齐劭乾，安 迪

（河北省地质环境监测院，河北 石家庄 050023）

土壤质量对我国农业发展的影响力较大，土壤质量问题一直是我国农业研究中的重点之一。倘若土壤受到重金属严重污染，很容易引起植物基因变异，进而抑制其正常的成长与发育。我国土壤污染以农田、建设用地为主。因为污染源存在较大差异，需采取不同的技术或划分风险控制区来完成对土壤的针对性修复。

1 案例分析

在河北省唐山市古冶区范各庄镇，某焦化企业常年在厂区外及张庄户村渔场岸边非法倾倒、填埋大量固体废物，甚至包括该公司产生的危险废物和未经处理的生活垃圾等等，已覆盖区域高达数百亩，严重污染土壤和周边环境。工业垃圾中的污染物严重破坏了当地的土壤质量，使周边居民的生物畜牧和种植产业受到了极大的伤害。在对该地块场地调查研究基础上，分别扩展阐述不同类型技术方法及效果来为土壤修复提供策略。

2 重金属土壤污染分析

全面论述重金属土壤污染的灾害性及目前尚有的治理策略，对技术人员掌握重金属土壤污染的治理基础情况有所帮助，从中吸取教训，为其下一步修复技术的相关运用给予方向[1]。土壤重金属污染的危害程度：依据有关的学术科研机构公布的具体数据来看，我国耕地中铅、汞等重金属污染面积约2000 万m2，大致占据耕地总面积的1/5；且重金属对人体危害极大，易诱发引起人体多种恶性疾病，这些情况迫使我国及时采取行之有效的污染治理工作，切实提升土壤质量。

3 我国重金属污染土壤现状与问题分析

3.1 土壤重金属污染的形势

一般来说，土壤中的重金属污染源种类繁多，包括镉、铬、铅、汞等。据市场调查以及有关数据显示，我国沿海及中西部多个省份均被列为重点治理对象。其中汞污染最为普遍，每年影响近3 万公顷土地，直接导致水稻减产5 万吨，使产量大幅下降。由此可见，土壤重金属污染对我国粮食工业的发展和人民生活有很大程度的影响[2]。另外，重金属会与人体内的蛋白质和酶发生强烈的相互作用，导致其失活，危害人体的某些器官。一旦超过人体耐受限度，就会引发亚急性或者慢性中毒。如，日本的水俣病由汞污染导致的、骨痛是镉污染造成的，还有其他一些由重金属污染而引起的。

3.2 土壤重金属污染问题分析

焦化厂工序复杂，污染节点众多，如备煤和装煤在运输装卸、筛分过程中产生煤尘和焦尘，原煤洗选过程中产生的废水、矸石都会产生重金属污染；炼钢、炼铁环节均会产生含大量有害重金属元素的废气废水。这些污染物通过挥发沉降、渗透淋滤等形式进入土壤和地下水。近年来，由于城市布局战略的实施，部分炼焦企业陆续搬迁。然而，这些残留场所的土壤中含有大量致癌、致畸和致突变的污染物，对人体健康造成很严重的影响，因此，焦化场地的土壤污染调查和特征分析已逐渐引起社会各界的关注[3]。

长期以来，理论界和实践界对污染物的研究主要集中在水和大气上，而对土壤污染物的积累和迁移相对较晚。在选煤过程中，工厂会产生大量工业废水与烟气，这二者都会造成严重的污染。通过对北部钢铁厂土壤中的重金属污染进行实地调查，发现原来的炼焦厂和苯厂的土壤污染最严重，主要污染物是锰、铜、砷、汞、镉、铅等。

3.3 重金属污染土壤的修复

重金属污染土壤修复指的是借助特定的化学、物理或生物方法去除土壤中的重金属，或采用某种技术手段限制其向外界或其他部位扩散，从而达到土壤修复的预期目的。

4 重金属污染土壤修复技术的应用措施

4.1 化学修复技术在重金属土壤污染中的应用

化学修复技术是我国重要的污染治理技术之一，其中使用的化学试剂能够有效通过化学反应处理突然中的污染物质，起到缓解和解决污染问题的效果。

重金属污染土壤的化学修复方法是在土壤上喷洒一些具有化学性质的化学物质，以完成土壤的播种改良。化学修复的主要方式是依靠试剂与重金属的氧化还原反应，将污染物质有效转换为对土壤没有危害性的其他化合物。

4.2 化学固化法

土壤中重金属的形态结构决定了重金属的迁移。土壤的理化性质会影响重金属的形态，更改参数可以在一定程度上控制重金属在土壤中的迁移。化学固化法的基本工作原理便是通过固化剂吸附住重金属污染物，阻断其在土壤中的继续扩散。重金属化学固化的目的是借助添加固化剂改变土壤的理化性质，依靠吸附或沉淀降低土壤的流动性。重金属在土壤中的固定不单单能够降低深层土壤及地下水污染，并且能够重建土壤植被。

对焦化公司周围地区的土壤进行了分析，发现从地表到地面的土壤污染深度为2.3m，因此，在0m 至4m 的深度处收集样本。测试结果确定锰，铜和砷，汞，镉，铅和其他重金属超过了标准并确定了修复值。此外，对该植物地土壤质量的分析表明，从地表到地表以下23m 的土层能分为6 种类型。通过化学固化法可有效解决该地的土壤污染问题，通过固化剂对重金属的吸附作用降低上述重金属对土壤的伤害。所用的固化稳定剂与生石灰，硫化钠，磷酸二氢钾，氧化铝，水泥，铁粉等混合，其中石灰用于调节土壤的pH 值。磷酸盐，氯氧化物，硫化物等。与重金属和水泥结合作为固化基础材料。固化稳定过程包括土壤预处理和稳定过程。其中，前者需要对试验地的土壤进行破碎、筛选与控水处理。后者则需要添加稳定剂、搅拌、水土保持。后续的搅拌阶段需要确认土壤和稳定剂之间的融合程度，确保土壤的温度处于15℃与25℃之间，整个过程需要持续4 至5 周的时间。

4.3 土壤淋洗法

土壤淋溶是由逆转重金属在土壤中的离子吸附和沉淀，将重金属从土壤中转移到土壤淋溶液中。土壤提取物将清除残余物并分散挖出的土壤。经过上述操作后，它将与提取物充分结合。此时，重金属会转移到土壤提取物中，残留的提取物可以通过浸水去除。处理过的土壤达到常规水平，便能重复使用，应用的关键是提取物，它需要提取其中所含的重金属而不破坏土壤的原始结构。

4.4 动电修复法

电动修复是将低直流电极插入污染土壤之中。电流通过后产生的磁场会将重金属离子吸附到电极上，从而实现重金属物质的回收工作。重金属借助电渗和电迁移作用迁移到电极上，能够很好的控制其污染物的流动。

4.5 矿物修复技术在重金属土壤污染中的应用

重金属一般存在于岩石层以及土壤之中，对于土壤没有直接性的影响。因为工业企业在其生产、采选矿、冶金等操作下，岩石和土壤之中的重金属被完全的挥发。重金属成分继而被土壤所吸收，导致土壤中所含比例超标。土壤中的矿物质能够起到化解重金属问题的作用，这是一种利用自然分解效应的方法。一般来说，用于矿物修复的天然矿物主要来自矿山，凹凸棒土、膨润土等粘土矿物对重金属具有吸附作用。

4.6 生物修复技术在重金属土壤污染中的应用

生物修复技术主要涵盖植物修复与微生物修复。

（1）植物修复，是指自然生长或运用基因栽培法培育的植物，具有修复重金属污染的土壤的作用，依据作用原理及过程的不同，可将其划分为植物的挥发、提取和稳定等不同种类。例如，在蕨类植物修复技术领域，采用自然生长或栽培的方法，减少土壤中的其他污染物，使土壤得到充分恢复。蕨类植物主要适合工业污染土壤。它们可以处理各种重金属以及特殊有机颗粒物，如铅、锌、汞、五氯酚油、多环芳烃等。

（2）微生物修复，可以利用带电细胞和自身代谢对土壤中的重金属离子进行生物吸附与溶解；另外，微生物还可凭借其氧化还原反应有效减少重金属的毒性，从而降低重金属对土壤污染的程度。

4.7 物理化学修复技术在重金属土壤污染中的应用

物理分离修复技术具有设备简单，成本低廉，连续高产的优点。但是，在特定的分离操作中，物理技术的应用可行性受到诸多外部因素的深刻影响。污染物的浓度与存在介质的物理特性都会对该方法的处理效果产生较大的影响作用。采用物理技术修复重金属污染土壤时，还应注意扬尘控制。

（1）换土法。轻度污染采用深耕法；重污染区处理时，多采用外来土的方法。土壤置换对土壤重金属污染具有良好的修复效果。其优点在于方法成熟，综合整治。其主要劣势是工程量大，投资稍高，易造成土壤肥力降低。

（2）分离修复法。分离修复法是一种以颗粒筛分处理、水力分离处理、脱水分离处理为主要处理方式的污染修复方法。该方法在小规模的土壤污染问题处理中能发挥出较为出色的效果。利用二次分离法可以有效地将重金属从沉积物、土壤和废渣中分离出来，并在很大程度上恢复土壤的常规功能。

（3）隔离法。土壤隔离法指的是使用不透水的隔离材料对重金属污染区域进行隔离和分区。隔离法适用于重金属污染土壤。土壤中的重金属污染物会随着地下水的流动而流动，最终导致地下水污染。

（4）热力修复法。热修复技术涉及利用热传导或辐射来完成土壤修复，包括高温原位加热修复技术、低温原位加热修复技术和电磁波原位加热技术，主要用于汞污染。

5 结语

综上所述，如果土壤中重金属污染得不到有效控制，从长远来看，将会降低农作物的质量和产量，甚至会带来地下水污染问题。面对土壤重金属污染，修复与治理工作迫在眉睫。因此，要重视分析土壤重金属污染的成因，正视其危害性，综合运用多种修复技术，有效提高修复效率和质量，达到优化土壤质量的目的。另外，需加强污染源控制，以便在最短的时间内获得最大的修复效果，加快生态系统良性循环。