關于重金屬引起的土壤污染問題與治理策略分析

徐春麗，連 欣

（山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014）

目前，由于農藥、化肥的濫用，含重金屬垃圾的排放，涉重工業企業生產經營等，土壤中重金屬的來源有多重途徑 ，包括成土母質在內的各自然因素、工農業生產等均與之密切相關，但現代人類的多種生產活動才是重金屬污染物進入土壤的最重要原因。

1 土壤重金屬污染的原因和特點

1.1 污染原因

土壤重金屬污染的原因，主要是自然因素和人為活動。自然因素有火山爆發、土壤形成特點。人為活動主要包括：一是干旱地區灌溉時，灌溉水中的重金屬含量超標，或者灌溉方式不當，就會出現土壤重金屬污染問題；二是采礦和金屬冶煉行業，生產中會出現含有重金屬的廢水，未經處理直接排放，也會形成土壤重金屬污染；三是隨著人們生活水平的提高，汽車保有量增多，汽車尾氣中含有重金屬元素，經雨水沖刷沉積在土壤中，形成污染；四是有機肥料的生產，原料本身就含有重金屬，施肥后重金屬進入土壤，并且通過農作物富集到人體內。

1.2 污染特點

土壤重金屬污染的特點有以下幾個方面：一是普遍性，重金屬元素的價態不同，產生的危害也不同。在國內，不少城市的郊區、農村地區，均存在土壤重金屬問題。二是隱蔽性，和大氣污染、水污染相比，土壤重金屬污染用肉眼是觀察不到的。而且，重金屬污染是一個漫長的過程，污染的形成和進展比較隱蔽，發現時污染程度已經比較嚴重。三是表聚性，土壤中含有多種有機物和無機物，發生重金屬污染后，無法遷移、無法移動，只能在土壤中不斷富集，最終進入動物和植物體內。四是不可逆性，水源和空氣是流動的，具有一定的自我凈化能力，隔離污染源后，污染情況會減輕。相比之下，土壤不能流動，發生重金屬污染后，會改變土壤的結構和功能，一般情況下是無法消除的，因此污染過程不可逆[1，2]。

2 重金屬引起的土壤污染的治理措施

2.1 物理修復措施

2.1.1 固化穩定修復技術

在土壤中加入穩定劑或黏合劑，對重金屬進行固化，改變土壤污染物的物理性質，主要是結構組成和遷移能力。經固化后，重金屬成為穩定的、不溶解的、遷移能力小的固體。該修復技術的優點是能在短時間內改善土壤重金屬污染程度；缺點是穩定劑失效后，污染會再次出現，且污染能力增強，因此不適合長期使用。

2.1.2 換土修復技術

在土壤中加入清潔的土壤，大量堆積在污染土壤的表面，促使重金屬濃度降低，減輕污染帶來的危害。翻土修復技術與此相類似，是對土壤進行深層翻耕，促使重金屬分散到深層土壤，從而稀釋污染物的濃度。該修復技術適用于污染較輕的情況，受到土層厚度的限制，且要適當施肥，滿足植物根系的營養需求。

2.1.3 電動修復技術

對污染土壤進行通電，形成微弱電場，土壤中的水作為傳播介質，能促使重金屬向固定方向遷移。如此，土壤中的重金屬和土壤相分離，方便集中處理。該修復技術適用于透水系數低的土壤，關鍵是控制土壤酸堿度，才能提高修復效果。

2.1.4 熱修復技術

對土壤進行加熱，促使重金屬發生反應，從土壤中分離出來。該修復技術的適用范圍廣，能解決大多數土壤重金屬污染問題，大大降低對環境和農作物帶來的危害。但是，加熱土壤的同時，會對水和有機物造成破壞，消耗大量能量，因此實際應用較少。

2.2 化學修復措施

2.2.1 淋洗修復技術

首先向土壤中添加淋洗液，促使重金屬遷移到淋洗液中，從固體狀態轉變為液體狀態。然后對土壤中的淋洗液進行收集，分離處理后即可降低重金屬濃度。該修復技術的缺點為：一是工作量大，操作過程復雜；二是成本高，不適合處理大面積土壤污染；三是淋洗液的使用，會影響土壤肥力，繼而干擾農作物的生長發育。

2.2.2 改良劑修復技術

按照固定配方配置改良劑，然后加入土壤中，促使改良劑和重金屬發生吸附、拮抗、氧化還原等作用，從而降低重金屬的濃度。結合實踐，常用的改良劑有碳酸鈣、硅酸鹽、磷酸鹽等。該修復技術能在短期內降低重金屬的毒性，但無法長時間改善土壤性能。

2.3 生物修復措施

2.3.1 植物修復技術

植物本身含有微生物，尤其是根系部位的微生物較多，可以吸附土壤中的重金屬；然后利用植物的提取、降解、揮發等作用，促使重金屬從植物體內分離出來。該修復技術應用廣泛，在解決重金屬污染的同時，還能提高綠化效率。結合實踐，常選擇的植物有葶芥類、遏藍菜類，具有較強的吸附能力，可以提高污染治理效果。

2.3.2 動物修復技術

利用土壤中的小動物和微生物，分解重金屬污染物，在動物體內形成多肽、金屬硫蛋白，從而降低污染物濃度。在實際應用中，鼠類、蚯蚓是常用的動物，缺點是這些動物不易控制，且會受到環境氣候的影響，因此還處于研究階段，尚沒有嘗試應用。

聯合修復措施土壤中的重金屬類型多樣，不僅來源復雜，而且帶來的危害嚴重，采用單一的修復技術，往往達不到修復目標。對此，將兩種、多種修復技術聯合使用，可以發揮出各自的優勢，進一步提高污染修復效果，如物理+化學修復技術、動物+植物修復技術。在國內外，植物+微生物修復技術是一個研究重點，進一步細分出植物+專性菌株修復技術、植物+菌根修復技術等，可以根據土壤類型、污染程度和修復目標進行合理選擇。

2.4 實際案例分析

以我國長株潭地區為例，該地區工業基礎實力雄厚，也是湖南省的經濟核心。調查數據顯示，長株潭地區受重金屬污染的土壤面積約2.8萬公頃，占全省的13%；其中耕地污染面積0.7萬公頃。重金屬污染類型，主要是鎘、鉻、鎳、鉛、鋅等。污染來源分析該地區土壤重金屬污染的來源主要有三種。一是工業三廢。企業排放的廢水、廢氣、廢渣中，含有大量的重金屬，進入湘江流域的廢水中，汞、鎘、鉛、砷元素含量較高。二是農業生產。盲目使用農藥和化肥，降低了土壤中有機質的含量，不僅破壞了土壤的調節功能，也提高了重金屬濃度。農藥和化肥在雨水沖刷下，每年進入湘江的數量達到幾萬噸。三是養殖場飼料中含有硫酸銅、砷元素，也是引起土壤重金屬污染的一個原因。

2.5 治理方案

針對長株潭地區的土壤重金屬污染問題，當地政府采用聯合修復方案。以“鎘大米”事件為例，為了降低土壤中的鎘金屬濃度，采用“VIP+N”治理方法，其中“V”指的是選擇低鎘水稻品種，“I”指的是采用淹水灌溉模式，“P”指的是向土壤中加入石灰來調整酸堿度，“N”指的是配合多項修復手段，包括深耕土壤、集中育秧、使用土壤調理劑、創新病蟲害防治措施等。通過治理，能改變重金屬的狀態，降低活性和危害，阻止水稻吸收重金屬，達到治標效果。

3 結語

土壤是農作物生存的重要條件，土壤發生重金屬污染后，重金屬會在農作物中富集，隨著食物鏈進入人們口中，從而危害人體健康。相關研究顯示，人體內重金屬含量超標，不僅影響機體功能，還會提高致癌、畸形風險，達到一定濃度后會引起急性中毒甚至死亡。