鄭 毅

（安徽環(huán)境科技研究院股份有限公司，安徽 合肥 230093）

引言

土壤污染治理、水源污染治理和空氣污染治理是現(xiàn)階段環(huán)境保護的三個重要板塊。土壤是人類生產(chǎn)生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，做好土壤污染治理十分必要。在土壤污染治理過程中，重金屬污染土壤修復(fù)是十分關(guān)鍵的一環(huán)，以下筆者就土壤重金屬污染的來源、危害及修復(fù)技術(shù)進行簡要地討論和分析。

1 土壤重金屬污染的來源

1.1 自然來源

自然來源是土壤重金屬污染的來源之一，但是其所占比重相對較小，對土壤環(huán)境所造成的影響和破壞也相對較小。自然來源可以分為土壤來源和大氣來源，土壤污染來源主要來自成土母質(zhì)和成土過程，而大氣來源則相對較為復(fù)雜，是指火災(zāi)、火山爆發(fā)以及風(fēng)力揚塵等多重因素的影響，導(dǎo)致空氣中的重金屬元素通過沉降或被植物吸收等多種方式進入土壤中。

1.2 人為來源

1.2.1 交通運輸

現(xiàn)階段汽車污染排放已經(jīng)成為環(huán)境治理的重點，但是人們往往將目光更多集中于汽車尾氣造成的大氣污染，忽略了其對土壤環(huán)境也會造成較大的破壞和影響。汽車尾氣中含有較多的重金屬元素，這些重金屬元素會通過大氣流動、沉降或植物吸收等多種形式被土壤吸收，另外還有輪胎磨損以及運輸時的遺落等造成的土壤重金屬污染。曲蛟等[1]發(fā)表的《鉬礦區(qū)交通運輸干線周邊菜地土壤重金屬污染分析與評價》一文中進行了相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，得出交通運輸對土壤重金屬污染的貢獻隨距離增加而減少的結(jié)論。

1.2.2 工業(yè)污染

工業(yè)產(chǎn)業(yè)是經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱型產(chǎn)業(yè)，但是在工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，廢水、廢氣、廢渣排放不規(guī)范造成的環(huán)境污染問題同樣不容忽視。工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所涉及到的原材料大多屬于重金屬原材料，而在其冶煉和產(chǎn)品制作過程中會產(chǎn)生較多的固體和液體廢棄物，這些廢棄物中都含有較多的重金屬元素。如果排放管理不到位，這些重金屬元素都會融入土壤中，造成較為嚴(yán)重的土壤污染。比如電鍍行業(yè)會用到鉛、鋅、鎳、銅、鎘、金、銀等多種原材料，其產(chǎn)生的重金屬污染問題是非常驚人的。

1.2.3 農(nóng)業(yè)污染

農(nóng)業(yè)發(fā)展是保障糧食安全、滿足人們飲食需求的重要基礎(chǔ)，但是在農(nóng)業(yè)種植過程中往往會用到大量的塑料膜，后期處理不當(dāng)就會帶來較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，尤其是土壤污染問題最為嚴(yán)重。農(nóng)用塑料薄膜生產(chǎn)應(yīng)用的熱穩(wěn)定劑中含有鎘、鉛等重金屬元素，農(nóng)民大量使用塑料大棚和地膜的過程會造成土壤重金屬污染。除此之外在畜牧業(yè)發(fā)展過程中，動物糞便處理不到位同樣也會造成較為嚴(yán)重的土壤重金屬污染問題。

2 土壤重金屬污染的危害

2.1 破壞生態(tài)環(huán)境

破壞生態(tài)環(huán)境是土壤重金屬污染帶來的最為直觀且最為明顯的危害，土壤環(huán)境受到重金屬污染，會破壞土壤的理化性質(zhì)。植被在生態(tài)系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，但是植被生長受客觀環(huán)境因素的影響和限制相對較大，尤其是土壤對于植被生長更會起到至關(guān)重要的作用。而土壤受到重金屬污染，理化性質(zhì)發(fā)生變化，則意味著土壤環(huán)境已經(jīng)無法滿足植物的生長需求，該地區(qū)的生態(tài)平衡已經(jīng)受到了較大的沖擊和影響，植物存活率無法得到保障，或植物吸收過多的重金屬導(dǎo)致其生長態(tài)勢發(fā)生變異，同時以植物為生的動物也會受到較大影響，破壞了生物多樣性。

2.2 造成經(jīng)濟損失

土壤重金屬污染問題也會造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。土壤作為糧食作物生長的重要基礎(chǔ)，如果受到重金屬污染，則農(nóng)產(chǎn)品的生長會受到較大影響和沖擊，進而帶來糧食減產(chǎn)問題，造成較大的經(jīng)濟損失。

2.3 威脅居民的身心健康

生物循環(huán)的過程也會使土壤污染的危害進一步擴大。上文中提及土壤重金屬污染會導(dǎo)致植被存活率下降，同時也會使部分植被受土壤中重金屬元素的影響而發(fā)生生態(tài)變異。而植物是動物的重要食物來源，同時也是人類飲食結(jié)構(gòu)中十分重要的一環(huán)，如果植物中含有較多的有毒有害物質(zhì)，則動物很容易誤食有毒植物而導(dǎo)致死亡，同時人們在食用植物的過程中也會吸收植物中的重金屬元素和有毒有害物質(zhì)，威脅人體健康。

3 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

3.1 物理化學(xué)技術(shù)

3.1.1 化學(xué)固化技術(shù)

化學(xué)固化技術(shù)是根據(jù)土壤的理化性質(zhì)以及土壤中所富含的重金屬元素的特點添加固化劑，以有效吸附和沉淀金屬物質(zhì)，進而為金屬物質(zhì)的遷移和提取提供更多助力。張喜才等[2]在《化學(xué)固化技術(shù)修復(fù)重金屬污染土壤研究》一文中，發(fā)現(xiàn)固化技術(shù)對于Pb污染土壤的使用效果顯著，固化率達到了97.2%。

從本質(zhì)上講，化學(xué)固化技術(shù)在實踐中的應(yīng)用并沒有完全解決重金屬污染問題，只是更改了土壤中重金屬元素的存在形態(tài)，同時化學(xué)固化技術(shù)在實踐應(yīng)用的過程中很容易破壞土壤的理化性質(zhì)，并不能起到恢復(fù)土壤的作用，因此該技術(shù)還需做出進一步的優(yōu)化和調(diào)整。

3.1.2 土壤淋洗技術(shù)

土壤淋洗技術(shù)是指根據(jù)土壤中重金屬元素的特性，將重金屬元素提取出來并完成固相向液相的轉(zhuǎn)化，然后用清水洗滌，進而將土壤歸還原位，實現(xiàn)土壤再利用。而在土壤淋洗過程中所產(chǎn)生的廢液還需要進行進一步處理，否則會帶來二次污染。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，相關(guān)人員應(yīng)加強對土壤中重金屬元素理化性質(zhì)的分析，利用土壤淋洗技術(shù)完成重金屬元素的提取，同時也需要避免在土壤淋洗技術(shù)應(yīng)用過程中對土壤結(jié)構(gòu)造成較大的影響和破壞，導(dǎo)致土壤無法實現(xiàn)再利用。

土壤淋洗技術(shù)在實踐應(yīng)用中最為關(guān)鍵的一環(huán)是選擇和分析提取劑，相關(guān)人員需要更好地協(xié)調(diào)提取重金屬元素和保護土壤結(jié)構(gòu)的矛盾。但土壤淋洗技術(shù)在實踐應(yīng)用過程中能夠達到這一要求的提取劑相對較少，而提取重金屬元素后，廢液處理不到位很容易再次造成污染問題，因此如何優(yōu)化提取劑十分關(guān)鍵。陳夢巧等[3]學(xué)者在《重金屬污染土壤淋洗技術(shù)的基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用進展》一文中綜述了淋洗技術(shù)成本相對較低、工藝操作簡單、修復(fù)效率高等優(yōu)勢，同時也指出了其存在的不足，主要是淋洗劑作為化學(xué)藥劑回收困難，對于土壤的二次污染不能完全避免，因此后期研究的重點主要為開發(fā)綠色淋洗劑，減少對土壤的二次污染。

3.1.3 動電修復(fù)技術(shù)

動電修復(fù)技術(shù)是指在土壤重金屬污染處理過程中在被污染的土壤中插入電極對并通電，重金屬元素會在電場的影響下出現(xiàn)遷移，進而完成對重金屬元素的收集和集中處理。動電修復(fù)技術(shù)是近年來土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究的重點與核心，其技術(shù)可行性相對較高，具備大范圍推廣的基礎(chǔ)，同時在實踐應(yīng)用過程中消耗的成本也相對偏低。

從理論上講，動電修復(fù)技術(shù)可以有效解決土壤中重金屬含量過高的問題，但在實踐中，土壤的結(jié)構(gòu)和組成成分較為復(fù)雜，在這樣的背景下，動電修復(fù)技術(shù)往往無法有效收集和整合土壤中的重金屬元素，甚至還可能會產(chǎn)生反效果。

3.2 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)可以分為植物穩(wěn)定技術(shù)、植物提取技術(shù)、植物揮發(fā)技術(shù)三種類別，是通過植物的自然生長完成土壤中重金屬污染元素提取的技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢較為鮮明，植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以為土壤重金屬污染問題的解決提供更多的助力和保障，同時植物修復(fù)技術(shù)在實踐應(yīng)用過程中也可以較好地美化環(huán)境、凈化空氣、調(diào)節(jié)地方氣候。因此植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用前景相對較好，能夠滿足解決問題和環(huán)境保護相協(xié)調(diào)的目標(biāo)。

3.2.1 植物穩(wěn)定技術(shù)

植物穩(wěn)定技術(shù)是指根據(jù)土壤中所含重金屬元素的理化特性選擇相應(yīng)的植物進行種植，在植物生長的過程中降低土壤中重金屬元素的活躍性，避免重金屬元素在土壤中進一步擴散而帶來更大范圍的土壤污染，同時也避免重金屬元素沉淀進入地下水環(huán)境中造成水源污染。在植物穩(wěn)定技術(shù)應(yīng)用過程中，相關(guān)人員需要考量植物在生長過程當(dāng)中的耐重金屬特性是否鮮明，能否在生長過程中吸取重金屬元素或者降低重金屬元素在土壤中的遷移性。

植物穩(wěn)定技術(shù)并沒有從根本上有效解決或去除土壤中的重金屬元素，只是降低了重金屬元素的活躍性，避免重金屬元素破壞土壤。如果周邊環(huán)境發(fā)生變化，重金屬元素可能會恢復(fù)原來的狀態(tài)，因此植物穩(wěn)定技術(shù)的作用和效益仍有待進一步提升。

3.2.2 植物提取技術(shù)

植物提取技術(shù)是指植物在生長過程中會吸收土壤中的各種養(yǎng)分，同時部分植物在生長時也會吸收重金屬元素，這時需要考察植物對重金屬元素的吸收效率，以及在吸收重金屬元素后，植物會將其存儲在哪個部分，在此基礎(chǔ)上完成植物收割，即完成了土壤中重金屬元素的提取和集中處理。

植物提取技術(shù)在實踐應(yīng)用中需要充分考量植物生長過程所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，分析植物能夠去除哪些重金屬元素。土壤中所含的重金屬元素較為復(fù)雜，而植物在生長過程中能夠吸取的重金屬元素往往具有一定的指向性，這就意味著利用植物提取技術(shù)來完成土壤中重金屬元素的汲取和去除往往只能針對某一類重金屬元素，而其他重金屬元素并不會得到有效提取，甚至其他重金屬元素還會影響植物的正常生長，進而導(dǎo)致植物死亡。由于植物存活率相對偏低，植物提取技術(shù)的應(yīng)用效果進一步受到影響和沖擊。劉星等[4]在《農(nóng)用地重金屬污染植物提取修復(fù)技術(shù)研究進展》一文中提出，植物提取技術(shù)具備污染小、修復(fù)效率高等優(yōu)勢，但應(yīng)用時也有一定的局限性。主要問題是目前發(fā)現(xiàn)的富集植物種類還比較少，在實際應(yīng)用中會受到很大限制，所以針對植物提取技術(shù)，下一步的研究重點是拓寬超富集植物篩選范圍及擴大植物提取技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3.2.3 植物揮發(fā)技術(shù)

植物揮發(fā)技術(shù)的主要作用是有效解決土壤中金屬元素Hg和非金屬元素Se含量過高的問題，且同樣是利用植物在生長過程中吸取土壤養(yǎng)分的特性，通過植物吸收、積累及揮發(fā)，有效控制土壤中污染物的含量。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢較為鮮明，同時其應(yīng)用前景也相對較好，但也存在一定的局限性，即植物吸收土壤中的重金屬元素后，通過揮發(fā)的方式去除土壤中的重金屬元素很容易使污染物轉(zhuǎn)移到大氣中，進而帶來大氣環(huán)境污染。

3.3 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是利用部分微生物的嗜重金屬特性完成對土壤重金屬污染的凈化和處理，該方法不僅在土壤環(huán)境污染治理中得到了大范圍應(yīng)用，同時在水源環(huán)境污染治理中也得到了廣泛應(yīng)用，是一種較為有效的、科學(xué)的技術(shù)方法。微生物修復(fù)技術(shù)在去除土壤中重金屬元素、降低土壤重金屬元素含量方面起到了較好的作用。卞超等[5]在《重金屬污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)分析》一文中指出了微生物修復(fù)技術(shù)的原理和應(yīng)用優(yōu)勢，但在微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過程中仍存在一大難題，即如何有效地分離土壤和微生物，這一問題是制約微生物修復(fù)技術(shù)大范圍應(yīng)用的重要原因。相信隨著時間的推移以及技術(shù)的發(fā)展，這一問題會得到有效解決，未來微生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理方面所能起到的作用及其影響和效益會一步提升。

4 結(jié)語

就目前來看，進行土壤重金屬污染治理，可借鑒和選擇的技術(shù)方法相對較多，例如化學(xué)固化技術(shù)、土壤淋洗法、動電修復(fù)技術(shù)以及植物穩(wěn)定技術(shù)、植物提取技術(shù)、植物揮發(fā)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)等。不同的技術(shù)方法都有其特殊的優(yōu)勢，也有其固有的局限性，相關(guān)人員應(yīng)在分析技術(shù)特性和土壤重金屬元素處理效果的基礎(chǔ)上，著重考量技術(shù)應(yīng)用過程中的成本和技術(shù)難度問題。希望在未來的一段時間內(nèi)，我們可以探索出行之有效且應(yīng)用成本及技術(shù)難度相對較低的修復(fù)技術(shù)，為土壤重金屬污染治理提供更多助力。