生态环境工程中土壤重金属污染修复技术研究

摘要：本文深入探究生态环境工程里土壤重金属污染修复技术。阐述了土壤重金属污染现状与危害，详细介绍物理、化学、生物及联合修复技术，探讨修复面临的问题，旨在为解决土壤重金属污染、改善生态环境提供参考。

关键词：生态环境工程；土壤重金属污染；修复技术

一、引言

在现代社会工业化、城市化以及农业集约化快速发展背景下，土壤重金属污染问题严峻程度愈发凸显，铅、汞、镉、铬等重金属经工业废水排放、大气沉降、农药化肥使用以及固体废弃物堆放等途径大量涌入土壤环境，因其不能被微生物降解而于土壤中不断积累，这既破坏土壤生态系统平衡、影响土壤肥力与农作物生长，又经食物链富集最终威胁人类身体健康，所以研发高效且可行的土壤重金属污染修复技术成为生态环境工程领域关键任务，其对于保障生态安全、促进可持续发展意义极其重要。

二、土壤重金属污染现状与危害

（一）污染现状

全球范围内，土壤重金属污染情况不容乐观。在一些工业发达地区，由于长期的工业活动，土壤中重金属含量严重超标。例如，某些矿区周边土壤中镉、铅等重金属含量远超正常背景值数倍甚至数十倍。在农业生产中，不合理使用含重金属的农药、化肥以及污水灌溉，也使得大量农田土壤受到不同程度的重金属污染。我国部分地区，如长三角、珠三角等经济发达区域，以及一些老工业基地，土壤重金属污染问题较为突出，对当地的生态环境和农业生产构成了巨大威胁。

（二）危害表现

关于土壤生态系统遭受的破坏情况：存在重金属污染这一因素，其能够致使土壤微生物群落结构以及功能发生改变，对土壤中有益微生物的生长与繁殖起到抑制作用，使得土壤酶活性有所降低，进而对土壤中物质的转化以及循环过程产生影响。就像过高的汞含量，会让土壤里诸如硝化细菌这类微生物的数量出现大幅减少的状况，最终致使土壤氮素循环遭遇阻碍。针对农作物生长所受的影响而言：土壤里含有的重金属会被农作物所吸收，从而给农作物的生长发育带来影响。一方面，重金属会对植物吸收和运输养分的过程加以干扰，由此导致植物出现生长迟缓、长得矮小、叶片发黄等一系列症状。另一方面，重金属会在农作物可食用的部位逐渐积累，这会造成农产品质量降低，一旦积累量超出食品安全标准，还会给人体健康带来潜在危害。例如镉超标，会导致水稻生长受到阻碍，并且大米当中镉含量过高的话，还会引发“镉米危机”。

对人体健康构成威胁的情况在于：人类经由食物链摄入遭受重金属污染的农产品后，重金属于人体内持续积累，进而会对人体多个器官和系统造成损害。比如，铅会影响人体神经系统发育，致使儿童智力下降情况出现；汞会对人体肾脏和神经系统产生损害，进而引发水俣病等严重疾病状况。

三、土壤重金属污染修复技术

（一）物理修复技术

客土法与换土法方面，客土法即把未受污染的土壤搬运至污染区域并混合均匀以降低污染土壤中重金属浓度，换土法是直接挖走污染土壤换上干净土壤，这两种方法虽效果显著，可工程量大、成本高且会给周边生态环境造成一定破坏，一般适用于小面积且污染严重的土壤修复，像在一些污染严重的城市绿地或小型农田修复中就可采用。电动修复技术这块，其利用电场作用让土壤中的重金属离子在电场力驱动下朝电极方向迁移，接着通过在电极附近收集重金属离子来达到去除目的，优点是修复效率较高、对土壤扰动小且适用于低渗透、粘性较大的土壤，不过能耗较大，还可能致使土壤酸碱度发生变化从而影响土壤微生物活性。

（二）化学修复技术

化学淋洗法是利用淋洗剂与土壤中重金属发生化学反应以将重金属溶解并使其随淋洗液排出土壤的方法，常用酸、碱、螯合剂等作淋洗剂，比如柠檬酸等有机酸可与土壤中重金属形成稳定络合物促进其溶解，该方法虽对重金属去除效果较好，但淋洗剂可能破坏土壤结构和肥力且淋洗液处理不当会致二次污染。固化/稳定化技术是通过向污染土壤添加固化剂或稳定剂让重金属与之发生化学反应形成难溶化合物从而降低其在土壤中的迁移性和生物有效性的技术，常用水泥、石灰等作固化剂，磷酸盐、黏土矿物等作稳定剂，此方法操作相对简单、成本较低，不过只是将重金属固定在土壤中未真正去除，存在一定环境风险。

（三）生物修复技术

植物修复技术乃利用某些植物对重金属的超富集特性，将土壤里的重金属吸收并积累于植物地上部分，借由收割植物以达去除重金属之目的，像蜈蚣草对砷就有很强的富集能力，东南景天对锌、镉具超富集作用，其有着成本低、环境友好等优点，只是修复周期长，受植物生长特性与环境条件影响大的一种技术。微生物修复技术是利用土壤中的诸如细菌、真菌等微生物，经吸附、转化、溶解等作用来降低土壤中重金属的毒性与生物有效性。

（四）联合修复技术

为提高土壤重金属污染修复效果而常常将多种修复技术联合使用，比如联合物理修复技术与化学修复技术，先通过电动修复技术把土壤中的重金属迁移至土壤表层进而再利用化学淋洗法进一步去除重金属，又或者联合植物修复技术与微生物修复技术，借助微生物改善土壤环境以促进植物生长和对重金属的吸收，如此这般的联合修复技术可发挥不同技术优势、弥补单一技术不足从而提高修复效率和效果。

四、土壤重金属污染修复面临的问题与挑战

（一）修复技术的局限性

目前的各种修复技术都存在一定的局限性。物理修复技术成本高、工程量大且易破坏土壤结构；化学修复技术可能导致二次污染且对土壤肥力有影响；生物修复技术修复周期长、受环境因素制约大。联合修复技术虽然能提高修复效果，但技术集成难度大，不同修复技术之间的协同作用机制尚不完全清楚。

（二）修复成本高昂

土壤重金属污染修复需要大量的资金投入，包括修复材料采购、设备购置、工程施工以及后期监测维护等费用。对于大面积的污染土壤修复，高昂的成本使得许多修复项目难以实施。而且，由于土壤重金属污染修复的经济效益不明显，社会资本参与积极性较低，主要依靠政府财政支持，资金压力巨大。

（三）修复标准和监管体系不完善

目前，我国土壤重金属污染修复标准还不够完善，不同地区、不同类型土壤的修复目标值缺乏明确统一的规定，导致修复工程的验收和评估存在困难。同时，土壤重金属污染修复的监管体系也不够健全，存在监管漏洞，部分修复工程质量难以保证。

（四）公众意识淡薄

部分公众对土壤重金属污染的危害认识不足，缺乏对修复工作的支持和配合。一些地区存在修复后的土地再次被污染的现象，如在修复后的农田中继续使用含重金属的农药化肥，影响了修复效果的持久性。

五、结论

土壤重金属污染修复是一项艰巨而紧迫的任务，关系到生态环境安全和人类健康。物理、化学、生物及联合修复技术在土壤重金属污染修复中都发挥着重要作用，但各自存在一定的优势与不足。未来，需要进一步加强修复技术的研发和创新，降低修复成本，完善修复标准和监管体系，加强公众宣传教育，多方协同合作，共同推动土壤重金属污染修复工作的有效开展，实现土壤生态环境的可持续发展。

参考文献

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