長株潭地區(qū)耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀和治理措施

王云昊

摘 要 闡述湖南省長株潭地區(qū)耕地土壤重金屬污染的現(xiàn)狀、來源以及危害，綜述了土壤重金屬污染的治理措施，為耕地土壤重金屬污染的綜合治理提出一些新思路。

關(guān)鍵詞 土壤污染；重金屬；修復(fù)技術(shù)

中圖分類號：X53 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.086

土壤重金屬污染是全世界面臨的一個重要環(huán)境問題。隨著人類社會的發(fā)展，人們在生產(chǎn)過程中排放出的重金屬物質(zhì)進入土壤，造成土壤中的重金屬含量超標，使得土壤的結(jié)構(gòu)和功能惡化、質(zhì)量下降，并且直接危害到人類的身體健康和社會發(fā)展。湖南省是著名的有色金屬之鄉(xiāng)，有色金屬礦產(chǎn)豐富，受到重金屬污染的危害也由來已久，而作為湖南省政治經(jīng)濟中心的長株潭地區(qū)也不可避免地為重金屬污染問題所困擾。對此，對長株潭地區(qū)的耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀和防治措施進行一些探討。

1 耕地土壤重金屬污染的危害

重金屬原是指比重大于5的金屬（一般密度大于

4.5 g·cm-3的金屬），包括金、銀、銅、鐵、鉛等，重金屬在人體中累積達到一定程度，會造成慢性中毒。環(huán)境污染方面的重金屬主要是指汞（水銀）、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素。而耕地土壤重金屬污染的危害主要在于兩個方面[1]。

1.1 對作物的危害

重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移直接影響到植物的生長發(fā)育，影響作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。例如，耕地土壤中重金屬鎘超標會破壞植物葉片的葉綠素結(jié)構(gòu)，減少根系對土壤中水分和營養(yǎng)的吸收，抑制根系生長造成產(chǎn)量的降低等。

1.2 對人類的危害

重金屬非常難以被生物降解，卻能在食物鏈的生物放大作用下成千百倍地富集，最后進入人體。重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒。如1955年發(fā)生在日本神通川地區(qū)的“痛痛病”就是因為該地區(qū)的土壤-植物系統(tǒng)受到鎘的污染，鎘元素在人體內(nèi)蓄積影響骨骼發(fā)育造成疼痛。

2 長株潭地區(qū)耕地土壤重金屬污染狀況

長株潭三市沿湘江呈“品”字形分布，擁有實力雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)，是湖南省經(jīng)濟發(fā)展的核心，但由于土地大面積受到重金屬污染，環(huán)保問題日益嚴峻，農(nóng)作物也因此受到影響，如2013年的“鎘米風(fēng)波”引起了社會的廣泛關(guān)注。

2.1 污染狀況

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，湖南省受到重金屬污染的土地面積達到2.8萬公頃，占全省總面積的13%；被重金屬污染的耕地面積占全省耕地面積的25%[2]。長株潭城市群土壤重金屬鎘、鉻、鎳、鉛和鋅均超過此區(qū)域內(nèi)的土壤重金屬背景值，與GB15618—1996《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》中的Ⅱ級標準相比，鎘和鋅分別超標6.8倍和1.1倍[3]。

2.2 污染來源

重金屬污染主要來自人類的生產(chǎn)生活活動，隨著城市化的推進，化工企業(yè)的排放成為重金屬污染的主要來源。土壤中的重金屬污染主要來自工業(yè)企業(yè)排放的廢水、廢渣、廢氣。根據(jù)環(huán)境統(tǒng)計年報，2007年湘江流域工業(yè)廢水中汞、鎘、鉛、砷的排放量分別占全國排放總量的55.5%、37.9%、15.4%、35.4%。流域涉及重金屬的企業(yè)工業(yè)廢水中萬元工業(yè)產(chǎn)值的鉛、砷、鎘、汞、六價鉻排放強度分別為7.13g、2.25g、5.25g、0.02g、0.54g，居全國第一。其中，湘江流域內(nèi)的郴州三十六灣、衡陽水口山、株洲清水塘、湘潭岳塘、竹埠港和長沙坪塘等工業(yè)礦區(qū)排污是湘江干流主要工業(yè)污染源。

同時，農(nóng)業(yè)面源污染造成的重金屬污染比重也不斷上升，很多化肥和農(nóng)藥本身就含有重金屬元素，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施用化肥農(nóng)藥的劑量不斷增加，使得土壤中有機質(zhì)含量不斷降低，破壞土壤的自我調(diào)節(jié)功能，也使耕地重金屬污染比例不斷增加。據(jù)統(tǒng)計，2014年湖南省氮肥、磷肥、鉀肥、復(fù)合肥等農(nóng)用化肥施用量為852.8萬噸，折算純量為247.8萬噸，分別比2010年增長22.6%、36%；農(nóng)藥使用量12.4萬噸，比2010年增長45.2%。每年經(jīng)過雨水沖洗帶入徑流，流入湘江的化肥實物量、折純量分別為3.4萬噸、1萬噸，農(nóng)藥為868噸。一些小規(guī)模養(yǎng)殖場還經(jīng)常在豬、雞等的飼料中含砷制劑或硫酸銅，畜禽養(yǎng)殖污染比重也在不斷上升。

3 耕地土壤重金屬污染治理措施

3.1 工程修復(fù)

工程修復(fù)方式有客土、換土、深耕翻土等，主要是從物理方面直接將受到重金屬污染的土壤進行轉(zhuǎn)移集中處理，使被修復(fù)地區(qū)土壤重金屬含量降低。例如，汕頭市貴嶼鎮(zhèn)重金屬污染典型土壤修復(fù)示范工程項目就是用了客土填埋法處理污染土壤。

工程修復(fù)對土壤重金屬污染進行治理具有消除徹底、效果穩(wěn)定的優(yōu)點，缺點是實施工程量大、費用高，且會破壞土體結(jié)構(gòu)，使得土壤肥力下降[4]。另外，還要對換出的污染土壤進行堆放和處理。

3.2 化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)主要是向土壤中加入固化劑，通過對重金屬的沉淀、吸附、氧化還原等作用改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，降低重金屬的遷移性和生物有效性[5-6]。目前，常用的重金屬改良劑有石灰、磷酸鹽、沸石、無機礦物、有機堆肥和微生物等。化學(xué)修復(fù)的另一種方式是進行化學(xué)淋洗，在受污染土壤中加入化學(xué)溶液，將土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到液相中并提取出來，再對提取液進行進一步處理[7]。化學(xué)淋洗的關(guān)鍵是找到合適的提取劑，既能提取各種形態(tài)的重金屬，又不破壞土壤結(jié)構(gòu)，不產(chǎn)生二次污染[8]。

相較于工程修復(fù)，化學(xué)修復(fù)對土壤重金屬的治理成本相對較低且便于施行，但易對土壤產(chǎn)生二次污染。例如，甘肅省白銀市城郊東大溝流域農(nóng)田土壤重金屬污染土壤修復(fù)工程就是使用化學(xué)淋洗作為主要修復(fù)手段。

3.3 生物修復(fù)

生物修復(fù)技術(shù)主要是利用動物、植物、微生物來固定或者清除土壤中的重金屬，來達到減輕土壤重金屬污染的目的。

1）植物修復(fù)技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)的核心是找到超富集植物[9]，利用植物及其根際微生物體系的物理、化學(xué)或生物過程來吸收、揮發(fā)、轉(zhuǎn)化、降解或固定土壤重金屬污染物[10-11]。植物修復(fù)技術(shù)以其經(jīng)濟、清潔、環(huán)保、安全、不擾動土壤結(jié)構(gòu)、不造成二次污染等特性逐漸引起學(xué)術(shù)界和政府部門廣泛重視，是近年來發(fā)展起來的一種主要用于清除土壤重金屬污染的綠色、生態(tài)友好技術(shù)，已成為解決土壤重金屬污染問題的重要手段[12]。例如，廣西大環(huán)江流域土壤重金屬污染治理工程項目就是利用植物修復(fù)作為主要技術(shù)手段施行修復(fù)。

2）動物修復(fù)技術(shù)。動物修復(fù)是利用土壤動物群，如蚯蚓、鼠類等通過吸收轉(zhuǎn)化或分解改善土壤理化性質(zhì)，促進植物和微生物的生長來幫助進行土壤污染的修復(fù)。主要作為植物和微生物修復(fù)的輔助手段配合施行。

3）微生物修復(fù)技術(shù)。微生物修復(fù)技術(shù)是利用土壤中某些微生物（如藻類、細菌、真菌等）對重金屬污染物進行吸附、沉淀、氧化和還原等作用，將重金屬污染物轉(zhuǎn)變成無毒或低毒產(chǎn)物從而降低污染程度[13]。微生物不能直接降解重金屬但可改變重金屬的物理或化學(xué)特性影響重金屬的遷移與轉(zhuǎn)化[14]。

與傳統(tǒng)物理化學(xué)修復(fù)方法相比，微生物修復(fù)的最終產(chǎn)物大多是無害、穩(wěn)定的物質(zhì)，不破壞植物生長所需的土壤環(huán)境，不易產(chǎn)生二次污染，操作簡單，投資少見效快效益高[15]。

4 對策和建議

近年來，重金屬污染事件屢見不鮮，尤其是湖南省的“鎘大米”事件，更是為人們敲響了警鐘。土壤重金屬污染與農(nóng)產(chǎn)品安全息息相關(guān)，并通過土氣、土水界面與大氣環(huán)境和水環(huán)境相關(guān)聯(lián)。耕地土壤的保護和受重金屬污染土壤的修復(fù)，對于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，保障廣大人民群眾的生命健康具有重大意義。

目前，湖南省采取的是治理和調(diào)整兩條路線同時進行。其中治理主要是利用“VIP+n”的方法?！癡IP+n”指采用低鎘水稻品種（V）、淹水灌溉（I）和施用石灰等調(diào)節(jié)土壤酸度（P）組合的水稻降鎘生產(chǎn)技術(shù)模式；“n”是指施用土壤調(diào)理劑、葉面阻控劑、集中育秧、翻耕改土和病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治等降鎘修復(fù)技術(shù)手段。該方法主要是通過改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)降低其活性，降低重金屬的生物有效性，來阻止農(nóng)作物對重金屬的吸收，是一種治標的方法。所以，還需要繼續(xù)完善“VIP+n”的修復(fù)方式，提高降低重金屬活性的效果，減少重金屬在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留量。嘗試結(jié)合生物修復(fù)技術(shù)，從土壤中去除超標重金屬，實現(xiàn)標本兼治，從根本上解決重金屬超標治理的問題。

調(diào)整是對治理效果不明顯的地區(qū)進行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，主要是調(diào)種重金屬低積累的阻隔品種和將水稻改種為油菜或大豆等其他經(jīng)濟作物，以此來避免重金屬對人們身體健康的危害。建議聯(lián)合應(yīng)用植物阻隔、化學(xué)鈍化修復(fù)措施，更好地保障受污染耕地的安全利用。

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（責(zé)任編輯：趙中正）