽视，在农业生产中，人们过度使用农药、化肥、除草剂、杀虫剂、塑料薄膜等，逐渐降低了土壤净化、分解处理污染物的能力。具体来说，我国的农业生产水平不高，一直在沿用传统粗放的农业生产方式，在农作物生产过程中，一味地依靠化肥满足农作物所需的养分，过度依赖化学农药进行除草、杀虫工作，此种农业生产方式严重不可取。虽然农作物能够吸收一定的养分，但是一些含有重金属成分的农药就会通过农作物渗透进土壤中。尤其是汞、砷等重金属元素具有较高的活性和持久性，土壤中的微生物无法将其分解，这就使得这些重金属元素长期残留在土壤中，长期危害土壤环境，而且随着农业生产时间的增加，这些有害重金属产生生物蓄积，久而久之会加剧土壤重金属污染。同时，为了提高土壤肥力，满足植物所需的营养元素，农业生产还会大量使用形式多样的化肥，这也会增加土壤中的重金属含量。此外，我国农业生产已经大面积、广泛普及塑料薄膜覆盖技术，由于塑料薄膜在生产过程中会使用热稳定剂，因此含有一定的镉、铅等金属元素，在残留分解过程中会挥发出很多有害物质，严重威胁微生物的生存，因此随着塑料薄膜用量的增加，也会加重土壤重金属污染[1]。

1.2 工业废水

近年来，我国工业化发展进程加快，在工业生产中会产生大量的废弃物和废水，这些废水中含有重金属元素汞、铅、镉、铬等。这些未经处理或者处理不达标的工业废水直接排放到江河湖海或者渗透进土壤中，不仅会严重污染自然水体，还会给土壤带来重金属污染问题。此外，矿产资源是我国经济社会发展的重要物质基础，很多企业在开采、冶炼过程中，没有重视污染治理工作，而是随意排放含有大量有害重金属元素的工业废水，从而加剧了土壤重金属污染程度[2]。

1.3 有毒气体排放

除了农业生产、工业废水会带来土壤重金属污染问题，有毒气体排放也是不容小觑的重要污染源。工业废气、燃煤废气、石油废气、汽车尾气等都会涉及到有毒有害气体排放问题，这些含有一定重金属元素的有毒有害气体会直接飘散在大气环境中，在大气流动、循环作用下，含有重金属的颗粒和粉尘会散落在土壤和水体中，日积月累，土壤中的重金属含量逐渐增加，给土壤带来的污染和危害也越来越严重。此外，城市中拥有大量汽车，所排放的汽车尾气也会严重污染道路周边的土壤，产生不可逆的危害。

2 土壤重金属污染的治理措施

2.1 生物修复

生物修复主要是指在合适条件下，借助生物技术，通过微生物、植物的代谢作用吸收土壤中的重金属物质或者降低其活性和迁移性，使得土壤重金属污染物的毒性逐步削弱并降低。一般来说，植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术是常用的生物修复治理手段。生物修复不仅能够达到预期的污染治理效果，还能节省一定的治理成本，并有效避免二次污染的发生。

2.1.1 植物修复技术

植物修复技术主要是基于植物忍耐理论、植物提取理论、植物挥发理论以及超积累重金属理论等，通过自然植物或者植物根系的微生物来自然清除重金属污染物。（1）植物提取主要是使用植物有效吸附土壤中的重金属污染物，然后使用相关技术将植物体内的重金属物质提取出来，起到有效治理重金属污染的作用。此种方式广泛应用在土壤重金属污染治理中，能够进一步提升绿化水平，工作人员在使用此方式时需要合理选择植物品种，首选富集能力较强的葶芥类植物、遏蓝菜类植物，比如油菜、芹菜等，这些植物能够有效吸附土壤中铅、锡等重金属物质，从而有效治理由铅、锡等物质引发的土壤问题。（2）植物挥发是通过植物根系对重金属物质进行有效吸收，在转化作用下，将其转变成挥发性强的气态化合物，从而降低土壤中的重金属含量[3]。植物挥发方式主要用来治理由汞、硒等造成的土壤重金属污染，卷心菜和水稻是常用的挥发植物。（3）植物稳定原理主要是利用植物有效转变土壤中的重金属毒性，将原本毒性高的重金属转变为毒性较低的化合物，降低重金属的流动性，此种方式主要用来治理有机质含量较高的土壤重金属污染。

2.1.2 动物修复技术

此种修复技术在进行土壤重金属污染治理时，主要利用土壤中的动物进行改善土壤环境的操作，以此降低土壤中重金属污染物的毒性。土壤中的部分重金属元素是动物必须的营养元素，当土壤中的动物获取相应的重金属物质后，通过有机结合形成金属硫蛋白，使得重金属的活性大大降低，并有效减轻或解除重金属污染物的毒害作用。比如，蚯蚓、鼠类等动物能够吸收重金属，有效改善土壤物理结构，提高土壤的通气性、透水性和肥力，逐步恢复退化的土壤生态系统。

2.1.3 微生物修复技术

土壤中含有各种微生物，如藻类、细菌、真菌等，它们与土壤肥力关系密切，可以通过物理、化学、生物等形式的反应，有效降低土壤中重金属的毒性，达到治理重金属污染的目的。（1）部分微生物含有一定量的重金属螯合物质，比如肽聚糖、肽外多糖等；（2）在微生物代谢过程中所产生的有机酸或络合物，会使土壤中的重金属离子发生溶解、沉淀；（3）在有机酸的分泌作用下，真菌能够对土壤中的某些重金属离子进行活化操作，便于植物有效吸收重金属元素，比如土壤中的汞离子在变形杆菌的作用下，可以转化为单质汞，这样就可以挥发掉大部分的汞金属，重金属汞的毒性也会随之降低[4]。

2.2 物理修复

2.2.1 固化稳定修复技术

此种技术主要是将粘合剂、稳定剂添加在土壤中，起到一定的固化作用，有效改变土壤中重金属污染物的物理性质，包括改变重金属污染物结构状态、污染物迁移能力，从而将土壤中的重金属固化转变为迁移能力小、溶解性低、毒性弱的块状物体。石灰、天然沸石、粘土等是常用的稳定剂，固化稳定修复技术可以在较快时间内显著改善土壤重金属污染状况，但是只能在短时间内对污染物进行有效控制，随着时间的推移，稳定剂、粘合剂就会慢慢失去效用，这样重金属污染物的迁移能力、溶解性等也会随之恢复，并再次污染土壤环境。

2.2.2 客土、换土、翻土修复技术

为了有效治理土壤重金属污染，还可以采取换土、深翻土壤、去除表土等方式，不仅能够获得良好的治理效果，而且适用于多种土壤条件。（1）首先是客土法，该法主要是将大量干净的土壤添加在重金属污染土壤中，可以将其覆盖在重金属污染土壤的表层，也可以将二者均匀混合在一起，以此降低重金属污染物的浓度，并最大限度降低污染物与农作物根系的接触面积，使得其对土壤的危害大大减轻。需要注意的是，如果是采取客入土壤与污染土壤均匀混合的方式，就需要保证污染物的浓度不能超过临界危害浓度值。针对浅根系的水稻，覆盖方式是首选，客入的土壤一定要保证肥力，不能选择肥力不足的土壤，否则无法保证土壤环境容量的增加，也就难以起到良好的土壤修复效果。（2）其次是换土法，该法需要先挖走或移除原有的重金属污染土壤，然后将干净的土壤填置其中。面积小且存在容易挥发扩散的重金属污染元素的污染土壤，最适合使用换土法，它可以有效控制重金属污染范围，最大限度降低其对农作物和人体的危害，但要注意妥善处理置换出的重金属污染土壤，一旦处理不当就会给其他区域带来污染[5]。（3）最后是翻土法，通过采取深耕土壤的方式，将积聚在表层土壤的重金属污染物深埋在土层中，起到稀释重金属污染物的作用，通常在治理土层较深的土壤重金属污染时，往往以翻土法为主。

2.2.3 热修复技术

此种技术主要是使用加热方式，分离土壤中具有挥发性特点的重金属元素，如热蒸汽法、微波加热方式、红外辐射方式等。在高温影响下，一些熔点较低的金属元素会加快蒸发速率（比如汞），大大降低重金属元素的生物有效性和土壤环境的风险。热修复技术在大部分的重金属污染土壤中表现出明显的适用性和有效性，有效修复土壤环境，为农作物的正常生长提供良好的基础条件。当然，热修复技术也存在缺陷，在使用高温热修复技术时，所消耗的能量较多，使用成本较高，而且还会严重破坏土壤中的结构水和有机质等，大大降低土壤肥力，而且很容易出现二次污染问题。

2.3 化学修复

化学修复技术主要是将土壤中重金属元素的化学性质纳入考虑范畴，以此为依据采取行之有效的化学手段，大幅降低土壤中重金属的活性，以此来修复土壤环境。常用的化学修复技术如下。

2.3.1 化学淋洗法

该方法主要是将化学淋洗液如表面活性剂、无机酸等均匀加入到重金属污染的土壤中，这样淋洗液就能逐渐吸附土壤中的重金属元素，将其原本的固相状态改变为液相状态，起到有效转移重金属污染物的作用。然后采取合适的方式将含有污染物的淋洗液从土壤中分离出来，并进行回收处理[6]。

2.3.2 改良剂改性修复技术

每种重金属元素都有自身的化学性质，利用此种性质将固定配方的改良剂添加在重金属污染的土壤中，使改良剂与重金属发生相应的氧化还原反应或者吸附反应，可以有效降低土壤中重金属污染物的活性。比如，如果重金属污染的土壤呈现出酸性性质，就可以使用碱性物质改良中和土壤，比如石灰、粉煤灰、炉渣等，大幅降低土壤酸性；同理，如果重金属污染的土壤呈现出碱性性质，就可以添加酸性化学改良剂，以此来降低土壤的碱性。当土壤的pH值达到规定数值后，土壤中的重金属元素就会发生化学反应，显著降低土壤重金属污染物的毒性。

3 结语

综上所述，土壤重金属污染在农业生产、生态环境平衡、人类生存健康等方面表现出极大的危害性和不可逆性，因此，加强治理土壤重金属污染势在必行，并成为环境保护工作中的重点内容。我们需要搞清楚土壤重金属污染的主要来源，根据土壤重金属污染的实际情况和治理标准合理选择治理技术，掌握生物修复技术、物理修复技术、化学修复技术的使用原理、使用方式以及使用要点，将各种修复治理技术的应用优势全面发挥出来，进一步提升土壤重金属污染修复治理效果。同时我们也不能忽视源头预防工作，要从污染源头上加强监控工业废水、有毒气体排放，严格控制农药、化肥使用量，提高全民的环境保护意识，确保预防工作与治理工作齐头并进，扎实推进土壤污染防治，确保土壤环境质量安全稳定，为人民群众守护一方净土。