土壤重金屬污染治理和生態(tài)修復(fù)

●羅 晶

土壤污染是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問題，土壤污染類型繁多，重金屬污染最為常見，土壤重金屬污染即人類活動(dòng)中的各類重金屬排入土壤中，導(dǎo)致土壤生態(tài)環(huán)境遭到破壞，土壤重金屬污染問題不僅會(huì)影響動(dòng)植物、人體健康，也影響整個(gè)生態(tài)安全，因此，做好土壤重金屬的污染治理與生態(tài)修復(fù)工作尤為重要。

一、土壤重金屬污染來源的危害

數(shù)據(jù)顯示，我國有16.1%的土壤存在重金屬污染超標(biāo)問題，重度、中度、輕度、輕微污染比例分別為1.1%、1.5%、2.3%、11.2%。在污染分布區(qū)域上，南方比北方嚴(yán)重，長江三角洲、東北工業(yè)基地、珠江三角洲污染問題突出。土壤重金屬污染來源主要包括人為活動(dòng)、自然源兩類。人為活動(dòng)如汽車尾氣排放、工業(yè)活動(dòng)等，是當(dāng)前土壤重金屬污染的主要誘因。自然源如礦物質(zhì)風(fēng)化、遷移等，雖然會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬濃度發(fā)生變化，但是一般不會(huì)引起較大的污染，對(duì)動(dòng)植物、人類的威脅較小。

（一）農(nóng)業(yè)灌溉與施肥

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)于水資源有較大需求，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常常使用生活用水、受污染的工業(yè)用水灌溉，導(dǎo)致農(nóng)田中的重金屬含量逐年增加，并在土壤中不斷擴(kuò)散，引起惡性循環(huán)。在土壤肥力的下降下，人們不得不利用農(nóng)藥、肥料來增加農(nóng)作物產(chǎn)量，這也是引起土壤重金屬污染的誘因之一。

（二）大氣沉降

汽車尾氣、人類工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣會(huì)隨著雨、雪沉降、聚集至土壤表面，這種大氣沉降有著廣泛性、擴(kuò)散性特征，研究顯示，分布在冶煉廠、電廠周邊的土壤，其重金屬含量顯著偏高，而道路兩邊土壤在汽車尾氣的影響下，重金屬含量也較高。

（三）固體廢棄物堆積

固體廢棄物即各類無法二次利用的固體以及半固體物質(zhì)，與廢水、廢氣相比，處理難度更高。固體廢棄物會(huì)逐步擴(kuò)散至土壤中，導(dǎo)致土壤遭到侵襲，重金屬污染日益嚴(yán)重。如，研究顯示，礦業(yè)開采中的固體廢棄物，在風(fēng)力侵襲、廢棄物堆積因素的影響下，會(huì)導(dǎo)致周圍土壤積累大量的 Cu、Pb、Ni、Cr。

重金屬多數(shù)為人體非必需元素，很多還具有毒性，如Pb、Hg，土壤中的重金屬會(huì)通過多種渠道進(jìn)入人體，如，農(nóng)作物吸附重金屬后被人類食用，或者動(dòng)物食用了植物后再被人類食用，無論哪種途徑，重金屬均會(huì)嚴(yán)重影響人體健康。如，Cd 進(jìn)入人體后，會(huì)對(duì)心臟、肝、腎、肺、脾等造成危害，誘發(fā)糖尿病、高血壓、骨質(zhì)疏松甚至癌癥；Hg 很容易在葉菜、玉米、水稻中積聚，會(huì)損害人體的小腦、大腦皮層，嚴(yán)重者將引起運(yùn)動(dòng)失調(diào)、聽障、語言障礙；Pb 則容易積聚在植物根系，進(jìn)入人體后，會(huì)危害人體的肝腎功能、消化系統(tǒng)與中樞神經(jīng)，臨床表現(xiàn)為頭痛、失眠、頭暈等；As 容易積聚在葉菜中，會(huì)損害人體的消化、生殖、泌尿、神經(jīng)、呼吸系統(tǒng)。對(duì)于土壤重金屬污染的治理，要優(yōu)先選擇無二次污染的生態(tài)治理措施，最大限度降低重金屬含量，滿足農(nóng)耕要求，治理完畢后，要定期監(jiān)控，控制好土壤重金屬含量，對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)也要嚴(yán)格把關(guān)，杜絕污染農(nóng)產(chǎn)品流入市場(chǎng)。

二、土壤重金屬污染的治理方法

（一）工程治理措施

工程治理是解決土壤重金屬污染的重要措施，常見的工程治理措施有換土法、深耕法、客土法幾類，通過工程治理，能夠有效降低土壤中重金屬的含量，減少重金屬對(duì)植物的毒害作用，繼而減小重金屬對(duì)人類造成的威脅。其中，換土法就是用干凈土壤來替代被污染土壤，該種方式適合用于面積小、污染重的土壤；深耕法是對(duì)被污染土壤來深度翻滾，使土壤中的重金屬污染物分散至深層土壤，從而降低土壤表層重金屬含量；客土法是將干凈土覆蓋至原土壤上，或者與被污染土壤混合，以降低重金屬濃度，從而減少重金屬對(duì)植物根系造成的毒害。

（二）化學(xué)修復(fù)法

化學(xué)修復(fù)就是在被污染的土壤中置入化學(xué)改良劑，利用化學(xué)改良劑的氧化還原、吸附作用來溶解、吸收其中的重金屬，從而減小被污染土壤中重金屬含量，以達(dá)到修復(fù)目的。

（三）物理修復(fù)法

物理修復(fù)法也是常用的土壤重金屬污染治理方式，常用的物理修復(fù)方式包括電動(dòng)修復(fù)法、土壤淋濕法、電熱修復(fù)法。電動(dòng)修復(fù)法是利用電流作用消除被污染土壤中的重金屬，借助電滲透、電遷移方式進(jìn)行集中處理。土壤淋濕法是將被污染土壤與化學(xué)溶液混合，對(duì)污染土壤進(jìn)行清洗，將其中被污染重金屬?zèng)_至淺層，借助陰離子形成沉淀，避免重金屬進(jìn)入水體。電熱修復(fù)法是借助高頻電壓熱量對(duì)被污染土壤加熱，讓部分重金屬揮發(fā)，以達(dá)到修復(fù)目的。

（四）生物修復(fù)法

生物修復(fù)法是采用生物修復(fù)技術(shù)的治理方式，可以利用生物來達(dá)到凈化、削減重金屬的目的。相較于工程治理、化學(xué)修復(fù)、物理修復(fù)的方式，其操作簡單，整體作用更好，近年來，在技術(shù)的成熟下，生物修復(fù)也開始在土壤重金屬污染治理中得到了廣泛使用，取得了顯著作用，是未來土壤重金屬污染治理的主要研究方向。

三、土壤重金屬的生態(tài)修復(fù)措施

生態(tài)修復(fù)就采用生態(tài)處理措施，降低被污染土壤的重金屬含量，使其生態(tài)系統(tǒng)功能能夠恢復(fù)，這既是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，也是人類生存的客觀需求，目前，土壤重金屬的生態(tài)修復(fù)是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)于土壤重金屬的生態(tài)修復(fù)，需要關(guān)注幾個(gè)問題。

（一）科學(xué)選擇植物材料

土壤重金屬生態(tài)修復(fù)上，要做到因地制宜，選擇的植物需要能夠適應(yīng)極端環(huán)境，宜選擇耐貧瘠、耐干旱、生長速度快、耐重金屬毒害、改良效果明顯的鄉(xiāng)土植物，在長期生長中，鄉(xiāng)土植物已經(jīng)適應(yīng)了當(dāng)?shù)丨h(huán)境，耐受性更好。在植物類型上，宜選擇禾木科草本植物，該種植物發(fā)芽率高、易成活、抗逆性好、播種簡單、栽植難度不高、生長速度快，播種后，在短時(shí)間內(nèi)即可迅速覆蓋，可以很好地抵御風(fēng)蝕、水蝕問題，可作為優(yōu)選植物種類。除此之外，還可以選用豆科植物、灌木、喬木。其中，豆科植物能夠利用根瘤菌固定空氣中的氮，從而改善土壤養(yǎng)分，有助于后茬植物的生長。灌木、喬木根基較大，在種植成功后，可以長時(shí)間避免污染區(qū)域被侵蝕，在生態(tài)修復(fù)上，通過灌木、喬木的合理搭配，可以構(gòu)建出穩(wěn)定的生態(tài)群落。

如，羊齒類鐵角蕨屬植物，對(duì)于土壤中Cd 吸收率可達(dá)到10%，連續(xù)種植7 年，能夠降低土壤中50%以上的Cd；黃頷蛇草對(duì)于土壤中重金屬吸收率達(dá)到了水稻的10 倍，連續(xù)種植多年，能夠取得理想的治理效果。總之，植物的選擇就是要找出對(duì)于土壤重金屬有富集能力的類型。

（二）改良污染土壤機(jī)制

被重金屬污染的土壤并不利于植物的長期生長，其重金屬含量大、營養(yǎng)成分低，氮元素缺乏，由于重金屬含量高，往往伴隨各類復(fù)合污染，鹽分含量高、土壤結(jié)構(gòu)差，這會(huì)影響植物的正常新陳代謝，也會(huì)降低土壤的持水保肥能力。還有部分受污染土壤存在極端PH問題，PH 太低，會(huì)增加土壤重金屬活性，PH 太高，會(huì)降低土壤營養(yǎng)物質(zhì)含量，均會(huì)影響植物的正常生長。因此，針對(duì)不同類型的土壤，需要根據(jù)要求添加改良劑，改善土壤因子，讓植物能夠順利存活、生長。

常用的改良劑要能夠抑制植物吸收、降低重金屬活性、持續(xù)時(shí)間長，還要做到方便快捷、價(jià)格低廉、無毒害無污染，目前，在土壤重金屬生態(tài)修復(fù)中，常用的改良劑有赤泥、磷酸鹽、石灰、有機(jī)肥等，在重金屬污染土壤中加入石灰，能夠提高土壤的PH 值，使其中的Zn、Cd、Pb 形成沉淀，減少重金屬的遷移。近年來，赤泥的應(yīng)用越來越多，赤泥是新研制出的改良劑，富含鐵鋁氧化物、比表面積大，能夠?qū)⒅亟饘俎D(zhuǎn)化為穩(wěn)定復(fù)合物，減弱土壤中重金屬的遷移性，降低重金屬可交換態(tài)含量，赤泥對(duì)于Zn、Cn、Cd 都有很好的吸附性，其中還有 Ca、Si、K 等微量元素，對(duì)植物生長有一定促進(jìn)作用。在土壤中加入磷酸鹽能夠改變土壤PH，降低各類重金屬，特別是Pb 的生物毒害作用。

（三）營建植物景觀

對(duì)于城市重金屬污染土壤，荒野式的生態(tài)修復(fù)方式觀賞性較差，在生態(tài)修復(fù)上，可以選擇營建植物景觀的類型，結(jié)合園林植物來選擇，提高植物的觀賞性。對(duì)于輕度污染土壤，可以通過超積累植物、螯合劑的搭配來重建土壤服務(wù)功能，并將喬木、灌木搭配組合，構(gòu)建出豐富的園林植物景觀，既有修復(fù)作用，也達(dá)到觀賞目的。對(duì)于重度污染土壤，可以采用生態(tài)修復(fù)、鈍化修復(fù)相結(jié)合的方式，修復(fù)材料選擇抗性較強(qiáng)的園林植物，增設(shè)鈍化劑，降低重金屬生物有效性，植物的可選擇香樟、柳樹，搭配喬木、灌木、草木，營造園林景觀。

（四）動(dòng)物與微生物修復(fù)法

在土壤重金屬污染的生態(tài)修復(fù)上，動(dòng)物與微生物修復(fù)也是一種可選方式。如，蚯蚓可以吸收重金屬，降低土壤中重金屬的含量，將蚯蚓置于土壤中，還可以進(jìn)一步改善土壤的透氣、透水性，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)，提高肥力。蚯蚓體內(nèi)也攜帶大量微生物，在投入使用后，還能增加土壤活性。而微生物對(duì)于重金屬也有一定的氧化、還原與吸收作用，應(yīng)用微生物也可以吸收重金屬，如將細(xì)菌投放至受Hg 污染土壤后，在酶的作用下，能夠?qū)⒅亟饘俎D(zhuǎn)化為HgO，顯著降低了毒性。

四、結(jié)語

在土壤重金屬的污染治理與生態(tài)修復(fù)上，國家投入了大量人力、物力與財(cái)力，生態(tài)修復(fù)技術(shù)也取得了突破性進(jìn)展。就我國的情況來看，在固體廢棄物、廢水、廢氣、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響下，土壤重金屬污染問題依然嚴(yán)峻，在破壞農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)危及人類生命安全。針對(duì)土壤重金屬污染的生態(tài)修復(fù)，需要做到因地制宜，采用植物、動(dòng)物、微生物的聯(lián)合修復(fù)措施，通過多管齊下的渠道來減輕污染。