浅谈土壤重金属污染原位钝化修复剂

摘要：指出了原位钝化技术以其诸多优点被频繁的应用于土壤重金属污染修复，钝化剂的选择是该技术的核心和关键。就目前不同种类钝化剂的优缺点展开了综述，旨在为原位钝化修复剂日后的使用与研究提供帮助。

关键词：土壤重金属污染；原位钝化；钝化剂

中图分类号：X53；S15

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）20008502

1引言

近年来，土壤重金属污染问题越来越严重，无论是已经污染的还是正在污染的土壤，都急需治理。因此也产生了各类修复技术，总体上可以分为两类[1]：①将土壤中的重金属与土壤分离，并处理，如植物修复、热处理等；②降低土壤重金属的活性，减少其对土壤、植物的危害，如玻璃化、深耕翻土、原位钝化。原位钝化以其成本较低、操作简单、对土壤环境影响较小、适合大面积修复[2]等诸多优点逐渐被频繁利用，但是该技术也有其局限和短板；比如钝化剂的长期稳定性，像有机物质、石灰性物质；又如钝化剂对土壤环境是否会造成二次污染，像赤泥、含磷物质。因此，钝化剂的选择、创造、应用成了原位钝化技术的核心与关键[3]。笔者就目前为止不同种类钝化剂的优缺点展开论述、分析，为原位钝化技术的发展、钝化剂的探索研究提供理论依据。

2原位钝化剂种类

重金属对土壤的影响主要取决于其在土壤中的有效量，而非全量[4]。原位钝化法正是向污染土壤中添加钝化剂后经过各种化学反应来降低污染物的溶解性、扩散性以及生物毒性[5]，从而降低其有效含量。目前，重金属污染土壤钝化修复剂主要包括无机材料、有机材料、新型材料这3大类。

2.1有机材料

有机材料作为钝化剂不仅可以增加土壤肥力、同时还能改善土壤理化性质，而且还是土壤重金属的络合剂。有机材料主要是通过增加土壤阳离子交换量、提高土壤pH值、形成难溶性的金属有机络合物[6]等方式来降低重金属的生物有效性，目前常用的有机材料主要有畜禽粪便、腐殖酸、农业废弃物[7～9]。

畜禽粪便主要是指牛粪、鸡粪、猪粪等有机肥，将其施入重金属污染土壤后均能降低重金属的活性，促进重金属向稳定的残渣态转化。腐殖酸的施入对土壤重金属的影响也与畜禽粪便类似，可溶态的重金属明显下降，而且不同种类的腐殖酸对其影响也不尽相同。农业废弃物主要是指水稻、玉米、小麦等不同植物的秸秆，不同学者研究其对土壤重金属的影响均取得了相似的效果，其具有降低重金属的可提取态、生物有效性及迁移能力。

2.2无机材料

无机材料在重金属污染土壤原位钝化修复中应用广泛、种类多样，根据其理化性质的不同大致分为5类：含磷物质、黏土矿物、碳酸盐矿物、石灰性材料、生物炭。

含磷物质目前主要应用于铅污染土壤修复，例如：骨粉、磷酸盐、磷矿粉、羟基磷灰石等。这类物质均能促使土壤中的铅向更加稳定的磷酸铅转化，但是过量的使用会造成土壤中磷含量升高，进而造成地表水、地下水富营养化[10]。黏土矿物是指海泡石、凹凸棒石、沸石、蒙脱石、高岭石、蛭石、膨润土等一系列天然非金属矿物。这类物质修复土壤重金属主要是利用其比表面积较大、结构层带电荷等自身特性，通过吸附、共沉淀、配位反应等降低土壤中重金属离子的活性。对于重金属镉、铅、铜、锌、镍等均有较好的修复效果[11]。碳酸盐矿物主要包括方解石、石灰石、白云石、文石等，它们是利用所含碳酸钙在土壤水中的溶解平衡来提高土壤pH值、降低土壤中重金属的有效性，同样对于各种重金属均有较好的修复效果。石灰性材料的修复原理是应用其本身的强碱性提高土壤的pH值，并与重金属离子反应形成氢氧化物或者沉淀。例如：赤泥、石灰等。这类物质对于土壤重金属污染的修复效果较好，但是其强碱性会导致土壤板结、有机质过快分解[12]。生物炭是在无氧或者缺氧的条件下对秸秆、木材等进行热裂解而生成的物质。具有孔隙度大、比表面积大、表面有大量的负电荷等良好的吸附性能，因此生物炭修复重金属污染土壤的原理是吸附作用[13]。

2.3新型材料

新型材料在近年来的土壤重金属污染修复中被广泛应用，主要包括：纳米材料、人工合成材料、功能膜材料、介孔材料。利用新型材料独特的表面结构、组成成分能达到较好的修复效果。研究表明，新型材料可以降低土壤中可溶性重金属的含量，同时也能减少植物体内重金属的积累，促进重金属向残渣态转化[14～16]。

3展望

虽然目前关于钝化剂的研究、试验、应用都已经非常成熟，但是还存在不少问题，许多地方仍然有待改进。因此，笔者对于钝化剂未来的研究方向提出3点建议。

（1）钝化剂长期稳定性的问题。目前很多的研究、试验都只是探究了钝化剂当下对于重金属污染土壤的影响，而没有從长期修复的角度去思考问题，也没有从土壤环境改变后钝化剂是否还有效的角度去试验。因为很多情况下当土壤环境变化时钝化剂的修复效果就没那么好了，因此钝化剂的长期稳定性是修复成功与否的关键。

（2）钝化剂是否会造成二次污染的问题。有些钝化剂对于土壤环境、结构还以有一定的影响，很多专家、学者在研究修复过程中并没有提及此事。例如，含磷材料的使用会导致土壤中磷含量过高从而流失，造成水体富营养化；过量赤泥的使用会导致土壤板结，甚至会造成土壤盐碱化。

（3）钝化剂的修复效果问题。很多钝化剂对于土壤重金属的修复效果并不是很好，添加大量的钝化剂仍达不到预想的效果。即使达到预期目标，那么钝化剂的生产、运输、施洒等一系列的工作势必会提高修复成本。

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Discussion on In|situ Immobilization Remediation Agent of Heavy MetalContaminated Soil

Zhu Deqiang

（Shanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.， Ltd.， Institute of Land Engineeringand

Technology， Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co.， Ltd.，Key Laboratory

of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering， the Ministry of Land and Resources，

Shanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center Xian， Shanxi， 710075， China）

Abstract： In-situ immobilization remediation technology is widely used in soil heavy metal pollution remediation because of many advantages. The choice of immobilization agent is the core and key of this technology. This paper intended to provide a reference for the use and research of in situ remediation agent.

Key words： soil heavy metal pollution； in|situ immobilization； immobilization agentendprint