旧厂房改造土壤重金属污染的原位与异位修复技术进展

梁 欣

（广东思创环境工程有限公司，广州 510335）

通过对“旧城镇、旧厂房、旧村庄”改造，人们可以科学地利用有限的城市土地资源，旧厂房改造往往伴随污染企业搬迁遗留的土壤污染问题，其中待改造的化工、皮革、铅蓄电池、金属冶炼、农药、电镀等工业企业，因历史原因对环保及防渗漏不重视，项目所在地土壤通常存在重金属污染问题。通过旧厂房污染场地环境调查和风险评估资料，人们要确定地块位置、面积、调查历史情况，确定土壤污染的污染因子、污染范围与深度，划定土壤修复目标污染物、修复目标值和修复范围。

本文结合近年物理/化学修复、生物修复和农业生态修复经验，针对城市旧厂房面积小、要求改造周期短的特点，系统地介绍了旧厂房土壤重金属污染修复技术，为相关工作提供参考借鉴。

1　污染场地修复形式

旧厂房场地修复的目标以污染物对人体健康和生态受体不产生直接或潜在危害为目的，同时从技术、条件、成本效益等方面对修复技术进行评估与论证。因此，规划布局应与旧厂房土壤修复范围相结合，可优化土壤修复形式、缩短修复时间，一般旧厂房土壤修复形式包括原位修复与异地修复，重金属污染土壤一般采取固化/稳定化、安全填埋修复技术。根据用地新规划需求，如受污染土区域可视为挖方，则一般采取异地修复；如污染土壤拟保留且污染程度较小，则一般采取原位修复。

2　污染土壤原位修复技术

2.1　客土、深耕翻土法

客土法是指在污染土壤表层掺入非污染土壤混匀，使得重金属浓度降低至临界危害浓度以下；深耕翻土是指由下而上翻动土层，使得重金属在更大范围扩散，直到污染物浓度降低至可承受范围。客土、深耕翻土并不能从根本清除土壤中重金属，只能降低土壤重金属浓度，从而达到降低重金属影响风险的目的，并不是一种理想的土壤重金属治理方法。

2.2　土壤淋洗法

土壤淋洗是指采用淋洗剂去除土壤中重金属污染物，其原理主要以络合、离子置换降低土壤重金属含量，选用淋洗助剂是该技术关键因素，其对轻质土和砂质土效果较好，对渗透系数低的土壤效果则不佳。研究结果表明，以EDTA（乙二胺四乙酸）溶液淋洗受Cu污染土壤，可降低土壤中Cu含量，淋洗液主要以碳酸盐、铁锰氧化物和有机物形态结合土壤中的Cu[1]；Yang等研究EDDS（乙二胺二琥珀酸）对镉、铜、锌和铅污染土壤的修复效果，研究发现，硝酸铵、磷酸二氢铵、草酸铵对锌、铅有较好的淋洗效果，EDDS对镉、铜、锌、铅有较好的淋洗效果，EDTA对铅、镉有较好的淋洗效果，柠檬酸对铬有较好的淋洗效果，表面活性剂Tween80等对铜、镍、锌、铬、砷有较好的淋洗效果，皂素在酸性条件下对铜、铅、锌有较好的淋洗效果[2]。土壤淋洗可有效减少土壤重金属含量，但淋洗液对地下水污染具有潜在威胁，淋洗液将流失土壤中Ca、Mg等营养元素，不利于后续植物的种植[3]。

2.3　电动修复法

电动修复是指向重金属污染土壤中插入电极施加直流电压，使得重金属离子在电场作用下进行电迁移、电渗流、电泳等行为，实现污染土壤清洁的技术，土壤含水率及两极施加电压对处理效果影响较大，目前已成熟应用于商业土壤修复领域。刘慧等采用电动方法对江苏常熟某电镀厂旧址修复，以Cu作为主要修复对象，污染场地结合乳酸溶液淋洗处理，有较好的处理效果[4]。

2.4　固定/稳定化

固定/稳定化是指向重金属污染土壤中加入某一类或几类固定/稳定化药剂，通过物理/化学作用防止或降低土壤中有毒重金属释放的技术，其通过添加药剂将土壤中的有毒重金属包被起来，形成相对稳定性的形态，限制土壤重金属的释放。固定/稳定化药剂对重金属具有吸附、沉淀、络合作用，从而降低重金属在土壤中的迁移和生物有效性。这样可以减少重金属向深层土壤、地下水迁移，还可降低重金属在植物中累积。有研究指出，石灰性物质、炭材料、黏土矿物、含磷材料、有机肥等，可降低重金属的生物有效性[5]。在工程上应用的固定/稳定化药剂一般为工业副产物，故该技术的成本相对较低，但该技术并未将重金属从土壤中根本清除，需长期监测以防止重金属再次活化。

3　污染土壤异位修复技术

淋洗修复、电动修复、固定/稳定化同样适用于重金属污染土壤异位修复。此外，异位修复因修复时间更弹性，因此有更多、更灵活的形式选择。

3.1　玻璃化技术

玻璃化技术指将重金属污染土壤在1 600～2 000℃高温条件下，熔化土壤及其中污染物，待其冷却即形成坚硬的玻璃体，使土壤重金属被永久固定。玻璃化技术最早在核废料处理方面应用，但是因该技术需消耗大量的电能，因此一般只用于高重金属污染土壤修复。

3.2　植物修复技术

植物修复技术主要包括植物提取和植物固定，修复技术包括对污染物的吸收和去除，植物修复过程是土壤、植物、根际微生物综合效应，修复过程受植物种类、土壤理化性质、根际微生物等多种因素影响。

植物提取是指利用超积累植物吸收污染土壤中的重金属，并在地上部积累。通过收割植物地上部分从而达到去除污染物的目的。植物提取分两类：一类是持续型植物萃取，直接选用超富集植物吸收积累土壤中的重金属；另一类是诱导性植物提取，在种植超积累植物的同时添加活化剂，可促进植物萃取土壤重金属行为。超积累植物提取技术是近年的研究热点，也在实际工程案例中得以应用。研究表明，香根草、羽叶鬼针草、金丝草、柳叶箬、圆锥南芥、高山漆姑草、密毛白莲蒿、东方香蒲等对铅具有超积累富集效应；长柔毛委陵菜、天蓝遏蓝菜、短瓣遏蓝菜、白铜钱、蓖麻等对锌具有超积累富集效应；商陆、龙葵、三叶鬼针草、滇苦菜、籽粒苋、忍冬、天蓝遏蓝菜等对镉具有超积累富集效应；鸭跖草、海州香薷、酸模、密毛蕨、印度芥菜对铜具有超积累富集效应[6]。

植物固定是指利用植物根系固定土壤重金属的过程。重金属被根系吸收积累或吸附在根系表面，可通过根系分泌物将重金属固定在根际中；植物根际微生物可通过改变根际土壤性质影响重金属在根际的化学价态或形态，以降低重金属毒性。植物固定可降低重金属在土壤中的移动性和生物有效性，阻止重金属向地下水和空气的迁移及其在食物链的传递。

植物修复与物理及化学修复相比，具有以下优势：同时修复污染土壤和地下水；对环境具美化作用，社会可接受力较高；植物种植可改善土壤肥力、土壤结构。但植物修复也有较突出短处：只适用于污染程度中偏低土壤；超积累植物往往仅对单一重金属具有高度累积效应，多种重金属污染土壤需对多种超积累植物轮更，修复周期较长。

3.3　微生物修复技术

土壤中微生物数量众多，某些微生物如细菌、真菌等对重金属具有吸附、沉淀、氧化-还原等作用，从而降低污染土壤中重金属的毒性。研究表明，丛枝菌根真菌（AMF）是植物共生真菌，对促进植物修复重金属污染的土壤发挥重要作用[7]。马莹等人研究发现，根际促生菌（PGPR）往往通过植物促生机制、生防机制、抗重金属机制、解毒机制、对重金属生物有效性的影响机制及其转运机制中的某种或多种机制的共同作用，提高植物修复重金属污染土壤的效率[8]。

3.4　蚯蚓修复技术

蚯蚓修复技术是指蚯蚓从污染土壤中吞食污染物，蚯蚓对重金属有一定的忍耐和富集能力并在内脏器官内完成吸收作用。此外，蚯蚓可通过改善重金属污染土壤条件，增强养分循环促进植物生产，一定程度上加速超累积植物生长量，从而对植物修复具有协同作用。蚯蚓与土壤微生物的联合作用对有机质的分解以及矿物营养的释放有着重要作用，蚯蚓活动对微生物种群结构和数量产生影响。相关研究表明，蚯蚓对Cd具有极强的富集能力，对金属的富集能力由强到弱排序依次为Cd＞Hg＞As＞Zn＞Cu＞Pb[9]。

4　结语

土壤重金属污染修复已成为近年的研究热点，而旧厂房土壤重金属污染修复已然成为有效利用城市有限土地资源的关键。笔者从旧厂房土壤重金属污染修复角度出发，结合近年国内外物理/化学修复、生物修复和农业生态修复经验，从原位修复与异位修复角度梳理了旧厂房改造土壤重金属污染土壤的修复技术。