礦山重金屬污染土壤修復(fù)研究

朱文武

（云南地質(zhì)工程第二勘察院，昆明 650218）

我國(guó)是礦產(chǎn)資源豐富的國(guó)家之一，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，礦產(chǎn)資源開發(fā)速度不斷加快，形成大面積的金屬礦山采空區(qū)和廢棄地，因礦產(chǎn)資源開發(fā)受污染的國(guó)土面積隨之?dāng)U大。金屬礦山開發(fā)在助推國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也帶來了嚴(yán)峻的環(huán)境問題。金屬礦山采選過程通常會(huì)使用化學(xué)藥劑，產(chǎn)生的有害物質(zhì)經(jīng)循環(huán)后固定在土壤中，造成土壤污染，致使土體遭到不同程度的破壞。金屬礦山的土壤污染隱蔽、不可逆、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，重金屬經(jīng)食物鏈流動(dòng)和大氣循環(huán)而被人體攝入，威脅人體健康和生態(tài)安全。“十四五”期間，國(guó)家高度重視生態(tài)文明建設(shè)，礦山生態(tài)修復(fù)作為地方政府考核的量化指標(biāo)之一，重金屬污染土壤修復(fù)是其中不可回避的問題。因此，有必要深入進(jìn)行相關(guān)研究，努力尋求最優(yōu)解決方案。

1 礦區(qū)污染土壤的修復(fù)

1.1 物理修復(fù)

物理修復(fù)是指采用物理方法去除土壤中的污染物，分為熱處理法、工程措施法和電動(dòng)修復(fù)法等。通常，熱處理法多應(yīng)用于治理汞污染。工程措施法則利用重金屬富集在土壤表層的特點(diǎn)置換污染土體，以客土或換土的方法進(jìn)行表層土壤更換?？屯潦窃诒晃廴镜耐寥辣韺痈采w未污染的新土，前提是綜合分析被污染場(chǎng)地的自然條件和污染土壤理化性質(zhì)，未污染新土的理化性質(zhì)最好與污染土受污染前的特性接近，以免因環(huán)境因子的變化而引起污染土壤中重金屬活性變大。換土是將已經(jīng)污染的土壤搬移后置換新土。無論采用客土法還是換土法，都要避免二次污染，因此其在實(shí)踐中的應(yīng)用不多。電動(dòng)修復(fù)法是指在污染土壤中人為控制電的不同形式，將重金屬離子進(jìn)行分離。電動(dòng)修復(fù)可在磁場(chǎng)活躍的區(qū)域?qū)χ亟饘龠M(jìn)行分離，但修復(fù)效果受土壤酸堿度影響，應(yīng)用成本高。該方法可以添加強(qiáng)化劑來改善分離效果，但不適用于大面積的、重金屬濃度低、污染單一的場(chǎng)地，多應(yīng)用于重金屬離子濃度高的場(chǎng)地，實(shí)踐中應(yīng)與其他修復(fù)技術(shù)結(jié)合使用。

1.2 化學(xué)修復(fù)

重金屬污染礦區(qū)土壤的主要機(jī)理是金屬離子形態(tài)易轉(zhuǎn)換，土壤的理化性質(zhì)在不同外部環(huán)境下可影響重金屬的存在形態(tài)?；瘜W(xué)修復(fù)就是通過化學(xué)反應(yīng)調(diào)節(jié)重金屬在土壤中的移動(dòng)性來修復(fù)污染土壤，多數(shù)利用化學(xué)試劑來調(diào)節(jié)或降低重金屬的濃度、溶解性、游離性等，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，進(jìn)而改變土壤電解性，其通過氧化還原反應(yīng)來降低重金屬的生物有效性，減輕危害?；瘜W(xué)修復(fù)屬于被動(dòng)修復(fù)，具有見效快和治理徹底的優(yōu)點(diǎn)，但投入的試劑量大、投資大，易引起土壤環(huán)境惡化，二次污染的可能性偏高，大面積區(qū)域的場(chǎng)地修復(fù)難以推廣。例如，玻璃化修復(fù)法成本高、能耗大，操作不便，不宜大面積推廣。

1.3 生物修復(fù)

生物修復(fù)利用微生物、真菌、綠色植物以及酶類等生物吸收、富集、萃取、轉(zhuǎn)化和固化土壤中的重金屬元素，使土壤中重金屬元素的含量降低、毒性減小或消失，這類方法較多。

1.3.1 植物修復(fù)

植物修復(fù)是指利用自然生長(zhǎng)或遺傳工程培育的植物來降低土壤重金屬含量，同步改善土壤養(yǎng)分條件并恢復(fù)其功能，促使微環(huán)境優(yōu)化。污染土壤修復(fù)通常借助特定植物的固定、揮發(fā)和提取作用來實(shí)現(xiàn)。植物揮發(fā)把污染物轉(zhuǎn)移到大氣中，存在一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)，污染物可能通過大氣的干濕沉降重返土壤表層，因此重金屬去除不徹底。目前，礦山修復(fù)不僅僅涉及植被培植，而是需要建立一個(gè)能自我更新的生態(tài)系統(tǒng)，因此植被修復(fù)應(yīng)綜合利用多種方式，最終徹底清除污染物。

1.3.2 微生物修復(fù)

微生物修復(fù)利用土壤中的微生物或菌種，通過吸收、沉淀、氧化還原等作用，把滯留在土壤中的污染物快速降解和轉(zhuǎn)化成無毒或低毒物質(zhì)，使污染土壤的功能部分或完全恢復(fù)到初始狀態(tài)。微生物具有個(gè)體小、繁殖速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特點(diǎn)，目前，微生物修復(fù)技術(shù)的研究成果頗多，應(yīng)用相對(duì)廣泛。

1.3.3 動(dòng)物修復(fù)

動(dòng)物修復(fù)是指在人工控制或者自然狀態(tài)下，土壤動(dòng)物在污染土壤中生長(zhǎng)和繁育，通過食物鏈對(duì)污染物進(jìn)行分解、消化和富集等，減少或消除污染物。動(dòng)物修復(fù)技術(shù)對(duì)動(dòng)物體存在不可預(yù)見的潛在危害，因此推廣度不高。

1.3.4 植物-微生物聯(lián)合修復(fù)

單一的植物或者微生物修復(fù)技術(shù)都存在一些限制因素。植物修復(fù)周期長(zhǎng)，而且一種植物只能吸收一種或者幾種重金屬污染物，對(duì)于高濃度重金屬還會(huì)出現(xiàn)中毒反應(yīng)，能積累多種重金屬的植物篩選難度大。微生物修復(fù)技術(shù)仍局限在科研領(lǐng)域，因修復(fù)條件要求苛刻，實(shí)踐應(yīng)用不多，將微生物放入修復(fù)場(chǎng)地后，不得不考慮外界干擾因素和修復(fù)過程的不可預(yù)見性問題。所以，要將植物修復(fù)與微生物修復(fù)進(jìn)行結(jié)合。目前，接種菌根來修復(fù)重金屬污染土壤的應(yīng)用還處于起步階段，因此要進(jìn)行深入的研究與實(shí)踐，才能將其大范圍運(yùn)用到礦山重金屬污染土壤的修復(fù)中。

2 當(dāng)前礦山重金屬污染土壤修復(fù)中存在的問題

金屬礦山開采容易造成土壤污染，治理難度大，不僅要考慮場(chǎng)地條件，還要考慮其他因素。目前，礦山重金屬污染土壤修復(fù)的研究取得一些進(jìn)展，但是應(yīng)用實(shí)踐方面仍然存在一些問題。

首先，礦區(qū)土壤污染程度、范圍和類型的評(píng)估與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)尚不明確，開采廢棄地重金屬污染土壤的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)暫未頒布，導(dǎo)致修復(fù)過程目標(biāo)性不強(qiáng)，僅僅從地表植被生長(zhǎng)狀況對(duì)修復(fù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容過于單一，沒有考慮修復(fù)后的局部生態(tài)系統(tǒng)是否具備自我更新能力。對(duì)于微生物修復(fù)，多數(shù)技術(shù)研究成果基于理想狀態(tài)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)問題可能比較多，具體的修復(fù)技術(shù)還存在缺陷，這是目前科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力的難點(diǎn)，應(yīng)借鑒類似的成功案例。如果采用物理與化學(xué)相結(jié)合的方法進(jìn)行修復(fù)，費(fèi)用昂貴且難以實(shí)現(xiàn)大范圍的推廣。今后，礦山修復(fù)主管部門應(yīng)根據(jù)廢棄地的不同利用方向，制定相應(yīng)的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)和效益評(píng)價(jià)體系，以便更好地指導(dǎo)金屬礦山廢棄地土壤修復(fù)。

其次，相比物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)，植物修復(fù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，但還需要拓展試驗(yàn)來支撐該技術(shù)的研究和發(fā)展。目前，礦山重金屬污染土壤研究以修復(fù)技術(shù)研究為主，對(duì)零星的科研或?qū)嵺`成果沒有進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析，有必要對(duì)現(xiàn)有研究成果進(jìn)行匯總和整理，采用大數(shù)據(jù)分析來選擇修復(fù)方法，以提高研究成果的應(yīng)用性。

3 結(jié)論

目前，金屬礦山廢棄地污染土壤修復(fù)方法很多，但每種方法都有局限，今后還需要進(jìn)一步深入研究。因此，要采用多學(xué)科交叉的方法提高研究質(zhì)量，擴(kuò)大研究空間和時(shí)間周期，將多種修復(fù)方法相結(jié)合，相互協(xié)調(diào)來實(shí)現(xiàn)迅速、高效、低成本的土壤修復(fù)，并加強(qiáng)生物修復(fù)技術(shù)的集成化研究，用于指導(dǎo)實(shí)踐。

目前的研究以降低土壤重金屬含量為主，目標(biāo)單一，應(yīng)根據(jù)污染對(duì)象后續(xù)修復(fù)用途進(jìn)行土壤生境改良，以提高土壤修復(fù)的實(shí)際價(jià)值。今后應(yīng)加大效果評(píng)價(jià)對(duì)照研究，將土壤修復(fù)大數(shù)據(jù)應(yīng)用于低影響開發(fā)規(guī)劃和國(guó)土空間規(guī)劃中。目前缺少土壤修復(fù)技術(shù)的生態(tài)安全研究，多數(shù)研究致力于解決污染范圍的實(shí)際問題，治理區(qū)域自然環(huán)境、植被群落圈、生物多樣性等方面的影響研究沒有開展和深入，土壤修復(fù)技術(shù)與周邊環(huán)境的相關(guān)性、協(xié)調(diào)性、一致性等的后續(xù)效果研究偏少，應(yīng)從修復(fù)效果分析修復(fù)方法的合理性、安全性、時(shí)效性，避免因土壤修復(fù)影響區(qū)域生態(tài)安全。科研資金是開展相關(guān)研究的基礎(chǔ)條件，可從主題公園打造、科普教育基地建設(shè)、濕地公園規(guī)劃、土地整治與用地指標(biāo)調(diào)整等方面多渠道申請(qǐng)和籌集資金。