铅锌污染土壤的现状和修复治理应用技术研究

中图分类号：X102 文献标识码：A

引言

随着工业化和城市化的快速发展，土壤重金属污染问题日益突出，其中铅锌污染尤为严重。铅锌作为重要的工业原料，在采矿、冶炼、电镀等生产过程中被大量使用，导致其在土壤中不断积累。铅锌污染不仅影响土壤生态系统的平衡，还会通过食物链危害人类健康。因此，研究铅锌污染土壤的现状及治理对策具有重要意义。本文通过系统分析铅锌污染土壤的来源、分布特征及危害，综述了当前主要的治理技术，并展望了未来研究方向，以期为铅锌污染土壤的修复提供参考。

1、铅锌污染土壤的现状

当前，铅锌污染土壤在全球范围内广泛存在，特别是在工业化程度高和矿产资源丰富的地区尤为严重。我国作为世界上铅锌生产和消费大国，土壤铅锌污染问题十分突出。据统计，我国受重金属污染的耕地面积超过2000 万公顷，其中铅锌污染占相当比例。污染区域主要集中在有色金属矿区、冶炼厂周边和部分工业集中区。铅锌污染土壤的特征主要表现为：一是污染范围广，往往以点源为中心向四周扩散；二是污染程度深，部分严重污染区域铅锌含量超过国家标准数十倍甚至上百倍；三是复合污染普遍，铅锌常与其他重金属如镉、铜等共同存在，增加了治理难度。铅锌在土壤中的存在形态多样，包括可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态等，不同形态的生物有效性和迁移性差异很大；铅锌污染对土壤生态系统造成了严重破坏，一方面，高浓度的铅锌会抑制土壤微生物的活性，影响有机质的分解和养分循环；另一方面，铅锌会毒害植物根系，影响作物生长，导致减产甚至绝收。更严重的是，铅锌可以通过食物链在生物体内富集，最终危害人类健康。长期暴露在铅锌污染环境中会导致神经系统损伤、肾功能障碍、造血系统抑制等多种疾病，对儿童智力发育的影响尤为严重。

2、铅锌污染土壤的来源

铅锌污染土壤的来源多种多样，主要包括自然来源和人为活动两个方面。自然来源主要指地质背景值较高的地区，这些地区土壤中铅锌含量本就偏高。然而，当前铅锌污染的主要来源还是人类活动，其中采矿和冶炼活动是最主要的污染源。在铅锌矿的开采和冶炼过程中，大量的重金属元素被释放到环境中，通过大气沉降、废水排放等方式进入周边土壤；工业生产也是铅锌污染的重要来源，电镀、电池制造、颜料生产等行业在生产过程中会使用含铅锌的原料，这些企业如果环保措施不到位，就会造成周边土壤的铅锌污染，此外，含铅锌的工业固体废弃物如果处置不当，也会通过渗滤等方式污染土壤；农业活动同样会导致土壤铅锌污染，长期使用含铅锌的农药、化肥，或者利用含铅锌的污水灌溉农田，都会导致土壤中铅锌的积累。特别是一些地区使用含铅锌的污泥作为肥料，更会加剧土壤污染。此外，含铅锌的畜禽粪便如果未经处理直接施用，也会成为污染源。

3、铅锌污染土壤修复治理技术

3.1、物理修复技术

物理修复技术是铅锌污染土壤治理的传统方法之一，主要包括客土法、换土法和隔离法等。客土法是通过在污染土壤上覆盖一层清洁土壤，减少污染物与植物和人类的直接接触；换土法则是将污染土壤挖出并替换为清洁土壤；隔离法则是利用物理屏障阻止污染物的迁移扩散。这些方法操作简单、见效快，适用于小面积的重度污染场地，但成本较高，且可能造成二次污染[1]。

3.2、化学修复技术

化学修复技术是通过添加化学试剂改变铅锌的存在形态或将其从土壤中提取出来，主要包括化学淋洗和化学固定化等方法。化学淋洗是使用酸(如 HCl、HNO3)、螯合剂(如 EDTA、柠檬酸)或表面活性剂等溶液冲洗污染土壤，将铅锌溶解并洗脱出来。研究表明，0.1M EDTA 对铅的去除率可达 60‰ 。该方法效率高、见效快，但可能破坏土壤结构并产生大量废水需要处理。化学固定化是通过添加磷酸盐、石灰、生物炭等改良剂，将铅锌转化为难溶性化合物或增强土壤对其的吸附固定。例如，羟基磷灰石可将铅转化为极难溶的磷氯铅矿(Pb5(PO4)3Cl)。该方法成本低、操作简单，但长期稳定性受环境因素(如 pH、氧化还原电位)影响较大，化学修复技术的选择应考虑试剂成本、环境风险和后续管理要求等因素。

3.3、生物修复技术

生物修复技术是利用植物、微生物或其代谢产物治理铅锌污染土壤的环境友好型方法，主要包括植物修复和微生物修复。植物修复包括植物提取、植物稳定和植物挥发等策略。超积累植物如东南景天(Sedum alfredii)可吸收大量铅锌并富集在地上部，但其生物量小、生长慢限制了应用效率。微生物修复是利用细菌、真菌等微生物通过吸附、沉淀、氧化还原等作用降低铅锌的生物有效性。例如，某些芽孢杆菌可产生胞外聚合物有效吸附铅离子。生物修复技术具有成本低、环境友好、可原位实施等优点，但修复周期长(通常需数年)、受气候和土壤条件影响大。为提高效率，研究者常通过添加螯合剂(如 EDDS)或调节土壤 pH 等方式增强植物对铅锌的吸收。此外，利用基因工程技术培育高效修复植物和微生物也是当前研究热点。生物修复技术特别适用于大面积中低度污染土壤的治理[2]。

3.4、联合修复技术

联合修复技术是指将两种或多种修复方法有机结合，发挥协同效应提高铅锌污染土壤的修复效率，常见的联合修复技术包括化学-生物联合修复、物理-化学联合修复等。化学-生物联合修复通常先使用温和化学试剂(如低浓度柠檬酸)活化土壤中的铅锌，再通过植物或微生物进行吸收固定。研究表明，0.01M 柠檬酸结合向日葵种植可使铅去除率提高 40% 以上。物理-化学联合修复常将电动修复与化学淋洗结合，如在电极区添加螯合剂增强重金属的迁移效率。

4、铅锌污染土壤修复技术展望

各类铅锌污染土壤修复技术各有特点和适用范围，物理修复见效快但成本高；化学修复效率高但可能产生二次污染；生物修复环境友好但周期长；联合修复效果佳但工艺复杂。技术选择需综合考虑污染特征、场地条件、修复目标和预算限制等因素。对于急需开发的高污染场地，可考虑物理或化学修复；对于大型中低污染场地，生物修复或联合修复更为适宜。未来研究方向应包括：(1)开发新型修复材料如纳米羟基磷灰石、改性生物炭等；(2)利用基因工程培育高效修复植物和微生物；(3)发展智能修复系统，实现修复过程的精准调控；(4)加强修复后土壤生态功能恢复和长期稳定性评估；(5)建立铅锌污染土壤修复的技术规范和评价标准。此外，应重视修复过程中的风险管控和资源化利用，推动绿色可持续修复技术的发展。

结束语

铅锌污染土壤的修复治理是一项复杂而紧迫的任务。本文系统分析了铅锌污染土壤的现状及其修复技术的研究进展。研究表明，铅锌污染主要来源于工业活动，对生态环境和人类健康构成严重威胁。通过多学科交叉和多方协作，实现铅锌污染土壤的高效、经济和可持续治理，为生态环境保护和人居健康提供有力保障。

参考文献：

[1]钱涌.铅锌污染土壤的现状和修复治理应用技术研究[J].世界有色金属,2024,(23):100-102.

[2]邸文瑞,冯雯.铅锌污染土壤修复治理应用技术分析[J].皮革制作与环保科技,2023,4(05):133-135.DOI:10.20025/j.cnki.CN10-1679.2023-05-45.