四川省典型土壤重金屬污染修復(fù)案例研究

沈棟梁袁宏白苒楠陳亮中羅義趙利

（ 1. 四川能投環(huán)境工程投資有限公司，四川成都 610041； 2. 四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，四川成都 610061）

1 引言

2016 年國務(wù)院印發(fā)《 土壤污染防治行動計劃》（ 簡稱“ 土十條”），四川省根據(jù)地區(qū)特點成立了大氣、水、土壤污染防治“ 三大戰(zhàn)役”領(lǐng)導(dǎo)小組，并先后制定多項地方政策，特別是《 四川省土壤污染治理與修復(fù)規(guī)劃》為省內(nèi)土壤修復(fù)工作開展指明了方向。然而同東部發(fā)達地區(qū)土壤污染治理工作相比， 四川省的重金屬污染土壤修復(fù)治理相對滯后， 尚未形成系統(tǒng)的治理經(jīng)驗和體系。因此，本文以四川省現(xiàn)有的4 個典型重金屬修復(fù)案例為分析對象， 重點就典型案例污染成因、施工工藝、治理效果和生態(tài)環(huán)境效益進行分析與評價， 以期為今后四川省其他項目提供參考與借鑒。

2 土壤重金屬污染來源及危害

土壤重金屬污染來源于自然因素和人類活動，其中自然因素包括土壤自身含有的重金屬元素與大氣沉降，人類活動主要與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸?shù)让芮邢嚓P(guān)。

2.1 土壤重金屬污染來源

2.1.1 自然因素

土壤由巖石風(fēng)化而來， 形成過程中由不同的母體金屬母體材料形成的環(huán)境本底值差別很大， 與普通土壤金屬背景值相比， 礦床附近形成的土壤的金屬背景值高很多。 森林火災(zāi)、火山噴發(fā)等自然活動產(chǎn)生的重金屬粉塵通過遠距離漂浮、沉降、降雨等作用進入水體和土壤中，造成土壤重金屬污染。

臧文超等［1］詳述了Pb，Cd，Hg 3 種元素通過大氣、水體、土壤媒介遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，Pb 經(jīng)大氣和水體可跨國界遠距離傳輸，但在土壤中以螯合態(tài)存在，遷移能力很弱；Cd 在大氣、水體和土壤中遷移能力弱；大氣傳輸造成了全球Hg 污染，水體和土壤遷移能力較大氣傳輸弱，95%以上的Hg 經(jīng)土壤遷移能迅速被吸收或固定。

2.1.2 人為因素

土壤重金屬污染的成因中， 人類活動包括工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運輸三方面。工業(yè)“ 三廢”主要來自采掘、冶金、煉油、電子制造等行業(yè)，農(nóng)業(yè)污染源主要是施用農(nóng)藥、 化肥和污水灌溉及農(nóng)林廢棄物處置， 而交通行業(yè)為運輸工具產(chǎn)生的重金屬粉塵和氣體逐漸轉(zhuǎn)移到線路兩側(cè)土壤中造成的污染。

張乃明等［2］分析了Hg，Cd，As，Cr，Pb 5 種重金屬元素在傳統(tǒng)工業(yè)的污染成因：（ 1）燃煤、冶煉和汞制劑是Hg 污染的主要成因，貴州萬山汞礦區(qū)爐渣總含量高達4.46 μg/L；（ 2）Cd 主要來自采礦和冶煉；（ 3）As 主要來自燃煤、冶煉和農(nóng)藥制造，甘肅白銀地區(qū)16.3%土壤超過臨界值，最高達149 mg/kg；（ 3）電鍍、制革和鉻渣造成了Cr 污染，馬鞍山市郊土壤含鉻量高達950 mg/kg；（ 5）采選、電池、電鍍和涂料行業(yè)引發(fā)了Pb 污染，湖南桃林鉛鋅礦區(qū)Pb 含量高達1 601±106 mg/kg。

張慧文等［3］綜述了北京、沈陽、寧夏等地Pb，Hg，Cu，As，Cr，Cd 等重金屬元素超標(biāo)誘因為污水灌溉，著重指出重金屬污染導(dǎo)致的土壤板結(jié)、鹽漬化、肥力下降等并發(fā)問題，就重金屬在水稻、玉米、蔬菜的生物富集及由此導(dǎo)致的減產(chǎn)進行了論述。

梁斌 等［4］以 成 都 平 原 區(qū)29 518.25 畝（ A 區(qū)15 010.7 畝，B 區(qū)14 507.55 畝）農(nóng)用地為研究對象，發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)污染因子為Cd，污染因素分析按遞減順序排列分別為大氣沉降、灌溉水和復(fù)合肥，A 相對貢獻率分別為68.0%，29.2%和2.8%，B 相對貢獻率分別為96.4%，2.5%和1.1%， 區(qū)域內(nèi)大氣降塵主要來源于磷化工廠廢氣和煙塵。 課題組先后用4 年時間采用原位鈍化技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)（ 水稻、川芎、龍葵、煙葉）和化學(xué)淋洗技術(shù)對研究區(qū)進行了系統(tǒng)試驗，發(fā)現(xiàn)由石灰、膨潤土和生物質(zhì)炭組成的鈍化劑可產(chǎn)生協(xié)同作用降低Cd 活性，研究B 區(qū)煙葉對Cd 的吸收量達20～50 mg/kg。

張昭昱等［5］選取四川省某鉛鋅礦尾礦庫進行研究，發(fā)現(xiàn)了礦區(qū)周邊環(huán)境重金屬污染特征：尾礦庫周邊土壤Pb，Zn，Cd，As 均超過污染限值，Pb 和Zn 相關(guān)系數(shù)為0.951，達到極顯著相關(guān)，選礦廠廢水至尾礦庫明渠、 尾礦庫滲濾液排水溝附近土壤達中度污染。 李志濤等［6］以四川省江安縣某硫鐵礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤為研究對象解析了重金屬來源， 工礦業(yè)活動因素造成了Cr，Ni，Cu 和Cd 污染，Hg 和As 來自自然因素，Zn 具有雙重來源。

2.2 土壤重金屬污染的危害

土壤中過多的重金屬直接被植物吸收， 將損害植物生長甚至造成死亡。在重金屬脅迫下，有時會影響農(nóng)作物對氮、 磷和鉀養(yǎng)分的吸收， 抑制農(nóng)作物生長，并導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量下降。 另外，土壤重金屬污染會導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)，威脅農(nóng)產(chǎn)品安全使用。

食物鏈生物富集作用引起重金屬積累， 危害人類健康，土壤重金屬還可能通過影響水體、大氣環(huán)境間接威脅人類健康。 攝入Hg 后，Hg 會直接沉入肝臟，對大腦、神經(jīng)和視力造成極大損害。 Cd 會引起骨骼、肝臟和腎臟損害，并導(dǎo)致腎功能衰竭，引起高血壓和心腦血管疾病。 Pb 毒性很大，進入人體后很難排除，Pb 直接傷害人腦細胞，特別是胎兒神經(jīng)系統(tǒng)，并可能導(dǎo)致先天性智力低下［7］。

3 典型土壤重金屬污染修復(fù)案例

3.1 遂寧市船山區(qū)保升鄉(xiāng)農(nóng)藥廠廢棄場地及周邊土壤治理與修復(fù)項目［8］

項目由廣西博世科環(huán)?？萍脊煞萦邢薰具M行修復(fù)工程，占地面積182 畝，其中，原農(nóng)藥廠區(qū)面積36 畝，場地土壤檢測特征污染物為As 和Pb，監(jiān)測最大值分別為70.5 mg/kg 和3 810.0 mg/kg， 最大超標(biāo)倍數(shù)分別為2.53 倍和3.76 倍；周邊受污染耕地146畝，農(nóng)田土壤檢測主要污染物為Cd，監(jiān)測最大值為1.70 mg/kg，最大超標(biāo)倍數(shù)1.83 倍。 項目農(nóng)藥廠場地As修復(fù)目標(biāo)值為20 mg/kg，Pb 修復(fù)目標(biāo)值為800 mg/kg；農(nóng)用地土壤治理修復(fù)目標(biāo)為農(nóng)產(chǎn)品可食用部分中As，Pb，Cd 3 種元素達標(biāo)率100%。

農(nóng)藥廠場地采用固化/穩(wěn)定化技術(shù)進行治理，修復(fù)方式為原地異位修復(fù)，場地土壤污染治理工藝：污染土壤清挖—篩分預(yù)處理—修復(fù)藥劑混合—堆置養(yǎng)護—檢驗（ 場外）—土壤回填—地表阻隔。 在場地內(nèi)修建600 m2密閉彩鋼板修復(fù)車間并設(shè)置尾氣收集裝置，底部鋪設(shè)HDPE 膜（ 1.5 mm 厚）和絲無紡?fù)凉げ迹?400 g/m2長），其上進行水泥硬化。 建設(shè)180 m2藥劑庫，地面進行水泥硬化防滲處理。土壤清挖按照分區(qū)、分層、分污染物原則，合理布置清挖區(qū)域，各區(qū)域再按第一層0～0.5 m、 第二層0.5～1.0 m 的標(biāo)準(zhǔn)進行清挖。污染土壤利用篩分斗將粒徑大于5 cm 的雜質(zhì)去除， 利用藥劑混拌設(shè)備將土壤與穩(wěn)定化固化藥劑按比例混合，采用一體化篩分破碎后堆置養(yǎng)護24 h 運至待檢區(qū)取樣檢測， 檢測合格后回填至原清挖區(qū)域所建地表阻隔系統(tǒng)。 阻隔系統(tǒng)地表和底部均采用進一步水泥硬化地面，保證阻隔效果，農(nóng)藥廠場地治理工程已完成等待環(huán)保驗收。

146 畝農(nóng)用地土壤采用農(nóng)藝調(diào)控＋土壤鈍化協(xié)同處置，其中62 畝農(nóng)田作為安全利用區(qū)采用水旱輪作及管護治理方式。農(nóng)藝調(diào)控采用水旱輪作方案，每年5—9 月種植2 茬水稻， 水稻收獲后實施排水曬田，田面干燥后進行旋耕整地并于每年10 月至次年4 月種植1 茬油菜， 耕作期間嚴格管控肥料和農(nóng)藥種類及施用量，除草設(shè)計和水分調(diào)控因地制宜。土壤鈍化綜合考慮安全性、實用性和有效性，按照《 土壤調(diào)理劑 通用要求》（ NY/T 3034—2016）標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合省內(nèi)外工程實踐選用土壤鈍化劑， 鈍化劑配施結(jié)合水稻栽培前旋耕整地統(tǒng)一進行， 調(diào)理劑施用后進行旋耕整地能充分與土壤混勻達到良好的調(diào)理效果。

3.2 綿陽市安州區(qū)農(nóng)用地土壤污染治理與修復(fù)項 目［9-10］

項目由北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司和永清環(huán)保股份有限公司分2 個標(biāo)段進行修復(fù)工程。 項目范圍共計1 524 畝，包括安州區(qū)河清鎮(zhèn)、迎新鄉(xiāng)、秀水鎮(zhèn)等5 個地塊。 根據(jù)2 次采樣調(diào)查結(jié)果和評估報告，治理區(qū)域主要污染物是Cd，平均值1.45 mg/kg，最大值達2.51 mg/kg。污染成因為自然因素和外部污染輸入綜合作用， 其中自然因素為涪江水系第四系新沖積物和山前沖洪積物， 外部輸入來源主要有大氣沉降和肥料施用。

按照《 土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，項目1 524 畝農(nóng)田均為安全利用類， 采用重金屬內(nèi)梅羅指數(shù)法對安全利用類農(nóng)用地進行污染分級， 其中輕度污染區(qū)369 畝，中度污染區(qū)558 畝，重度污染區(qū)597 畝，占比分別為24.2%，36.6%和39.2%。 根據(jù)《 農(nóng)用地土壤污染治理與修復(fù)項目實施方案編制指南（ 征求意見稿）》，項目輕度、中度和重度3 個區(qū)域共同治理目標(biāo)是農(nóng)產(chǎn)品可食部分的Cd 超標(biāo)率小于或等于10%，中度和重度污染區(qū)有效態(tài)Cd 含量降低至0.40 mg/kg，重度污染區(qū)總Cd 平均值含量降低10%。

修復(fù)技術(shù)選擇如下：（ 1）輕度污染區(qū),功能有機肥＋低累積作物輪作；（ 2）中度污染區(qū)，土壤鈍化劑＋低累積作物輪作；（ 3）重度污染區(qū)，植物萃?。屠鄯e作物輪作＋土壤鈍化劑。 低累積作物選用水稻和油菜，植物萃取選用籽粒莧和長香谷2 種超富集植物，土壤鈍化劑以黏土礦物（ 海泡石、膨潤土等）、硅鈣材料（ 石灰、硅酸鹽等）、有機材料（ 腐殖酸、泥炭等）為主。 為避免超富集植物秸稈對環(huán)境造成重金屬二次污染， 需將鑒定結(jié)果為危險廢棄物的收割秸稈委托有資質(zhì)單位進行焚燒和填埋處置。

項目實施有效控制了土壤污染， 具有顯著的環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益。 1 524 畝農(nóng)用地降低了區(qū)域內(nèi)重金屬Cd 的生物有效性，實現(xiàn)安全利用，種植低累積作物和超富集植物， 有效控制了重金屬向農(nóng)作物富集。示范工程建設(shè)具有宣傳教育和示范引導(dǎo)作用，為四川省實施類似工程、保護土地資源、恢復(fù)土地生態(tài)經(jīng)濟功能提供了指導(dǎo)借鑒。

3.3 瀘州市鉻渣場地周邊土壤污染治理與修復(fù)項目［11－12］

項目總投資6 909.07 萬元， 由北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司進行修復(fù)工程。根據(jù)評估報告，項目原廠址為瀘州長江化工廠生產(chǎn)紅礬鈉（ 重鉻酸鈉）場地，土壤pH 值整體偏酸性，總Cr 濃度分布在0～1 500 mg/kg，最大濃度20 296.7 mg/kg；Cr6＋（ 總量）濃度分布在0～50 mg/kg， 最大濃度4 258.9 mg/kg；Cr6＋浸出濃度分布在0～1 mg/L，最大濃度17.2 mg/L。Cr 污染來源主要分布在鉻渣堆場， 治理修復(fù)面積43 661.77 m2， 修復(fù)工程完成治理修復(fù)土方量約8.9 萬m3，含Cr 污水量約1.3 萬m3，含Cr 污泥危險廢物約1 083 m3。

項目采用異位固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)和安全填埋技術(shù)對污染土壤進行修復(fù)治理， 處理后基坑四壁目標(biāo)值Cr6＋（ 總量）0.77 mg/kg， 污染土壤Cr6＋浸出濃度0.5 mg/L，總Cr 浸出濃度1.5 mg/L，土壤修復(fù)合格后回填至廠內(nèi)阻隔填埋。含Cr 污水采用亞硫酸鈉藥劑還原＋pH 調(diào)節(jié)＋絮凝沉淀＋中和處理后達標(biāo)排放，污水處置排放標(biāo)準(zhǔn)為《 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 3838—2002）中V 類水標(biāo)準(zhǔn)（ Cr6＋0.1 mg/L），經(jīng)板框壓濾機脫水后含鉻泥進行委托處置。

新建固化/穩(wěn)定化處理場1 個，面積約5 190 m2，固化場采用2 層無紡?fù)凉げ贾袑雍附痈呙芏染垡蚁╇p光面膜進行防滲處理， 防滲層上澆筑15 cm 厚度C20 混凝土面層；固化場設(shè)截污溝和集水坑。 于原鉻渣堆場建設(shè)庫容量約9 萬m3阻隔填埋場，場底和邊坡均做防滲處理，填埋場四周設(shè)置縱、橫向滲流控制暗溝，填埋作業(yè)完成后及時進行封場，建設(shè)排氣、排水、覆蓋和植被層等多層覆蓋系統(tǒng)。 項目于2019 年1 月完成環(huán)保驗收。

項目配套建設(shè)260 m2展覽館，向公眾公開展示該污染場地的歷史背景，Cr 污染土壤的潛伏性、危害性、修復(fù)治理過程的復(fù)雜性。

3.4 古藺縣耕地土壤污染治理與修復(fù)項目［13－14］

項目由北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司進行修復(fù)工程，項目所在地位于古藺縣石屏鎮(zhèn)。利用ArcGis中的克里金插值法，徐繼林［15］確定了重金屬污染區(qū)分布特征、污染范圍和程度。該項目原始污染源為廢氣、廢渣和廢水，廢氣為土法煉磺排放的SO2氣體，導(dǎo)致土壤嚴重酸化，廢渣為磺廠棄置的硫磺殘渣，占地約1 300 畝，棄置總量高達1 300 萬m3，間接受污染面積超過3 000 余畝，廢水為煉磺排放的廢水。 其中土壤污染主要為Cd，Cr 和Hg 3 種元素，重金屬污染來自煉磺和渣場； 土壤重金屬污染程度按區(qū)域劃分，位于警戒線等級占比25.66%，處于輕度、中度、重度污染范圍占比分別為29.84%，23.18%，21.32%。

該項目2012 年11 月被列為省級試點工程正式啟動，2015 年被列為全國第一批14 個中央財政資金支持項目。按照工程實施方案，項目主要采取工程措施、化學(xué)措施和生物措施聯(lián)合治理修復(fù)，其中重度污染區(qū)采用客土法進行處置， 中度以下污染土壤采用微生物＋植物、化學(xué)鈍化＋微生物進行治理。工程措施中采用田塊修筑和地理保持進行了土地平整工程，采用挖高填低、坡地土移動進行了梯地工程，土壤酸化施用酸化土壤改良劑進行改善； 化學(xué)措施主要是添加生石灰進行酸堿中和， 施用復(fù)合肥和農(nóng)家肥進行有機物添加； 生物措施主要采取種植綠肥和豆科作物，同時施用相關(guān)肥料熟化土壤，從而增加土壤肥力。

項目完成275.2 畝耕地土壤治理與修復(fù)， 并于2017 年12 月完成環(huán)保驗收。 項目的實施有效地阻斷了磺渣的后續(xù)污染，同時通過修筑水平梯田、完善田間道路和灌排系統(tǒng)， 使耕地土壤正常生態(tài)功能獲得修復(fù)，土地能用于正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4 結(jié)論和建議

2019 年3 月，由四川省生態(tài)環(huán)境廳主持的農(nóng)用地土壤污染詳查工作基本完成， 全省共布設(shè)點位28 143 個，累計采集表層土壤樣品、水稻樣品、深層土壤樣品分別為28 143，3 158，3 685 份， 制備、流轉(zhuǎn)、入庫樣品約20 萬份，分析測試樣品近8 萬份［16］。由于起步較晚、基礎(chǔ)薄弱、污染成因復(fù)雜、地方治理修復(fù)經(jīng)驗欠缺等原因，四川省自2010 年以來僅開展不足30 項修復(fù)工程。 本文簡析了遂寧船山、綿陽安州、瀘州和古藺幾個典型案例并提出如下建議：

（ 1）加強引導(dǎo)。 作為西部大開發(fā)重點區(qū)域、人口和農(nóng)業(yè)種植大省，四川近年經(jīng)濟加速發(fā)展，在理清歷史和現(xiàn)有重金屬污染的前提下， 地方環(huán)保部門應(yīng)嚴控新建污染土壤環(huán)境的項目， 積極引導(dǎo)污染事故責(zé)任人、調(diào)查與評估單位、修復(fù)治理企業(yè)、社會公眾對重金屬污染土壤的參與和治理工作。

（ 2）污染治理。針對經(jīng)過調(diào)查和評估確實存在污染的土地，應(yīng)履行“ 誰污染、誰治理”責(zé)任，對于污染事故責(zé)任不清、治理修復(fù)資金無保障的項目，環(huán)保部門應(yīng)爭取國家和地方修復(fù)資金，聯(lián)合土地所有者、使用者和修復(fù)企業(yè)共同制定修復(fù)治理方案， 嚴把修復(fù)質(zhì)量關(guān)，保障修復(fù)效果和生態(tài)環(huán)保效益。

（ 3）體系完善。四川組建了大氣、水、土壤污染防治“ 三大戰(zhàn)役”領(lǐng)導(dǎo)小組和土壤污染治理與生態(tài)修復(fù)專業(yè)委員會，但行業(yè)治理體系建設(shè)比較滯后，尚未形成系統(tǒng)治理經(jīng)驗。為此，今后的重金屬污染修復(fù)研究項目和治理工程應(yīng)充分借鑒國內(nèi)外先進成熟、 成本可控的已有案例經(jīng)驗，不斷完善自身體系。