土壤重金属污染的防治及修复

我国是一个人多地少的国家，合理利用土地对保护人民生活质量具有极其重要的意义。目前，我国土壤重金属污染现象是较为严重的，采取有效措施防止土壤污染的进一步加剧，并及时采取有效措施进行修复是十分必要的。

　1、土壤中重金属污染的来源

　　在自然界的循环过程中，环境中的污染物进入土壤的途径主要有：

　　(1)污水灌溉。用未经处理或未达到排放标准的工业污水灌溉农田是污染物进入土壤的主要途径，其后果是在灌溉渠系两侧形成污染带。属封闭式局限性污染。

　　(2)酸雨和降尘。工业排放的SO2，NO等有害气体在大气中发生反应而形成酸雨，以自然降水形式进入土壤，引起土壤酸化。冶金工业烟囱排放的金属氧化物粉尘，则在重力作用下以降尘形式进入土壤，形成以排污工厂为中心、半径为2至3公里范围的点状污染。

　　(3)汽车排气。汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤，行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。

　　(4)向土壤倾倒固体废弃物。堆积场所土壤直接受到污染，自然条件下的二次扩散会形成更大范围的污染。

　　(5)农业区过量施用农药、化肥。

　　据相关资料不完全统计，通过上述途径，环境中大约有90％的污染物都将进入或经过土壤。污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。土壤中的重金属元素可能通过食物链不断地在生物体内富集，甚至转化为毒害性更大的甲基化合物，对食物链中某些生物产生毒害，或最终在人体内蓄积而危害健康。土壤中重金属污染的来源按其分类，可分为自然来源和人为来源。在自然来源中，土壤的成土母质及成土过程既影响了土壤中重金属的含量，又使得重金属能在土壤环境中广泛分布；人为来源主要来自人类日常的生产、生活。

　　土壤重金属污染的来源主要有：

　　1.1自然来源

　　自然来源主要来自于大气干湿沉降。伴随社会的发展，大量燃烧石油和煤碳以及汽车等排放的尾气等被排人大气，破坏了大气的正常组分，使空气中含有了大量的重金属元素，这些重金属元素既可直接沉降到土壤中或被土壤吸附，也可被植物吸收后，通过植物生长过程传输至土壤而引起土壤重金属污染。

　　1.2人为来源

　　(1)农业生产

　　由于现代农业生产大量使用化肥、农药，化肥在促进生物生长，农药在杀灭虫害、杂草的同时既会造成土壤和农作物污染，也会带人一些重金属，由于重金属元素的累积作用，造成土壤中重金属元素的含量不断上升，从而引起污染。而在一些污水处理普及率高的地区，污水处理后污泥常施用于农田，作为农作物生长肥沃土，但由于城市污水处理厂污泥成分复杂，根据相关统计资料可知，我国的城市污水处理厂污泥的pH范围通常在6.30--6.91之间，属弱酸性,且通常都含有一定数量的重金属元素。

　　(2)污水农用灌溉

　　由于中国水量分布的不均匀性，导致部分地区水资源的匮乏，加上部分工业废水未经处理直接排人河流，使得这些污水成为农业灌溉用水的主要组成部分之一。污水灌溉是属于面源污染，一旦污染，受污染的面积将很大，而含重金属浓度较高的污染表土易在降水的作用下进人水体中，从而再次引发水体污染，如此往复，恶性循环。由此可见，污水灌溉引起的土壤重金属污染危害性已对农业及日常生活、生产产生了很大的不良影响。

　　此外，含重金属废弃物堆积、金属矿山酸性废水污染等，乃至于在饲料中添加的高含量Cu和Zn，作为肥料施入农田后也会对土壤造成危害，成为土壤重金属污染的重要来源。

　　2、土壤重金属污染的修复

　　由于土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。目前，对土壤重金属污染修复技术的研究，取得了可喜的进展。具体有以下几种措施：

　2.1修复土壤重金属污染的工程措施

　　主要包括客土(指用质地好的外地土壤或人工土壤置换原生土的外地土壤)换土和深耕翻土等措施。被重金属与难分解的农药严重污染的土壤在面积不大的情况下，可采用换土法，这是目前彻底清除土壤污染的最有效手段，但是对换出的污染土壤必须妥善处理，防止次生污染。此外也可进行深翻，将污染的土壤翻到下层，以降低单位土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤生态系统的危害，然后通过长期的生物修复过程，恢复土壤的健康状况。当然，掩埋深度必须根据不同作物根系发育特点，以不致污染植物生长为原则。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降。

　　2.2几种常见的土壤重金属污染物理化学修复方法

　　(1)电动修复。就是通过电流的作用，在电场的作用下，土壤中的重金属离子和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，然后进行集中收集处理。实践表明，土壤pH、缓冲性能、土壤组分及污染金属种类会影响修复的效果。该方法特别适合于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，并可以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。

　　(2)电热修复。就是利用高频电压产生电磁波，产生热能，对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤。

　　(3)土壤淋洗。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。该方法的技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗液。目前来看，土壤淋洗以柱淋洗或堆积淋洗更为实际和经济。

　　2.3土壤重金属污染的化学修复

　　化学修复就是向土壤投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗(抵抗特定重金属的化学反应)或沉淀作用，以降低重金属的生物有效性。如向土壤中投放硅酸盐钢渣，对Cd、Ni、Zn离子具有吸附和共沉淀作用。农田土壤中的Cd多以磷酸镉的形式沉淀，磷酸汞的溶解度也很小。沸石是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体，含有大量的三维晶体结构和很强的离子交换能力，从而能通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属的危害。同时，主要由氧元素、氢元素、碳元素组成有机物可促使重金属以硫化物的形式沉淀，且有机物中的腐殖酸能与重金属离子形成络合或螯合物以降低其活性。化学修复是在土壤原位上进行的，简单易行。但并不是一种永久的修复措施，因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态，重金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。

　　2.4土壤重金属污染的植物修复

　　植物修复技术是利用植物对某种污染物具有特殊的吸收富集能力，将环境中的污染物转移到植物体内或将污染物降解利用，对植物进行回收处理，达到去除污染与修复生态的目的。植物修复的机理通常包括植物固定、植物挥发和植物吸收3种方式，具有成本低、可提高土壤肥力、避免二次污染以及对环境扰动小等优点，被广泛应用于土壤重金属污染治理中。其中，应用最多的是植物吸收。

　　植物吸收是利用耐受并能积累重金属的植物吸收土壤环境中的金属离子，将它们输送并贮存在植物体的地上部分，通过种植和收割植物而去除土壤中的重金属。这些能够大量吸收并累积重金属的植物称为超富集植物，其对某种重金属的累积量是普通植物的10～倍以上。通常超富集植物被要求具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强等特点，以及具备对多种重金属较强的富集能力。当前发现Cd、Co、Cu、Pb、Ni、Se、Mn、Zn超积累植物四百余种，已有部分这类植物被广泛用于土壤重金属污染的治理之中。植物吸收技术是目前应用最多、最有发展前景的土壤重金属污染植物修复技术。

　　3、结语

　　随着经济和社会的高速发展，我国土壤重金属污染现象日益严重，探求土壤污染的防治问题已迫在眉睫。因此，结合我国土壤重金属污染的现状，采取有效措施，在明确引起污染原因的基础上，对重金属污染土壤进行有效修复，这对于维护社会稳定，保持社会经济健康发展均具有十分重要的现实意义。

文章来源：硅肥世界