隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,我國面臨著嚴峻的土壤重金屬污染。重金屬污染土壤修復已經(jīng)成為當今生態(tài)環(huán)境領域面臨的重要課題,受到廣泛關注壤重金屬污染是指由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動或人類活動導致的土壤中重金屬含量高于背景值,導致潛在的土壤質(zhì)量下降,影響生態(tài)環(huán)境。我國土壤的重金屬污染主要包括鉻、汞、鎘、鉛、銅、鎳等污染。我國約有20%的農(nóng)業(yè)耕地受到重金屬污染,并且每年損失糧食達到1000多萬t。我國珠三角地區(qū)有近50%的城市、長三江地區(qū)近萬畝連片農(nóng)業(yè)用地受到鉻、汞或鉛等的污染。
為了切實加強全國土壤污染防治工作,逐步改善污染土壤的環(huán)境質(zhì)量,國務院于2016年5月印發(fā)實施了《土壤污染防治行動計劃》。2018年8月31日,第十三屆全國人大五次會議通過了《中華人民共和國土壤污染防治法》。目前,重金屬污染土壤的修復方法按修復機理主要分為以下幾種:(1)通過鈍化改變重金屬元素的存在形態(tài),大幅降低重金屬在土壤中的遷移性和生物可利用性;(2)通過物理、化學和生物等方法,大幅去除土壤中的重金屬,從而使其在土壤中含量接近背景值。傳統(tǒng)的土壤修復技術主要是客土、淋洗、化學固定、鈍化等物理化學方法和以植物、動物和微生物為修復主體的生物修復方法,而性價比高、環(huán)境友好的新型土壤修復技術急需開發(fā)。
土壤重金屬污染來源主要有工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源和生活源。工業(yè)源主要是指礦產(chǎn)開采、礦產(chǎn)冶煉、電鍍、機械加工、化工、燃煤發(fā)電、皮革制造等工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水和廢渣直接或間接地進入土壤,以及露天堆放的廢礦、尾礦被雨水淋溶,導致土壤中重金屬含量超標。農(nóng)業(yè)源主要是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用含有重金屬的污水澆灌作物,或使用含有重金屬的化肥、農(nóng)藥、大棚薄膜,從而使土壤中的重金屬含量累積超標。生活源主要是指廢棄的電池、溫度計、燈管、血壓計處置不當,導致水體和土壤的重金屬含量超標。一般來說,當前國內(nèi)外主流土壤修復技術有:
一、物理修復技術
1.客土法和換土法
對于污染不嚴重、取土方便的污染土壤,可以將適量清潔土壤添加到污染土壤中,從而降低污染土壤的重金屬污染物的濃度。客土時,盡量選擇與污染土壤理化性質(zhì)相近的清潔土壤,從而讓植物能夠較快地適應生長。而換土法是將污染土壤刨去,更換新鮮的清潔土壤。換土法速度快,但成本較高。該方法適用于重金屬污染嚴重的農(nóng)業(yè)和工業(yè)場地土壤的修復,如沈陽張士灌區(qū)土壤表層的鎘含量高達56.13%,在去除表層15-30cm土壤后,種植的水稻稻米中鎘含量下降50%。
2.深耕翻土法和隔離包埋法
深耕翻土法是指對土層較深且污染較輕的土壤,通過深耕將上下層的土壤混合,從而使表層土壤污染物濃度降低,但下層土壤的營養(yǎng)元素和有機質(zhì)較少,需要在耕種時補充一定量的有機肥。隔離包埋法是指對污染較重的土壤,在污染區(qū)域的四周和底部修建混凝土鋼筋水泥隔離墻,防止污染土壤的有毒濾液滲透到周圍土壤和地下水造成污染,但所用隔離墻的滲漏系數(shù)必須極小。
3熱力恢復法
熱力恢復法主要是針對熔點較低或揮發(fā)性較強的重金屬(如汞)污染土壤。該技術通過高頻電壓作用于污染土壤,通過高頻電的加熱作用,使土壤溫度升高進而導致重金屬揮發(fā),再回收利用,從而達到修復土壤的目的。
二、化學修復技術
化學修復技術是指利用化學手段,如氧化還原、沉淀聚合、絡合吸附等反應改變土壤中重金屬的遷移態(tài)和生物活性,降低植物對重金屬的吸收。主要包括化學改良修復法、化學淋洗修復法、化學柵修復法等。
1.化學改良修復法
化學改良修復法是指在土壤中加入低毒或無毒的化學物質(zhì),通過化學反應改變土壤的物理化學性質(zhì),降低土壤中可遷移態(tài)重金屬含量。目前常用的化學改良劑主要有沸石、磷酸鹽、石灰、赤泥、草木灰、鈣鎂磷肥、生物堆肥、泥炭、畜禽糞便、純堿、草酸等。
2.化學淋洗修復法
化學淋洗修復法是指往土壤中注入淋洗液,當其流經(jīng)受污染的土壤層時溶解和解析污染物,然后對含有污染物的淋洗液進行處理回用。常用淋洗液一般為水、無機酸、無機鹽、螯合劑和表面活性劑,淋洗液的注入可以改變土壤與污染物的吸附脫附特性、界面張力、溶解沉淀狀態(tài)、酸堿特性等,從而增大污染物的溶解度,使其呈乳液或可遷移狀態(tài),便于從土壤中去除。
三、生物修復技術
生物修復技術是指利用植物、動物和微生物吸收、降解和轉(zhuǎn)化土壤中污染物,使污染物濃度降低到國家標準限值。生物修復技術分為植物修復、動物修復、微生物修復等3類。生物 修復技術與物 理、化學修復技術相比,具有成本低、二次污染少、綠色環(huán)保等特點,已成為當今重金屬污染土壤修復領域的研究熱點,并已應用于一些污染場地的實地修復。
未來,要充分吸收國內(nèi)外各種先進的重金屬污染土壤修復技術,加強技術集成和聯(lián)用。發(fā)揮各自優(yōu)勢,注重設備的聯(lián)合集成。物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術都有各自適用領域和優(yōu)勢特征,工程實踐中應該發(fā)揮每種方法的優(yōu)勢,聯(lián)合使用。