重金属污染土壤的修复技术与措施

肖 满

（中节能大地环境修复有限公司，北京 100082）

在治理土壤重金属污染的长期实践中，我国投入了大量资源。随着科技的迅速发展，形成了多种土壤修复技术，如农业生态修复技术、生物修复技术、土壤淋洗法等化学修复技术、隔离法等物理修复技术。在实际应用中，由于不同修复技术的使用场景、条件存在一定差异，所以，重金属污染土壤的修复效果也有区别。因此，为了有效治理重金属污染的土壤，全面开展修复技术要点分析、探究修复实践路径具有重要意义。

1 土壤重金属污染的原因及修复意义

1.1 土壤重金属污染的形成原因

土壤出现重金属污染的主要原因为：①工业三废的排放。主要是早期工业发展对自然环境的影响较大，在以前的工业生产过程中，会排放大量的重金属固废、废气和废水，这些污染物中的化学物质对土壤造成了较为严重的污染与危害，尤其是锂电池、矿物提炼、镀铬、塑料等产品；②燃煤释放、垃圾堆放。煤炭作为一种重要资源为多个领域的发展提供了重要支持，但在其燃烧过程中，会释放出有害气体，造成环境污染。同时，随着人们生活水平的提高，产生的垃圾量越来越多，若垃圾堆放区域不合理且堆放时间过长，其中的重金属也会进入土壤，特别是城市垃圾中重金属的含量相对较高，在雨水冲刷下，有毒元素会随之渗入土壤，造成严重的土壤重金属污染。

1.2 修复重金属污染土壤的意义

目前，从重金属污染土壤的现状看，被铅、汞等重金属工业污染的耕地面积约占总耕地的五分之一，这不仅极大地浪费了土地资源，也不利于生态文明建设和人类社会的长远发展。但通过采用多种修复技术对重金属污染土壤进行治理，能有效改善此类污染的危险程度和影响范围，将其控制在合理范围内，避免重金属土壤污染的危害性和高发生频率威胁人们的身体健康。此外，此类技术的落实还能够给农产品的生长提供更充足的耕地资源，从而进一步促进社会经济的健康发展[1]。

2 分析重金属污染土壤的修复技术

由于土壤重金属来源的差异性，以及发挥主要污染作用的物质种类较多，所以在长期的重金属污染土壤治理过程中，形成了丰富的修复技术体系，主要涵盖了化学、物理、生物、生态等多个方面。因此，在实际的土壤修复过程中，为了全面了解此类技术，把握其要点，应对各种修复技术进行深入研究。

2.1 物理修复技术

该技术主要包括客土法和换土法、分离修复法、隔离法等，操作相对简单，成本较低，且具有可持续、高产出等优势。

2.1.1 客土法和换土法

一般情况下，简单的物理修复技术主要是采用深耕翻土的方式，对重金属污染的土壤进行治理和恢复，主要应用于污染程度较轻的土壤；而客土法和换土法则应用于重金属污染较严重的情况。重金属污染治理相关技术发展至今，客土法和换土法具有明显优势，即工艺方法成熟和土壤修复全面，但投资大，工程量也较大，且容易对土壤肥力造成一定影响。

2.1.2 分离修复法

目前，土壤重金属分离恢复技术丰富，主要包括水力学分离、颗粒筛分处理、脱水分离处理等，此类技术主要是将重金属从沉积物、废渣和土壤中有效分离出来。这类技术虽然具有良好的处理效果，但主要用于处理范围较小、重金属污染情况较为严重的土壤，能最大程度地恢复土壤的常规功能。

2.1.3 热力修复法

该土壤处理技术主要利用辐射和热传导原理，目前应用多的是高温原位加热修复技术、低温原位加热修复技术、原位电磁波加热技术等，此类技术用于修复“汞”污染的土壤。

2.1.4 隔离法

在修复重金属污染土壤的过程中，分割、隔离是隔离法的核心原理，但需要科学合理地选用具有防渗性能的隔离材料。一般情况下，隔离法的应用范围比较严格，多应用于重金属污染较为严重或是土壤治理难度较大的情况，主要是因为此类污染容易与地下水流动产生联合作用，扩大重金属污染面积。因此，需要通过使用防渗隔离材料分割污染区域，便于将重金属污染控制在预期范围内，从而避免土壤污染引发地下水污染。

从整体看，物理分离修复技术的机械设备较为简单，但土壤恢复的可行性会受到外界多种因素的影响。因此，在使用此类技术开展重金属污染土壤的修复工作时，要尽量应用于污染浓度较高的区域，且最好存在于不同物理特点的介质中，以实现土壤重金属污染的有效治理，但要注意控制粉尘。

2.2 化学修复技术

在重金属污染土壤的修复过程中，化学技术能最大程度地降低土壤污染的程度，同时还能保证土壤的整体质量。

2.2.1 化学固化法

在重金属污染的土壤中，重金属具有可移动特点，这主要是由于此类物质在土壤中的存在形态决定的，而土壤的理化性质对重金属存在形态具有直接影响，比如有机质含量、Eh值、酸碱值等。化学固化法就是利用土壤的理化性质，通过调节相关参数信息，最大程度地控制重金属在土壤中的移动性。具体工艺流程是，使用固化剂调节土壤的理化性质，再采用吸附技术或沉淀方法降低或控制重金属的可移动性。该方法的优势为通过固定土壤中的重金属，一方面能有效保证土壤肥力，为植被重建奠定良好基础，另一方面也减少了土壤重金属污染对深层土和地下水的影响[2]。

2.2.2 动电修复法

该方法是选用低直流电并将其电极插入到重金属污染的土壤中，并依托电场的运作原理，吸引重金属离子富集至电极，实现土壤重金属污染的集中化处理，有效恢复土壤结构。其工艺特点是，由于电场的运作，使重金属在电渗透和电迁移的作用下迁移富集至电极。但应用该方法需要注意的是，相关工作人员要科学控制污染物的流动方向，避免出现二次污染。

2.2.3 土壤淋洗法

该技术方法主要是利用在逆转重金属过程中，使土壤中发生离子吸附和重金属沉淀这两种反应，之后再将土壤与提取液进行充分结合，并依托于重金属的转移实现对土壤重金属污染的有效治理。在具体操作过程中，相关工作人员针对修复区域进行土壤开挖工作，然后进行去渣、分散等处理，之后再使用提取液，实现重金属的转移，最后应用水淋将土壤中残留的提取剂去除。相比于其他方法，土壤淋洗法的恢复效果较为理想，且经过处理的土壤在达到常规水平之后可以被再次利用。但土壤淋洗方法的应用关键是提取液，需要在不破坏土壤原有结构的基础上来提取重金属。

综上所述，化学修复法是将一些具备化学性质的药剂喷洒在土壤上，实现对土壤的治理和改良。同时，化学药剂会全面吸收土壤中的重金属污染物，实现对土壤的氧化还原处理。

2.3 生物修复技术

生物修复技术主要是利用生物自身的修复作用、消减能力逐渐减少重金属等污染物的含量，实现土壤治理的目标，同时还能保证土壤的整体质量。

2.3.1 以动物为主的土壤修复技术

该修复技术是利用土壤中数量较多的生物种群，比如老鼠、蚯蚓等，依托其生命活动来富集处理土壤中的重金属，从而逐渐降低土壤中的重金属含量，以此提升土壤的修复质量。在实施动物修复技术时，相关技术人员会将蚯蚓、老鼠等直接放置在目标区域内，需要注意的是，要对动物的数量进行控制。在实际应用中，最好将该技术应用于低浓度重金属的污染土壤修复，从而实现良好的治理效果，但避免修复时间过长。

2.3.2 以植物为主的土壤修复技术

该修复技术主要是针对重金属污染土壤应用植物修复，会涉及植物的萃取、过滤、挥发和固定，并依托植物在生长期间实现对土地的保护作用，从而达到治理土壤污染的目的。通常情况下，该修复技术多被应用于矿山二次开垦、重金属污染场地、植被景观修复等场景，其中，龙葵是常见的修复植物。

2.3.3 以微生物为主的土壤修复技术

该修复技术主要利用生物吸附、富集作用、氧化还原作用、沉淀作用等使受到重金属污染的土壤进行恢复，相比于动植物，微生物具有更强的重金属抵抗能力，且无需投入较大的修复成本。但为了提升土壤恢复的实效性，缩短时间成本，可将该修复技术与动植物修复技术结合使用，并依托于协同作用实现对重金属污染土壤的高效治理[3]。

2.4 农业生态修复技术

在使用农业生态修复技术治理重金属污染土壤时，主要采用种植调节和耕作管理两种方法，因此，相关人员要根据土壤的具体污染情况，来采用有针对性的方法降低重金属的有效性和移动性。比如，可从源头管控重金属污染，即减少肥料和农药的使用，积极了解生态系统的结构与功能、物理化学环境、生态系统中动植物群落的演替规律后，再确定生态修复的目标，这样才能制定有效的生态修复措施与技术组合。

3 重金属污染土壤修复的实际措施

3.1 加强土壤环境的监督和治理

在实际修复过程中，为了实现对重金属污染土壤的高效治理和修复，相关的单位和技术人员还要加强对土壤周边环境的监督和治理，并将有效预防和治理协同的工作全面落实，从而逐渐减少区域内的重金属污染源。尤其是地方环保部门，要根据全面、准确地调研结果加强土壤污染修复的监督力度，并且采用目标明确的污染处理控制措施。同时，还需实时掌握土壤恢复过程中各项数据的变化，且不断调整防治措施，以此保证重金属污染土壤修复工作的效率和效果。

3.2 科学合理地使用化肥和农药，促进环保生态农业的发展

在修复重金属污染土壤时，还要积极促进生态农业、环保农业的发展，并形成农业发展的良性循环，从而为农业健康、绿色、长远的发展奠定基础。因此，在农业的发展过程中，要严格控制农作物的化肥和农药的使用量，降低对土壤的污染隐患。与此同时，落实部门协作机制，尤其是农业部门和环境监管部门，要面向区域内的农民开展有关重金属污染土壤危害的宣传教育，可成立专门的土壤修复研究小组，大力推广植物修复技术等，从而不断提高区域内科学合理使用化肥、农药的水平，以此实现对重金属污染土壤的有效控制[4]。

3.3 借助信息技术加强土壤监测

在开展重金属污染土壤的相关修复工作时，要借助当前的科技水平，即应用的先进的信息技术和智能自动化技术等，加强土壤的监测工作。在实际工作中，要依托数据共享、健全环境保护机制等工作的全面落实，实现对土壤环境的有效保护。具体而言，由于修复污染土壤涉及的参数较多，比如理化性质、有机质、水分、肥力等，所以，要根据实际的污染情况进行有效治理，同时，还要保证土壤具有良好的肥力。因此，在开展实际修复作业时，相关的单位和技术人员要充分发挥信息技术的作用，加大力度监测土壤，并建立健全环境保护机制，科学协调土壤环境监测工作，明确各部门职责和任务。同时，还要对地下水重金属污染进行监测和治理，实时提供相关监测数据交换。其中，尤其是物联网技术、大数据技术的应用，可实时、动态化掌握土壤的修复进度与状态，并通过信息平台的支撑强化部门间合作，减少污染隐患，进而从多个方面保证土壤修复的质量和效益。

4 结论

综上所述，重金属土壤污染修复作为当前生态环境建设的重要构成部分，对保护环境具有重要意义。因此，相关的单位和技术人员要从物理、化学、生物和生态农业等方面深入研究土壤修复技术，并根据区域的具体情况和实际需求选择合适的治理技术，在改善土壤污染问题的同时保证土壤环境质量。此外，还要积极结合信息化技术开展重金属污染土壤的修复工作，加强部门协作和环境监督，因地制宜地进行土壤修复治理工作，从而持续推进土壤环境绿色、健康、无污染的可持续发展。