土壤重金屬污染治理存在的問題及應對措施

宋寧，王麗偉

（1.河北省邯鄲環(huán)境監(jiān)測中心，河北 邯鄲056000；2.河北省環(huán)境監(jiān)測中心，河北 石家莊050000）

1 土壤重金屬污染的成因

導致土壤受到重金屬污染的成因有很多種。從自然方面考慮，主要分為火山爆發(fā)以及土壤自身形成的特殊性原因。但是土壤重金屬污染的關鍵因素依然是人類活動。例如在干旱地區(qū)，種植業(yè)為了解決自身缺水問題，會采取灌溉的方式，但是如果所采取的灌溉方式不正確，或灌溉用的水源自身重金屬含量超標，就會導致土壤出現(xiàn)重金屬污染問題；其次，金屬冶煉行業(yè)以及采礦行業(yè)在生產(chǎn)的過程中也會出現(xiàn)重金屬廢水，如果沒有對其進行無害化處理，直接將其排放到自然界中，也會形成土壤重金屬污染[1]；第三，在汽車尾氣中也存在一定量的Pb 等重金屬元素，盡管其最直接污染的是大氣，但是一旦經(jīng)過雨水沖刷，就會導致此種金屬污染物沉積到土壤中；第四，部分有機肥料由于采取城市垃圾、河道淤泥等來制作，其原料本身中含有大量的重金屬元素，在被施入到土壤中后，會導致土壤重金屬含量明顯上升，同時土壤農(nóng)作物會吸收一定量的重金屬，并最終富集到人體內(nèi)。

2 土壤重金屬污染對農(nóng)作物和人類健康的影響

2.1 土壤重金屬污染對農(nóng)作物的影響

當重金屬在土壤中的含量達到一定濃度后，會在農(nóng)作物的根、莖、葉及果實等器官中大量富集，并對農(nóng)作物的生長產(chǎn)生一定的負面影響，阻礙農(nóng)作物的生長發(fā)育，甚至會直接導致農(nóng)作物的死亡，或者通過食物鏈將重金屬富集到人體內(nèi)，對人體健康產(chǎn)生影響。例如，Cd 會對農(nóng)作物的生長發(fā)育產(chǎn)生影響，超過一定濃度的Cd 元素會使得植物葉綠素結構受到破壞，降低植物葉綠素含量，使得葉片黃化，農(nóng)作物生長不良；Pb在農(nóng)作物體內(nèi)富集后也會對農(nóng)作物的代謝過程和光合作用產(chǎn)生影響，阻礙其生長發(fā)育；Hg 本身并非植物生長所必需元素，但是其會導致農(nóng)作物的葉片失去原有結構，從而限制植物根系生長，使得農(nóng)作物較為矮小，無法正常發(fā)育[2]。土壤中存在大量的不同重金屬元素后，其會形成復合型的重金屬污染，所造成的后果要遠比單一重金屬元素的污染更為嚴重。

2.2 土壤重金屬污染對人類健康的影響

由于農(nóng)作物在生長過程中會吸收和富集土壤中的重金屬元素，然后被人類所食用，最終通過食物鏈在人體內(nèi)大量富集。重金屬元素在人體內(nèi)不僅會對人類機體功能產(chǎn)生影響，在長期影響下還會導致人體出現(xiàn)致畸、致癌和致突變，甚至在達到一定濃度后會導致人體出現(xiàn)急性中毒甚至死亡。例如，Pb 在人血液中的含量不應當高于0.2 mg，超過此含量后會出現(xiàn)急性中毒情況，內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)會失調(diào)，造血功能出現(xiàn)障礙，消化系統(tǒng)紊亂，而且Pb 還會在一定程度上影響兒童的智力發(fā)育。Cd 相對于Pb 而言毒性更大，其可以在人體內(nèi)富集并很難代謝出，人體的腎臟和骨骼結構會受到Cd 的直接影響，除了會使得泌尿系統(tǒng)失調(diào)之外，還很可能會誘發(fā)高血壓和糖尿病。例如,20世紀中期日本的“痛痛病”就是由于Cd 在土壤中含量過高所導致；Hg 能夠通過呼吸道進入肺泡，再由血液在腦組織中富集，達到一定含量后會影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，出現(xiàn)頭暈、頭痛、肢體麻木、語言行動和意識失調(diào)等情況。20世紀中期日本所出現(xiàn)的“水俁病”就是由于甲基汞經(jīng)過魚的食物鏈富集到人體內(nèi)所導致[3]。

3 土壤重金屬污染的治理措施

當前對于土壤重金屬污染的治理措施主要分為物理修復、化學修復、生物修復及聯(lián)合修復4 個方面。

3.1 物理修復技術

3.1.1 固化穩(wěn)定化修復

固化穩(wěn)定修復技術主要是在土壤中增加穩(wěn)定劑或粘合劑，從而固化土壤中的重金屬污染物，使得土壤中的污染物的物理性質(zhì)被改變，其主要改變的是污染物的遷移能力和結構狀態(tài)，使得其最終被固化為穩(wěn)定不溶解、遷移能力小的塊狀固體。固化穩(wěn)定修復技術本身可以在極短時間內(nèi)使得重金屬污染情況得到改善，但其僅能夠在一段時間內(nèi)控制污染物特性，在經(jīng)過一段時間后，隨著穩(wěn)定劑或黏合劑的失效，所固化的重金屬污染物遷移能力重新變強，繼續(xù)污染環(huán)境，可見固化穩(wěn)定修復技術本身不具有長期效果。

3.1.2 換土修復技術

換土修復技術主要是在被污染的土壤中加入未被污染的清潔客土，通過在被污染土壤表面的大量堆積，使得土壤中重金屬污染物的相對濃度下降，從而降低污染物可能造成的危害。翻土技術則是通過對土壤深翻，讓表層濃度較高的重金屬被分散到深層土壤中，從而達到稀釋重金屬污染物含量的目的，但此辦法局限于土層深厚且受污染情況較輕的土壤，在使用過程中還需要合理增加施肥量，以確保植物根系擁有足夠的營養(yǎng)支持。

3.1.3 熱修復技術

熱修復技術主要是通過加熱土壤的形式使得具有揮發(fā)性特點的重金屬元素從土壤中分理出，此處理方式可以有效應對大部分土壤重金屬污染問題。同時還能夠有效固定部分不具有揮發(fā)性特點的重金屬元素和放射性元素，使得其對于農(nóng)作物和環(huán)境的危害大大下降[4]。但是高溫熱修復技術會嚴重破壞土壤中的結構水和有機質(zhì)，同時還需要消耗大量的能量，所以其很少應用于土壤的實際修復。

3.1.4 電動修復技術

電動修復技術主要適用于被重金屬污染的地下水即透水系數(shù)較低的土壤，其主要是在受污染土壤區(qū)域內(nèi)通電，在一定范圍內(nèi)構成微弱電場，并且以土壤間隙中的水作為傳播介質(zhì)，在電場作用的帶動下，使得重金屬污染物可以朝固定的方向遷移，在進入電極區(qū)后開始沉降，最終將土壤中的重金屬污染物與土壤分離，集中處理。電動修復技術的關鍵之處是控制土壤中的pH 值，如此才能夠有效提高修復效果。當前該技術已經(jīng)在實踐中得到了一定程度的應用。

3.2 化學修復技術

3.2.1 淋洗修復技術

該技術主要是借助淋洗液來淋洗土壤中的重金屬污染物，使得原本存在于土壤中的重金屬遷移到淋洗液中，并由原本的固相轉變?yōu)橐合?，達到轉移重金屬污染物的目的。最后再從土壤中分離出含有污染物的淋洗液，并對淋洗液進行分離和處理。淋洗修復技術本身工作量較大，且操作過程較為復雜，需要較高的成本，同時土壤肥力還很可能會因為淋洗液而受到影響。

3.2.2 改良劑改性修復技術

改良劑改性修復主要是在被重金屬污染的土壤中加入固定配方的改良劑，使得改良劑與重金屬之間出現(xiàn)吸附作用、拮抗作用以及氧化還原作用，最終導致土壤中重金屬污染物的活性下降。當前石灰、碳酸鈣、沸石、硅酸鹽、磷酸鹽以及各種能夠促進還原作用的有機物質(zhì)等都屬于改良劑。改良劑只能夠在短期內(nèi)降低重金屬污染物的生物有效性和毒性，但其對于維持生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定和對土壤污染物的根本性的修復尚無法起到預期的效果。

3.3 生物修復技術

3.3.1 植物修復技術

該技術主要通過植物和其根系的微生物來達到吸附土壤中重金屬污染物的目的，該技術主要包含植物提取、植物和根系降解及植物揮發(fā)等原理，植物提取主要是應用植物對于重金屬污染物的吸附性，通過相關的技術處理后使得重金屬元素從植物體內(nèi)脫離[5]。當前該技術在修復方面應用較為廣泛，同時其還能有效提高綠化水平，該技術的關鍵所在是植物品種的選擇，葶芥類植物、遏藍菜類植物都是日常容易見到，且具有極強富集能力的品種。

3.3.2 動物修復技術

借助土壤中的動物來分解和降低土壤中的重金屬污染物的方式被稱作動物修復技術，動物在從土壤中獲得重金屬元素后，會形成多肽和金屬硫蛋白，從而大大降低重金屬的活性。當前蚯蚓和鼠類動物是修復技術中較為常用的動物，但是實際操作過程中由于動物活動的自主性，所以諸多因素的共同影響，使得該技術還停留在研究階段。

3.4 聯(lián)合修復技術

由于土壤重金屬污染物普遍都是成分多樣的，而且不同地區(qū)的污染類型、污染程度及土壤程度都存在差異。所以想憑借單一的修復措施勢必無法達到預期的修復效果。當前土壤重金屬污染修復方面已經(jīng)開始了加強對于聯(lián)合修復技術的研究和應用，其具體分為植物-微生物聯(lián)合修復技術、物理-化學-生物聯(lián)合修復技術、動物-植物聯(lián)合修復技術等。當前國內(nèi)外對于植物-微生物聯(lián)合修復技術較為看重，并且將其細化成植物和專性菌株聯(lián)合修復以及植物與菌根聯(lián)合修復兩種技術形式，聯(lián)合修復技術的實際修復效果，決定于土壤的類型和其受污染的程度。

4 總結

當前重金屬污染土壤的問題已經(jīng)受到全世界的關注，國內(nèi)外不斷出現(xiàn)各種針對土壤重金屬污染的修復技術，并且都處于不斷深化和完善的過程中。一般情況下，土壤重金屬污染都是由于多種因素的共同作用結果，采取單一的修復措施能夠起到恢復土壤的作用，但卻無法達到預期的恢復效果。所以在實際的治理過程中還應當做好宣傳教育工作，切實提高公民的憂患意識和環(huán)保意識，在提升自身經(jīng)濟水平的同時，也需要加強保護自然資源，合理調(diào)整耕作制度，使用綠色、環(huán)保的化肥及農(nóng)藥，選擇優(yōu)質(zhì)水源進行灌溉。針對土壤重金屬污染來源廣泛的問題，應當積極采取預防措施，從源頭做好土壤的預防和保護工作，并嚴格監(jiān)控各種污染物的含量和排放，確保其達標后再進行排放；由于當前植物修復技術和聯(lián)合修復技術依然是土壤重金屬污染修復技術中生態(tài)和經(jīng)濟效益最好的措施，所以應當加強對兩種修復技術的應用，并且嘗試結合植物修復、物理化學修復、動物修復、微生物修復以及農(nóng)藝措施等多種修復技術，聯(lián)合修復受污染土壤。除積極采取上述措施之外，在修復的過程中還應當關注周邊空氣、水等環(huán)境變化，切實提高整體環(huán)境質(zhì)量。