鞠雪峰

（煙臺(tái)云灃生態(tài)環(huán)境產(chǎn)業(yè)發(fā)展股份有限公司 山東煙臺(tái) 264006）

引言

土壤是我們?nèi)祟愘囈陨娴幕A(chǔ)，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響著人們?nèi)粘Ｉ畹馁|(zhì)量，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土壤重金屬污染問(wèn)題日漸嚴(yán)峻。目前，土壤重金屬污染、大氣污染、水體污染是我國(guó)三大主要環(huán)境污染問(wèn)題，其中土壤重金屬污染由于其環(huán)境影響具有一定的滯后性，比如重金屬往往是通過(guò)農(nóng)業(yè)耕作富集到食物鏈中，最終對(duì)人體產(chǎn)生危害，所以治理起來(lái)難度比較大。同時(shí)，土壤中的重金屬也會(huì)隨著地表徑流或地下水遷移而不斷擴(kuò)散，進(jìn)而導(dǎo)致土壤重金屬污染范圍越來(lái)越大。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)收重金屬污染的耕地面積已超過(guò)2000 萬(wàn)公頃，并且每年因?yàn)橥寥乐亟饘傥廴径鴾p產(chǎn)的糧食約有1000 萬(wàn)噸，另外也有1200 萬(wàn)噸糧食重金屬超標(biāo)，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200 多億元。由此可見(jiàn)，我國(guó)土壤重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻，亟待采取有效技術(shù)手段及方法治理土壤重金屬污染問(wèn)題。[1]

1 土壤重金屬污染源分析

重金屬通常指的是Ni、Pb、Cr、As、Cu、Zn、Al、Hg等密度＞4.5g/cm3的金屬。重金屬在環(huán)境中很難被生物降解，但卻可以在食物鏈生物的放大作用下，可以實(shí)現(xiàn)百倍、千倍的富集，并通過(guò)食物鏈傳播給人體。在人體中，重金屬可以與體內(nèi)的蛋白質(zhì)、酶等物質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)，并使蛋白質(zhì)、酶等失去活性，久而久之就會(huì)導(dǎo)致人體發(fā)生慢性中毒，進(jìn)而會(huì)使某些器官功能減弱或出現(xiàn)病變。

結(jié)合土壤重金屬污染的特點(diǎn)，總結(jié)其污染源主要包括兩大類，即自然源及人工源。其中自然源指的是重金屬可以隨著自然界的母質(zhì)、基石的風(fēng)化作用、風(fēng)力及水力的搬運(yùn)等來(lái)傳播，并產(chǎn)生一定污染。對(duì)于人工源來(lái)說(shuō)，就是因人類活動(dòng)而產(chǎn)生的重金屬污染。實(shí)踐中，可根據(jù)人類活動(dòng)方式的不同，人工源也細(xì)分為工業(yè)源、農(nóng)業(yè)源、交通源及城市生活源，這四種污染源的具體成因見(jiàn)表1 所示。[2]

表1 土壤重金屬污染源（人工源）

2 土壤重金屬污染的危害

當(dāng)土壤里的重金屬濃度超過(guò)一定閾值后，不僅會(huì)影響土壤中微生物、植物及農(nóng)作物的生存及生長(zhǎng)，而且也會(huì)隨著食物鏈進(jìn)入到動(dòng)物及人類的身體內(nèi)，影響其健康。

比如研究發(fā)現(xiàn)，土壤中鉛的含量超過(guò)50mg/kg，農(nóng)作物的根系會(huì)受到可見(jiàn)的影響，導(dǎo)致幼苗萎縮或者生長(zhǎng)緩慢；當(dāng)土壤中鉛含量超過(guò)100mg/kg，當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)作物產(chǎn)量會(huì)減產(chǎn)10%左右。礦區(qū)周?chē)寥纼?nèi)Cu 污染會(huì)抑制氨氧化微生物的數(shù)量。土壤重金屬污染區(qū)的蛋白酶活性只是非污染區(qū)的19.1%～57.1%。另外，重金屬超標(biāo)也會(huì)對(duì)農(nóng)作物的原葉綠素酸酯還原酶的活性產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)?dǎo)致農(nóng)作物光合作用失常，進(jìn)而影響作物健康生長(zhǎng)，甚至?xí)劳?。[3]

重金屬污染物對(duì)人和動(dòng)物的影響主要表現(xiàn)為：重金屬污染物會(huì)經(jīng)植物根莖吸收并積累到植物體中，然后經(jīng)食物鏈轉(zhuǎn)移到人體中或者動(dòng)物體中，隨著重金屬在人體中或動(dòng)物體中的積累，會(huì)對(duì)人和動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及骨骼系統(tǒng)等造成不同程度的損壞。不同的重金屬元素對(duì)人體和動(dòng)物的影響也是不一樣的，比如，鎘過(guò)量會(huì)嚴(yán)重傷害腎臟功能。

另外，因?yàn)橹亟饘僭卦谧匀唤缰泻茈y被降解或者分解，所以重金屬對(duì)環(huán)境及人類的危害是長(zhǎng)期的，且隨著重金屬的長(zhǎng)期積累，易導(dǎo)致不可挽回的后果。因此，針對(duì)土壤重金屬污染采取有效措施進(jìn)行修復(fù)勢(shì)在必行。

3 土壤重金屬污染修復(fù)方法

對(duì)于土壤重金屬污染而言，其具有來(lái)源廣泛、危害性大、潛伏期長(zhǎng)、遷移性差、修復(fù)難度大等特點(diǎn)，這也正是土壤重金屬污染防治的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

為防治土壤重金屬污染，國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者及技術(shù)人員展開(kāi)了深入的研究及創(chuàng)新，這個(gè)過(guò)程主要可分為四個(gè)階段：

第一階段（即20 世紀(jì)60 年代以前），主要以單一物理修復(fù)技術(shù)為主，比如填埋、刮土、覆土等；

第二階段（即20 世紀(jì)70、80 年代），以物理修復(fù)為主，但逐漸趨于多樣化；

第三階段（即20 世紀(jì)90 年代），研究出了物理、化學(xué)、生物（動(dòng)物、植物、微生物）等修復(fù)方法；

第四階段（21 世紀(jì)以來(lái)），物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法、生物修復(fù)法、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)法及聯(lián)合修復(fù)法均獲得了良好的研究成果，并且修復(fù)方法研究的重點(diǎn)趨于環(huán)?；?、無(wú)害化、資源化發(fā)展。

在眾多土壤重金屬污染修復(fù)方法中，有的可以直接去除土壤里的重金屬元素，而一些修復(fù)方法則需添加一些特色的位置來(lái)轉(zhuǎn)化土壤重金屬的形態(tài)，從而弱化重金屬的有效性及遷移性，最終實(shí)現(xiàn)降低重金屬危害性的目的。不同的修復(fù)方法各有其特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，下面就對(duì)五種土壤重金屬污染修復(fù)方法一一展開(kāi)進(jìn)行分析，具體如下。

3.1 物理修復(fù)法

物理修復(fù)法是通過(guò)一些物理措施對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行修復(fù)的一種方法，該方法也是應(yīng)用最早的修復(fù)方法?，F(xiàn)實(shí)土壤重金屬無(wú)人修復(fù)中常用的物理修復(fù)法除了有翻土、客土、固化、填埋等工程措施外，也有高溫?zé)峤饧夹g(shù)、玻璃化技術(shù)等。[4]根據(jù)各種物理修復(fù)法的特點(diǎn)對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，具體見(jiàn)表2。

表2 常用物理修復(fù)法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3.2 化學(xué)修復(fù)法

化學(xué)修復(fù)法主要是通過(guò)將改良劑和土壤內(nèi)的重金屬進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來(lái)消除土壤內(nèi)的重金屬元素，改善土壤的pH、Eh 等特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)的目的。

化學(xué)修復(fù)法主要可分為兩個(gè)方面：一種是采取固化措施，通過(guò)添加混合硅酸鹽、石灰等化學(xué)物質(zhì)或者螯合劑來(lái)吸附、沉淀或氧化還原土壤中重金屬，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中重金屬的凈化；另一種是采取淋洗液將土壤中的重金屬以離子狀態(tài)或者金屬混合物溶解分離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)土壤凈化修復(fù)。[5]常用的化學(xué)修復(fù)法主要包括化學(xué)淋洗法、化學(xué)鈍化修復(fù)法、電動(dòng)修復(fù)法等，總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表3。

表3 各化學(xué)修復(fù)法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3.3 生物修復(fù)法

生物修復(fù)法主要是通過(guò)天然生物或者人工改造生物來(lái)對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行吸收、降解及轉(zhuǎn)化，從而降低重金屬濃度至合理范圍內(nèi)。相對(duì)于物理修復(fù)法及化學(xué)修復(fù)法而言，生物修復(fù)法屬于是最富有生命力的土壤重金屬污染修復(fù)方法。[6]具體來(lái)說(shuō)，常用的生物修復(fù)法主要有植物修復(fù)法、動(dòng)物修復(fù)法、微生物修復(fù)法，其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 各生物修復(fù)法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)法

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)法主要包括農(nóng)藝修復(fù)及生態(tài)修復(fù)兩個(gè)方面，其中農(nóng)藝修復(fù)指的是通過(guò)對(duì)不合理的耕作方法及管理制度進(jìn)行調(diào)整來(lái)降低土壤中的重金屬污染，比如，可種植不可食用的觀賞性植物或者施用硝態(tài)氮肥等有機(jī)肥料來(lái)降低土壤中的重金屬污染。生態(tài)修復(fù)則是通過(guò)對(duì)土壤重金屬污染區(qū)域的水分、養(yǎng)分、溫度、濕度及pH 等環(huán)境因素進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而降低重金屬的濃度。

3.5 聯(lián)合修復(fù)法

在現(xiàn)實(shí)中，采用單一的修復(fù)方法治理土壤重金屬污染，雖然可以取得一定的效果，但是因?yàn)閱我坏男迯?fù)方法具有局限性，很難使效益達(dá)到最優(yōu)。因此，聯(lián)合修復(fù)法成為了目前土壤重金屬污染治理中的研究熱點(diǎn)，比如物化聯(lián)合、生物聯(lián)合、物化—生物聯(lián)合等是現(xiàn)在研究最多的土壤重金屬污染聯(lián)合修復(fù)方法。黃細(xì)花等[7]采取套種（東南景天及玉米）+化學(xué)淋洗聯(lián)合的方法對(duì)Zn、Cd、Pb 復(fù)合污染的土壤進(jìn)行修復(fù)治理，經(jīng)9 個(gè)月的跟蹤觀察，被污染土壤中的Zn 濃度降低了12.6%～16.5%、Cd 濃度降低了27.8%～44.6%、Pb 濃度降低了3.6%～5.7%。田偉莉等[8]通過(guò)采取黑麥草、白三葉+蚯蚓聯(lián)合的方法對(duì)Cd、Cu、Pb 復(fù)合污染的土壤進(jìn)行修復(fù)治理，經(jīng)一年半的跟蹤觀察，最終被污染土壤中Cd 的含量降低了92.3%、Cu 的含量降低了42.0%、Pb 的含量降低了24.7%。這些實(shí)例都證明了通過(guò)合理組合修復(fù)方法可以使土壤重金屬污染修復(fù)取得最大化的效益。聯(lián)合修復(fù)法與上述物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法、生物修復(fù)法、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表5。

表5 土壤重金屬污染修復(fù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

4 土壤重金屬污染修復(fù)的環(huán)保效益

土壤作為陸地生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，是人類和動(dòng)物居住不可替代的環(huán)境因子，也是食物安全與人體健康的基本保障，在保護(hù)環(huán)境和維持生態(tài)平衡中具有重要作用。因此，加強(qiáng)土壤重金屬污染的修復(fù)對(duì)于環(huán)境保護(hù)而言有著重要的意義，具體來(lái)說(shuō)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

（1）可有效降低土壤污染

目前所有的土壤修復(fù)技術(shù)都是基于重金屬污染進(jìn)行處理，從而降低土壤中重金屬污染含量，并防止發(fā)生二次污染。

（2）提高土壤利用率

通過(guò)對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行修復(fù)治理，可以調(diào)節(jié)土壤物理性質(zhì)，加深土壤顏色，增加土壤的熱能力，提高土壤溫度，提高土壤的保水保肥能力；同時(shí)，也能吸收和代換陽(yáng)離子，調(diào)節(jié)土壤的pH 值，增加土壤緩沖性，有利于微生物活動(dòng)和植物生長(zhǎng)發(fā)育，使土壤疏松和孔隙性質(zhì)變好，易于耕作，進(jìn)而提高土壤的利用率[9]。

（3）保障農(nóng)產(chǎn)品安全

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，土地資源的優(yōu)劣直接關(guān)系著民生。土壤重金屬污染不僅會(huì)影響農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)，而且也危害著我國(guó)糧食安全。因此，有效治理土壤重金屬污染，提高土地資源質(zhì)量及利用率，既可以為社會(huì)提供更多優(yōu)質(zhì)健康的糧食，也可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)整體的效益。

（4）有助于生態(tài)環(huán)境實(shí)現(xiàn)有機(jī)循環(huán)

土壤修復(fù)中，都在大力倡導(dǎo)和發(fā)展綠色修復(fù)技術(shù)，比如對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)的廢棄物進(jìn)行改造并生產(chǎn)成土壤改良劑，用于消除土壤重金屬污染，提高土壤肥力，進(jìn)而促使生態(tài)環(huán)境實(shí)現(xiàn)有機(jī)循環(huán)[10]。

結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，土壤重金屬污染已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)全社會(huì)的問(wèn)題，為了有效治理土壤重金屬污染，各種土壤修復(fù)技術(shù)及方法不斷被提出及應(yīng)用。但由于土壤重金屬污染成因復(fù)雜，采取單一的修復(fù)措施很難達(dá)到最優(yōu)化的治理效果。因此，在土壤重金屬污染治理的過(guò)程中，也應(yīng)注意做好以下三方面的工作：

（1）擴(kuò)大宣傳及教育，提高全民環(huán)保意識(shí)及憂患意識(shí)，在追求“金山、銀山”的同時(shí)，也要確保“青山、綠水”。同時(shí)，革新落后的耕作方式，合理使用農(nóng)藥、化肥等，自覺(jué)保護(hù)土地生態(tài)環(huán)境。

（2）因?yàn)橥寥乐亟饘傥廴緛?lái)源廣泛，且構(gòu)成比較復(fù)雜，所以土壤治理要以預(yù)防為主，嚴(yán)格控制污染源達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再排放，盡量減少事后治理，確保土壤治理效果。

（3）在土壤重金屬污染治理的過(guò)程中，也要重視土壤與大氣、水源及生物等之間的聯(lián)系，保障土壤修復(fù)過(guò)程中不對(duì)其他生態(tài)系統(tǒng)造成污染或者破壞。