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

王文琦 丁艳华

中南安全环境技术研究院股份有限公司，湖北武汉430071 摘要：作为我国重要的自然资源，土壤对于促进我国农业的发展具有至关重要的意义。如果土壤遭受重金属污染，则非常容易造成植株的基因突变，从而抑制植物的正常发育。我国的土壤污染主要为耕地污染，由于其污染源存在巨大差异，因此需用不同地修复技术，或者通过划分风险控制区域实现土壤修复。鉴于此，本文就重金属污染土壤修复技术及其修复实践展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：重金属污染；土壤修复技术；修复实践

1.重金属污染土壤根源及及其修复的涵义

1.1重金属污染土壤根源

在大自然环境中，重金属一般存在于岩石或者土壤之中，由此不仅会威胁土壤本身的质量，而且也会威胁现代工业的发展，因为在采矿、冶金操作的时候往往会将岩石或者土壤中的重金属完全释放出来，最终使得金属成分达到土壤中并无法被有效降解，引发土壤金属污染。特别是在空旷的土壤上，受矿物开采、运输的影响，所经过的地区往往会出现更为严重的土壤污染。经过相关分析最终发现，土壤污染的根源包含以下几种：第一，工业废气污染。工业废气在排放之后沉降到地表，通过地表渗透到土壤中并持续性地在土壤中逗留，最终引发工业污染。第二，矿区固体废弃物污染。在开矿操作过程中所产生的一些工业污染也会渗透到土壤中。第三，工业废水污染。一些地区的水资源缺乏，会使用工业废水来进行灌溉，最终导致工业废水中的重金属进入到土壤中，引发土壤的重金属污染^[1]。

1.2重金属污染土壤的修复

重金属污染土壤的修复是指通过特定的化学方法、物理方法或者生物方法等技术，多措并举重点清除区域内土壤中所含的重金属，或者采用某种技术手段制约其向外部或者其他部位扩散，进而实现修复土壤的预期目标。

2.重金属污染土壤的形式

在一般情况下土壤的重金属污染源包含铅污染、镉污染、汞污染、铜污染等，随着人类社会对土地的持续利用，近几年我国受重金属污染的土地面积不断增加，已经达到了上千万公顷，且遭受污染的土地面积中有八成以上的土地没有及时被修复，最终严重影响了土壤质量，危害了社会发展和生态环境质量^[2]。经过有关调查研究发现，汞污染是土壤重金属污染的主要形式，每年有高达3万公顷的土壤会遭受镉的污染，最终使得我国粮食产量直线降低，如图1所示为重金属污染土壤理论和实践设计思路。

图1重金属污染土壤修复理论和实践设计思路

3.重金属污染土壤的修复技术分析

3.1化学修复技术

有机化学修复土壤的常用方法如下：将化学试剂撒在受污染的表层土壤上，以便试剂可以充分吸收铅等重金属，并且化学药品还具有拮抗作用，可以完全还原氧化过程，可以有效减少各种重金属对肥沃土壤的破坏。化学修复主要分为三种类型：第一类是拮抗剂，第二类是吸附剂和抑制剂，第三类是土壤沉降技术。利用化学的核心技术快速修复土壤，只能在表面发挥持续药品优化的作用，不能从根本上改变影响土壤的重金属元素污染的性质，而且肥沃土壤中的蕨类和其他生物也受到化学药品的破坏。例如污染土壤样地总面积约为8000m²，污染样地土壤面积为3000m²，根据每个污染区域的污染深度和污染面积，确定土壤修复的总工作量为6000m’，并采用异位修复技术^[3]。设计的每日处理量为60m，最大操作时间为8h/do。对重金属含量为0.5深的土壤进行异位化学稳定化修复，要大于地表水环境质量标准（GB3838-2002）的IV级限制。稳定化修复达到标准后，应根据现场情况回填土壤，主要选择无机复合高效环保特殊稳定剂（主要是pH控制，黏土矿物，磷基和硫基），分析比较不同稳定剂与污染物作用之间的差异。针对污染物的不同组合进行分析实验，用不同的化学物质，通过中小型试验，最后根据其他类似部位的稳定性，确定化学物质的混合比例和剂量。

3.2生物技术在重金属污染土壤修复中的应用

3.2.1动物修复技术

蚯蚓、老鼠是土壤中数量比较多的生物种群，蚯蚓和老鼠借助自身的生命活动能够实现对土壤重金属的富集处理，从而提升土壤修复质量。将这些动物放置在土壤中活动一段时间之后能够有效降低土壤中的重金属含量，但是这种修复方式需要消耗较多的时间，且仅仅适合用来修复被低浓度重金属污染的土壤。

3.2.2植物修复技术

植物修复途径包含植物的萃取、植物的过滤、植物的挥发和植物的固定。植被形成之后能够保护土地的作用，因而适合应用在矿山二次开垦、重金属污染场地植被景观修复，其中比较常见的修复植物是龙葵，即龙葵能够通过不同的机制耐受过量的金属^[4]。

3.2.3微生物修复技术

微生物修复重金属表现在生物吸附、富集作用、氧化还原作用、沉淀作用等，这些微生物抵抗重金属的能力较强，且修复成本较低。将微生物和植物联合在一起共同修复重金属污染土壤是一种十分有效的修复技术。

3.3物理技术

将物理分离修复技术应用于重金属污染土壤修复中，具有费用低廉、设备简单以及可持续高产出等优势，但是在具体分离操作的时候，物理技术的应用可行性深受外界多种因素的影响，在实际应用的时候物理分离技术要求污染物具备较高的浓度且还需要存在于不同物理特点的介质中。在应用物理技术修复重金属污染土壤的时候还需要着重注意控制产生的粉尘。

3.3.1客土和换土法

土壤仅受轻度污染时采用深耕翻土的方法，而治理重污染区时则采用异地客土的方法，即客土或者换土的方法。客土、换土对于修复土壤的重金属污染有很好的效果，它的优点在于方法成熟和修复全面，主要缺点为工程量较大、投资高，并且容易造成土壤肥力下降等问题。

3.3.2分离修复法

土壤分离修复方式主要包含颗粒的筛分处理、水力学的分离处理、脱水分离处理等重金属土壤污染处理修复技术。分离修复方式适合应用在处理范围比较小的且受重金属污染比较严重的土壤，通过这种分离方式能够从沉积物、土壤和废渣中有效分离出重金属，在最大限度上恢复土壤的常规功能^[5]。

3.3.3隔离法

土壤隔离法是指采用防渗的隔离材料对土壤重金属污染区域进行分割、隔离。隔离方法适合应用在重金属污染比较严重和难以治理的土壤中。这种土壤中的重金属污染物会随着地下水的流动而流动，最终会引发地下水污染。

3.3.4热力修复法

热力修复技术涉及利用热传导或辐射实现对土壤的修复，包括高温原位加热修复技术、低温原位加热修复技术和原位电磁波加热技术等，主要针对的重金属为汞。

3.4其他修复技术

在实际应用中，除上述常用的修复技术外，也包含农业生态修复及矿物修复等技术。因此，在选择修复技术时，需要将土壤污染程度纳入考虑范围内，基于此制定与之相适应的耕作制度，从而应用相关修复功能的动、植物，改善污染土壤中的重金属含量，进而减轻污染程度。在此过程中，肥料施用频次、耕作制度及土壤水分含量皆为影响土壤重金属污染治理的制约因素。因此，在实际工作中要适当调配土壤水分，并严格控制肥料用量，将土壤的重金属污染降至最低，进而达到确保农业生产安全的目标。

结束语：

综上所述，在工业化建设进程不断加快的时代背景下，环境中被排放了大量的城市生活污水以及重金属工业废水，从而对土壤、大气以及环境带来了严重的污染。因此，在新的历史时期需要相关人员借助先进的科学技术来研究处理重金属污染土壤的方式，旨在借助生物、物理和化学技术有效去除土壤中的重金属。

参考文献：

[1]孙万刚.重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J].世界有色金属,2019（19）:226-227.

[2]周倜,梅宝中,张强.重金属污染土壤修复技术及其修复研究[J].资源节约与环保,2019（11）:75.

[3]周旭晨.分析重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J].绿色环保建材,2019（10）:40.

[4]韦仁棒.重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J].区域治理,2019（27）:123-125.

[5]王豫江.浅谈布袋除尘器在锅炉车间的应用[J].新疆有色金属,2019,42（01）:109-110.