我國土壤重金屬污染現狀監(jiān)測及其防治淺析

姜 娜

（山東省聊城生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 聊城 252000）

人口數量的持續(xù)增長和經濟規(guī)模的快速發(fā)展使得我國在發(fā)展進程中面臨著更加嚴峻的土壤環(huán)境問題，重金屬是導致土壤污染的主要因素。2020年進行的全國土壤污染調查結果顯示，我國耕地的土壤重金屬超標率為20.1%，特別是汞、砷、鉛、鎘元素的超標非常明顯，鎘元素是對土壤造成污染程度最嚴重的重金屬。深入探究土壤重金屬污染狀況、污染來源、污染發(fā)展才能夠更有針對性地進行污染防控，從源頭減少土壤重金屬污染造成的影響。土壤重金屬的來源非常復雜，重金屬在土壤中受到多種因素影響后會不斷累積并發(fā)生遷移，遭遇重金屬污染后的土壤的空間特性更加復雜。在面對土壤重金屬污染時必須要準確進行監(jiān)測才能夠更好地完成重金屬污染來源分析，明確重金屬污染的變化情況，采取更具有針對性的重金屬污染防治措施，從源頭控制土壤重金屬污染。

1 土壤重金屬污染概述

土壤中的重金屬主要來自于人為來源和自然來源，土壤母質是重金屬自然污染的主要來源，而人類的農業(yè)生產、工業(yè)生產和日常生活則是人為污染的主要來源。重金屬通過多種途徑進入土壤，圍繞重金屬污染的來源展開識別和分析可以確定每一種來源對土壤中重金屬污染含量的影響并確定重金屬進入土壤的主要途徑。有色金屬在采選及排放的重金屬廢氣和廢水會通過沉降和灌溉途徑進入土壤，礦渣等固體廢棄物則會通過溶蝕擴散途徑進入土壤。礦冶活動會造成礦產周邊及下游江河沿岸發(fā)生大量的重金屬積累情況，由此而出現的重金屬污染分布非常顯著，我國土壤重金屬污染主要集中于華中地區(qū)、西南地區(qū)、珠三角和長三角地區(qū)。我國土壤重金屬污染的金屬類型較為集中，但是不同區(qū)域的重金屬污染程度有存在差異，鎘-銅、砷-鎘-鉛為主的多種重金屬復合型污染是我國土壤重金屬污染的主要類型。我國民眾活動范圍的不斷擴大和經濟發(fā)展中心的轉移使得土壤污染類型不斷增加的同時污染程度也在不斷加劇，特別是礦場和耕地的土壤污染狀況尤為嚴重。中國的土壤重金屬污染情況較為嚴重且總量較大，已遭受重金屬污染的土壤主要分布在水資源較為豐富的地區(qū)，這些土壤在得到修復后能夠有效用于農業(yè)生產，中輕度污染土壤在經過重金屬治理后可以顯著提升糧食產量，重度污染土壤在經過土壤修復治理后能夠恢復生態(tài)功能并創(chuàng)造經濟價值。我國土壤重金屬污染問題得到治理后既能夠增加我國的糧食產量并提升農民收入，更能夠有效保護污染區(qū)域周邊民眾健康，土壤重金屬污染監(jiān)測及防治同時具備經濟價值、社會價值和生態(tài)價值[1]。

2 我國土壤重金屬污染監(jiān)測現狀分析

土壤重金屬污染監(jiān)測需要采取合適方式對土壤樣品進行檢測，現階段我國采用了包括光譜分析、電化學分析、磁性檢測等在內的多種監(jiān)測方式，現代檢測技術的有效運用能夠顯著降低土壤重金屬污染檢測和監(jiān)管的難度，更能夠在土壤環(huán)境監(jiān)測之中真實地反映出土壤污染狀況?，F階段常用的土壤重金屬監(jiān)測方法主要包括了現場快速監(jiān)測方法和實驗室監(jiān)測方法，二者各有優(yōu)勢又各有短板，充分發(fā)揮不同監(jiān)測方式的優(yōu)勢對于重金屬污染快速高效監(jiān)測具有重要意義[2]。

2.1 實驗室監(jiān)測方法

實驗室中常用的土壤重金屬監(jiān)測方法主要包括了原子吸收光譜法、分光光度法、原子熒光光譜法、電化學分析法和極譜分析法，這些方法均可以用于實驗室監(jiān)測。例如電化學分析法就是經常使用的監(jiān)測方法之一，它已經廣泛用于土壤痕量元素監(jiān)測，但是以電化學分析為代表的監(jiān)測方式卻需要首先利用土樣消解對土壤樣品進行處理，強酸物質的使用可能會造成土壤的二次污染。建立在特定化學反應基礎之上的土壤樣品分析技術書用于常量分析，結果準確且費用適中，但是前期的處理過程卻需要花費大量的時間與精力，實驗靈敏度和準確性也會受到不利影響。光譜分析技術的操作程序較為簡單，成本投入相對較少，檢測環(huán)境要求不高，這也使其成為了重金屬實驗室檢測的常用技術，特別是在批量土壤樣品檢測方面具有突出優(yōu)勢，但是樣品采集之前卻需要完成細碎工作，總體效率無法得到保障，同時也影響檢測結果的準確性。磁性檢測也是實驗室常用的檢測方法，成本較低且能夠提供較為全面的信息，在時間成本和經濟成本控制方面具有優(yōu)勢，特別是能夠加快圖像處理和空間分析效率，但是卻只能夠用于磁性土壤重金屬的檢測，很多情況下并不適用這種檢測方法。

2.2 現場快速監(jiān)測方法

土壤重金屬的實驗室監(jiān)測需要大量實驗人員參與并且使用專業(yè)的實驗設備及儀器，監(jiān)測和實驗成本較高，監(jiān)測用時較長，結果等待時間很長，樣品的運送和制備都會受到一些外界因素的感染與影響，進而影響到監(jiān)測結果的準確性，在實踐過程中無法全面落實實驗室監(jiān)測。圍繞現有土壤監(jiān)測技術展開分析能夠發(fā)現，磁化率監(jiān)測等技術能夠在現場進行土壤重金屬含量的連續(xù)監(jiān)測，進而準確地判斷出土壤的污染程度。眾多研究者圍繞現場快速監(jiān)測技術展開了研究，重點關注監(jiān)測效率提升監(jiān)測精準優(yōu)化。例如太赫茲光譜法就是一種較為成熟的現場快速監(jiān)測方法，它能夠支持現場重金屬即時檢測需求，對多種土壤樣品展開更廣范圍的檢測，未來需要對該技術的全面應用展開進一步研究和完善。

3 土壤重金屬污染監(jiān)測發(fā)展趨勢

科技的發(fā)展催生了多種全新的檢測技術，很多技術正在從實驗室走向實踐應用，各個監(jiān)測機構也在探索全新的檢測方法，其主要發(fā)展趨勢包括以下幾點：

3.1 監(jiān)測設備智能化

土壤重金屬污染的主要污染因素及成分日益復雜，傳統(tǒng)的檢測方法無法準確地檢測各種污染元素及其含量，而且實驗室儀器的檢測精度也很難滿足越來越高的監(jiān)測要求。傳統(tǒng)的實驗室檢測需要在樣品檢測之前進行一系列的土壤樣品處理，例如干燥、去雜、再消解等等，這將會耗費大量的時間和精力，不利于重金屬污染檢測的高效進行，進而影響到土壤重金屬污染監(jiān)測的順利推進。從現有發(fā)展情況和監(jiān)測需求來看，未來土壤檢測對于儀器設備的要求將會不斷提升，確保土壤重金屬污染檢測能夠快速完成并獲得更加精確的檢測結果，實現人力物力的進一步降低，智能化設備的大量應用能夠減少人為因素造成的干擾和影響。

3.2 監(jiān)測結果精準化

自上世紀中期以來，監(jiān)測檢測行業(yè)在檢測設備改進創(chuàng)新方面進行了大量的嘗試，多種儀器設備開始廣泛用于土壤樣品的檢測，但是傳統(tǒng)檢測方式消耗時間較長且無法保證精準性。隨著上世紀八九十年代，信息技術開始對實驗室測試技術產生全方位影響，檢測結果精度已經從mg級別提升至ng級別。由此可見檢測行業(yè)的持續(xù)發(fā)展特別是技術設備的研發(fā)使得檢測精度得到了有效提升。在可以預見的未來，高光譜遙感探測技術的研發(fā)與應用將會進一步提升檢測結果的精度，為土壤重金屬檢測提供更加準確的依據。

3.3 監(jiān)測技術聯(lián)動化

傳統(tǒng)的土壤重金屬檢測技術方法過于簡單且技術短板較為明顯，例如精準度較高的檢測技術存在耗時長、設備價格高昂、維修使用成本偏高等等不足，檢測簡潔快速的檢測技術則存在結果精度不足、無法滿足現階段土壤重金屬檢測標準的問題。因此在未來將會進一步探索將不同檢測技術聯(lián)合使用并實現優(yōu)勢整合的全新方法，實現監(jiān)測技術的聯(lián)動化發(fā)展[3]。

4 我國土壤重金屬污染策略與建議

4.1 政府主導，加大環(huán)境監(jiān)管治理力度

土壤重金屬污染對生產生活及環(huán)境保護均具有非常不利的影響，政府在土壤污染監(jiān)管和生態(tài)環(huán)境綜合治理等方面均發(fā)揮著關鍵性作用，政策法規(guī)的制定能夠有效引導和規(guī)范環(huán)境治理修復產業(yè)的持續(xù)發(fā)展。在環(huán)境污染監(jiān)管方面應該依據環(huán)境保護標準實現工農業(yè)生產過程的監(jiān)管強化，重點監(jiān)管礦產資源開發(fā)活動及企業(yè)污染物排放情況，有效監(jiān)控污染物并開展專項執(zhí)法檢查活動，主要監(jiān)管檢查內容包括存儲設施、治污設施、周邊環(huán)境管理等等。環(huán)境管理部門要強化未污染土壤的保護力度，在保護區(qū)域內制定更加嚴格的環(huán)境準入制度，同時也要嚴格控制污水灌溉及污泥農用，避免對耕地造成新的污染。在土壤污染治理方面要根據不同土壤污染情況的差異制定分類管理策略，輕度重金屬污染的土壤可以采用非糧作物修復或農藝調控措施，重度重金屬污染的土壤則可以采用物理化學修復或種植結構調整方式進行治理，分類手段的應用既能夠實現重金屬污染治理，又能夠有效控制成本。政府主管部門應該積極與科研院所及企業(yè)展開合作，積極將重金屬污染治理和土壤修復的最新科技成果投入實踐應用，通過有效政策引導社會資金全面參與投資，進一步強化土壤重金屬污染的防治力量[4]。

4.2 科技驅動，強化技術集成創(chuàng)新探索

土壤重金屬污染治理需要實現污染各個技術環(huán)節(jié)的全面完善，從源頭完成廢氣、廢水和廢渣的全面治理，將其與資源高效利用技術更好地整合，結合各個工程的實際情況采取有效的干預措施。在土壤污染治理環(huán)節(jié)要充分發(fā)揮減量滅活修復治理技術，現有的生物技術、化學技術、工程技術均存在單一性問題，因此需要對現有技術進行進一步的改進優(yōu)化，結合國內外的先進技術和經驗實現全面修復，有效控制修復效率和修復成本，建立高效的土壤重金屬污染防治體系。技術集成與創(chuàng)新可以根據各地的實際情況和各個區(qū)域的差異構建起分區(qū)分類分級的環(huán)境質量控制系統(tǒng)，展開環(huán)境風險評估并為環(huán)境修復提供技術支持。

4.3 示范先行，構建污染防治示范區(qū)

土壤重金屬污染防治需要國家政策的全方位支持以及法律法規(guī)的規(guī)范引導，更需要地方政府部門與環(huán)境保護部門展開密切合作，同時也需要社會企業(yè)以及公眾的全面參與，最終形成土壤重金屬污染防治聯(lián)盟，借助聯(lián)盟力量及協(xié)同創(chuàng)新展開因地制宜的智力與修復。根據我國現階段土壤重金屬污染情況以及治理情況，應該嘗試建立起監(jiān)測、生產、治理協(xié)同的防治模式，將地方規(guī)劃與環(huán)境治理有效結合起來，重點關注重金屬污染較為嚴重和危害較為突出的區(qū)域，例如廣西環(huán)江、湖南石門、湖南株洲等地，將成熟的監(jiān)測技術和治理技術在這些地區(qū)大規(guī)模應用，逐漸形成規(guī)模化的工程示范區(qū)，在完成土壤重金屬污染治理的基礎上構建起綜合性試驗示范區(qū)，推動經濟效益、生態(tài)效益與社會效益的全面統(tǒng)一，強化重金屬污染的網格化檢測以及技術成果的全面展示。在工作成果示范的構成中結合不同地區(qū)的實際情況構建起因地制宜的綜合系統(tǒng)解決方案，進而在全國其他同類型地區(qū)推廣和應用，以點帶面地完成重金屬污染的全面防治，切實發(fā)揮土壤重金屬防治示范區(qū)的樣板功 能[5]。

4.4 市場帶動，探索重金屬污染產業(yè)防治

我國依然面臨著非常嚴峻的土壤重金屬防治任務，環(huán)境修復也存在著廣闊的市場前景，特別是連片地區(qū)的重金屬污染治理工作必須要建立在先進技術的工程應用和產業(yè)發(fā)展基礎之中。全面提升技術裝備水平、產品技術水平以及整體服務水平對于土壤重金屬污染防治具有重要意義，特別是土壤重金屬的穩(wěn)定固化、污染土壤低成本高效修復、生物治理、二次污染處理、資源回收利用等等技術能夠在大規(guī)模重金屬污染土壤治理中發(fā)揮關鍵性作用。面向土壤重金屬污染治理需求展開產業(yè)化創(chuàng)新探索并逐漸實現工程示范應用推廣是現階段關注的重點，引導科技企業(yè)及環(huán)保企業(yè)研發(fā)具有更強可靠性和穩(wěn)定性的修復產品對于整個行業(yè)發(fā)展具有關鍵性作用，在未來應該進一步明晰產業(yè)化的目標，整合不同部門和不同行業(yè)的力量，研發(fā)具有更強市場競爭力和更低成本的修復技術、國家和相關部門通過政策傾斜吸引社會力量加大投入，共同展開污染控制和環(huán)境修復，探索切實可行的商業(yè)模式，將技術成果轉化為多重收益，逐漸實現我國土壤重金屬污染狀況的全面好轉。

5 結語

現階段我國土壤重金屬污染情況依然嚴峻，針對實際監(jiān)測需求采取不同的監(jiān)測技術對于環(huán)境治理具有重要意義，土壤重金屬污染檢測技術也將隨著科技的發(fā)展與時代的進步不斷創(chuàng)新與革新。通過政策法規(guī)及政府力量的引導，社會各界的共同參與以及科學技術的有效發(fā)展，我國將逐漸構建起土壤重金屬污染防治的科學模式，進而實現土壤重金屬污染的有效防治，為生態(tài)環(huán)境保護以及土壤資源高質量利用提供支持，推動經濟利益、社會效益、生態(tài)效益的全面豐收。