鄂爾多斯能源開發區野外科研基地樣點土壤重金屬污染現狀及其防治

靈靈　烏力吉巴乙拉　諾敏

摘要：鄂爾多斯能源開發區土地資源數量——質量——生態監測與持續利用野外科研基地建設針對個別土壤污染指標進行定期取樣化驗，完成了兩個旗縣土壤主要重金屬污染元素及污染源，為搭建土地調查數據采集、構建能合理、真實反映能源開發區土地數量、質量、生態狀況的指標體系，為耕地保護、土地資源可持續利用提供理論依據，同時也為科學合理地進行農業產業結構調整提供依據。

關鍵詞：鄂爾多斯能源開發區 土壤重金屬污染 現狀 修復及其防治

1 引言

土壤污染是指人類活動產生的污染物進入土壤并積累到一定程度，引起土壤環境質量惡化，對生物、水體、空氣、人體健康產生危害的現象。重金屬污染，主要來自鋼鐵冶煉企業、尾礦，以及化工行業固體廢棄物的堆存場，代表性的污染物包括砷、鉛、鍋、鉻等。土壤重金屬污染大部分殘留于土壤耕作層，在一般環境條件下，較少向土壤下層遷移，重金屬引起的土壤污染，導致植物中毒，進而污染農作物，再通過食物鏈進入人體。隨著生活水平的提高和土壤質量的惡化，人們對土壤環境污染所帶來的健康效應、食品質量安全越來越關注。

2 數據來源與研究方法

鄂爾多斯能源開發區土地資源數量——質量——生態監測與持續利用野外科研基課題在鄂爾多斯市伊金霍洛旗和達拉特旗共計布設野外監測樣點35個，我們選用的樣品為其中的24個較為典型的樣地所采集，樣品所取得的數據可以真實反映監測區域的土壤重金屬含量狀況。

我們采用原子吸收分光光度計，酸度計，原子熒光光譜儀，對伊金霍洛旗，達拉特旗的24個土樣（典型樣地）進行重金屬含量測定。

一級標表準：為保護區域自然生態，維持自然背景的土壤環境質量的限制值。

二級標準：為保障農業生產，維護人體健康的土壤限制值。

三級標準：為保障農林業生產和植物正常生長的土壤臨界值。

測定結果顯示全部土壤樣品呈堿性，經測定土壤樣品中鉛（Pb）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）、汞（Hg）和砷（As）這8種重金屬的含量，如表2所示。伊金霍洛旗一共選了14個典型土壤樣品，除樣點Y15A的銅含量低于土壤環境質量二級標準以外其余樣品全部重金屬含量都低于國家土壤環境質量一級標準。樣點Y15A的鉛、鉻、銅、砷含量在這14個樣品中含量都是最高的，樣點Y15A選址位于伊金霍洛旗畢魯圖村，地類為荒草地，從圖1看出，我們是以礦區為中心點往外輻射圈的方式選的樣點，樣點Y15A選址正好是中心點處，所以鉛、鉻、銅、砷含量最高，其次是Y14C、Y16A、Y14A、Y16C，中心點外第一圈，其次是Y18C、Y18A，第二圈，接著往外擴Y11C、Y11A、Y8A、Y8C，伊金霍洛旗樣點選址是以礦區為中心點的，礦石的加工、運輸、儲存、尾礦的堆積、這些都是重金屬元素的形成來源。

達拉特旗一共選了10個典型土壤樣品，樣品全部重金屬含量都低于國家土壤環境質量一級標準。樣點D13C其砷含量在這10個樣品中最高，砷含量為13.96mg/kg，樣點D12C鋅含量最高，鋅含量為72.4mg/kg，選址南側有pvc場。農業生產過程中含重金屬的化肥、有機肥、廢棄物和農藥的不合理施用以及污水灌溉等，綠地化肥施用的廢水，都可以導致土壤中重金屬的污染、污水灌溉導致土壤重金屬Cd、As、Cu等含量的增加。

Hg相對于其他元素表現較獨立，As、Cr和Ni是受控于成土母質的元素組合，Cd和Pb是受人為污染影響較強的元素，Cu來源于地質成因的比例較大，Zn受控于土壤中錳氧化物粘粒。在這24個典型樣品中，樣點Y15A銅、鉻、鉛、含量均高于其余23個樣點各指標含量；樣點D13C砷含量在24個樣品中最高，砷含量13.96mg/kg，其次是樣點Y15A砷含量10.44mg/kg；樣點D12C鋅含量最高，鋅含量為72.4mg/kg；樣點Y15A、Y16A、Y15C、D1A、D1C銅含量均高于其他樣點土壤樣品銅含量，這是由于這三個樣點選址的地理環境有關；樣點Y8A、Y10A、Y11A、Y14A、Y8C、D2A、D2C、D4A、這8個樣地鉻、銅、砷含量較低于其他16個樣地鉻、銅、砷含量。礦企業將未經嚴格處理的廢水直接排放，使得它們周圍的土壤容易富集高含量的有毒重金屬。企業排放的煙塵、廢氣中也含有重金屬，并最終通過自然沉降和雨淋沉降進入土壤。礦業和工業固體廢棄物在堆放或處理過程中，由于日曬、雨淋、水洗等，重金屬極易移動，以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤擴散，固體廢棄物也可以通過風的傳播而使污染范圍擴大。道路兩側土壤中的污染物主要來自汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵的沉降，而污染元素則主要為Pb、Cu、Zn等元素。具體環境質量指標與檢測結果對照見表1、2。

4 重金屬污染修復及其防治

目前對土壤重金屬污染的防治及其恢復主要有三種方法，有物理方法、化學方法和生物修復。

（1）物理方法有換土法、玻璃化技術、電動修復。換土法原理就是用新鮮未受污染的土壤替換或部分替換原污染土壤，以稀釋原污染物濃度，增加土壤環境質量；玻璃化技術是將重金屬污染的土壤置于溫高壓條件下，形成玻璃態結構，使重金屬固定于其中，穩定了土壤中的重金屬；電動修復技術是一種原位修復，主要是針對受污染的底透水系數土壤等的修復，其基本原理是將電極插入受污染土壤區域，通過施加微弱電流形成電場。空隙中的地下水或額外補充的流體可作為傳導的介質，污染物則在電場產生的各種電動力學效應下沿電場方向定向遷移，在電極區附近發生氧化、還原反應，經過電沉降、沉積等作用將污染物集中處理或分離。

（2）化學方法有化學淋洗修復和化學固定。淋洗技術是一種借助能促進土壤環境中污染物溶解或遷移作用的溶劑（常用的溶劑有水、甲醇、乙醇等），通過水力壓頭推動清洗液，將其注入被污染土層中，然后再將包含污染物的液體從土層中抽提出來，進行分離和污水處理的技術。化學固定是指通過土壤中加入有機質、沸石和磷酸鹽等外源添加物，調節和改善重金屬在土壤中的物理化性質，使其產生沉淀、吸附、離子交換、腐殖化和氧化還原等一系列反應，降低其在土壤環境中的生物有效性和可遷移性，從而減少這些重金屬元素對動植物的毒性。

（3）生物修復有微生物修復、植物修復、動物修復。微生物修復技術是利用土壤中特定的一些微生物對重金屬的吸收、沉淀、氧化還原等作用，降低土壤重金屬毒性。某些微生物能代謝產生檸檬酸、草酸等物質，這他們能與重金屬產生螯合或形成草酸鹽沉淀，以便減輕重金屬對環境的污染危害；植物修復，植物提取：采用對重金屬富集能力較高的植物，通過吸收和轉移過程將重金屬富集在可收割的部位，植物揮發：利用一些植物的生理活動來促使重金屬轉變為可揮發的形態，揮發出土壤和植物表；動物修復技術是利用土壤中某些低等動物如蚯蚓等吸收土壤中的重金屬，從而在一定程度上降低污染土壤中重金屬的含量。

總的來說物理化學技術修復重金屬污染土壤不僅費用昂貴，難用于大規模污染土壤的改良，植物修復技術作為一種新興的技術已為人們所接收。我們要引進和研發適合國內污染土壤修復的技術和設備。制定和完善土壤修復方面的法律法規及其技術標準。國內污染土壤防治方面的法律還不完善，需要制定一部土壤污染防治專門法來明確土壤污染和修復中的責任和義務。政府協調、公眾參與，共同做好土壤污染防控工作。