淺析土壤污染類型與修復技術應用

何振嘉

摘 要：土壤污染是我國當前面臨的嚴峻問題，不僅造成嚴重的耕地面積減少，甚至撂荒，且對生態(tài)環(huán)境造成了極大的損害。本文對引起土壤污染的類型進行了詳細綜述，并針對不同污染方式提出了土體有機重構、生物修復、農業(yè)生態(tài)修復以及復合修復等技術在土壤修復領域的應用，為我國土壤污染修復提供技術支撐。

關鍵詞：土壤污染 土壤修復 修復技術

中圖分類號：X53 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： Soil pollution is a serious ?problem in China， which not only causes many cultivated land changing into abandoned land， but also leads to great damages to ecological environment. This article reviews the types of soil pollution in detail， and proposes some remediation technologies such as soil organic remodeling， bioremediation， agricultural ecological restoration and composite remediation for different pollution types， hoping to provide technical supports for soil remediation in China.

Key words： Soil pollution; soil remediation; ?remediation technology

我國是一個人多地少且耕地資源極度緊缺的發(fā)展中國家。近年來，隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化產業(yè)集群的形成和快速發(fā)展，引發(fā)了耕地面積不斷被占用以及耕地非農化現(xiàn)象的加劇[1-2]。同時，由于缺乏對生態(tài)環(huán)境采取有效的保護，在工農業(yè)及其他領域內的隨意排污、農藥化肥濫施、重金屬遷移等問題引起土壤污染問題與日俱增，不僅引發(fā)了嚴重的耕地減少和撂荒，且對生態(tài)環(huán)境造成了極大的損害[3-4]。由于耕地后備資源數量急劇減少以及開發(fā)難度的不斷增大，1.2億hm2耕地紅線政策背景下的耕地動態(tài)平衡越來越難以保障[5]。國務院于2016年出臺《土壤污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2016〕31號）政策文件，要求在全國范圍內全面實施土壤污染治理。通過土壤污染治理，能大幅增加有效耕地面積、提高耕地質量，是緩解占補平衡壓力、提高耕地土壤肥力和耕地等別的重要措施，對提高土地利用效率、改善區(qū)域生態(tài)條件和農業(yè)生產結構，保障國家糧食安全具有重要的意義[6]。

1 土壤污染現(xiàn)狀

土壤污染是指各類有毒害物質進入土壤，導致土壤性質發(fā)生改變而對動植物生活生產活動產生惡性影響的現(xiàn)象[7]。雖然土壤具備一定的自凈能力，但與水體污染和大氣污染不同，土壤污染更加容易表現(xiàn)出長期性、不可逆性、滯后性和隱蔽性，且更容易在土體中積累，當有毒害物質量超過土壤承載能力時，會對土壤結構和組成以及其功能產生極大負面影響，防治及恢復難度更大[8-9]。在20世紀70年代左右，我國土壤污染表現(xiàn)在局部地區(qū)的點源污染，且引起土壤污染的原因較為單一。隨著改革開放進程推進，現(xiàn)代化工農業(yè)發(fā)展獲得突破，大量的生物類、化學類、重金屬類污染物質通過各種渠道進入土體，嚴重危害生態(tài)系統(tǒng)。全國受污染耕地0.1 億hm2，占1.2億hm2耕地的 8.3 %，土壤污染導致農作物污染、減產，農產品出口遭遇貿易壁壘，已經嚴重阻礙了我國經濟的發(fā)展。根據第二次全國土地調查結果，我國有超過330萬hm2耕地受中度污染而無法耕種，超過耕地面積五分之一的土地受重金屬污染，且受污染區(qū)域仍與日俱增，造成不可估量的直接或間接經濟損失。

2 引起土壤污染的主要類型

2.1 土壤化學性污染

通過化學生產或化學方式引起的土壤污染主要分為有機物污染和無機物污染。其中，農藥及化肥的不合理施用是主要的有機物污染源。大部分進入土壤中的農藥和化肥會被土壤吸附并在土壤中長時間殘留，并在生物體內富集。部分化肥未能被作物充分吸收利用，在土壤根層以下轉化和降解程度不夠，在特定條件下還會引起土壤氮、磷等化合物的深層滲漏，通過地下水等途徑遷移，成為潛在的環(huán)境污染物。重金屬污染是引起土壤最重要的無機物污染來源，Hg、Cd、Pb、As、Cu、Zn、Ni、Co、V等通過工廠排水、冶煉排污、汽車廢氣、各類礦藏的開采等對土壤造成嚴重的損害，由于絕大部分重金屬具有顯著的生物毒性，會通過生物鏈對人體產生極大的危害，同時，重金屬能夠形成難溶性化學沉淀，改變土壤理化特性，積累在土壤中的重金屬化合物與土壤組成之間有很強的相互作用，穩(wěn)定性較高，對土壤造成長期性甚至永久性損害。另外，土壤受到污染后，風力和水力會對表層污染程度較高的土壤產生進一步作用，引起大氣、地表水、地下水和生態(tài)系統(tǒng)退化等一系列生態(tài)問題。

2.2 土壤物理性污染

土壤物理污染物的來源主要為大型工廠、礦產開采過程中產生的尾礦、煤矸石、粉煤灰等固體廢棄物。這些有害礦物或廢物不僅占用土地面積，且容易對土壤表層進行侵蝕，改變或破壞土壤理化性質和土壤結構，造成土壤養(yǎng)分比例失調，造成作物的不良生長和減產，降低土地利用和生產效率。另外，部分未清理的生活垃圾，如碎玻璃、方便袋、碎瓦塊、舊薄膜等會降低土壤通氣、透水、保肥的能力，妨礙作物根系生長。

2.3 土壤生物性污染

土壤的生物性污染是指有害的病毒、細菌、真菌等污染物從外界環(huán)境進入土壤引起的土壤質量惡化和原有生態(tài)平衡破壞現(xiàn)象，嚴重危害動植物及人體健康。我國絕大部分地區(qū)仍采用污水灌溉和糞便施肥的方式進行農業(yè)生產活動，而生活污水中和糞便中含有大量的沙門氏菌、大腸桿菌和各類病原體細菌，在進入土壤后，可引起作物各種細菌性病原體病害，進而引起人體罹患各種細菌性和病毒性的疾病，威脅人類生存。土壤中腸道致病性原蟲和蠕蟲等寄生蟲也會造成土壤污染。通過有害廢物、污水隨意外排和露天堆放，大氣中的有害物沉降侵入地表，引起土壤環(huán)境生物污染，另外，一些攜帶高致病菌的醫(yī)院廢水廢物和城市生活垃圾也是造成土壤生物性污染的重要來源，極易引起土壤生物污染并擴大疾病的傳播。

2.4 土壤放射性污染

隨著核技術在軍事、工農業(yè)、醫(yī)療、地質及科研等方面的推廣使用，由放射性物質引起的土壤污染問題也越來越廣泛。由于放射性物質對土壤污染范圍大、在土壤中聚集程度高，自然降解周期長，尤其是核試驗以及核電站事故對土壤造成的污染和破壞程度是最嚴重的。土壤被放射性物質污染后，會產生穩(wěn)定性重金屬同位素危害和α、γ及β射線，對土體造成不可逆的破壞，對作物和人體產生直接和間接的損傷。

3 污染防治技術措施

3.1 土體有機重構技術的應用

針對污染土地進行土壤改良以及土體有機重構等方式已成為當前土壤污染防治領域的一項重要手段。土體有機重構是指通過對一定深度范圍內的土體結構組成進行研究，針對不同的土壤類型以相應的工程措施置換、復配和重構土壤，以達到對污染土體綜合治理并加以利用的新模式，包含物理和化學措施[10]。農業(yè)用地的土體有機重構主要包含土壤顆粒重構、土體剖面重構、土體生化重構、生物營養(yǎng)保障等。盧楠等[11]通過土體剖面重構將重金屬復合污染地構造為可利用土地。王金滿等[12]在露天煤礦排土場進行了4種不同土壤類型的重構方案，研究表明在0～90 cm范圍內黃土重構剖面更適合植物的生長，而礫石和煤矸石重構層應設定在90 cm以下土層。徐良驥等[13]研究了不同顆粒級配煤矸石作為復墾地重構土壤充填物對玉米生長的影響，結果表明70 %～100 %粒徑<80 mm的煤矸石重構土壤培育出的玉米生理及生態(tài)指標最佳。

3.2 生物修復技術的應用

生物修復技術是指利用生物代謝使土壤中的有毒害污染物質去除并改善提高土壤質量的過程，主要分為植物修復和微生物修復。植物可通過葉面呼吸作用和根系吸收作用對有毒害污染物進行富集、運移、降解等，能夠顯著減少土壤中污染物質。周國華等[14]研究了近10年來植物對土壤重金屬吸收和修復機制和工藝，結果表明，植物通過吸收、揮發(fā)、根濾等功能凈化土壤中重金屬元素。微生物可通過其分解作用將污染物轉化為水、CO2和無機物，降低土壤中有毒物質。孫敬亮等[15]研究了植物對重金屬元素的修復機理，結果表明植物根系分泌物能有效使Pb、Cu及Cd等重金屬元素穩(wěn)定下來。于魯寧等[16]系統(tǒng)的闡述了微生物對土壤修復機理。蘭貴紅等[17]研究了微生物對石油污染土壤的影響，結果表明微生物能顯著降解直鏈烷烴化合物。

3.3 農業(yè)生態(tài)修復技術的應用

農業(yè)生態(tài)修復技術是指通過改變作物種植結構，合理調整耕作制度、并利用工程措施對土壤進行客土深翻、秸稈還田及合理施用農藥來降低和緩解土壤污染，農業(yè)修復技術有利于提高土壤肥力和土壤質量。馬鐵錚等[18]通過合理施肥、秸稈還田、深耕深翻等措施對重金屬污染的土壤進行了修復，結果表明土壤修復效果顯著。張燕等[19]通過秸稈還田、調整種植制度、控制土壤水分以及合理使用農藥等方式，降低了土壤中重金屬污染的危害，實現(xiàn)了農業(yè)生產健康發(fā)展。王丙爍等[20]研究了農業(yè)生態(tài)修復方式對土壤污染的影響，結果表明對土壤施加石灰等堿性物質，可以提高土壤pH，降低土壤中Ni化學反應，進而增加作物產量。李立平等[21]以生態(tài)修復和土地有機重構相結合，將土壤中的重金屬、垃圾、放射性物質降到最低，為農業(yè)、建設用地等提供了干凈的土地。

3.4 復合修復技術的應用

復合修復技術是指多種修復方式共同進行對土壤污染進行修復的技術，目前對物理化學復合技術、生物復合技術以及理化學—生物復合技術的應用取得了一定成果。黃俊偉等[22]論述了有機污染物的植物—微生物聯(lián)合修復技術原理、形式及其在污染土壤修復應用中的研究進展，并討論了植物—微生物聯(lián)合修復技術今后的研究重點。郭超等[23]介紹了石油污染土壤的多種復核修復技術，并探討了其適用條件和優(yōu)缺點。楊晶等[24]分析了植物—微生物聯(lián)合修復技術的作用形式，結果表明，植物—微生物聯(lián)合修復技術對土壤中重金屬的吸收和轉移都具有顯著的作用。衛(wèi)澤斌等[25]通過化學試劑淋洗和土壤深層固定復核技術對土壤重金屬污染進行了修復。劉鑫等[26]研究了微生物—植物聯(lián)合修復PAHs污染土壤的效果，結果表明微生物—植物聯(lián)合修復比單獨微生物或植物修復能更有效地降解PAHs。陳蘇等[27]探討植物—微生物聯(lián)合修復土霉素、鎘復合污染土壤的可行性。結果表明，孔雀草與茉莉花相比在鎘富集能力和土霉素降解效果明顯。

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