工业用地中土壤重金属污染治理的必要性及治理措施

潘易，菅志亚，俞艺沁

(1.丽水市土壤与固体废物管理中心，浙江 丽水 323000；2.浙江环科环境研究院有限公司，浙江 杭州 311121)

0 引言

近年来，我国在应对工业重金属污染方面已经取得了一定的成果。在可持续发展理念的指引下，大部分污染物已经通过科学方法得到了有效处理。然而，在一些工业用地上，重金属污染仍然是一个严重的问题。为了防止污染进一步扩大，及时的治理措施是必要的。针对工业用地土壤中的重金属污染，常见的治理方法包括物理法、生物法和化学法等。这些方法各有优劣，需要根据污染程度和具体情况因地制宜地选择合适的方法。

1 工业用地中土壤重金属污染治理的必要性

近年来，尽管我国工业用地土壤重金属污染问题的增速已经有所减缓，但在总量上仍然是一个不可忽视的问题。尤其是在年代较久的工业用地中，几乎都存在重金属污染。

重金属污染对土壤的功能产生显著的影响，不仅会妨碍植物的生长，还会改变土壤生物群落和物质组成。例如，汞(Hg)、镉(Cd)和铬(Cr)等重金属会对微生物产生严重的危害，导致微生物死亡或变异。此外，重金属污染也直接威胁到人体健康，例如有机砷和氢化砷等化学物质可以通过空气、水等途径进入人体。酸雨等现象也可能在重金属污染的作用下形成，进一步威胁生物和微生物的生命安全。

为了解决这一问题，我国需要积极开展土壤重金属治理工作。通过精确检测土壤中的重金属污染物种类、浓度及影响，有针对性地进行治理。一方面，避免重金属污染物影响的进一步扩大，并提高公众对土壤重金属污染问题的认识，促使大家自觉保护土地。另一方面，解决土壤重金属污染问题，使土地逐步恢复健康，进而保护周边生态环境，保障人们的生命健康[1]。

2 工业用地中土壤重金属污染治理常用方法

2.1 生物法

生物法利用动物、植物和微生物等生物体来处理土壤中的重金属污染，从而改善土壤质量。该方法的最大优点是副作用小且成本低。然而，其缺点在于适用范围有限，操作难度相对较高。

2.1.1 利用动物进行重金属污染治理

利用土壤动物是早期一种处理土壤重金属污染物的方式。通过结合它们的繁殖习性以及对周边微生物的影响，蚯蚓、蜘蛛等生物被用于处理土壤中的重金属污染物。这些土壤动物能将土壤中的有机物转化为有机酸，有机酸与重金属污染物发生作用，促使重金属污染物失去毒性。蜘蛛等土壤动物还能富集重金属，并促进微生物对土壤成分的转化。蚯蚓在土壤中运动的过程中，其新陈代谢会对重金属产生影响，其运动过程也会带动微生物的转移，从而加强微生物对土壤的促进作用。然而，这种方法的效率相对较低。

2.1.2 利用植物进行重金属污染物治理

植物在重金属污染物处理中扮演着重要角色。一方面，植物可以通过固定作用防止重金属污染物的扩散，通过改变土壤的pH 值和Eh 值来改变重金属的形态，从而降低其生态毒性。例如，对于挥发性较强的汞，植物可以吸收汞，然后通过气态转化将其释放到大气中，从而将有毒物质留在植物体内。另一方面，植物还可以通过吸收和转移土壤中的重金属污染物到植株上，通过对植株进行处理来达到处理重金属污染物的目的。为了实现这一目的，需要寻找超富集植物物种，并在被污染的土壤上进行大面积种植，通过频繁收割等方法来达到污染物处理的目的[2]。

2.1.3 利用微生物进行重金属污染物治理

生物降解法能有效分解有毒物质，改变重金属污染物的形态，从而达到解决污染问题的目的。通常情况下，为了处理重金属污染物，研究人员会培养特定的功能微生物群落，通过加强微生物的代谢活动来实现降解。随着时间的推移，这些微生物对重金属污染物的处理效果会不断增强，是一种非常环保的污染物处理方法。然而，这种方法也存在一些明显的缺点。首先，为了获得具有降解重金属污染物能力的微生物群落，需要有针对性地进行培养和筛选，这需要大量的时间和精力。其次，这些微生物很容易受到环境因素的影响而发生变异，一旦环境发生变化，生物降解的效果可能会受到影响。最后，该方法的作用速度相对较慢，对于大范围的污染情况可能无法起到良好的效果。因此，在实际应用中需要综合考虑各种因素来选择合适的处理方法。

2.2 化学法

化学法是利用化学试剂与重金属污染物发生反应，以解决污染问题。此方法具有效果显著、成本较低和具有广泛适用性等优点，但也存在反应后物质处理以及操作不当可能导致化学污染等问题。由于操作简便，这种处理方法在土壤重金属污染治理中得到了广泛应用。化学方法包括固定法、淋洗法和修复法。固定法通过添加固化剂来降低重金属污染物的可移动性，适用范围广泛，成本较低。淋洗法能有效地提取和分离重金属污染物，但工作量较大，且对处理环境有一定要求。修复法利用电场富集重金属离子，尤其适用于黏土和淤泥的处理，且成本相对较低。在实际应用中，应根据重金属污染物的类型、土壤性质和处理需求，合理选择和运用这些化学方法。

2.2.1 固定法

重金属污染物的可移动性是导致污染扩散和加剧的重要因素，因此固定重金属污染物至关重要。改变重金属污染物的形态可以降低其移动性，例如通过调整土壤pH 值、有机质含量等参数达到降低形态的目的。固定法是一种向污染物中加入固化剂以达到限制重金属迁移的方法，通过固化剂与污染物的相互作用能够改变土壤性质。常见的固化剂包括石灰、堆肥、钢渣等。不同固化剂具有不同的性质和作用原理，生成的物质也有很大差异，因此需要根据重金属污染物的具体情况来合理选择固化剂。固定法的应用成本较低，适用范围广泛，因此在土壤重金属污染治理中具有广泛的应用前景[3]。

2.2.2 淋洗法

淋洗法是一种通过使用淋洗液与土壤中的重金属物质发生反应，实现重金属物质的提取和分离的方法。此方法通常需要将土壤与淋洗液混合，使淋洗液与重金属发生化学反应，再利用提取剂将重金属提取出来，直至土壤中的重金属浓度达到标准。提取出的重金属可以进行重复利用。然而，在应用此方法时，需要注意提取剂的选择。既要确保土壤结构的完整性，又要实现良好的提取效果。常见的提取剂包括EDTA 和盐酸等。尽管淋洗法在重金属污染物处理方面具有较好的去除效果，但此方法的工作量大，对处理环境有一定要求，因此不适合用于处理污染严重且面积较大的场景。

2.2.3 修复法

修复法，也称为电动修复法，是一种利用电极产生电场进行重金属富集，并对富集的重金属进行集中处理的修复方式。在处理土壤中的重金属物质时，将电极放置于土壤中，利用电场效应促使金属离子在电极附近区域进行富集。处理人员可结合其他方法对富集的重金属进行处理。修复法通过电场效应将重金属离子引向同一区域，是一种重金属污染物处理方法。目前，这种方法已经在许多国家得到应用，并取得了良好的效果。特别是对于黏土和淤泥等类型的土壤，其处理效果尤为显著，且应用成本相对较低[4]。

2.3 物理法

物理法是通过利用物理技术(如分离、隔离和换土等方法)对重金属污染物进行处理，以达到解决土壤污染问题的目的。物理法对于技术以及设备的依赖性较强，通常情况下副作用小，对土壤的影响小等特点。但是应用成本相对较高，操作难度也相对较高。

2.3.1 分离法

分离法是利用现代分离技术，如水力学分离和泡沫浮选分离等，对无机污染物进行处理的方法。水力学分离利用水动力作用，土壤中的不同物质会受到不同的影响。根据重金属污染物的特性，能够将其从土壤中分离出来。此方法不会破坏土壤结构和营养，对处理重金属污染物具有良好效果。但由于技术限制，其应用范围较有限。在污染范围较小、污染情况不太严重的情况下，可以采用这种方法来分离土壤中的重金属物质，达到清洁土壤的目的。

2.3.2 隔离法

隔离法是一种重金属污染物处理方法，通过对被重金属污染的土壤进行隔离再处理。通常，处理人员使用防渗透隔离材料对污染区域进行垂直向上的隔离，以避免重金属污染物进一步向下渗透至地下水。在对污染区域进行隔离后，根据具体情况再结合其他重金属污染物处理方法进行处理。此外，隔离法也可作为一种应急“抢救”措施，在突发情况下重金属污染物向土壤中扩散时，若来不及采用其他处理方式，为避免事态恶化，可迅速采用隔离法将污染物有效隔离开来，为后续处理争取时间。

2.3.3 换土法

换土法主要包含换土和客土两种方法。换土法适用于土壤重金属污染情况不太严重的情况，通过深耕作业，将下层土壤翻到上层，以解决重金属污染问题。客土法则是用其他地区的土壤来替换原有土壤，以修复土壤中的微生态环境，降低重金属污染程度。这种方法在土壤污染面积较小的情况下较为适用，但在土壤面积较大时，需要面对修复成本较高的问题，并且可能导致土壤肥力下降等问题[5]。

3 工业用地中土壤重金属污染治理策略

3.1 创新治理策略，多种方法相结合

3.1.1 生物法与化学法的结合

生物法和化学法在土壤重金属污染治理中具有互补特性。生物法利用生物体(如植物、动物和微生物)的生理代谢功能来改善土壤质量，这种方法环保且具有可持续性，但见效较慢。化学法通过使用化学试剂与重金属污染物发生反应，效果显著，但可能产生二次污染。通过将生物法和化学法结合起来，可以充分利用两者的优势，提高污染治理效果。

3.1.2 物理法与化学法的结合

物理法和化学法在土壤重金属污染治理中具有互补特性。物理法利用物理技术(如分离、隔离和换土等方法)对重金属污染物进行处理，这种方法对土壤的副作用较小，对土壤的影响也较小，但应用成本相对较高。化学法则具有成本低、适用范围广的优点，但可能产生二次污染。通过结合物理法和化学法的优点，可以降低污染治理成本，提高治理效果。因此，在开展治理工作时，应结合不同方法的特性以及具体的污染情况，采取多种方法相结合的方式以保障治理效果。

3.2 采取综合评估办法，遵循因地制宜原则

在工业用地中，针对土壤重金属污染治理策略的首要步骤是进行综合评估，包括对土壤污染程度、污染类型、污染范围以及土壤性质等因素进行全面分析。根据评估结果，应因地制宜地选择适合的污染治理方法。对不同类型的土壤污染，可以采用不同的方法组合进行治理，以达到最佳治理效果[6]。

3.3 强化检测预警，保障检测效果

在工业用地土壤重金属污染治理过程中，应加强对土壤污染的监测和预警。通过定期对土壤进行检测，及时了解污染治理效果和土壤质量变化，从而调整治理策略。同时，建立预警系统，对可能出现的土壤污染情况进行预测，采取预防措施，以降低污染风险。

3.4 加大政策支持，促进科技创新

政府应加大对土壤重金属污染治理的支持力度，通过制定相关政策来鼓励企业采取污染治理措施。同时，推动科技创新，鼓励研发新型污染治理技术和设备，以提高污染治理效率。此外，还应加强国际合作与交流，借鉴其他国家和地区的成功经验，以提升我国工业用地土壤重金属污染治理的整体水平[7]。

4 结语

综上所述，治理工业用地中的土壤重金属污染是一项复杂且艰巨的任务，需要综合运用多种方法以达到理想效果。在实际操作中，应根据具体状况选择合适的治理策略，充分发挥生物法、化学法、物理法的优势，并加强监测与预警，以保障土壤质量的改善和生态环境的安全。同时，政府、企业和科研机构应加强合作，加大政策支持与科技创新力度，推动土壤重金属污染治理技术的发展，为改善我国工业用地土壤环境质量并保障生态安全作出贡献。