重金屬污染土壤修復(fù)治理技術(shù)概述

　　環(huán)保 引言

　　重金屬元素因其特有的物理化學(xué)性質(zhì)，在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活用品中被廣泛應(yīng)用。過去由于人們環(huán)保意識(shí)落后，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有重金屬的“三廢”隨意排放，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。國(guó)家環(huán)境保護(hù)部、統(tǒng)計(jì)局和農(nóng)業(yè)部于2010年聯(lián)合發(fā)布的《第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)》顯示：目前我國(guó)工業(yè)廢水中包括鉻、砷、汞、鉛等重金屬污染物進(jìn)入環(huán)境水體的年排放量為900噸；Singh等通過計(jì)算得出，在過去五十年中，全球排放到環(huán)境中的鎘達(dá)到2.2萬噸，銅93.9萬噸，鉛78.3萬噸，鋅135萬噸。這些重金屬對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，尤其是對(duì)土壤所造成的污染更為突出。重金屬對(duì)土壤的危害具有一定的潛伏期，可能在短時(shí)間內(nèi)顯現(xiàn)不出來，但當(dāng)其含量超過一定的限度或土壤環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，重金屬元素被活化，對(duì)土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定性、植物生長(zhǎng)及人體健康都構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，因此有人稱其為“化學(xué)定時(shí)炸彈”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前至少有3億畝土地(占全國(guó)耕地面積的1/6)不同程度受到重金屬污染，每年損失糧食超過12000萬噸，直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元。在此背景下，開展修復(fù)治理重金屬污染土壤的研究工作，以期恢復(fù)其應(yīng)有的耕作性能，意義重大。

　　1、土壤中重金屬的來源

　　土壤中重金屬來源通常有兩種途徑，一種為自然條件下，母巖和殘落的生物物質(zhì)中所含的重金屬經(jīng)過一系列的物理化學(xué)變化而存在于土壤中，此種情況一般含量比較低，不會(huì)對(duì)人體及生態(tài)系統(tǒng)造成危害。另外一種是人類生產(chǎn)、生活活動(dòng)過程所帶來的重金屬污染，這才是造成土壤重金屬污染的主要原因。下面分別從工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源及城市生活源三方面進(jìn)行論述：(1)工業(yè)源。在礦產(chǎn)開采、冶煉、皮革制造、燃煤發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“三廢”直接或間接進(jìn)入自然環(huán)境中，造成環(huán)境中重金屬污染。另外，大多數(shù)廢棄尾礦中的重金屬含量也比較高，在雨水淋溶及自然風(fēng)化等過程中向外部環(huán)境釋放，也會(huì)造成周邊環(huán)境受重金屬污染；(2)農(nóng)業(yè)源。在部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，會(huì)使用含有重金屬的污水進(jìn)行灌溉，使得污水中所含的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤中；此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥、劣質(zhì)化肥和農(nóng)膜中也含有一定量的重金屬，長(zhǎng)期不合理使用也會(huì)造成土壤重金屬污染。(3)城市生活源。含汞干電池、鎳鎘充電電池、鉛酸電池、溫度計(jì)、血壓計(jì)及含汞電光源等城市常見的廢棄物品中含有重金屬，由于這些廢棄物隨意丟棄，導(dǎo)致了污水處理廠的污泥、垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液及垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰中都含有大量重金屬，在加重城市生活污水及垃圾的處理負(fù)荷及成本的同時(shí)，還造成了環(huán)境重金屬污染。

　　2、土壤中重金屬賦存形態(tài)

　　土壤中重金屬對(duì)人體和環(huán)境的危害，主要取決于其在土壤中的化學(xué)性質(zhì)及賦存形態(tài)。重金屬在土壤中通過溶解、沉淀、凝聚、絡(luò)合吸附等各種反應(yīng)，形成不同的形態(tài)，形態(tài)不同，其遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)和污染性質(zhì)、危害程度也不相同。按照Tessier提出的分類法，可將土壤中的金屬元素劃分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。

　　其中，可交換態(tài)最為活躍，通常情況下它吸附于土壤中，當(dāng)土壤中含有過量的陽(yáng)離子溶液時(shí)即可將這部分吸附于土壤中的重金屬解吸出來，使其在土壤中表現(xiàn)為離子形態(tài)，生物可直接從土壤中吸收利用。碳酸鹽結(jié)合態(tài)的生物有效性僅次于可交換態(tài)，它是重金屬與碳酸鹽以沉淀或共沉淀方式的結(jié)合物，在土壤環(huán)境發(fā)生變化的情況下(如pH值由堿性變?yōu)樗嵝詴r(shí))，碳酸鹽發(fā)生分解，與之結(jié)合的重金屬即被釋放出來而被生物吸收利用。鐵錳結(jié)合態(tài)的活性弱于碳酸鹽結(jié)合態(tài)，一般是重金屬元素與土壤氧化物以專性吸附或共沉淀的方式結(jié)合，在還原條件下發(fā)生還原反應(yīng)之后，將其中的重金屬元素釋放出來為外界生物所吸收利用。有機(jī)結(jié)合態(tài)重金屬含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量及配位基團(tuán)含量有關(guān)，并且受到金屬離子的外層電子軌道形態(tài)的影響，相對(duì)比較穩(wěn)定，所以其生物有效性也比較低。殘?jiān)鼞B(tài)的重金屬被包含在礦物晶格中，對(duì)土壤中重金屬的遷移和生物可利用性貢獻(xiàn)不大，相對(duì)比較安全。