廣西土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)前景淺析

黃醒云 張宏

【摘 要】文章對廣西土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，分析比較了當(dāng)前國內(nèi)外土壤重金屬污染的修復(fù)現(xiàn)狀及新方法，從而為廣西開展此項(xiàng)工作提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】廣西;重金屬污染土壤;修復(fù);礦物修復(fù)方法

【中圖分類號(hào)】X53;X753 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）02-0241-03

近年廣西綠色礦山建設(shè)成效顯著，然而在礦山開發(fā)過程中對下游水系和土壤造成的重金屬污染是當(dāng)前綠色礦山建設(shè)不能解決的歷史欠賬問題。為此政府和研究人員做了大量工作，但由于污染土壤修復(fù)工作的復(fù)雜性，至今尚沒有突破性進(jìn)展。目前國內(nèi)外對重金屬污染土壤普遍采用的常規(guī)修復(fù)方法雖有一定的效果，卻各自存在明顯的缺陷和不足。因此，在進(jìn)行源頭治理、因地制宜的同時(shí)，研究和探索更為持久、有效的土壤修復(fù)新方法才是修復(fù)的關(guān)鍵。礦物修復(fù)重金屬污染土壤的方法是當(dāng)前國內(nèi)外比較受關(guān)注的新方法，可在修復(fù)工作中采用，從而達(dá)到一定的效果。

1 廣西土壤重金屬污染的現(xiàn)狀

廣西是我國有色金屬的重要產(chǎn)地之一，礦山數(shù)量較多。20世紀(jì)70年代以來的無秩序開發(fā)及尾礦庫處理不善等，致使大量重金屬離子進(jìn)入礦山附近的水體，污染了水系，并逐漸污染了水系中的土壤，致使大量農(nóng)作物（包括糧食、蔬菜、水果和水產(chǎn)品）都遭到了不同程度的污染，而且是多種重金屬元素的復(fù)合污染。廣西土壤重金屬污染呈現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1.1 廢棄老尾礦庫、廢棄老采區(qū)是主要污染源

目前，廢棄尾礦庫、老采區(qū)尾礦砂和廢石肆意堆放造成的重金屬污染在廣西（尤其是廢棄的礦山或無名礦區(qū)）十分嚴(yán)重。在大廠老礦區(qū)，尾礦庫是近百年來填積形成的大型尾礦庫，容量相當(dāng)于一個(gè)中—小型水庫，在過去的尾礦填積中，因缺少相應(yīng)的防滲處理，所以尾礦庫的滲漏問題一直難以根本解決。在大廠，在被廢棄的老采區(qū)內(nèi)，尾礦砂、廢石肆意堆放的現(xiàn)象也沒有被徹底解決和處理，降雨時(shí)，含有大量重金屬離子的污水四溢，造成不同程度的污染。這種現(xiàn)象在其他廢棄礦山也不同程度地存在。

1.2 不同礦區(qū)重金屬污染的特點(diǎn)不同

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，廣西礦區(qū)及下游土壤分別受到了重金屬As、Cd、Pb、Sb、Zn和Cu等元素的污染，不同礦區(qū)重金屬污染元素略有不同。

大廠礦區(qū)以As、Cd、Sb重金屬元素污染為主，Pb和 Zn次之;大廠—車河礦區(qū)以Cd、As、Sb、Pb為主要污染元素，Zn次之;大新鉛鋅礦區(qū)以Zn、Cd、Pb為主，Hg、Cu、Cr、Mn次之;大環(huán)江沿岸As、Pb、Cd、Zn污染嚴(yán)重;荔浦錳礦區(qū)以Mn、Pb、Cd污染為主;賀州珊瑚鎢錫礦區(qū)以Cd、As、Zn污染為主;柳州泗頂鉛鋅礦區(qū)以Zn和Pb的污染為主。

1.3 礦區(qū)及下游水系、土壤受到污染嚴(yán)重

大廠礦區(qū)下游的平村河是刁江上游的一個(gè)重要支流，因大廠尾礦庫滲漏該河水被嚴(yán)重污染。平村盆地（面積為60～70 km2）的農(nóng)田土壤樣品分析（2016）表明，土壤中Sb的含量均值是國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的25.5倍、Cd是15.3倍、As是5.6倍、Pb是8.2倍、Zn是3.3倍;其中Cd含量的最高值為16.5 ppm，是國標(biāo)的55倍。平村盆地邊緣泉水（上升泉）中Cd含量的最高值0.63 ppm，是國標(biāo)的63倍。

在環(huán)江縣，Cd的樣品超標(biāo)率為60.63%，其中無污染土壤僅占39.37%，輕微污染土壤15.75%，輕度污染土壤7.87%，中度污染土壤13.39%，重度污染土壤23.62%。由此可知，Cd的污染是非常嚴(yán)重的，它的最高含量達(dá)到11.69 ppm，是國標(biāo)的38.97倍[1]。

在大新鉛鋅礦及附近地區(qū)，90.41%的土壤樣品中Cd超標(biāo)，最大超標(biāo)倍數(shù)為319.9倍;87.67%的土壤樣品中Zn超標(biāo)，最高超標(biāo)倍數(shù)為94.47倍;19.18%的土壤樣品中Hg超標(biāo)，最高超標(biāo)倍數(shù)為18.21倍[5]。大新鉛鋅礦及附近地區(qū)土壤整體呈現(xiàn)以Pb、Cd、Zn為主，Hg、Cu、Cr、Mn次之的復(fù)合型污染特征，這些重金屬污染元素與附近礦區(qū)以Pb、Zn的采、冶礦為主，伴采Cd、Mn等礦種的特點(diǎn)一致，這表明該區(qū)域土壤重金屬污染與附近舊礦區(qū)生產(chǎn)活動(dòng)有密切聯(lián)系[2-4]。

1.4 居民對污染的危害認(rèn)知度不足

在各個(gè)礦區(qū)下游，居民常用重金屬污染的河水或地下水來灌溉農(nóng)田，這使農(nóng)田受到嚴(yán)重的重金屬污染。之后重金屬進(jìn)入人類食物鏈，嚴(yán)重威脅到人們的身體健康。這種現(xiàn)象在整個(gè)刁江流域最為嚴(yán)重，在其他大—中型礦區(qū)下游水系也不同程度地存在，然而農(nóng)民對污染情況并不知曉。

以上事實(shí)表明，廣西土壤重金屬污染的形勢嚴(yán)峻，開展可行性土壤修復(fù)對策及方案研究已迫在眉睫，這也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和人類飲食健康的需要。

2 廣西重金屬污染土壤的修復(fù)現(xiàn)狀

在廣西，土壤重金屬污染問題一直備受關(guān)注，相關(guān)人員對廣西重金屬污染土壤的修復(fù)開展了大量的工作。

2001年6月河池市環(huán)江縣尾礦庫被洪水沖垮，導(dǎo)致環(huán)江沿岸大片耕地受到重金屬污染，政府即刻提出了重金屬污染土壤的修復(fù)問題，并組織相關(guān)的科研攻關(guān)。通過采取相應(yīng)的土壤修復(fù)措施（化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)、灌溉等），土壤污染狀況得到緩解。但是，當(dāng)時(shí)以原位修復(fù)為主，土壤中的重金屬離子只是被一定程度的鈍化，目前大環(huán)江兩岸農(nóng)田的重金屬污染依然嚴(yán)重[1，5，6]。

南丹縣是廣西重金屬污染的重災(zāi)區(qū)，也是廣西綠色礦山建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)。目前在南丹縣已建成2個(gè)國家級(jí)試點(diǎn)綠色和諧礦山，4個(gè)自治區(qū)級(jí)試點(diǎn)綠色和諧礦山，總投資數(shù)億元。但是礦區(qū)下游平村河的平村段上層水樣（2016年）重金屬超標(biāo)依然嚴(yán)重，其中Cd為0.68 ppm，是國標(biāo)的68倍，Cu為6.55 ppm，Pb為0.74 ppm。

21世紀(jì)初，面對廣西礦區(qū)重金屬污染的嚴(yán)峻形勢，許多學(xué)者嘗試開展植物修復(fù)方法的研究，但是，植物修復(fù)治理效率低，不能修復(fù)重度污染的土壤;同時(shí)，由于農(nóng)民對污染情況的認(rèn)知度低而把受到污染的土壤當(dāng)作良田，不愿意進(jìn)行植物修復(fù)，因此，植物修復(fù)并未在實(shí)際工作中得到重視和應(yīng)用。

近年來，礦物修復(fù)越來越受到重視：周振明[7]以廣西大廠銅坑、賀州典型鉛鋅礦區(qū)廢棄地土壤、植物為研究對象，結(jié)果表明，熟石灰、鈣鎂磷肥、熟石灰+鈣鎂磷肥（1∶1）改良劑能提高污染土壤的pH值，有效降低玉米體內(nèi)特別是露出地面部分的重金屬含量，緩解Cu、Cd、Pb污染對玉米生長的抑制，促進(jìn)玉米的生長。梁雪峰等[8]在南丹縣某重金屬復(fù)合污染農(nóng)田中開展原位修復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，利用天然黏土復(fù)配磷肥進(jìn)行農(nóng)田土壤Cd、Pd污染原位鈍化修復(fù)有效可行。王林等[9]采用田間小區(qū)試驗(yàn)，研究用海泡石、石灰和磷酸鹽對廣西刁江流域受Cd和Pb復(fù)合污染的稻田土壤進(jìn)行鈍化修復(fù)。結(jié)果表明，海泡石與磷酸鹽復(fù)配處理對廣西刁江流域重金屬復(fù)合污染稻田土壤的鈍化修復(fù)效果最佳。黎秋君[10]以大環(huán)江流域鉛鋅礦尾砂污染農(nóng)田土壤為研究對象，結(jié)果表明赤泥用于修復(fù)大面積中低度重金屬污染土壤具有經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)。礦物修復(fù)目前還在應(yīng)用研究階段，國內(nèi)外都有著比較成功的應(yīng)用案例，處于應(yīng)用的初級(jí)階段。

在過去的土壤修復(fù)實(shí)踐中（尤其是綠色礦山建設(shè)中），廣西采用了國內(nèi)外常規(guī)的修復(fù)方法（物理、化學(xué)和生物修復(fù)措施，在不同地區(qū)、不同污染程度的土壤中均嘗試使用過），但是由于土壤修復(fù)工作的復(fù)雜性，因此至今尚沒有突破性的進(jìn)展。實(shí)際的修復(fù)工作往往是暫時(shí)的、小規(guī)模的或替換性的，尚沒有找到可推廣的、長期有效的、可大面積適用的修復(fù)方法，廣西的土壤重金屬污染依然嚴(yán)重。

3 國內(nèi)外重金屬污染土壤修復(fù)方法分析

3.1 國內(nèi)外修復(fù)重金屬污染土壤的常規(guī)方法

目前，常規(guī)的重金屬污染土壤的修復(fù)方法主要包括工程（物理）、化學(xué)和生物三大類修復(fù)措施。每一種常規(guī)修復(fù)重金屬污染土壤的措施各有優(yōu)缺點(diǎn)，對于不同土壤、不同重金屬元素的污染，都應(yīng)通過深入的研究和具體分析后，選擇最有效的治理途徑。

（1）對于小規(guī)模、污染嚴(yán)重的重金屬污染土壤，適用工程（物理）修復(fù)。

（2）對面積較大的重金屬污染土壤適用化學(xué)修復(fù)。

（3）對重金屬污染較輕，并且是不急于修復(fù)的非耕作土壤適用生物修復(fù)。

（4）對于大面積的重金屬污染土壤，根據(jù)污染的程度不同對土壤修復(fù)的要求不同，應(yīng)分別采用化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)進(jìn)行綜合的分階段、分類處理。

在選擇重金屬污染土壤的修復(fù)方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)污染土壤的理化性質(zhì)（如重金屬的性質(zhì)、形態(tài)、含量和組合、污染程度等），以及預(yù)期的治理目標(biāo)、經(jīng)費(fèi)和時(shí)間限制及治理方法的適用范圍等進(jìn)行綜合考慮，以選擇最適合的治理方法或組合。在實(shí)際應(yīng)用中，兩個(gè)或兩個(gè)以上修復(fù)方法的綜合應(yīng)用可以取長補(bǔ)短，達(dá)到高效、低耗的雙重效果。

3.2 國內(nèi)外常規(guī)修復(fù)重金屬污染土壤的方法的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）工程（物理）修復(fù)具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是一種治本的措施。但由于存在實(shí)施經(jīng)費(fèi)高和易引起土壤肥力減弱等缺點(diǎn)，因此一般適用于小面積、重污染的土壤。

（2）化學(xué)修復(fù)是在土壤原位上進(jìn)行的，簡單易行，但并不是一種永久的修復(fù)措施。因?yàn)樗桓淖兞酥亟饘僭谕寥乐写嬖诘男螒B(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(fù)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施較簡便、投資較少、無二次污染和對環(huán)境擾動(dòng)少;缺點(diǎn)是治理效率低（如超積累植物通常都矮小、生物量低、生長緩慢且周期長），不能治理重度污染土壤（因高耐重金屬植物不易尋找或不存在），且被植物攝取的重金屬因大多集中在根部而容易重返土壤。

3.3 國內(nèi)外重金屬污染土壤修復(fù)的新方法

近年，國內(nèi)外眾多學(xué)者對礦物修復(fù)重金屬污染土壤進(jìn)行了研究：Shi W H等[11]研究表明天然浮石類在有害重金屬污染土壤修復(fù)中有著廣泛的應(yīng)用前景;SilvanoMignardi等[12]的研究表明，在一定條件下，天然磷酸鹽礦物能有效地降低污染土壤中重金屬離子（Cd、Cu、Pb和Zn）的活性;Yin H B等[13]以富含鈣質(zhì)的黏土礦物（海泡石和綠坡縷石）為基礎(chǔ)，對重金屬污染的湖泊底泥進(jìn)行原位修復(fù)，結(jié)果表明可明顯降低重金屬活性，是良好的潛在污染沉積物的修復(fù)劑。

根據(jù)礦物理論分析，土壤是自然界各種巖石風(fēng)化的產(chǎn)物，是一種含水的多層黏土礦物，具有礦物的特征。土壤重金屬污染的實(shí)質(zhì)是土壤中黏土礦物的陽離子（尤其是容易被植物吸收的陽離子）被重金屬離子替換的結(jié)果。所以根據(jù)黏土礦物中相關(guān)離子的價(jià)態(tài)、Eh、電導(dǎo)性、pH值和元素組成等，應(yīng)用礦物學(xué)等的理論方法實(shí)現(xiàn)離子交換或?qū)崿F(xiàn)重金屬離子長期、持續(xù)地沉淀是完全可能的。

4 結(jié)語

修復(fù)重金屬污染土壤是個(gè)全球性的難題，在具體的修復(fù)實(shí)踐中既要應(yīng)用最新的科研成果，也要因地制宜。廣西修復(fù)重金屬污染土壤應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）源頭治理。應(yīng)截?cái)辔廴驹搭^，讓污染源不再擴(kuò)散，同時(shí)進(jìn)一步治理老、舊、廢礦山的跑、滲、漏問題。

（2）建立修復(fù)樣板區(qū)。在有代表性的重金屬污染地區(qū)建立修復(fù)試驗(yàn)區(qū)（或樣板區(qū)），樹立一批有廣西特色的可復(fù)制、可推廣的修復(fù)樣板區(qū)。

（3）因地制宜。根據(jù)廣西土壤的特點(diǎn)，綜合辯證地采用國內(nèi)外常規(guī)修復(fù)方法，取長補(bǔ)短。

（4）探索新方法。應(yīng)致力探索新的、更有效、更持久的重金屬污染土壤修復(fù)方法。礦物修復(fù)重金屬污染土壤的方法是當(dāng)前國內(nèi)外比較受關(guān)注的新修復(fù)方法，應(yīng)在修復(fù)工作中積極探索。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]唐成，楊鈣仁.大環(huán)江兩岸農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[D].南寧：廣西大學(xué)，2013.

[2]呂晶晶，張新英.廣西大新縣某鉛鋅礦對周邊環(huán)境與人群健康影響研究[D].南寧：廣西師范學(xué)院，2014.

[3]覃朝科，農(nóng)澤喜，黃偉，等.廣西某廢棄鉛鋅礦重金屬污染調(diào)查及防治對策[J].有色金屬工程，2016，6（3）：87-92.

[4]覃朝科，易鷂，劉靜靜，等.廣西某鉛鋅礦區(qū)廢水匯集洼地土壤重金屬污染調(diào)查與評(píng)價(jià)[J].中國巖溶，2013，32（3）：318-324.

[5]翟麗梅，陳同斌，廖曉勇，等.廣西環(huán)江鉛鋅礦尾砂壩坍塌對農(nóng)田土壤的污染及其特征[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008（6）：1206-1211.

[6]王德光，宋書巧，藍(lán)唯源，等.環(huán)江縣大環(huán)江沿岸土壤重金屬污染特征研究[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，40（3）：280-283.

[7]周振明.化學(xué)調(diào)控對重金屬復(fù)合污染土壤修復(fù)強(qiáng)化作用機(jī)理研究[D].桂林：廣西師范大學(xué)，2012.

[8]梁學(xué)峰，徐應(yīng)明，王林，等.黏土及復(fù)配材料原位修復(fù)土壤鎘鉛污染研究[C].面向未來的土壤科學(xué)，2012.

[9]王林，徐應(yīng)明，梁學(xué)峰，等.廣西刁江流域Cd和Pb復(fù)合污染稻田土壤的鈍化修復(fù)[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28（5）：563-568.

[10]黎秋君.鉛鋅復(fù)合污染土壤的鈍化修復(fù)與土壤酶活性研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2015.

[11]Shi WH，Shao H B，Li H ，et al.Progress in the remediation of hazardous heavy metal-polluted soils by natural zeolite[J].Journal of Hazardous Materials 2009，170：1-6.

[12]SilvanoMignardi，AlessiaCorami，Vincenzo Ferrini.Evaluation of the effectiveness of phosphate treatment for the remediation of mine waste soils contaminated with Cd，Cu，Pb，and Zn[J]. Chemosphere，2012，86：354-360.

[13]Yin H B，Zhu J C.In situ remediation of metal contaminated lake sediment using naturally occurring，calcium-rich clay mineral-based low-cost amendment[J].Chemical Engineering Journal 2016，285：112-120.

[責(zé)任編輯：高海明]