土壤環(huán)境污染及污染土壤的修復(fù)研究

皇改革 程雪剛 田俊俊 馮 麗 牛金同

（河南華測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450001）

土壤環(huán)境是人類生活、生存及發(fā)展的環(huán)境基礎(chǔ)條件，但隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土壤容易受到工業(yè)污染物的污染，繼而通過影響耕地健康而把有害物質(zhì)帶入食物鏈。因此，當(dāng)下全球范圍內(nèi)有關(guān)土壤環(huán)境的污染問題逐漸受到了眾多專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。由于土壤污染的問題存在一定的復(fù)雜性并且不易被第一時(shí)間察覺，所以我國(guó)對(duì)于土壤環(huán)境的修復(fù)問題給予了高度的重視。在土壤修復(fù)及土壤污染的修復(fù)方面，眾多學(xué)者認(rèn)為通過加強(qiáng)土壤環(huán)境的修復(fù)工作及相關(guān)技術(shù)手段不僅在生態(tài)文明建設(shè)方面有莫大幫助，更有助于維護(hù)國(guó)家總體的生態(tài)環(huán)境安全。所以說本文通過論文搜集總結(jié)目前土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)及土壤污染的研究現(xiàn)狀，并總結(jié)有關(guān)土壤污染監(jiān)測(cè)及定量化分析的相關(guān)技術(shù)。在此基礎(chǔ)之上，又對(duì)當(dāng)前有關(guān)土壤修復(fù)的生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)行了深入地探討，并對(duì)當(dāng)前的研究熱點(diǎn)及新興的高效土壤污染修復(fù)方法進(jìn)行了一個(gè)較為全面的總結(jié)。在分析目前土壤修復(fù)過程中已有問題的同時(shí)，又結(jié)合最新的研究進(jìn)展總結(jié)了新的解決方案和措施等，并分析該問題的發(fā)展趨勢(shì)，為土壤環(huán)境科學(xué)的研究建言獻(xiàn)策。

1.土壤環(huán)境及土壤修復(fù)

1.1 土壤污染及修復(fù)的一般概念

土壤環(huán)境的污染一般是指土壤受到人類活動(dòng)的影響，由人為產(chǎn)生的污染物質(zhì)進(jìn)入到土壤中并經(jīng)過一定的積累和富集甚至被土壤所吸收，最終通過糧食作物或雨水帶進(jìn)食物鏈并造成生態(tài)環(huán)境惡化的一種現(xiàn)象。土壤之所以會(huì)受到污染物的影響，是因?yàn)橥寥雷鳛檫B接自然生態(tài)圈與人類生產(chǎn)及社會(huì)文明的關(guān)鍵紐帶，與人類發(fā)展過程中的工業(yè)建設(shè)、城鎮(zhèn)化以及耕地質(zhì)量等密切相關(guān)?，F(xiàn)今，土壤污染的面積范圍正在不斷地增加，而且土壤污染物種類及污染情況也相對(duì)復(fù)雜。因此面對(duì)某些地區(qū)土壤污染物含量提升的趨勢(shì)，有關(guān)土壤環(huán)境修復(fù)及污染物及時(shí)監(jiān)測(cè)顯得刻不容緩。

1.2 土壤環(huán)境受到污染的相關(guān)原因分析

土壤環(huán)境受到污染的情況多種多樣，大致上可以分為工業(yè)方面、農(nóng)業(yè)方面以及生活污染方面。工業(yè)污染主要包括由工業(yè)生產(chǎn)排放的廢水、廢氣以及固體廢棄物，這些污染物進(jìn)入到土壤中，其中有部分物質(zhì)甚至可以被土壤所吸附，這會(huì)對(duì)土壤的健康造成嚴(yán)重的影響。農(nóng)業(yè)污染上主要是指化肥、農(nóng)藥等在耕地生產(chǎn)過程中進(jìn)入土壤并使得土壤質(zhì)量退化，嚴(yán)重降低土壤肥力，繼而影響作物的健康。生活中產(chǎn)生的污染物主要是來(lái)源于生活中產(chǎn)生的污水、廚余垃圾以及一些汽車尾氣的排放等等。污染物在產(chǎn)生之后會(huì)進(jìn)入自然界，而后隨著空氣、水分進(jìn)行廣泛傳播造成土壤污染，整個(gè)過程和機(jī)制比較復(fù)雜。

2.土壤污染的一般特點(diǎn)

根據(jù)以往的研究調(diào)查結(jié)果顯示，目前土壤污染普遍都具有一定的隱蔽性以及難以后期恢復(fù)的特點(diǎn)。由于在土壤受到污染這個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，污染具有一定的隱蔽性。也就是說，在起初土壤受到污染物影響之時(shí)，不易被人們所發(fā)現(xiàn)，但當(dāng)污染物的濃度達(dá)到一定程度之后，土壤污染的危害逐漸表現(xiàn)出來(lái)，從而引起人們的重視。由于土壤污染隱蔽性的存在，土壤污染很難在初始階段得以控制，因此，從這方面考慮，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)土壤污染物濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將污染物濃度值閾值調(diào)低，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)治理。

土壤污染同時(shí)還存在污染物的累積性。如果污染物的源頭未斷，土壤就依然會(huì)受到污染物的污染，并且污染物的濃度會(huì)呈一個(gè)累積狀態(tài)，持續(xù)增加。這一點(diǎn)在土壤重金屬污染這一方面十分突出。污染物中的金屬元素在土壤中容易發(fā)生富集和沉淀，這對(duì)土壤的危害較大。因此重金屬元素對(duì)土壤的污染應(yīng)引起人們的重視。

除此之外，土壤污染還具有長(zhǎng)期性和難恢復(fù)性的特點(diǎn)。長(zhǎng)期性是指污染物對(duì)土壤的危害和影響是一個(gè)長(zhǎng)期的過程。土壤一旦受到污染物的危害和影響，便不容易恢復(fù)到初始狀態(tài)，土壤質(zhì)地和土壤肥力在受到污染之后會(huì)嚴(yán)重下降，很難復(fù)原。在土壤污染修復(fù)的過程當(dāng)中，也很難將土壤中的污染物清理干凈，故而土壤恢復(fù)在短時(shí)間內(nèi)難以完成。

3.有關(guān)土壤污染的危害

土壤是人類生產(chǎn)活動(dòng)的一個(gè)重要基礎(chǔ)。如果土壤受到了污染，那么就如同根基受損，由土壤污染產(chǎn)生的各個(gè)方面危害就會(huì)日漸凸顯出來(lái)，繼而嚴(yán)重影響到人類生活的健康與人類生產(chǎn)發(fā)展。

直接可見的危害就是土壤污染造成的農(nóng)作物健康問題。如果土壤污染物長(zhǎng)期積累的較多，污染物濃度會(huì)嚴(yán)重影響植物根系吸收土壤養(yǎng)分，那么農(nóng)作物容易出現(xiàn)難以生長(zhǎng)、發(fā)芽結(jié)果，甚至出現(xiàn)大量死亡等情況，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重受損。這不僅影響到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展，更會(huì)影響到人民生活中的健康飲食。有些作物在受污染的土壤中生長(zhǎng)，有些作物內(nèi)部污染物含量已超標(biāo)，這種農(nóng)作物若流入市場(chǎng)并進(jìn)入食物鏈，會(huì)給人體健康帶來(lái)巨大的危害。尤其是部分重金屬，例如汞含量、鎘含量超標(biāo)會(huì)嚴(yán)重影響人體健康。對(duì)于沒有種植農(nóng)作物的非耕作地區(qū)，土壤污染的表現(xiàn)則存在于各種動(dòng)植物中，土壤污染通過影響動(dòng)植物的生存，對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域的生態(tài)環(huán)境和食物鏈造成破壞。綜上表述，土壤污染的影響是方方面面的，因此人們要對(duì)此予以高度重視，并在土壤受到污染的起始階段進(jìn)行及時(shí)地監(jiān)測(cè)、治理與修復(fù)。

4.目前土壤污染修復(fù)的相關(guān)措施

若對(duì)污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，相關(guān)的措施主要包括化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)以及物理修復(fù)等方法。不同的措施有不同的修復(fù)重點(diǎn)以及修復(fù)效果，因此針對(duì)不同程度或者受到不同種類污染的土壤，要采取合理的修復(fù)措施，修復(fù)過程要遵循循序漸進(jìn)的原則。由于土壤污染修復(fù)是一個(gè)緩慢的過程，所以對(duì)于修復(fù)的各個(gè)環(huán)節(jié)，要適時(shí)調(diào)整修復(fù)方案以使得土壤能夠得到最好的修復(fù)效果，實(shí)現(xiàn)土壤后期的長(zhǎng)效可持續(xù)利用。

4.1 土壤污染的化學(xué)修復(fù)方法

對(duì)于土壤污染修復(fù)中的化學(xué)修復(fù)方法，通俗來(lái)說就是根據(jù)相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)的原理（例如水解、水合等相關(guān)的固定化學(xué)反應(yīng)的原理），向土壤中添加相應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)來(lái)達(dá)到降低分解土壤污染物濃度的效果。通過化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)，將土壤中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低毒或者無(wú)毒物質(zhì)，或者是轉(zhuǎn)化為不具有遷移性的沉積固體物質(zhì)（后續(xù)去除）等。例如，可以通過氧化反應(yīng)降低土壤中有害物質(zhì)的濃度，普遍采用的氧化劑主要有高錳酸鉀、雙氧水等等。這類化學(xué)修復(fù)毒性的方法通常用在農(nóng)藥污染的土壤中。除此之外，化學(xué)淋洗技術(shù)也是土壤污染修復(fù)的方法之一，通過把化學(xué)沖洗試劑注入土壤，使得化學(xué)試劑與土壤中的有害物質(zhì)發(fā)生乳化反應(yīng)等，改變毒性，然后將化學(xué)反應(yīng)后的物質(zhì)再進(jìn)行抽取。這種方法較為復(fù)雜，且一般情況下僅僅適用于復(fù)雜且易溶于水的污染物。

4.2 土壤污染的物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)技術(shù)在土壤污染中也是一種較為普遍的修復(fù)手段。物理修復(fù)手段是指通過一定的工程技術(shù)手段清除或者轉(zhuǎn)化土壤污染物的方法。如果土壤污染的范圍較小且污染物的含量相對(duì)來(lái)說比較高，則可以通過離心技術(shù)根據(jù)污染物與土壤顆粒的物理屬性不同進(jìn)行分離，使得土壤的有害物質(zhì)得以有效地去除并逐漸恢復(fù)到原有的正常功能。采用的相關(guān)儀器設(shè)備為離心設(shè)備，常用的離心設(shè)備可以分為磁力式、沉淀式和浮選式等多種類型的離心設(shè)備。部分受污染的土壤，污染物為揮發(fā)性較高的化學(xué)污染物質(zhì)，對(duì)于這部分土壤可以通過蒸汽原理將污染物與土壤得以有效地分離。

與化學(xué)修復(fù)方法相比，物理修復(fù)技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生在污染物質(zhì)上的二次傷害，不會(huì)在土壤中新增加殘存物質(zhì)，在污染物的清除上相對(duì)更加徹底。但是物理修復(fù)方法在設(shè)備儀器上耗用的成本比化學(xué)方法要高，對(duì)于大面積受污染情況較為復(fù)雜的土壤，物理方法的適用性相對(duì)化學(xué)法來(lái)說較差。

4.3 土壤污染的生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)對(duì)于土壤污染修復(fù)來(lái)說，近年來(lái)剛剛興起，相對(duì)化學(xué)修復(fù)技術(shù)和物理修復(fù)技術(shù)來(lái)說應(yīng)用還不夠廣泛，但在農(nóng)業(yè)方面，目前有關(guān)土壤污染修復(fù)的生物技術(shù)研究備受關(guān)注。生物修復(fù)技術(shù)主要是通過生物作為主體來(lái)吸收土壤中的污染物，并進(jìn)行轉(zhuǎn)化以降低土壤中污染物的濃度含量。生物修復(fù)技術(shù)體現(xiàn)無(wú)公害、可持續(xù)的理念，有較好的發(fā)展前景。例如目前已有研究證明生物炭可以有效吸附土壤中的重金屬物質(zhì)，而生物炭的提取也恰恰來(lái)自自然界。目前花生、秸稈、玉米以及小龍蝦等均可通過生物炭的形式吸附講解土壤中的有害金屬元素。除此之外，微生物也可以參與土壤污染物的吸附。微生物可以通過分解作用分解土壤中的有機(jī)污染物，因此微生物對(duì)于高濃度的有機(jī)污染土壤來(lái)說較為適宜，且微生物在吸附降解污染物的同時(shí)也能夠增加土壤肥力，調(diào)節(jié)土壤中的酸堿平衡改善土壤的電解質(zhì)環(huán)境等。也可通過植物種植專門吸收土壤中的污染物，例如有些植物對(duì)以重金屬元素的污染物具有積累和富集作用，可以通過植物的種植，借助植物的根系吸收土壤中的有害物質(zhì)，這種方法綠色無(wú)污染且可以有效控制土壤污染物的擴(kuò)散。

5.污染土壤的修復(fù)現(xiàn)狀分析

5.1 污染土壤修復(fù)中心的建立及相關(guān)優(yōu)勢(shì)

污染土壤修復(fù)中心是一種區(qū)域性質(zhì)的處置中心。其最顯著的特征是修復(fù)的周期較短，其次還具有經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性的特點(diǎn)。在土壤修復(fù)的過程中可以通過修復(fù)中心實(shí)現(xiàn)多技術(shù)聯(lián)合修復(fù)，并且與傳統(tǒng)的修復(fù)方法相比可以大幅度降低土壤污染物修復(fù)的成本。目前污染土壤的修復(fù)中心仍然是在探索階段。

5.2 土壤修復(fù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

目前有關(guān)土壤污染修復(fù)的資金呈逐年增加的趨勢(shì)，相關(guān)的綠色基金也被用于助力生態(tài)保護(hù)建設(shè)以及污染防治，通過資金帶動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展日漸明顯。在地域條件上，土壤修復(fù)的相關(guān)問題主要集中于經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，包括京津冀、江浙滬等經(jīng)濟(jì)圈。從污染物的種類上看，我國(guó)的土壤污染地塊中的有機(jī)污染的地塊數(shù)量較多。從區(qū)域上看，東部地區(qū)的有機(jī)污染地塊較多，西南和中南地區(qū)的土壤污染多為重金屬污染地塊。

目前環(huán)境修復(fù)行業(yè)快速發(fā)展，在土壤污染修復(fù)的場(chǎng)地責(zé)任、行業(yè)的管理體系與管理模式仍需完善以加強(qiáng)土壤修復(fù)工作的高效進(jìn)行。目前原址修復(fù)的方式已經(jīng)暴露出很多問題，包括設(shè)備難以擺放以及施工難度大等問題?；诖?，相關(guān)行業(yè)要?jiǎng)?chuàng)新土壤修復(fù)的發(fā)展模式，并且要始終保持創(chuàng)新導(dǎo)向，綜合多種技術(shù)進(jìn)行土壤生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)工程。目前一些土壤污染的地塊大多為企業(yè)搬遷之后的遺留下的污染土地。這些受到工業(yè)污染的地塊靠近前期的工廠位置且遠(yuǎn)離市區(qū)，所以說就可以借鑒相關(guān)的發(fā)展模式在此周邊建立相應(yīng)的土壤污染修復(fù)治理的修復(fù)中心，對(duì)受到污染的土壤進(jìn)行集中修復(fù)。這種建立修復(fù)中心集中處理的方法修復(fù)效率較高而且可以避免產(chǎn)生遠(yuǎn)距離范圍的二次污染，與此同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)修復(fù)過程中的物質(zhì)重復(fù)再利用。例如一些中間產(chǎn)物和廢棄物等可以被資源化利用等。因此，建立土壤污染的修復(fù)中心可以視為有效的土壤污染修復(fù)方式。

5.3 針對(duì)土壤污染修復(fù)的污染物監(jiān)測(cè)

目前土壤污染修復(fù)的場(chǎng)地管理與修復(fù)存在的需要完善的問題。例如基于場(chǎng)地的限制，修復(fù)工作不能高效開展，技術(shù)支持還存在不足等。因此應(yīng)該注重從源頭出發(fā)，及時(shí)控制發(fā)現(xiàn)土壤污染物濃度的變化并進(jìn)行趨勢(shì)分析，將土壤污染遏制在源頭環(huán)節(jié)。這樣做不僅可以大大減少土壤污染修復(fù)的場(chǎng)地工作量，也可以保證環(huán)境質(zhì)量的健康度。但從另一個(gè)方面說，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤受到污染顯得尤為重要。相關(guān)部門應(yīng)該注重對(duì)于土壤污染物濃度的及時(shí)探測(cè)，并且可以從儀器設(shè)備方面進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)，相關(guān)的可以反映土壤健康的指標(biāo)也可以被用于探究土壤健康，及時(shí)評(píng)估土壤及環(huán)境的質(zhì)量。

土壤污染的發(fā)現(xiàn)一方面通過作物和水質(zhì)等方面體現(xiàn)，但這一表征往往滯后性強(qiáng)，因此不定期地進(jìn)行土壤質(zhì)量的監(jiān)測(cè)十分有必要。從這一方面來(lái)說，相關(guān)先進(jìn)的一些儀器設(shè)備可以被用于進(jìn)行污染物濃度的測(cè)量。在這一過程中，要注意相關(guān)濃度標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定以及土壤污染樣品選取的可靠性等相關(guān)的影響因素。為盡早發(fā)現(xiàn)土壤受到污染的情況或者趨勢(shì)，可以將污染物的濃度閾值降低。在有關(guān)部門做好土壤污染的定期監(jiān)測(cè)工作的同時(shí)，有關(guān)土壤環(huán)境健康的環(huán)保宣傳工作也不可缺少，這是因?yàn)樯罾吧钗鬯踔涟ɑ适褂玫榷寂c土壤健康及土壤污染緊密相關(guān)。所以通過積極宣傳生態(tài)環(huán)保等可以幫助在源頭處來(lái)控制污染源以保證土壤健康。

6.結(jié)束語(yǔ)

綜合上述分析，面對(duì)土壤污染的環(huán)境問題，要首先分析土壤污染的源頭、污染的類型等，在對(duì)土壤污染有全面了解的基礎(chǔ)之上，選用合理的修復(fù)方法并制定合理的修復(fù)方案，必要時(shí)可以根據(jù)區(qū)域土壤污染的實(shí)際情況多種方法相互結(jié)合，使得土壤污染得到有效的治理。除此之外，要加強(qiáng)對(duì)土壤的修復(fù)和保護(hù)，在土壤修復(fù)的過程中要注意土壤中污染物濃度變化的及時(shí)監(jiān)測(cè)，觀察修復(fù)效果并及時(shí)調(diào)整方案，使得土壤環(huán)境得到有效的改善。對(duì)于土壤的污染及修復(fù)問題，相比污染之后的治理，前期的控制污染源等保護(hù)工作更為重要。所以說在改善目前土壤修復(fù)中有關(guān)問題的同時(shí)，從源頭控制并及時(shí)監(jiān)測(cè)污染物，也是保障土壤生態(tài)健康可持續(xù)的重要措施。