陳 靜 鮑立婷

（鄭州大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450000）

1 引言

土壤污染一直是環(huán)境科學(xué)研究的重點(diǎn)，目前土壤污染中污染面積最廣、危害最大的問題之一就是重金屬污染。土壤重金屬污染具有隱蔽性、累積性、不可逆性和長期性等特點(diǎn)，會導(dǎo)致土壤退化，農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降，而且重金屬最終會在人體積累，危害人體健康。隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，我國土壤重金屬污染也越來越嚴(yán)重，目前全國耕地面積的10%以上已受重金屬污染。

2 重金屬的來源、種類

導(dǎo)致土壤污染的重金屬主要包括 Hg、Cd、Pb、Cr、As等生物毒性顯著的重金屬元素，也包括在低濃度是有益元素而在高濃度才具有毒性的 Zn、Cu、Co、Ni等。

土壤重金屬來源廣泛，主要包括有大氣降塵、污水灌溉、采礦和冶煉、農(nóng)藥和化肥等。由于重金屬污染通常是伴隨著工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣、礦業(yè)活動、污水灌溉產(chǎn)生的，因而在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)、重工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)、北方污溉地區(qū)尤為嚴(yán)重，南京某生產(chǎn)鉻的重工業(yè)廠鉻污染疊加已超過當(dāng)?shù)乇尘爸?.4倍。

土壤重金屬污染可能會通過雨水淋溶作用向下滲透、以土壤顆粒物等形式能直接或間接地為人和動物所吸收，為植物吸收利用而進(jìn)人食物鏈等多種途徑對環(huán)境產(chǎn)生危害。如果不及時加以治理，會造成不可估量的影響。

3 土壤重金屬污染的修復(fù)

由于重金屬在環(huán)境中難以轉(zhuǎn)化等特性，目前治理重金屬污染有改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)使其固化和從土壤中去除重金屬使其存留濃度接近或達(dá)到背景值兩種途徑。目前針對這兩種途徑已經(jīng)派生出各自物理、化學(xué)和生物的治理方法。

3.1 工程治理措施

工程治理是指用物理或物理化學(xué)的原理來治理土壤重金屬污染，主要有客土、換土法、固化技術(shù)、電動力學(xué)法。

客土法是在被污染的土壤上加入非污染土壤；換土法是部分或全部挖除污染土壤，然后換上非污染土壤。這兩種方法通常用于治理農(nóng)田重金屬嚴(yán)重污染，切實(shí)有效。但是由于這種做法需要花費(fèi)大量的人力與財力，只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的治理。

固化技術(shù)是將重金屬污染的土壤與固化劑按一定比例混合，經(jīng)熟化形成滲透性很低的固體混合物，從而降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性。

電動力學(xué)法是在土壤中插入一些電極，把低強(qiáng)度直流電導(dǎo)人土壤以清除污染物。該法在大規(guī)模污染土壤治理中有較好的應(yīng)用前景，但是由于電導(dǎo)力學(xué)方法對滲透性較高、傳導(dǎo)性較差的土壤治理效果較差，所以不適用于砂性土壤重金屬污染的治理。

3.2 生物修復(fù)措施

生物修復(fù)是指利用生物的某些習(xí)性來削減、凈化土壤中的重金屬或降低重金屬毒性。根據(jù)利用的生物的種類可以分為微生物修復(fù)和植物修復(fù)。該方法實(shí)施較簡便、投資較少，對環(huán)境破壞小，日益成為修復(fù)污染土壤研究的熱點(diǎn)。

微生物修復(fù)是指利用某些微生物對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用降低土壤中重金屬的毒性。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種微生物具有治理重金屬污染的功能，如微生物Geospirillum arsenophilus能在厭氧條件下將As5+還原為As3+，促進(jìn)砷的淋溶；動膠菌、硫酸還原菌、藍(lán)細(xì)菌及某些藻類，能夠產(chǎn)生胞外聚合物與重金屬離子結(jié)合成絡(luò)合物；Citrobacter sp產(chǎn)生的酶能使Pb、Cd形成難溶磷酸鹽。一些土壤微生物還能改變根際微環(huán)境，提高植物對重金屬的吸收，揮發(fā)或固定效率。

植物修復(fù)主要指利用某些自然界存在或人工培養(yǎng)的植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬，分為植物提取、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定三種。植物提取指依靠植物從土壤中過量吸收重金屬，收割地上部分并進(jìn)行處理，從而降低或去除土壤重金屬。目前已發(fā)現(xiàn)印度芥菜、高桿牧草、英國的高山瑩屬類等700多種能夠超量積累某種重金屬的植物。植物揮發(fā)是依靠植物將根系吸收的重金屬轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)揮發(fā)到大氣中，主要用于處理Hg和Se。植物穩(wěn)定指讓金屬在植物根部積累、沉淀或被根表吸收，從而降低重金屬的活性，防止重金屬被淋洗到地下水或擴(kuò)散至空氣中。

3.3 化學(xué)修復(fù)措施

化學(xué)修復(fù)是指向受污染的土壤中投加化學(xué)試劑，增加土壤中有機(jī)質(zhì)、陽離子代換量等，改變pH、電導(dǎo)等理化性質(zhì)，將重金屬吸附、氧化還原、拮抗或沉淀，降低重金屬的生物有效性?？梢苑譃榛瘜W(xué)提取和施用改良劑。

化學(xué)提取指向土壤中投加試劑，利用其和重金屬的相互作用，使重金屬轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)或形成絡(luò)合物，最終從從提取液中回收重金屬，提取液可以循環(huán)利用。目前可以用于此法的試劑分為三類：(1)螯合劑，包括 EDTA、DTPA、EGTA、草酸、檸檬酸等；(2)酸、堿、鹽，包括硝酸、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉等；(3)表面活性劑。該法提取費(fèi)用較低，避免直接接觸污染物，但是僅適用于砂壤等滲透系數(shù)大的土壤或輕質(zhì)土壤的地表污染的修復(fù)，此外引入的提取劑容易造成二次污染。

施用改良劑可以降低重金屬在環(huán)境中的遷移能力，減少植物對重金屬的吸收。常用的改良劑有石灰、磷酸鹽、硅酸鹽、沸石、含鐵的氧化物材料等。不同的改良劑對重金屬有不同的修復(fù)機(jī)理，常見的有沉淀、共沉淀、離子交換吸附和專性吸附等，如施用石灰就能利用其與碳酸鈣的共沉淀反應(yīng)固化重金屬?；瘜W(xué)改良劑修復(fù)能暫時減輕污染土壤中重金屬的危害，恢復(fù)污染環(huán)境的部分功能，且成本低廉，易于推廣。但是由于金屬元素只是改變了形態(tài)，仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物；另一方面，長期施用改良劑會對土壤造成破壞。

3.4 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)是指根據(jù)土壤污染狀況和當(dāng)?shù)貧夂蛏鷳B(tài)條件條件改變耕作管理制度來降低重金屬污染的危害。具體操作時可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整作物品種，種植抗污染的物種或不進(jìn)入食物鏈的物種。如在含鎘100mg／kg的土壤上政種苧麻．五年后，土壤鎘含鎘平均降低276%。還可以選擇能降低土壤重金屬污染的化肥，盡量施用能夠固定重金屬的有機(jī)肥。土壤重金屬污染還可導(dǎo)致生態(tài)破壞，合理使用生態(tài)修復(fù)的方法也可以減輕土壤重金屬污染，如調(diào)節(jié)氣溫、濕度等生態(tài)因素，調(diào)控污染物所處環(huán)境介質(zhì)等。如可以在污染區(qū)公路兩側(cè)多種樹或蓖麻等經(jīng)濟(jì)作物，還可種植草皮或觀賞花木等，可以達(dá)到美化環(huán)境和凈化土壤的雙重效果。這種治理措施易操作，費(fèi)用低，但是修復(fù)周期長，效果不明顯。

目前已有的修復(fù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中都有自己的不足之處，目前人們還在致力于超累積植物的篩選與培育、基因工程的應(yīng)用、生物修復(fù)綜合技術(shù)等方面的研究，以期更有效地解決重金屬污染土壤的修復(fù)問題。

4 預(yù)防土壤重金屬污染的措施

土壤重金屬污染已經(jīng)達(dá)到了非常嚴(yán)重的地步，一旦土壤對重金屬的消納容量達(dá)到飽和，耕地的生產(chǎn)能力將會遭到毀滅性的破壞。重金屬無法徹底從環(huán)境中去除，因而土壤重金屬污染應(yīng)從源頭抓起，重在預(yù)防。

首先應(yīng)該加強(qiáng)宣傳教育，提高對其思想認(rèn)識。只有認(rèn)識到各種生產(chǎn)活動可能產(chǎn)生的重金屬污染及其可能產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，才能對在各種生產(chǎn)活動中重視重金屬污染，并對其進(jìn)行防治。

其次應(yīng)該加強(qiáng)土壤環(huán)境監(jiān)督，重視法制管理。由于土壤重金屬污染具有隱蔽性，必須加強(qiáng)監(jiān)督才能及時發(fā)現(xiàn)及時治理。此外近年來違法經(jīng)營的礦廠也造成較為嚴(yán)重的重金屬污染，必須加大執(zhí)法監(jiān)管力度。

最后要落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，兼顧經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境的長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃。雖然工業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，但我們必須認(rèn)識到環(huán)境尤其是土壤的重要性，必須兼顧經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境三者的協(xié)調(diào)發(fā)展，缺一不可。

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