廣西土壤重金屬污染修復概況分析

黎大榮 韋 杰 王英輝 韋朝帥 許道全

（1.廣西大學環(huán)境學院，廣西 南寧 530004；2.廣西大學農學院，廣西 南寧 530004）

土壤重金屬污染主要來源于礦山開采等人類活動。廣西壯族自治區(qū)素有“有色金屬之鄉(xiāng)”的美譽，分布著大量鉛鋅礦、錳礦和有色金屬礦[1]。采礦業(yè)為廣西經濟的發(fā)展做出了巨大貢獻，但留下的礦業(yè)廢棄物也給礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境造成了嚴重危害。礦山環(huán)境經過采礦、選礦等過程，礦山土壤往往肥力低下，微生物含量低、重金屬污染問題突出，形成了極端的生態(tài)環(huán)境，給生態(tài)恢復重建帶來很大的困難。廣西金屬礦產資源稟賦性差，含礦多，富礦少，單一礦少，復雜難處理伴生礦多，資源提取難度大，企業(yè)所采用的技術裝備落后，開發(fā)利用的能耗仍然過高，其生產過程中產生的重金屬污染更為嚴重。重金屬可以通過“土壤—植物—人體”食物鏈進入并富集于人體，含量成倍甚至十幾倍增加，嚴重危害人體健康。因此，研究土壤重金屬的污染修復意義重大。

1 廣西土壤重金屬污染概況

1.1 廣西重金屬污染地區(qū)分布

廣西重金屬污染地區(qū)分布概況見表1。由表1知，污染地區(qū)主要集中在河池、柳州、百色、崇左和桂林等擁有較多金屬礦的地區(qū)，受污染區(qū)域多為礦區(qū)周邊及礦區(qū)河流沿岸，污染元素包括鉛、鋅、鎘、砷、汞、鉻、錳、銅。根據《廣西重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》,“十二五”期間，廣西將扎實推進重金屬污染綜合防治工作。重點防治砷、鉛、鎘、鉻、汞5種重金屬元素，重點防控區(qū)包括河池市金城江、南丹、環(huán)江三個國家防控區(qū)和百色市右江區(qū)、柳州融水兩個自治區(qū)防控區(qū)。

表1 廣西重金屬污染地區(qū)分布概況

1.2 廣西土壤重金屬污染情況

現今已有眾多學者對廣西土壤重金屬進行了較多的調查研究。楊勝香[2]等在對桂林平樂錳礦區(qū)土壤的研究中發(fā)現該礦區(qū)土壤主要受到Mn、Cr、Cd的污染，局部受到Pb、Zn的污染，且Mn、Cd的含量很高。宋書巧[3]等對河池南丹刁江沿岸受污染土壤進行了研究，結果表明受上游礦山開采的影響，刁江沿岸農田也受到了嚴重的As、Pb、Cd、Zn復合污染。王英輝[4]等對柳州融安泗頂礦區(qū)土壤進行了采樣分析，發(fā)現該地區(qū)土壤重金屬元素平均量除Fe外全部超過土壤背景值，其中以Pb和Zn的污染最為嚴重，分別是廣西背景值的267倍和2 577倍。此外，還有學者對南寧武鳴板蘇錳礦區(qū)、桂林全州錳礦區(qū)、河池環(huán)江沿岸的土壤重金屬污染情況進行了調查，各地區(qū)都受到不同程度的重金屬污染。

總的來說，廣西土壤重金屬污染地區(qū)集中在礦區(qū)周邊及礦區(qū)河流沿岸，污染情況較為嚴重，且多為多種重金屬并存的復合污染。

1.3 廣西農作物重金屬污染情況

關于廣西礦區(qū)農作物重金屬污染的調查研究也不在少數。賴燕平[5]等對廣西八一錳礦區(qū)的多種作物做了采樣調查，發(fā)現本礦區(qū)內的甘蔗莖、茶葉和花生粒中Cu和Zn含量符合衛(wèi)生標準，而Pb超標35.5～89.6倍，Cr超標12.1～17.2倍，Cd超標17.9～58.6倍，這些作物不宜食用。藍唯源[6]等對大環(huán)江下游四塊受污染農田的農作物進行調查，發(fā)現油麥菜、茼蒿和生菜的重金屬含量全部超標，食用這些作物存在較大風險。王英輝等研究發(fā)現，廣西泗頂礦區(qū)的作物中，白菜可食部分中Pb和Zn的含量分別超標76倍和5倍，玉米、花生可食部分中Pb和Zn的含量也全部超標，不宜食用。此外，2011年發(fā)生的桂林陽朔鎘米事件再次引發(fā)各界對糧食重金屬污染問題的關注。總體來看，廣西各礦區(qū)農作物重金屬含量嚴重超標，污染情況不容樂觀。

目前，廣西金屬礦區(qū)生態(tài)恢復中種植板栗、桃、柿子、柑橘、花生、甘蔗等食用作物的作法比較普遍，且并未有相關的防范措施。針對此種情況，應篩選并種植對重金屬具有排斥作用的作物，即低累積作物，這樣既能產生經濟效益，又能減少重金屬對人體的危害。因此，需加強研究具有回避機制的作物，篩選出適宜的果蔬類低累積作物，以保證食用安全。

2 土壤重金屬污染的化學鈍化及超富集植物修復技術

2.1 土壤重金屬污染的修復方法

目前治理土壤重金屬污染的常用方法有物理法、化學法和生物法。物理法是采用物理技術措施，消除土壤重金屬污染，包括玻璃化、電動修復、熱解吸、客土和深耕翻土等。化學法是利用化學試劑、化學反應來降低土壤中重金屬的遷移性、生物可利用率的方法[7]，主要包括化學淋洗及鈍化法等。生物法主要是指通過生物的代謝活動實現污染土壤無毒或低毒的方法，可分為植物修復和微生物修復。三種方法的優(yōu)缺點對比情況見表2。目前，化學鈍化法及超富集植物修復法是國內外普遍使用的兩種方法，也是當前的研究熱點。

表2 物理法、化學法及生物法的優(yōu)缺點對比

2.2 重金屬污染的化學鈍化修復技術

化學鈍化法基于向污染土壤中添加化學鈍化劑，通過吸附、沉淀、絡合等一系列反應，使重金屬向穩(wěn)定態(tài)轉化，以降低其遷移能力及植物有效性，從而達到修復重金屬污染土壤的目的。該方法對大面積中低度土壤污染的修復具有較好的優(yōu)越性，能更好地滿足當前我國治理土壤中重金屬污染以及保障農產品安全生產的迫切要求。

常用的鈍化劑主要分為無機鈍化劑、有機鈍化劑，其中無機鈍化劑包括石灰、碳酸鈣、粉煤灰、膨潤土等。有機鈍化劑包括農家肥、草炭和作物秸稈等有機肥料[7]。目前，在廣西主要污染地區(qū)，研究和實際應用得較多的鈍化劑有石灰、赤泥、海泡石、鈣鎂磷肥、豬糞、泥炭和蠶沙等。

2.3 重金屬污染的超富集植物修復技術

超富集植物修復法是利用植物的根系吸收土壤中重金屬，將其運輸至莖葉部，然后通過收割莖葉移走污染物的方法。超富集植物必須具有較強忍耐和富集能力，最好對多種重金屬元素都有較強的富集能力，在污染地生物量大，生長旺盛。

國外的重金屬超富集植物篩選工作開始較早，篩選成果比較豐富。我國有著豐富的植被資源，但是發(fā)現的超富集植物總數量還相當稀少。在廣西境內，已確定的超富集植物較少，另有幾種潛在的超富集植物，如表 3所示。由于利用超富集植物進行污染修復的工作仍較少，故可在今后加強對超富集植物的篩選及應用。此外，應充分利用國內或國外已發(fā)現的超富集植物，將其應用于廣西土壤重金屬污染修復的工作中。

表3 廣西境內重金屬超富集植物及潛在的超富集植物

3 存在問題及建議

目前，廣西土壤重金屬污染的修復工作大多仍處于實驗研究階段，大規(guī)模的修復治理較少。有的地區(qū)如桂林陽朔，采用了種植林木等經濟作物的方式以獲取一定的經濟效益，而更多的地區(qū)則是直接在受污染的農田上種植農作物。河池環(huán)江縣由于污染嚴重，土壤重金屬污染修復工作開展較早。在當地，植物修復聯(lián)合化學鈍化的修復方法已被應用和推廣，通過投加有機肥和石灰等鈍化材料，并進行超富集植物和農作物的間套作、超富集植物之間的套作，其中超富集植物包括蜈蚣草、東南景天和紅麻等，通過減少農作物對重金屬的吸收，實現修復耕地、恢復生產的目的。

然而，治理過程中存在兩方面的問題。首先是意識觀念，主要表現在民眾對重金屬的危害認識不夠，而且由于開展治理工作無法給農民帶來經濟收益，一些農民對于在當地開展修復治理的研究工作有所抵觸。其次是研究深度不夠，表現在對于廣西地區(qū)的超富集植物以及具有重金屬排斥性的作物的相關研究有待加強，對土壤重金屬的修復機理等研究仍然較少。在今后工作中，應注意以下五點：

（1）樹立礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的觀念，發(fā)展高新技術，改進采礦、選礦工藝，加強對尾礦庫安全的監(jiān)管，從源頭上減少礦區(qū)重金屬對周邊地區(qū)的污染，實現經濟效益、社會效益和環(huán)境效益整體發(fā)展的目標。

（2）加強宣傳教育。加大對重金屬污染危害的宣傳力度，提高民眾對重金屬污染的認識，轉變民眾只顧眼前利益的觀念，從而在思想和行動上支持修復治理工作。

（3）篩選超富集植物及低累積作物。篩選富集能力強、生長快、易于種植且適于在廣西生長的植物，篩選可食用部分重金屬含量低、生命力強、產量大的低累積作物。

（4）研究鈍化修復機理。加強對于有機鈍化劑對于土壤重金屬修復的研究，找出具有高效能同時屬于環(huán)境友好型的鈍化劑，充分利用廣西現有的資源，如木薯秸稈、蠶沙及蔗渣等，達到以廢治廢的目的，既能實現治理土壤重金屬污染修復的同時，又不產生二次污染。

（5）加強對土壤重金屬修復模式的研究。將不同修復方法組合在一起，實現優(yōu)勢互補，研究高效的土壤重金屬污染修復模式，形成防治土壤重金屬污染的綜合技術推廣方案。

[1] 中國自然資源叢書編委會.中國自然資源叢書.廣西卷[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,1995,115-123.

[2] 楊勝香,李明順,李藝,等.廣西平樂錳礦區(qū)土壤、植物重金屬污染狀況與生態(tài)恢復研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2006,33(1):21-23.

[3] 宋書巧,梁利芳,周永章.廣西刁江沿岸農田受礦山重金屬污染現狀與治理對策[J].礦物巖石地球化學通報,2003,22(2):152-155.

[4] 王英輝,陳學軍,趙艷林.鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染與優(yōu)勢植物累積特征[J].中國礦業(yè)大學學報,2007,36(4):487- 493.

[5] 賴燕平,李明順,楊勝香.廣西八一錳礦區(qū)土壤和主要農作物重金屬含量的研究[J].礦產與地質,2006,20(6): 651-655.

[6] 藍唯源,宋書巧,王德光. 環(huán)江縣大環(huán)江下游沿岸重金屬污染區(qū)農作物污染評價[J].廣東微量元素科學,2010,17(4):12-17.

[7] 劉云國,黃寶榮,練湘津,等. 重金屬污染土壤化學萃取修復技術影響因素分析[J].湖南大學學報,2005,32(1): 95~98.

[8] 曹心德,魏曉欣,代革聯(lián),等.土壤重金屬復合污染及其化學鈍化修復技術研究進展[J].環(huán)境工程學報,2011,7(5):1441-1453.