土壤重金属污染治理多方演化方法研究

汤大山

（江苏省徐州环境监测中心，江苏 徐州 221000）

土壤是地球表面上一种复杂的化学物质，是由人类活动、地形、气候、生物等多种因素共同影响而形成的一种动态生物系统。土壤的最大作用是能够为生物的生长和繁殖提供一个基础的条件。在整个地球的生态系统中土壤是非常重要的，它与地球生物、水，还有大气等自然资源相互制约、相互影响。然而，人类科学技术的快速发展，带动了整个世界经济的迅速发展，不仅对土壤资源进行了过度利用，而且还不断向其中排放污染物质，导致土壤环境质量严重下降，其中的污染物严重超标，尤其是重金属类污染物。这些重金属类物质会通过降雨渗透进入到地下水中，还会通过植物的吸收进入到农作物当中。重金属类物质具有很强的隐蔽性和潜伏性，而且一般情况下很难降解，随着时间的推移就会转移到人类的身体中，进而加大了危害的范围和深度，最终受害的还是人类自身。

1.重金属污染概述

重金属污染指的是密度>5的金属或其他类型化合物对环境造成的污染。产生此类污染的主要原因是采矿工业、含有重金属的工业污水、废气、农业面源、机动车尾气等涉重污染物排放到环境中，最终污染土壤的过程。重金属污染与其他类型的有机化合物污染有所不同，因为部分化合物能够通过自然的自身净化能力将有害物质降解。而重金属具有富集性，通过环境的自净能力难以降解，且在土壤中分布很广，一旦环境产生变化，重金属形态转换，就会造成环境污染，最终危害人类的健康。需要注意的是若土壤已经被重金属污染且治理困难，就只能通过置换土壤的方式来改善。

2.土壤重金属污染的现状

2.1具有地域性分布的特点。我国的土壤重金属污染有很明显的地域性分布特点。将国土分为中部、东部和西部三个部分，经分析可以发现，其中土壤重金属污染的现象差异明显。众所周知，中部是我国主要的金属矿产地区，在开采过程中难免造成大量的污染物泄露，对其造成的土壤重金属污染，我国相关部门有必要提高重视程度。

2.2无机元素是主要污染物。由于污染物在各地区的分布各不相同，东北部的老工业区以及农耕地区的土壤重金属污染十分严重，若不尽快治理必然对当地居民的生命健康造成威胁。

2.3污染治理难度高。重金属污染在自然条件下很难通过土壤自身的能力降解，因此土壤一旦被重金属污染，基本无法恢复到原有状态。不仅如此，重金属污染物很容易被土壤中的胶质吸附，随着时间的推移不断堆积，越来越难治理。且当前重金属污染物在我国自然环境中存在的形态比较复杂，不同的重金属元素在土壤中有可能产生化学反应，再产生新的污染，土壤酸碱性也会不停变化，最终导致重金属元素在土壤中以多种形式和状态存在，基本不能完全清除。

2.4特殊土壤地区。各类重金属物质本身是自然界的产物，而一些特殊的地区由于地质、气候等各种原因，造成了土壤自身含有的一些重金属物质较高。例如在我国云南、贵州、广西等地区自身含有的重金属镉、铅、锌、铜等相比其他地区较高；此外，还有一些地区的岩石中重金属含量高，例如石灰岩、喀斯特地区，在风化作用下释放出来重金属物质，富集到土壤中，增加了土壤中重金属物质的含量。

3.土壤重金属污染的危害

我国作为农业大国，植物生长不好会影响粮食产量，不仅如此，重金属会被植物吸收，影响牲畜和人类健康。简单讲就是在此类土壤中生产出的植物种子胚胎发育会受到阻碍，与正常种子相比，有丝分裂十分缓慢。若种子中重金属含量过高，种植的初期会产生出芽率低的情况，即便出芽，叶片也呈现枯萎和卷曲的状态，植物光合作用缓慢，最终就会导致根系发育不够完全，虽然也经历生长、发育，但不到成熟阶段，整株植物就会完全枯萎死亡。

土壤重金属污染之后，其中种植的植物会受到影响，主要的危害表现在植株矮小、生长缓慢，以及叶片面积下降、失绿等，农作物产量下降是必然的，不仅如此，质量也会相应降低。尤其是汞，若污染程度较高甚至会导致植物死亡。我国种植的农作物和果树种类很多，对重金属都有不同程度的吸收能力，因此治理工作迫在眉睫。

4.土壤重金属污染治理方式

4.1物理工程技术。物理工程技术治理重金属污染土壤的效果是得到验证的。此外将污染土深耕翻入深层也是治理方法的一种，不论上述哪一种方法进行重金属污染土壤治理，优势都在于操作简单，实施难度也不高。但也都属于治标不治本的方法，且投入很高，在治理过程中土壤结构和肥力都会受到不同程度的破坏，很容易对周边土壤造成二次污染。

4.2热脱附技术。具体方式是利用电力产生热能，再通过红外线加热的方式，污染物从土壤中分离出，集中收集后还需要进一步治理。此种方式治理的优势在于，对土壤结构的破坏不强，但适用范围并不广泛，在治理过程中也要投入大量的能源，基本上不会在大范围治理重金属污染土壤的地区使用。在收集分类出的污染物时，工作人员需要注意方法的使用，尽量避免产生二次污染。

4.3电动修复技术。该技术的工作原理是将直流电输入到土壤重金属污染的位置，促使区域内的土壤形成电厂梯度，在电流的作用下，重金属污染物能够逐渐移动到电极附近，工作人员对电极所处区域进行治理即可。

此种治理方式能够在其他治理方式不适用的区域达到良好治理效果，尤其是在低渗透的淤泥和黏土质地土壤中，只需要依靠电力，就能达到将重金属污染物从现场清除的效果。显然此种治理方式投入费用少，效果也十分理想。因此该治理方式后续的应用前景十分广泛，虽然目前的现场应用案例不多，但随着研究的进行，必然会成为未来土壤重金属污染治理的主要技术。

4.4玻璃化技术。玻璃化技术的工作原理是能够在热能的作用下，通过高温将土壤中的污染物融化成“玻璃状”，此种状态下的重金属物质结构紧密，能够将污染物转化成固体进行处理。该技术对于部分重金属元素能够达到从根本上治理的效果，且工作速度很快，目前面临的问题是该技术成本很高，因此仅在污染程度严重的土壤治理工作中使用。

4.5冰冻土壤技术。冰冻土壤技术原理很简单。工作人员需要全面掌握土壤重金属的污染源，并在地下布置垂直管道，有针对性地通入冰冻溶剂，将土壤中水分冻结，即可形成屏障，避免重金属继续向下渗透。严格来讲此种技术并不属于治理技术，只能作为防止重金属污染物扩散或其他治理技术的辅助使用。

4.6化学固化技术。化学固化技术就是指工作人员在受到污染的土壤当中加入固化剂，固化剂与土壤产生反应，就可以达到改变重金属形态的效果，最终控制土壤产生物的有效性及迁移性，达到降低重金属对土壤产生破坏的效果。固化剂的作用基本是辅助，将重金属凝固之后需要搭配的氧化还原等其他反应进行治理，降低重金属对土壤和周边环境的危害。

4.7化学萃取技术。化学萃取技术的工作原理是在污染土壤中加入化学萃取剂。萃取剂能够将重金属从土壤中分离出来，常用的萃取剂有螯合剂和酸萃取，此类物质的价格低，也不容易产生二次污染。在治理过程中，工作人员需要控制萃取剂浓度，避免治理效果不好，还导致土壤养分流失。

4.8植物修复技术。植物在生长过程中不断吸收土壤中的污染物，减少土壤中重金属的含量，能够达到此种效果的植物种类很多，但吸收的量却不相同。使用此种技术，为保障治理效果，工作人员应尽可能选择在重金属影响下生长时间长且吸收能力强的植物，一方面效果更好，能够避免治理不彻底导致重金属在土壤中继续反应和沉降，另一方面也能更快恢复土壤肥力和自净能力。

4.9微生物修复技术。微生物治理技术指的是在受到污染的土壤中添加微生物，利用微生物将高价重金属转化成低价形态，降低土壤毒性，直至重金属消失。对于重金属污染不严重的土壤，使用微生物技术基本能够将土壤状态恢复到原样，且微生物技术实际上符合绿色治理的原则，不仅不会造成土壤的负担，还能够随着时间的推移促使治理效果越来越好。

5.结论

综上所述，治理虽然能够暂时降低土壤中重金属的活性，或者将有害物质转移到动植物上，但实际后续的自然循环依旧会将重金属物质融入土壤，或随着时间推移，重金属物质又会恢复活性。土壤重金属污染治理是一项长期而艰巨的任务，它需要政府相关部门的大力支持，也需要科技工作者们贡献智慧与力量，最终才能打赢净土保卫战，还人类一个健康、安全、充满活力的大地母亲。