中陇环境专利工艺技术分享|重金属污染土壤修复

 

 

近年来，土壤污染问题越来越受到人们的关注。《中国生态环境状况公报》指出，重金属是影响我国土壤环境质量的主要污染物。土壤重金属的主要来源包括肥料和农药的施用、污水灌溉、采矿和冶炼、化石燃料精炼、城市垃圾处置和交通运输等。

 

土壤是人类赖以生存的最基本的物质基础之一，由于重金属污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，并可经水、植物等介质最终影响人类健康，所以采取措施对重金属污染土壤进行修复是必要的。现阶段土壤重金属污染修复主要有物理法、化学法和生物法三大类。

 

 

大多物理分离修复技术都有设备简单、费用低廉、可持续高产出等优点，但是在具体分离过程中，需要考虑各种因素的影响。

 

 

 

 

该方法包括深耕翻土、换土和客土等手段。土壤轻度污染时适用深耕翻土；重度污染区域治理则采用异地客土或换土。此方法的优势在于修复效果全面且技术成熟，然而工程量大、投资成本高，还易造成土壤肥力下降等问题。

 

 

 

 

此法将粒径分离(筛分)、水力学分离、密度(重力)分离、脱水分离、泡沫浮选分离和磁分离等技术应用于污染土壤中无机污染物的分离，适用于小范围内受重金属污染的土壤。

 

 

 

 

土壤隔离法是指采用防渗的隔离材料对土壤重金属污染区域进行分割、隔离，这种隔离既包括横向上的隔离也包括垂向上的隔离。隔离法主要应用于重金属污染严重，且难以治理的污染土壤。这种土壤中的重金属会随着地下水的流动而运移，随之而来的就是地下水重金属污染和地表水重金属污染。由于难以治理，或者治理时间较长，用隔离法将其隔离起来，防止对外部继续污染。

 

 

 

 

热力修复技术利用热传导(加热井和热墙)或辐射(如无线电波加热)实现对土壤的修复，包括高温(约1000℃)原位加热修复技术、低温(约100℃)原位加热修复技术和原位电磁波加热技术等。

 

 

 

 

 

重金属在土壤中的存在形态决定了重金属的可移动性，土壤的理化性质如有机质含量、pH值和Eh值等均可影响重金属的存在形态。化学固化法就是加入固化剂改变土壤的理化性质，从而改变土壤中重金属的存在形态、降低重金属的可移动性，以达到将重金属固化的效果。

 

常用的固化剂有石灰、磷灰石、沸石、堆肥和钢渣等，不同固化剂固定重金属的机理不同，如石灰主要通过重金属与碳酸钙的共沉淀反应机制和重金属自身的水解反应实现固化，沸石通过离子交换吸附降低土壤中重金属的可移动性。

 

 

土壤淋洗法是通过逆转重金属在土壤中的离子吸附和重金属沉淀这两种反应，把土壤中的重金属转移到淋洗液中。首先将挖掘出的土壤进行去渣、分散，然后与提取剂充分混合，待重金属转移到土壤提取剂中后，用水淋洗除去土壤中残留的提取剂。处理后的土壤重金属含量达到正常水平后，可被再利用；淋洗液进行处理后可回收重金属和提取剂。

 

土壤淋洗技术的关键在于提取剂，须满足在提取重金属的同时不破坏土壤原有结构。目前常用的提取剂主要有硝酸、盐酸、磷酸、EDTA和DTPA等。

 

 

动电修复是将通以低直流电的电极插入污染土壤中，土壤中的重金属离子在电场作用下向电极迁移富集，然后进行集中收集、处理。动电修复近年发展迅速，在一些欧美国家已经商业化，这种方法可以控制污染物的流动方向，特别适合低渗透的黏土和淤泥土，其经济成本也比较合理。

 

 

 

 

 

植物稳定技术既可以减少污染土壤的水土流失也可以固定土壤中的重金属，该方法主要适用于土壤黏重、有机质高的重金属污染土壤，目前主要用于矿区重金属污染土壤修复。植物稳定技术只是暂时将土壤中的重金属进行固定，并没有彻底解决土壤中重金属污染问题，重金属的生物有效性在环境条件发生变化时，可能会发生改变并重新对土壤造成污染。

 

 

植物挥发法主要是针对重金属元素汞，汞元素在环境中以多种状态存在，其中以甲基汞对环境危害最大，且最易被植物吸收。现在已发现一些耐汞的细菌，能够催化转化甲基汞和离子态汞为毒性低、可挥发的单质汞。

 

植物挥发法的发展趋势就是运用分子生物学技术将耐汞细菌转导到植物中，再利用经过转导的植物修复汞污染土壤，将土壤中各种形态的重金属汞直接挥发到大气中去，其优点为不需要处理含重金属汞的植物体，而是将其作为一种长久的“处理设施”运行维护下去。缺点是将重金属汞转移到大气中，对人类和生物存在一定的潜在风险。

 

 

微生物修复的实质是生物降解，即微生物对环境污染物的分解作用。由于微生物个体小、繁殖快、适应性强、易变异，所以可随环境变化产生新的自发突变株，也可能通过形成诱导酶产生新的酶系，具备新的代谢功能以适应新的环境，从而降解和转化那些“陌生”的化合物。

 

微生物根据来源不同分为3类：本土微生物，外来微生物和基因工程菌(GEM)。目前在生物修复中应用的主要是本土微生物，外来微生物主要用于本土微生物由于种种原因不能进行重金属污染土壤修复的情况。

 

 

利用土壤中的某些低等动物（如蚯蚓、鼠类等）吸收重金属，降低污染土壤重金属的含量。例如蚯蚓在土壤中活动时会摄入土壤中的有机质和重金属等物质，将蚯蚓引入到重金属污染的土壤中，待其富集重金属后，可采用电激、清水等方法驱出蚯蚓，对蚯蚓进行集中处理从而实现对土壤的部分修复。

 

土壤动物修复法也存在一些局限性，比如土壤动物的活动受土壤环境条件的限制（如温度、湿度、土壤质地等），而且土壤动物对重金属的吸收富集能力有限，通常不能将土壤中的重金属含量降低到很低的水平，可能需要与其他修复方法联合使用。

 

 

 

污染土壤修复是一项长期且复杂的工作，在未来需进一步深化跨学科研究，整合各类修复技术之长，形成更为高效、绿色、可持续的综合修复体系。然而在全力推进土壤修复工作的同时，更要秉持前瞻性与系统性思维，通过优化产业结构、革新生产工艺、强化环保监管、提升公众环保意识等多维度举措，从源头上杜绝污染的产生，为土壤健康筑牢坚实防线 。