重金属污染土壤修复技术及其修复实践

重金属污染土壤修复技术及其修复实践

史文梅 蒋实

湖北微谱技术有限公司 湖北 武汉 430200

摘要：土壤是人类社会赖以生存的重要物质基础。近年来我国重金属污染事件频发，严重危害人类和动植物的生存环境，对污染土壤的修复已经刻不容缓。土壤污染具有很强的积累性，难以从根源清除，影响力很大。基于此，本文就重金属污染土壤修复技术及其修复实践进行详细探究。

关键词：重金属污染；土壤修复技术；修复实践

中图分类号：X53文献标识码：A

1 引言

土壤重金属污染是人类面临的世界性难题，世界各国的土壤都存在不同程度的重金属污染。近年来随着采矿、金属冶炼、煤化工及火力发电等工业的快速发展，产生了大量有毒有害化学物质，部分污染物直接排放进入到土壤中。其中，重金属具有来源广、潜伏期长、毒性大、难根除等显著特点，且可随着食物链逐级积累，对土壤资源和人类健康产生着巨大威胁。因此，加强对土壤重金属污染治理研究迫在眉睫，同时也是土壤研究工作者的紧迫任务。

2 重金属污染概述

土壤重金属污染即为人类在生产生活等社会活动中使得重金属进入土壤的行为，土壤重金属污染主要为铅、镉、汞、铜和砷等超标。这些重金属在土壤污染中具有隐蔽性、长期性、不可降解和不可逆转性的特点，不仅能导致土壤肥力与作物产量下降，还易通过淋溶等进入到地下水中，引发地下水污染，并可通过食用农作物、饮用水等食物链途径在植物、动物和人体中累积。若重金属污染不能得到有效的根治，则会严重影响社会的健康和可持续发展。重金属污染土壤的修复是利用物理、化学和生物的方法将土壤中的重金属清除出土体或将其固定在土壤中，以降低其迁移性和生物有效性，从而降低重金属的健康风险和环境风险。按照工艺原理主要分为三类：物理/化学修复、生物修复和农业生态修复。

3 重金属污染土壤修复技术

3.1 物理/化学修复技术

物理/化学修复技术主要是通过物理或化学手段来分离或固定土壤中的重金属，达到清洁土壤和降低污染物环境风险和健康风险的技术手段。实施方便，周期较短，适用于多种重金属的处理，在重金属污染土壤的工程修复中得到广泛应用，但该技术实施工程量较大，成本较高，一定程度上限制其使用。

主要的物理/化学修复技术包括：（1）客土、换土、深耕翻土法，此类方法适合于小面积污染土壤的治理；（2）土壤淋洗，其原理是通过压力将化学淋洗液注入到土壤中，再将反应后带有污染物的液体从抽提井抽出，进行进一步的污水处理过程。目前，以表面活性剂作为化学淋洗剂可处理有机污染物，以螯合剂或酸作为化学淋洗剂可处理重金属等无机污染物；（3）热解吸法，采用直接或简接的方式对重金属污染土壤进行持续加热，达到一定临界温度时土壤中的某些重金属将挥发，收集挥发产物进行集中处理，达到清除土壤重金属的目的；（4）玻璃化技术；（5）固化-稳定化技术，在污染土壤中加入一种或几种药剂，通过物理/化学过程防止或降低土壤中有毒重金属释放的一组技术，常用药剂有石灰、凹凸棒石，该技术在我国土壤污染治理中被广泛应用；（6）化学氧化/还原修复技术，目前欧美等国家兴起一种在地下构建可渗透性反应墙的技术，使得污染物随着地下水流经反应墙的时候被还原或者固定。（7）电动修复技术，指向重金属污染土壤中插入电极施加直流电压导致重金属离子在电场作用下进行电迁移、电泳等过程，使其在电极附近富集进而从溶液中导出，是一种净化土壤的原位修复技术，在欧美等已进入商业化阶段。目前在我国尚处于实验室研究阶段，污染场地修复治理的应用案例较少。

3.2 农业生态修复技术

农业生态修复技术要结合不同地区实际情况进行修复，并对相关工作内容及制度进行整理完善，从而保障重金属污染不会随着生态系统进入到食物链中，或者在污染严重土壤上种植不进入食物链的植物，从而改变土壤重金属的活性，降低其生物有效性。另外，要改变耕作制度，合理施用农药和肥料，在保障植物有效生长的同时防治重金属污染。

3.3生物修复技术

重金属污染土壤的生物修复是指利用动物、微生物或植物的代谢活动，削减土壤环境中的重金属含量或通过改变重金属在土壤中的化学形态从而降低其毒性。

（1）植物修复技术。植物修复是一种绿色清洁技术，其利用超累积植物吸收污染土壤中的重金属，具有费用低、不破坏环境生态等优点。对于植物修复所采用的植物，其本身需对受重金属污染的土壤中的各种不利于其生长发育的因素具有较强的耐受性和抵抗性，同时该植物对重金属富集、转化以及吸收能力也有较高要求。传统的植物修复方法如果大规模投产使用会使经济负担较重，因为天然存在的超积累植物通常较慢生长，在地上物质产量相对较少。

（2）基因修复技术。与植物相比，土壤中真正承担起更多分解、转化作用的是细菌等微生物，从细菌中提取它们作用于重金属的基因，有一定概率可以提高植物对重金属的耐性、累积性、吸收性等性状。比如某些细菌具有汞离子还原酶，对二价汞、银等重金属元素有一定的还原能力，将这种酶基因复制到植物细胞体内，有可能提升植物对汞、银等重金属元素的抗性、吸收能力。又比如某些细菌体内具有转化特定重金属元素的基因，将其复制入植物细胞体内，能够提高植物对于相应重金属元素的转化能力，使重金属从高毒性状态向低毒性状态转化。细菌中的1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨基酶基因复制入番茄细胞，在不同来源基因的控制下，能够使转基因后的番茄植株具备对铜、锌、铍、镍等重金属元素的耐性，并提高植株对这些重金属元素的富集能力。与转基因前的番茄植株相比，转基因番茄植株对铜的富集能力提高3倍、对镉的富集能力提高5倍，而且转基因番茄植株茎叶部位中的重金属浓度能够达到35~50mg/kg。1-氨基环丙烷-1-羧酸脱氨基酶基因在转基因番茄植株中的表达，不仅能够提高转基因番茄的富集能力和吸收能力，还能够促进转基因番茄持续生长，使植物早熟，辅助植物吸收土壤中重金属。

4 重金属污染土壤修复实践策略

4.1 加强环境监督

有效防治重金属污染土壤，需要提高人们对环境保护的认识。地方环保部门应加强监督污染治理，及时查明污染源，并采取目标明确的控制措施。重点是监测农业生产和确定受重金属污染的地区，了解和掌握数据变化，制定具有针对性的防治措施，确保农产品质量安全和食品安全。

4.2 注重土壤监测

及时共享土壤保护监测数据和及时发现污染的迁移途径十分重要。要迅速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，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。例如，根据已知的土壤污染数据，主管部门应加强对公众和居民的培训，监测部门应重点对三废进行监测和管理，控制三废排放，避免污染。通过信息平台的支撑，加强各部门之间的沟通和密切合作，防治土壤重金属污染，有效减少污染问题的发生，实现对土壤环境的有效保护。

5 结束语

综上所述，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。

参考文献：

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