淺談西南喀斯特集中分布區(qū)土壤重金屬污染問(wèn)題研究進(jìn)展

董 爽，樊向國(guó)，田 丹

（1.銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300；2.銅仁學(xué)院，貴州 銅仁 554300）

近年來(lái)，我國(guó)工礦產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)土壤重金屬的額外輸入量逐漸增加，土壤中微量元素含量明顯高于背景值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)遭受重金屬污染的土壤已達(dá)2000萬(wàn)hm2，其中鉛和鎘污染引起了較為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境和食品安全問(wèn)題，造成嚴(yán)重的人體健康問(wèn)題[1]。加之農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)的影響，土壤重金屬污染問(wèn)題加重，已成為西南地區(qū)乃至全國(guó)各地的研究熱點(diǎn)。最近，一些學(xué)者針對(duì)西南地區(qū)礦山開(kāi)采、金屬冶煉等活動(dòng)造成的動(dòng)引起的農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及其對(duì)人體健康的危害等進(jìn)行研究，并探討了修復(fù)措施[2-6]。相關(guān)研究可為西南喀斯特集中分布區(qū)土壤重金屬污染的監(jiān)測(cè)和治理提供科學(xué)的理論依據(jù)，對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)估具有重要意義。然而，目前對(duì)土壤重金屬污染問(wèn)題的研究還未進(jìn)入系統(tǒng)化研究階段。為促進(jìn)土壤重金屬污染相關(guān)研究更進(jìn)一步發(fā)展，本文根據(jù)近年來(lái)有關(guān)西南地區(qū)土壤重金屬污染問(wèn)題的文獻(xiàn)資料，從以下幾方面綜述西南喀斯特集中分布區(qū)土壤重金屬污染問(wèn)題研究進(jìn)展。

1 土壤重金屬污染的概念及污染程度界定

土壤重金屬污染是指在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)作用下，一些金屬元素隨之進(jìn)入土壤，造成土壤內(nèi)部重金屬含量超出背景值，引發(fā)土壤質(zhì)量退化，生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題。定量指標(biāo)不同，土壤重金屬污染程度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)不同。根據(jù)地質(zhì)累積指數(shù)，土壤重金屬污染程度由弱到強(qiáng)可分為無(wú)污染、無(wú)污染到中度污染、中度污染、中度污染到強(qiáng)污染、強(qiáng)污染、強(qiáng)污染到極強(qiáng)污染和極強(qiáng)污染七個(gè)級(jí)別[7-9]?；诟患蜃?，土壤重金屬污染可分為無(wú)污染到輕微污染、中污染、重污染、嚴(yán)重污染以及極重污染五個(gè)級(jí)別[10]。按照單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，土壤重金屬污染亦分為五個(gè)級(jí)別，即安全、警戒線、輕污染、重污染和重污染[11]。近年來(lái)，許多學(xué)者基于以上指標(biāo)研究了喀斯特地區(qū)土壤重金屬污染程度。張澤東等測(cè)定了10個(gè)無(wú)籽刺梨種植基地土壤中重金屬含量，發(fā)現(xiàn)其中9個(gè)基地土壤受到Cd的重污染，6個(gè)基地土壤受到Hg的重污染，且各基地綜合污染指數(shù)均高于3，土壤重金屬污染達(dá)到重污染級(jí)[12]。張家春等研究發(fā)現(xiàn)酸性土壤屬于輕度污染，主要受到As和Ni的輕污染，受到Cd的中污染，而中性土壤屬于中度污染，主要受到As的中污染，受到Ni的輕污染，受到Cd的重污染[11]。除土壤特性外，土地利用方式亦為影響土壤重金屬程度的關(guān)鍵因素，人工草地和棄耕地為中度污染，林地、天然草地和耕地為輕度污染[13]。綜上可知，土壤重金屬污染程度與土壤質(zhì)量、土壤酸堿特性以及土地利用方式等諸多因素密切相關(guān)。

2 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

為探索土壤重金屬污染的來(lái)源及各重金屬元素對(duì)土體造成的生態(tài)危害，對(duì)其進(jìn)行潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已成為土壤重金屬污染問(wèn)題研究中的熱點(diǎn)之一，即應(yīng)用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法，根據(jù)單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子和綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分布范圍判斷研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平[14]。在無(wú)工業(yè)活動(dòng)干擾的情況下，農(nóng)用土壤通常處于低風(fēng)險(xiǎn)水平[15-17]，而礦區(qū)周邊農(nóng)田，絕大多數(shù)樣地土壤Cd和Hg存在中等及以上生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，整體來(lái)看，礦區(qū)農(nóng)田土壤處于高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)或極高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，進(jìn)一步證實(shí)了礦區(qū)工業(yè)活動(dòng)是周邊農(nóng)田土壤遭受嚴(yán)重的重金屬污染的重要來(lái)源[18-20]。

3 土壤重金屬污染的修復(fù)措施

土壤重金屬污染修復(fù)過(guò)程漫長(zhǎng)且復(fù)雜，伴隨著修復(fù)治理技術(shù)（主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)三大類）的發(fā)展成熟[21]，可根據(jù)土壤污染的實(shí)際情況選用具體的、科學(xué)的、合理的修復(fù)措施，三種方法聯(lián)合應(yīng)用，改變各重金屬元素在土體中的存在形態(tài)，對(duì)土壤有一定的還原和改良作用，確保有效修復(fù)，力爭(zhēng)高效修復(fù)[22，23]。常用的物理修復(fù)技術(shù)有超聲波加熱技術(shù)、熱脫附技術(shù)和蒸氣浸提技術(shù)等，相比而言，蒸氣浸提技術(shù)可操作性較強(qiáng)且使用成本較低，受到廣泛應(yīng)用[24]?，F(xiàn)階段，對(duì)于中輕度重金屬污染的土壤，通常施用黏土礦物、石灰性物質(zhì)、生物炭材料、腐殖質(zhì)物質(zhì)等化學(xué)鈍化劑進(jìn)行修復(fù)，使用便利且見(jiàn)效較快[25，26]。除此之外，淋洗技術(shù)和光催化降解技術(shù)亦為化學(xué)修復(fù)技術(shù)中的重要研究方向，前者可通過(guò)將水或含有洗助劑的水溶液注入到土壤中洗脫污染物，后者通過(guò)光催化劑及輻射等降解土體中的重金屬污染物[27-29]。生物修復(fù)技術(shù)主要包括植物修復(fù)技術(shù)、動(dòng)物修復(fù)技術(shù)以及微生物修復(fù)技術(shù)三方面內(nèi)容，尤以植物-微生物修復(fù)為主，對(duì)重金屬進(jìn)行生物吸附和轉(zhuǎn)化，降低重金屬離子濃度，是最為高效、綠色的修復(fù)措施[30，31]。

4 展望

目前，對(duì)土壤重金屬污染狀況的界定、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及其修復(fù)措施等有了一定的研究，且絕大多數(shù)以定性研究為主。對(duì)于綠色、健康、高效的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，土壤重金屬污染修復(fù)效果的評(píng)價(jià)等方面還有待進(jìn)一步研究。就化學(xué)修復(fù)技術(shù)而言，長(zhǎng)期化學(xué)修復(fù)將對(duì)土體產(chǎn)生一定程度的負(fù)面作用，可通過(guò)進(jìn)行土壤重金屬污染修復(fù)效果評(píng)價(jià)來(lái)預(yù)測(cè)化學(xué)試劑的最佳施用量。