我國(guó)土壤重金屬污染的監(jiān)測(cè)與環(huán)境保護(hù)策略

楊媛媛

（四川省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，四川 成都 610031）

隨著人口的不斷增加，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，使我國(guó)的土壤環(huán)境問(wèn)題日益突出，其中以重金屬為主導(dǎo)。2020年全國(guó)土壤污染情況的分析結(jié)果表明，目前我國(guó)農(nóng)田土壤中的重金屬濃度已達(dá)20.1%以上，尤其是汞、砷、鉛、鎘等污染物濃度較高，鎘是最嚴(yán)重的環(huán)境污染物。只有對(duì)重金屬污染的現(xiàn)狀、來(lái)源和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深入研究，才能更好地控制污染，從根本上降低重金屬污染的危害。土壤中的重金屬是一種十分復(fù)雜的物質(zhì)，通過(guò)各種因素的作用，其可以在不同的環(huán)境條件下不斷地積累和遷移。只有對(duì)土壤進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè)，才能更好地了解重金屬的污染狀況，從而制定出更有針對(duì)性的治理方法。

1 土壤重金屬污染概述

土壤中的重金屬來(lái)源主要包括自然來(lái)源和人為活動(dòng)來(lái)源，其中自然來(lái)源以土壤母質(zhì)為主，人為活動(dòng)來(lái)源以農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活為主。土壤中的重金屬是通過(guò)各種不同的方式進(jìn)入的，要對(duì)其成因進(jìn)行識(shí)別與分析，從而找出其進(jìn)入的主要途徑。有色金屬礦山開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的重金屬?gòu)U氣、污水通過(guò)沉淀、灌溉等方式排入土壤，而渣土等固體廢物則是通過(guò)侵蝕擴(kuò)散途徑進(jìn)入土壤。由于采礦活動(dòng)造成了礦區(qū)周邊及周邊河道中重金屬的大量積累，致使華中、西南、珠三角和長(zhǎng)三角等區(qū)域的重金屬污染比較嚴(yán)重[1]。中國(guó)的重金屬污染類(lèi)型比較集中，但各地區(qū)的重金屬含量也有一定的差別，其中以鎘-銅、砷-鎘-鉛為主要污染形式。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致了環(huán)境污染類(lèi)型的不斷增加，特別是礦區(qū)和耕地。中國(guó)的土壤中存在著較為嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，其中大部分受污染的土地是在水源較為充足的地區(qū)，對(duì)中度污染土壤進(jìn)行重金屬處理，能提高農(nóng)作物產(chǎn)量，對(duì)重度污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，能恢復(fù)其生態(tài)功能。對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行治理，不僅可以提高我國(guó)的糧食生產(chǎn)水平，提高農(nóng)民的收入，還可以有效保護(hù)受污染地區(qū)人民的身體健康[2]。

2 我國(guó)土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)方法

在實(shí)驗(yàn)室中，常規(guī)的監(jiān)測(cè)方法有原子吸收法、分光光度法、原子熒光法、電化學(xué)分析法、極譜法等。電化學(xué)法是一種常用的監(jiān)測(cè)手段，目前在土壤中微量元素檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，而電化學(xué)法需要在土壤中加入酸性物質(zhì)，對(duì)土壤樣品進(jìn)行溶解來(lái)處理，容易引起二次污染。以特殊的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的土壤樣本分析技術(shù)，其結(jié)果準(zhǔn)確、成本合理，但其前期的處理過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，精度較差。光譜分析技術(shù)由于其具備操作步驟簡(jiǎn)便、成本較低、測(cè)試條件不高等優(yōu)點(diǎn)，因此成了實(shí)驗(yàn)室常規(guī)重金屬檢測(cè)技術(shù)，尤其在大規(guī)模土樣中有著顯著的優(yōu)越性，然而在取樣前必須進(jìn)行大量的處理，整體工作效率難以保證，而且還會(huì)影響測(cè)試的精確度[3]。磁力測(cè)試在實(shí)驗(yàn)室中也是一種常見(jiàn)的檢測(cè)手段，它不僅價(jià)格低廉，而且可以提供更全面的信息，在時(shí)間和成本上都有很大的優(yōu)勢(shì)，特別是在圖像處理和空間解析方面，這種方法僅適用于磁性土壤中重金屬的檢測(cè)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)方法

實(shí)驗(yàn)室中對(duì)重金屬的分析不僅需要大量的實(shí)驗(yàn)人員，更要有專(zhuān)業(yè)的儀器和設(shè)備，同時(shí)還必須對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行高質(zhì)量的控制，這需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，同時(shí)也會(huì)造成樣品的運(yùn)輸和配制過(guò)程中出現(xiàn)各種干擾因素，從而影響檢測(cè)的準(zhǔn)確性。對(duì)目前土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，磁化速率監(jiān)測(cè)等技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤中的重金屬，從而對(duì)土壤的污染狀況做出精確的評(píng)價(jià)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)快速現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并將如何精確地進(jìn)行優(yōu)化監(jiān)測(cè)作為研究重點(diǎn)方面[4]。比如，太赫茲光譜技術(shù)是一種比較成熟的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)各種類(lèi)型的土壤進(jìn)行更廣泛的檢測(cè)，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分析的要求。

3 城市表層土壤重金屬污染環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)

3.1 樣品的采集

在取樣前，應(yīng)先進(jìn)行實(shí)地考察，并將已有的數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)依據(jù)，以避免試驗(yàn)中發(fā)生錯(cuò)誤。除了要對(duì)布點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的選擇和設(shè)計(jì)外，還要考慮經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和操作的可行性?！锻寥拉h(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》建議采用三種隨機(jī)抽樣法，分別是簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法、分段隨機(jī)抽樣法和系統(tǒng)隨機(jī)抽樣法，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于系統(tǒng)的隨機(jī)布點(diǎn)法，即“網(wǎng)格布點(diǎn)法”。此種取樣方法可分為表層取樣和分層取樣，表層取樣應(yīng)采用木質(zhì)鏟子、竹片等采樣工具挖取0-20厘米的土壤，以免對(duì)土壤的質(zhì)地造成不良影響。

3.2 樣品的制備

用白色瓷碟作容器，用木頭工具將試樣打碎。樣品要用塑膠密封包裝，并貼上標(biāo)簽，避光保存。

3.3 分析與測(cè)定

實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法一般包括實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和實(shí)地檢測(cè)。由于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)精度高，不受溫度、濕度等因素的限制，所以對(duì)基質(zhì)的干擾很小，線性范圍也很大。不過(guò)，其也有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是它的檢測(cè)過(guò)程非常復(fù)雜，要求非常精確，因此需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，同時(shí)檢測(cè)費(fèi)用也非常昂貴。實(shí)驗(yàn)室常用的檢測(cè)方法有：ICP-MS、AFS、AAS、ICP-AES、ICP-AES、ICP-AES等?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定法具有速度快、成本低等優(yōu)勢(shì)，目前已被廣泛使用的方法有免疫分析法、酶抑制法、X射線熒光光譜法、生物傳感器分析法等[5]。

4 土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型的測(cè)試技術(shù)不斷涌現(xiàn)并被應(yīng)用，各監(jiān)測(cè)單位都在不斷地研究和開(kāi)發(fā)新的檢測(cè)手段，其發(fā)展方向如下：

4.1 監(jiān)測(cè)設(shè)備智能化

由于土壤中重金屬的主要污染因子和組成日趨復(fù)雜，常規(guī)的檢測(cè)手段難以對(duì)各類(lèi)污染物進(jìn)行精確的檢測(cè)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法需要對(duì)土壤進(jìn)行干燥、去雜、分解等一系列的預(yù)處理，這需要耗費(fèi)很多的時(shí)間和精力，而且還不能對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行有效的檢測(cè)，從而影響到監(jiān)測(cè)工作的順利進(jìn)行。為了滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)的需求，確保檢測(cè)工作的快速、精確，節(jié)約人力和物力，未來(lái)對(duì)土壤中的重金屬污染檢測(cè)儀器的需求將不斷提高。

4.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)化

從20世紀(jì)中葉起，我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)與測(cè)試技術(shù)不斷革新，各種儀器設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于土壤樣品的檢測(cè)工作中，但由于耗時(shí)太久，精度不能得到保障。20世紀(jì)80、90年代，信息技術(shù)全面影響了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試技術(shù)，使測(cè)試的精確率由 mg提高到了ng。由此可以看出，隨著檢測(cè)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是科技儀器的研制，使檢驗(yàn)的準(zhǔn)確度得到了大大提高。在不久的將來(lái)，高光譜遙感技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步改善檢測(cè)的準(zhǔn)確性，并能對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行更加準(zhǔn)確的分析[6]。

4.3 監(jiān)測(cè)技術(shù)聯(lián)動(dòng)化

常規(guī)的土壤重金屬測(cè)試技術(shù)有設(shè)備昂貴、維護(hù)成本高等缺點(diǎn)，而簡(jiǎn)單、快捷的方法其測(cè)試結(jié)果精度較低，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)階段土壤中重金屬的測(cè)試要求。未來(lái)，應(yīng)將各種探測(cè)技術(shù)有機(jī)地整合，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。

5 我國(guó)土壤重金屬污染策略與建議

5.1 增大環(huán)境監(jiān)管治理力度

土壤中的重金屬污染嚴(yán)重影響著人們的生產(chǎn)、生活和生存環(huán)境，因此，國(guó)家在治理和綜合治理中扮演著重要角色，通過(guò)制定相關(guān)的政策和法規(guī)，可以對(duì)環(huán)境治理工作進(jìn)行指導(dǎo)和規(guī)范。在環(huán)境污染方面，應(yīng)加大對(duì)工業(yè)企業(yè)的監(jiān)管力度，加大對(duì)礦山開(kāi)采、工業(yè)污染的監(jiān)測(cè)力度，對(duì)污染物進(jìn)行有效的監(jiān)控，并組織專(zhuān)項(xiàng)執(zhí)法，重點(diǎn)包括存儲(chǔ)設(shè)施、治污設(shè)施、周邊環(huán)境管理等。

通過(guò)加強(qiáng)對(duì)未受污染的土地的保護(hù)和對(duì)該地區(qū)的環(huán)境準(zhǔn)入管理，防止新一輪的污染。在土壤污染防治上，要針對(duì)不同類(lèi)型的土壤污染采取不同的分類(lèi)處理策略，對(duì)輕度重金屬污染的土地采取非糧修復(fù)或農(nóng)業(yè)調(diào)節(jié)，對(duì)污染嚴(yán)重的土壤采取物理、化學(xué)修復(fù)或種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等方法。通過(guò)分類(lèi)處理，不僅可以達(dá)到治理重金屬污染的目的，還可以降低生產(chǎn)成本。政府各相關(guān)單位要加大與科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)的合作力度，把最新的重金屬污染防治技術(shù)與土壤修復(fù)技術(shù)推廣到實(shí)踐中來(lái)，通過(guò)采取有力的政策，充分發(fā)揮社會(huì)資金的積極作用，進(jìn)而強(qiáng)化土壤重金屬污染的防治[7]。

5.2 強(qiáng)化技術(shù)集成

土壤重金屬污染必須從源頭上對(duì)廢水、廢渣進(jìn)行綜合處理，將其與資源綜合利用技術(shù)相結(jié)合，并根據(jù)不同項(xiàng)目的具體情況進(jìn)行有效的處理。目前的生物、化學(xué)、工程等技術(shù)還不夠完善，必須不斷完善現(xiàn)有技術(shù)，并與國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，達(dá)到綜合利用的目的，以提高土壤重金屬污染治理的效果。技術(shù)整合和創(chuàng)新應(yīng)針對(duì)不同地區(qū)的不同特點(diǎn)，建立起分區(qū)、分級(jí)的環(huán)境質(zhì)量管理體系，進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為環(huán)境恢復(fù)提供技術(shù)支撐。

5.3 構(gòu)建防治示范區(qū)

土壤重金屬污染治理既要有國(guó)家的政策扶持，又要有法律、法規(guī)的指導(dǎo)，要有當(dāng)?shù)卣h(huán)保部門(mén)的緊密配合，還要有社會(huì)企業(yè)和公眾的積極參與，最后才能組成一個(gè)聯(lián)盟，要借助聯(lián)合的力量進(jìn)行區(qū)域管理和污染防治恢復(fù)。鑒于當(dāng)前的污染狀況及治理狀況，必須建立監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)、治理相協(xié)調(diào)的治理方式，并將區(qū)域的規(guī)劃與治理相融合，重點(diǎn)關(guān)注廣西環(huán)江、湖南石門(mén)、株洲等區(qū)域，在這三個(gè)區(qū)域大規(guī)模應(yīng)用了先進(jìn)的監(jiān)測(cè)和治理技術(shù)，逐步建立起了規(guī)?；墓こ淌痉痘兀ㄟ^(guò)加強(qiáng)對(duì)土壤重金屬的監(jiān)測(cè)和技術(shù)成果的全方位顯示，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)和社會(huì)效益的有機(jī)結(jié)合。基于試驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)不同區(qū)域的具體情況，建立一套適合我國(guó)國(guó)情的綜合防治體系，并在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

5.4 探索產(chǎn)業(yè)防治

當(dāng)前，中國(guó)的土壤重金屬防治工作還很繁重，在生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ貏e是在地區(qū)范圍內(nèi)的重金屬污染防治方面，應(yīng)以現(xiàn)代科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為依托，提高產(chǎn)品技術(shù)水平和服務(wù)水平，這也是治理土壤重金屬污染的重要環(huán)節(jié)，特別是穩(wěn)定固化、低成本、高效修復(fù)、生物治理、二次污染治理和資源回收利用等方面，都將成為治理土壤重金屬污染的關(guān)鍵[8]。針對(duì)土壤重金屬污染問(wèn)題開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新探索，逐步實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目示范推廣，指導(dǎo)環(huán)境保護(hù)相關(guān)部門(mén)和企業(yè)開(kāi)發(fā)可靠性、穩(wěn)定性好的修復(fù)產(chǎn)品，這對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

6 結(jié)語(yǔ)

今后要明確工業(yè)化的發(fā)展方向，要把各行業(yè)、各方面資源整合起來(lái)，發(fā)展具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和低成本的修復(fù)技術(shù)，政府及相關(guān)單位應(yīng)采取扶持措施，引導(dǎo)民間資本投入，聯(lián)合治理，并探討可操作的經(jīng)營(yíng)方式，將科技成果轉(zhuǎn)變成多種效益，逐步改善我國(guó)土壤重金屬的環(huán)境質(zhì)量。