淺析土壤重金屬污染與防治修復(fù)

董玉梅 李燕

(德州市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心，山東 德州 253011)

1 土壤重金屬污染問題的現(xiàn)狀與污染成因

1.1 我國土壤污染現(xiàn)狀

土壤是人類不可或缺的生存資源。人類從土壤中獲得足以休養(yǎng)生息的物質(zhì)財(cái)富，沒有土地，人類難以生存。人們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)土壤環(huán)境資源缺乏足夠的保護(hù)意識(shí),造成土壤污染狀況日趨嚴(yán)重。近些年,我國工農(nóng)業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，土壤環(huán)境污染程度越來越高，污染物的含量不斷增加,種類也不斷增多。土壤重金屬污染已經(jīng)嚴(yán)重影響人們的生活，威脅著每一個(gè)人的生命安全。土壤重金屬污染是指比重大于5的金屬或其化合物侵入土壤造成的污染，目前人們已發(fā)現(xiàn)包括鎘(Cd)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、錳(Mn)、砷(As)、汞(Hg)、鋅(Zn)等大約45種重金屬元素。我國受砷、鎘、鉛、鉻等重金屬污染的耕地面積大約占全部耕地面積的1/5。據(jù)我國2016年農(nóng)業(yè)部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，我國每年因?yàn)橹亟饘傥廴就寥蓝辜Z食產(chǎn)量降低1000萬t以上。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的污水灌溉區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，我國有大約140萬hm2的污水灌溉區(qū)，而有64.8%的土地面積遭受重金屬污染。污水里的重金屬污染物使土壤中的植物遭受二次污染。生物體吸收了這些有毒有害的物質(zhì)，如汞、鉛、鋅、鎘、銅等金屬元素，通過食物鏈等渠道進(jìn)入到人身體內(nèi)，給人們的身體健康埋下巨大隱患，甚至?xí)p害人體的生理器官，嚴(yán)重影響身體健康。

1.2 我國土壤重金屬污染成因

土壤重金屬污染原因廣泛，主要有過量使用化肥農(nóng)藥、工業(yè)和生活污染、交通污染等?；兽r(nóng)藥是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物資，農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)防治農(nóng)作物的病蟲危害具有至關(guān)重要的作用，但是由于缺乏正確科學(xué)選用農(nóng)藥品種和使用方法的指導(dǎo)，造成土壤的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞；化肥可以大幅提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，農(nóng)民為了追求高產(chǎn)，長期施用過量的化肥，造成土壤酸化板結(jié)，不但降低了土壤肥力，還嚴(yán)重破壞了土壤耕地層的質(zhì)量；長期使用化肥和農(nóng)藥造成嚴(yán)重的土壤和農(nóng)作物重金屬的累積污染問題。工業(yè)和生活污染是指工業(yè)及生活污水和垃圾,其中含有大量的重金屬、有機(jī)物等大量有毒有害物質(zhì)，將未經(jīng)處理的工業(yè)污水直接灌溉農(nóng)田，造成部分農(nóng)田嚴(yán)重污染，破壞了土壤生態(tài)環(huán)境；凡以重金屬和含有重金屬的材料為原料的行業(yè)，在生產(chǎn)過程中如果將未經(jīng)嚴(yán)格處理的廢液、廢渣、廢水排放，都會(huì)造成重金屬地污染。

2 土壤重金屬污染的危害

土壤能夠?yàn)橹参锾峁┥L所需的基本營養(yǎng)元素，當(dāng)土壤中重金屬超標(biāo)時(shí)，將會(huì)影響植物對(duì)氮、磷的吸收，改變鉀的形態(tài)，從而影響植物的生長，引起植物生理特征的改變，高濃度的重金屬會(huì)引起植物營養(yǎng)不足，降低酶的有效性。有的農(nóng)作物可以富集重金屬，造成農(nóng)作物本身重金屬超標(biāo)，甚至有的逐漸轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，以有害的濃度通過食物鏈的方式在人類體內(nèi)蓄積，嚴(yán)重危害人體健康。人體攝入過多的重金屬會(huì)引起免疫力降低，呼吸系統(tǒng)紊亂等病變。鉛能通過破壞兒童的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，造成兒童的智力和行為障礙，也能對(duì)成人的神經(jīng)、消化、心血管等系統(tǒng)產(chǎn)生危害。攝入過量的鎘，可使骨折發(fā)生幾率增加和骨密度降低，能夠?qū)θ梭w的腎、肝、肺、骨骼，以及血液和免疫系統(tǒng)產(chǎn)生傷害。Pb、Hg能夠通過影響人的妊娠，引發(fā)胎兒的流產(chǎn)、畸形、死亡等。砷能夠造成肝脾腫大、肝腹水、抑制兒童智力發(fā)育，還能引發(fā)黑腳病、糖尿病、腎病、腦血管等方面的疾病。人體內(nèi)積蓄過多的銅元素,會(huì)引起銅中毒，造成機(jī)體代謝紊亂,嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致急性腎功能衰竭。在土壤重金屬污染、大氣污染和水污染三者中，土壤重金屬污染很難得到有效治理。土壤中匯聚的多種重金屬會(huì)對(duì)土壤環(huán)境、動(dòng)物、植物、微生物都產(chǎn)生嚴(yán)重傷害。

3 土壤重金屬污染的防治措施

3.1 制定管理和監(jiān)督的法律法規(guī)

面對(duì)日益嚴(yán)重的土壤重金屬污染，應(yīng)當(dāng)建立和完善保障土壤污染防治與修復(fù)工作順利進(jìn)行的政策和法律法規(guī)。2016年印發(fā)了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，2018年通過了《中華人民共和國土壤污染防治法》。2項(xiàng)法規(guī)都是以改善土壤環(huán)境質(zhì)量為核心，嚴(yán)格防治工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活等方面的重金屬污染，進(jìn)行土壤污染法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的制定與問責(zé)。土壤污染防治應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持預(yù)防為主，保護(hù)優(yōu)先，嚴(yán)控新增污染，分階段分類別管理，形成政府主導(dǎo)，企業(yè)擔(dān)責(zé)、公眾參與、社會(huì)監(jiān)督的土壤污染防治體系。保護(hù)土壤質(zhì)量，防治土壤污染是每一個(gè)公民和組織義不容辭的責(zé)任。

3.2 緊抓源頭，防控土壤重金屬污染源

嚴(yán)控土壤重金屬污染源必須從源頭抓起，針對(duì)污染源頭分類分級(jí)管理嚴(yán)控污染源。必須遵循預(yù)防為主，防與治相結(jié)合的基本原則。對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及居民生活的污染排放進(jìn)行嚴(yán)格控制。采取有效措施，以削減、控制和消除污染源。大力推廣清潔無毒工藝，減少或消除工礦企業(yè)重金屬污染物的隨意排放，對(duì)工業(yè)“廢水、廢液、廢渣”必須進(jìn)行回收和處理，嚴(yán)格控制污染物排放量與濃度，避免重金屬對(duì)土壤環(huán)境的二次污染。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥的控制方面，要增強(qiáng)廣大農(nóng)民群體保護(hù)耕地質(zhì)量的意識(shí)，加大土壤污染防治的宣傳和教育；執(zhí)法部門和農(nóng)藥監(jiān)測(cè)部門定期對(duì)市場(chǎng)上流通的農(nóng)藥產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)測(cè)，禁止或限制使用劇毒農(nóng)藥，積極推廣如除蟲菊酯、煙堿等植物體天然成分的毒性小、效果好、殘留低的農(nóng)藥；推廣開展天敵防治法，既要消除病蟲害對(duì)農(nóng)作物的威脅，又要把農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害降到最低程度。

4 做好污染土壤的防治修復(fù)工作

面對(duì)我國日益嚴(yán)重的土壤重金屬污染現(xiàn)狀,要充分認(rèn)識(shí)土壤重金屬污染的4大特點(diǎn)——不可逆性、治理難且周期長、累積與地域性、隱蔽性,積極采取各種各樣的修復(fù)治理措施，緩解土壤污染的程度，營造安全、美麗、幸福的生態(tài)環(huán)境。針對(duì)目前我國各地治理土壤重金屬污染采取的措施,一般有工程治理措施、化學(xué)治理措施、生物治理措施和農(nóng)業(yè)生態(tài)治理措施4種方法。

4.1 工程治理措施

工程治理措施作為一種比較具有權(quán)威性的土壤重金屬污染治理方法，可以從根本上解決重金屬的污染問題，但是實(shí)施起來工程量大，需要投入大量的人員和資金，而且會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤肥力，同時(shí)也需要處理置換出來的污染土壤。工程治理一般是通過客土、換土和深耕翻土等措施來治理土壤中的重金屬污染。污染比較嚴(yán)重、面積較小的農(nóng)業(yè)大棚的土壤污染適用客土法，把由別處移來的未被污染的潔凈土壤加入到受污染的土壤里面，大多會(huì)選用質(zhì)地好的人工土或沙壤土，降低土壤耕作層的重金屬濃度，減少重金屬對(duì)植物根系的毒害，加快土壤生態(tài)修復(fù)的速度。換土法是把受污染的土壤轉(zhuǎn)移出來，更換沒有被污染的潔凈土壤。這種方法可以很快修復(fù)受損土壤，效果明顯，但是換土法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本較高。對(duì)于具有放射性污染物或含有難分解易擴(kuò)散污染物的污染嚴(yán)重的景區(qū)花園和科研場(chǎng)所等面積較小的土壤可以采用換土法。污染較輕、耕作層較厚的土壤污染可采用深耕翻土法，翻土法是通過深耕技術(shù),拌勻、翻動(dòng)、混合耕作層土壤來降低土壤耕作層重金屬污染物的含量。

4.2 化學(xué)治理措施

化學(xué)治理就是向污染土壤投入抑制劑、改良劑，以降低重金屬的生物可利用度?；瘜W(xué)方法治理效果明顯，周期短、投資適中，但是不能確保治理效果的長期穩(wěn)定性。

4.3 生物治理措施

生物技術(shù)治理污染土壤是一種正在被廣泛推廣的新型治理措施。是通過植物、動(dòng)物和微生物的某些特有習(xí)性抑制、削減和改良吸收、降解土壤中污染物，降低重金屬毒性。植物修復(fù)技術(shù)是利用超富集植物吸收土壤中的過量重金屬，投資小和維護(hù)成本低，具有較高美化環(huán)境的價(jià)值、二次污染小的特點(diǎn)，是一種新興的、很有潛力的綠色安全修復(fù)技術(shù)，受到許多國家的青睞。微生物修復(fù)是在合適的環(huán)境條件下，充分利用大自然中天然存在的或人工培養(yǎng)的具有特定功能的微生物群的微生物代謝功能，達(dá)到將其降解成無毒物質(zhì)或降低有毒污染物活性的生物修復(fù)技術(shù)。微生物修復(fù)實(shí)際就是生物降解，是利用微生物群具有繁殖快、個(gè)體小、易變異、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)來達(dá)到對(duì)環(huán)境污染的分解作用，還可以降解和轉(zhuǎn)化那些“陌生”的化合物。

4.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)治理措施

農(nóng)業(yè)生態(tài)治理方法是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，采用一些因地制宜的土壤耕作管理制度，種植合適的植物品種，改善土壤的生態(tài)環(huán)境，減輕或阻斷重金屬對(duì)人體造成的危害。合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)種植區(qū)域，把高富集重金屬的經(jīng)濟(jì)作物或樹、花、草種植在重金屬污染嚴(yán)重區(qū)域，既能美化環(huán)境，又能凈化土壤；將低富集重金屬作物品種植在基本適宜區(qū)，這樣能夠減少重金屬在作物中的累積，提高土壤的質(zhì)量。農(nóng)業(yè)生態(tài)治理方法循環(huán)周期長、效果不明顯。

5 結(jié)束語

土壤中過高重金屬含量嚴(yán)重危害了人類的生存環(huán)境，對(duì)整個(gè)自然界地理環(huán)境都造成負(fù)面影響。采用單一的修復(fù)技術(shù)無法完全修復(fù)土壤，必須要以植物修復(fù)為主，優(yōu)化特定微生物的篩選，建立相關(guān)基因庫，培養(yǎng)超強(qiáng)工程菌，多種治理措施相輔相成，從而徹底清除土壤中的重金屬。做好土壤環(huán)境保護(hù)方面的知識(shí)引導(dǎo)和宣傳，提高人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，促進(jìn)土壤生態(tài)向健康的方向發(fā)展。