邓书华
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摘 要：土壤是植物赖以生长的支撑，是人类生存活动的基础，也是地球上的重要资源。然而社会不断发展，工业化趋势增强，重金属等污染因子没有经过处理便大量排放，致使土地污染日趋严重，对人们的日常生活也造成了不利影响，逐渐引起人们的重视。为改善这一情况，相关工作人员大力发展土地修复和改善技术。只有切实解决土地污染问题，才能进一步提升国民生活水平，推进世界范围内的人体健康事业发展。
关键词：重金属污染；土壤修复技术；工程应用
1 重金属污染土壤的形式
在一般情况下土壤的重金属污染源包含铅污染、镉污染、汞污染、铜污染等，随着人类社会对土地的持续利用，近几年我国受重金属污染的土地面积不断增加，已经达到了上千万公顷，且遭受污染的土地面积中有八成以上的土地没有及时被修复，最终严重影响了土壤质量，危害了社会发展和生态环境质量。经过有关调查研究发现，汞污染是土壤重金属污染的主要形式，每年有高达3万公顷的土壤会遭受到镉的污染，最终使得我国粮食产量直线降低。
2 重金属污染土壤的根源分析
在大自然环境中，重金属一般存在于岩石或者土壤之中，由此不仅会威胁土壤本身的质量，而且也会威胁现代工业的发展，因为在采矿、冶金操作的时候往往会将岩石或者土壤中的重金属完全释放出来，最终使得金属成分达到土壤中并无法被有效降解，引发土壤金属污染。特别是在空旷的土壤上，受矿物开采、运输的影响，所经过的地区往往会出现更为严重的土壤污染。
经过相关分析最终发现，土壤污染的根源包含以下几种：第一，工业废气污染。工业废气在排放之后沉降到地表，通过地表渗透到土壤中并持续性地在土壤中逗留，最终引发工业污染。第二，矿区固体废弃物污染。在开矿操作过程中所产生的一些工业污染也会渗透到土壤中。第三，工业废水污染。部分地区的纯净水资源不足，不得不选用废水浇灌土地，最终导致工业废水中的重金属进入到土壤中，引发土壤的重金属污染。
3 化学修复技术
3.1 化学还原修复技术
化学还原修复技术是指利用一些还原性能强的化学试剂，以氧化还原反应原理为科学依据，通过反应将被污染土地中存在的重金属污染物质转化为低价态，减少其迁移性和毒性。该方法常用于含高价态铬物质污染土地的修复过程。根据一般情况而言，相关工作人员选择的充当还原剂的反应物主要包括纳米铁、低价铁、亚硫化物等。梁金利等研究人员曾对此进行主题研究，探讨各类还原剂与高价铬的反应程度与反应速率。最终的研究结果表明，如果选择亚硫酸钠作为还原剂，可以达到最好的解毒效果。该反应对酸碱度条件要求不高，对温度要求也不苛刻。其在较广的PH值范围内、较低的温度条件下都可以快速进行，反应较为彻底。在 pH 为9.5 的条件下，还原率可以超过97%。Zhu F 等实验结果表明，在 pH 为 5，温度为30℃左右时，零价的铁镍混合物与含铬化合物进行反应，还原率高达 99.84%。综上可知，化学还原修复法简单高效，但仅适用于多价态重金属污染土壤，应用范围较窄。
3.2 固定化/稳定化修复技术
固定化/稳定化修复技术，即将特种化学试剂与土壤混合，为重金属污染物与化学药剂发生反应制造条件。这种方法的目的是改变土壤中重金属污染物的存在形态，减弱其溶解性与迁移性，进而降低其毒性与危害性，最终达到避免土壤中重金属危害生态环境与动植物健康的目的。就我国相关行业现状而言，工作人员主要选用蒙脱石、海泡石、膨润土、硅藻土、沸石、碱性物质、有机物质、煤矿尾渣等作为稳定化药剂进行反应。利用这些药剂的吸附作用或者螯合作用，与土壤内重金属污染物进行反应，将重金属转化为较为稳定的化合物。这种方法适用范围较广，被作为通用方法。
Cao 等研究结果显示，针对含铅污染的土地，可以选择添加磷酸盐。此举可以大大降低土壤中的有效铅含量。综合分析可知，稳定化技术具有成本投入较低、治理周期较短、操作过程方便等优点，但却具有一个严重的缺点。根据上文可知，稳定化技术并没有彻底除去土壤中的重金属污染物，只是通过改变其存在形态，降低其毒性。然而，如果外界环境出现剧烈改变，便可能导致“二次污染”。所以，稳定化技术并非长久之计。
4 物理修复技术
根据我国目前行业现状，相关工作人员常用的物理修复技术包括客土法、电动力修复法、换土法、热脱修复法、翻土法等。
4.1 客土法、换土法、翻土法
这三种方法操作比较简单，运用较为广泛。具体而言，便是在被污染区域土壤中添加洁净土壤，或用外来净土替换被污染土壤。污染较轻的地方，可以加入洁净土并深耕混匀，达到稀释的目的；若需要修复污染情况比较严重的土壤，则直接将被污染区域土壤全部挖出，替换洁净土。工程废土统一外运至固定场所，进行相关技术处理。这种方法虽然简单快捷，但是工程量较大，相关处置费用高昂，目前仅应用于小面积、高污染土壤的修复。
4.2 电动力修复法
该种方法作为原位土壤修复方法，工程量较小，成本投入较低，去除土壤中重金属效果较好。其原理较为简单：在被污染土壤中插入电极，外界施加微弱电流形成电场，受到电场作用，重金属定向迁移，形成重金属富集区，最后集中处置（见图 1）。该方法最大的消耗是电能，其它处置费用较低。Cr（III）污染土壤常用此方法进行处理。然而，该方法会可能会改变土壤中原有成分的存在形态。同时，修复后的土壤状态会受到土壤组分影响。
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图 1 电动力修复法示意图
5 生物修复技术
该种方法包括所有通过生物进行的土壤污染修复技术。具体而言，一切通过微生物、植物、动物转化或吸收污染物、消除污染物毒性、或转化有毒害污染物为无毒害，降低污染物在土壤中的含量，阻断污染物扩散过程的方法都属于生物修复。本文将主要介绍主体分别为植物和微生物的两种修复方法。
5.1 植物修复法
该种方法是一种通过植物各种特性积累或提取重金属污染物的方法。目前常用的方式包括：植物提取、固定和挥发。应用范围最广的是植物提取技术。现阶段，世界上已有专门实验说明植物对于Cr等重金属具有吸附提取效果。
综合植物修复方法的相关特性进行分析可知，其成本投入不高，操作过程方便简单，对土壤原本性质不会造成影响。基于以上优点，植物修复方法逐渐受到相关工作人员的重视。同时，植物修复方法的缺点也比较明显。其操作周期较长，并且需要考虑到项目所在地具体条件，植物的耐受性与专一性。就目前的技术而言，植物修复仍然难以大规模使用，并且其对复合型污染土壤无法起到很好的作用。
5.2 微生物修复法
就目前的相关研究结果显示，微生物虽然并不具备降解重金属的能力,但其可以对土壤中的重金属进行转化和固定，进而改变其存在形态，最终达到减弱其毒性、生物可利用性和移动性的目的。微生物可以催化重金属的氧化还原反应与去甲基化反应。重金属元素存在于土壤中，便会对土壤造成污染。然而，其存在方式多样，并不局限于某种确定的价态与形态。而不同的存在方式导致了其不同的毒性与溶解性。因此，如果利用微生物催化重金属反应，便可以改变重金属元素价态或形态，进而达到降低重金属毒性的作用。目前，较为常见的微生物修复是对含有铬、汞、硒和砷等重金属土壤的修复。有关研究表明，从甘蔗中分离出的Streptomyces sp. MCI 可以大幅度减少土壤中高价铬含量。
总体来看，该种方法具有对于土壤原本性质影响较小、便于原位处理、工程量小等优点，但受制于土壤条件等因素，菌种筛选需要较长时间，且与原生菌种存在竞争，影响了大规模工程化应用。
6 重金属污染土壤修复工程实例
6.1 修复技术方案选择
由于项目施工场地实际情况有差异，具体的修复方案必须结合场地情况综合考虑。上文提到的场地按照预算将用作仓储即将投入使用。因此用于修复的时间比较有限，应该优先选择速度较快、周期较短的修复方案。
想要处理修复遭受重金属严重污染的土地，若按照传统想法去除土壤中的重金属污染物，花费较多，将产生较高的成本损耗。除此之外，还有可能对该区域造成二次污染，进而严重影响生态环境。分析本项目可知，污染土壤中含量最高的污染物质为铅与pH。就目前情况而言，污染土壤总量不大，大部分处于据地表3m之内的浅层。根据国家相关规定，满足相关标准。进一步结合本项目的具体施工时间要求，参考本项目涉及土壤区域的具体污染程度，全面考量项目技术要求、项目具体操作性、成本可控性等要素，确定最佳方案，进而使用最优修复方案进行修复。等项目完成，土壤修复结束后，还要对整个区域进行生态修复，防止二次污染的产生。
根据场地实际情况，由于尚不明确其具体地质属性，想要更好地达成修复目的，进一步巩固修复效果，应该放弃常用的稳定化/原位固化修复技术，改用异位稳定化/固化方案，修复工作效果更佳。
6.2 工艺方案设计
调查该项目涉及区域可知，存在土壤污染的区域总面积达到8000m2。结合项目场地具体情况，最终确定需要修复约6000m3受污染土地。
考虑到项目工程量和受污染土地情况等因素，相关工作人员准备采取异位修复方案。工作人员确定每天工作量为60m3，相关设备单日最多使用8小时。修复距地表距离小于5m的受污染土地时，采用稳定化修复技术。待修复工作满足相关要求后，还需要进行土壤回填工作。根据我国土壤修复行业现状，相关工作人员应该优先选用科学环保、环境友好型的稳定剂。为确定稳定剂的最终配比与具体用量，工作人员应该进行前期的实验工作。先对受污染土地所含污染物种类进行分析与统计，再针对不同类型和含量的污染物进行药物配比、实验分析，最终通过小规模实验确定计划的可行性。具体处理过程如上图。
根据现阶段我国行业现状分析，土地修复工作主要按照以下标准实行。
其一，距地表5m内土壤受重金属污染程度达到国家相关规定，应该采取稳定化修复措施。修复工作完成后，再根据施工场地的具体情况进行暂存。其二，对于深度大于0.5m的被污染土壤，应该首先采取稳定化修复措施。修复工作完成后，还需要对下层进行土壤回填。下层回填完成后，再进行表层土回填，并在其上铺一层净土。根据相关规定，修复施工产生的废土不允许向外运输。如果存在特殊情况，需要外运项目施工产生的废土，必须提前规划好合适的堆积点，并详细说明土壤的酸碱度等各项性质。
结 语
综上所述，随着城市化与工业化进程的推进，工业废水未经处理大量排放，致使土壤、空气等受到污染。因此，在新的历史时期需要相关人员借助先进的科学技术来研究处理重金属污染土壤的方式，旨在借助生物、物理和化学技术有效去除土壤中的重金属。
参考文献
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