土壤重金屬污染治理和生態修復

●羅 晶

土壤污染是社會關注的熱點問題，土壤污染類型繁多，重金屬污染最為常見，土壤重金屬污染即人類活動中的各類重金屬排入土壤中，導致土壤生態環境遭到破壞，土壤重金屬污染問題不僅會影響動植物、人體健康，也影響整個生態安全，因此，做好土壤重金屬的污染治理與生態修復工作尤為重要。

一、土壤重金屬污染來源的危害

數據顯示，我國有16.1%的土壤存在重金屬污染超標問題，重度、中度、輕度、輕微污染比例分別為1.1%、1.5%、2.3%、11.2%。在污染分布區域上，南方比北方嚴重，長江三角洲、東北工業基地、珠江三角洲污染問題突出。土壤重金屬污染來源主要包括人為活動、自然源兩類。人為活動如汽車尾氣排放、工業活動等，是當前土壤重金屬污染的主要誘因。自然源如礦物質風化、遷移等，雖然會導致土壤重金屬濃度發生變化，但是一般不會引起較大的污染，對動植物、人類的威脅較小。

（一）農業灌溉與施肥

農業生產對于水資源有較大需求，在農業生產中，常常使用生活用水、受污染的工業用水灌溉，導致農田中的重金屬含量逐年增加，并在土壤中不斷擴散，引起惡性循環。在土壤肥力的下降下，人們不得不利用農藥、肥料來增加農作物產量，這也是引起土壤重金屬污染的誘因之一。

（二）大氣沉降

汽車尾氣、人類工業生產中的廢氣會隨著雨、雪沉降、聚集至土壤表面，這種大氣沉降有著廣泛性、擴散性特征，研究顯示，分布在冶煉廠、電廠周邊的土壤，其重金屬含量顯著偏高，而道路兩邊土壤在汽車尾氣的影響下，重金屬含量也較高。

（三）固體廢棄物堆積

固體廢棄物即各類無法二次利用的固體以及半固體物質，與廢水、廢氣相比，處理難度更高。固體廢棄物會逐步擴散至土壤中，導致土壤遭到侵襲，重金屬污染日益嚴重。如，研究顯示，礦業開采中的固體廢棄物，在風力侵襲、廢棄物堆積因素的影響下，會導致周圍土壤積累大量的 Cu、Pb、Ni、Cr。

重金屬多數為人體非必需元素，很多還具有毒性，如Pb、Hg，土壤中的重金屬會通過多種渠道進入人體，如，農作物吸附重金屬后被人類食用，或者動物食用了植物后再被人類食用，無論哪種途徑，重金屬均會嚴重影響人體健康。如，Cd 進入人體后，會對心臟、肝、腎、肺、脾等造成危害，誘發糖尿病、高血壓、骨質疏松甚至癌癥；Hg 很容易在葉菜、玉米、水稻中積聚，會損害人體的小腦、大腦皮層，嚴重者將引起運動失調、聽障、語言障礙；Pb 則容易積聚在植物根系，進入人體后，會危害人體的肝腎功能、消化系統與中樞神經，臨床表現為頭痛、失眠、頭暈等；As 容易積聚在葉菜中，會損害人體的消化、生殖、泌尿、神經、呼吸系統。對于土壤重金屬污染的治理，要優先選擇無二次污染的生態治理措施，最大限度降低重金屬含量，滿足農耕要求，治理完畢后，要定期監控，控制好土壤重金屬含量，對于農產品的品質也要嚴格把關，杜絕污染農產品流入市場。

二、土壤重金屬污染的治理方法

（一）工程治理措施

工程治理是解決土壤重金屬污染的重要措施，常見的工程治理措施有換土法、深耕法、客土法幾類，通過工程治理，能夠有效降低土壤中重金屬的含量，減少重金屬對植物的毒害作用，繼而減小重金屬對人類造成的威脅。其中，換土法就是用干凈土壤來替代被污染土壤，該種方式適合用于面積小、污染重的土壤；深耕法是對被污染土壤來深度翻滾，使土壤中的重金屬污染物分散至深層土壤，從而降低土壤表層重金屬含量；客土法是將干凈土覆蓋至原土壤上，或者與被污染土壤混合，以降低重金屬濃度，從而減少重金屬對植物根系造成的毒害。

（二）化學修復法

化學修復就是在被污染的土壤中置入化學改良劑，利用化學改良劑的氧化還原、吸附作用來溶解、吸收其中的重金屬，從而減小被污染土壤中重金屬含量，以達到修復目的。

（三）物理修復法

物理修復法也是常用的土壤重金屬污染治理方式，常用的物理修復方式包括電動修復法、土壤淋濕法、電熱修復法。電動修復法是利用電流作用消除被污染土壤中的重金屬，借助電滲透、電遷移方式進行集中處理。土壤淋濕法是將被污染土壤與化學溶液混合，對污染土壤進行清洗，將其中被污染重金屬沖至淺層，借助陰離子形成沉淀，避免重金屬進入水體。電熱修復法是借助高頻電壓熱量對被污染土壤加熱，讓部分重金屬揮發，以達到修復目的。

（四）生物修復法

生物修復法是采用生物修復技術的治理方式，可以利用生物來達到凈化、削減重金屬的目的。相較于工程治理、化學修復、物理修復的方式，其操作簡單，整體作用更好，近年來，在技術的成熟下，生物修復也開始在土壤重金屬污染治理中得到了廣泛使用，取得了顯著作用，是未來土壤重金屬污染治理的主要研究方向。

三、土壤重金屬的生態修復措施

生態修復就采用生態處理措施，降低被污染土壤的重金屬含量，使其生態系統功能能夠恢復，這既是促進經濟發展的需求，也是人類生存的客觀需求，目前，土壤重金屬的生態修復是業界關注的焦點。對于土壤重金屬的生態修復，需要關注幾個問題。

（一）科學選擇植物材料

土壤重金屬生態修復上，要做到因地制宜，選擇的植物需要能夠適應極端環境，宜選擇耐貧瘠、耐干旱、生長速度快、耐重金屬毒害、改良效果明顯的鄉土植物，在長期生長中，鄉土植物已經適應了當地環境，耐受性更好。在植物類型上，宜選擇禾木科草本植物，該種植物發芽率高、易成活、抗逆性好、播種簡單、栽植難度不高、生長速度快，播種后，在短時間內即可迅速覆蓋，可以很好地抵御風蝕、水蝕問題，可作為優選植物種類。除此之外，還可以選用豆科植物、灌木、喬木。其中，豆科植物能夠利用根瘤菌固定空氣中的氮，從而改善土壤養分，有助于后茬植物的生長。灌木、喬木根基較大，在種植成功后，可以長時間避免污染區域被侵蝕，在生態修復上，通過灌木、喬木的合理搭配，可以構建出穩定的生態群落。

如，羊齒類鐵角蕨屬植物，對于土壤中Cd 吸收率可達到10%，連續種植7 年，能夠降低土壤中50%以上的Cd；黃頷蛇草對于土壤中重金屬吸收率達到了水稻的10 倍，連續種植多年，能夠取得理想的治理效果。總之，植物的選擇就是要找出對于土壤重金屬有富集能力的類型。

（二）改良污染土壤機制

被重金屬污染的土壤并不利于植物的長期生長，其重金屬含量大、營養成分低，氮元素缺乏，由于重金屬含量高，往往伴隨各類復合污染，鹽分含量高、土壤結構差，這會影響植物的正常新陳代謝，也會降低土壤的持水保肥能力。還有部分受污染土壤存在極端PH問題，PH 太低，會增加土壤重金屬活性，PH 太高，會降低土壤營養物質含量，均會影響植物的正常生長。因此，針對不同類型的土壤，需要根據要求添加改良劑，改善土壤因子，讓植物能夠順利存活、生長。

常用的改良劑要能夠抑制植物吸收、降低重金屬活性、持續時間長，還要做到方便快捷、價格低廉、無毒害無污染，目前，在土壤重金屬生態修復中，常用的改良劑有赤泥、磷酸鹽、石灰、有機肥等，在重金屬污染土壤中加入石灰，能夠提高土壤的PH 值，使其中的Zn、Cd、Pb 形成沉淀，減少重金屬的遷移。近年來，赤泥的應用越來越多，赤泥是新研制出的改良劑，富含鐵鋁氧化物、比表面積大，能夠將重金屬轉化為穩定復合物，減弱土壤中重金屬的遷移性，降低重金屬可交換態含量，赤泥對于Zn、Cn、Cd 都有很好的吸附性，其中還有 Ca、Si、K 等微量元素，對植物生長有一定促進作用。在土壤中加入磷酸鹽能夠改變土壤PH，降低各類重金屬，特別是Pb 的生物毒害作用。

（三）營建植物景觀

對于城市重金屬污染土壤，荒野式的生態修復方式觀賞性較差，在生態修復上，可以選擇營建植物景觀的類型，結合園林植物來選擇，提高植物的觀賞性。對于輕度污染土壤，可以通過超積累植物、螯合劑的搭配來重建土壤服務功能，并將喬木、灌木搭配組合，構建出豐富的園林植物景觀，既有修復作用，也達到觀賞目的。對于重度污染土壤，可以采用生態修復、鈍化修復相結合的方式，修復材料選擇抗性較強的園林植物，增設鈍化劑，降低重金屬生物有效性，植物的可選擇香樟、柳樹，搭配喬木、灌木、草木，營造園林景觀。

（四）動物與微生物修復法

在土壤重金屬污染的生態修復上，動物與微生物修復也是一種可選方式。如，蚯蚓可以吸收重金屬，降低土壤中重金屬的含量，將蚯蚓置于土壤中，還可以進一步改善土壤的透氣、透水性，優化土壤結構，提高肥力。蚯蚓體內也攜帶大量微生物，在投入使用后，還能增加土壤活性。而微生物對于重金屬也有一定的氧化、還原與吸收作用，應用微生物也可以吸收重金屬，如將細菌投放至受Hg 污染土壤后，在酶的作用下，能夠將重金屬轉化為HgO，顯著降低了毒性。

四、結語

在土壤重金屬的污染治理與生態修復上，國家投入了大量人力、物力與財力，生態修復技術也取得了突破性進展。就我國的情況來看，在固體廢棄物、廢水、廢氣、農業生產的影響下，土壤重金屬污染問題依然嚴峻，在破壞農產品質量的同時危及人類生命安全。針對土壤重金屬污染的生態修復，需要做到因地制宜，采用植物、動物、微生物的聯合修復措施，通過多管齊下的渠道來減輕污染。