土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)技術(shù)研究

王慧芳 李轅成 楊雪 呂東蓬

摘? ? 要：土壤以多種方式影響著人們的健康。文章主要從近些年國(guó)內(nèi)外土壤重金屬污染的現(xiàn)狀、常見(jiàn)土壤重金屬，如鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）、鉛（Pb）等對(duì)人體的危害，介紹了相關(guān)修復(fù)方法，主要有物理、化學(xué)、生物3種修復(fù)方式。其中，物理法包括電修法、空氣浸提技術(shù)等，化學(xué)法包括氧化還原技術(shù)、添加天然無(wú)機(jī)礦物材料等，生物法包括植物、動(dòng)物、微生物以及聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，而生物修復(fù)技術(shù)由于成本低、不會(huì)引起二次污染，受到人們的廣泛關(guān)注。

關(guān)鍵詞：土壤重金屬;重金屬污染;聯(lián)合修復(fù)

文章編號(hào)：1005-2690（2021）20-0081-02? ? ? ?中國(guó)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：X53? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食基本上都來(lái)源于土壤。據(jù)國(guó)土資源部調(diào)查報(bào)告顯示，我國(guó)被重金屬污染的耕地已達(dá)到了1 000 hm2，約占我國(guó)耕地面積的10%[1]。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土壤污染越來(lái)越嚴(yán)重。污染物中含有大量的重金屬元素，在土壤中會(huì)隨地下水進(jìn)入到食物鏈中，影響人們的身體健康，因此土壤重金屬污染受到了廣大學(xué)者的關(guān)注，并提出許多相應(yīng)的解決措施?？萍茧m然帶給了人們很多便利之處，但也給環(huán)境帶來(lái)了許多負(fù)面影響。

1? ?重金屬土壤現(xiàn)狀

1.1? ?國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

中國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量全國(guó)調(diào)查報(bào)告（2014年）顯示，我國(guó)土壤污染已達(dá)16.1%，重度污染、中度污染、輕度污染及輕微污染的占比分別為1.1%、1.5%、2.3%、11.2%。土壤污染的種類(lèi)主要有重金屬污染、有機(jī)污染物污染、放射性元素污染和病原微生物污染，其中重金屬污染由于具有累積性、隱蔽性、不可降解性等特點(diǎn)，給人們帶來(lái)了巨大的危害[2]。

1.2? ?國(guó)外現(xiàn)狀

人們每天使用數(shù)千種不同的化學(xué)物質(zhì)，據(jù)環(huán)境污染期刊-特刊全球土壤污染狀況報(bào)道，到2030年，全球非藥物化學(xué)物質(zhì)的使用將激增，導(dǎo)致環(huán)境污染負(fù)擔(dān)不斷增加[3]。20世紀(jì)中葉，美國(guó)、荷蘭、日本等國(guó)家隨意傾倒化學(xué)試劑，當(dāng)?shù)赝寥辣粐?yán)重污染[4]，截至目前，土壤污染已遍布各大洲各大洋，但是這些發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)施管理措施較早，比如荷蘭從1985年開(kāi)始對(duì)土壤污染采取有效措施，國(guó)土面積45 000 km2的荷蘭每年用于修復(fù)受污染土地的費(fèi)用折合人民幣達(dá)到31億元以上[5]。

2? ?重金屬危害

人類(lèi)的活動(dòng)對(duì)土壤造成了不同程度的污染，主要有自然因素和人為因素污染。自然因素由火山噴發(fā)、泥石流等引起;人為因素主要是由于金屬的采礦、冶煉、汽車(chē)尾氣、不合理施用農(nóng)藥化肥等。重金屬帶給人們的危害不容小覷。相關(guān)研究表明，中國(guó)34種重金屬中，污染最嚴(yán)重的是鎘（Cd）和汞（Hg），在我國(guó)湖南、廣西、云南和廣東最為嚴(yán)重[6]。其次還有砷（As）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鉻（Cr）等重金屬也是污染我國(guó)土壤的主要金屬元素，曾經(jīng)轟動(dòng)世界的日本“水俁病”就是由汞中毒引起的，典型癥狀有智力遲鈍、言語(yǔ)不清、耳聾等。

鎘是生物毒性最強(qiáng)的重金屬元素，通過(guò)食物鏈的方式進(jìn)入到人體中。當(dāng)人體中的鎘含量超過(guò)一定量時(shí)就會(huì)鎘中毒，出現(xiàn)咳嗽、胸悶、嘔吐等癥狀。

汞主要是由于農(nóng)藥化肥的使用，以及隨意堆放含有大量汞的廢棄物，使得土壤受到了污染，由于近些年人類(lèi)活動(dòng)日益頻繁，土壤中的汞含量也越來(lái)越多。汞中毒的人會(huì)表現(xiàn)出抽搐、情緒激動(dòng)、精神失常等癥狀。

砷是一類(lèi)致癌物質(zhì)，單質(zhì)砷無(wú)毒，但形成的化合物均有毒性，過(guò)量的砷會(huì)影響正常的細(xì)胞代謝，嚴(yán)重的砷中毒表現(xiàn)為休克、腎衰竭。

鉛也是常見(jiàn)的一種有毒重金屬元素，當(dāng)進(jìn)入到人體中累積時(shí)就會(huì)產(chǎn)生毒性，導(dǎo)致意識(shí)喪失、瞳孔散大、危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

鉻廣泛存在于大氣、土壤、水及動(dòng)植物體中，土壤中鉻主要來(lái)源于大氣中重金屬鉻的沉降，農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜的使用及污水灌溉，鉻會(huì)導(dǎo)致機(jī)體的腎臟出現(xiàn)病理?yè)p傷，胚胎發(fā)育畸形，還會(huì)引起各種皮膚病。

3? ?土壤重金屬防治技術(shù)

3.1? ?物理技術(shù)

物理技術(shù)主要有客土、電修法、玻璃化技術(shù)、蒸汽浸提技術(shù)等。

客土是指由其他地方移過(guò)來(lái)，用于換掉當(dāng)?shù)赝寥赖耐鈦?lái)土壤，通常是指質(zhì)地好的壤土或人工土壤，但這樣的客土數(shù)量并不多，還需添加其他物質(zhì)。

電修法是將含有重金屬的污染物通過(guò)電場(chǎng)的作用將污染物與重金屬進(jìn)行分離然后再集中處理的過(guò)程[7]。

蒸汽浸提技術(shù)主要通過(guò)降低土壤中的空氣蒸氣壓，使土壤中的污染物通過(guò)蒸汽的形式脫離土壤。

玻璃化技術(shù)源于20世紀(jì)五六十年代核廢料的玻璃化處理技術(shù)，近些年才被應(yīng)用到治理土壤中[8]。美國(guó)能源部于1980年開(kāi)始原位玻璃化修復(fù)試驗(yàn)，到1992年底已進(jìn)行了160次試驗(yàn)、125個(gè)示范工程[9-10]。

3.2? ?化學(xué)技術(shù)

通過(guò)化學(xué)改良劑與重金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)從而沉淀，或降低污染物的遷移性和毒性[11]。氧化還原修復(fù)技術(shù)是通過(guò)氧化還原反應(yīng)，將污染物分解為毒性比較小的物質(zhì)，增加其移動(dòng)性，再通過(guò)降水或灌溉將耕種層土壤中重金屬淋洗到土壤深層，從而減少植物根系的接觸[12]，例如添加螯合劑等，該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、周期短等優(yōu)點(diǎn)。還有天然無(wú)機(jī)礦物材料，如石灰、沸石等能緩沖土壤中的pH值[13-14]。

3.3? ?生物技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)主要包括植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和微生物修復(fù)。

植物修復(fù)是指通過(guò)超富集植物將重金屬?gòu)耐寥乐腥コ?，包括植物提取、植物揮發(fā)和植物固定。祝紅偉等人就蒲公英對(duì)重金屬鎘鉛銅汞砷的影響做了試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，蒲公英可以顯著降低土壤中重金屬的含量，但是蒲公英各部位對(duì)土壤重金屬的吸收存在差異[15]。

動(dòng)物修復(fù)是指某些動(dòng)物通過(guò)其自身的代謝活動(dòng)可以影響土壤中重金屬的濃度，比如蚯蚓和鼠類(lèi)等動(dòng)物在一定程度上可以降低土壤中重金屬的含量。蚯蚓是土壤中常見(jiàn)的動(dòng)物，可以疏松土壤[16]。

微生物修復(fù)是利用細(xì)胞壁中的活性基團(tuán)使重金屬離子吸附在微生物的細(xì)胞壁上，從而使重金屬離子不能進(jìn)入到細(xì)胞的核心區(qū)域[17-19]。張勝爽在微生物對(duì)植物修復(fù)土壤鉛污染的促進(jìn)效應(yīng)中，供試植物為黑麥草、黑心菊;供試菌種為菌株BY-1嗜麥芽窄食單胞菌S.maltophilia、FB-4擬青霉菌Paecilomyces sp。試驗(yàn)結(jié)果表明，供試植物和供試微生物均對(duì)土壤中的鉛有去除效果，當(dāng)二者結(jié)合時(shí)去除效果更佳[20-21]。

4? ?結(jié)語(yǔ)

土壤重金屬污染一直是人們面臨的一大難題，雖然現(xiàn)在已有多種治理土壤中重金屬污染的方法，但還是要具體問(wèn)題具體分析。每種修復(fù)技術(shù)都存在其長(zhǎng)處和弊端，在修復(fù)過(guò)程中應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短，將多種技術(shù)結(jié)合，找到更好的修復(fù)技術(shù)。

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（編輯：郭志陽(yáng)）