我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀監(jiān)測及其防治策略

王傳志

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450000）

土壤作為地球中珍貴的物質(zhì)資源，主要分布于生物圈的巖石圈表面，是人類以及絕大多數(shù)動植物賴以生存的主要棲息地。目前由于礦山過度開采、工業(yè)污染物的不合理排放、各種化學(xué)藥品的隨意處置以及農(nóng)業(yè)化肥的過量使用，導(dǎo)致了大量有害的廢氣、廢液和廢料入侵到我國的土壤環(huán)境中，造成了土壤資源被大面積污染的情況頻頻發(fā)生。所以當(dāng)下我國的土壤正處于數(shù)量急劇下降，質(zhì)量不斷下滑的可怕現(xiàn)象。因此，針對土壤污染的監(jiān)測與防治工作，應(yīng)當(dāng)作為我國環(huán)境保護(hù)部門的重點工作內(nèi)容[1]。據(jù)可靠統(tǒng)計，我國眾多的土壤污染問題中，要屬重金屬污染問題最為嚴(yán)重。所謂被重金屬污染的土壤，是指砷、鎘、鉻（六價）、銅、鉛、汞、鎳等這七種主要重金屬元素，在土壤中含量超過標(biāo)準(zhǔn)量，導(dǎo)致了土壤濃度過高，從而不能為植被提高正常生長環(huán)境的土壤資源。由于重金屬元素均為大分子元素，在土壤中不可自行擴(kuò)散，所以必須采用人工方式針對受重金屬污染的土壤進(jìn)行治理，才能降低其重金屬含量，從而恢復(fù)到相對清潔的狀態(tài)?；诖?，本文設(shè)計出新型土壤重金屬污染監(jiān)測方法，判定出被監(jiān)測土地的污染物等級，并針對該等級選擇適宜的方法進(jìn)行防治，從而達(dá)到改良土壤的根本目的；下文為土壤監(jiān)測與防治的詳細(xì)介紹過程。

1 新型土壤重金屬污染監(jiān)測方法

1.1 制作土壤監(jiān)測懸濁液

本文所設(shè)計新型方法中制作土壤監(jiān)測懸濁液的工作流程為：首先在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)均勻挑選10個采樣點，并在每個采樣點內(nèi)采取20cm以上的土壤樣品各1kg，從而完成土壤樣品的采集。其次將采集得到的土壤樣品放入實驗室內(nèi)指定的風(fēng)干室，選擇2cm～3cm厚度的風(fēng)干盤通過適當(dāng)?shù)膲核楹头瓌硬僮?，進(jìn)行土壤樣品的風(fēng)干工作[2]。然后將已風(fēng)干的土壤樣品倒入500ml燒杯內(nèi)，使用木錘、木棒、玻璃棒，對樣品進(jìn)行粗磨處理。之后將粗磨后的樣品倒入2mm孔徑的龍篩內(nèi)進(jìn)行篩選，從而得到顆粒小于2mm的細(xì)砂。最后采取實驗室的電子天平，準(zhǔn)確稱取2g土壤樣品，放入50ml聚四氟乙烯溶液中，再加入l0ml硝酸，以及100ml去離子水，從而制成可用于監(jiān)測重金屬成分的土壤監(jiān)測懸濁液。

1.2 監(jiān)測土壤重金屬含量

然后應(yīng)用安捷倫ICP質(zhì)譜儀，采用30×250um×0.30um規(guī)格的色譜柱，在初始溫度為90℃的情況下，對土壤懸濁液進(jìn)行監(jiān)測；在監(jiān)測過程中先以15℃/min的速度加熱至200℃，再以5℃/min的速度加熱至300℃保持5min，并同時進(jìn)行監(jiān)測，再完成監(jiān)測之后以25℃/min的速度進(jìn)行降溫處理，從而減少儀器損耗[3]。在此次監(jiān)測中，最終得到砷、鎘、鉻（六價）、銅、鉛、汞、鎳七種重金屬元素在土壤懸濁液中的百分含量。

1.3 判定土壤污染類型

在得到單個重金屬元素在土壤樣品中的百分含量之后，則到了監(jiān)測工作的最后一步，即判定土壤中污染等級環(huán)節(jié)；該環(huán)節(jié)的工作流程為：首先應(yīng)用土壤重金屬單因子污染指數(shù)計算公式，得到土壤中單個重金屬的污染指數(shù)；再通過內(nèi)羅梅污染指數(shù)計算公式，得到土壤中重金屬的綜合污染指數(shù)；該過程中應(yīng)用到的計算公式如下所示：

式中：i為七種金屬單因子的編號；

Pi為土壤中單個重金屬因子的污染指數(shù)；Ci土壤樣品中為單個重金屬因子所占百分含量；Si為土壤樣品中為單個重金屬因子污染物的環(huán)境質(zhì)量常數(shù)；I為土壤中重金屬的綜合污染指數(shù)；Pimax為土壤中各重金屬單項污染指數(shù)的平均值；Piave為土壤中重金屬單項污染指數(shù)的最大值。最后將所得的單個重金屬含量和土壤綜合污染指數(shù)對比土壤等級程度評價表以及土壤中單個重金屬標(biāo)準(zhǔn)含量表，確定其土壤污染等級與類型，從而使其治理工作具有了方向性。

表1 土壤重金屬污染物風(fēng)險篩選對照表

表2 土壤等級程度評價表

2 土壤重金屬污染防治策略

2.1 輕度污染土壤防治策略

針對輕度污染土壤的防治策略，通常采用植物防治技術(shù)，應(yīng)用指定植物對該土壤進(jìn)行提取、吸收、分解、轉(zhuǎn)化等措施，實現(xiàn)土壤中重金屬元素的轉(zhuǎn)化，從而得到清潔土壤；其工作流程為：首先引入筒篙、菠菜、葛首三種指定的物種，通過植物萃取的方法對土壤中的重金屬元素進(jìn)行原位固定或分解轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到重金屬元素的吸收和處理的作用。然后引入向日葵、水葫蘆兩種指定物種，利用植物的根際特征，將土壤中銅、鋅、鉻、錫等重金屬污染物轉(zhuǎn)化為相對無害物質(zhì)，從而實現(xiàn)針對重金屬元素的根系過濾處理過程。之后在大量引入浮萍、藍(lán)藻、念珠藻等水生物種，利用這些植物特殊性分泌物或微生物呼吸作用產(chǎn)物清除土壤中揮發(fā)性重金屬元素，并將其轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)轉(zhuǎn)移到大氣中，由于金屬中具有揮發(fā)性的元素極少，目前植物揮發(fā)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用范圍僅為金屬汞。最后為防止被治理區(qū)域的再次污染，需要引入樺樹、榕樹等穩(wěn)定性植株，改變該地區(qū)的土壤環(huán)境，提高其生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，避免重金屬污染現(xiàn)象的再次發(fā)生。植物修復(fù)技術(shù)可以從根本上解決重金屬元素對于生物圈中土壤資源的危害，因此是目前應(yīng)用最為廣泛的土壤防治技術(shù)。

2.2 中重度污染土壤防治策略

針對中度以及重度污染土壤的防治策略，由于其土壤受到嚴(yán)重污染已不能順利進(jìn)行植物的播種工作，因此需要采用化學(xué)中淋洗防治技術(shù)降低其污染等級；該技術(shù)的工作流程為：首先在被監(jiān)測土壤所在區(qū)域開鑿排水渠道，為其洗脫廢水提供專用通道。其次應(yīng)用碘化鉀、EDTA、硫代硫化物或氯化氫作為溶質(zhì)與一定量蒸餾水混合，制作成淋洗液。然后將淋洗液注入到污染土壤內(nèi)，利用淋洗液與土壤中可重金屬離子相互反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，使得土壤固體中的重金屬轉(zhuǎn)移到淋洗液中，并形成混合溶液。之后通過物理加壓的方式，將土壤中的液體成分壓縮至事前準(zhǔn)備的排水渠道。最后將土壤中廢液定向排出，完成重度污染土壤的防治工作。應(yīng)用該方法能夠在不破壞土壤機(jī)構(gòu)的情況下，達(dá)到30%以上的土壤重金屬去除率，從而將其恢復(fù)至輕度污染區(qū)。由于該方法所需成本費用極高，且會造成土壤中營養(yǎng)成分的大量流失，因此在恢復(fù)到輕度污染區(qū)之后，應(yīng)替換為植物修復(fù)法繼續(xù)工作。

3 結(jié)語

本文針對我國土壤重金屬污染嚴(yán)重的現(xiàn)象，設(shè)計出新型土壤重金屬污染監(jiān)測方法，首先將被監(jiān)測土壤細(xì)分為絕對清潔、相對清潔、輕度污染、中度污染和重度污染五個等級；然后根據(jù)其污染等級進(jìn)行針對性的防治工作；最后針對其污染等級制定適應(yīng)的防治策略，其中針對輕度污染土壤采用植物防治技術(shù)，有效降低其超標(biāo)的重金屬元素；而中重度污染土壤則采用淋洗防治技術(shù)對受污染土壤進(jìn)行治理，從而提高其污染防治的工作效率。

從目前的治理情況來看，我國環(huán)境保護(hù)部門針對土壤重金屬污染的認(rèn)識情況尚不夠深入，并且應(yīng)用的防治技術(shù)也比較單一，所以其治理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于土壤的污染速度，因此土壤防治工作也成為當(dāng)前的一大難題。不僅需要我國環(huán)境保護(hù)部門對其進(jìn)行深入研究，同時也需要我國公民意識到土壤污染防治與人類健康生活的密切關(guān)系，從而在日常生活中注意生活垃圾的分類處理方法，為避免我國土壤的進(jìn)一步惡化出一份力。