土壤污染类型及其修复理论技术简述

王嘉琪1,2,3,4，张海欧1,2,3,5，王迎国1,2,3,5

（1. 陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075；2. 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710021；3. 自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西 西安 710021；4. 陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075；5. 自然资源部土地工程技术创新中心，陕西 西安 710075）

摘 要

土壤污染近年来成为导致生态环境恶化一个重要因素，同时也成为农业生产、粮食安全的一个重要威胁。本文基于当前的污染现状，综述了污染土壤物理化学修复技术的原理、方法及应用，提出今后污染土壤修复技术的发展趋势，以期对生态环境治理、国土综合整治和农业生产等工作提供实践思路。

关键词：土壤污染；物理化学修复技术；综述

基金项目：陕西省土地工程建设集团内部科研项目（DJNY-YB-2023-32）

一、引言

土壤是人类社会生产活动的重要物质基础,是不可缺少、难以再生的自然资源。多年来, 我国土壤污染的形势已变得十分严峻, 由土壤污染导致的农产品的生态安全和水安全问题已不容忽视[1]。因此，对相关土壤修复技术开展研究非常必要，且符合生态文明建设的总体要求。土壤污染主要可分为土壤重金属污染、土壤有机物污染以及土壤复合污染。

1.土壤污染类型

1.1 土壤重金属污染

工业化的迅速发展、人类不当的活动带入大量重金属或其化合物到土壤中，导重金属含量升高，超出土壤承受范围，使土壤受破坏并危害人体健康的现象称为土壤重金属污染。土壤中重金属污染物的来源多种多样，主要包括自然产生、人为来源：大气降尘、有害水体排放、不当堆置固体废弃物等。目前世界各地均已有大量报道重金属污染土壤导致的恶性事件，重金属土壤污染已成为污染范围广、污染程度重的一大环境问题。

重金属再土壤中大量累积会改变其理化性质，会将土壤中的营养元素如N、P、K的元素形态改变，从而改变土壤肥力；再农业生产上，重金属的大量富集会影响作物对营养元素的吸收和积累：重金属再碱性条件下形成沉淀聚集在作物根部或土壤表面，严重阻碍农作物的正常生长[2]。土壤重金属污染会对生态环境以及人类健康带来严重的恶劣影响，急需对重金属污染土壤进行修复治理。

1.2 土壤有机物污染

石油化工、化肥农药是经济进步、农业发展必不可少的重要因素。但是近年来，来自上述因素的有机物污染与日俱增。农业生产中常用到的杀虫剂等有机物以及石化行业带来的多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）以及总石油烃（TPHs）由于长期积累以及难以降解等特性，对环境和人类健康带来了巨大的威胁。

有机污染物在土壤中行为多样，但吸附、转化是有机污染物在土壤中的主要行为，受土壤性质、有机物性质决定[3]。吸附行为是有机污染物与土壤固相之间相互作用，主要是由于土壤孔隙提供了污染物的吸附场所。转化行为主要包括化学水解、光解和生物降解。另外，挥发、淋滤等过程也会同时发生，使得有机污染物在土壤中的行为更加复杂[4]。最后，土壤中的硅酸和腐殖酸等会同进入土壤中的大量有机污染物发生特异性反应，生成毒性更大的产物损害土壤[5]。

1.3 土壤复合污染

第三次工业革命是基于信息技术的飞速进步而开始的，随之而来的是电子工业的蓬勃发展。但信息技术为人类生产生活带来巨大便利的同时，更严重的是产生了大量的电子垃圾。电子垃圾中包括多种重金属如铜、铅、镉以及多种有机物如多氯联苯（PCBs）、多溴联苯醚（PBDEs）等。这就造成了土壤污染中更为复杂的一种情况——土壤复合污染。

在对土壤符合污染的治理中，单一污染物的治理修复并不能使得土壤质量的提升，这就对土壤修复技术带来新的挑战。

2 污染土壤修复技术简述

2.1 生物修复

生物修复技术利用了生物对土壤污染物的吸收、代谢、降解等作用，从而达到减少污染物对人类健康以及生态系统的危害的效果。该技术具有成本低、效益高、操作简单、环境干扰小等优势，迅速成为土壤污染修复技术领域的研究热点。

2.1.1 植物修复

植物修复又称“绿色修复”，是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素理论为基础，利用职务及其共存微生物体系来降解、吸收、富集和挥发环境中污染物的一项环境污染治理技术。

富集作用：超富集植物在外界重金属浓度很低时，体内重金属含量仍比一般植物高上百倍。因此可以利用这种特性减少重金属进一步扩散从而污染环境的可能。

降解作用：植物对重金属的降解作用主要通过根系分泌出的特殊化学物质来实现，能够使土壤中的重金属转化为低毒或者无毒的物质，通常这类植物都为一些耐高浓度重金属、根系发达的多年生常绿植物。

2.1.2 微生物修复

微生物修复是利用土壤微生物或认为驯化的微生物菌种将重金属元素吸收转化为自身的营养物质或低毒、无毒的物质。该方法具有成本低、去除率高、对环境影响小等优点。

2.2 化学修复

化学修复是利用一些化合物容易与土壤中重金属反应生成稳定的络合物或者沉淀，在土壤中加入改良剂从而降低重金属在土壤中的迁移，使得重金属不易被植物吸收。

2.2.1 化学固定

在土壤中加入不溶的的化学试剂与重金属离子发生反应，形成更稳定的化合物，降低重金属的毒性及其迁移性。但此法并未使重金属完全消失，只是改变了重金属的化学行为，且化学试剂消耗量大，只适用于面积小、污染重的土壤修复。

2.2.2 改良剂法

改良剂法常用的改良剂有粘土矿物、磷酸盐、石灰性物质、有机质等。将这些物质添加到土壤中，通过化学还原、吸附、沉淀作用钝化高活性重金属，降低其迁移性和生物活性，从而达到修复治理的目的。

2.2.3 化学淋洗

化学淋洗技术是利用化学试剂把受污染土壤固相中的重金属转移到液相中将其稳定，从而达到去除重金属的目的。该技术关键是找到合适的淋洗剂(柠檬酸、苹果酸、草酸等)，既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构。

4 结论及展望

目前土壤污染种类众多，情况复杂，我国土壤污染现状不容小觑。在污染土壤的修复技术中，生物修复技术以其经济、清洁、环保、安全、不扰动土壤结构、不造成二次污染等特性逐步引起学术界和政府部门广泛重视，已成为解决土壤重金属污染问题的重要手段使用等优点成为目前应用最广泛的修复技术。

因此，为了更好地巩固污染土壤修复成果，实现人与自然和谐统一，研发低成本、高成效的修复技术是大势所趋，同时要使修复技术大规模应用到实际生产生活中，更好地服务于粮食安全战略及生态文明建设。

参考文献

[1]李培军,刘宛,孙铁珩,巩宗强,付莎莎.我国污染土壤修复研究现状与展望[J].生态学杂志,2006(12):1544-1548.

[2]罗小三,周东美,李连祯,陈怀满.水、沉积物和土壤中重金属生物有效性/毒性的生物配体模型研究进展[J].土壤学报,2008(03):535-543.

[3]胡枭,樊耀波,王敏健.影响有机污染物在土壤中的迁移、转化行为的因素[J].环境科学进展,1999(05):14-22.

[4]童丹,李芳蓉.有机污染物在水和土壤中的迁移转化及分配行为的研究[J].青海农林科技,2012(04):26-29.

[5]党志,于虹,黄伟林,刘丛强.土壤/沉积物吸附有机污染物机理研究的进展[J].化学通报,2001(02):81-85.