羅 陽(yáng)

（天津泰達(dá)環(huán)境科技有限公司，天津 300350）

地下水和土壤資源容易受到工業(yè)污染，其中對(duì)人身體傷害較大的污染物質(zhì)是鉛。鉛物質(zhì)含量過(guò)高會(huì)影響人智力發(fā)育，需要對(duì)相關(guān)污染問(wèn)題提高重視力度，并且采取一定管理與技術(shù)措施，對(duì)鉛污染問(wèn)題進(jìn)行處理。使用較為廣泛的處理修復(fù)技術(shù)為化學(xué)法、物理法和生物法，需要了解相關(guān)方法的實(shí)踐應(yīng)用途徑。

1 鉛污染簡(jiǎn)述

鉛是一種重金屬物質(zhì)，物理特征表現(xiàn)為青灰色外觀，化學(xué)屬性為有毒重金屬。在特定環(huán)境下會(huì)形成煙塵，造成對(duì)空氣的嚴(yán)重污染。例如，將鉛加熱至400～500℃?？諝猸h(huán)境中，當(dāng)鉛金屬煙塵達(dá)到一定濃度或比例時(shí)，會(huì)對(duì)人體造成一定傷害?，F(xiàn)階段，鉛作為主要工業(yè)原料被應(yīng)用在生產(chǎn)領(lǐng)域，使得鉛金屬以廢氣、廢水和廢渣等形式出現(xiàn)在周邊環(huán)境中，對(duì)人類(lèi)身體健康構(gòu)成一定威脅。

鉛在地下水和土壤中的存在形態(tài)主要受環(huán)境決定，常見(jiàn)的形態(tài)主要有碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)和交換態(tài)等等。鉛金屬污染較為嚴(yán)重，需要對(duì)相關(guān)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行研究，并且采取控制措施，使得相關(guān)污染得到有效遏制。為提升實(shí)際治理效果和修復(fù)技術(shù)應(yīng)用環(huán)境，需要對(duì)鉛存在因素進(jìn)行分析。實(shí)踐中，鉛類(lèi)重金屬主要來(lái)自蓄電池、電纜護(hù)套等領(lǐng)域。我國(guó)每年用鉛量達(dá)到60萬(wàn)噸，對(duì)鉛污染進(jìn)行科學(xué)有效治理顯得尤為重要，相關(guān)領(lǐng)域研究人員需要加強(qiáng)對(duì)地下水及土壤中鉛污染的修復(fù)技術(shù)應(yīng)用，改善局部生態(tài)自然環(huán)境［1］。

2 土壤中鉛污染現(xiàn)狀問(wèn)題

土壤中鉛污染問(wèn)題一直存在，嚴(yán)重影響土壤活性，不利于土壤中營(yíng)養(yǎng)成分富集，相關(guān)問(wèn)題若得不到調(diào)整會(huì)導(dǎo)致鉛中毒問(wèn)題。現(xiàn)階段，鉛污染主要在大氣、水體和土壤結(jié)構(gòu)中存在，其中，土壤中的鉛污染較為嚴(yán)重。對(duì)全國(guó)土壤統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，我國(guó)土壤中鉛含量最高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到1245μg／g，最低含量也達(dá)到0.77μg／g，平均值達(dá)到 27μg／g。

對(duì)某城市中主要街道、居民區(qū)和火電廠周?chē)耐寥肋M(jìn)行鉛污染測(cè)量，采取同位素方法進(jìn)行標(biāo)記。結(jié)果表明，電廠和鍋爐附近土壤中的鉛含量最高，造成這一現(xiàn)象的主要原因是工業(yè)生產(chǎn)污染，影響范圍達(dá)到50m；對(duì)交通密集區(qū)土壤中的鉛含量進(jìn)行分析，研究鉛物質(zhì)的化學(xué)形態(tài)和可溶性，得到汽車(chē)尾氣影響是造成污染的主要元兇。對(duì)某一城市土壤中的鉛含量進(jìn)行分析可知，所含數(shù)值從大到小依次為工業(yè)區(qū)、居民區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)。

目前我國(guó)土壤污染較為嚴(yán)重，對(duì)其進(jìn)行治理具有重要意義，可保護(hù)土地資源，為人們提供良好的生存與發(fā)展環(huán)境。研究地下水和土壤中的鉛污染問(wèn)題，需要根據(jù)不同城市、不同地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量與方法應(yīng)用，堅(jiān)持因地制宜原則，選擇高效合理的地下水和土壤修復(fù)技術(shù)，并且分析鉛污染的分布特征和主要規(guī)律。

3 修復(fù)技術(shù)分類(lèi)應(yīng)用

根據(jù)上文對(duì)鉛污染地下水和土壤修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，可知鉛污染具有明顯的危害性，影響人們生活質(zhì)量和身體健康。同時(shí)地下水和土壤受到污染后，表現(xiàn)出長(zhǎng)期性、隱蔽性和不可逆特征，因此對(duì)其進(jìn)行科學(xué)有效治理是目前工作重點(diǎn)和關(guān)鍵內(nèi)容。對(duì)鉛污染高效治理技術(shù)應(yīng)用，一直以來(lái)都是行業(yè)研究的重點(diǎn)。目前隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步，經(jīng)常用到的修復(fù)技術(shù)主要有化學(xué)修復(fù)法、生物修復(fù)法和物理治理措施，以下對(duì)相關(guān)技術(shù)與方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

3.1 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

地下水通常情況下呈現(xiàn)羽狀分布，造成傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用具有一定難度，此時(shí)應(yīng)用化學(xué)藥劑等方法進(jìn)行修復(fù)具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過(guò)化學(xué)藥劑與地下水和土壤中的鉛物質(zhì)進(jìn)行氧化、還原和中和反應(yīng)，達(dá)到對(duì)鉛污染的有效治理。目前鑒于技術(shù)應(yīng)用條件限制，一般情況下，采用原位螯合劑對(duì)相關(guān)污染情況進(jìn)行修復(fù)，提升化學(xué)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。例如，某地區(qū)的鉛污染土壤和地下水治理中，應(yīng)用了原位螯合劑，對(duì)鉛污染物進(jìn)行稀釋?zhuān)纬煽扇芙獾尿衔?，該種類(lèi)型螯合物具有足夠穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)貴金屬污染物從固體形態(tài)轉(zhuǎn)移到液體形態(tài)。鉛金屬修復(fù)中，經(jīng)常用到的原位螯合劑主要有EDTA、檸檬酸和DTPA等。

土壤修復(fù)過(guò)程中，可開(kāi)展相關(guān)原位螯合劑修復(fù)實(shí)驗(yàn)，利用EDTA、檸檬酸和DTPA原位處理鉛污染土壤，經(jīng)過(guò)不斷淋洗，使得土壤中的Cn、Zn和Pb的去除率達(dá)到98%、97%和96%，達(dá)到預(yù)期修復(fù)效果。化學(xué)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用，使得地下水與土壤修復(fù)技術(shù)應(yīng)用效果更加明顯，發(fā)揮了先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。值得注意的是，螯合劑的應(yīng)用成本較高，同時(shí)DTPA不可生物降解，可能產(chǎn)生二次污染。相關(guān)人員在技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性與生態(tài)效益。

目前也應(yīng)用原位穩(wěn)定化方式，對(duì)鉛污染土壤進(jìn)行治理，其主要應(yīng)用途徑是向土壤中，投入藥劑，通過(guò)相關(guān)藥劑的吸附與沉降作用，使得土壤中的重金屬達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài)。該技術(shù)應(yīng)用具有一定優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在藥物制劑的生物危害效應(yīng)較小，可降低生物有效性與毒性，原位穩(wěn)定化方式也是目前在土壤污染治理中應(yīng)用的先進(jìn)修復(fù)技術(shù)。根據(jù)Xenidis學(xué)者研究，發(fā)現(xiàn)使用Ca（H2PO4）2和FeSO4混合物可實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中Pb和As的有效識(shí)別，其作用方式主要是通過(guò)降低溶解度。通過(guò)添加單一成分的磷酸鹽可減低溢出效應(yīng)。為驗(yàn)證這一結(jié)論，曾憲坤研究了RM赤泥原料和PR改性赤泥對(duì)鉛污染土壤的修復(fù)能力。

結(jié)果表明，通過(guò)施加赤泥原料一天后，土壤中處于離子交換態(tài)的鉛物質(zhì)減少了70%，說(shuō)明應(yīng)用效果顯著。在鉛污染土壤中，對(duì)重金屬污染物進(jìn)行治理是技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵，利用原位穩(wěn)定方法相對(duì)簡(jiǎn)單，具有使用成本較低、土壤保護(hù)能力較強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，相關(guān)技術(shù)得到行業(yè)人員的廣泛關(guān)注。然而，有關(guān)原位穩(wěn)定方法應(yīng)用也存在一定爭(zhēng)議，將其應(yīng)用在實(shí)際污染區(qū)域，需要對(duì)應(yīng)用效果做出進(jìn)一步分析，也是鉛污染土壤治理行業(yè)研究方向。

3.2 生物修復(fù)法

生物處理法具體指利用植物與微生物對(duì)重金屬污染的土地和水資源進(jìn)行處理，達(dá)到一定修復(fù)效果。生物修復(fù)技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，用于修復(fù)疏浚材料的泥漿和貴金屬污染土壤等等。利用生物修復(fù)技術(shù)對(duì)地下水和土壤中的鉛類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行處理時(shí)，主要利用相關(guān)植物的吸附、氧化還原反應(yīng)等原理。具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，可將生物修復(fù)技術(shù)細(xì)分為微生物修復(fù)技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)。

微生物處理技術(shù)主要通過(guò)微生物生化反應(yīng)，處理相關(guān)物質(zhì)。由于處理目標(biāo)不同，應(yīng)選擇不同植物菌種，并且對(duì)待處理重金屬物質(zhì)元素和機(jī)理進(jìn)行分析。例如，對(duì)某鉛鋅礦廠周?chē)寥罉悠愤M(jìn)行采樣分析，發(fā)現(xiàn)將其中的陰性菌株接入到鉛污染物培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)革蘭氏陰性菌株具有較強(qiáng)的耐鉛性，并且對(duì)其中的鉛物質(zhì)具有一定的分解與凈化作用。

經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)革蘭氏陰性菌可處理重金屬離子的主要原理在于，菌株細(xì)胞壁的主要成分為脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，同時(shí)，細(xì)菌表面存在較多官能團(tuán)，可通過(guò)靜電吸附作用，對(duì)重金屬物質(zhì)進(jìn)行有效分離處理。此外，部分微生物可在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，產(chǎn)生特殊酶，與金屬離子發(fā)生生物反應(yīng)。例如，Citrobacter產(chǎn)生的酶可促使U、Pb、Cd形成磷酸鹽物質(zhì)。革蘭氏陰性菌可吸收Cd、Ni、Pb和Cu等金屬物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水和土壤污染的有效治理［3］。

此外，在鉛污染地下水和土壤治理中也經(jīng)常用到植物修復(fù)技術(shù)，利用植物根系中的物質(zhì)對(duì)相關(guān)污染進(jìn)行有效治理。1983年，美國(guó)化學(xué)家Chaney，提出利用超富集植物可清理土壤中重金屬的理論。目前應(yīng)用的主要修復(fù)植物有玉米、油菜與雜草等等。植物技術(shù)修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，通常情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)某一特定區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，需要5年以上時(shí)間，然而其修復(fù)能力強(qiáng)，并且具有成本低廉優(yōu)勢(shì)。

實(shí)踐中，經(jīng)?？吹皆阢U金屬污染地區(qū)人工種植雜草現(xiàn)象。富集植物的有機(jī)質(zhì)含量較高，具有較強(qiáng)的吸附作用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛污染物質(zhì)的吸附與復(fù)合，促使其形成容易溶解的磷酸鹽和碳酸鹽物質(zhì)，使得土壤中的生物有效性降低，極大限制了土壤對(duì)鉛物質(zhì)吸收能力。植物技術(shù)應(yīng)用具有經(jīng)濟(jì)效益良好、操作便利和造成二次污染幾率低等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。然而，其修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，適合大面積污染的土壤和地下水環(huán)境中，因此，需要關(guān)注植物修復(fù)技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用。

3.3 物理修復(fù)方法

可滲透反應(yīng)格柵即PRB可對(duì)污染物質(zhì)的繼續(xù)擴(kuò)散問(wèn)題進(jìn)行治理。需要對(duì)相關(guān)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用方式進(jìn)行分析?？蓾B透反應(yīng)格柵技術(shù)在地下水原位修復(fù)中的應(yīng)用較為廣泛，相關(guān)物理設(shè)備通常被安裝在地下水面0.6m處，并需要嵌入弱透水層0.3m，防止泄露事故發(fā)生。此外，在可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)保證相關(guān)介質(zhì)滲透性高于含水層，確保地下水流正常運(yùn)行，保證技術(shù)使用過(guò)程的科學(xué)性與規(guī)范性，為物理修復(fù)技術(shù)的高水平應(yīng)用提供重要保障。

在可滲透反應(yīng)格柵的介質(zhì)選擇上，可使用的物質(zhì)有堆肥零價(jià)鐵、苛性鎂和赤泥等等。以零價(jià)鐵和堆肥方式的應(yīng)用為例，在反應(yīng)格柵PRB處理實(shí)驗(yàn)中，對(duì)鉛污染嚴(yán)重的地下水具有較強(qiáng)的修復(fù)能力，表明相關(guān)技術(shù)應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)可行性，需要對(duì)物理修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用成果做出進(jìn)一步研究，使得修復(fù)能力得到完善。

實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，基于可滲透反應(yīng)格柵技術(shù)PRB在鉛污染嚴(yán)重土壤的治理中，具有明顯的應(yīng)用價(jià)值，并且技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也相對(duì)顯著。PRB技術(shù)應(yīng)用無(wú)需施加任何性質(zhì)的外力，可節(jié)約地面空間，使得技術(shù)應(yīng)用更加具有實(shí)踐意義。同時(shí)，可滲透反應(yīng)格柵也是應(yīng)用較為廣泛的地下水原位修復(fù)技術(shù)，在實(shí)際治理修復(fù)工作中，具有良好的使用效果［4］。

然而技術(shù)應(yīng)用也存在一定不足。例如，PRB相關(guān)介質(zhì)在發(fā)生反應(yīng)一段時(shí)間后，會(huì)逐漸趨向飽和并且發(fā)生失活現(xiàn)象，相關(guān)問(wèn)題出現(xiàn)降低了工作效率，不能完全實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛污染物質(zhì)的完全去除。因此，在可滲透反應(yīng)格柵物理技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、致力于提高反應(yīng)介質(zhì)的使用壽命，延長(zhǎng)飽和時(shí)間、避免出現(xiàn)失活問(wèn)題。

物理修復(fù)技術(shù)也可使用客土深耕方式對(duì)土壤中的鉛污染進(jìn)行治理。方法應(yīng)用過(guò)程中，主要是移除鉛污染土壤，以新鮮的土壤進(jìn)行換填，通過(guò)深耕換填減少土壤中的鉛濃度，降低鉛污染程度。該種方法已經(jīng)在國(guó)外得的應(yīng)用，并且取得了顯著成果，然而修復(fù)技術(shù)應(yīng)用中，也存在一些弊端。例如，消耗大量人力資源、物料和資金，并且表層土若管理和維護(hù)不當(dāng)，容易造成二次污染的問(wèn)題，并且經(jīng)過(guò)客土深耕方法進(jìn)行的土壤修復(fù)，在本質(zhì)上未能形成對(duì)污染物的徹底清理，需要研究更為先進(jìn)合理的技術(shù)，推動(dòng)修復(fù)技術(shù)升級(jí)［2］。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，將電動(dòng)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用在土壤和地下水鉛污染治理中成為可能。技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，可利用土壤中的電極構(gòu)建低壓直流電場(chǎng)。在電場(chǎng)與電流技術(shù)影響下，重金屬污染物可發(fā)生定向移動(dòng)，使其得到集中處理與分離，屬于鉛污染地下水與土壤物理修復(fù)技術(shù)的一種。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在鉛污染土壤和地下水修復(fù)中，應(yīng)用了化學(xué)修復(fù)方法、生物修復(fù)技術(shù)和物理防御方法，使得地下水和土壤結(jié)構(gòu)中的鉛污染得到有效治理。同時(shí)，在修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用中，應(yīng)考慮到實(shí)際污染類(lèi)型，根據(jù)鉛污染現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合適的技術(shù)方法，促使鉛污染地下水與土壤得到合理控制。