有色金屬礦區(qū)土壤重金屬污染及其修復(fù)

摘 要：礦業(yè)活動(dòng)是環(huán)境中污染土壤的重金屬的主要來(lái)源，簡(jiǎn)要概述了中國(guó)有色金屬礦區(qū)土壤重金屬的污染現(xiàn)狀，并介紹礦區(qū)土壤重金屬污染進(jìn)行物理和化學(xué)修復(fù)的技術(shù)，提出植物修復(fù)技術(shù)的新研究進(jìn)展及優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)；重金屬污染；修復(fù)；土壤

中圖分類號(hào)：F124.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2013）18-0286-02

引言

中國(guó)是世界上重要的重金屬礦區(qū)之一，分布著大量的優(yōu)質(zhì)重金屬礦，豐富的重金屬資源為中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康穩(wěn)定發(fā)展提供了資源保障。然而，長(zhǎng)期以來(lái)在重金屬礦區(qū)開采的過(guò)程中，由于開采技術(shù)、資金缺乏及管理方面等原因，對(duì)礦區(qū)周圍的土壤與環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，從而引發(fā)了大量的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

礦業(yè)廢棄地一般都含有大量的重金屬，這些廢棄地以尾礦和廢棄的低品位礦石的重金屬含量最高。重金屬通過(guò)地表生物地球化學(xué)作用釋放和遷移到土壤及河流中，而這些受重金屬污染的水又通過(guò)灌溉方式進(jìn)入農(nóng)田，并通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，從而對(duì)礦區(qū)附近居民的健康和生存環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅 [1]。通常情況下，有色金屬礦區(qū)附近的土壤中，鉛、銅、鋅含量分別為正常土壤中含量的 10～40倍、5～200倍、5～10 倍 [2]。

一、礦區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

鉛鋅礦區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀越來(lái)越嚴(yán)重，已經(jīng)損害了人民的群眾健康。如在20世紀(jì)60年代，日本曾發(fā)生的第二公害病—骨痛病，便是由于食用被鎘廢水污染了土壤生產(chǎn)的“鎘米”所致。王新等對(duì)遼寧省鐵嶺柴河Pb—Zn礦區(qū)的土壤一巖石界面的重金屬行為特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明該礦區(qū)土壤Cd、Pb、Zn元素含量分別是當(dāng)?shù)乇尘昂康?1倍、4.5倍、3倍，大大超過(guò)了當(dāng)?shù)乇尘昂克?；Cd作為制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)用地的限制性元素，超過(guò)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5.8倍；礦區(qū)附近玉米中Pb、Cd含量分別是國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)16～21倍、5.7～9.7倍[3]。湖南省由于有色金屬礦山開采引起的Pb、Cd、Hg、As等重金屬污染，受污染面積達(dá)2.8萬(wàn)km2，占全省總面積的13%。部分地區(qū)土壤中Pb、Cd、Hg、As高出正常值數(shù)倍至數(shù)百倍，從而出現(xiàn)了地方病。王瑩以上虞某廢棄鉛鋅尾礦山為研究對(duì)象，研究了土壤中重金屬含量及污染狀況，結(jié)果表明：尾礦山周邊各采樣點(diǎn)土壤 As、Zn、Pb 和 Cu 平均含量為 328 mg.kg-1、1 760 mg.kg-1、2 708 mg.kg-1和 287 mg.kg-1，均超過(guò)土壤環(huán)境背景值，各元素含量變異強(qiáng)度為：As>Pb>Cu>Zn[4]。

二、礦區(qū)土壤重金屬修復(fù)技術(shù)

重金屬是農(nóng)業(yè)環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品的一個(gè)重要污染物質(zhì)。對(duì)土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)常用的有物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)。物理修復(fù)主要包括客土、換土和深耕翻土等措施。通過(guò)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(duì)土壤—植物系統(tǒng)產(chǎn)生的毒害?；瘜W(xué)修復(fù)就是向土壤投入改良劑，通過(guò)對(duì)重金屬的吸附、氧化還原、沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性。但由于重金屬元素在環(huán)境中具有相對(duì)穩(wěn)定性和難降解性，至今仍未找到可供大面積應(yīng)用的重金屬污染治理方法。

近年來(lái)出現(xiàn)的植物修復(fù)，具有投資和維護(hù)成本低、操作簡(jiǎn)便、不造成二次污染、具有潛在或顯在經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)，并且其更適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求，因此越來(lái)越受到高度重視。植物修復(fù)是一種經(jīng)濟(jì)、有效且非破壞性的修復(fù)技術(shù)，主要利用自然生長(zhǎng)或遺傳培育植物對(duì)土壤中的污染物進(jìn)行固定和吸收。通常包括：植物提取，即植物對(duì)重金屬的吸收。目前已發(fā)現(xiàn)有400 多種植物能夠超積累各種重金屬，一些超積累植物能同時(shí)積累多種重金屬，如羊蕨屬植物和具有富重金屬性的莧科植物對(duì)土壤中重金屬的吸收率達(dá)到 100%。蔣先軍等的研究發(fā)現(xiàn)，印度芥菜對(duì)Cu、Zn、Pb 等中等污染土壤具有良好的修復(fù)效果[5]。有證據(jù)表明，柳樹和白楊能從土壤中去除一定量的重金屬，凈化低污染的土壤；植物揮發(fā)，即通過(guò)植物使土壤中的某些重金屬（如Hg2+）轉(zhuǎn)化成氣態(tài)（HgO）而揮發(fā)出來(lái)；根際過(guò)濾，即利用植物根系過(guò)濾積淀水體中的重金屬；植物穩(wěn)定，即利用植物根際的一些特殊物質(zhì)使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為相對(duì)無(wú)害的物質(zhì)。有研究發(fā)現(xiàn)，樹木可以存活并生長(zhǎng)于含有較高濃度的多種重金屬污染的土壤上。經(jīng)監(jiān)測(cè)，樺樹和柳樹的一些樹種可以耐受鉛和鋅[6]。

結(jié)論與展望

礦區(qū)土壤的重金屬污染是礦區(qū)所面臨的重大生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，具有自己獨(dú)有的特征，在治理的過(guò)程中應(yīng)因地制宜地選擇恰當(dāng)?shù)闹卫矸绞健?/p>

物理、化學(xué)等方法對(duì)于礦山土壤的修復(fù)存在耗能、耗錢、對(duì)土壤結(jié)構(gòu)損害較大等缺點(diǎn)，從保護(hù)生態(tài)環(huán)境出發(fā)，這些方法均對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)作用不明顯，而植物修復(fù)成本較低，可以穩(wěn)定土壤、控制污染、改善景觀、減輕污染對(duì)人類的健康威脅，所以在修復(fù)礦山土壤重金屬污染的過(guò)程中，越來(lái)越多的國(guó)家選擇使用植物修復(fù)技術(shù)。近年來(lái)，中國(guó)金屬礦業(yè)迅速發(fā)展，所造成的重金屬污染日益加劇，植物修復(fù)技術(shù)的研究更具有廣闊的市場(chǎng)，并逐步走向商業(yè)化，同時(shí)中國(guó)有廣袤的國(guó)土、豐富的資源、復(fù)雜多樣的地理?xiàng)l件，蘊(yùn)藏著大量超富集植物，為中國(guó)開展有關(guān)植物修復(fù)技術(shù)的研究提供了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄭奎，李林.中國(guó)鉛鋅礦區(qū)的重金屬污染現(xiàn)狀及治理[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，（30）.

[2] 薛強(qiáng)，梁冰，劉曉麗.有機(jī)污染物在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展[J].土壤與環(huán)境，2002，（1）：90-93.

[3] 王新，周啟星，任麗萍.礦區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量及土壤─巖石界面重金屬行為特性的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（3）：459-463.

[4] 王瑩，趙全利，胡瑩，等.上虞某鉛鋅礦區(qū)周邊土壤植物重金屬含量及其污染評(píng)價(jià)[J].環(huán)境化學(xué)，2011，（7）.

[5] 蔣先軍，等.重金屬污染土壤的植物修復(fù)研究[J].土壤，2000，（2）：71-74.

[6] 滕沖，程峰，王杰光，等.礦產(chǎn)與地質(zhì)[J].植物修復(fù)在治理礦區(qū)重金屬污染土壤中的應(yīng)用，2008，（2）：179-181.

[責(zé)任編輯 魏 杰]