重金属污染土壤修复技术应用
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摘要：随着我国经济的不断发展，各地重金属企业越来越多，在带来大量的经济利益的同时，也给我们的生存环境带来了极大的挑战，重金属污染土壤的问题越来越严重。土壤作为我们生存的主要条件，是生态环境的重要组成，我国亟需解决重金属土壤污染问题。本文监测分析项目区土壤重金属污染的基础上，提出了重金属污染土壤的一系列修复技术，旨在推动重金属污染土壤有效修复与综合治理，以期能为所需者提供借鉴。
关键词：重金属；土壤污染；土壤修复
中图分类号： X131.3 文献标识码： A
据农业部数据显示，在全国140万公顷污水灌区中，有64.8%的灌区受重金属污染，其中，轻度污染46.7%，中度9.7%，严重8.4%。重金属污染土壤，污染物滞留时间长、移动性差、不能被降解，并可经水、植物等最终影响人类，治理和恢复难度相当大。
一、该地区污染状况及成因
1、概况
该地区位于某大型冶炼厂的西部，距厂区最近500米，存在引工业废水灌溉现象。该地区土地多为抛荒地。
2、样品采集与测定
1.2.1样品采集
采样人员由环科所、环保局、冶炼厂和当地群众代表等组成，遵照环境样品采集技术规范，按面积随机设采样点。
（1）土壤样品：每个采样点采集表层0-20cm土壤样，部分样点采集亚表层（20-40cm）土壤。
（2）水样样品：采集土壤同时，采集田间及井水、河沟水等。
（3）稻米样品：水稻成熟时采集1个本区稻米样品。
1.2.2监测项目及测定方法
（1）测定项目
必测项目： Pb、 Zn、Cu、 Cd、As、PH
选择项目：Ni、 Cr、氟化物、 Hg
（2）测定方法
采用国标法和美国环保局推荐分析方法。
3、土壤环境质量状况
1.3.1调查区土壤监测结果
调查区土壤样品测定结果见表1-1
表1-1调查区农田表层土壤监测结果
对照国家《食用农产品产地环境质量评价标准》，该地区土壤铜元素超标100%，镉元素超标87.5%，一个样品的砷超标。
4、土壤污染成因
1.4.1用污水灌溉。经污水灌溉进入土壤的重金属以不同方式被土壤截留固定。冶炼厂废水虽有处理，但曾有过超标排放，不符合农灌标准，用该工业废水灌溉是土壤重金属污染的主因；
1.4.2气中重金属来自运输、能源、冶金和建材生产而造成的粉尘和气体。除汞外，重金属大多是以气溶胶形态进入大气，经降水和自然沉降进入土壤。结合实际，冶炼厂废气重金属沉降污染不容忽视。
二、土壤重金属污染修复技术
1、工程措施
工程措施主要有换土、客土及深耕翻土等，通过与污土的相混合，降低土壤所含有的重金属，减轻重金属对植物-土壤系统的毒害，进而让农产品符合国家食卫标准。换土和客土用于重污染区，深耕翻土则在轻污染土壤应用。工程措施具有稳定、彻底等优点，但其投资高、工程量大，破坏土体结构，造成土壤肥力下降。此外，还需要对所换污土做处理。
2、物理修复技术
2.2.1 电动修复
在电场作用下，经电渗透、电迁移或者电泳，把土壤污物带到电极两端，通过收集系统将重金属元素收集起来集中处理。此技术能够有效地去掉重金属，并步入商业化发展。因为电流可以打破所有金属-土壤键，其对于铅、镉、砷、铜等极为有效。影响电动修复的关键是土壤PH值，可控制PH值改善修复。
2.2.2 电热修复
通过高频电压产生的电磁波对土壤加热，从土壤颗粒中把污物吸出来，促进易挥发重金属从土壤分离。该技术用来修复被Se和Hg等污染的土地。此外，将重金属污染土壤放到高温高压下，出现玻璃态物质，从根本上消除污染。
2.2.3 土壤淋洗
用淋沅液淋洗土壤，让吸附在土壤上的重金属形成溶解性的金属试剂络合物或离子，再收集淋洗液回收重金属，并循环。选择提取剂是此法的关键，提取剂能选水、化学剂或其他液体，甚至气体。此法适于轻质土壤，有较好的修复重金属污染土壤的效果，但投资巨大，限制商业了化淋洗液。此外，其也容易造成地下水的污染、土壤变性、土壤养分流失等。今后此种方法的重点是开发易被生物降解、对环境污染小、专一性生物表面活性剂。
3、化学修复
向土壤中加化学试剂、有机质、固化剂、天然矿物等改变土壤PH值等，经氧化还原、沉淀、吸附等降低重金属生物有效性。此种方法关键是改良剂的选择，常用沸石、石灰、磷酸盐、碳酸钙等，对重金属作用机理不同改良剂不同。碳酸钙或石灰主要是用来提高土壤 pH值，促进Hg、Zn、Cd、Cu等元素形成碳酸盐结合态盐类或氢氧化物沉淀。如果土壤pH>6.5，则Hg就可成碳酸盐或氢氧化物沉淀。向土壤投放硅酸盐钢渣，对 Cd、Ni、Zn等有吸附沉淀作用。水田Cd为磷酸镉沉淀，磷酸汞溶解度也小。沸石通过离子交换降低重金属有效性。有机物让重金属形成硫化物而沉淀，而有机物腐殖酸可与重金属离子形成螯合或络合物。
化学修复简单易行，其在土壤原位进行，但非永久措施，因为其只单纯改变土壤中重金属形态，金属仍在土壤中，易再度活化。
4、生物修复
2.4.1 植物修复技术
（1）植物提取
通过重金属超积累植物从土壤中吸收污物，转至地上部分再收割集中处理，让土壤中重金属降到可接受水平。一般来说，植物提取是最有效的方式，但是其在技术上也是最难实施的修复技术。现在已经有了提取不同金属植物种类和改进植物提取性能的方法，并得到了逐步的商业推广。
（2）植物挥发
经植物根系分泌特殊物或微生物，让土壤某些重金属转变成挥发形态，有的植物将污物吸到体转为气态释放到大气中。植物挥发技术无须处理污物植物，既经济有效又潜力巨大，但将污物转到大气中，则会对人类和生物有不小风险。
（3）植物稳定
利用超累积植物或耐重金属植物降低重金属活性，减少被淋洗到地下水或经空气进一步扩散污染的可能。通过金属根部积累、沉淀或根表吸收固化土壤重金属。如植物根系分泌物可改变土壤根际环境，改变多价态Hg、Cr、As价态和形态。此外，植物根毛也能直接从土壤交换吸附重金属增加根表固定。
2.4.2 微生物修复技术
利用微生物对金属的沉淀、氧化、吸收、还原功效，降低土壤中金属毒性。某些微生物嗜重金属，用其净化重金属污染土壤有独特功效。在长时间受镍胁迫的土壤中，有微生物产生抗性机制来降低镍毒害，并经吸收、沉淀、络合等来减少重金属迁移和生物毒性。同时，微生物细胞内金属硫蛋白对Zn、 Cd 、Hg、 Cu等有强烈亲和性，有富集和抑制重金属毒。但是，微生物修复土壤能力有限，只可以适用在小范围。
5、农业生态修复
主要有两方面：一是农艺修复，有调整作物品种、改变耕作制度、种植非食物链植物、使用可降低土壤重金属的化肥、增施固重金属有机肥等；二是生态修复。调节如土壤养分、水分、pH值及氧化还原状况和外界的气温、湿度等，调控污染物所处环境介质。
6、组合修复技术
修复重金属污染土壤可谓是系统性工程，修复技术多，各有一定效果，但也有局限性；单一技术效率不高，预期目标实现困难。所以，需要应用2种以上技术加以综合才能达到预期效果。
三、结论
土壤作为我们生存的主要条件，是生态环境的重要组成。我国亟需解决重金属土壤污染问题。本文监测分析项目区土壤重金属污染的基础上，评述土壤重金属污染修复技术，旨在推动重金属污染土壤有效修复与综合治理。
参考文献：
[1] 龙新宪,杨肖娥.重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望《应用生态学报》,2012,13(6).
[2] 王向健,郑玉峰,郝冬青.重金属污染土壤修复技术研究现状与展望《环境保护科学》,2011,30(2).