土壤重金屬污染及其防治措施探討

張 宇

（深圳市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 廣東深圳 518110）

引言

在對土地資源進行開發(fā)和利用時，如果區(qū)域內(nèi)存在重金屬超標(biāo)問題，就會對土地資源使用產(chǎn)生不良影響。實際上多數(shù)土壤環(huán)境中的重金屬種類和含量都比較多，一旦重金屬累積量不斷增加，就會導(dǎo)致土壤環(huán)境空間特性發(fā)生改變。地方政府在對土壤環(huán)境進行監(jiān)測和保護時，要積極引進信息化技術(shù)構(gòu)建綜合監(jiān)控系統(tǒng)，要對土壤環(huán)境內(nèi)部污染變化情況實時監(jiān)測，并且根據(jù)相關(guān)參數(shù)制定針對性治理方案，促進各項工作進行更好發(fā)展。地方政府還需要出臺專門法律法規(guī)，為各項工作開展提供有效行政依據(jù)，提高綜合整治水平。[1]

1 土壤重金屬污染發(fā)生原因及危害

1.1 原因

（1）概念

土壤重金屬污染是指人類在生產(chǎn)活動期間，排放的廢棄物將重金屬帶到土壤環(huán)境中，導(dǎo)致土壤環(huán)境中的重金屬含量不斷增加，污染數(shù)值超出標(biāo)準限值，導(dǎo)致了土壤環(huán)境功能出現(xiàn)退化問題，進而對區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展產(chǎn)生了不良影響。[2]

（2）工業(yè)污染

在進行化工業(yè)生產(chǎn)時，各項活動都會消耗大量能源物質(zhì)，尤其是石油開采和礦資源開采，都會產(chǎn)生大量廢水和廢渣以及廢棄物，對相應(yīng)產(chǎn)品進行加工時，也會產(chǎn)生污染廢棄物。如果區(qū)域內(nèi)存在強降雨天氣，這些污染物質(zhì)會流入到土壤環(huán)境中，導(dǎo)致土壤環(huán)境出現(xiàn)污染問題，工業(yè)生產(chǎn)污染問題主要集中在南方多雨地區(qū)。[3]

（3）農(nóng)業(yè)污染

農(nóng)作物在生產(chǎn)期間，需通過定期噴灑農(nóng)藥或施肥，才能保證農(nóng)作物正常生長，如果農(nóng)藥和化肥使用量較多，就會對土壤環(huán)境造成破壞，引發(fā)嚴重污染問題。[4]

（4）城市建設(shè)污染

在進行現(xiàn)代化城市建設(shè)期間，因為城市人口正在不斷增多，居民在日常生活中排放的垃圾種類比較多，一些廢舊電池和電氣設(shè)備隨意丟棄，會增加土壤環(huán)境中重金屬含量，導(dǎo)致土壤環(huán)境造成嚴重污染。[5]

（5）汽車尾氣及污水污染

在進行汽車設(shè)備使用時，尾氣中排放的有害物質(zhì)，會對生態(tài)環(huán)境造成污染，如果鉛污染比較嚴重，也會對土壤環(huán)境發(fā)展產(chǎn)生不良影響。北方氣候比較干燥，經(jīng)常會出現(xiàn)缺水問題，在進行農(nóng)田灌溉時，如果使用了存在重金屬離子的污染水質(zhì)，會導(dǎo)致土壤環(huán)境中重金屬含量超標(biāo)，會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展產(chǎn)生嚴重阻礙。[6]

1.2 危害

在我國現(xiàn)代城市不斷發(fā)展過程中，一些工業(yè)生產(chǎn)廢棄物和生活污水排放量正在不斷增加，污水灌溉量也在不斷提升，再加上汽車尾氣排放等問題，導(dǎo)致土壤環(huán)境中的重金屬污染變得更加嚴重。土壤環(huán)境中存在嚴重重金屬污染問題，會導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)和成分發(fā)生較大改變，在被污染的土壤環(huán)境中進行農(nóng)作物種植，不僅會引發(fā)病蟲害問題，還會導(dǎo)致整體產(chǎn)量下降，會對種植人員收益產(chǎn)生不小影響，而且農(nóng)作物中包含的重金屬污染物質(zhì)，會隨著食物鏈進入到人體中，導(dǎo)致人體機體功能下降，引發(fā)疾病問題。[7]

2 土壤重金屬污染監(jiān)測

2.1 選擇正確監(jiān)測方法

（1）現(xiàn)場監(jiān)測

目前在對土壤環(huán)境中重金屬污染問題進行監(jiān)測時，主要存在現(xiàn)場監(jiān)測和實驗室監(jiān)測兩種方法。如果區(qū)域內(nèi)存在突發(fā)性污染問題，或因為環(huán)境污染問題產(chǎn)生了糾紛事件，就要采用現(xiàn)場監(jiān)測方法。采用這種方法可以提高監(jiān)測速度，通過對土壤環(huán)境中重金屬含量進行快速檢測，為各項問題解決提供有效支持。在進行現(xiàn)場監(jiān)測方法應(yīng)用時，可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇土壤表層磁化率監(jiān)測或生物傳感器分析以及醇抑制等方法類型。[8]

（2）實驗室監(jiān)測

在實驗室環(huán)境下開展監(jiān)測工作，屬于比較傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，這項方法在使用時，首先要采集樣品。在對樣品進行全面收集之后，將其運輸?shù)綄I(yè)實驗室環(huán)境下，利用監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備以及儀器，對采集到的樣品進行監(jiān)測和分析。在進行實驗室監(jiān)測方法應(yīng)用時，需要根據(jù)不同儀器設(shè)備的使用方法，對監(jiān)測程序進行合理規(guī)劃設(shè)計。目前在實驗室環(huán)境下主要存在原子熒光光譜和吸收光譜以及電感耦合等方法，可以借助光學(xué)儀器設(shè)備開展監(jiān)測工作，也可以根據(jù)電化學(xué)儀器設(shè)備使用差異，將其分為極譜分析和化學(xué)反應(yīng)分析等實驗方法。在實驗室環(huán)境下開展監(jiān)測工作，可以提高最終監(jiān)測結(jié)果精確度，通過對樣品內(nèi)部成分進行全面分析，明確污染問題發(fā)生情況。這種實驗方法在使用上更加安全穩(wěn)定，但因為操作流程相對比較復(fù)雜，整體造價成本比較高。[9]

2.2 引進更加先進監(jiān)測技術(shù)

2.2.1 電化學(xué)監(jiān)測

（1）離子選擇性電極方法

在開展監(jiān)測工作時，可供選擇的技術(shù)類型主要存在電化學(xué)、光譜、生物化學(xué)以及化學(xué)比色等技術(shù)類型。電化學(xué)技術(shù)應(yīng)用范圍比較廣，在發(fā)展過程中變得更加成熟。這項技術(shù)應(yīng)用原理是將消解后的液體作為化學(xué)電池一部分，根據(jù)待監(jiān)測溶液中，重金屬離子電化學(xué)特性引發(fā)的電壓和電導(dǎo)以及電流信號，對重金屬元素含量進行測定。目前在進行電化學(xué)技術(shù)應(yīng)用時，主要存在離子選擇性電極以及集譜等技術(shù)方法。利用離子選擇性電極方法，對土壤環(huán)境中重金屬含量進行監(jiān)測，需要將電極放入到重金屬監(jiān)測試液中，電極敏感膜與試液界面發(fā)生離子交換以及擴散反應(yīng)之后，會產(chǎn)生與待測元素活動呈現(xiàn)對數(shù)關(guān)系的電位。在對定位數(shù)值進行分析時，可以對重金屬含量進行準確測定。利用這些方法對重金屬污染問題進行監(jiān)測，整體效率比較高，消耗量更低，且操作形式比較簡單。但因為檢出限高，在實際監(jiān)測期間容易受到外界環(huán)境影響，檢測電位窄，需要對技術(shù)進行創(chuàng)新性應(yīng)用，才能滿足監(jiān)測要求。[10]

（2）極譜監(jiān)測方法

在進行極譜檢測方法應(yīng)用時，可以通過監(jiān)測電解反應(yīng)中的極化電極電流、電位關(guān)系，對消解試液中的重金屬含量進行定量以及定性分析。這項檢測技術(shù)在應(yīng)用時具備更高精確度，而且靈敏度比較高，分辨率強。但因為在實際監(jiān)測時，樣品容易出現(xiàn)被污染問題，監(jiān)測電位比較窄，也無法對其進行大規(guī)模推廣使用。采用電化學(xué)監(jiān)測方法整體操作形式比較簡單，所使用的儀器設(shè)備體積更小，且分析靈敏度高、能耗更低、操作時間短，因此這項方法在應(yīng)用時具備更多優(yōu)勢。但在實際監(jiān)測時，前期處理工作過于繁雜，會受到各方面因素影響，需要對其進行完善和優(yōu)化，才能進一步提高監(jiān)測效果。

2.2.2 光譜檢測

利用光譜技術(shù)對土壤環(huán)境中重金屬污染情況進行監(jiān)測，主要是利用光的吸收和散射以及發(fā)射作用，將其作用于儀器設(shè)備中，根據(jù)相應(yīng)元素光譜特征波長和強度，對重金屬含量進行定量分析。目前在進行光譜檢測技術(shù)應(yīng)用時，主要存在原子吸收、原子熒光等技術(shù)方法。在進行原子吸收光譜技術(shù)應(yīng)用時，是在高溫條件下，將化合物離解為基態(tài)原子蒸氣，蒸氣可以吸收同種元素，空心陰極燈輻射的單色光。借助特征譜線變化情況開展分析和測定工作，可以對重金屬含量進行準確測定。原子吸收光譜技術(shù)在應(yīng)用時靈敏度比較高，檢測限低，可以采用靈活操作方式，不會受到周邊環(huán)境較多影響。但因為在進行設(shè)備應(yīng)用時，操作形式比較繁雜，無法對多種元素進行同時監(jiān)測。在進行原子熒光光譜法應(yīng)用時，整體作業(yè)靈敏度比較高，線性范圍更寬，檢測分析速度比較快。但造價成本過高，操作形式比較繁雜。

2.2.3 生物化學(xué)監(jiān)測

在進行生物化學(xué)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用時，技術(shù)已經(jīng)與現(xiàn)代科技進行了融合發(fā)展，將生物技術(shù)與化學(xué)技術(shù)融合到一起之后，主要存在生物傳感器和酶分析等檢測方法。在進行生物傳感器監(jiān)測方法應(yīng)用時，是利用微生物和抗原以及酶等生物活性物質(zhì)，與樣品進行結(jié)合發(fā)生化學(xué)以及物理反應(yīng)之后，對反應(yīng)變化進行有效捕捉，并且將其轉(zhuǎn)化為關(guān)鍵信號，從而對重金屬元素進行定量和定性分析。這種監(jiān)測方法操作更加簡單，且自動化應(yīng)用程度高，最終監(jiān)測結(jié)果準確度比較好。但整體監(jiān)測成本過高，選擇性比較差，也會受到外界環(huán)境影響。在進行酶分析方法應(yīng)用時，是利用生物酶與樣品發(fā)生反應(yīng)之后，降低酶活性，改變pH 值和顯色劑顏色以及電導(dǎo)率，將這種變化情況與重金屬濃度和種類進行有機結(jié)合之后，可以開展定量、定性分析工作。這種檢測方法選擇性比較差，但監(jiān)測速度更快，操作形式也比較簡單。

2.2.4 化學(xué)比色監(jiān)測

這項技術(shù)主要包含了液相色譜和試紙等方法，在進行樣品監(jiān)測時，產(chǎn)生的監(jiān)測物質(zhì)與試紙接觸之后發(fā)生反應(yīng)，可以根據(jù)反應(yīng)顏色，對其進行定性和定量分析。在進行試紙方法應(yīng)用時，需要選擇合適顯色劑，將其附著在試紙上，顯色劑與樣品接觸之后，試紙顏色會發(fā)生一定改變，將試紙顏色與比色板進行對比分析之后，可以明確污染含量范圍。這種檢測方法操作形式更加簡單方便且分析效率更高，整體作業(yè)成本比較低，可以作用于現(xiàn)場監(jiān)測工作中。但因為檢出限高，會受到周邊環(huán)境影響，精密度過差，只能作用于半定量分析或定性分析中。在進行液相色譜檢測技術(shù)應(yīng)用時，需要將樣品與有機試劑發(fā)生反應(yīng)，生成絡(luò)合物之后，經(jīng)過色譜柱進行分離，利用紫外線可見光光度儀器，對分離物含量進行準確測定。這種技術(shù)在應(yīng)用時，不僅可以對重金屬污染物質(zhì)進行定量監(jiān)測，還可以對多種重金屬物質(zhì)進行監(jiān)測，但因為色譜分離時間比較長，前期處理形式過于繁雜，需要對現(xiàn)有技術(shù)進行更新。

2.3 做好監(jiān)測設(shè)備更新

在對現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備進行更新時，需要加大資金投入力度，要為設(shè)備采購和應(yīng)用管理提供充足資金支持。在對設(shè)備進行選擇時，需要嚴格按照監(jiān)測工作要求，對設(shè)備規(guī)格和型號進行具體選擇，還要定期開展設(shè)備管理工作。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)老化或者故障問題，需要制定針對性維修措施，如果問題比較嚴重，還要對其進行全面更換。在進行監(jiān)測設(shè)備應(yīng)用之前，需要對精確度進行全面校準，并且引進信息化技術(shù)，提高設(shè)備自動化運行水平，通過對設(shè)備運行參數(shù)進行全面提取，確保設(shè)備能夠始終保持穩(wěn)定運行狀態(tài)，從而進一步拓寬監(jiān)測范圍，為監(jiān)測技術(shù)順利實施提供有效支撐。

3 土壤重金屬污染問題防治措施

3.1 物理修復(fù)技術(shù)措施

在進行物理修復(fù)基礎(chǔ)應(yīng)用時，主要是通過改變輪作和耕作制度，使得土壤環(huán)境發(fā)生一定改變，對污染物質(zhì)毒害進行有效消除。要想對農(nóng)藥污染問題進行有效控制，可以通過水旱輪作，降低污染問題對農(nóng)作物種植產(chǎn)生的不良影響。如果土壤環(huán)境中的污染問題比較輕，可以通過換土和翻土，對污染問題進行有效解決。如果污染問題比較嚴重，可以通過鏟除表土或換客土，對污染問題進行有效處理。

3.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)措施

在進行化學(xué)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用時，主要是利用土壤改良劑和抑制劑，對土壤環(huán)境理化性質(zhì)進行有效改變，通過改變電導(dǎo)率和pH 值，對土壤環(huán)境進行還原、沉淀、氧化處理，使得重金屬物質(zhì)能夠被有效分離。例如在對酸性土壤環(huán)境進行處理時，可以應(yīng)用石灰提高pH 值，為鋅、鎘等污染物質(zhì)沉淀創(chuàng)造有效條件，還可以對污染物質(zhì)濃度進行有效控制，避免因為土壤環(huán)境中污染指數(shù)過高，對植物正常生長產(chǎn)生不良影響。

3.3 生物修復(fù)技術(shù)措施

在進行生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用時，主要是借助生物某些特性，對重金屬污染問題進行改善和抑制。例如蚯蚓可以提高土壤環(huán)境自凈能力，在對重金屬和農(nóng)藥等污染物質(zhì)進行處理時，也存在一定功能效果。如果土壤環(huán)境中污染指數(shù)比較高，可以通過纖維作物種植，對污染問題進行有效抑制，例如在進行羊齒類鐵角蕨屬植物種植時，可以對重金屬物質(zhì)進行有效的吸收，提高土壤環(huán)境中污染物質(zhì)聚集、吸收能力，同時還可以對鎘元素進行吸收和處理。

3.4 生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施

在進行生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用時，可以通過施加有機肥料，為土壤膠體吸附提供充足支持。在對土壤環(huán)境中水分含量進行控制時，可以對eh 數(shù)值進行有效調(diào)節(jié)，eh 數(shù)值會對變價重金屬元素活動性能產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致重金屬形態(tài)和價態(tài)發(fā)生明顯變化，還可以降低污染物質(zhì)危害，在污染水田中采用不同水分管理措施，可以對污染含量進行有效控制。

3.5 農(nóng)藝修復(fù)技術(shù)措施

在進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時，需要對農(nóng)藥和化肥使用情況進行有效控制，避免對土壤環(huán)境污染問題產(chǎn)生較大影響。借助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對土壤環(huán)境進行有效修復(fù)，可以降低整體作業(yè)成本，避免引發(fā)嚴重經(jīng)濟損失問題。農(nóng)業(yè)部門在開展管理工作時，需要對土壤環(huán)境進行全面監(jiān)測，并且對現(xiàn)有施肥技術(shù)進行更新和優(yōu)化。要根據(jù)農(nóng)作物生長需求，結(jié)合土壤環(huán)境中重金屬含量，對化學(xué)肥料使用情況進行全面監(jiān)督和管理，避免土壤環(huán)境中污染問題變得更加嚴重。例如在進行生物有機肥應(yīng)用時，是對有機物料進行無害化處理之后，制作出來的一種肥料，在應(yīng)用時可以促進土壤環(huán)境理化性質(zhì)改變，還可以提升土壤肥力。而且有機物質(zhì)可以對重金屬離子進行吸附和整合，提高重金屬富集能力，雖然解析率比較低，但可以對重金屬離子進行吸附和固定。在進行秸稈還田技術(shù)應(yīng)用時，可以促進腐植類物質(zhì)形成，提高土壤環(huán)境中有機質(zhì)含量，改善土壤環(huán)境性能，而且能夠增加土壤環(huán)境中微生物量。采用這種技術(shù)可以改變土壤環(huán)境中重金屬形態(tài)，避免污染問題變得更加嚴重，對農(nóng)作物種植和生產(chǎn)產(chǎn)生不良影響。農(nóng)業(yè)部門還可以通過對區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)進行改變，對污染問題進行有效抑制。

3.6 建立健全法律保障體系

地方政府需要提高對這項工作重視程度，要出臺專門的法律法規(guī)，為各項工作開展提供行政依據(jù)，還要對各項工作開展情況進行全方位監(jiān)測和管理，促進土壤環(huán)境污染防治工作有序開展。在對現(xiàn)有法律細則進行完善和優(yōu)化時，需要加大行政處罰力度，要保證各項工作在開展時，能夠符合法律要求，避免出現(xiàn)違規(guī)作業(yè)行為，引發(fā)更加嚴重污染問題。地方政府還要強化自身職能作用，要對各項工作落實情況進行有效追蹤，還需要對污染防治工作進行規(guī)范化管理。在對土壤環(huán)境污染問題進行治理時，地方政府需要構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準，對現(xiàn)有污染防治技術(shù)進行定期更新，還要加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，為各項工作開展提供有效支持。在開展治理工作時，要將權(quán)責(zé)落實到個人身上，一旦污染防治期間出現(xiàn)問題，要對負責(zé)人進行及時查找，并且由負責(zé)人對問題進行專項整改，還要通過行政處罰，對其他工作人員產(chǎn)生警醒作用。

結(jié)語

綜上所述，近幾年我國土地資源變得更加短缺，在對土地資源進行開發(fā)和利用時，需要對各項污染問題進行重點防范。尤其是在對重金屬污染進行治理時，要根據(jù)重金屬種類、含量，制定針對性治理方案。在對區(qū)域內(nèi)土壤重金屬污染情況進行監(jiān)控時，地方政府需要充分發(fā)揮自身引導(dǎo)作用，還要強化管理部門職能效用，通過建立健全防治體系，對污染問題進行全方位預(yù)防和控制，還要將生態(tài)環(huán)境保護工作落實到土壤環(huán)境治理工作中，從而提高土地資源利用率，創(chuàng)造更多綜合效益。