我國土壤重金屬污染典型實例及修復技術(shù)

凌思琪 農(nóng)心怡 岳同軻，2 潘曉雪，2 張 琴＊

（1.桂林理工大學環(huán)境科學與工程學院，廣西桂林 541004；2.廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點實驗室科教結(jié)合科技創(chuàng)新基地，廣西桂林 541004）

土壤重金屬污染即土壤中的重金屬元素由于人類活動，過量沉積超過背景值而引起的含量過高的情況。土壤重金屬的主要來源有肥料、固有母質(zhì)、大氣沉降、污水灌溉和固廢沉積等。長期污水灌溉、大氣沉降和牲畜糞便是我國農(nóng)業(yè)土壤中重金屬輸入的主要來源。隨著人們對環(huán)境資源的不斷開發(fā)和利用，我國土壤環(huán)境質(zhì)量形勢不樂觀，各類土壤重金屬污染事件不斷發(fā)生。由于各地區(qū)地理位置、土壤特性等條件不同，修復技術(shù)有限，重金屬污染土壤的治理非常困難。如何對重金屬污染的土地整治，已經(jīng)成為當前相關(guān)學者的研究熱點。本文列舉了我國土壤重金屬污染的典型實例，對土壤重金屬污染的危害及修復技術(shù)、我國的土壤重金屬含量標準及pH標準值進行了分析和概括，為我國土壤重金屬污染的治理提供參考。

1 典型重金屬污染事件

以全國為背景，將我國地區(qū)分為東、中、西部，三個地區(qū)土壤重金屬污染程度參差不齊，中部污染較為嚴重，東、西部污染相對較弱，典型的重金屬污染事件也在中部地區(qū)出現(xiàn)較多。

2012年1月12日，廣西省宜州市龍江河段的工作人員在日常巡檢中發(fā)現(xiàn)拉浪碼頭河流表面有異常現(xiàn)象。經(jīng)過水質(zhì)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)拉浪碼頭河水中鎘含量超標約80倍，并在其他河段也發(fā)現(xiàn)了不同程度的鎘超標現(xiàn)象。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，龍江河段河水鎘超標與河池市金城江區(qū)鴻泉立德粉材料廠、廣西金河礦業(yè)股份有限公司冶化廠的違法排污行為有直接關(guān)系。

本次事件鎘泄露量達20 t，污染的河道長度達300 km，由本次事件導致的經(jīng)濟損失4 984.6萬元。嚴重的鎘超標已經(jīng)威脅下游及沿岸人們的飲用水安全，水產(chǎn)養(yǎng)殖戶遭受巨大的經(jīng)濟損失，并造成了當?shù)鼐用竦目只拧?/p>

2 土壤重金屬污染危害

2.1 對植物的危害

植物株高、根長、葉面積等生理特征及生長機制會因為土壤中重金屬的毒害作用而受到抑制，無法對營養(yǎng)物質(zhì)進行有效吸收，缺少必要生長元素，新陳代謝過程受到嚴重影響，致使植物長勢畸形、萎靡。農(nóng)產(chǎn)品中重金屬過度積累，導致品質(zhì)下降、產(chǎn)量減小、農(nóng)產(chǎn)品安全問題無法得到保障等問題，影響農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展和人們的健康。

2.2 對土壤動物的危害

土壤污染會使土壤動物群落的組成和數(shù)量不斷下降，土壤重金屬污染也會使土壤生物多樣性銳減，導致土壤動物的優(yōu)勢和常見類群都明顯減少，對生物圈的穩(wěn)定造成了極大的威脅。

2.3 對人體健康的危害

重金屬對人體健康產(chǎn)生危害主要是農(nóng)作物中殘留的重金屬，通過生物富集作用和各種食物鏈進入人體，一些重金屬在人體內(nèi)含量超標，會引發(fā)人體內(nèi)相應(yīng)器官異常，產(chǎn)生一系列不良的生理反應(yīng)。

2.4 對土壤環(huán)境的危害

土壤環(huán)境是所有生物生存的基礎(chǔ)，土壤環(huán)境受到污染，會破壞土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造成經(jīng)濟損失，也會對水環(huán)境與大氣環(huán)境造成間接影響。

3 我國土壤重金屬污染的修復技術(shù)

3.1 工程法

工程法分為深耕翻土法、客土法和替換土壤法。

（1）深耕翻土法。

深耕翻土法加深土壤的耕作深度，改善土壤質(zhì)量，減輕重金屬污染程度。深耕土壤法對土壤性質(zhì)的影響大、作用規(guī)模廣、持續(xù)時間長，還可以達到提高農(nóng)作物產(chǎn)量的效果。

（2）客土法。

客土法利用未被污染的土壤，通過覆蓋或混勻減輕重金屬污染程度，將重金屬濃度降低至警戒值以下，只適用于小面積的土壤污染。

（3）替換土壤法。

替換土壤法使用土壤性質(zhì)相同或不會影響本身土壤狀態(tài)的未被污染的土壤取代受污染的土壤。

以上的三種方法本質(zhì)上都屬于傳統(tǒng)的處理方法，通過稀釋作用降低受污染土壤中的重金屬濃度，被替換的土如何處理也沒有得到充分考慮，工程法治理效果欠佳。

3.2 物理化學法

（1）土壤淋洗法。

選用適宜的淋洗劑對土壤進行淋洗，促進土壤污染物發(fā)生溶解或擴散，達到對土壤中重金屬進行去除的目的，適用于大面積嚴重污染的土壤。選用的淋洗劑需要與土壤條件相適應(yīng)，且不會造成二次污染；淋洗劑的成本應(yīng)低廉。

（2）熱解吸技術(shù)。

對土壤進行間接或持續(xù)加熱，使重金屬物質(zhì)從土壤中揮發(fā)或分離，對揮發(fā)物進行有效收集再進行后續(xù)處理，適合于修復工程量較大的土壤。

（3）電動修復技術(shù)。

在土壤中插入電極并通以電流，將重金屬物質(zhì)導流至電極附近進行富集，以便遷移出土體，后續(xù)再進行處理，適用于污染物含量高且黏重的土壤。

以上措施都能夠有效提升土壤修復的效率，但是大多還在研究中，在實際中的應(yīng)用較少。熱解吸法收集的物質(zhì)通常難以降解處理，電動法也存在能耗高的弊端。

3.3 生物修復技術(shù)

生物修復技術(shù)包括植物修復、動物修復和微生物修復三種技術(shù)。

（1）植物修復技術(shù)。

在不破壞土壤環(huán)境的情況下，選擇合適的超富集植物對土壤中的有害物質(zhì)進行收集凝聚，對污染土壤進行修復應(yīng)選擇適宜的超富集植物。超富集植物能夠?qū)χ亟饘儆羞x擇性地吸收，吸收的量也遠大于普通植物，且不影響其正常的生命活動。植物修復方法操作步驟簡單、成本低，適用于修復大范圍的污染土壤。但存在超富集植物修復周期長、植物根系到達的范圍局限等問題。

（2）微生物修復技術(shù)。

在適宜環(huán)境條件下，利用原始或人工選擇培養(yǎng)的、具有特定功能微生物的自身代謝作用，將污染物濃度降至危害值以下的修復技術(shù)。微生物修復技術(shù)中微生物體積小且數(shù)量多，分散于土壤各處而難以進行分離處理。多種微生物可以同時處理不同污染物，修復效率高，不易造成二次污染。

（3）土壤動物修復技術(shù)。

在自然或人工控制條件下，利用生存在土壤中的動物（如蚯蚓、線蟲等），在生長、繁殖、發(fā)育等過程中對土壤中污染物進行破碎、富集和消化。低等動物的新陳代謝過程較簡單，對重金屬進行收集后，短時間內(nèi)可能再次釋放回到土壤中，造成二次污染。同時對于土壤動物治理的理論和技術(shù)研究較為淺顯，還需要人們進一步研究。

三種新型修復技術(shù)與傳統(tǒng)法對比，效率與治理效果都較好，但依然存在一定缺陷，需要將植物、微生物、土壤動物多種技術(shù)相結(jié)合，才能真正修復污染土壤。

3.4 我國土壤重金屬含量標準及pH標準值

我國土壤重金屬含量標準及pH標準值如表1所示。

表1 我國土壤重金屬含量標準及pH標準值 單位：mg/kg

根據(jù)以背景值為依據(jù)的建議標準，第一級為理想水平；第二級為可接受水平，主要作為宏觀控制污染的區(qū)域性基準值，與人體健康關(guān)系最為密切；第三級取最低濃度為警戒值，從第三級別開始，含有重金屬元素的物質(zhì)已經(jīng)對土壤生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響；第四級為超標水平——臨界值，此時的土壤重金屬物質(zhì)已對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重影響。

在國家標準中，同一種重金屬物質(zhì)在不同pH值條件下含量標準不同；相同的pH值條件下，不同重金屬物質(zhì)的含量標準也不同。

不同地區(qū)的土壤重金屬含量標準需要綜合考慮該地的土壤性質(zhì)、氣候狀況等多重因素，應(yīng)符合當?shù)氐膶嶋H情況，制定對于各金屬元素含量控制的合理標準。

4 結(jié)語

隨著人們對環(huán)境的不斷掠奪與開發(fā)，應(yīng)當立即從源頭對污染進行遏制，修復被污染的土地較為困難，應(yīng)盡可能不污染或減少污染。某些工廠的落后工藝以及偷排廢水廢渣的行為，對環(huán)境和人造成極大創(chuàng)傷，同時環(huán)境保護部門應(yīng)落實對環(huán)境的監(jiān)測和企業(yè)的審查。