土壤重金屬污染現狀、原因、危害及修復研究

趙　銘

（江蘇圣泰環境科技股份有限公司江蘇南京211100）

土壤重金屬污染現狀、原因、危害及修復研究

趙銘

（江蘇圣泰環境科技股份有限公司江蘇南京211100）

土壤重金屬污染治理是一個全球性難題。我國土壤重金屬污染現狀較為嚴峻，導致土壤重金屬污染的原因復雜，土壤重金屬污染不僅危害作物的生長，降低作物產量，也會對人的健康構成威脅，加強土壤重金屬修復迫在眉睫。本文通過當前我國土壤重金屬污染現狀、原因的分析，提出了常見的幾種土壤修復技術，并就不同技術的優勢和不足進行了討論，旨在為進一步完善土壤重金屬污染修復技術提供理論支撐。

土壤重金屬污染；現狀；成因；修復

土壤是重要的資源，是保障人類生存繁衍的主要自然資源之一，在滿足人類社會發展方面發揮著重要作用。但是，近年來，隨著經濟社會的快速發展，工業化、城鎮化進程的加快，大量農藥、化肥以及農資的生產和過量使用，進一步加劇了土壤污染，尤其是土壤中的重金屬污染。土壤重金屬污染源復雜，后期處理難度大，成為一個世界性難題。重金屬蔬菜、“鎘大米”等諸多食品安全事件頻發，有毒有害物質隨著農產品進入到了人類的食物鏈，已經對人類的健康構成威脅。尤其是在經濟十分發達的東部沿海地區，以及以前的老工業基地，大量的土壤重金屬污染已經成為制約了當地經濟社會的發展的一個重要影響因素。在我國，中東部部分經濟發達地區，以及長三角、珠三角和東北老工業基地周邊的土壤重金屬污染現象十分突出，“鎘大米”等環境事件的頻發，也折射出土壤污染治理成為了迫在眉睫需要解決的時候了，需要相關部門進一步加強土壤重金屬污染預防和修復工作。

1　土壤重金屬污染現狀

2005～2013年12月，我國開展了第一次全國土壤污染狀況調查。根據2014年環保部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》公布的結果來看，我國的土壤環境狀況整體形勢較為嚴峻，尤其是土壤重金屬污染較為嚴重，在一些工礦廢棄周邊的土壤重金屬污染問題尤為突出，在全國16.1%的土壤總超標率中，輕微超標的占到了11.2%，輕度超標的為2.3%，中度以上的超標情況占到了2.6%。具體來說，我國土壤重金屬污染現狀呈現出如下特點。

1.1重金屬超標情況

據統計，我國土壤受到鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積近2000×104hm2，約占整個耕地面積的1/5，我國每年因重金屬污染而減少的糧食產量在1000多萬噸。在首次全國土壤污染狀況調查的結果來看（見表1），在19%的超標點位中，輕微污染的點位占到14.65%，輕度污染的點位有2.23%，中度和重度污染的點位分別為1.24%、0.88%。由此可見，在受調查的土壤中，輕微污染占據了大多。從污染物類型來看，超標的重金屬污染物超標點位中鎘、汞、銅、鉛、鉻、鋅、鎳的超標比例中鎘的超標點位最多，鎳次之，占比4.8%，鋅的超標率最低。具體情況為鎘＞鎳＞銅＞汞＞鉛＞鉻＞鋅。

表1　污染物超標情況

1.2重金屬超標分布

從公布的土壤重金屬污染的地域分布情況來看，我國土壤重金屬污染超標整體呈現出的特點是北方土壤重金屬污染要輕于南方發達地區，東北老工業基地、珠三角、長三角等經濟發達地區的土壤重金屬污染超標要明顯高于西部地區。在土壤重金屬超標的范圍來看，西南以及中南等礦種富集地區的土壤重金屬污染范圍較大。

1.3重金屬污染典型區域

從《全國土壤污染狀況調查公報》公布的結果來看，我國土壤重金屬污染中較為典型的地區主要集中在企業用地、工業園區以及部分采礦區和公路的沿線兩側等等。在公布的重金屬污染情況來看，排在前三位的分別是重污染企業用地、工業廢棄地和采礦區，這三個典型地塊的土壤重金屬污染的超標率分別達到了36.3%、34.9%和33%。

2　土壤重金屬污染原因及危害

土壤重金屬污染除自然因素外，還與現代工礦業和農業的生產以及人類的活動影響有關，是造成土壤重金屬污染的主要原因[1]。從環保部和國土資源部公布的調查的結果來看，我國土壤環境狀況總的來看，不容樂觀，尤其是一些老工業基地和采礦地區的土壤重金屬污染較重，土壤環境問題較為突出。

2.1土壤重金屬污染成因分析

從土壤重金屬的污染成因來看，一些大型工礦業較為集中地區的土壤重金屬污染或重金屬超標現象十分突出。（1）工礦企業的無序開采。一些工礦企業過于追求經濟效益，環保相關設施投入不足，一些設備往往成為擺設，沒有充分的加以利用。此外，工礦企業在生產過程中所產生的大量污水、尾礦渣和粉塵等未經處理，便直接排入到周邊的土壤中，這些尾礦渣等富含較多的重金屬元素，加劇了周邊的土壤重金屬污染程度。（2）農用物資的不合理施用。施用含有鉛、汞、鎘、砷等得農藥和不合理施用化肥，都是導致土壤重金屬污染的重要因素之一。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬汞、銅、鋅、鉛等，磷肥次之，其中氮肥的含鉛量較高。農用塑料薄膜生產應用的熱穩定劑中含有銅和鉛，在大量施用塑料大棚和地膜過程中會加劇土壤重金屬污染。（3）高背景值地區的土壤重金屬超標。金屬礦山的開采、冶煉，以及重金屬尾礦、冶煉廢渣和廢渣的堆放等，隨著礦山排水和降雨帶入水環境或直接排入土壤，直接或間接地造成土壤重金屬污染。比如云南、貴州、廣西土壤中，鎘、鉛、鋅、銅、砷等背景值遠遠高于全國土壤的背景值。這些地區主要是重金屬含量高的巖石，比如石灰巖、喀斯特地區，在風化過程中釋放的重金屬富集于土壤而產生。

2.2土壤重金屬污染危害

土壤重金屬污染具有長期性、隱匿性、難消逝、不可逆等特點，受污染的重金屬在土壤中移動性差，滯留時間長，此外，重金屬難以被微生物降解，一旦經水、植物等介質后，被動植物吸收后容易進入到人類的食物鏈中，影響人類的身體健康。具體來看，土壤重金屬污染的危害主要表現在：（1）影響作物的生長。重金屬在土壤-作物系統中遷移直接影響到作物的生理生化和生長發育，影響作物的產量和品質。比如鎘是危害植物生長的有毒元素，土壤中如果鎘過高，會破壞植物葉片的葉綠素結構，減少根系對水分和養分的吸收，抑制根系生長，造成植物生理障礙而降低產量。（2）影響人的健康安全。重金屬通過食物鏈最終危害人類健康。比如：鎘的生物毒性顯著，會給人體帶來高血壓、心腦血管疾病、腎功能失調等一系列問題。汞食入人體后直接沉入肝臟，對大腦視力神經破壞極大。

3　常見的土壤重金屬污染修復方法

我國是在1982年對主要類型的土壤環境容量進行過初步研究，提出土壤重金屬的生態效應、臨界含量地帶性分異規律和分區等。目前，各國都十分重視對土壤重金屬修復技術方法的研究。

3.1工程治理法

工程治理法是指利用物理或物理化學原理進行土壤重金屬污染治理的方法。目前，屬于工程治理法主要有淋洗法、熱處理法、電解法等等。工程治理法處理土壤重金屬具有效果徹底、工藝穩定等優點，不足之處是實施較為復雜、治理費用高，容易降低土壤肥力。

圖1　淋洗法

3.2生物治理法

生物治理法是指利用生物的某些習性來適應、抑制和改良土壤重金屬污染。生物治理法中常用到的方法有動物、微生物和植物治理。例如，利用蚯蚓、鼠類等吸收土壤中的重金屬。植物治理則是利用植物對重金屬的忍耐和積累達到清楚土壤重金屬污染效果，例如選擇使用印度芥菜可以在含有Cu、Pb、Zn等土壤條件下生長，可對其中的銅離子、鋅等具有很好的富集效果。生物治理具有投資少、易管理，對環境的破壞小等諸多優勢，但不足之處是治理慢等。

表2　常見吸附土壤重金屬植物

.3化學治理法

化學治理是向污染的土壤中投入改良劑、抑制劑等化學物質，增加土壤中的有機質、陽離子代換量和粘粒的含量，從而改變土壤的pH、Eh和電導等理化性質，使土壤重金屬發生氧化、還原、沉淀和吸附、抑制、拮抗等作用，以實現降低土壤中的重金屬效果。例如向土壤中投放鋼渣，它在土壤中容易被氧化成鐵的氧化物，對銅、鋰、鋅等離子具有很好的吸附、共沉淀作用，實現固定金屬效果，沈陽張士污灌區大面積石灰改良，在每公頃土壤中投入1500kg～1875kg的石灰，含鎘量下降了50%。

圖2　化學修復法

4　結語

（1）工程、物理化學法在土壤重金屬污染修復中具有成本高，破壞土壤本身結構，對環境的擾動較大且易造成二次污染等局限性，導致這類方法在實際應用中具有一定的局限性。（2）生態修復具有周期長，效果不顯著等缺陷。但是植物修復法作為新興的綠色、生態、高效的修復技術得到了各界認可，具有良好的發展前景，下一階段作為植物修復技術關鍵的超富集植物的篩選及培育將是研究土壤重金屬污染治理的熱點和關鍵[2]。

在生物修復法中，植物的篩選、目標植物的生物量和修復的時間都將成為限制其發展的關鍵問題。由于污染的伴生性，對復合污染的修復效率及農用土壤的修復都將受到一定的束縛。而農業工程的深耕則會破壞土壤的自然性狀。目前普遍采用物理化學處理方法是向被污染土壤添加一些鈍化修復劑，降低重金屬在土壤中的有效濃度或改變其氧化還原狀態，從而有效較低其遷移性、毒性及生物有效性，最終實現降低土壤重金屬含量，實現土壤修復的預期效果。

[1]趙美微,塔莉,李萍.土壤重金屬污染及其預防、修復研究[J].環境科學與管理,2007,32（6）：70-72.

[2]陳婧,王博,郭昱言,等.土壤重金屬污染及其修復技術研究[J].中國環境管理干部學院學報,2010,20（5）66-67.

趙銘（1981—），男，漢，江蘇南京人，碩士研究生，工程師，主要從事水污染工程、土壤修復工程、環境影響評價研究。