黨民團(tuán),劉 娟,楊 珊

(渭南師范學(xué)院 化學(xué)化工系，陜西省煤基低碳醇研究中心，陜西 渭南 714000)

土壤重金屬污染是指由于人類生產(chǎn)生活活動所致的土壤中Hg、Cd、Pb、Cr、As、Ni等生物有害元素含量高于背景值的現(xiàn)象。土壤重金屬污染具有隱蔽性、累積性、不可降解和長期性等特點，不僅直接導(dǎo)致耕地土壤退化、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)及產(chǎn)量下降，還可通過食物鏈危及全球生態(tài)系統(tǒng)安全，已成為當(dāng)前制約人類社會可持續(xù)發(fā)展并亟待解決的全球性環(huán)境問題[1,2].

1 中國土壤重金屬污染現(xiàn)狀

2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》披露[3]，我國“耕地土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂”，局部地區(qū)土壤重金屬污染嚴(yán)重,2012年財政部撥款8.27億元、由農(nóng)業(yè)部實施《農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬污染防治實施方案》，歷時5 a對全國農(nóng)田土壤重金屬污染狀況進(jìn)行調(diào)查[4]，但訖今為止，尚未公布有關(guān)結(jié)果.故有關(guān)全國農(nóng)田土壤重金屬污染詳情，現(xiàn)階段尚無權(quán)威、準(zhǔn)確的可依數(shù)據(jù).宋偉等[5]以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB1518-1995)二級標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，通過對全國138個典型區(qū)域耕地重金屬污染案例數(shù)據(jù)的分析估計，我國農(nóng)田土壤重金屬污染發(fā)生的概率為16.67%，其中輕、中、重污染的比例為14.49%、1.45%、0.72%；8種重金屬污染元素中,Cd污染發(fā)生概率最高(25.20%),是我國耕地土壤重金屬污染的最主要元素，Ni、Hg次之，污染發(fā)生概率分別為5.17%和3.31%，遼寧、湖南等14個省、市可能是我國耕地土壤重金屬污染的高發(fā)地區(qū)，其中以遼寧、山西最為嚴(yán)重；若以土壤背景值為標(biāo)準(zhǔn)，估算的污染面更大。李風(fēng)果[6]、蔡美芳[7]等估計，全國約1/5農(nóng)田不同程度的受Hg、Cd、As、Cu、Zn等污染,因之年減產(chǎn)糧食超1010kg、被污染糧食約1.2×1010kg，合計年直接經(jīng)濟損失超200億元。國家環(huán)保局《典型區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量狀況探查研究》項目對長三角、珠三角等經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)的跟蹤調(diào)查結(jié)果顯示，珠三角土壤Hg、Ni污染嚴(yán)重，蔬菜中Pb、Cd殘留較多，近40%農(nóng)田菜地重金屬超標(biāo)，10%嚴(yán)重超標(biāo)[8]；長三角部分地區(qū)農(nóng)田受多種金屬污染，致使約10%的土壤基本失去生產(chǎn)力[9]。

鄭國璋[10]對關(guān)中灌區(qū)小麥、玉米等樣品的重金屬檢測表明，咸陽近郊的小麥和玉米Cu含量超標(biāo)；西安市區(qū)附近種植的小麥和玉米Cu含量超標(biāo)2～5倍、Pb含量超標(biāo)2～6倍，說明作為全國重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地的關(guān)中渭河灌區(qū)重金屬含量污染問題亦非常嚴(yán)重。

2 重金屬污染土壤治理技術(shù)研究進(jìn)展

2.1 物理、化學(xué)治理技術(shù)

物理治理方法主要有電化、熱解析及淋洗法等。電化法治理不改變土壤原有位置，是目前應(yīng)用很廣泛的治理方法。沙土實驗顯示，運用電化法治理技術(shù)可將土壤中90%以上的Pb2+、Cr3+等重金屬離子清除[11]。熱處理法是治理汞污染土壤的理想選擇，并可收集Hg，據(jù)Kunkel等[12]的研究，原位熱解吸法可以除去土壤中99.8%的Hg。淋洗技術(shù)是用合適的溶液把土壤中的重金屬提取至液相、再進(jìn)行回收或無害化處理的修復(fù)方法，是治理效果最好、技術(shù)最成熟且開發(fā)應(yīng)用最早的物理修復(fù)法。

化學(xué)治理方法是通過向土壤中加入穩(wěn)定劑，通過吸附或化學(xué)反應(yīng)改變重金屬的存在形式或固定重金屬，從而降低其在土壤中的活性和移動性，進(jìn)而減少其生物毒性。此法技術(shù)簡單、投入少、修復(fù)時間短，方便實施，適用大面積中低度污染土壤的治理[13,14]，是目前修復(fù)輕度污染土壤相對經(jīng)濟可行的有效方法，但因它只改變了重金屬的存在形式，不能永久去除土壤中重金屬，易引發(fā)二次污染。

2.2 超積累植物治理技術(shù)

植物治理技術(shù)是利用耐重金屬并對重金屬具有超積累能力的植物，通過植物與其共存微生物體系富集、轉(zhuǎn)化、分解、吸收和固定重金屬[15]。植物治理技術(shù)的核心是尋找和培育能超量吸收重金屬的植物。目前已找到對Cr、Co、Ni等元素積累量在0.1%以上的植物種類多達(dá)700多種，有些植物對Mn、Zn的積累量在1%以上[16]。

植物治理技術(shù)的關(guān)鍵是找到對重金屬具有超級累能力的且耐性高的植物基因，再運用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出能超量吸收重金屬并對重金屬耐受性高的植物。植物治理法不影響土壤結(jié)構(gòu)和微生物活性、治理成本低、易操作，治污的同時還可美化環(huán)境，是可靠安全、頗具發(fā)展前景的新興綠色生物技術(shù)，但對富集污染金屬的植物如何進(jìn)行無污染處理尚需進(jìn)一步研究。

2.3 菌根真菌微生物治理技術(shù)

菌根是指寄生在植物根部的真菌與宿主植物形成的互相獲益的共同體。菌根種類繁多，某些菌根真菌向細(xì)胞外分泌的物質(zhì)可與重金屬在土壤中產(chǎn)生螯合作用。還有些微生物能夠氧化或還原重金屬，從而降低重金屬的活性。國內(nèi)外對真菌的研究發(fā)現(xiàn)，其對等重金屬有較強的耐受力的富集能力，它能通過菌絲體累積土壤中的Cd、Pb、Cr、Cu、Zn等重金屬且能力遠(yuǎn)超過綠色植物[17]。

自然界中的真菌種類繁多、分布廣泛，且人工培育技術(shù)發(fā)展較快，有利于篩選出能超量吸收重金屬的菌種。利用大型真菌修復(fù)技術(shù)治理土壤重金屬污染是一種經(jīng)濟有效且具廣闊市場前景的生物技術(shù)。

2.4 聯(lián)合治理技術(shù)

土壤重金屬污染的不可降解及復(fù)雜性，使得任何單一方法很難達(dá)到預(yù)期的效果，通過綜合多種治理技術(shù)，使之互相協(xié)調(diào)，共同作用，發(fā)揮各自技術(shù)優(yōu)勢，近年來，植物-微生物、植物學(xué)-化學(xué)等組合修復(fù)技術(shù)取得了令人鼓舞的研究進(jìn)展[18]。

利用化學(xué)螯合劑-植物聯(lián)合治理法，污染土壤中加入螯合劑富集重金屬，強化超積累植物對金屬的吸收。電壓-植物治理法可促進(jìn)土壤重金屬溶解，有利于超積累植物的吸收、積累，加快修復(fù)過程。植物-微生物組治理法能最大程度的發(fā)揮二者分別具有的治理優(yōu)勢，相互彌補，其治理效果受植物自身的特征、根部土壤的酸堿性及植物根部分泌物等因素影響，技術(shù)的難點在于尋找相匹配的植物微生物。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有機肥不僅可促進(jìn)作物對營養(yǎng)元素的吸收，其含有的有機質(zhì)既是微生物的能源及碳源，同時還可吸附、絡(luò)合重金屬，從而減弱重金屬的毒害作用。因此有機肥-微生物聯(lián)合治理方法也是有研發(fā)前景的有效治理途徑[19,20]。

3 結(jié)語

土壤重金屬污染是工業(yè)化、城市化等等綜合因素所致的社會問題，其末端修復(fù)技術(shù)成本高、周期長,目前及可期的未來,亦難以找到經(jīng)濟易行、徹底根除理想方案。其最根本的解決途徑是需要全社會所有成員且實貫徹可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保、綠色理念，嚴(yán)格工業(yè)、生活“三廢”的處理，控制化肥、農(nóng)藥、地膜等農(nóng)用化學(xué)品的過量與不合理使用，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活垃圾投棄等源頭減少重金屬的排放。在對已污染土壤治理方面，國家及有關(guān)部門應(yīng)加大支持力度，鼓勵有研究院所積極研發(fā)成本低、技術(shù)簡單、綠色環(huán)保、便于大面積推廣、相對經(jīng)濟的治理技術(shù)，以加強、加快污染土壤的修復(fù)，實現(xiàn)并促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的良性、可持續(xù)發(fā)展。