水文地質(zhì)條件下的土壤污染防治與生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施研究

摘要：土壤污染是當(dāng)前形勢嚴(yán)峻的環(huán)境問題之一，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成重大威脅。尤其是在水文地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域，土壤污染問題更為突出，防治難度也明顯加大。基于此，通過系統(tǒng)分析土壤污染的特點(diǎn)及成因，并結(jié)合實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，重點(diǎn)探討主要污染物的時(shí)空分布特征，同時(shí)預(yù)測其在土壤-地下水系統(tǒng)中的遷移規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，繼而提出相應(yīng)的綜合防治措施，并通過對典型案例的深入分析，進(jìn)一步驗(yàn)證所提措施的科學(xué)性和有效性。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)條件；土壤污染；防治措施；生態(tài)環(huán)境保護(hù)

引言

土壤是人類賴以生存和發(fā)展的主要資源，也是植被生長和生態(tài)系統(tǒng)維系的重要基礎(chǔ)。然而，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長，土壤污染形勢日益嚴(yán)峻。本文從水文地質(zhì)特征出發(fā)，系統(tǒng)分析土壤污染過程及其生態(tài)影響，并提出針對性的防治措施，以期為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1土壤污染及其對生態(tài)環(huán)境的影響

土壤污染問題，如重金屬、持久性有機(jī)污染物和農(nóng)藥等有毒有害物質(zhì)的大量輸入，不僅直接威脅到土壤本身的理化性質(zhì)和肥力，還通過地表徑流、地下水遷移等途徑污染周邊的水體和大氣，嚴(yán)重破壞區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的平衡，危害植物生長和動(dòng)物生存，甚至對人類的生存和健康造成不利影響[1]。

2水文地質(zhì)條件下土壤污染的特點(diǎn)及成因分析

2.1 水文地質(zhì)環(huán)境概述

水文地質(zhì)條件是影響土壤污染過程的重要因素。不同地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地下水賦存條件、地表水系分布等水文地質(zhì)特征存在明顯差異，直接關(guān)系著污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化行為。如，在含水層較厚、地下水流速較快的區(qū)域，污染物易隨地下水向外擴(kuò)散。而在pH偏酸性或富含有機(jī)質(zhì)的土壤中，重金屬等污染物更易被吸附固定。因此，深入了解研究區(qū)域的水文地質(zhì)環(huán)境特征，對于準(zhǔn)確分析土壤污染過程、預(yù)測污染風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

2.2 主要污染物種類及其理化特性

土壤中的主要污染物包括重金屬、持久性有機(jī)污染物及農(nóng)藥等。這些污染物各有其理化性質(zhì)，在土壤中存在不同的遷移轉(zhuǎn)化行為。如，重金屬（鉛、鎘等）通常以離子或絡(luò)合物的形式存在于土壤中，易被土壤礦物質(zhì)吸附；多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等持久性有機(jī)物，其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以被微生物降解，易在土壤中富集和遷移；農(nóng)藥在土壤中的行為則受其理化性質(zhì)、施用量和土壤性質(zhì)的綜合影響[2]。因此，需全面認(rèn)知各類污染物在土壤中的存在狀態(tài)和轉(zhuǎn)化機(jī)理，以便為后續(xù)防治措施的提出奠定基礎(chǔ)。

2.3 污染物在土壤中的遷移傳輸機(jī)理

土壤中污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程，受到復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物過程的影響。一方面，污染物可通過溶解、擴(kuò)散、滲濾等過程在土壤剖面內(nèi)垂直遷移，并可能最終進(jìn)入地下水系統(tǒng)。另一方面，污染物會(huì)發(fā)生吸附、離解、沉淀等化學(xué)反應(yīng)，改變其在土壤中的遷移狀態(tài)。

3水文地質(zhì)條件下的土壤污染調(diào)查與評(píng)估

在水文地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域開展土壤污染調(diào)查評(píng)估，需要系統(tǒng)收集和分析區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、地下水賦存狀況、地表水系分布等信息。如，通過實(shí)地采樣檢測，評(píng)估土壤中重金屬、持久性有機(jī)污染物、農(nóng)藥等主要污染物的時(shí)空分布特征，同時(shí)結(jié)合水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，預(yù)測污染物在土壤-地下水系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，并評(píng)估其對生態(tài)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)。只有深入了解水文地質(zhì)特征對土壤污染過程的影響，才能更準(zhǔn)確地評(píng)估污染狀況，提高治理修復(fù)的針對性和有效性。

4水文地質(zhì)條件下的土壤污染防治措施

4.1 源頭控制措施

4.1.1 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與環(huán)境準(zhǔn)入

進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化，淘汰一些高污染、高排放的行業(yè)，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)向清潔生產(chǎn)和資源循環(huán)利用的方向轉(zhuǎn)型升級(jí)。同時(shí)，要完善環(huán)境準(zhǔn)入制度，在新建項(xiàng)目選址、建設(shè)、運(yùn)營各環(huán)節(jié)強(qiáng)化環(huán)境影響評(píng)估，對排放超標(biāo)、污染物處理設(shè)施不達(dá)標(biāo)的企業(yè)實(shí)施限制或禁止準(zhǔn)入。另外，要加大環(huán)境監(jiān)管力度，對違法違規(guī)排放污染物的企業(yè)嚴(yán)厲懲處，形成有效的遏制機(jī)制。通過以上措施，有助于從根本上切斷土壤污染的輸入渠道，并從源頭上防范水文地質(zhì)條件下的土壤污染問題。

4.1.2 清潔生產(chǎn)和資源循環(huán)利用

通過大力推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)，可從根本上減少污染物的產(chǎn)生。如，通過采用無害或低毒原料、優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程、回收利用生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品或廢棄物等，不僅能降低污染物排放量，還能提高資源利用效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。同時(shí)，建立健全的資源循環(huán)利用體系也至關(guān)重要。如，通過對工業(yè)固體廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物等進(jìn)行回收利用，可以大幅減少最終進(jìn)入土壤的污染負(fù)荷[3]。

對于水文地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域而言，尤其應(yīng)當(dāng)重視土壤污染的源頭控制，這是由于復(fù)雜的水文地質(zhì)條件往往使得污染物從土壤向地下水的溶出擴(kuò)散更加難以防控，而源頭控制則是最為經(jīng)濟(jì)、有效的防控策略。

4.2 過程治理技術(shù)

4.2.1 物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)

物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要包括吸附、化學(xué)氧化還原、電動(dòng)修復(fù)、熱脫附等方法。通過利用活性炭、粘土礦物等吸附劑吸附污染物，或應(yīng)用臭氧、過氧化氫等氧化劑促進(jìn)污染物的化學(xué)分解，可以有效去除土壤中的重金屬、有機(jī)污染物等[4]。

4.2.2 生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)主要利用微生物或植物的降解、吸附、轉(zhuǎn)化等生物過程，實(shí)現(xiàn)對污染土壤的修復(fù)與凈化。其中，微生物修復(fù)利用特定的細(xì)菌或真菌，通過代謝活動(dòng)將有機(jī)污染物降解為無毒或低毒的物質(zhì)；植物修復(fù)則利用植物的根系及地上部分，吸收和富集土壤中的重金屬或有機(jī)污染物，去除土壤污染。相比于物理化學(xué)修復(fù)，生物修復(fù)更加環(huán)保、低成本，且對污染土壤的修復(fù)效果也較為理想。同時(shí)，生物修復(fù)還可以在一定程度上重建受損的土壤生態(tài)系統(tǒng)功能。因此，在水文地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域，將生物修復(fù)技術(shù)與其他治理手段相結(jié)合，對于提高修復(fù)效率、實(shí)現(xiàn)土壤生態(tài)修復(fù)十分有益。

4.2.3 工程-生態(tài)修復(fù)技術(shù)

工程-生態(tài)修復(fù)技術(shù)，一方面可利用挖掘、填埋、隔離等工程手段，快速控制住污染擴(kuò)散，阻斷污染物的遷移通道；另一方面可結(jié)合生態(tài)修復(fù)措施，如植被恢復(fù)、生態(tài)景觀建設(shè)等，在修復(fù)污染土壤的同時(shí)，重建受損的生態(tài)系統(tǒng)功能。這種工程與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合的綜合治理模式，能夠最大程度提高修復(fù)效率，實(shí)現(xiàn)污染物治理和生態(tài)修復(fù)的雙重目標(biāo)。同時(shí)，生態(tài)修復(fù)還能提升景觀品質(zhì)，增加區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能，有利于維護(hù)當(dāng)?shù)氐恼w生態(tài)安全。

4.3 生態(tài)環(huán)境保護(hù)與功能重建

4.3.1 生態(tài)修復(fù)與景觀設(shè)計(jì)

通過生態(tài)修復(fù)措施，如恢復(fù)受損的植被覆蓋、構(gòu)建生態(tài)廊道等，可有效減少污染物的泄露擴(kuò)散，恢復(fù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。同時(shí)，在景觀設(shè)計(jì)中融入生態(tài)理念，合理布局綠地、水系等自然要素，不僅可以改善污染區(qū)域的環(huán)境面貌，增強(qiáng)人們的生態(tài)體驗(yàn)，還能進(jìn)一步提升修復(fù)后土壤的生態(tài)功能。這種以生態(tài)修復(fù)為核心，結(jié)合景觀營造的綜合方法，對于維護(hù)水文地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域的生態(tài)安全十分關(guān)鍵，其不僅能從根本上遏制土壤污染的蔓延，還能促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的整體改善與升級(jí)。

4.3.2 構(gòu)建生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制

通過制定相關(guān)政策法規(guī)，要求污染地塊所有者或管理方承擔(dān)生態(tài)環(huán)境修復(fù)責(zé)任，并支付相應(yīng)的生態(tài)補(bǔ)償資金，用于受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)重建，如種植恢復(fù)、生態(tài)廊道建設(shè)等。同時(shí)，通過建立差異化的土地使用價(jià)格體系，對污染地塊施行更高的使用費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，以此督促相關(guān)責(zé)任主體采取積極的污染防治和生態(tài)修復(fù)措施。另外，政府還可以設(shè)立專項(xiàng)資金，對受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)提供必要的財(cái)政支持。因此，生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的構(gòu)建，有助于形成政府、企業(yè)和公眾共同參與的合力，為維護(hù)水文地質(zhì)條件下的土壤生態(tài)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

5典型案例分析

5.1 某重金屬污染區(qū)域土壤修復(fù)實(shí)踐

針對湖南“鎘大米”事件，農(nóng)業(yè)部和財(cái)政部聯(lián)合開展了“湖南重金屬污染耕地修復(fù)及農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整試點(diǎn)”工作，確定工作原則為“因地制宜、政府引導(dǎo)、農(nóng)民自愿、收益不減”，主要采用的技術(shù)措施為農(nóng)藝措施。實(shí)際工作中，根據(jù)不同區(qū)域的污染特點(diǎn)，相關(guān)部門提出了“分區(qū)分類”的差異化治理方案，實(shí)現(xiàn)了“邊修復(fù)邊生產(chǎn)”的目標(biāo)。隨著方案的實(shí)施，該試點(diǎn)工作取得了一定成效，如在種植結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，蛋白桑替代作物，不僅具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，還能實(shí)現(xiàn)多種用途。但工作中也暴露出一些需要引起重視的問題，如治理資金不足、技術(shù)落實(shí)不到位、社會(huì)力量參與不夠等，均需進(jìn)一步優(yōu)化和完善。

總的來說，“湖南重金屬污染耕地修復(fù)及農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整試點(diǎn)”為我國大規(guī)模重金屬污染土壤治理提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其通過政府主導(dǎo)、多方參與，以及綜合運(yùn)用各類修復(fù)技術(shù)，不但實(shí)現(xiàn)了土壤污染控制的目的，而且促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，對于水文地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)的土壤污染防治具有重要的參考價(jià)值。

5.2 某農(nóng)藥污染區(qū)域生態(tài)修復(fù)效果

針對西南某地有機(jī)氯農(nóng)藥污染土壤的嚴(yán)重狀況，相關(guān)部門采取了綜合修復(fù)措施，取得了顯著成效。該污染場地位于某農(nóng)藥廠的廢棄廠區(qū)，其土壤主要受到六六六和滴滴涕2種有機(jī)氯農(nóng)藥的污染，污染物最高濃度分別達(dá)4661.46mg/kg和24107.30mg/kg，超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)千至數(shù)萬倍。經(jīng)過系統(tǒng)地調(diào)查評(píng)估，確定對該污染場地采取生物化學(xué)還原和水泥窯高溫焚燒相結(jié)合的修復(fù)技術(shù)路線。針對低濃度污染土壤，加入生物還原劑進(jìn)行原地修復(fù)。針對高濃度污染土壤，采用水泥窯高溫焚燒的方式進(jìn)行處理，經(jīng)過40d的生物化學(xué)還原反應(yīng)，污染物在高溫環(huán)境下被徹底分解，污染土壤最終轉(zhuǎn)化為水泥熟料。修復(fù)效果如表1所示。

通過以上綜合修復(fù)措施，不但有效去除了土壤中的有機(jī)氯農(nóng)藥污染，也為未來的生態(tài)修復(fù)奠定了基礎(chǔ)。目前，該區(qū)域正著手開展后續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工作，包括植被恢復(fù)、生態(tài)廊道建設(shè)等，以期逐步重建受損的生態(tài)環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量的全面改善目標(biāo)。

結(jié)語

綜上所述，從水文地質(zhì)條件出發(fā)，分析土壤污染的特點(diǎn)及成因，針對性地提出包括源頭控制、過程治理和生態(tài)修復(fù)等在內(nèi)的綜合防治措施，并通過對典型案例的深入分析，進(jìn)一步驗(yàn)證相應(yīng)對策的科學(xué)性和可行性。但在未來的工作中，還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和工程實(shí)踐，為建設(shè)美麗中國貢獻(xiàn)力量。

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作者簡介

楊凱華（1987—），男，漢族，河南衛(wèi)輝人，高級(jí)工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)樗牡刭|(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、生態(tài)修復(fù)、場地污染調(diào)查。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-04-29