土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復治理對策

靳建超 任鑫 馬先慧 王庚 周鑫 吉新磊

摘要：近年來隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，土壤重金屬污染問題日益顯著，本文從土壤重金屬污染來源及現(xiàn)狀、修復治理技術(shù)研究進展等各方面闡述，為今后土壤重金屬治理提供參考。

關(guān)鍵詞：土壤;重金屬污染;修復技術(shù)

Abstract：In recent years， with the rapid development of social economy， the problem of soil heavy metal pollution has become increasingly significant.This paper expounds the source and current situation of soil heavy metal pollution，the research progress of remediation technology and other aspects， so as to provide a reference for future soil heavy metal treatment.

Key words：Soil;Heavy metal pollution;Remediation technique

2005年4月至2013年12月，環(huán)境保護部會同國土資源部開展了首次全國土壤污染狀況調(diào)查。根據(jù)2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》數(shù)據(jù)，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總的點位超標率為16.1%。土壤污染以無機污染物為主，超標點位數(shù)占全部超標點位的82.8%，典型重金屬污染物為鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種。

土壤重金屬污染主要通過改變土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能，進而影響植物的正常生長發(fā)育，造成有害物質(zhì)在植物體內(nèi)累積，并可通過食物鏈進入人體，以至危害人體健康[1]。因此，了解土壤重金屬污染現(xiàn)狀，對污染土壤及時修復治理，保護土壤的安全性具有重要意義。

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

重金屬不能被微生物分解或自然降解，在土壤中不斷積累，土壤重金屬污染的主要來源有大氣沉降、水體污染、農(nóng)業(yè)工業(yè)活動和固廢堆積等。

1.1 大氣沉降

大氣沉降是通過重力或沖刷作用自然沉降于地表的大氣顆粒物[2]，分為干沉降和濕沉降，石化工業(yè)、城市交通、礦產(chǎn)開發(fā)等廢氣排放產(chǎn)生的顆粒物中的重金屬多以大氣沉降進入土壤環(huán)境。

程珂等[3]研究表明，大氣沉降和土壤揚塵是導致天津城郊蔬菜中的As、Pb、Cr 等重金屬超標的主要來源;劉芬等[4]研究表明，大氣沉降的Cd含量與土壤Cd含量呈顯著正相關(guān);李山泉等[5]通過對南京市6個典型城市功能區(qū)研究表明，Cu、Zn、Pb在土壤中的富集程度與大氣沉降重金屬的含量呈顯著性相關(guān)。

1.2 水體污染

城市生活污水、工業(yè)廢水等所產(chǎn)生的重金屬污染物以不同的方式進入水中，水體中重金屬通過灌溉、地表徑流等方式進入土壤環(huán)境。目前，由于用于灌溉的污水大多數(shù)未經(jīng)過嚴格處理，污水中含有的有毒有害物質(zhì)已造成許多污灌區(qū)域的土壤、地下水、農(nóng)作物的不同程度的污染[6]。

方玉東[7]研究認為污水農(nóng)灌引起土壤重金屬污染是我國污灌區(qū)最嚴重問題。楊偉紅等[8]通過對開封市惠濟河污灌區(qū)土壤重金屬污染及潛在生態(tài)風險評價，采用污水灌溉已造成開封市污灌區(qū)土壤中重金屬富集，且部分區(qū)域已經(jīng)受到重金屬污染，從而影響到土地安全。王婷等[9]對天津3條排污河污灌區(qū)重金屬污染農(nóng)田的22個土壤及油麥菜樣品鎘和汞的濃度測定，發(fā)現(xiàn)油麥菜可食部分鎘含量超標率61.9%，汞全部超標，污染最嚴重的樣品汞濃度為國標的48倍。

1.3 農(nóng)業(yè)工業(yè)活動

隨著國家推進“退二進三”的戰(zhàn)略目標以及城市化的日益深入，工業(yè)企業(yè)搬離城市，遺留場地成為城市結(jié)構(gòu)調(diào)整的難題。礦山開采過程的開礦、采選、冶煉等過程產(chǎn)生的重金屬對礦區(qū)周邊土壤重金屬污染影響較為明顯。另外，農(nóng)用物質(zhì)（包括農(nóng)藥、化肥、地膜等）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的不合理使用是導致農(nóng)田土壤重金屬污染的又一重要來源。

任文會等[10]對某廢棄化工廠土壤重金屬監(jiān)測，廠區(qū)不同功能區(qū)存在較大差異，土壤整體處于“中度—強度”污染水平。蔣穎等[11]對湖南北部某縣礦區(qū)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)采礦煉礦廢水直接排放，導致附近溪流重金屬污染嚴重，尤其銅、鋅、鎘等遠超灌溉水質(zhì)標準。農(nóng)用物質(zhì)例如化肥在生產(chǎn)過程中會帶入一些重金屬元素，磷肥會含有砷、鋅、錳等重金屬，鉀肥會含有鉛、鎘、錳等重金屬[12]，在施用化肥時會將重金屬帶入土壤中。

1.4 固廢堆積

農(nóng)業(yè)活動、居民生活及工業(yè)生產(chǎn)等過程產(chǎn)生的固體廢棄物在堆放過程中淋溶的重金屬對土壤的污染也不能忽視。據(jù)統(tǒng)計，因固體廢棄物對方而被占用和毀損的農(nóng)田面積已達40萬hm2，造成周邊地區(qū)的污染農(nóng)田面積超過333.3萬hm2[13]。

目前，人們對固體廢棄物堆放產(chǎn)生的環(huán)境問題還認識不夠，固體廢棄物合理利用還是十分有限。潘海鋒等[14]對杭州鉻渣堆放區(qū)附近土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn)鎘、汞、鉛為重度污染，土壤重金屬濃度隨著距離的增加而降低。陳海棠等[15]對臺州固廢拆解集中區(qū)域土壤重金屬調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鎘、銅、鉛最大超標倍數(shù)均超過100，與電器及其廢棄物拆解業(yè)有較大相關(guān)性。

2 土壤重金屬污染修復治理對策

土壤重金屬污染修復技術(shù)主要包括物理修復、化學修復、生物修復及聯(lián)合修復。

2.1 物理修復

物理修復主要是包括翻土客土、篩選分離、固化填埋、熱解吸、電動力修復等方法。翻土客土是處理污染程度小的土壤，通過深層翻土和添加無污染土壤的方法，降低土壤污染程度;篩選分離主要是依據(jù)粒徑大小、密度不同、磁性不同、表面特性不同等方法，將重金屬從土壤中分離出來的技術(shù);固化填埋針對污染嚴重的土壤，通過使用水泥、硅酸鹽、粉煤灰等固化劑將污染土壤固化填埋的方法;熱解吸主要用于受熱揮發(fā)性金屬的處理;電動力修復依靠直流電壓使金屬移動富集至電極進行收集。

李泰平等[16]在對化工污水污染土壤沉積物重金屬電動理學修復中，發(fā)現(xiàn)鋅在酸性條件時以金屬陽離子形態(tài)存在（Zn2 +）， 在電場作用下發(fā)生了明顯的遷移， 但在pH 接近中性時以氫氧化物的形式沉淀而富集。

2.2 化學修復

化學修復是通過添加化學藥劑，通過淋溶、改良的方法使重金屬發(fā)生沉淀、氧化還原、螯合等反應，不被植物吸收或通過生物、物理的手段進行分離的技術(shù)。化學淋溶使用無機清洗劑、有機酸及其鹽清洗劑、螯合劑、表面活性劑、復合清洗劑等化學試劑，把重金屬轉(zhuǎn)移到淋洗液中進行收集;化學改良使用石灰、沸石、碳酸鹽等改良劑對重金屬進行吸附、氧化還原、拮抗作用，使其不被生物體吸收。

姚瑤等[17]利用3種環(huán)保型淋洗劑對土壤中Cd、Pb、Zn等進行去除實驗，發(fā)現(xiàn)淋洗劑濃度、淋洗時間、pH等都影響去除效率，酸性狀態(tài)下去除效率較好，但淋洗處理后對土壤有機碳、全磷和全鉀含量均有顯著下降。

2.3 生物修復

生物修復相對于其他修復方法，具有成本低、操作簡單、可大面積推廣應用等優(yōu)點，主要有植物修復、微生物修復、動物修復等方法。植物修復是通過植物的種植來移去、揮發(fā)或者穩(wěn)定土壤重金屬或降低重金屬毒性的方法，主要包括植物穩(wěn)定、植物提取、植物揮發(fā);微生物修復可利用微生物去降解重金屬污染，就地凈化污染土壤;動物修復是利用低等動物去吸收、降解、轉(zhuǎn)移重金屬，常用的是蚯蚓。

寇永綱等[18]在對赤子愛勝蚯土壤鉛的富集研究中，通過對不同鉛溶液下蚯蚓體內(nèi)鉛含量的測定，發(fā)現(xiàn)蚯蚓對鉛有較強的富集作用，且隨著土壤中鉛含量的增加，蚯蚓體內(nèi)鉛富集量增加，成較好的正相關(guān)性。蚯蚓主要通過被動擴散和攝食對土壤污染物進行富集。

2.4 聯(lián)合修復

聯(lián)合修復可通過多種修復方法結(jié)合，避免單一修復的局限性，提高重金屬修復效率和速率。常用的聯(lián)合修復方法是植物-微生物聯(lián)合修復、物理/化學-生物聯(lián)合修復、物理-化學聯(lián)合修復等。

劉曉娜等[19]對資料整理發(fā)現(xiàn)，螯合劑、菌根、植物聯(lián)合修復方法對土壤重金屬有較好的效果，但在應用中也發(fā)現(xiàn)高濃度的重金屬對植物生產(chǎn)產(chǎn)生抑制作用。黃細花等[20]在套種和化學淋洗實驗中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過兩季植物提取聯(lián)合淋洗處理后，土壤中有效鋅、鎘、鉛含量分別降低了58%～63%、66%～76%、18%～25%。

3 總結(jié)

隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展，土壤重金屬污染已嚴重威脅到人類健康和生態(tài)安全，如何修復受重金屬污染的土壤迫在眉睫。土壤重金屬治理應從源頭控制影響土壤重金屬污染的各個因素，在治理方面加強多技術(shù)應用，減少對土壤破壞。因此，了解土壤重金屬來源及污染現(xiàn)狀，將物理、化學、生物修復技術(shù)進行合理的選擇，尋求經(jīng)濟、高效、環(huán)保、安全的修復技術(shù)，成為今后土壤重金屬修復的關(guān)鍵。

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收稿日期：2020-04-02

作者簡介：靳建超（1985-），男，漢族，碩士，高級工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測及污染治理、安全生產(chǎn)及健康評估。