污染场地土壤重金属砷修复效果评估

污染场地土壤重金属砷修复效果评估

林丽君

中山市保美环境科技开发有限公司广东中山528400

摘要：本文研究的某工业场地经环境评估，有一定程度的土壤重金属砷污染。利用从该污染场地筛选到的细菌C，进行微生物修复，采样分析结果表明，经多次清理与修复后场地土壤相关验收对象的检测值满足验收标准。利用生物修复环境友好，工艺简单，实用价值高，应用于重金属污染土壤中的活性态重金属的处理，防止重金属污染物进入生物链下游，保障人类生存安全。

关键词：污染土壤；重金属砷；微生物修复

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重，近年来我国重金属污染事件频发，严重影响广大群众的身体健康，土壤重金属污染与防治成为人们关注的环境问题之一。土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。因此，治理和恢复的难度大。

本文研究的某工业场地经环境评估，有一定程度的土壤重金属砷污染。责任单位委托完成场地环境调查评估与修复方案编制及审查，并实施了污染土壤的治理修复工程。现依据相关规定及技术规范要求，对该场地污染土壤的修复工程进行土壤修复效果分析评价，以判断该场地土壤修复是否符合环保验收标准要求。

1.污染场地概况

1.1土壤环境调查评估结论

场地详细调查与风险评估报告经两次评审，并报市环保局备案。场地经过共三期土壤采样调查，土壤重金属砷和铍污染物浓度超过选定筛选值（20mg/kg、8mg/kg），重金属砷超标率达到57.46%，最高值为81.2mg/kg，超出筛选值2.9倍。土壤砷深度主要在场地第一层（0~2.5m）和第二层（2.5~7.2m）。

1.2土壤修复方案

土壤修复范围：第二层土壤砷含量超过修复目标值，需修复该层污染土壤。

土壤修复标准（1）土壤重金属砷≤60mg/kg。（2）治理修复后土壤的浸出液中砷含量≤0.05mg/L，pH=5.5~9.0。

1.3土壤修复技术方案

土壤系统中重金属的污染和防治一直是国内外研究的热点和难点。重金属污染土壤的修复主要基于两种策略：一是去除化，将重金属从土壤中去除，达到清洁土壤的目的；二是固定化，将重金属固定在土壤中限制其释放，从而降低其风险。重金属污染土壤的修复是指利用物理、化学和生物的方法将土壤中的重金属清除出土体或将其固定在土壤中降低其迁移性和生物有效性，降低重金属的健康风险和环境风险。近年来重金属污染土壤的修复技术研究取得了长足发展，按照工艺原理主要归纳为三类：物理/化学修复、生物修复和农业生态修复。

生物修复技术是利用植物或土壤中天然微生物资源，或人为地投加菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各种污染土壤中，将滞留的污染物快速降解，或降低重金属毒性，减少污染现场污染物的浓度，或者使环境中的污染物的危害减少到最低程度的一种现场处理环境污染的技术，具有费用低、对环境影响小、效率高、对技术及设备要求较低等优点。本文采用从该污染场地筛选到的一种土壤菌-菌株C，进行生物修复。利用其在底物诱导下产生的酶化作用，分解产生CO32-，矿化固结土壤中的有效态重金属，使其沉积为稳定态的碳酸盐。

2.土壤修复实施情况

2.1菌株培养与接种

配制一定体积的LB培养基，用10mol/LNaOH溶液调节培养基的pH=7.0，灭菌，然后向培基中加入已过滤灭菌的底物溶液（土壤浸出物），接入菌株C，30℃、170r/min培养24h。喷洒菌液至土壤表面，喷洒量为100ml/㎡。

2.2作用机理分析

菌株C为一种具有碳酸盐矿化特性的土壤菌，其以培养基中的底物B为营养源，发生酶化作用，不断分解底物，致使溶液中pH值适宜升高，更利于菌体的生长繁殖，酶化作用也得以不断增强。在这一循环过程中，底物不断分解，使CO32-浓度不断增加。同时菌体细胞膜界面处带负电荷的SM（水可溶有机质）立即不断螯合体相中的重金属离子，由于电荷吸引效应，螯合的重金属相又可以诱导出局部的晶体阴离子（CO32-）浓度进一步增大，直到晶体前驱物浓度增大到利于核化，沉积出重金属碳酸盐晶体颗粒。

3检测及修复效果评价

3.1采样

为考核和评价土壤治理修复后是否达到修复目标值，依据《场地环境监测技术导则》

（HJ25.2-2014）与《工业企业场地环境调查评估与修复工作指南（试行）》（环保部公告2014年第78号），对土壤修复工程进行验收监测。采样布点、样品采集、样品运输保存和实验室分析严格按照国家、行业标准方法、相关作业指导书要求进行，实验室分析认真做好质控措施。

3.2检测方法

3.2.1仪器及试剂

仪器：AFS-930双道原子荧光仪（北京吉天仪器有限公司），微波消解仪和加热仪；电子分析天平；电子天平等。

试剂：砷标准溶液，硝酸（AR），硼氢化钾（AR），高氯酸（AR），盐酸（AR及GR），氢氧化钠（AR），纯化水。

3.2.2分析条件

空心阴极灯电压：270V；As灯电流：40mA；Hg灯电流：30mA；原子化器高度：8cm；屏蔽气流量：0.7L/min；载流：5%HCl；载气流量：0.3L/min；还原剂：2%KBH4-0.5%KOH。

3.3土壤修复效果评价

通过采样检测分析，结合文件审核及勘察现场，对污染土壤治理修复效果进行评价。

3.3.1效果分析

依据经评审及环保部门批准备案的场地环境调查与评估报告和修复实施方案等，确定场地土壤治理修复的验收对象和标准。

污染土壤经治理修复后堆置在待检区，共布设13个土壤采样点位，其中第一次检测12个点位样品，第二次检测1个点位样品（编号013），即基坑超标点位二次清挖经修复后待检样品。全部检测结果均为土壤浸出液砷含量≤0.05mg/L、浸出液pH=5.5~9.0，符合修复目标值要求，表明了场地污染土壤经过治理修复，可有效稳定控制污染物，修复效果达到预定目标。

3.3.2文件审核

整理分析场地相关文件资料，结合与现场负责人、修复实施人员、监理人员等访谈，文件审核结果基本满足相应要求：（1）土壤修复工程的目标污染物、修复范围和修复目标与场地环境调查评估报告、修复方案以及相关行政文件等相符合；（2）环境监理记录和监测数据表明修复工程的环保措施得到有效落实，期间对周边环境无产生不良影响。（3）通过施工记录、监理记录与检测数据等核实污染土壤已清理完毕，土壤修复效果基本达到修复目标。

3.3.3现场勘察

通过现场勘察，检查对照场地环境调查评估报告的污染区域拐点坐标与修复过程工程监理出具的相关资料，核实土壤修复范围和深度基本符合要求。通过现场踏勘查看场地表层土壤状况，现场未发现污染遗留情况。

4.结论与讨论

土壤中微生物数量众多，某些微生物如细菌、真菌和藻类对重金属具有吸附、沉淀、氧化-还原等作用，从而降低污染土壤中重金属的毒性。细胞壁是细菌和重金属直接接触的部位，富含羧基阴离子和磷酸阴离子，易结合环境中活性金属阳离子到其表面。细菌及其代谢产物对溶解态的金属离子具有较强的活化能力，也可以吸附固定土壤中的重金属。

本文利用从污染场地筛选到的细菌C，进行微生物修复，通过对文件审核、现场勘察、现场采样和检测分析等对场地内土壤（清理与修复情况）进行调查，该场地土壤修复工作基本符合相关要求。采样分析结果表明，经多次清理与修复后场地土壤相关验收对象的检测值满足验收标准。该场地土壤修复效果良好、修复达标。

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