关键词：土壤污染；重金属污染；修复；现状
引言
土壤是指位于地球表面具有肥力、能生长植物的疏松层，由矿物质、有机物、空气、水、生物等组成。土壤具有连续不断的提供植物生长所必需的水分、营养物质，协调土壤空气、温度等环境条件使之利于植物生长的能力。土壤污染则是指人类生产和生活等过程产生的废弃物，通过不同的途径进入土壤环境中，积累到一定程度，超过土壤的自净能力，破坏土壤的生态平衡，从而引起土壤成分、结构以及功能的变化，导致土壤质量恶化的现象，土壤污染形势十分严峻[1]。其中，土壤重金属污染，特别是土壤有毒重金属污染防治一直是国内外的难点和热点研究课题。
本文对近年来土壤重金属污染现状及土壤重金属污染的修复技术的原理、优缺点和案例等作一简述。
1 土壤重金属污染现状与危害
1.1 土壤重金属污染现状
我国土壤环境状况总体也不容乐观，土壤污染事件频发，镉大米、血铅、铬渣、砷中毒等事件层出不穷，我国土壤重金属污染区域分散于全国各省，且情况比较严峻，对我国经济发展、生态环境、社会稳定等构成威胁。
1.2土壤重金属污染的来源
土壤重金属污染成因大致可以分两类，即自然因素以及采矿、工业等人类活动，其中人类活动是造成或加剧土壤中重金属超标的主要原因。
土壤重金属污染的人为来源主要为金属冶炼、采矿、电镀等工矿企业“三废”排放，汽车尾气的排放以及农业生产中污水灌溉、化肥的不合理使用、畜禽养殖等人类活动。广东大宝山、广东乐昌铅锌矿区、江西乐平德兴铜矿区等都属于典型的矿业活动导致的重金属污染区域。
1.3土壤重金属污染的特点
土壤重金属污染的过程中具有潜伏性或隐蔽性、不可逆转性或持久性、间接危害性等特点，它们不仅导致土壤肥力下降，农作物减产、品质降低，还容易引发地下水污染，并通过食物链在植物、动物和人体内积累[2]。
（1）潜伏性/隐蔽性
土壤重金属污染的潜伏性或隐蔽性具体表现为：土壤重金属污染的危害需要经历很长的一段时期之后才会表现出来。在较短时期内很难直接观测土壤重金属污染的危害症状，污染物质容易在不断积累过程中超出土壤承受能力或者土壤环境条件发生变化时，重金属才有可能被活化，诱发严重的生态灾害，所以被称为“化学定时炸弹”[3]。
（2）不可逆转性/持久性
土壤重金属污染的不可逆转性或持久性具体表现为：一般重金属进入土壤后，不能被微生物降解，重金属污染土壤的过程是一个不可逆的过程。当大气、水受到污染后，切断污染源，可以通过自净作用消除污染，但重金属污染土壤几乎无法通过自净作用使污染问题得到逆转。故而土壤重金属污染一旦发生，往往很难消除和恢复，治理土壤污染所需的成本高，周期长。
（3）间接危害性
土壤重金属污染的间接危害性具体表现为：重金属很难被微生物降解，并具有强累积性，一旦进入土壤，易通过食物链富集，进入人体内，严重损害人的神经、免疫系统等，危害人体健康。此外，土壤重金属污染还容易引发地下水污染，扩大污染面积，通过食物链或其他途径危害人体健康（如图1所示）。
图1.土壤重金属污染间接危害人体健康的途径
1.4土壤重金属污染的危害
土壤重金属污染是我国面临的重大的环境问题之一。土壤重金属污染严重影响土壤质量、农产品产量，危及食品安全、人体健康、生态平衡甚至社会稳定。土壤重金属污染的危害可以从以下几方面进行阐述。
（1）土壤中的重金属会直接影响植物的形态、生长、繁衍，阻滞作物生长发育，导致作物减产，造成严重的经济损失。例如锌是植物生长必不可缺的营养元素，但土壤中Zn过量，会阻碍植物根系生长，还会使植物地上部分产生褐色斑点，进而坏死。
（2）土壤中的重金属一般具有强累积性，会在作物内富集，降低作物质量，并通过食物链在人体和动物体内富集，危害人体健康，诱发各种疾病。例如铅通过消化道进入人体后，以蛋白质复合物、可溶性盐、不溶性磷酸盐等化学形态进入血液循环或沉积在骨骼中，干扰有机体的多种生理活动，损害有机体的神经、免疫、消化系统等，危害人类健康。
（3）土壤受到重金属污染后，土壤中的重金属会通过淋洗、地表径流等水里作用下进入水体，还会通过风力作用进入大气中，导致地表水污染、地下水污染、大气污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题[7]。例如成都郊区土壤受到汞、铬等重金属污染，导致该区域周边水井中汞、铬等严重超标。
2 土壤重金属污染修复技术
土壤重金属污染具有潜伏性、隐蔽性等特点，已经成为我国面临的重大的环境问题之一。重金属污染土壤的高效修复技术一直是研究的重难点。目前，常见的土壤重金属污染的修复方法可以分为三大类，即物理修复方法、化学修复方法和生物修复方法。
2.1 物理修复方法
物理修复方法主要是通过各种物理过程将重金属从污染土壤中去除或分离的修复方法。物理修复法是最先发展起来的土壤修复技术。常见的物理修复技术有换土、热处理、电动修复等技术。
（1） 换土法
换土法又称客土法，是指在重金属污染区域覆盖新的未被污染的清洁土壤，或将污染土壤深翻至土壤底部，抑或直接挖出污染区域表层土壤并覆盖新的健康土壤等。换土法耗费大量人力、物理、财力，修复成本较高；此外置换出来的表层土壤可能导致二次污染，依旧需要进一步处理。
（2）热处理技术
热处理技术是通过热蒸汽、微波、红外辐射等方法对土壤进行加热处理，使土壤中Hg、As、Se等具有挥发性的重金属从土壤中解吸挥发以达到修复土壤的目的；该方法的优点为工艺简单，能有效去除土壤中的重金属。其缺点为能耗大，费用高，适合去除易挥发的重金属，此外，热处理是会影响土壤结构。
（3）电动修复法
电动修复是通过在重金属污染土壤区域两侧插入电极，并施以电压形成电场梯度，以土壤空隙中的水分或者外加流体作为介质，土壤中重金属污染物在电场作用下移动至电极两端，然后通过电沉降、电沉积、离子交换等方式收集并集中处理，从而去除土壤中的重金属。图2为电动修复法修复污染土壤的机理图。
图2.电动修复法修复污染土壤的机理图
2.2 化学修复方法
化学修复方法主要是施加各种化学药剂降低土壤中重金属浓度或毒性，或使之完全无害化，从而使得土壤部分或全部恢复至原始状态。土壤重金属污染涉及面广，采用物理修复方法成本过高，化学修复方法因而得以发展。常见的化学修复方法有：化学氧化/还原、化学淋洗、化学固化/稳定化等。
（1）化学氧化/还原法
化学氧化/还原法是在重金属污染的土壤中加入氧化剂或还原剂，通过氧化还原反应改变重金属的存在形态，以降低土壤中重金属的活性或生物毒性，从而到达土壤修复的目的。常用的氧化剂、还原剂为：高锰酸钾、双氧水、二氧化硫、硫化氢等。化学氧化/还原技术较为成熟，实际应用广泛。
（2）化学淋洗法
化学淋洗法是利用化学溶剂溶解土壤中的重金属，使得重金属从土壤固相中转移至土壤液相，以达到去除污染土壤中重金属的目的。可以将淋洗液注入重金属污染区域的土壤中，再通过抽提土壤中溶解了重金属的溶液，从而达到修复目的；也可以将污染土壤挖出，并与淋洗液充分混合，通过筛选分离洗涤等步骤，将修复后的土壤回填或移至他处进行再次利用。
（3）化学固化/稳定化法
化学固化/稳定化法是防止或降低污染土壤释放污染物过程的一种土壤修复技术，普遍应用于重金属污染土壤无害化处理。该方法是通过在重金属污染区域加入固化剂，利用吸附、螯合、离子交换等作用使土壤中重金属钝化，并降低其迁移性和生物毒性，使其长期稳定存在于土壤中。
2.3 生物修复方法
生物修复方法主要是通过各种生物的生命活动改变土壤中重金属的化学形态以降低重金属的迁移性、生物毒性，或者通过生物的吸收、转化等作用吸附固定重金属以降低其在土壤中的浓度，从而实现环境净化的一种土壤修复方法。常见的生物修复方法可以分为三类：植物修复法、微生物修复法以及动物修复法。
（1）植物修复法
植物修复法是指利用植物吸收、代谢等生理生化过程或植物根系分泌物的螯合作用等来降低土壤中重金属的含量，改变重金属的化学形态，降低其迁移性和生物毒性，以达到修复污染土壤的目的。根据植物修复机理的不同，可分为植物萃取、植物蒸发、植物固定三种。
图3.硒超富集植物印度芥菜（左）、砷超富集植物蜈蚣草（中）、锰超富集植物商陆（右）
（2）微生物修复法
微生物修复法是利用土壤中微生物吸收、转化、氧化还原等作用，改变土壤中的重金属化学形态，降低其生物毒性、化学活性，或使重金属发生沉淀等，从而达到土壤修复的目的。该法虽然能在一定时间段内降低土壤中重金属的含量，但微生物死亡后会将体内重金属再次释放至土壤中，导致土壤二次污染。动物修复法
（3）动物修复法
动物修复法是指通过土壤中的一些低等动物吸收土壤中的重金属，从而降低土壤中的重金属含量，以达到修复土壤的目的。动物修复法常用的动物有蚯蚓、鼠等。
3 结语
近年来，我国土壤污染事件频发，特别是重金属导致的土壤污染事件，土壤重金属污染已然是我国面临的重大的环境问题之一，因此关于土壤重金属污染的高效修复技术成为近年来的研究热点。目前，常见的土壤重金属污染的修复方法可以分为三大类，即物理修复方法、化学修复方法和生物修复方法。三大土壤污染修复技术都有各自的优缺点，因此在实际工程中时，应根据污染现场的实际情况（污染物种类、含量、土壤环境等）选择最合适的土壤修复技术或选择多种技术联合使用，以达到效果最好，成本最低的目的。
参考文献：
[1]魏样，韩霁昌，张扬，等.我国土壤污染现状与防治对策[J].理论研究，2015，320：11-15.
[2]石平.辽宁省典型有色金属矿区土壤重金属污染评价及植物修复研究：[D].东北大学，2010.
[3]高文谦，陈玉福.铅污染土壤修复技术研究进展及发展趋势[J].有色金属，2011，63（1）：131-135.
[4]吴平，谷树忠.我国土壤污染现状及综合防治对策建议[J].发展研究，2014，4：8-11.
[5]梁家妮，马有华，周静.土壤重金属污染现状与修复技术研究[J].环境整治，2009：45-48.
论文作者:曾祺慧
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/6/6
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