电镀企业重金属镍污染土壤修复治理技术探讨
【Abstract】Electroplating industry is one of the main industries of heavy metal pollution.Soil heavy metal pollution especially nickel pollution is one of environmental problems that should be resolved urgently. On the basis of a review in an electroplating enterprises plant monitoring results of soil analysis， through the discussion of comparative analysis of advantages and disadvantages of phytoremediation， bioremediation method in the microbial remediation， plant and microbial remediation technology and so on various methods， recommending remediation on the contaminated soil by plant and microbial remediation technology.
【Key words】Electroplating industry soil remediation bioremediation combined remediation plants and microorganisms
1 前言
土壤重金属污染是我国亟待解决的环境问题。电镀行业是产生重金属污染的主要行业之一。由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属等有毒有害化学品，在工艺过程中排放了高毒物质和危害人类健康的废水、废气和废渣，对人类的生存环境产生了巨大危害。尤其是重金属镍污染后果相当严重，镍可引起接触性皮炎，直接进入血液的镍盐毒性较高，胶体镍或氯化镍毒性较大，可引起中枢性循环和呼吸紊乱，使心肌、脑、肺、肾出现水肿、出血和变性，长期接触、吸入或注射镍化物均有致癌作用。电镀企业关闭后遗留的重金属污染土壤对环境构成严重威胁。然而如何针对性地有效进行修复治理，是人类面临的又一大问题。电镀厂污染场地属于重污染行业污染场地，急需进行环境综合治理与土壤修复[1]。
本文通过对某电镀厂厂区土壤样品监测结果的分析研究和修复治理方法的探讨，为进一步开展污染土壤修复工作以及合理规划和利用该场地提供科学的理论依据，同时，对于改善和提高当地城镇环境质量、保障人体健康和维护社会稳定也将具有重大意义。
2 企业基本情况
该电镀厂于2003年3月投产，厂区面积约3500m2，主要从事各种五金件产品的来料电镀加工。全厂共3个电镀车间，8条电镀生产线，其中7条半自动电镀生产线、1条全自动电镀生产线。主要镀种为镀锡、镀镍、镀铬、镀锌。电镀加工产品方案见表1。
使用的主要原辅料有金属镍板、硫酸镍、氯化镍、电解铜、硫酸铜、硫酸、盐酸、铬酐、氰化钠、氰化亚铜、氰化钾等。产生的电镀废水经废水处理站处理达标后排放。根据当地电镀行业环境整治要求，该电镀厂已停产待迁。
3 土壤污染现状及成因分析
为了解该电镀厂所在地土壤污染现状，委托澳实分析检测（上海）有限公司对其厂区土壤进行了监测。
3.1 监测项目
pH值、总氰化物、锑、砷、铍、镉、铬、铜、铅、镍、硒、银、铊、锌、汞等。
3.2 监测地点
厂区废水处理站边和电镀车间旁各设一个采样点，编号分别为Z1、Z2。按0～20cm、40～60cm、80～100cm采样深度各采一个样品，对应样品编号Z1-1～Z1-3和Z2-1～Z2-3。
3.3 监测结果
厂区土壤样品监测结果见表2和图1。
表2 厂区土壤监测结果
图1 土壤监测结果对比分析图
土壤样品监测结果表明，除镍指标外，其余指标监测值均符合《浙江省污染场地风险评估技术导则》（DB33/T892-2013）表A.1部分关注污染物的土壤风险评估筛选值中的住宅及公共用地筛选值。
土壤监测结果镍超标原因主要为企业生产过程中涉及到镀镍等工序，生产废水和废气中含有镍等重金属。车间地面、排水沟渠等没有按规范进行防渗处理，镀镍废水没有进行有效收集容易渗漏到地面，等等，各种因素导致土壤受到重金属污染。根据《浙江省污染场地风险评估技术导则》（DB33/T892-2013）以及有关文件要求，企业场地需要进行土壤污染修复治理。
4 土壤重金属污染治理方法
目前针对土壤重金属污染修复方法较多，主要包括物理方法、化学方法和生物方法[3]。生物修复方法因其效果好、投资省、费用低、易于管理和操作、不产生二次污染等被公认为是生态友好型原位绿色修复技术[4]。生物修复方法主要有植物修复、微生物修复、植物与微生物联合修复。
4.1 植物修复
植物修复技术主要有植物稳定、植物提取、植物挥发等类型[5]。植物稳定是利用植物来降低重金属在土壤中的迁移，但是随着时间或环境的改变，可能仍会发生渗漏和扩散，这种方法并没有减少重金属的含量，只是改变了重金属的存在形态；植物提取是指利用对重金属富集能力强的超积累植物吸收土壤中的重金属，并将重金属转运储存在地上部分，然后通过收获地上部分进行焚烧，来达到去除重金属的目的；植物挥发是指利用植物吸收、转运、积累、挥发来去除土壤中一些挥发性的重金属[6]。 4.2 微生物修复
微生物修复技术是利用土壤中某些微生物对重金属的吸收、沉淀、氧化还原等作用，以达到降低土壤重金属的毒性。某些微生物能代谢产生柠檬酸、草酸等物质[7]。这些代谢产物能与重金属产生螯合或形成草酸盐沉淀，从而减轻重金属的伤害。Siegel等研究表明，真菌可以通过分泌氨基酸、有机酸以及其他代谢产物来溶解重金属以及含重金属的矿物[8]。微生物修复的局限性在于：微生物有些情况下不能将污染物全部去除；微生物对环境的变化响应比较强烈，环境条件的改变能大大影响微生物修复效果。
4.3 植物与微生物联合修复
鉴于植物修复和微生物修复各自在重金属污染修复中的不足，植物与微生物联合技术通过发挥植物和微生物各自的优点，最大限度弥补其在重金属污染修复中的不足，有效提高植物修复的效果。土壤中许多细菌不仅能够刺激并保护植物的生长，而且还具有活化土壤中重金属污染物的能力。最近俄罗斯科学家培育出一种耐重金属污染并保护植物生长的细菌，这种细菌能够在Zn、Ni、Cd和Co存在的条件下产生抗生素细菌的细胞不具备稳定的基因，但是位于染色体外能够自动复制的环状DNA分子，可以有效阻止重金属离子进入细胞，同时能够刺激并保护植物的生长[9]；Ma等成功地从Ni污染土壤中分离得到耐受重金属污染的细菌，并发现这些细菌在较高水平重金属污染的土壤中能够促进植物生长；Idris等在遏蓝菜属植物Thlaspigoesingense根际分离出大量对Ni耐受性较强细菌，包括Cytophaga、F lexibacter、Bacte2roides等，这些细菌可以明显提高Thlaspigoesingense对Ni的富集能力[10]。虽然菌根化植物抗逆性强、吸收降解能力强，但不容易获得，因此，菌根与植物修复体系的选择与建立有非常广阔的应用价值，也是重金属污染土壤生态恢复的一个新的研究方向[11]。
5 结论与展望
鉴于土壤样品监测结果，某电镀厂厂区土壤镍等指标超过《浙江省污染场地风险评估技术导则》（DB33/T892-2013）表A.1部分关注污染物的土壤风险评估筛选值中的住宅及公共用地筛选值。根据《浙江省污染场地风险评估技术导则》（DB33/T892-2013）以及有关文件要求，企业场地需要进行土壤污染修复治理。
通过探讨植物修复和微生物修复各自在重金属污染修复中的不足，植物与微生物联合技术能最大限度弥补其在重金属污染修复中的不足，有效提高植物修复的效果。因此在下阶段土壤修复方案制定中，建议采用植物与微生物联合技术修复方法对该电镀厂厂区土壤镍超标进行修复治理，不仅能促进提高植物生物量，而且能够减少重金属镍迁移能力与生物毒性，提高土壤中重金属的生物可利用性。
