淺談土壤重金屬污染及治理措施

唐文君，達(dá)珍，熊健

(西藏大學(xué)理學(xué)院，西藏 拉薩 850000)

在自然界中，土壤重金屬來(lái)自于巖石風(fēng)化過程產(chǎn)生的金屬顆粒和生命有機(jī)體的殘?bào)w遺落，通常其含量很低，并不會(huì)造成土壤重金屬污染。人為活動(dòng)才是引起生態(tài)系統(tǒng)失衡從而造成環(huán)境惡化最致命的因素。隨著工業(yè)化時(shí)代的到來(lái)，工業(yè)活動(dòng)所造成的土壤重金屬污染危害嚴(yán)重，極大的威脅著人類健康。日益增多的城市固體廢物，農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)施用含重金屬的農(nóng)藥、化肥和污水灌溉，以及道路交通都會(huì)造成嚴(yán)重的重金屬污染。目前我國(guó)主要應(yīng)用物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)(微生物修復(fù)技術(shù)和超富集植物)來(lái)修復(fù)遭受重金屬污染的土壤。

1 重金屬污染來(lái)源及危害

1.1 農(nóng)業(yè)上造成的土壤重金屬污染

使用含重金屬的農(nóng)藥會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用地及周邊區(qū)域的土壤遭受重金屬污染。石寧寧[1]的研究表明，施用除草劑的園區(qū)周圍土壤中Hg、Cu、Pb、Cd含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其背景值，重金屬砷有較高的生物活性，而且發(fā)現(xiàn)蔬菜、水果中有重金屬殘留?；视捎谄渖a(chǎn)原料的復(fù)雜性――大部分肥料由工業(yè)副產(chǎn)物生產(chǎn)，其中含大量重金屬。人們?cè)谑褂没实倪^程中，單一施加或是非法濫用，會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬的累積，影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量。Cd、Hg、As、Pb、Cr等是肥料造成的主要重金屬污染[2]。工業(yè)污水灌溉也會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)區(qū)重金屬累積，農(nóng)產(chǎn)品富集后，通過食物鏈被人類攝食，引發(fā)各類疾病。

1.2 工業(yè)活動(dòng)帶來(lái)的土壤重金屬污染

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，金屬冶煉、皮革制造、電子產(chǎn)業(yè)、印染、陶瓷 、涂料 、造紙 、采礦等許多工業(yè)活動(dòng)都造成了土壤重金屬污染，還會(huì)間接通過影響大氣和水體威脅到人類。近年來(lái)重金屬醫(yī)療事件頻發(fā)，2011年云南曲靖鉻渣污染事件、廣東大寶山礦區(qū)重金屬污染等一系列工業(yè)活動(dòng)帶來(lái)的重金屬污染嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，危害人類健康。

在一些典型的工業(yè)城市中，工礦企業(yè)的發(fā)展給工廠用地及周邊地區(qū)帶來(lái)許多重金屬污染。戴彬等[3]對(duì)工業(yè)城市萊蕪市鋼城區(qū)表層土壤進(jìn)行重金屬含量分析，由于本地的鋼鐵冶煉和燃煤導(dǎo)致土壤中砷和汞含量的偏高。王建波[4]研究發(fā)現(xiàn)，蘭州市重點(diǎn)工業(yè)區(qū)西固區(qū)某鋁廠周邊泥土錳含量超標(biāo)嚴(yán)重。秦普豐等[5]分析了工業(yè)城市不同功能區(qū)土壤重金屬的相對(duì)含量，報(bào)告指出在蔬菜中汞、鎘的殘留量超標(biāo)，工業(yè)區(qū)的污染程度最為嚴(yán)重，其次是農(nóng)業(yè)區(qū)。

1.3 城市固體廢棄物的危害[6-7]

城市生活垃圾也是土壤重金屬的來(lái)源，廢舊電池(包括汞干電池、鎳鎘充電池、鉛蓄電池等)直接丟棄，這些電池中都含有大量的重金屬元素，對(duì)環(huán)境污染危害嚴(yán)重。隨著科技時(shí)代的到來(lái)，電子產(chǎn)品隨處可見，淘汰的數(shù)量也在迅速增加，電子固體廢棄物造成的重金屬污染日趨嚴(yán)重。報(bào)廢的電器如果直接扔棄，而不加以處理，或是直接采取簡(jiǎn)易填埋、焚燒等措施，也會(huì)造成嚴(yán)重的重金屬污染。城市固體廢棄物直接堆放在土壤表面，一段時(shí)間以后，垃圾滲濾液將會(huì)向周圍土壤不斷地釋放重金屬離子，造成環(huán)境污染。目前，中國(guó)的電子廢棄物處理技術(shù)及相應(yīng)設(shè)備相對(duì)比較落后，很多電子廢物只能靠人工拆解，無(wú)法有效處置大量電子固體廢棄物，混入生活垃圾將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

1.4 交通造成的道路兩側(cè)土壤重金屬污染

汽車尾氣帶來(lái)的土壤重金屬污染也不可輕視，由于過去廣泛使用的汽油添加劑四乙基鉛，所排放的尾氣中含有鉛的化合物，對(duì)環(huán)境威脅最大。盡管我國(guó)早已禁止使用含鉛汽油，但道路兩側(cè)表層土壤仍有較高濃度的鉛。汽車啟動(dòng)、轉(zhuǎn)彎和制動(dòng)會(huì)引起輪胎的磨損，輪胎中含有Zn的添加劑也會(huì)加重道路兩側(cè)土壤中鋅的污染。越靠近道路，鉛含量越高，由于重金屬的遷移率低，表層土壤重金屬含量較地下高。鋅污染會(huì)導(dǎo)致道路兩側(cè)樹葉失綠，變黃或變紅[8]。威脅最大的是道路兩側(cè)的農(nóng)作物將重金屬鉛富集在植物體內(nèi)部，人類收獲并食用這類食物，Pb隨之進(jìn)入人體。鉛對(duì)人體危害極大，特別是對(duì)兒童智力和骨骼發(fā)育影響嚴(yán)重，甚至?xí)鸶黝愔卮蠹膊〉某霈F(xiàn)。

2 治理措施

土壤環(huán)境中的重金屬具有生物隱蔽性、難以被微生物降解、遷移率小、存留時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致極易在土壤中累積[9]。所以當(dāng)土壤遭受重金屬污染后，開展治理工作比較困難，也將耗費(fèi)巨大的代價(jià)。

2.1 物理修復(fù)[10]

物理修復(fù)技術(shù)是指采用物理方法治理土壤污染的技術(shù)。常用的方法包括客土法(換土、深耕翻等)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)、熱解吸技術(shù)等。李榮華[11]等研究指出，采用客土法對(duì)某冶煉廠周圍污染土壤進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果表明土壤質(zhì)量達(dá)到國(guó)家二級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)效果良好，但實(shí)際僅適用于小面積污染源。電動(dòng)修復(fù)法是治理土壤重金屬污染常用的方法，即利用電解池原理迫使重金屬離子發(fā)生定向移動(dòng)而自動(dòng)聚集在電極附近，及時(shí)收集富集到的重金屬，進(jìn)而達(dá)到清潔土壤的效果。土壤中汞、硒金屬元素較多的可以使用電熱修復(fù)方式治理。固定化修復(fù)清除無(wú)機(jī)污染物，這種方法成本低，設(shè)備也可以自由移動(dòng)，比較穩(wěn)定。

2.2 化學(xué)修復(fù)[12]

化學(xué)修復(fù)技術(shù)是指直接向土壤中添加一種或幾種修復(fù)劑，使其與各種重金屬發(fā)生不同類型的化學(xué)反應(yīng)，降低重金屬的生物活性或是去除重金屬元素的技術(shù)?；瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)有很多種類型，其中包括土壤淋洗、原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)、真空浸提技術(shù)、使用改良劑或抑制劑以及離子拮抗技術(shù)等。土壤淋洗是通過利用離子交換、吸附、化學(xué)沉淀和螯合作用將土壤中被土壤顆粒吸附的重金屬離子轉(zhuǎn)移到液相，經(jīng)過水洗后將處理干凈的土壤放回原位。土壤淋洗可以對(duì)大面積受污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，但也存在局限性，對(duì)于滲透效果不佳的土地是不適用的。原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是利用各種化學(xué)試劑與重金屬元素反應(yīng)而達(dá)到污染治理的目的，但可能會(huì)產(chǎn)生一些有毒氣體，從而造成二次污染。土壤改良劑(石灰、泥炭等)的添加能有效改良土壤環(huán)境的質(zhì)量狀況，通過提高PH降低土壤重金屬的生物活性。

2.3 生物修復(fù)

生物修復(fù)技術(shù)指的是利用生物的生命代謝活動(dòng)對(duì)土壤中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行清除，具有有效、安全、廉價(jià)和無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。目前，關(guān)于利用細(xì)菌、藻類和酵母菌來(lái)減少或消除重金屬污染的報(bào)道有很多，主要研究?jī)?nèi)容是利用微生物吸附重金屬?，F(xiàn)如今，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多可以降解農(nóng)藥的微生物，其相關(guān)研究也在不斷地深入，具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。蚯蚓的新陳代謝直接或間接地對(duì)土壤有著極其重要的影響[13]，而且對(duì)土壤中的重金屬也有一定的耐受性。Ernst等的研究發(fā)現(xiàn)[14]，A.caligi-nosa 和 O.cyaneum 作為食土內(nèi)棲型蚯蚓，能夠?qū)⑽接谕寥李w粒的重金屬吞食，減少土壤重金屬的累積。種植油菜可吸附土壤中的鎘，向日葵對(duì)Cd、Pb污染較為嚴(yán)重的地區(qū)有較好的修復(fù)作用。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)已先后頒布了多項(xiàng)環(huán)境保護(hù)相關(guān)的法律法規(guī)，可是關(guān)于土壤的防治卻并沒有相關(guān)規(guī)定。因此，我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)立法，大力開展土壤監(jiān)測(cè)工作，建立土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)共享數(shù)據(jù)平臺(tái)，以便各行業(yè)、部門了解污染概況，才能及時(shí)有效的采取措施。 在對(duì)重金屬土壤進(jìn)行處理和修復(fù)過程中，生物修復(fù)技術(shù)擁有環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，在土壤修復(fù)方面有很好的發(fā)展前景。