土壤中重金属污染物的来源及治理方式

土壤中重金属污染物的来源及治理方式

张晓   ,王福彬

中节能（河南）检测技术有限公司河南省郑州市450000

摘要：土壤是人类生存的基础，但是近年来，随着中国各行各业的迅速发展，各种污染物通过人类活动被输送到土壤，污染物的存在给土壤带来不良后果。超标的重金属，不仅影响农产品的产量和品质，还会通过食用农产品将其中重金属在体内积累，当重金属含量超过一定范围时，会对人体造成不可治愈的损伤。因此社会各界都密切关注土壤污染问题。

关键词：土壤；重金属污染物；来源；治理

1土壤重金属污染的来源

1.1大气沉降

大气中的重金属物质主要是由于化石燃料、汽车尾气、工业粉尘废气所引起。包含重金属的污染物以气体溶胶形式直接进入到空气中，经风吹雨淋和重力沉降后直接进入土壤中，工业区地带、矿区、道路两侧以及其他城市和工业区土壤对环境影响较大。中国高速公路周边土壤重金属污染物主要以Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni、Mn为主，其中Pb和Cd污染相对较为严重。它们主要来自于尾气排放、路基风化、轮胎磨损，所产生的污染物沿道路向两侧扩散，在分布上其含量沿公路向两侧主要呈先增加后降低特征。

1.2污水灌溉

污水灌溉是常见的再利用方式。一些企业将未经合格处理的工农业废水、下水道废水等应用于灌溉，导致废水中Hg、As、Cr、Pb、Cd等重金属元素渗入土壤，被有机质、矿物胶体以及黏土矿物等吸附，且不能被微生物所分解从而富集并迁移，造成灌溉区土壤中的重金属含量增加，严重影响土壤安全。当下已有众多污水灌溉区的重金属污染物含量远超当地背景值，既影响微生物活性，抑制土壤呼吸，也对农作物的生长产生极为严重的影响，更对食物链乃至人类健康安全产生危害。

1.3农资施用

为了单一追求农产品的产量，近几年来市场上出现了大量的实用性农用产品，如各种功效的农药化肥、地膜以及有机肥等。某些农药中含有大量的Hg、Pb、Cd；为了延长地膜的使用寿命，地膜的加工过程中往往会添加三盐基硫酸铅、锡类、锑类热稳定剂；用于生产磷肥的矿石原料中含有As和Pb。某企业每年销售的磷肥中含有大于30t的As和200t的Pb；污泥肥料、猪粪、鸡粪等有化肥中含有一定量的Cu、Zn、Pb、Cr和Cd等；长期不合理的使用含有重金属的农资产品，都会引起土壤重金属含量的增加或超标。

2土壤重金属污染治理

2.1淋洗法

淋洗法是通过利用淋洗剂的作用来逆转土壤与重金属发生的各种固持反应，增强重金属在土壤中的可移动性，让重金属元素跟随淋洗液一同流出土壤。要实现科学高效的土壤淋洗，需要选择符合要求的淋洗助剂，既能提取各种形态的重金属，又不会破坏土壤的结构。可用作淋洗助剂的有螯合剂、无机酸溶液和表面活性剂等。EDTA是一种非常有效的淋洗助剂，重金属去除率高，但其价格昂贵，回收困难。柠檬酸等天然螯合剂的重金属去除能力虽不如EDTA，但易生物降解，对环境几乎无二次污染，因此具有较广的应用潜力。其次，影响土壤淋洗效率的因素还有土壤性质，淋洗法适用于对遭受大面积重金属污染的轻质土或砂质土进行修复，但不适用于紧实粘重、渗透系数低的土壤。土壤淋洗具有修复速度快、效率高等优点，但淋洗后淋洗液与重金属的分离技术还不够成熟，同时过程中可能会带出植物生长必需的营养元素，这些问题还需要进一步的研究。

2.2电动法

电动修复技术是指通过对深入土壤的惰性电极之间外加一个直流电压，两极之间会形成一个稳定的电场，两极之间土壤中重金属离子(Cu2+、Cd2+、Hg2+、Cr6+、Zn2+)和其他无机盐离子以电泳、电渗流或电迁移的方式向电极移动，然后只需定期处理电极附近的泥土即可修复污染土壤的方式。电动修复应用简单，可在低电导率土壤中有效去除重金属且不会破坏土壤自然结构，但修复效率受pH影响较大，在操作过程中会引起土壤酸碱变化，并且存在容易极化和能源消耗较高等问题。孟凡生等[27]在对电动修复Cr污染物土壤的可行性研究，电动修复最高可去除土壤中81%的Cr，修复效果除受pH影响外还受土壤类型的影响，渗透性较强的砂土比渗透性较弱的高岭土修复效果好。由于电动修复过程中阳极会产生大量的H+阴极会产生大量的H+、OH-，土壤的酸碱度会改变，影响重金属离子的迁移，目前人们通过添加螯合剂、表面活性剂、络合剂、有机无机酸等来解决这一问题，以提高电动修复法治理污染土壤的效率。

2.3稳定固化法

稳定固化法通过借助固化剂改变土壤的理化特性，来减少重金属可交换态含量或降低其可移动性。可分为土壤固化和土壤稳定，固化是将土壤和固化剂按比例充分混合，使土壤形成稳定性好、具有低渗透且不可流动的紧密固体，包裹有毒重金属。稳定是在土壤中添加稳定剂，对重金属进行吸附配位、化学沉淀、有机络合和氧化还原作用来降低其在土壤中的溶解迁移性、毒性和有效性，从而不能被生物吸收。(1）吸附配位：沸石、骨粉等粘土矿物以其独特的空间结构或羟基化表面的静电作用对重金属Pb、Cd、Zn、Cu离子产生吸附、配位作用，利用吸附量或形成配合物方式来降低重金属的迁移性。(2）化学沉淀：以石灰石为代表的固化剂主要使土壤pH升高，促使重金属Pb、Zn、Cu在碱性环境中形成氢氧化物沉淀，降低金属离子迁移。(3）有机络合作用：土壤中有机质和重金属离子发生有机络合作用生成高分子不溶性复合物，长期施用的农家肥也可以促进土壤中羧基、羟基等官能团数量增加，使金属离子被络合，降低金属的生物利用率。(4）氧化还原：不同价态的重金属毒性有很大差异。例如可以利用硫酸亚铁、偏亚硫酸盐等还原性物质将

Cr6+、Cr3+，使毒性降低。固化法适用于污染面积小且污染严重的区域，稳定法适用于污染面积大且污染中等的区域。重金属化学固化效果和土壤环境、理化性质等相关，主要影响因素包括氧化还原电位（Eh）、酸碱度（pH）、有机质（OM）、阳离子交换量（CEC）、矿物质组成、植物和微生物种类等。但是该法也存在局限性，其一会破坏土壤结构且不易修复，使土壤无法投入到农业生产；其二不能根本解决土壤重金属污染的问题，存在二次污染的危险。

2.4微生物修复

微生物的生命活动会合成脂多糖、胞外多糖以及有机酸，脂多糖和胞外多糖是重要的重金属螯合剂，有机酸能够将土壤中的重金属污染物解析或溶解，再加上微生物代谢能够使重金属的化合价发生改变，因此能够降低重金属毒害作用。例如在重金属Cd的胁迫下，黄孢原毛平革菌会代谢外草酸，外草酸能够与重金属形成草酸盐沉淀，减少农作物对重金属的吸收，从而达到降低重金属毒害的目的。

2.5玻璃化法

玻璃化法主要是通过高温加热使土壤中的重金属熔化，形成玻璃体。由于玻璃体的结构特性非常致密，可以将重金属包裹起来从而达到消除污染的目的。影响该技术的主要因素是温度，成本较为高昂，且由于高温高压熔化后土壤会失去几乎全部环境功能，因此玻璃化技术的使用需谨慎。

3结论

土壤重金属污染已对工农业、人类健康发展等造成严重影响，随着研究的不断深入，治理污染的物理化学生物方法将继续精进，综合利用各种技术的联合治理也将成为未来的热点。我们在使用各类方法的同时更需要综合考虑去除效果、二次污染、技术成本等问题。未来环境领域将在绿色环保、可持续发展的道路上前行，土壤重金属污染治理也必将会迎来方法与技术的革新。

参考文献：

[1]邵啸.浅析土壤重金属污染的现状以及治理[J].资源节约与环保,2020(10):105-106.

[2]张艺耀.土壤重金属污染修复技术浅谈[J].江西化工,2020,36(05):18-21.

[3]刘德成,李玉倩,郑纯静,李希贤.土壤重金属污染风险评价方法对比研究[J].河北农业科学,2020,24(04):89-95.

[4]谢天宝.土壤重金属污染的现状及其治理[J].资源节约与环保,2020(06):18.