新時期土壤重金屬污染防治措施

武漢市生態(tài)環(huán)境局江漢區(qū)分局 萬惠君，曾繪錦

土壤重金屬污染問題受到社會的廣泛重視，尤其是在當(dāng)前工業(yè)化水平逐漸提升的趨勢下，未對企業(yè)污染物的排放進行有效控制，就會導(dǎo)致土壤中重金屬超標(biāo)問題日益嚴重。土壤中的重金屬主要是Hg、Cd、As、Pb、Ni、Cu、Zn、Cr 等，在土壤中的存留時間較長，而且會造成土壤的持續(xù)污染。由于重金屬不能被生物降解，因此會引發(fā)嚴重的土壤退化問題，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到影響。進入到新時期以來，土壤重金屬污染呈現(xiàn)出復(fù)雜性的特點，給防治工作帶來了較大的挑戰(zhàn)，如果仍舊沿用傳統(tǒng)理念和方法，則會對整體防治效果造成影響。應(yīng)該結(jié)合本地區(qū)土壤重金屬污染的特點，制定針對性的防治方案和計劃，使各項技術(shù)措施的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，促進農(nóng)業(yè)、工業(yè)的協(xié)同化、綠色化發(fā)展。

一、土壤重金屬污染的來源

自然來源是重金屬的主要來源之一，包括了大氣和土壤等。在巖石長期受到風(fēng)化作用后會產(chǎn)生較多的重金屬污染物，特別是在成土母巖當(dāng)中的重金屬含量較大，極易引起土壤的污染問題。在降雨、降雪和大氣流通的過程中，污染物也會隨之進入到土壤當(dāng)中，隨著污染物含量的增大而破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)[1]。此外，人類活動也是引發(fā)土壤重金屬污染的主要原因。隨著社會生產(chǎn)生活節(jié)奏的加快，在農(nóng)業(yè)和工業(yè)活動中會產(chǎn)生大量的重金屬污染物，農(nóng)藥和化肥使用過度、工業(yè)污染物未經(jīng)過嚴格處理等，會對周圍土壤造成破壞，進而威脅人類社會的正常運轉(zhuǎn)。

二、土壤重金屬污染的危害

累積性、長期性和不可逆性等，是重金屬污染的主要特點，這是導(dǎo)致污染治理工作難度較大的主要原因，尤其是在食物鏈當(dāng)中會長期存在，造成不可逆的后果。當(dāng)重金屬的濃度超過相應(yīng)的限值后，就會引起植物的枯萎、生長不良和死亡等，尤其是對于農(nóng)作物的危害較大，不僅影響作物產(chǎn)量，而且容易造成食品安全問題。當(dāng)土壤中重金屬含量超標(biāo)時，會引起蔬菜的腐爛，給農(nóng)戶帶來較大損失[2]。重金屬進入到人體當(dāng)中后，會造成免疫系統(tǒng)的損壞，是導(dǎo)致癌癥的主要原因之一。食物中如果含有的重金屬含量較高，則容易引起中毒。土壤的鹽堿化和鹽漬化等問題都是由于土壤重金屬污染所引起，也會隨著地表徑流進入到水環(huán)境當(dāng)中造成水污染。

三、新時期土壤重金屬污染防治措施的應(yīng)用要點

（一）化學(xué)治理

化學(xué)治理技術(shù)在土壤重金屬污染防治中的應(yīng)用較為成熟，通過改良劑的應(yīng)用可以使受污染土壤狀況得到改善，重金屬生物有效性得到全面控制，在工作中應(yīng)該明確改良劑的性能特點，針對重金屬污染狀況進行科學(xué)選擇。實踐中可以借助于石灰對重金屬污染土壤進行改良，在OH-的作用下，可以使有機質(zhì)羧基和羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可變電荷數(shù)量增多，生成有機結(jié)合態(tài)重金屬，CdCO3具有難溶于水的特點，能夠進行集中化處理。在農(nóng)業(yè)用地中運用石灰進行治理時，每公頃施用量在1500-1800kg之間，籽實含鎘量下降一半，防止重金屬通過食物鏈的累積而進入到人體當(dāng)中[3]。

（二）物理化學(xué)修復(fù)

1.電動修復(fù)

在受污染土壤中施加相應(yīng)的電場，能夠?qū)ζ渲械闹亟饘匐x子進行遷移，其中包括了電遷移和電滲透兩種途徑，在電極當(dāng)中對重金屬進行集中化處理。在淤泥土和黏土當(dāng)中，通常采用電動修復(fù)的方式，特別是當(dāng)土壤的滲透性不強時該方法的治理效果更好。土壤中重金屬的濃度會由于電場作用的施加而發(fā)生較大的改變，隨著時間的推移在電極附近重金屬濃度逐漸上升，因此能夠?qū)崿F(xiàn)快速處理。在應(yīng)用該技術(shù)時，土壤基本條件是影響整體修復(fù)效果的主要因素，除了對滲透性具有明顯的要求外，也對可塑性、酸堿性和高陽離子交換容量等有所要求，特別是在低滲透性的土壤中，能夠確保重金屬的去除率在90%以上[4]。在實踐工作當(dāng)中還應(yīng)該不斷提高電動修復(fù)裝置的性能，這也是改善修復(fù)效果的關(guān)鍵，尤其是在濕潤的土壤中設(shè)置電極，可以提高修復(fù)效率，在選擇電解液時應(yīng)該注重對電極材料的保護，通常采用不銹鋼材料和石墨材料等。隨著生產(chǎn)工藝水平的提升，陽離子交換膜的性能也更強，能夠降低電極液使用成本，避免造成反向擴散的狀況。

2.電熱修復(fù)

當(dāng)土壤當(dāng)中的Se和Hg元素較多時，可以采用電熱修復(fù)技術(shù)進行治理。其中，低溫?zé)峤馓幚砑夹g(shù)在實踐中得到應(yīng)用，對于土壤中的Hg去除率達到85%以上。溫度是影響電熱修復(fù)效果的主要因素，隨著溫度的上升，對于Hg的去除率也會更高，但是上升到一定程度后去除率不會再發(fā)生明顯的改變。隨著電熱修復(fù)時間的延長，也會使Hg的去除率得到提升。

3.土壤淋洗

對于土壤固相中的重金屬，可以借助于淋洗液使其轉(zhuǎn)移到液相當(dāng)中，從而對廢水進行集中回收處理，以達到控制土壤重金屬污染的目的。酸性淋洗液、堿性淋洗液和螯合劑等，是幾種常見的淋洗液類型。在添加重金屬絡(luò)合劑時可以應(yīng)用PASP，不僅能夠保障重金屬去除率達到相關(guān)標(biāo)準要求，而且該類型的絡(luò)合劑具有環(huán)保性特點，不會對自然生態(tài)環(huán)境造成二次污染。當(dāng)重金屬以水溶態(tài)和交換態(tài)存在于土壤當(dāng)中時，能夠有效提高淋洗的治理效率[5]。由于在土壤中各類重金屬的狀態(tài)有所差異，這也會對土壤淋洗效果產(chǎn)生直接影響，針對其中的Cu、Zn和Pu等去除效果較好。當(dāng)土壤當(dāng)中存在較多的消化污泥時，能夠提高重金屬溶解速度，此外好氧污泥的添加也能夠達到良好的去除效果。在酸性土壤中運用淋洗技術(shù)，能夠使重金屬的淋出率提升，最佳pH要在4以內(nèi)。

（三）生物修復(fù)

1.植物修復(fù)

相較于物理修復(fù)技術(shù)和化學(xué)修復(fù)技術(shù)而言，生物修復(fù)技術(shù)具有環(huán)保性的特點，不會對自然生態(tài)系統(tǒng)造成二次污染和破壞，因此也成為實踐中常用的治理手段。借助于植物的代謝活動，能夠?qū)χ亟饘傥廴疚锏臐舛冗M行控制，達到無害化處理的目的，增強生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使其生態(tài)性得到恢復(fù)。此外，生物修復(fù)技術(shù)的成本投入較少，具有良好的經(jīng)濟性特點。通過培育植物或者利用自然植物，能夠?qū)χ亟饘傥廴就寥肋M行修復(fù)，該技術(shù)能夠充分發(fā)揮植物的富集作用，通過集中處理的方式提高污染治理效率[6]。比如在重金屬治理中可以運用白菜，而添加適量的乙二胺四乙酸，則能夠使重金屬的提取效率得到提升，在治理Cu污染、Zn污染和Cd污染中的效果較好。而對于IB族重金屬元素，則可以借助于陸地棉進行富集和治理。

2.微生物修復(fù)

重金屬含有大量的毒性，采用微生物修復(fù)的方式能夠充分體現(xiàn)微生物的降解作用，針對土壤當(dāng)中的重金屬進行吸附和累積。根際微環(huán)境也會由于微生物的存在而得到改善，有助于各類植物對重金屬進行吸收、揮發(fā)和固定等。在實踐中，可以運用黑曲霉發(fā)酵液治理土壤中的Zn污染、Cd污染和Pb污染等，而通過膠質(zhì)芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌的混合來制作相應(yīng)的微生物制劑，也能夠起到降低污染物濃度的效果。

3.農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的改善，不僅能夠為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造良好的環(huán)境，而且可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，在重金屬污染土壤治理中也可以采取農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)的方式，可以創(chuàng)造良好的生態(tài)效益及經(jīng)濟效益，相較于其他修復(fù)方式而言雖然具有環(huán)保性特點，但是修復(fù)周期也相對較長。土壤中Zn的形態(tài)和養(yǎng)分含量會受到蚯蚓活動的影響，但是在實踐應(yīng)用中也會受到土壤環(huán)境和氣候條件等因素的影響。

（四）管理措施

首先，應(yīng)該促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及調(diào)整，減少重金屬污染問題。針對當(dāng)前農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r進行合理規(guī)劃，在不影響經(jīng)濟建設(shè)成效的基礎(chǔ)上，保障農(nóng)業(yè)用地分布和工業(yè)用地分布的科學(xué)性，尤其是在農(nóng)業(yè)用地周圍應(yīng)該對重污染企業(yè)進行有效限制，防止亂排亂放而污染附近土壤。對土地利用方式進行創(chuàng)新，防止種植食用農(nóng)產(chǎn)品而造成食品安全事件[7]。其次，應(yīng)該積極開展源頭治理工作。加強對重污染行業(yè)和企業(yè)的監(jiān)督，在廢氣、廢水和廢渣排放前應(yīng)該做好有效處理，確保達到國家相關(guān)標(biāo)準，降低對自然環(huán)境的危害。加快無害化處理工程的建設(shè)，引進先進處理技術(shù)和設(shè)備，從而提高污染治理工作成效。此外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，也應(yīng)該對化肥和農(nóng)藥的用量進行控制，構(gòu)建綠色化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。最后，還應(yīng)該開展宣傳教育活動。在全社會范圍內(nèi)開展宣傳教育，幫助企業(yè)和個人認識到土壤重金屬污染的危害及其與個人利益的關(guān)系，從而增強人們的環(huán)保意識，防止出現(xiàn)破壞環(huán)境的行為。

四、結(jié)語

土壤重金屬污染源主要包括了自然來源和人類活動來源兩個方面，不僅會對自然生態(tài)系統(tǒng)造成長期性的破壞，而且會威脅人們的健康安全，因此成為環(huán)境保護工程中的重點關(guān)注內(nèi)容。在實踐工作當(dāng)中，可以采用化學(xué)治理、物理化學(xué)修復(fù)（電動修復(fù)、電熱修復(fù)和土壤淋洗）、生物修復(fù)（植物修復(fù)、微生物修復(fù)和農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)）等進行預(yù)防和治理，同時采取相應(yīng)的管理措施，有效降低土壤重金屬的濃度，防止造成嚴重的污染問題，落實可持續(xù)發(fā)展的理念要求。