淺談土壤污染成因及防治技術措施

郝瑞萍

（大同市生態(tài)環(huán)境局廣靈分局，山西 大同 037500）

引言

土壤污染對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重影響，因此研究土壤污染的成因和防治技術具有重要意義。工業(yè)、農業(yè)和廢物填埋等活動是主要的土壤污染源。為了 解決土壤污染問題，科學家們開發(fā)了多種防治技術，包括生物修復、物理修復和化學修復等方法。

1 土壤污染成因

1.1 工業(yè)活動導致的土壤污染

工業(yè)活動是引發(fā)土壤污染的重要因素之一，其中涉及多種污染物的釋放和排放。這些污染物包括重金屬、有機化合物、揮發(fā)性有機物等。重金屬如鉛、鎘和鉻來自于冶煉、電鍍和化肥生產等過程中的廢水和廢氣排放；有機化合物如苯、甲苯和氯化烴則主要來自石油化工、化學品制造和塑料加工等行業(yè)。這些污染物被大量排放進入土壤，超過了土壤的吸附和分解能力。因此，監(jiān)測和評估污染物濃度，并將其與環(huán)境質量標準進行比較，可以通過以下公式計算得到污染指數，從而評估土壤的污染程度[1]：

污染指數的值越大，表示土壤污染程度越高。通過這種定量的指標，我們可以判斷工業(yè)活動對土壤污染的貢獻程度，并采取相應的防治措施來減少污染物的排放和遷移，從而保護土壤環(huán)境的健康與可持續(xù)發(fā)展。

在工業(yè)活動導致的土壤污染中，了解污染物的種類和來源對于制定有效的防治策略至關重要。只有全面了解污染物的特性和分布規(guī)律，我們才能針對性地選擇合適的修復技術，提升土壤污染治理的效果。因此，在土壤污染調查和監(jiān)測過程中，我們需要利用先進的分析方法和技術手段，確保準確地確定污染物的種類、濃度和來源信息[2]。

1.2 農業(yè)活動引起的土壤污染

為了提高農作物的產量和質量，農民廣泛使用化肥和農藥。然而，過量或不當使用這些農業(yè)生產輔助物質會導致土壤污染。化肥中的氮、磷、鉀等元素在被農作物吸收后，部分無法被植物利用并殘留在土壤中，逐漸形成氮素和磷酸鹽的過量積累。這些過剩的養(yǎng)分會溶解于地下水或被徑流帶走，導致水體富營養(yǎng)化，引發(fā)藻類爆發(fā)等環(huán)境問題。

農藥在使用過程中，一部分會直接殘留在土壤中。合理的農藥施用劑量和方法可以最大程度地減少殘留，達到農產品安全標準。農藥殘留率是評估農藥施用效果和農產品安全性的重要指標。其計算公式如下：

通過合理使用農藥以及科學的施肥管理，可以減少農業(yè)活動對土壤的負面影響，降低土壤污染風險。

了解農業(yè)活動引起的土壤污染機制和評估農藥和化肥的使用效果對于我們制定科學的防治策略至關重要。因此，在農業(yè)生產過程中，我們需要加強對農藥和化肥使用的監(jiān)管，制定合理的施用劑量和時間，并通過技術手段確保農藥殘留在安全范圍內，從而減少農業(yè)活動對土壤環(huán)境的不利影響[3]。

1.3 垃圾處理和廢棄物填埋引發(fā)的土壤污染

1.3.1 垃圾滲濾液的生成和傳播

在垃圾填埋過程中，垃圾中的有機廢棄物會發(fā)生分解和腐敗，產生大量的滲濾液。垃圾滲濾液含有有機物、重金屬和其他有害物質，具有高度的毒性和腐蝕性。如果滲濾液沒有得到有效控制和處理，將會通過滲濾和浸潤途徑進入土壤層，并逐漸污染周圍的土壤。滲濾液中的污染物可以通過水分遷移，進一步傳播至地下水系統(tǒng)，對水資源造成威脅。

1.3.2 滲濾液擴散速率

滲濾液的擴散速率是評估其在土壤中傳播的重要參數。它可以通過下述公式計算：

其中，Q代表滲濾液的流量，A代表土壤面積。滲濾液擴散速率越大，說明污染物在單位時間內向土壤中擴散的范圍越廣，對周圍環(huán)境的影響也會更加嚴重。

為防止垃圾處理和廢棄物填埋引發(fā)的土壤污染，我們需要采取有效的防治措施。首先，應加強垃圾填埋場的設計和管理，確保滲濾液的收集和處理系統(tǒng)有效運行。其次，通過建立合理的排水系統(tǒng)和防滲墻，減少滲濾液進入土壤的可能性。此外，合理利用垃圾產生的滲濾液，采用適當的處理技術，如生物過濾、化學中和等，可以降低滲濾液中有害物質的濃度，從而減少其對土壤的污染[4]。

2 土壤污染防治技術

土壤污染防治技術措施主要包括生物修復技術、物理修復技術和化學修復技術等。在實際應用中，土壤污染防治技術的選擇與實施需考慮到多種因素，如污染物的性質和濃度、土壤類型和特性、地下水深度和流動狀況等。因此，制定綜合的防治方案和管理措施，結合不同技術的優(yōu)勢和潛力，進行全面而有效的土壤污染防治是至關重要的。此外，加強公眾教育和增強公眾環(huán)保意識也是土壤污染防治的重要環(huán)節(jié)。通過開展宣傳活動、培訓課程和信息發(fā)布，可以提升公眾對土壤污染問題的認知水平，并倡導環(huán)保行為和科學決策，從源頭上減少土壤污染的發(fā)生。

2.1 生物修復技術

生物修復技術是一種利用生物資源修復受污染土壤的方法，其中包括微生物修復和植物修復兩種主要方式。

2.1.1 微生物修復

微生物在土壤污染修復中起著重要作用。微生物通過降解、轉化或吸附等方式，分解或去除土壤中的有機污染物或重金屬，從而實現(xiàn)土壤的修復與凈化。微生物修復的作用機制可以用指數衰減模型進行描述。該模型表達了有機污染物濃度隨時間的衰減情況，公式如下：

其中，C代表特定時刻的有機污染物濃度，C0代表初始濃度，k代表降解速率常數，t代表時間。該公式說明隨著時間的推移，有機污染物濃度會逐漸降低，最終趨于穩(wěn)定。微生物修復依賴于土壤中微生物群落的結構和功能，因此，維持和增強土壤微生物的活性和多樣性對于有效實施微生物修復技術至關重要。

2.1.2 植物修復

植物修復是利用植物的生理特性和代謝能力來減少或清除土壤中的污染物。植物通過吸收、轉運、蓄積和降解等機制參與土壤污染物的修復過程。植物修復的作用機理可以用植物吸附率公式進行描述：

植物吸附率反映了單位時間內植物對污染物的吸附能力。植物根系和根際微生物共同作用，形成“植物-土壤-微生物”界面，促進土壤中有機污染物的吸附和分解。植物修復技術具有適用性廣泛和可持續(xù)性強等優(yōu)勢，適用于不同類型的污染物和環(huán)境條件。

生物修復技術在土壤污染防治中具有重要地位。微生物修復和植物修復相互結合，可以發(fā)揮協(xié)同作用，提升修復效果。在實施生物修復技術時，工作人員需要選擇適合的微生物菌株或植物物種，并優(yōu)化修復條件，如調控溫度、濕度、氧氣供應和營養(yǎng)物質等因素，以促進生物修復過程的進行。

此外，生物修復技術也可以與其他土壤污染防治技術相結合，如物理修復和化學修復等，形成綜合修復方案，以更好地解決不同類型和程度的土壤污染問題。相關部門及人員只有全面考慮土壤特性、污染源、修復目標和環(huán)境等因素，制定科學合理的土壤污染防治策略，才能實現(xiàn)對土壤污染的有效防治。此外，監(jiān)測和評估修復效果也是生物修復技術的重要環(huán)節(jié)。通過定期采集和分析土壤樣品，檢測污染物濃度的變化以及土壤微生物群落的演變，我們可以評估生物修復技術的效果，并進行必要的調整和優(yōu)化。

2.2 物理修復技術

物理修復技術是一種利用物理力學原理和方法來減少或去除土壤污染物的技術手段，其中包括土壤氣抽取和減壓兩種主要方式。

2.2.1 土壤氣抽取和減壓

土壤氣抽取是一種通過抽取土壤中的氣體，以降低土壤中污染物的揮發(fā)濃度，從而減少其遷移的方法。該技術利用氣體流動的原理，通過在受污染區(qū)域設置抽取井，應用真空或負壓抽取設備，將土壤中的揮發(fā)性有機物質抽出并處理。同時，抽取過程中還可以監(jiān)測氣相污染物的濃度變化，用于評估修復效果。

2.2.2 抽取效率

抽取效率是評估土壤氣抽取和減壓技術的重要指標，可以用以下公式表示：

該公式表示了通過氣體抽取過程成功去除的污染物質量與初始污染物質量之間的比例關系。抽取效率的高低可以反映出物理修復技術的有效性和修復效果。通常情況下，抽取效率越高，表示物理修復技術對污染物的去除能力越強。

物理修復技術具有操作簡單、處理效果明顯等優(yōu)點。土壤氣抽取和減壓技術適用于揮發(fā)性有機化合物等易揮發(fā)污染物的修復，可在一定程度上降低其進一步擴散和遷移的風險。然而，該技術對于不易揮發(fā)的重金屬等非揮發(fā)性污染物的修復效果較差，需要結合其他技術手段進行綜合應用。

此外，物理修復技術在實施過程中需要考慮土壤環(huán)境的特征，如土壤類型、滲透性和孔隙結構等因素。不同土壤條件下，物理修復技術的適用性和效果可能存在差異，因此在選擇和設計修復方案時，相關人員需充分了解目標區(qū)域的土壤特性，并進行相應的優(yōu)化和調整。

2.3 化學修復技術

化學修復技術主要利用化學物質與污染物發(fā)生化學反應，使其轉化為無害物質或難溶于水的沉淀物，如化學穩(wěn)定化、化學還原和化學氧化等方法。這些技術可以根據具體情況進行選擇或組合應用，以達到最佳的修復效果。

2.3.1 土壤化學穩(wěn)定化處理

土壤化學穩(wěn)定化處理是一種通過添加化學物質，改變土壤環(huán)境的化學性質，使污染物與土壤顆粒結合或轉化為難溶于水的沉淀物的技術。該方法主要適用于重金屬等非揮發(fā)性污染物的修復。常用的穩(wěn)定化劑包括磷酸鹽、鐵鹽和氫氧化鈣等，它們能與污染物發(fā)生離子交換、絡合或沉淀反應，將污染物鎖定在土壤中，降低其毒性和遷移性。

2.3.2 活性炭吸附率公式

活性炭是一種常用的吸附材料，可以有效去除土壤中的有機污染物。吸附率是評估活性炭吸附效果的重要指標，可以用以下公式表示：

該公式表示了活性炭對有機污染物吸附能力的強弱。吸附率越高，表示活性炭對有機污染物的去除效果越好。活性炭的吸附作用主要依靠其大量的微孔結構和表面化學官能團，它能夠吸附有機污染物分子并將其固定在炭表面。

化學修復技術具有操作簡便、修復速度快等優(yōu)點。土壤化學穩(wěn)定化處理可以有效改變土壤中污染物的化學形態(tài)，減少其可溶性和生物可利用性。活性炭吸附則是一種常用且有效的去除有機污染物的方法，其通過吸附作用將有機污染物從土壤中去除。然而，化學修復技術也存在一些局限性，如無法徹底去除污染物、可能引發(fā)二次污染問題等。因此，在實施化學修復技術時，相關人員需綜合考慮土壤特性、污染物類型以及穩(wěn)定化劑和吸附劑的選擇等因素，并結合其他修復技術進行綜合應用。

3 結論

本文對土壤污染的成因及防治技術進行了探討和總結。研究發(fā)現(xiàn)，土壤污染主要由人類活動和自然因素共同導致。人類活動包括工業(yè)生產、農藥使用、廢棄物排放等，這些活動釋放出的有害物質進入土壤并積累造成污染；自然因素如火山噴發(fā)、地震等也會導致土壤污染，盡管這種情況相對較少。

為了有效防治土壤污染，我們需要采取綜合性技術措施。生物修復技術是一種重要的土壤污染防治方法，該技術利用微生物、植物或其代謝產物來分解、吸附或穩(wěn)定化污染物，可以有效去除土壤中的有機和無機污染物。生物修復技術具有環(huán)境友好、可持續(xù)性強等優(yōu)點，尤其適用于有機污染物的修復。物理修復技術是利用物理力學原理進行修復，如土壤氣抽取和減壓方法等，這些技術適用于揮發(fā)性有機化合物等易揮發(fā)污染物的修復。化學修復技術則利用化學反應將污染物轉化為無害物質或不易溶解的沉淀物，例如土壤化學穩(wěn)定化處理和活性炭吸附方法。化學修復技術對于重金屬等非揮發(fā)性污染物的修復效果較好。

需要指出的是，不同的污染類型和污染程度需要應用不同的修復技術，并且常常需要相關人員結合多種技術手段進行綜合應用。在實施土壤污染修復時，相關人員還需考慮土壤特性、污染物的遷移途徑、修復成本等因素，制定科學、合理的修復方案。

總之，土壤污染是一個全球性的環(huán)境問題，對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重影響。通過了解土壤污染的成因及防治技術，我們可以采取相應的措施來減輕污染對環(huán)境的影響。生物、物理和化學修復技術是主要的防治手段，但每種技術都有其適用范圍和局限性。未來，相關人員需要加強研究和創(chuàng)新，探索更有效的土壤污染防治技術，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和保護地球生態(tài)環(huán)境的目標。