江苏春越低碳研究有限公司 但义正
土地是人类赖以生存的基础，是人们开展正常生产生活的基础保障。随着社会经济的发展，各种工业生产兴起，随之而来的是废水排放量增加，土地污染问题成为现阶段亟须解决的问题之一。汞是一种高毒性的全球性重金属污染物，可以通过生物进食不断在体内积累，甚至给各种生物的生命安全造成威胁，且携带遗传效应的风险，已经被EPA列为优先控制的污染物之一，汞造成的土地污染成为全球性环境问题。工业是我国的第二大经济体，工业的繁荣带来的废水量急剧上升，汞元素超标给我国造成了土地污染。尽管当前处在轻度土地污染，但我国幅员辽阔，土地恢复问题仍然是困扰环保部门的一大难题。当前，我国已经将土壤恢复产业提升至国家战略高度，汞污染的土地修复工作会为我国带来更为可观的经济与环境效益。
环境中汞的来源分为自然与人为两个渠道，前者主要指火山爆发、地质运动、含汞矿物质风化以及植物的燃烧等，由自然条件直接产生。而后者是人类的活动造成汞含量的增加，例如化石燃料的燃烧、矿藏的开采以及垃圾的焚烧等，其中人为因素造成的土地污染是最为主导的因素。
土壤汞污染呈现明显的人为特征，主要来源于人类的生产活动，工业生产过程中化石燃料的燃烧、从事农业活动喷洒的化肥农药。但汞对我国的土地一般造成污染等级为轻度污染，而重度污染区集中在重工业工厂周围以及周围的农田，其余部分农田呈现轻度污染的状态，由化肥农药的过度使用引发，严重威胁着人们正常的生产生活[1]。
汞因其具有毒性的特征，对土壤的健康造成危害。汞在土壤中的渗透会破坏生存与土壤的微生物环境，造成土壤中原有生物群的减少，影响土壤内部正常的物质循环。此外，汞可以通过植物的根系被植物吸收并在植物体内积累，当植物体内的汞元素高达一定浓度，便会与植物内硫醇类蛋白结合，改变嘌呤内的磷酸盐，抑制线粒体活性，影响植物的健康生长。汞会损伤根冠细胞的完整性，在成细胞的K的含量急剧减少。同时使得植物从事光合作用与蒸腾作用的能力减弱，叶绿素合成效率低下，生物每日能量生产量减低，最终导致生物的活性下降。除此之外，汞元素可以通过植物进入人的体内，并在人体内不断积累，最终达到一定浓度时，造成人体汞中毒。汞摄入量过高，会影响人的发育和繁殖，刺激人体内细胞突变，诱发癌症产生，甚至造成人脑精神异常。我国食品安全法明确标定了食品中污染物限量为0.01mg/kg。据测算，当前很多植物内的污染物含量严重超标，对于食品安全、人体生命健康以及社会的发展等均有很大威胁。当前，汞污染土壤的修复工作引发了世界的广泛关注，成为世界各国科研人员研究的重点[2]。
对于汞污染土壤的防治工作，首先应对受污染的土壤与水源进行处理，排除其余毒性因素潜在的风险。汞与土壤中常存在的有机污染物不同，不可以被降解。汞元素在土壤中通常以结合态或化学态的形式出现，利用吸附、解吸以及氧化还原作用，使土壤中的汞发生迁移的形式，将存在于土壤中的原有毒性较强的汞化合物转化为活性较低的物质，成为现阶段研究者的主要研究方向，也是当前用于修复汞污染土壤的常用方法。
在常用的物理化学修复技术中，热处理法、淋洗法、电动修复法与固化法是其中具有代表性的集中土壤修护技术，下文将对此展开详细介绍：
（一）热处理法
热处理法也称为热解析法或热脱附法，即利用高温手段，将汞以及化合物等毒性物质以气态的形式与土壤脱离开，达到修复污染土地的目的。基于传统的热处理方法展开研究，Ma Fujun等研究人员在传统热处理方法的基础上进行了技术改进，开发了一种利用柠檬酸展开热处理技术的新方法。经实验显示，应用柠檬酸开展热处理技术，降低土壤中的汞含量时，当CA/Hg物质的量为15时，在400摄氏度的条件下，60分钟将土壤中汞元素的含量由134mg/kg降低为1.1mg/kg，并基本并未对土壤造成破坏，保留了其大量原有的性质。对于污染水资源的处理，传统的热处理法需要在700摄氏度的条件下处理30分钟，以达到净水目标。但此种处理方式的缺陷也较为明显，增加了土壤的碱性程度，降低了土壤中的含碳量，影响其内部基本的物质循环体系。而研究人员将柠檬酸的引入改善了这一局面，在将柠檬酸应用在此过程时，为处理提供了酸性的环境，在一定程度上促进了汞的挥发。同时，柠檬酸的引入相较于传统的热处理方法节约了更多能源，对抑制土壤朝向碱性环境的变化，实现土壤的反复利用，为未来工业的发展提供了一种更为环保、可观的由汞引发的土壤污染问题的治理方法[3]。
（二）土壤淋洗法
土壤淋洗法由于操作简便、处理周期短、效果稳定等特征，在高污染的汞污染土地的处理工作中占据优势。此项技术的针对性较强，需要处理人员深入处理场所，根据污染地块的土壤性质以及汞元素的存在形式，有针对性地选择合适的淋洗液。其中常用的淋洗方式有应用氧化剂K2S2O2，选择两种淋洗液：柠檬酸、KI、CaCl2以 及Na2S、NaOH。此种方式应用于多种价态形式存在汞元素的洗脱，去除率高达90%。它首先将氧化剂加入待处理的土壤中，搅拌加热，接着使用第一种淋洗液完成3-12小时的淋洗，在完成水洗后应用第二种淋洗液再次淋洗3-12小时，以达到汞元素的去除目的。对于土壤中存在的汞离子采用土壤淋洗法，一般使用由水、乙醇、草酸、生物炭、纤维素、铵盐、黏土、铁等物质形成的淋洗液，通过层层过滤，去除土壤中含有的汞离子，此种方式土壤中汞元素的去除率可高达99.6%。同样，水、乙醇、纤维素、石墨烯、生物炭、腐殖酸、铵盐等组成的淋洗液，对于污染中存在的汞离子的去除量同样较高，是进行土壤中汞元素污染治理常用的高效方法之一[4]。
（三）电动修复法
电动修复法顾名思义，便是利用电极的电解工作完成土壤中汞污染的治理。将电极放置于污染介质中，通过低压直流电的导通，形成电场梯度，使得含有汞污染物在电场梯度的作用下向电极室迁移，最终完成土壤中含汞污染元素的收集与处理。对此，在传统电动修复法的基础上，Reddy等研究人员对高岭土与冰川碛土展开批量测试，以调查汞的吸合与络合在不同pH环境下的完成速率。其中常用的络合剂包括的乙二胺四乙酸二钠、氯化钠、碘化钾等物质，保证其在规定浓度下使用。此外，再设置一组去离子水用作对照。基于批量测试结果，发现乙二胺四乙酸二钠与碘化钾具有较大帮助土壤中汞元素形成络合物的潜力，具体的去除效率仍需进一步的实验证明。对此，应设置对照组，对上述络合剂的实际工作效率展开进一步探究，保证单一变量条件。经大量研究发现，采用电动修复的方法，碘化钾的络合效率更为可观。对于高山领土的汞污染治理，使用碘化钾络合剂采用电动处理方法，使得高山领土中汞污染的去除率高达97%，但其在冰川碛土中的去除效率较低，主要由于冰川碛土中含有有机物成分的山绕，增加了汞吸附物的去除难度，从而影响了实际的汞污染土地治理效果[5]。
（四）固化与稳定化技术
所谓固化技术，便是通过化学药剂的加入，土壤中存在的污染物质封存，使得土壤中的汞元素处于固态，最终以颗粒状或块状的形式存在，从而对于其进行集中处理，以达到降低土壤毒性的目标。稳定化技术于固化技术概念不同，是指通过化学药剂的添加，将土壤中存在的污染物迁移，将其转化为毒性低、不易溶解的状态，以达到降低土壤毒性的目的。与固化技术的应用相比，稳定化的作用降低了土壤中污染物泄漏的可能。例如使用透辉石和二甲基硫代氨基甲酸钠,加以石灰、壳聚糖、硫代硫酸钠、海泡石、猪粪、草木灰和猪骨灰作辅助，开展固化、稳定化的处理土地污染工作。对于此技术的工作流程展开分析，需要将25份左右透辉石、5份二甲基硫代单机甲酸钠、13份是会、20份壳聚糖、7份硫代硫酸钠、16份海泡石、19份猪粪、7份草木灰以及6份猪骨灰粉碎处理，之后经过加水、加热以及超声溶解的过程，将所得容易进行低温烘干粉碎，得到土壤的修复剂。实验显示，应用此种试剂将汞在土壤中的浸出量由2.96mg/kg降低为0.3mg/kg。此外，石灰石粉、有机碳粉、方解石粉、石英石粉、海泡石粉、生物质灰、硒肥等也是采用上述形式，按照质量配比，固化土壤中浸出的汞元素，降低其对土壤的污染程度[6]。
生物修复技术便是采用生物达到降低土壤中污染物含量的目的。由于其对于环境友好的特征，生物修复技术也是当前常用于汞污染土地处理技术，其中较为常用的有植物修复法和微生物修复法。后者的应用范围较为广泛，同时在未来具有较为广阔的发展空间。
（一）植物修复法
常见的植物修复方法有植物的固化、提取与挥发，前者是指通过植物的吸附与沉淀，固化土壤中存在的汞元素的过程。耐汞植物可利用根系细胞壁的阴离子化合物物质中的配体与汞结合，形成沉淀或稳定的化合物，把汞固定在根系或其自身部位与汞元素相结合，形成络合物，增强植物对于汞元素的固定效率。部分研究人员根据植物的之一特性，尝试引进先进的改进方法，增强植物对汞元素的固定效率。经研究，发现有些植物内部的物质可以极大降低汞的毒性，增强植物对汞元素的富集能力。在此过程中，主要是植物的叶子发挥作用，但当前具体转化形式还不够明确，有待研究人员的进一步挖掘。此外，植物对于土地中汞的处理效率受外界环境的影响，当前尚未发现优良的汞富集植物。植物对于重金属元素的吸收耐性有限，导致植物修复技术的应用受条件的限制，且植物生长缓慢，修复效率低下，周期长。但其由于环保、适应性强等特征，仍转化为当前研究人员的探索重点[7]。
（二）微生物处理技术
微生物的新陈代谢较为活跃，且繁殖速度快，吸收或转化土壤中含有的有机物。土壤中含有的微生物种类繁多，故选择微生物修复法是土壤污染修复工作的不二之选。对于汞污染程度较低的土壤，可以采用微生物修复的方法，消耗成本低，同时安全系数高，可以将其用作其它修复方法的补充措施。但这也具有一定的缺陷。微生物处理方法，将汞元素吸收到自身体内，土壤中的汞元素并没有消失，只是转换了其原有的存在形式。此外，微生物具有不确定性的特征，微生物具有生物活性，外界环境对其干扰程度较大，环境的不稳定容易直接对微生物正常的新陈代谢造成影响，不利于对修复成果的控制，可能直接影响汞污染的土地治理效果。
随着社会的现代化发展，大量化石燃料的燃烧，使得我国每年的汞含量持续增加，我国土地呈现轻度污染的态势，土壤中的汞含量超出了规定标准，给人们的生活带来了严重的困扰。随着时代的发展，土地中的汞污染问题受到越来越多人的重视，常用的土地修复方法有土壤淋洗法、微生物修复法等。尽管研究人员不断拓宽研究深度，但仍没有探索出经济、环保且高效的修复方式，下文将对此做出展望。首先，修复工作的开展应考虑对土壤的伤害情况，淋洗法强酸强碱的淋洗液的回收工作较为困难。其次，热处理技术容易造成对土壤的损害。较差修复技术是当前土壤修复工作的主体研究方向，实现了修复技术间的优势互补，提升土壤修复效率。最后，便是发展新材料与新技术，降低能耗，改善土壤修复效果[8]。
随着工业化进程的加快，汞的大量使用导致其排放量逐渐增加，且受其累积性、毒性高的特征，导致当前全球面临的土地污染严重的问题形势越发严峻。在经济全球化的今天，环境保护与治理工作是每个人的责任。汞污染作为当前影响人类正常生产生活的众多污染问题之一，直接给人类的身体健康造成威胁。因此，汞污染土地的治理工作是当前亟须解决的一大难题。对此，在有关部门开展汞污染问题的防治工作时，应该因地制宜，考虑当地的土壤污染程度以及环境条件等，有针对性地采用汞污染的处理方法，应用多种处理方法相结合的形式，以落实土壤中存在的汞污染问题。本文针对不同修复技术展开探讨，并指出了各技术在分别使用过程中的不同修复效果。总而言之，淋洗法在当前土地污染治理工作中的应用较为广泛，且支出成本低、周期短、技术成熟，是当前土壤污染中降低汞元素浓度的常见使用方式，但是其应用也具有一定的局限性，且在土壤的修复过程中倘若把控不到位，容易对当地环境造成二次污染。热处理技术的应用成本相对较高，且高温环境容易对土壤的原有结构造成破坏，低温处理方法有效解决了这一问题。电动修复的方法消耗的成本较高，难以大面积展开使用。而植物的修复技术相对于物理化学修复技术而言比较温和，同时不会造成二次污染，对于土壤的伤害性较低，但其具体处理效果受环境影响波动较大。通常在后期的土地污染处理工作中，选择多种处理方式互补的方法，这也成为解决土地中汞元素造成污染问题的未来处理方向。
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