土壤重金屬污染現(xiàn)狀和治理辦法調(diào)研

呂芯怡　王　健　張　敬　涂　毅/武漢東湖學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院

土壤重金屬污染現(xiàn)狀和治理辦法調(diào)研

呂芯怡王健張敬涂毅/武漢東湖學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院

本文綜述了土壤的工業(yè)和農(nóng)業(yè)污染原因，分析了土壤重金屬污染對(duì)人體的危害，指出了土壤重金屬污染現(xiàn)行治理方法，探討了土壤重金屬污染的現(xiàn)狀，提出了今后的發(fā)展趨勢(shì)。

土壤；重金屬污染；治理

土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過(guò)背景值，過(guò)量沉積而引起的含量過(guò)高。土壤重金屬是指由于人類活動(dòng)將金屬加入到土壤中，致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。隨著工業(yè)的發(fā)展、城市化的擴(kuò)大和農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)的頻繁使用，重金屬大量進(jìn)入土壤環(huán)境，造成生態(tài)環(huán)境惡化又由于重金屬不可降解，對(duì)土壤造成的長(zhǎng)期的污染，已經(jīng)成為現(xiàn)今危害最大的環(huán)境問(wèn)題之一。

一、土壤污染的原因

中國(guó)的海陸總面積有1260萬(wàn)平方公里，其中陸地面積就占了960萬(wàn)平方公里，由此說(shuō)明我們國(guó)家有大約2/3的面積都是土地，我們?cè)谶@片土地上面建設(shè)自己的家園，可就因?yàn)檫@快速發(fā)展的科技和文化，我們面對(duì)的問(wèn)題也逐漸變多，其中最為嚴(yán)重也最為重要的就是土壤問(wèn)題，當(dāng)我們的土壤問(wèn)題逐步加重，我們將失去我們賴以生存的家園，同時(shí)，土壤污染也會(huì)給我們的生命造成威脅，經(jīng)過(guò)調(diào)查土壤污染可以分為很多種類，根據(jù)污染類型可以分為大氣污染，污水污染，化學(xué)污染等，根據(jù)污染種類又可以分為鉛，鉻汞等污染，本文主要將土壤的污染分為了兩大類：工業(yè)污染和農(nóng)業(yè)污染。

1.工業(yè)污染

（1）污水污染：工業(yè)廢水里面含有很多種元素，其中包括氮、鉀、磷等土壤所需要的元素，所以少量污水排放到土壤中還可以起到增肥的作用，但是如果不經(jīng)過(guò)處理直接排放到土壤中的話，污水中的氰化物和其他重金屬物質(zhì)比如說(shuō)汞和鉛之類的元素則會(huì)富集到土壤中，當(dāng)大量排放后土壤的結(jié)構(gòu)就會(huì)被這些重金屬物質(zhì)所破壞，從而不能繼續(xù)使用。

（2）大氣污染：工業(yè)排放出來(lái)的有毒氣體也是致命的打擊，工業(yè)廢氣中主要含有二氧化硫、一氧化碳等有毒有害氣體，這些氣體排放到大氣中之后則會(huì)引起酸雨等酸性過(guò)高的雨水，這些雨水不僅會(huì)破壞植株，更會(huì)影響到土壤中的酸堿平衡，殺死很多農(nóng)作物，這些氣體以雨水為媒介進(jìn)入土壤中，而一些顆粒狀的物質(zhì)則因?yàn)榇罅颗欧哦奂恋淼酵寥乐校苯訉?duì)土壤造成了污染。

2.農(nóng)業(yè)污染

（1）化肥污染

化肥的作用就是通過(guò)人工的手法增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，少量的使用氮肥磷肥或者其他的硝化肥料可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，但是如果盲目的或者一味的使用這些肥料會(huì)使土壤出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，破壞土壤的結(jié)構(gòu)，使土壤灰化。土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，農(nóng)作物就不能生長(zhǎng)，影響了我們的食物生產(chǎn)，就算還可以得到農(nóng)作物，也會(huì)影響到人體的健康。

（2）農(nóng)藥污染

農(nóng)藥的作用就是防止植物被蟲(chóng)害或者使農(nóng)作物能夠經(jīng)得起極端條件，恰當(dāng)?shù)氖褂每梢允罐r(nóng)作物增產(chǎn)，但是農(nóng)藥里面含有大量的氰化物，殺蟲(chóng)劑和防腐劑等物質(zhì)，這些物質(zhì)大量的使用或者沉積同樣也會(huì)破壞土壤的組織結(jié)構(gòu)，而且這些農(nóng)藥也會(huì)導(dǎo)致一些鳥(niǎo)類或者對(duì)植株有益的動(dòng)物遠(yuǎn)離，這樣不僅破壞了生態(tài)環(huán)境也減弱了糧食的生產(chǎn)。

二、土壤重金屬污染對(duì)人體的危害

重金屬污染導(dǎo)致土壤中金屬離子超標(biāo)，又因?yàn)橥寥牢廴竞茈y自身降解，所以就會(huì)不斷的積累，這些重金屬離子根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)進(jìn)入人體內(nèi)，這種高濃度的金屬會(huì)與人體內(nèi)的蛋白質(zhì)氨基酸結(jié)合被人體吸收，引起重金屬中毒。

1.最引人關(guān)注的就是鉛中毒，相傳偉大的羅馬帝國(guó)就是因?yàn)殂U中毒而滅亡的，羅馬人在生活中大多使用鉛制品，大量的攝入鉛會(huì)使人的神經(jīng)系統(tǒng)崩潰，消化系統(tǒng)損壞，當(dāng)鉛進(jìn)入人體血液之后會(huì)干擾血紅蛋白的合成，從而引起人貧血，鉛中毒也會(huì)影響生育能力，1931年的日本也因?yàn)殂U中毒出現(xiàn)了一種名為“痛痛病”的怪病。

2.重金屬污染的另一種危害就是鎘污染，鎘主要是通過(guò)肺或者食物進(jìn)入人體，鎘中毒會(huì)導(dǎo)致人體的腎功能衰竭或肺水腫等致命疾病。典型的鎘污染案例有：湖南省瀏陽(yáng)市鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)雙橋村事件；廣東北江流域鎘超標(biāo)事件；稻米鎘超標(biāo)事件。

3.汞中毒，汞中毒則會(huì)引起呼吸道，消化道，腎功能等等功能的衰竭，從而致死。典型的汞污染案例：貴州萬(wàn)山汞污染事件；河南汞污染等等。

4.砷中毒，砷和含砷金屬的開(kāi)采、冶煉，用砷或砷化合物作原料的玻璃、顏料、原藥、紙張的生產(chǎn)以及煤的燃燒等過(guò)程，都可產(chǎn)生含砷廢水、廢氣和廢渣。砷污染主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)及含砷農(nóng)藥的使用、煤的燃燒。含砷廢水、農(nóng)藥及煙塵都會(huì)污染土壤，砷和砷化物一般可通過(guò)水、大氣和食物等途徑進(jìn)入人體，造成危害。元素砷的毒性極低，砷化物均有毒性，三價(jià)砷化合物比其他砷化合物毒性更強(qiáng)。典型的砷污染案例有：湖南岳陽(yáng)砷污染事件湖南石門砷污染事件等等。

5.鉻中毒，主要來(lái)源于劣質(zhì)化妝品原料、皮革制劑、金屬部件鍍鉻部分，工業(yè)顏料以及鞣革、橡膠和陶瓷原料等；如誤食飲用，可致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀，引起過(guò)敏性皮炎或濕疹，呼吸進(jìn)入，對(duì)呼吸道有刺激和腐蝕作用，引起咽炎、支氣管炎等。工業(yè)廢水中主要是六價(jià)鉻的化合物，常以鉻酸根離子[(CrO4)2-]存在。煤和石油燃燒的廢氣中含有顆粒態(tài)鉻。而六價(jià)的鉻毒性較強(qiáng)，易被人體吸收，在人體積攢時(shí)間一長(zhǎng)更容易致癌。典型的鉻污染案例：云南鉻污染事件；大連某工廠鉻污染危害土壤事件等等。

少量的金屬元素的吸入對(duì)人體是有益的，但是由于排放出來(lái)的金屬元素價(jià)態(tài)的改變或者結(jié)構(gòu)的變化就會(huì)對(duì)人體有致命的打擊，過(guò)度的吸入有害物質(zhì)對(duì)人們的生長(zhǎng)發(fā)育也會(huì)有阻礙作用，其實(shí)土壤對(duì)人體危害不僅至來(lái)源于農(nóng)作物，很多時(shí)候皮膚的接觸也會(huì)導(dǎo)致各種疾病，所以如果不加以防治，只會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)重。

三、土壤重金屬污染現(xiàn)行治理方法

1．化學(xué)方法

化學(xué)修復(fù)是利用加入到土壤中的化學(xué)修復(fù)劑與污染物發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，使污染物被降解和毒性被去除或降低的修復(fù)技術(shù)，包括施用有機(jī)物料、施用沉淀劑、吸附劑或粘合劑，施用化學(xué)改良劑等方法。對(duì)于重金屬輕度污染的土壤，使用化學(xué)改良劑可使重金屬轉(zhuǎn)為難溶性物質(zhì)，減少植物對(duì)它們的吸收。常用的化學(xué)改良劑有石灰、石膏、磷石膏、硫酸亞鐵，硫磺、腐殖酸、腐殖酸鈣等。例如，施石灰于酸性土壤，可減弱土壤的酸度，使鎘、鋅、銅、汞等形成氫氧化物沉淀，從而降低它們?cè)谕寥乐械臐舛?，減少對(duì)植物的危害。對(duì)于硝態(tài)氮累積過(guò)多并已流入地下水體的土壤，一則大幅度減少氮肥施用量，二是配施脲酶抑制劑、硝化抑制劑等化學(xué)抑制劑，以控制硝酸鹽和亞硝酸鹽的大量累積。

化學(xué)治理措施的有點(diǎn)事治理效果和費(fèi)用適中，缺點(diǎn)是容易再度活化。

2.工程治理方法

工程治理措施主要包括:客土、換土、去表土和深耕翻土等措施。

改變耕作制度會(huì)引起土壤環(huán)境條件的變化,消除某些污染物的危害。對(duì)于污染嚴(yán)重的土壤,采取鏟除表土和換客土的方法;對(duì)于輕度污染的土壤,采取深翻土或換無(wú)污染客土的方法[1]。這些方法適用于小面積改良。但對(duì)于大面積污染土壤的改良，非常費(fèi)事，難以推行。

3.生物治理方法

（1）微生物土壤生態(tài)改良劑

能夠促進(jìn)離子交換、調(diào)節(jié)pH值，具有良好的吸附、代換能力，可以凈化土壤，改善土壤年理化性狀和生物活性。作物施用后可以有效改善農(nóng)產(chǎn)品外觀，促進(jìn)可溶性氨基酸、維生素等營(yíng)養(yǎng)元素的合成，降低硝酸鹽、重金屬等有害物質(zhì)含量。

（2）植物修復(fù)

嚴(yán)重污染的土壤可改種一些非食用的植物如花卉、林木、纖維作物等，具體方法包括植物提取，植物降解，植物穩(wěn)定，植物揮發(fā)。

4.農(nóng)業(yè)治理方法

（1）施加有機(jī)肥料

施加有機(jī)肥料可增加土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量，既能改善土壤理化性質(zhì)特別是土壤交替性質(zhì)，又能增大土壤容量，提高土壤凈化能力。收到重金屬和農(nóng)藥污染的土壤，增施有機(jī)肥料可增加土壤交替對(duì)其的吸附能力，同事土壤腐殖質(zhì)可絡(luò)合污染物質(zhì)，顯著提高土壤鈍化污染物的能力，從而減弱其對(duì)植物的危害。

（2）改變輪作制度

改變輪作制度會(huì)引起土壤環(huán)境條件的變化，可消除某些污染物的毒害。據(jù)研究，實(shí)現(xiàn)水旱輪作是減輕和消除農(nóng)藥污染的有效措施。如DDT農(nóng)藥在棉田中的降解速度很慢，殘留量大，而棉田改水之后，可在很大程度上加速DDT的降解[2]。

四、土壤重金屬污染的現(xiàn)狀

環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)（2014）》披露，我國(guó)部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問(wèn)題突出。

（1）全國(guó)土壤總超標(biāo)率為16.1％，其中重度污染點(diǎn)位比例為1.1％。土壤污染以無(wú)機(jī)型為主。南方土壤污染重于北方，長(zhǎng)三角、珠三角、東北老工業(yè)基地等部分區(qū)域土壤污染問(wèn)題較為突出，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大。鎘、汞、砷、鉛4種無(wú)機(jī)污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢(shì)。

（2）耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4％，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴。林地點(diǎn)位超標(biāo)率為10.0％，草地點(diǎn)位超標(biāo)率為10.4％，未利用地點(diǎn)位超標(biāo)率為11.4％。

（3）鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無(wú)機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，其中鎘重度污染點(diǎn)位比例為0.5％。六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴3類有機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為0.5％、1.9％、1.4％。

（4）在調(diào)查的690家重污染企業(yè)用地及周邊土壤點(diǎn)位中，超標(biāo)點(diǎn)位占36.3％，主要涉及黑色金屬、有色金屬、皮革制品、造紙、石油煤炭、化工醫(yī)藥、化纖橡塑、礦物制品、金屬制品、電力等行業(yè)。調(diào)查的工業(yè)廢棄地中超標(biāo)點(diǎn)位占34.9％，工業(yè)園區(qū)中超標(biāo)點(diǎn)位占29.4％。

（5）在調(diào)查的188處固體廢物處理處置場(chǎng)地中，超標(biāo)點(diǎn)位占21.3％，以無(wú)機(jī)污染為主，垃圾焚燒和填埋場(chǎng)有機(jī)污染嚴(yán)重。

調(diào)查的采油區(qū)中超標(biāo)點(diǎn)位占23.6％，礦區(qū)中超標(biāo)點(diǎn)位占33.4％，55個(gè)污水灌溉區(qū)中有39個(gè)存在土壤污染，267條干線公路兩側(cè)的1578個(gè)土壤點(diǎn)位中超標(biāo)點(diǎn)位占20.3％。

不難看出我們國(guó)家的污染現(xiàn)狀是多么的恐怖，在我們親身的實(shí)踐經(jīng)歷中我們發(fā)現(xiàn)，很多地區(qū)的土壤顏色各不相同，當(dāng)我們走訪各小區(qū)或者街道進(jìn)行調(diào)查的時(shí)候，很多人都不了解土壤污染是什么，都不知道土壤污染的嚴(yán)重性，就是這樣的無(wú)知和不重視才會(huì)導(dǎo)致土壤問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。而且根據(jù)我們測(cè)量的數(shù)據(jù)趨勢(shì)也不難看出土壤污染正在逐年惡化。

2010年，中國(guó)水稻研究所與農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心發(fā)布《我國(guó)稻米質(zhì)量安全現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策研究》稱，我國(guó)1／5的稻米耕地受重金屬污染。2011年全國(guó)人大常委會(huì)會(huì)議上，環(huán)保部部長(zhǎng)周生賢披露的數(shù)字是：中國(guó)受污染耕地約有1.5億畝，占18億畝耕地的8.3％。2013年年底國(guó)土資源部副部長(zhǎng)王世元在土地調(diào)查新聞發(fā)布會(huì)上公布中國(guó)內(nèi)地中重度污染耕地大約為5000萬(wàn)畝。2014年4月17日環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》中顯示全國(guó)土壤總超標(biāo)率為16.1％，其中重度污染點(diǎn)位比例為1.1％。

根據(jù)這些數(shù)據(jù)我們大膽的猜測(cè)，在多少年之后我們的土壤將全部被污染，或者換一種說(shuō)法，我們還有多少時(shí)間去浪費(fèi)？雖然到目前為止，這些大數(shù)據(jù)后隱藏的信息，受影響的地區(qū)和人群，給人們生活帶來(lái)的影響等等，都還未公布于眾。但我們可以看出，土壤污染問(wèn)題從來(lái)都沒(méi)有消退，他一直存在并且愈加愈烈。

五、展望

國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知指出，要到2020年，全國(guó)土壤污染加重趨勢(shì)得到初步遏制，土壤環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定，農(nóng)用地和建設(shè)用地土壤環(huán)境安全得到基本保障，土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)得到基本管控。受污染耕地安全利用率達(dá)到90％左右，污染地塊安全利用率達(dá)到90％以上。到2030年，全國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)中向好，農(nóng)用地和建設(shè)用地土壤環(huán)境安全得到有效保障，土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)得到全面管控。受污染耕地安全利用率達(dá)到95％以上，污染地塊安全利用率達(dá)到95％以上。到本世紀(jì)中葉，土壤環(huán)境質(zhì)量全面改善，生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

這是國(guó)家對(duì)土壤問(wèn)題所提出的解決辦法，而我們則應(yīng)該從身邊做起。

這是我們賴以生存的土地，他現(xiàn)在已經(jīng)被我們破壞的千瘡百孔，不知道什么時(shí)候就會(huì)被人類全部毀滅，雖然國(guó)家出臺(tái)了各種法律來(lái)保護(hù)防治土壤的問(wèn)題，但是我們更應(yīng)該從科學(xué)的角度來(lái)治理土壤，研究出更多的生物化學(xué)方面的東西來(lái)更加有效的改善土壤問(wèn)題。

[1]趙美微，塔莉，李萍.土壤重金屬污染及防治/修復(fù)研究[J].北方環(huán)境，2007.

[2]陳晶中，陳杰，謝學(xué)儉，等.土壤污染及環(huán)境效應(yīng)[J].土壤，2003.

項(xiàng)目來(lái)源：

武漢東湖學(xué)院禾下土實(shí)踐隊(duì)暑期社會(huì)實(shí)踐項(xiàng)目。