關(guān)于重金屬引起的土壤污染問(wèn)題與治理策略分析

徐春麗，連 欣

（山東省地礦工程勘察院，山東 濟(jì)南 250014）

目前，由于農(nóng)藥、化肥的濫用，含重金屬垃圾的排放，涉重工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等，土壤中重金屬的來(lái)源有多重途徑 ，包括成土母質(zhì)在內(nèi)的各自然因素、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等均與之密切相關(guān)，但現(xiàn)代人類(lèi)的多種生產(chǎn)活動(dòng)才是重金屬污染物進(jìn)入土壤的最重要原因。

1 土壤重金屬污染的原因和特點(diǎn)

1.1 污染原因

土壤重金屬污染的原因，主要是自然因素和人為活動(dòng)。自然因素有火山爆發(fā)、土壤形成特點(diǎn)。人為活動(dòng)主要包括：一是干旱地區(qū)灌溉時(shí)，灌溉水中的重金屬含量超標(biāo)，或者灌溉方式不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)土壤重金屬污染問(wèn)題；二是采礦和金屬冶煉行業(yè)，生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)含有重金屬的廢水，未經(jīng)處理直接排放，也會(huì)形成土壤重金屬污染；三是隨著人們生活水平的提高，汽車(chē)保有量增多，汽車(chē)尾氣中含有重金屬元素，經(jīng)雨水沖刷沉積在土壤中，形成污染；四是有機(jī)肥料的生產(chǎn)，原料本身就含有重金屬，施肥后重金屬進(jìn)入土壤，并且通過(guò)農(nóng)作物富集到人體內(nèi)。

1.2 污染特點(diǎn)

土壤重金屬污染的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：一是普遍性，重金屬元素的價(jià)態(tài)不同，產(chǎn)生的危害也不同。在國(guó)內(nèi)，不少城市的郊區(qū)、農(nóng)村地區(qū)，均存在土壤重金屬問(wèn)題。二是隱蔽性，和大氣污染、水污染相比，土壤重金屬污染用肉眼是觀察不到的。而且，重金屬污染是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，污染的形成和進(jìn)展比較隱蔽，發(fā)現(xiàn)時(shí)污染程度已經(jīng)比較嚴(yán)重。三是表聚性，土壤中含有多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，發(fā)生重金屬污染后，無(wú)法遷移、無(wú)法移動(dòng)，只能在土壤中不斷富集，最終進(jìn)入動(dòng)物和植物體內(nèi)。四是不可逆性，水源和空氣是流動(dòng)的，具有一定的自我凈化能力，隔離污染源后，污染情況會(huì)減輕。相比之下，土壤不能流動(dòng)，發(fā)生重金屬污染后，會(huì)改變土壤的結(jié)構(gòu)和功能，一般情況下是無(wú)法消除的，因此污染過(guò)程不可逆[1，2]。

2 重金屬引起的土壤污染的治理措施

2.1 物理修復(fù)措施

2.1.1 固化穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)

在土壤中加入穩(wěn)定劑或黏合劑，對(duì)重金屬進(jìn)行固化，改變土壤污染物的物理性質(zhì)，主要是結(jié)構(gòu)組成和遷移能力。經(jīng)固化后，重金屬成為穩(wěn)定的、不溶解的、遷移能力小的固體。該修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能在短時(shí)間內(nèi)改善土壤重金屬污染程度；缺點(diǎn)是穩(wěn)定劑失效后，污染會(huì)再次出現(xiàn)，且污染能力增強(qiáng)，因此不適合長(zhǎng)期使用。

2.1.2 換土修復(fù)技術(shù)

在土壤中加入清潔的土壤，大量堆積在污染土壤的表面，促使重金屬濃度降低，減輕污染帶來(lái)的危害。翻土修復(fù)技術(shù)與此相類(lèi)似，是對(duì)土壤進(jìn)行深層翻耕，促使重金屬分散到深層土壤，從而稀釋污染物的濃度。該修復(fù)技術(shù)適用于污染較輕的情況，受到土層厚度的限制，且要適當(dāng)施肥，滿(mǎn)足植物根系的營(yíng)養(yǎng)需求。

2.1.3 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)

對(duì)污染土壤進(jìn)行通電，形成微弱電場(chǎng)，土壤中的水作為傳播介質(zhì)，能促使重金屬向固定方向遷移。如此，土壤中的重金屬和土壤相分離，方便集中處理。該修復(fù)技術(shù)適用于透水系數(shù)低的土壤，關(guān)鍵是控制土壤酸堿度，才能提高修復(fù)效果。

2.1.4 熱修復(fù)技術(shù)

對(duì)土壤進(jìn)行加熱，促使重金屬發(fā)生反應(yīng)，從土壤中分離出來(lái)。該修復(fù)技術(shù)的適用范圍廣，能解決大多數(shù)土壤重金屬污染問(wèn)題，大大降低對(duì)環(huán)境和農(nóng)作物帶來(lái)的危害。但是，加熱土壤的同時(shí)，會(huì)對(duì)水和有機(jī)物造成破壞，消耗大量能量，因此實(shí)際應(yīng)用較少。

2.2 化學(xué)修復(fù)措施

2.2.1 淋洗修復(fù)技術(shù)

首先向土壤中添加淋洗液，促使重金屬遷移到淋洗液中，從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)。然后對(duì)土壤中的淋洗液進(jìn)行收集，分離處理后即可降低重金屬濃度。該修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)為：一是工作量大，操作過(guò)程復(fù)雜；二是成本高，不適合處理大面積土壤污染；三是淋洗液的使用，會(huì)影響土壤肥力，繼而干擾農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2.2 改良劑修復(fù)技術(shù)

按照固定配方配置改良劑，然后加入土壤中，促使改良劑和重金屬發(fā)生吸附、拮抗、氧化還原等作用，從而降低重金屬的濃度。結(jié)合實(shí)踐，常用的改良劑有碳酸鈣、硅酸鹽、磷酸鹽等。該修復(fù)技術(shù)能在短期內(nèi)降低重金屬的毒性，但無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間改善土壤性能。

2.3 生物修復(fù)措施

2.3.1 植物修復(fù)技術(shù)

植物本身含有微生物，尤其是根系部位的微生物較多，可以吸附土壤中的重金屬；然后利用植物的提取、降解、揮發(fā)等作用，促使重金屬?gòu)闹参矬w內(nèi)分離出來(lái)。該修復(fù)技術(shù)應(yīng)用廣泛，在解決重金屬污染的同時(shí)，還能提高綠化效率。結(jié)合實(shí)踐，常選擇的植物有葶芥類(lèi)、遏藍(lán)菜類(lèi)，具有較強(qiáng)的吸附能力，可以提高污染治理效果。

2.3.2 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

利用土壤中的小動(dòng)物和微生物，分解重金屬污染物，在動(dòng)物體內(nèi)形成多肽、金屬硫蛋白，從而降低污染物濃度。在實(shí)際應(yīng)用中，鼠類(lèi)、蚯蚓是常用的動(dòng)物，缺點(diǎn)是這些動(dòng)物不易控制，且會(huì)受到環(huán)境氣候的影響，因此還處于研究階段，尚沒(méi)有嘗試應(yīng)用。

聯(lián)合修復(fù)措施土壤中的重金屬類(lèi)型多樣，不僅來(lái)源復(fù)雜，而且?guī)?lái)的危害嚴(yán)重，采用單一的修復(fù)技術(shù)，往往達(dá)不到修復(fù)目標(biāo)。對(duì)此，將兩種、多種修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用，可以發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高污染修復(fù)效果，如物理+化學(xué)修復(fù)技術(shù)、動(dòng)物+植物修復(fù)技術(shù)。在國(guó)內(nèi)外，植物+微生物修復(fù)技術(shù)是一個(gè)研究重點(diǎn)，進(jìn)一步細(xì)分出植物+專(zhuān)性菌株修復(fù)技術(shù)、植物+菌根修復(fù)技術(shù)等，可以根據(jù)土壤類(lèi)型、污染程度和修復(fù)目標(biāo)進(jìn)行合理選擇。

2.4 實(shí)際案例分析

以我國(guó)長(zhǎng)株潭地區(qū)為例，該地區(qū)工業(yè)基礎(chǔ)實(shí)力雄厚，也是湖南省的經(jīng)濟(jì)核心。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，長(zhǎng)株潭地區(qū)受重金屬污染的土壤面積約2.8萬(wàn)公頃，占全省的13%；其中耕地污染面積0.7萬(wàn)公頃。重金屬污染類(lèi)型，主要是鎘、鉻、鎳、鉛、鋅等。污染來(lái)源分析該地區(qū)土壤重金屬污染的來(lái)源主要有三種。一是工業(yè)三廢。企業(yè)排放的廢水、廢氣、廢渣中，含有大量的重金屬，進(jìn)入湘江流域的廢水中，汞、鎘、鉛、砷元素含量較高。二是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。盲目使用農(nóng)藥和化肥，降低了土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，不僅破壞了土壤的調(diào)節(jié)功能，也提高了重金屬濃度。農(nóng)藥和化肥在雨水沖刷下，每年進(jìn)入湘江的數(shù)量達(dá)到幾萬(wàn)噸。三是養(yǎng)殖場(chǎng)飼料中含有硫酸銅、砷元素，也是引起土壤重金屬污染的一個(gè)原因。

2.5 治理方案

針對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)的土壤重金屬污染問(wèn)題，當(dāng)?shù)卣捎寐?lián)合修復(fù)方案。以“鎘大米”事件為例，為了降低土壤中的鎘金屬濃度，采用“VIP+N”治理方法，其中“V”指的是選擇低鎘水稻品種，“I”指的是采用淹水灌溉模式，“P”指的是向土壤中加入石灰來(lái)調(diào)整酸堿度，“N”指的是配合多項(xiàng)修復(fù)手段，包括深耕土壤、集中育秧、使用土壤調(diào)理劑、創(chuàng)新病蟲(chóng)害防治措施等。通過(guò)治理，能改變重金屬的狀態(tài)，降低活性和危害，阻止水稻吸收重金屬，達(dá)到治標(biāo)效果。

3 結(jié)語(yǔ)

土壤是農(nóng)作物生存的重要條件，土壤發(fā)生重金屬污染后，重金屬會(huì)在農(nóng)作物中富集，隨著食物鏈進(jìn)入人們口中，從而危害人體健康。相關(guān)研究顯示，人體內(nèi)重金屬含量超標(biāo)，不僅影響機(jī)體功能，還會(huì)提高致癌、畸形風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到一定濃度后會(huì)引起急性中毒甚至死亡。