韶關市礦區(qū)土壤重金屬污染修復試點示范研究

【摘 要】選取合適的修復方法和修復植物，對試驗區(qū)域的礦山土壤進行修復治理，研究達到預期目標，環(huán)境效益明顯，對礦區(qū)土壤重金屬污染修復工作具有重要的指導和參考意義。

【關鍵詞】重金屬；植物修復；土壤修復

前言

韶關市是重要的“有色金屬之鄉(xiāng)”，土壤重金屬本底值濃度明顯較高，根據(jù)2007年對韶關市的土壤抽樣調查結果[1]，韶關市土壤中重金屬的超標率為22.77%，8種主要重金屬元素（Pb、Cd、As、Cr、Hg、Cu、Zn和Ni）均有不同程度超標，其中超標最嚴重的是Cd和As。加上韶關市的采礦、冶煉等有色金屬行業(yè)發(fā)達，造成嚴重的工業(yè)重金屬污染。大寶山區(qū)域就是典型的礦山重金屬污染重點區(qū)域，重金屬污染帶來的環(huán)境影響和社會反響較大。

1.目的

本研究結合大寶山區(qū)域礦山土壤的特點，選擇多個耐重金屬/超富集能力的樹種，確保和推廣更為環(huán)保和高效的土壤修復工藝和方法，完成對土壤重金屬污染修復的本土化試點示范研究。主要目的是研究植物修復重金屬污染土壤的最優(yōu)化工藝方法，并推廣工程經(jīng)驗，同時，也為礦山修復植物的資源化利用進行前期探索研究。

2.方法選擇

進行土壤重金屬污染防治的工藝技術方案包括生物法、化學法和物理法。

（1）物理修復：通過客土、換土和深耕翻土與污土混合，可以降低土壤中重金屬的含量，減少重金屬對土壤—植物系統(tǒng)產(chǎn)生的毒害，從而使農(nóng)產(chǎn)品達到食品衛(wèi)生標準。深耕翻土用于輕度污染的土壤，而客土和換土則是用于重污染區(qū)的常見方法。具有徹底、穩(wěn)定的優(yōu)點，但實施工程量大、投資費用高，破壞土體結構，引起土壤肥力下降，并且還要對換出的污土進行堆放或處理。

（2）化學修復：化學修復就是向土壤投入改良劑，通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性?；瘜W修復是在土壤原位上進行的，簡單易行。但并不是一種永久的修復措施，因為它只改變了重金屬在土壤中存在的形態(tài)，金屬元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。

（3）生物修復：包括植物修復和微生物修復，以植物修復為主。植物修復是利用綠色植物來轉移、容納或轉化污染物使其對環(huán)境無害。植物修復的對象是重金屬、有機物或放射性元素污染的土壤及水體。研究表明，通過植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用，可以凈化土壤或水體中的污染物，達到凈化環(huán)境的目的，因而植物修復是一種很有潛力、正在發(fā)展的清除環(huán)境污染的綠色技術。

從成本、處理效果和生態(tài)環(huán)境效益等角度綜合考慮，植物修復法具有成本投入少、收效快、環(huán)境效益大、能改善土壤結構、無二次污染等優(yōu)點，是最優(yōu)的土壤修復方法。同時，考慮到植物修復的缺點，本研究擬采用“植物修復為主，化學修復和物理修復為輔”的工藝方法。

3.修復措施和內容

主要措施包括土地平整、化學修復、物理修復、植物修復以及日常管理和監(jiān)測等內容[2]。

①土地平整是將高低不平的地面通過移土和覆土填平；②化學修復是在進行土地平整時，要及時往污染土壤中投加化學修復劑（石灰），以中和土壤酸性，固化部分重金屬；③物理修復措施主要是客土，由于礦區(qū)原為銅尾礦庫遺址，為保證植物生長需要，在進行土地平整時，須進行客土覆土作業(yè)，工程實際覆土達1.5m以上，保證了植物根部與原礦區(qū)污染土壤的有效隔離；④植物修復：通過種植麻瘋樹[3]、東南景天[4]等超富集植物[5]和當?shù)爻Ｒ姌浞N，采取喬灌草混交模式密植，對原裸露荒地實現(xiàn)全面綠化。主要植物種植量如表1所示。⑤日常維護和保養(yǎng)：主要是對植物進行給水、防蟲、施肥和病枯死細苗的補種，工期為1年。

表1 植物修復措施工程量

草樹種苗木株距×行距(m)種苗量（株/hm2或kg/hm2）

年齡種類

麻瘋樹1年實生苗5.0×2.5800株/hm2

桉樹、雙莢槐1年實生苗1.5×5800-1300株/hm2

東南景天扦插2m株距500株/km

狗牙根撒播50kg/hm2

蜈蚣草撒種0.2×0.2800 kg/hm2

4.修復效果

通過開展一系列的修復治理工作，試驗區(qū)域取得良好的效果。如表2所示，通過開展土壤修復試點示范研究，水土流失得到治愈，綠化率明顯提高，固定了土壤中的重金屬，大幅削減重金屬外排量，礦區(qū)由原來的不毛之地變成“生態(tài)綠洲”。

表2 重金屬污染土壤修復前后對照一覽表

類別修復前修復后

土壤pH值4.7~7.1不等，最低達到2.0可穩(wěn)定維持中性水平（5.5~7.0）

綠化和景觀建設土地裸露，沒有植被覆蓋除混凝土工程以外，其它土地全部植物種草，覆蓋率至少達到85%以上（目標值65%），人工景觀和自然景觀相互搭配，風景宜人

重金屬排放隨水土流失進入河水，污染下游生態(tài)環(huán)境重金屬通過富集和固定，排放量銳減，每年減少水土流失帶來的重金屬削減量為Cu0.967kg/a、Pb 0.084kg/a、Zn 2.592kg/a和Cr 0.028kg/a

土地使用狀況水土流失，寸草不生，土地荒漠化，土地功能極低土壤得到改良，植被茂盛，土地功能較高，提高了后續(xù)的可開發(fā)利用水平

說明：重金屬減排量是根據(jù)《廣東省大寶山區(qū)域土壤修復項目前期工程（2010~2011）的竣工驗收報告》的數(shù)據(jù)按治理面積類比得出的，數(shù)據(jù)僅供參考。

5.結論

（1）以“植物修復為主，化學修復和物理修復為輔”的工藝方法對礦區(qū)酸性土壤的修復切實可行，可在礦區(qū)土壤修復工程中推廣應用；（2）成功選取了適應南方礦區(qū)環(huán)境生長的植物修復物種（東南景天和麻瘋樹）；（3）該修復方法提高了礦區(qū)綠化率，減少了重金屬排放量，并改善了土壤結構。

參考文獻

[1]鄧向榮，萬洪富.北江流域（韶關段）土壤環(huán)境保護與修復技術研究[B].2009，9.

[2]崔德杰，張玉龍.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復技術研究進展[J].土壤通報，2004，35(3).