生態(tài)工業(yè)園區(qū)土壤重金屬修復(fù)技術(shù)研究

田丹 石正馳 張友 王先華 鄒序安 楊李

摘要：指出了傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)的發(fā)展資源能源消耗大，環(huán)境管理能力弱，污染嚴(yán)重，已經(jīng)不適合如今的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，而生態(tài)工業(yè)園區(qū)是以循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展理念規(guī)劃和建設(shè)的產(chǎn)業(yè)園區(qū)，以銅仁市玉銅松工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶為例，通過介紹產(chǎn)業(yè)帶的概況分析了周邊土壤的重金屬污染來源，根據(jù)現(xiàn)有資料提出了工業(yè)園區(qū)土壤重金屬污染治理措施，為銅仁市玉銅松工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶工業(yè)園區(qū)周邊土壤重金屬修復(fù)防治方案提供參考意見。

關(guān)鍵詞：生態(tài)工業(yè)園區(qū);土壤重金屬;修復(fù)技術(shù);銅仁市玉銅松工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）16-0178-03

1引言

傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)的發(fā)展資源能源消耗大，在園區(qū)在發(fā)展過程中，落后的污染防治手段和較弱的環(huán)境管理能力與園區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的目標(biāo)之間的矛盾日益加重，工業(yè)園區(qū)一度成為了高污染、高能耗區(qū)域的代名詞，由園區(qū)內(nèi)污染物的排放不合理帶來的諸多環(huán)境問題而引發(fā)的新聞曝光和社會沖突時有發(fā)生，在這樣的背景下，“生態(tài)工業(yè)園區(qū)”的概念由此產(chǎn)生。生態(tài)工業(yè)園區(qū)是以循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展理念規(guī)劃和建設(shè)的產(chǎn)業(yè)園區(qū)，工業(yè)活動從最初的末端治理，經(jīng)歷了清潔生產(chǎn)階段，再到現(xiàn)在的生態(tài)工業(yè)概念的出現(xiàn)才逐漸緩解了污染環(huán)境的問題。

對于工業(yè)園區(qū)的污染主要有水污染、大氣污染、噪聲污染、固體污染和土壤污染，其中土壤污染最具有隱蔽性和遲緩性，大氣污染、水污染和固體廢物污染的問題一般都比較直觀，容易察覺，而土壤污染則不同，由于工礦業(yè)等產(chǎn)業(yè)的污染氣體、污水和固體廢物的不合理排放，加上雨水的淋溶作用，最終將有害物質(zhì)過量的積累在土壤里，然而土壤受污染僅憑借肉眼又是無法判斷的，需要通過對土壤樣品進(jìn)行處理并分析檢驗，以及檢測農(nóng)作物或植被的殘留情況，甚至還需要通過研究檢測人畜的生長狀況和健康狀況才能確定其污染程度，因而在工業(yè)園區(qū)的環(huán)境質(zhì)量評價中，土壤污染情況應(yīng)該是考察的重點內(nèi)容。

由于工業(yè)園區(qū)建設(shè)工程中，建筑和鋪裝材料的大量使用，工業(yè)固體廢物堆放以及農(nóng)藥不合理的使用等污染行為，致使工業(yè)園區(qū)周邊的土壤污染主要集中在有機(jī)污染、重金屬污染，其中重金屬污染物在土壤中具有隱蔽性、不可逆性、普遍性、長期性、表聚性、難生物降解性、生物富集性，且不易隨水淋溶的特點，因而土壤重金屬污染成為土壤污染中較難治理的一種污染類型。此外，我國土壤重金屬污染已經(jīng)存在由工業(yè)轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)，由城市轉(zhuǎn)向農(nóng)村、由上游轉(zhuǎn)向下游、由地表轉(zhuǎn)向地下、由水土污染轉(zhuǎn)向食品鏈的趨勢，重金屬污染的蔓延和過量累積最終將威脅到人類的健康，工業(yè)園區(qū)土壤的重金屬污染研究已成為當(dāng)今的熱點環(huán)境問題。

2銅仁市玉銅松工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶概況

銅仁市位于貴州東部，地處重慶、湖南和貴州三省交界之地。全市轄8縣2區(qū)，總?cè)丝?27萬人，國土面積1.8萬km²。全市共有9個省級經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、1個省級高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，園區(qū)總規(guī)劃面積548.5km²。銅仁市玉銅松工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶主要由貴州大龍經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、大興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、碧江循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)、萬山工業(yè)園區(qū)、玉屏縣工業(yè)園區(qū)、松桃特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)組成。

2.1貴州大龍經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)

貴州大龍經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)位于玉屏縣大龍鎮(zhèn)，開發(fā)區(qū)的理念是打造成為銅仁地區(qū)新興的工業(yè)城市，重點發(fā)展錳及錳系列產(chǎn)品、鋇及鋇系列產(chǎn)品、鉀及鉀系列產(chǎn)品、鐵合金精煉產(chǎn)品、新能源、新材料、現(xiàn)代物流、高新技術(shù)、先進(jìn)裝備制備、特色食品加工等產(chǎn)業(yè)。

2.2大興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)

大興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)地處銅仁市碧江區(qū)北郊，屬省級高興區(qū)，堅持走新型工業(yè)化道路，主要發(fā)展新材料、新能源、生物制藥、現(xiàn)代裝備制造等產(chǎn)業(yè)。

2.3碧江循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)

碧江循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園區(qū)分為燈塔工業(yè)園區(qū)、川硐工業(yè)園區(qū)和河西工業(yè)園區(qū)。其川硐工業(yè)園區(qū)主要以電子信息、機(jī)械加工、輕紡工業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主要產(chǎn)業(yè);燈塔工業(yè)園區(qū)主要以冶金、新材料新能源、輕T、食品加工等產(chǎn)業(yè)為主;河西工業(yè)園區(qū)主要以新型建材、旅游產(chǎn)品加工等為主要產(chǎn)業(yè)。

2.4萬山工業(yè)園區(qū)

萬山轉(zhuǎn)型工業(yè)園區(qū)位于玉銅松工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶中心位置，產(chǎn)業(yè)定位：園區(qū)重點發(fā)展精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)、冶金及鉀資源開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，工業(yè)遺產(chǎn)文化產(chǎn)業(yè)。

2.5玉屏縣工業(yè)園區(qū)

玉屏承接轉(zhuǎn)移產(chǎn)業(yè)園區(qū)是省人民政府批準(zhǔn)設(shè)立的“511”示范省級工業(yè)園區(qū)，由舞陽河生態(tài)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、卓嶺有色金屬產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、田坪建材產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、皂角坪物流集聚區(qū)、茅坡農(nóng)業(yè)集聚區(qū)5個部分組成，形成“一園五區(qū)”的規(guī)劃布局。

2.6松桃特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)

松桃特色產(chǎn)業(yè)園區(qū)位于松桃縣，主要由松桃工業(yè)園區(qū)（松江錳釩復(fù)合新材料和生物質(zhì)新能源循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園）、孟溪物流園、正大特色農(nóng)產(chǎn)品加工工業(yè)園和迓駕邊貿(mào)工業(yè)園構(gòu)成。

3重金屬污染的原因分析

結(jié)合各工業(yè)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)類型，可將銅仁市玉銅松工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶的工業(yè)產(chǎn)業(yè)類型大致分為：冶金業(yè)、新材料、新能源、機(jī)械制造業(yè)、輕工業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)和食品加工業(yè)。根據(jù)以上產(chǎn)業(yè)的工業(yè)特點，分析工業(yè)園區(qū)周邊土壤重金屬可能的污染因素如下。

3.1自然條件下的土壤重金屬

在沒有外界干擾的條件下，土壤的環(huán)境背景值會受到其成土母質(zhì)的影響，成土母質(zhì)中天然含有的重金屬元素會使土壤重金屬含量偏高，例如，有研究表明，在礦床附近的土壤重金屬的背景值會比其他的普通土壤的背景值要高很多。另一方面，火山爆發(fā)會產(chǎn)生重金屬灰塵，經(jīng)過大氣塵降作用和降雨作用也會使空氣中彌散的重金屬進(jìn)入土壤，增加土壤中重金屬的含量。當(dāng)這些自然作用逐漸加強，超過土壤環(huán)境容量，將會發(fā)生土壤重金屬污染。

3.2農(nóng)藥、化肥的使用帶來的重金屬

由于植物的對營養(yǎng)素的吸收率并不高，農(nóng)藥和化肥的大量使用，未被植物利用的部分將會遺留在土壤中，最終對土壤造成化學(xué)成分殘留現(xiàn)象，尤其是農(nóng)藥中的重金屬和有機(jī)污染物會隨著它的使用累積在土壤中。

3.3園區(qū)建設(shè)規(guī)劃過程中帶來的重金屬污染

任何工業(yè)園區(qū)的建設(shè)都需要改變規(guī)劃區(qū)域原來的面貌，在一定程度上破壞了當(dāng)?shù)卦嫉纳鷳B(tài)系統(tǒng)，在園區(qū)的建設(shè)過程中需要修砌建筑物、需要鋪設(shè)道路，這些工程的實施，一方面，對當(dāng)?shù)卦闹脖?、動物和土壤發(fā)生改變，另一方面建筑材料中含有重金屬，尤其是瀝青路面周邊的區(qū)域，重金屬含量會比其他區(qū)域高，由此可以看出，園區(qū)在建設(shè)規(guī)劃過程中或多或少的也會使周圍的土壤重金屬含量升高。

3.4工廠三廢排放導(dǎo)致的重金屬污染

工廠中的廢氣、廢水、廢渣中含有較多的重金屬，盡管生態(tài)工業(yè)園區(qū)的理念是循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)，但是工業(yè)三廢中還是存在很多污染物，這些污染物都會或多或少的流入土壤，直接或間接地被土壤吸收。

3.5交通運輸帶來的重金屬污染

工業(yè)園區(qū)的發(fā)展必定帶動物流行業(yè)的發(fā)展，在原料的流人和產(chǎn)品的流出過程中，必然會增加園區(qū)內(nèi)的交通負(fù)荷，交通運輸過程中帶來的粉塵和汽車尾氣的排放也會對周邊土壤的重金屬污染起到助推作用。

4工業(yè)園區(qū)土壤重金屬污染治理措施

目前，土壤環(huán)境修復(fù)的方法有很多種，常見的修復(fù)方法主要有物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法¨7]。在工業(yè)園區(qū)周邊的土壤也可參考這類處理方法，但是目前來說，絕大部分的土壤重金屬修復(fù)技術(shù)還處在實驗室研究階段或者模擬階段，實驗成果的運用也還沒有得到普及，修復(fù)技術(shù)還未成熟，土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用還需要進(jìn)一步的完善和優(yōu)化。

4.1物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)主要有：①客土覆蓋，用無污染的客土在已經(jīng)被污染的土壤表面覆蓋新鮮土;②換土是將已經(jīng)污染的土壤移去，換上未污染的新鮮土;③固化是采用一定量的固化劑與受污染的土壤進(jìn)行混合，經(jīng)過熟化作用后最終形成低滲透性的固體混合物，將土壤重金屬固定在惰性塊料中防止其擴(kuò)散和蔓延。物理修復(fù)技術(shù)的修復(fù)思路能夠較快速地抑制重金屬帶來的污染，方法也比較穩(wěn)定，不會受到土壤條件限制的影響，但是如果重金屬污染面積比較大，其工程量浩大、需要的人力物力都非常高，治理費用昂貴，并且處理后的產(chǎn)物如何處置也是需要考慮的問題。

4.2化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)是在已經(jīng)受重金屬污染的土壤中添加一定量的化學(xué)改良劑或抑制劑，讓這些試劑與重金屬發(fā)生氧化、還原、吸附、螯合、沉淀、抑制等化學(xué)反應(yīng)，最終使其毒性減弱，降低土壤重金屬對生物的毒害作用。有相關(guān)研究結(jié)果表明，化學(xué)改良劑修復(fù)技術(shù)具有較好的治理效果，并且經(jīng)濟(jì)成本適中，對于輕度重金屬污染的土壤修復(fù)效果較為顯著。但這種方式也不能完全去除重金屬，尤其在后期應(yīng)用土壤時，一方面，要注意加強修復(fù)后土壤的管理，避免重金屬再度活化，另一方面，改良劑的選擇以及施用量還尚需深入研究。

4.3生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)主要利用土壤中的生物將有害物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)移、分解或消納等，以達(dá)到降低土壤污染物濃度的目的。目前該方法主要有動物修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)等。動物修復(fù)技術(shù)主要利用低等動物的生理過程和生活習(xí)性如蚯蚓等動物進(jìn)行修復(fù)。植物修復(fù)技術(shù)主要是利用植物的生理生化反應(yīng)過程將環(huán)境中的有毒有害物質(zhì)（包括重金屬）進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，最后將植物進(jìn)行收獲再進(jìn)行處理或處置的過程。有研究表明，大多數(shù)植物的根系對土壤中的重金屬離子的固定作用都比較明顯。微生物修復(fù)技術(shù)一方面是利用土壤微生物的生長過程能夠通過分泌出有機(jī)酸，提高土壤中污染物的生物活性，使這些被活化的重金屬更容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或更容易被植物吸收。另一方面，有些種類的微生物還可以利用自身的新陳代謝降低重金屬的毒性。微生物修復(fù)技術(shù)具有投資少，效果顯著的優(yōu)點，因而該技術(shù)的應(yīng)用與實踐受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，但是微生物的篩選、如何控制污染物的轉(zhuǎn)化方向以及是否會產(chǎn)生二次污染等問題都還需要進(jìn)一步研究。總的來說，生物修復(fù)技術(shù)的具有投資少、費用低、便于管理、易操作、二次污染風(fēng)險小的優(yōu)點，是具有應(yīng)用推廣前景的土壤修復(fù)技術(shù)之一。

4.4復(fù)合修復(fù)技術(shù)

復(fù)合修復(fù)技術(shù)是通過以上的3種修復(fù)技術(shù)的2種及2種以上的修復(fù)方法聯(lián)合控制土壤重金屬污染的方法。例如植物與微生物的復(fù)合修復(fù)技術(shù)，植物根系和土壤動物、微生物本身就共存于同一土壤環(huán)境，他們之間的相互作用為該復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用提供了先天的便利，特別是具有吸收轉(zhuǎn)化土壤重金屬的植物的根系與根際土壤微生物的復(fù)合修復(fù)，已經(jīng)在試驗場和小規(guī)模的修復(fù)中取得了一定效果。衛(wèi)澤斌等通過研究化學(xué)淋洗和深層固定復(fù)合技術(shù)，結(jié)果表明，這種聯(lián)合技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)重金屬污染土壤的修復(fù)和安全利用。陳晴空化學(xué)一植物復(fù)合合修復(fù)技術(shù)的研究表明，該復(fù)合技術(shù)有利于植物根部對重金屬的吸收?？傊?，復(fù)合修復(fù)技術(shù)能夠在一定程度上彌補單一的修復(fù)技術(shù)的不足，有利于提高土壤重金屬污染的修復(fù)速率、降低修復(fù)成本。但是目前該技術(shù)還不夠成熟，很多因素還無法嚴(yán)格控制，不能盲目的進(jìn)行推廣，各類修復(fù)方法的結(jié)合效果還需要更深入的研究。

5生態(tài)工業(yè)園區(qū)土壤重金屬修復(fù)防治方案思路探討

生態(tài)工業(yè)園區(qū)的設(shè)計思路科學(xué)合理的，但是在園區(qū)的實際開發(fā)和建設(shè)過程中不可避免的會對周邊生態(tài)系統(tǒng)帶來負(fù)面影響，除此之外，園區(qū)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后或者盲目超前的情況也并不少見，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，生態(tài)化處理水平也沒有得到及時跟進(jìn)，這樣的運行過程勢必會對園區(qū)周邊的土壤帶來危害。

銅仁市玉碧松工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶目前還處于建設(shè)初期，要最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、綠色發(fā)展，就需要將生態(tài)工業(yè)園區(qū)的核心理念融入到園區(qū)的規(guī)劃與建設(shè)規(guī)劃中去。如招商引資過程中放寬對生態(tài)環(huán)保型企業(yè)的入駐，對污染相對較嚴(yán)重的企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，重點監(jiān)督，與此同時還需要引進(jìn)專門的環(huán)境污染防治企業(yè)，做好污染防線工作，強化污染全過程控制，尤其是污水處理和固體廢物的處理處置等，加強生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，入駐到園區(qū)的企業(yè)必須將清潔生產(chǎn)的理念融入企業(yè)文化，開發(fā)資源利用新方式，履行生態(tài)工業(yè)的職責(zé)，還需要強化科研創(chuàng)新和交流，不斷研發(fā)更適合人與自然和諧發(fā)展的經(jīng)濟(jì)增長模式。與此同時，園區(qū)擴(kuò)建過程中，土地開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)或產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃時，應(yīng)尊重生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設(shè)的發(fā)展周期和客觀規(guī)律，避免沖突和矛盾的惡化。另一方面，對于園區(qū)附近已經(jīng)收到重金屬污染的土壤，要加強土壤修復(fù)技術(shù)研究，結(jié)合科研院所、高校、企業(yè)等機(jī)構(gòu)的科研力量，加強基礎(chǔ)研究和復(fù)合技術(shù)研究，形成專利或者應(yīng)用研究結(jié)果，及時開展土壤重金屬污染治理。