土壤重金屬污染特征及修復(fù)技術(shù)評價

吳燕飛 田翠翠 王夢涵

摘要? ? 土壤重金屬污染對生態(tài)環(huán)境和人體健康存在諸多潛在風(fēng)險，受到越來越多的關(guān)注。本文綜述了我國土壤重金屬污染的一般特征、來源、危害，總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于重金屬污染的研究現(xiàn)狀，探討分析了常用的幾種重金屬修復(fù)技術(shù)的優(yōu)劣，以期為我國重金屬污染的研究治理提供借鑒。

關(guān)鍵詞? ? 土壤重金屬污染;污染特征;修復(fù)技術(shù);評價

中圖分類號? ? X53? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）12-0156-02

Abstract? ? Soil heavy metal pollution has many potential risks to the ecological environment and human health.This paper overviewed the general characteristics，sources and hazards of soil heavy metal pollution，summarized the research status of heavy metal pollution at home and abroad，and discussed the advantages and disadvantages of several commonly used heavy metal remediation techniques，in order to provide general reference for the research and remediation of heavy metal pollution in China.

Key words? ? soil heavy metal pollution;pollution characteristic;remediation technique;evaluation

土壤是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的基本環(huán)境要素，是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤環(huán)境質(zhì)量事關(guān)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、飲用水安全和人體健康，是重大的民生問題。20世紀(jì)以來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快，土壤重金屬污染日益嚴(yán)重[1]。2017年10月18日，習(xí)近平同志在十九大報(bào)告中指出，堅(jiān)持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策。開展土壤重金屬污染調(diào)查研究，對于后續(xù)土壤環(huán)境相關(guān)工作的展開具有重要意義。

1? ? 土壤重金屬污染特征

1.1? ? 土壤重金屬污染概念及特點(diǎn)

土壤重金屬污染是指因人類生產(chǎn)活動，使得土壤中某種重金屬元素顯著高于其本底含量（背景值），并對周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，使環(huán)境惡化，最終危害人體健康的一種現(xiàn)象[2]，主要包括汞、鎘、鉛、鉻和砷等污染，生物毒性顯著。重金屬污染具有沉積性、滯留時間長、隱蔽性強(qiáng)、毒性大、化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)復(fù)雜、不易被微生物降解及污染有不可逆性等特點(diǎn)，治理和恢復(fù)的難度大[3]。

1.2? ? 土壤重金屬污染來源

土壤是一個開放系統(tǒng)，土壤中重金屬污染物來源復(fù)雜、污染途徑多樣[4]。人類工礦業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)藥化肥的施用是土壤中重金屬污染物的主要來源[5]，此外還包括生活垃圾、家禽飼養(yǎng)、交通運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)生的重金屬污染物經(jīng)日曬、雨淋等作用而污染土壤[6]。

1.3? ? 土壤重金屬污染危害

土壤重金屬污染嚴(yán)重危害著土壤環(huán)境質(zhì)量安全，對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅[4]。研究顯示，重金屬污染物對土壤的危害主要表現(xiàn)：一是對土壤微生物和動植物造成影響。重金屬污染影響植物生長[8]，影響生態(tài)系統(tǒng)中土壤微生物生物量和土壤酶活性[9]。二是對周圍環(huán)境造成污染。當(dāng)土壤中的重金屬元素大量富集，隨著環(huán)境因素的變化，可能對地下水和大氣環(huán)境造成污染[10]。三是對人體健康造成危害。重金屬毒性效果強(qiáng)[11]，其在食物鏈中的生物富集極具危險性[12]，嚴(yán)重影響人們的身體健康。如，日本1953—1956年水俁病（Hg污染）、1955—1972年骨痛?。–d污染）、1961年四日市哮喘（SO2和重金屬粉塵復(fù)合污染）以及我國南方地區(qū)經(jīng)常報(bào)道的“鎘大米”“鉛大米”、血鉛超標(biāo)、汞中毒等事件。

2? ? 土壤重金屬污染研究現(xiàn)狀

2.1? ? 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

2005年4月至2013年12月，環(huán)保部（今生態(tài)環(huán)境部）會同國土資源部對全國土壤污染狀況進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果顯示，中國土壤污染總超標(biāo)率為16.1%，無機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%，其中鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅和鎳的超標(biāo)率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%和4.8%。土壤環(huán)境污染日益加劇，且污染點(diǎn)位仍在增加、污染范圍在擴(kuò)大、污染種類在增多，出現(xiàn)了更加復(fù)雜的復(fù)合型、混合型污染，現(xiàn)已對糧食及食品安全、飲用水安全、人居環(huán)境健康以及經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2.2? ? 土壤重金屬調(diào)查現(xiàn)狀

目前，我國已開展了土壤污染狀況調(diào)查和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染調(diào)查等工作，初步掌握了我國土壤污染總體狀況，但早期調(diào)查精度尚難滿足土壤污染防治工作需要。2016年5月，國務(wù)院正式向社會公開《土壤污染防治行動計(jì)劃》（“土十條”）全文，后全國各省市陸續(xù)公布具體的土壤污染防治工作方案，要求以農(nóng)用地和重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地為重點(diǎn)，開展土壤污染狀況詳查。目前，該項(xiàng)工作正在如期進(jìn)行中。

2.3? ? 土壤重金屬研究現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)外在重金屬污染研究上的熱點(diǎn)及取得的主要成果：一是確立了世界和區(qū)域范圍內(nèi)的土壤主要重金屬元素背景值以及相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn);二是查明了重金屬在不同生態(tài)系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化和循環(huán)規(guī)律[13];三是系統(tǒng)研究了重金屬對生物體的毒性效應(yīng)及影響機(jī)制，從宏觀至微觀水平上對重金屬在生物體內(nèi)的吸收、遷移、富集、毒害以及生物體的解毒和抗性機(jī)理方面開展了研究[14];四是對重金屬污染的治理相繼發(fā)展了物理、化學(xué)和生物方法;五是建立了較完善的各種主要重金屬元素分析測定方法和規(guī)范;六是出版和發(fā)行了大量高質(zhì)量的專著和期刊[15]。

3? ? 土壤重金屬污染評價與修復(fù)

3.1? ? 土壤重金屬污染評價

土壤重金屬污染評價主要就是評估土壤中的重金屬元素對土壤環(huán)境可能造成的影響以及危害，并對其危害程度進(jìn)行量化，以便有針對性地進(jìn)行預(yù)防以及治理，從而減輕其對生態(tài)的危害程度。目前，國內(nèi)外常用的土壤重金屬污染評價方法為指數(shù)法，評價主要集中在生態(tài)風(fēng)險評價和人體健康風(fēng)險評價2個方面[16]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，常見的幾種方法及其優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

3.2? ? 土壤重金屬污染修復(fù)

重金屬污染土壤修復(fù)主要是指通過物理方法、化學(xué)方法和生物技術(shù)等多種措施對土壤中存在的重金屬進(jìn)行清除，或?qū)⑵涔潭ㄔ谕寥乐校拗破溥w移活動，從而達(dá)到土壤修復(fù)的目的[17]。常見重金屬修復(fù)技術(shù)情況及優(yōu)缺點(diǎn)對比見表2。

3.2.1? ? 物理修復(fù)。物理修復(fù)是指通過各種物理過程將污染物從土壤中去除或分離的技術(shù)，傳統(tǒng)物理修復(fù)包括物理分離、換土法、熱處理、電動力學(xué)修復(fù)和玻璃化技術(shù)等。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是快速、高效，可用于處理各種污染物;缺點(diǎn)是只能暫時轉(zhuǎn)移污染物，但不會改變原有土壤性質(zhì)，且工程量大，施工過程中易造成二次污染。

3.2.2? ? 化學(xué)修復(fù)?；瘜W(xué)修復(fù)是一種有效的原位修復(fù)技術(shù)，主要包括淋濾法和化學(xué)固定技術(shù)。化學(xué)淋濾是指利用外力或重力作用推動淋洗液流過污染土壤，使污染物從土壤中清洗遷移出來;原位固定技術(shù)是向土壤中投入化學(xué)試劑（如固定劑、改良劑、穩(wěn)定劑等）或化學(xué)材料，使土壤中污染物與化學(xué)試劑發(fā)生吸附、沉淀、絡(luò)合、離子交換、氧化還原等反應(yīng)，形成不溶性或移動性差、毒性小的物質(zhì)，從而降低其毒性和生物有效性。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單且修復(fù)治理效果適中;缺點(diǎn)是修復(fù)過程中只改變了污染物的賦存狀態(tài)，易造成土壤所需元素的流失，導(dǎo)致土壤二次污染的可能性也較大。

3.2.3? ? 生物修復(fù)。生物修復(fù)是指利用生物的某些特征（如酶、胞外多聚物及有機(jī)酸）來吸收、抑制、轉(zhuǎn)化和改善重金屬污染，一般指植物修復(fù)。目前，全世界共發(fā)現(xiàn)400余種具有重金屬超量累積效應(yīng)的植物，其中鎳?yán)鄯e植物有320余種、鈷有30種、銅有34種、硒有20種、鉛有14種[18];我國發(fā)現(xiàn)的鎘累積植物也有20多種[19]。此外，蜈蚣草對砷、東南景天對鋅、商陸對錳等具有超富集性[15]。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是綠色環(huán)保、價格低廉，無二次污染;缺點(diǎn)是周期長，運(yùn)用條件較苛刻。

4? ? 結(jié)語

重金屬污染土壤的治理是一個世界性難題，雖然很多方法如物理法、化學(xué)法和生物法相繼問世，但每種方法都有各自的應(yīng)用范圍和局限性。在修復(fù)實(shí)踐中，目前沒有一種技術(shù)可適用所有污染場地的修復(fù)，實(shí)際操作中需要綜合考慮土壤環(huán)境條件、污染物類型、污染物來源、修復(fù)后土地用途、經(jīng)濟(jì)成本、修復(fù)周期等因素，有針對性地選擇一種或幾種修復(fù)技術(shù)進(jìn)行治理。

相較于歐美國家歷經(jīng)逾40年發(fā)展后較成熟的污染調(diào)查和修復(fù)市場體系，我國關(guān)于土壤環(huán)境質(zhì)量的調(diào)查和修復(fù)尚處于起步階段，基礎(chǔ)積累和技術(shù)儲備有待加強(qiáng)，環(huán)境管理框架體系亟須完善，修復(fù)產(chǎn)業(yè)鏈的形成還需較長時間的培育。今后仍需加大基礎(chǔ)研究投入，進(jìn)行熱點(diǎn)聚焦，增加自主創(chuàng)新，注重核心技術(shù)機(jī)理研究，提升技術(shù)水平和工程經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)研究成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

5? ? 參考文獻(xiàn)

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