环境治理中土壤金属污染修复及其实践

景德镇市乐平生态环境局 陈梓玉

土壤中含有重金属元素将会污染土地环境，进而制约农业等基础产业的发展，为此需要对目前在土壤中常见的重金属元素加以分析。结合大量的研究表明，威胁土壤实际生态效用的重金属元素包括锌、汞、铅、镉、砷等，而产生以上金属元素的原因可集中于人类活动和自然原因两大方面。由此可见，在对土壤进行修复的过程中，要针对不同的金属元素采取对应的技术，并就实践结果加以分析和整理，以便于后续作业继续高质量高效率展开。

一、环境治理中土壤金属污染修复所应用的技术

（一）物理化学方面

1.换土法

这种方法主要面向土壤污染面积范围小的环境中，其中涵盖：客土法、换土法、去表土法、深耕翻土法。客土法是在已经被污染的土壤表层填入一些非污染的土，或者采用混合的方式，从而降低单位面积中金属元素的含量，以此减轻危害。换土法是将已经超出临界危害浓度的土壤换掉，用未污染的土壤代替。以上两种方法想要达到预期效果，需要保证所更换的土壤厚度超出耕层的原有厚度[1]。去表土法是依照被污染的土壤的基本特点，选择性地耕作活化的土层。深耕翻土法是将上下土层翻耕完毕后，扩展金属元素的覆盖范围，以此降低单位面积浓度。以上几种方式在荷兰等国家被集中采用，能够起到降低浓度的作用，但此种方式会加大治理的成本，所耗费的资源量较高，也会因操作的失误带来二次污染或者渗漏的问题，并不适合在大范围内应用。

2.淋洗法

此种方法是借助淋洗剂，将土壤中的金属元素清洗干净，因此为保证效果的显著，需要选择高效的淋洗助剂。淋洗法更为适用于重度污染和大面积污染的地区，需要保证渗透系数符合淋洗的要求，同时需要就污染物形态、污染程度、土壤性质和淋洗浓度、种类等展开分析，以此保证淋洗的质量。实践中，已经可用EDTA淋洗含金属铜的土壤，可使土壤中的铜元素含量下降一定水平，在技术不断发展的支持下，已经可辅助运用电化学法、离子置换和转移络合的办法提升淋洗后金属的回收率，可将污染元素镉、锌和铅含量降至限定值以下。但因淋洗助剂本身的造价较高，在使用中可能会出现消灭植物生长所必需的元素镁、钙的情况，因此在应用中要就以上两个问题加以研讨[2]。

3.热解吸法

此种方式是连续加热已经受到污染的土壤，当温度逐渐升高至临界值时，将会使得金属挥发，例如砷、汞等，再将挥发物收集完毕后，集中于某一处进行处理，以此达到清除金属污染物的作用。经过研究表明，金属汞的熔点和沸点较低，在土壤尚未达到挥发临界温度时，金属汞即可挥发，且挥发率高达99%。此种技术在应用的过程中要耗费大量的热量，导致成本上升，因此可充分借助太阳能，提供热分解的能量，以此降低土壤中金属的含量。除了以上的应用限制外，使用热解吸法需要在处理完毕后对金属挥发物予以收集，但目前在此领域的研究仍旧有可提升的空间，需要继续深化。

4.玻璃化法

所谓玻璃化技术，是通过向受污染的土壤施加高温，再急速冷却，使得金属变为玻璃体物质，达到固定土壤中的金属的作用。此种方式能够有效阻断金属迁移，但因该方法所耗费的资源量较大，目前并未得到广泛的应用。而所形成的玻璃体物质在短时间内很难降解，这就导致在土壤中金属物质被固定的现象发生，自然不利于土壤保持原本的良好性状[3]。

5.固化法

固化法是通过加入固化药剂，从而将受污染土壤中的金属元素固定，使其无法释放到其他位置。金属在固化药剂的作用下，变为包裹性的物质，相较于原本的状态更为稳定，因此某种程度来看，降低了其迁移到其他位置的可能性。除了固化药剂以外，还可使用稳化药剂，其在吸附沉降的作用下，将金属络合，从而降低释放的几率。通过运用此种处理办法，金属元素不再向地下水和深层迁移，可以降低积累的含量，避免人类用水和栽种作物中受到迁移因素的影响，阻断因食物链造成的健康受损。药剂的选择对处理效果有很大影响，因此要对药剂的特点加以分析，结合治理和修复的需要，应当保证药剂自身不含有金属元素，且制作过程较为简便，成本低廉，所产生固化稳定效果持久性佳，结合以上要求目前在修复作业中主要将蛭石、蒙脱石、钢渣、堆肥、海泡石、硅酸盐、沸石和石灰等作为稳定药剂，以此降低金属含量和活性。在选定药剂种类后，要对所施用位置的金属含量有基本的了解，从而设计药量。结合对固化法的分析来看，此种方法成本较低，因其所使用的药剂多来源于工业副产物，因此满足低成本的需要，但此种方法并不能消除金属，只能起到降低活性的作用，说明在后续的修复作业中要动态监管土壤中金属的活性，避免出现二次活化的情况[4]。

（二）生物修复方面

1.植物修复技术

此种技术包含的类别较广，其中涵盖植物提取、固定、挥发技术，在修复的过程中，借助植物、土壤和根际微生物之间的反应而达成综合治理的效果，能够有效控制土壤理化性质和植物种类，目前在修复领域应用的范围较广。首先，就植物提取来讲，此种方法是将超积累植物作用于土壤中，通过其所具备的吸收功能，将土壤中的金属吸收并与地上部积累，只要将植物收割即可将金属污染物去除。此种办法可分成诱导性提取和持续性萃取，二者之间的区别是前者是在后者使用超富集植物的基础上，加入能够起到活化作用的药剂或者物质，从而提升处理的效能。两种方法所选用的超富集植物都要具备吸收金属的能力，并且在吸收后能够将所吸收的物质从地下转运到地上，以此达到金属转移的效果。在界定超富集植物的过程中，可从转运系数、生物富集系数上判定此种植物是否具备植物提取所要求的功能。现阶段发现的超富集植物已达400种，研究的重点也逐渐放在了推广高效能的超富集植物上。例如，经过研究刈割后可提升蜈蚣草吸收砷元素的能力，除此以外，将EDDS和EDTA作为螯合剂，能够明显提升杂交狼尾草的吸收提取能力[5]。因此在应用植物提取技术的环节中，首先要着力使用天然螯合剂，例如：酒石酸、草酸、柠檬酸等，都能保证金属提取的效能。其次，就植物固定来讲，其是借助根系固定金属的技术类型，说明在根际微生物的作用下，金属将聚集在根系附近或者表面，以此降低土壤中的金属含量。此种办法可有效降低金属移动性，保证在食物链中的元素不会传递给人类，从而降低对人体健康的影响。最后，植物挥发所应用的是一种特殊的分泌物，其能够将金属元素转化为挥发形态，进而达成修复的目的。目前常用的特殊物质包括洋麻、芥菜、烟草等，都可以实现对砷元素、汞元素和硒元素的清除，但运用此种方法要注意应对挥发后的二次污染。

2.微生物修复技术

微生物修复技术是利用细菌、真菌等对金属元素的吸附、氧化还原和沉淀作用，来降低毒性。细菌与金属间接触的位置是细胞壁，其中含有磷酸阴离子和羧基阴离子，可为金属阳离子置于其上创造条件。代谢的产物能够高效溶解金属离子，以此达到吸附的目的。而部分菌株可应用于固化处理中，可有效降低交换态含量，从而消除金属。

（三）农业生态修复方面

在农业生态修复方面，主要应用调整Eh值、合理使用有机肥、调整作物种类的办法，通过调整土壤的氧化还原状态，制约金属的活性，结合不同金属对于氧化还原状态表现的不同，调节其迁移性和毒性。例如，处于五价的砷元素，其相较于三价砷元素具备的毒害性更强，因此要将土壤环境调整为氧化状态，以此实现元素价态的转化。施肥的过程中要针对肥料中的金属含量进行监管，通过改进化肥生产工艺和合理施肥的方式，提升土壤抗病害能力，达成吸附金属的目标。比如，可施用氮肥，其中所含有的铵根离子可有效促进氢离子的分泌，为根际周围环境创设酸性的条件，以此降低金属元素的富集。

二、环境治理中土壤金属污染修复的实践

西班牙已经开展了试点工作，通过运用糖酸盐、风化褐煤、生物固体堆肥的方式，改良土壤环境，经过最终的测定，加入改良剂后，其可显著降低土壤中金属的有效态含量。对于矿区采取植物修复技术与原位复原技术结合的方式，能够在径流损失和淋溶损失降低的背景下，恢复原本的植被。我国在此方面的研究也从未停止，通过种植蜈蚣草、创建植物修复试点工程等方式实现了对金属的消除，已经取得了阶段性的实践成果。

三、结束语

综上所述，环境治理中土壤金属去除是重点，为达成既定的目标，可运用物理化学修复技术、生物修复技术和农业生态修复技术提升土壤的性能。