淺談西南喀斯特集中分布區土壤重金屬污染問題研究進展

董 爽，樊向國，田 丹

（1.銅仁職業技術學院，貴州 銅仁 554300；2.銅仁學院，貴州 銅仁 554300）

近年來，我國工礦產業迅猛發展，工業生產過程中對土壤重金屬的額外輸入量逐漸增加，土壤中微量元素含量明顯高于背景值。據統計，我國遭受重金屬污染的土壤已達2000萬hm2，其中鉛和鎘污染引起了較為嚴重的生態環境和食品安全問題，造成嚴重的人體健康問題[1]。加之農業生產和交通運輸等人類活動的影響，土壤重金屬污染問題加重，已成為西南地區乃至全國各地的研究熱點。最近，一些學者針對西南地區礦山開采、金屬冶煉等活動造成的動引起的農田土壤重金屬污染現狀、潛在生態風險評價及其對人體健康的危害等進行研究，并探討了修復措施[2-6]。相關研究可為西南喀斯特集中分布區土壤重金屬污染的監測和治理提供科學的理論依據，對土壤環境質量評估具有重要意義。然而，目前對土壤重金屬污染問題的研究還未進入系統化研究階段。為促進土壤重金屬污染相關研究更進一步發展，本文根據近年來有關西南地區土壤重金屬污染問題的文獻資料，從以下幾方面綜述西南喀斯特集中分布區土壤重金屬污染問題研究進展。

1 土壤重金屬污染的概念及污染程度界定

土壤重金屬污染是指在工業生產、農業生產和交通運輸等人類活動作用下，一些金屬元素隨之進入土壤，造成土壤內部重金屬含量超出背景值，引發土壤質量退化，生態環境惡化等問題。定量指標不同，土壤重金屬污染程度等級劃分標準不同。根據地質累積指數，土壤重金屬污染程度由弱到強可分為無污染、無污染到中度污染、中度污染、中度污染到強污染、強污染、強污染到極強污染和極強污染七個級別[7-9]。基于富集因子，土壤重金屬污染可分為無污染到輕微污染、中污染、重污染、嚴重污染以及極重污染五個級別[10]。按照單因子污染指數和內梅羅綜合污染指數，土壤重金屬污染亦分為五個級別，即安全、警戒線、輕污染、重污染和重污染[11]。近年來，許多學者基于以上指標研究了喀斯特地區土壤重金屬污染程度。張澤東等測定了10個無籽刺梨種植基地土壤中重金屬含量，發現其中9個基地土壤受到Cd的重污染，6個基地土壤受到Hg的重污染，且各基地綜合污染指數均高于3，土壤重金屬污染達到重污染級[12]。張家春等研究發現酸性土壤屬于輕度污染，主要受到As和Ni的輕污染，受到Cd的中污染，而中性土壤屬于中度污染，主要受到As的中污染，受到Ni的輕污染，受到Cd的重污染[11]。除土壤特性外，土地利用方式亦為影響土壤重金屬程度的關鍵因素，人工草地和棄耕地為中度污染，林地、天然草地和耕地為輕度污染[13]。綜上可知，土壤重金屬污染程度與土壤質量、土壤酸堿特性以及土地利用方式等諸多因素密切相關。

2 重金屬潛在生態風險評價

為探索土壤重金屬污染的來源及各重金屬元素對土體造成的生態危害，對其進行潛在生態風險評價已成為土壤重金屬污染問題研究中的熱點之一，即應用Hakanson潛在生態風險指數法，根據單項生態風險因子和綜合生態風險指數分布范圍判斷研究區生態風險水平[14]。在無工業活動干擾的情況下，農用土壤通常處于低風險水平[15-17]，而礦區周邊農田，絕大多數樣地土壤Cd和Hg存在中等及以上生態風險，整體來看，礦區農田土壤處于高生態風險或極高生態風險水平，進一步證實了礦區工業活動是周邊農田土壤遭受嚴重的重金屬污染的重要來源[18-20]。

3 土壤重金屬污染的修復措施

土壤重金屬污染修復過程漫長且復雜，伴隨著修復治理技術（主要有物理修復、化學修復和生物修復三大類）的發展成熟[21]，可根據土壤污染的實際情況選用具體的、科學的、合理的修復措施，三種方法聯合應用，改變各重金屬元素在土體中的存在形態，對土壤有一定的還原和改良作用，確保有效修復，力爭高效修復[22，23]。常用的物理修復技術有超聲波加熱技術、熱脫附技術和蒸氣浸提技術等，相比而言，蒸氣浸提技術可操作性較強且使用成本較低，受到廣泛應用[24]。現階段，對于中輕度重金屬污染的土壤，通常施用黏土礦物、石灰性物質、生物炭材料、腐殖質物質等化學鈍化劑進行修復，使用便利且見效較快[25，26]。除此之外，淋洗技術和光催化降解技術亦為化學修復技術中的重要研究方向，前者可通過將水或含有洗助劑的水溶液注入到土壤中洗脫污染物，后者通過光催化劑及輻射等降解土體中的重金屬污染物[27-29]。生物修復技術主要包括植物修復技術、動物修復技術以及微生物修復技術三方面內容，尤以植物-微生物修復為主，對重金屬進行生物吸附和轉化，降低重金屬離子濃度，是最為高效、綠色的修復措施[30，31]。

4 展望

目前，對土壤重金屬污染狀況的界定、生態風險評價及其修復措施等有了一定的研究，且絕大多數以定性研究為主。對于綠色、健康、高效的土壤重金屬污染修復技術，土壤重金屬污染修復效果的評價等方面還有待進一步研究。就化學修復技術而言，長期化學修復將對土體產生一定程度的負面作用，可通過進行土壤重金屬污染修復效果評價來預測化學試劑的最佳施用量。