秦巴地區(qū)土壤重金屬污染問題及防治措施

施志偉

(蘇州市吳江環(huán)境監(jiān)測站， 江蘇 蘇州 215200 )

1 引言

廣義上的重金屬是54種密度大于4.5 g/cm3的金屬；狹義上的重金屬則是納入工業(yè)重金屬名單的鎘、汞、銅、鉛、鋅、鎳、錫、鈷、銻以及鉍，共計10種。據(jù)統(tǒng)計，污染我國土壤的重金屬主要有鎘、汞、銅、鉛、鋅、鎳，以及廣義上的重金屬鉻等。

2 秦巴地區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀及危害分析

2.1 秦巴地區(qū)及其土壤重金屬污染現(xiàn)狀

秦巴地區(qū)包括四川達(dá)州、巴中，重慶萬州，陜西漢中、安康、商洛，甘肅隴南，湖北襄樊、十堰、荊門、隨州、神農(nóng)架林區(qū)，以及河南南陽等地市。秦巴地區(qū)內(nèi)部生態(tài)條件具有一致性，區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也較為相似，在土壤重金屬污染上也較為接近。

秦巴地區(qū)的土壤重金屬污染主要存在于礦區(qū)以及農(nóng)業(yè)用地中，主要來源包括礦區(qū)生產(chǎn)等工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染、生活垃圾以及交通污染等。據(jù)統(tǒng)計，秦巴地區(qū)農(nóng)村中重金屬鎘以及鉻污染均較為嚴(yán)重[1]，且秦巴地區(qū)金屬礦資源較為豐富，有鉛鋅礦、銀銅礦等，有些礦伴生鎘、鈷或者稀土礦等，礦山開采也導(dǎo)致了秦巴地區(qū)的土壤重金屬污染。

2.2 秦巴地區(qū)土壤重金屬污染危害現(xiàn)狀

土壤重金屬污染不僅威脅動植物生長發(fā)育，還會造成水體污染，同時也嚴(yán)重危害人們的健康以及經(jīng)濟(jì)收益等。

土壤負(fù)載環(huán)境中有70%±20%的污染物[2]，其中，重金屬污染物具有較好的穩(wěn)定性，容易向動植物體內(nèi)轉(zhuǎn)移，過量重金屬容易造成動植物發(fā)育不良甚至死亡，嚴(yán)重危害生態(tài)平衡，并影響農(nóng)業(yè)以及畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，降低農(nóng)牧業(yè)收益。受污染土壤被雨水沖刷流入河流湖泊等地，還會污染水體，危害水生動植物安全；人類在食用重金屬超標(biāo)的植物、肉類以及水產(chǎn)品后，容易中毒，嚴(yán)重影響健康；所以被污染的土壤不適合再種植農(nóng)作物或牧草等，同時還應(yīng)該盡快治理修復(fù)，以免造成危害。

3 秦巴地區(qū)土壤重金屬污染主要來源及預(yù)防措施分析

通過對秦巴地區(qū)的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，其重金屬污染主要來源包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、生活垃圾以及運輸?shù)?，預(yù)防土壤重金屬污染，需加強對污染源的管控，減少重金屬污染物排放，并加強重金屬污染物的循環(huán)利用。

3.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染及預(yù)防措施

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染主要包括農(nóng)藥肥料污染、污水灌溉以及地膜污染等[3]。例如，陜南茶園中重金屬污染的主要來源就是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染。

我國化肥中重金屬含量限制標(biāo)準(zhǔn)并不全面，標(biāo)準(zhǔn)中涉及的化肥種類以及重金屬種類都需要進(jìn)一步擴(kuò)大范圍，重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)也需要進(jìn)一步科學(xué)規(guī)范[4]，使用重金屬含量較高的肥料農(nóng)藥以及通過非正規(guī)渠道購買的不達(dá)標(biāo)肥料農(nóng)藥，或者在施加肥料農(nóng)藥過程中不合理使用，都會對土壤造成不同程度的重金屬污染；污水灌溉是我國北方缺水地區(qū)常用的一種灌溉方式，污水中含有氮磷等營養(yǎng)元素，能夠緩解水資源短缺現(xiàn)象并且提高土壤肥力，但是如果污水中含有重金屬等有害物質(zhì)，也會造成土壤重金屬污染；地膜生產(chǎn)中，常加入鎘、鉛以及鋅等重金屬，起到熱穩(wěn)定作用，地膜在使用過程中會老化破碎，如果遺留在土壤中沒有及時清理，會造成土壤重金屬污染。

針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)引發(fā)污染的預(yù)防措施主要為科學(xué)合理進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。首先，政府應(yīng)合理科學(xué)規(guī)范農(nóng)藥化肥中的重金屬含量；其次，種植者應(yīng)從正規(guī)渠道購買化肥農(nóng)藥，并合理使用；再次，使用污水灌溉時，應(yīng)做好水質(zhì)監(jiān)測及處理工作，確保污水中有害物質(zhì)被消除，同時做好污水中重金屬回收工作；最后，應(yīng)及時檢查地膜，如有破損現(xiàn)狀應(yīng)及時回收處理并更換，禁止將地膜遺棄在土壤中。

3.2 工業(yè)生產(chǎn)污染及預(yù)防措施

工業(yè)生產(chǎn)污染中的廢水廢渣中含有的重金屬會直接對土壤造成污染，廢氣和粉塵會隨著大氣沉降(包括隨降水進(jìn)入土壤的濕沉降和直接下降進(jìn)入土壤的干沉降兩種)進(jìn)入土壤，從而造成土壤重金屬污染。例如，陜南地區(qū)鉛鋅尾礦區(qū)普遍存在銅、鋅、鉛、鎘、錳、鈷等重金屬污染現(xiàn)象[5，10]。

預(yù)防工業(yè)生產(chǎn)污染的措施主要包括：首先，提高工業(yè)污染物處理技術(shù)，采用閉路循環(huán)技術(shù)以及無毒無害技術(shù)等污染物處理技術(shù)，減少重金屬的浪費和排放；其次，發(fā)展綠色循環(huán)生產(chǎn)，積極預(yù)防生產(chǎn)過程中的重金屬污染，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)加強污染物排放管理；再次，提高生產(chǎn)工藝水平，開展重金屬污染綜合防治項目，加強對重金屬的再利用。

3.3 生活及運輸污染

生活及運輸污染主要包括生活垃圾中重金屬污染、汽車尾氣以及機動車磨損或燃燒污染等。首先，廢舊電器、手機以及電池等生活垃圾中含有重金屬，被雨水沖刷后重金屬容易進(jìn)入土壤或水體中；如果填埋處理，一定時間后重金屬會直接滲入土壤。其次，汽車尾氣釋放的鉛鎘銅鋅等重金屬會隨著大氣沉降污染土壤。此外，機動車中含有的鍍金屬部件、輪胎等磨損，以及發(fā)動機、汽油、潤滑油等燃燒也會釋放重金屬污染土壤。

應(yīng)對生活及運輸?shù)奈廴镜闹饕A(yù)防措施包括：做好生活垃圾分類處理以及加強控制汽車尾氣排放等。例如，2019年北京、上海、廣州、深圳等城市開始實施生活垃圾分類，預(yù)計2020年底將擴(kuò)大到46個城市；并將逐步全面實行垃圾分類，做好不同垃圾的處理工作，對有重金屬污染的生活垃圾，做好回收利用工作，嚴(yán)禁隨意堆放、填埋及焚燒。在控制汽車尾氣方面，北京上海等地實施限號出行，比亞迪等公司研發(fā)銷售新能源汽車；提倡低碳環(huán)保綠色出行，共享單車在全國推廣，支付寶等手機APP也出綠色出行等活動；此外，汽車尾氣凈化器開始推廣使用，汽油品質(zhì)也不斷提高[6]。

4 秦巴地區(qū)土壤重金屬污染治理技術(shù)分析

土壤重金屬污染治理技術(shù)種類多樣，可以分為生物方式、化學(xué)方式以及工程理化方式等。在實際應(yīng)用中，根據(jù)秦巴地區(qū)的實際污染情況，可以多種方式結(jié)合使用，如秦巴地區(qū)山區(qū)縣一個山村治理項目，2012年檢測出該地大米鎘超標(biāo)，之后開始進(jìn)行土壤重金屬污染治理，對中輕度污染土地主要采用化學(xué)活化與超富集植物修復(fù)相結(jié)合方法；重度污染土地采用化學(xué)原位穩(wěn)定化與低積累作物安全聯(lián)合修復(fù)技術(shù)[7]。

4.1 生物治理技術(shù)

生物治理技術(shù)是利用動植物將土壤中重金屬轉(zhuǎn)移到動植物體內(nèi)，以實現(xiàn)土壤重金屬污染降低的目的，主要包括植物治理(利用重金屬超富集植物等)、低等動物治理(利用蚯蚓等)以及微生物治理(如富汞細(xì)菌等)。

對于中輕度污染的土壤，可以采用生物治理技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，其優(yōu)點是成本低，無污染，此外如用蚯蚓治理，蚯蚓糞還能夠增加土壤肥力；缺點是修復(fù)時間較長，且污染程度不能超過動植物的承受范圍。

4.2 化學(xué)治理技術(shù)

化學(xué)治理技術(shù)是利用化學(xué)試劑與土壤中重金屬發(fā)生反應(yīng)。常用的有化學(xué)原位穩(wěn)定化技術(shù)、土壤活化技術(shù)以及化學(xué)淋洗法等?；瘜W(xué)技術(shù)優(yōu)點是操作簡單、長效性好，可以用于重度土壤污染，缺點是化學(xué)試劑容易造成二次污染。

土壤活化技術(shù)是利用化學(xué)活化劑將過量的重金屬進(jìn)行活化處理，使重金屬能夠更容易更多地被植物提取吸收，常與植物修復(fù)一起使用。

化學(xué)原位穩(wěn)定化技術(shù)是將穩(wěn)定化劑注入到污染土壤中，以改變重金屬污染物的有效態(tài)含量，使其可以進(jìn)行低積累作物復(fù)墾。

化學(xué)淋洗法分為原位和異位，原位淋洗是將淋洗液注入要修復(fù)的土壤中，與重金屬反應(yīng)，然后再將帶有重金屬的液體收集；異位淋洗是將土壤挖掘出來后進(jìn)行篩選以及淋洗處理，例如北方某尾礦庫周邊鈾污染土壤采用該方法，發(fā)現(xiàn)去除效果較好[8]。

4.3 工程理化治理技術(shù)

工程理化治理技術(shù)主要包括熱解吸法等。熱解吸法是污染土壤中加入試劑后做加熱處理，該方法適用于較少量污染土壤，例如低溫?zé)峤馕ㄊ怯晒I(yè)回收系統(tǒng)國際公司開發(fā)，并由美國能源公司Beatty建立工業(yè)裝置，可用于處理污染土壤及其他危險廢物[9]。