王舒婷，吳學(xué)勇，牛學(xué)奎，周 濤，王 薇，鄧 晴

（云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034）

0 引言

人類的生存發(fā)展與土壤環(huán)境息息相關(guān)，隨著社會工業(yè)化腳步不斷向前邁進(jìn)，土壤污染也在不斷加劇。2014年原環(huán)境保護(hù)部和原國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》指出，我國當(dāng)前部分土壤遭受的重金屬污染較為嚴(yán)重，土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量嚴(yán)重下降，部分老工業(yè)區(qū)和礦業(yè)區(qū)的土壤污染情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)值，隨著工業(yè)化進(jìn)程的進(jìn)一步發(fā)展，各地土壤污染狀況還會進(jìn)一步加劇。如何防治土壤重金屬污染是當(dāng)前社會發(fā)展面臨的一大問題。

1 土壤重金屬污染存在形態(tài)以及污染來源

1.1 土壤重金屬污染存在形態(tài)

土壤重金屬污染物質(zhì)主要屬于過濾性元素，這些金屬物質(zhì)以離子的形式存在于土壤當(dāng)中，部分有機(jī)物會影響重金屬離子的構(gòu)成形態(tài)以及遷移能力。重金屬化合物本身的化學(xué)性質(zhì)差異較大，土壤環(huán)境內(nèi)部物質(zhì)的組成較為復(fù)雜，物理化學(xué)性質(zhì)容易因環(huán)境的變化而發(fā)生變化。通常來說，重金屬污染元素的存在形態(tài)包括水溶態(tài)、可交換態(tài)、吸附交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)以及有機(jī)結(jié)合態(tài)等。重金屬的形態(tài)與普通金屬物質(zhì)相比差異較大，水溶態(tài)和可交換態(tài)重金屬可溶于其他液體，其毒性對生態(tài)環(huán)境的影響較大。

1.2 土壤重金屬污染來源

重金屬污染來源與人們提煉金屬的加工流程存在一定關(guān)聯(lián)，部分重金屬物質(zhì)需要通過高溫進(jìn)行加工，細(xì)小的重金屬在加熱過程中以氣溶膠的形式伴隨其他氣體和粉塵進(jìn)入大氣環(huán)境，在經(jīng)過自然沉降和降水等活動進(jìn)入土壤和水體當(dāng)中，其中10%～30%的重金屬氣溶膠會直接沉降在排放源周邊，這也是金屬礦區(qū)周邊土壤重金屬污染程度較高的原因。

部分重金屬氣溶膠進(jìn)入水體后，農(nóng)民在種植活動中會引入污染源周邊河流湖泊水源灌溉農(nóng)作物導(dǎo)致水體當(dāng)中的重金屬殘留在土壤當(dāng)中，加劇了土壤重金屬污染。部分工礦企業(yè)為了降低污水處理的成本，經(jīng)常會將未經(jīng)處理的污水或重金屬含量超標(biāo)的污水排放到土壤當(dāng)中，導(dǎo)致污水排放區(qū)的土壤重金屬污染程度進(jìn)一步加深。

在礦區(qū)生產(chǎn)過程中，許多礦石或有色金屬冶煉后的殘余廢渣會直接露天堆放，廢棄物長期暴露在自然環(huán)境當(dāng)中，受雨水澆淋的影響，其內(nèi)部的重金屬容易發(fā)生遷移，逐漸擴(kuò)散到周邊的土壤和水體當(dāng)中產(chǎn)生嚴(yán)重的重金屬污染。部分肥料生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)活動中會將固體廢棄物加入肥料當(dāng)中，重金屬物質(zhì)混在肥料當(dāng)中進(jìn)入土壤，導(dǎo)致重金屬污染狀況加劇[1]

2 土壤重金屬污染防控措施

2.1 追本溯源，健全法律管控體系

在防治土壤重金屬污染的過程中，政府部門應(yīng)發(fā)揮自身的領(lǐng)導(dǎo)作用，以預(yù)防為主，治理為輔，盡可能控制污染程度和污染范圍，避免重金屬污染程度進(jìn)一步加深。在預(yù)防階段，政府部門可以借鑒日本與歐美國家控制環(huán)境污染的手段，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)立法鼓勵個人對周圍存在的環(huán)境污染問題提起訴訟，在法律上明確環(huán)境污染先治理后追責(zé)的理念，制定關(guān)于防治土壤污染的法律法規(guī)和政策制度，為基層管理工作的開展提供必要的法律保證。

我國在有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律制定上起步較晚各方面法律法規(guī)缺乏系統(tǒng)性和統(tǒng)一性，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)未能與當(dāng)前時代相接軌，部分地區(qū)仍然按照舊有的技術(shù)要求開展土壤重金屬污染防治工作，污染防治活動相關(guān)配套標(biāo)準(zhǔn)未能真正完成制定。部分地區(qū)即便已經(jīng)建立了較為健全的法律防治制度，但在實(shí)際執(zhí)行過程中出于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的考慮，在企業(yè)排污和污染物處理方面放松監(jiān)管力度，責(zé)任劃歸模糊，未能真正建立行之有效的監(jiān)督管理體系，保證各項(xiàng)法律法規(guī)切實(shí)落實(shí)到基層生產(chǎn)活動當(dāng)中[2]。

各地政府在制定關(guān)于土壤重金屬防治保護(hù)法規(guī)的過程中，需要強(qiáng)化自身的責(zé)任意識，在工作中把握經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)治理的關(guān)系，根據(jù)地方實(shí)際情況制定法律法規(guī)，定期組織企業(yè)召開環(huán)境保護(hù)倡議會，增強(qiáng)企業(yè)的環(huán)保意識，糾正生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的不良行為。在監(jiān)管方面，結(jié)合地方實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，劃歸主體責(zé)任，落實(shí)責(zé)任監(jiān)督工作，依靠責(zé)任機(jī)制和獎懲機(jī)制推動環(huán)保部門人員開展工作，保證環(huán)境安全，避免土壤重金屬污染程度進(jìn)一步加深，將各項(xiàng)管理制度落實(shí)到位，保護(hù)自然環(huán)境。

2.2 加大投入，建立健全防控體系

土壤污染治理復(fù)雜而困難，治理過程必定是一個長期且不斷演變的過程，需要當(dāng)?shù)卣畽C(jī)關(guān)投入大量的資源進(jìn)行治理。為達(dá)成治理目標(biāo)，工作人員需要在工作中樹立科學(xué)治土理念，推動環(huán)境保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，在土壤環(huán)境監(jiān)測和土壤環(huán)境治理上加大投入，幫助管理人員更好地了解每一階段的治理情況，為土壤重金屬污染治理工作的開展提供必要條件。

我國的土壤環(huán)境檢測技術(shù)相對歐美發(fā)達(dá)國家來說較為落后，為了進(jìn)一步推動技術(shù)創(chuàng)新，政府部門需要發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用，制定人才培養(yǎng)政策來吸引優(yōu)秀人才，適當(dāng)提高科技人才薪資待遇以吸引外來人才涌入。為此政府需要加強(qiáng)與企業(yè)之間的合作，加大投資力度，必要時可以組建考察隊(duì)到國外與相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行技術(shù)交流，了解國外技術(shù)水平和技術(shù)發(fā)展方向，吸收國外先進(jìn)的技術(shù)理念，為研制我國防治土壤污染的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備奠定必要的理論基礎(chǔ)[3]。

2.3 強(qiáng)化宣傳，建立監(jiān)督管理機(jī)制

土壤重金屬污染難以被肉眼直接觀察到，社會各界對于土壤重金屬污染情況和防治措施缺少相應(yīng)的認(rèn)識，難以正確了解土壤重金屬污染對人體的危害。為此各地整治土壤重金屬污染的負(fù)責(zé)部門需要加強(qiáng)宣傳工作，向群眾說明土壤重金屬污染的危害，幫助群眾正確看待土壤重金屬污染帶來的影響，發(fā)動群眾的力量對當(dāng)?shù)氐耐寥乐亟饘傥廴厩闆r進(jìn)行監(jiān)督管理，鼓勵群眾參與治理工作，攜手并進(jìn)，為保護(hù)家園生態(tài)環(huán)境不懈奮斗。

以日本為例，日本的信息公開制度和公眾參與制度較為完善，在土壤污染防治政策制定后借助群眾的力量對土壤污染防治政策的執(zhí)行效果進(jìn)行監(jiān)督，公眾可以根據(jù)自己觀察了解到的情況進(jìn)行取證。政府通過設(shè)置撥打電話、電子郵箱反饋、舉報(bào)信箱等方式與群眾建立有效的溝通渠道，及時了解情況并根據(jù)實(shí)際情況做出相應(yīng)反饋，政府定期將污染防治作業(yè)的效果和工作進(jìn)展向社會各界進(jìn)行通報(bào)，保證居民的知情權(quán)，雙方在彼此交流溝通的過程中讓土壤重金屬污染防治措施能夠被真正應(yīng)用到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營流程當(dāng)中，保證監(jiān)管力度和監(jiān)管效果。

3 土壤重金屬污染治理措施

3.1 物理修復(fù)治理土壤重金屬污染

3.1.1 電化法

電化法是美國路易斯安那州立大學(xué)提出的一種土壤重金屬污染凈化方法。通過在飽和的黏土顆粒中接通低強(qiáng)度直流電的方式清除土壤中的無機(jī)污染物，并借此收集土壤中的重金屬。這種清理重金屬污染的方法需要在被污染土壤的兩端插入惰性電極，施加電流后利用電流的特性讓重金屬離子跟隨電流流動方向進(jìn)行遷移，到達(dá)電極位置后以重金屬離子溶液的形式將其導(dǎo)入，完成對重金屬污染土壤的修復(fù)工作。這種污染處理方式的效率較高，不會在清理過程中產(chǎn)生二次污染，對土壤環(huán)境的影響較小，能夠在保持土壤肥力的情況下有效降低土壤中的重金屬含量。目前該技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境的試驗(yàn)效果較為出色，但在室外環(huán)境的適用性較差；對于土質(zhì)的要求較高，在黏土等低滲透性的土壤重金屬污染中清理效果較好，但在砂性土壤中的應(yīng)用效果較為有限；此外，該技術(shù)不夠成熟，目前無法做到大規(guī)模應(yīng)用推廣。

3.1.2 熱解吸法

熱解吸法又被稱為熱脫附技術(shù)，屬于熱處理技術(shù)的一種。這種技術(shù)通過加熱升高土壤溫度的方式讓土壤中的部分揮發(fā)性較強(qiáng)的重金屬元素以蒸氣的形式揮發(fā)出來，并使用收集裝置收集蒸發(fā)后的氣體，完成重金屬的提取、收集、再利用，提高污染凈化活動中的經(jīng)濟(jì)效益。這種技術(shù)在凈化揮發(fā)性較強(qiáng)的重金屬中清理效果較好，并能有效實(shí)現(xiàn)重金屬資源的循環(huán)利用。目前在美國已經(jīng)有公司通過熱解吸法對被汞污染的土壤進(jìn)行治理工作，使該項(xiàng)技術(shù)成功商業(yè)化。該項(xiàng)技術(shù)的劣勢在于修復(fù)過程中的能源消耗量較高，設(shè)備運(yùn)行的成本較高，且土壤加熱這一過程容易對土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，影響植物的正常生長。此外，這種土壤重金屬污染治理技術(shù)需要通過收集蒸發(fā)氣體的方式完成重金屬回收工作，而氣體收集容器需要高度密封，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)收集蒸發(fā)氣體與戶外環(huán)境收集蒸發(fā)氣體的情況截然不同，在室外環(huán)境中容器的密封性容易受到自然因素和人為因素影響，氣體回收過程中如果操作不當(dāng)容易造成重金屬污染大氣。

3.1.3 玻璃化技術(shù)

玻璃化技術(shù)是通過將電機(jī)放到受重金屬污染的土壤當(dāng)中，將土壤熔成形態(tài)較為穩(wěn)定的玻璃態(tài)物質(zhì)，借助這一方式將玻璃態(tài)物質(zhì)中的重金屬元素提取出來，完成污染治理工作。研究人員在應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行污染治理工作時需要先在土壤中埋入金屬或石墨制成的電極，在通電過程中將土壤內(nèi)部熔化，土壤熔化后電極能夠自動進(jìn)入土壤更深處開展重金屬污染治理工作，穩(wěn)定推進(jìn)污染治理過程。玻璃化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中熔化進(jìn)度難以做到統(tǒng)一控制，地下水的滲透作用也會在一定程度上影響熔化效果，依靠這種技術(shù)得到的玻璃態(tài)產(chǎn)物的形態(tài)非常穩(wěn)定，金屬物質(zhì)提取再利用較為困難，難以對金屬物質(zhì)進(jìn)行循環(huán)利用。此外，這種熔化處理的方式需要消耗較多的電能，成本較高，因而該種技術(shù)難以做到大規(guī)模推廣。

3.2 化學(xué)修復(fù)治理土壤重金屬污染

3.2.1 投放土壤改良劑

部分重金屬物質(zhì)容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在形態(tài)上發(fā)生改變，為此科研技術(shù)研究人員可以嘗試通過在土體內(nèi)部投放化學(xué)物質(zhì)的方式影響重金屬離子的存在狀態(tài)，使重金屬污染物能夠通過其他方式被清理出來，完成土壤重金屬污染治理目標(biāo)。以受到Cd、Pb、Cu、Zn、As復(fù)合重金屬污染的土壤為例，通過在土體當(dāng)中添加石灰粉和鈣鎂磷肥等土壤改良劑的方式，使重金屬離子與土壤改良劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，降低重金屬對土壤的不良影響。在對比試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，在投放土壤改良劑的土地上種植水稻和小麥，其重金屬含量明顯低于未投放土壤改良劑土地上種植的水稻和小麥。

投放土壤改良劑處理重金屬污染的方式能夠有效降低重金屬對土壤的不良影響，治理具備一定效果，治理費(fèi)用較少，滿足規(guī)模化應(yīng)用需求，但這種治理形式的效果目前來看并不徹底，需要當(dāng)?shù)卣块T加強(qiáng)管理，避免土壤污染程度進(jìn)一步提高，防止重金屬再度活化。

3.2.2 淋洗法

淋洗法又被稱為淋濾技術(shù)或萃取技術(shù)，借助水流壓力將可以溶解污染物的清洗溶液注入土壤當(dāng)中，在與土壤充分混合后將污染物轉(zhuǎn)移到溶液中，從溶液中提取淋洗液進(jìn)行深度處理，完成土壤修復(fù)過程。這種方法在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的效果較為理想，而針對室外條件下的大面積土壤污染，如果土壤本身的滲透性較強(qiáng)，淋洗液很可能會滲透到周邊環(huán)境或地下水當(dāng)中，造成污染轉(zhuǎn)移。目前國內(nèi)由于場地條件的限制，主要使用異位化學(xué)淋洗技術(shù)。淋洗劑和金屬濃度、土壤特性等因素都會影響最終的土壤淋洗效果，淋洗劑處理過程較為復(fù)雜，容易產(chǎn)生二次污染，且淋洗劑的價(jià)格較為昂貴，難以大面積推廣。

3.2.3 泵出處理法

為了解決深層土壤和土壤蓄水層處的污染，科研人員結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)研發(fā)了泵出處理法。這種技術(shù)將處理劑從土壤低凹處注入土壤深處，依靠處理劑吸附土壤顆粒上的污染物，在處理液跟隨土體移動的過程中通過抽水裝置將污染物處理液抽取上來，完成土壤治理過程。

泵出處理法的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)在于如何根據(jù)土壤污染情況配置處理劑以及如何及時將含有污染物的處理液準(zhǔn)確地抽取上來。在處理劑的配置過程中，需要考慮土壤污染類型有時包含重金屬與有機(jī)物的雙重污染，現(xiàn)有的處理劑難以同時處理這兩種類型的污染物。為了保證處理效果，泵出處理法在應(yīng)用過程中需要消耗大量的水資源，對于一些缺水地區(qū)來說，這種處理方式難以實(shí)現(xiàn)。另外，處理劑在向周圍土壤滲透的過程中如何保證污染物與處理劑充分接觸發(fā)生反應(yīng)也是技術(shù)難點(diǎn)之一。

4 結(jié)語

綜上所述，重金屬土壤污染治理技術(shù)目前取得了一定進(jìn)展，但許多技術(shù)在大規(guī)模推廣之前仍然需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究。基于此種情況，在重金屬污染防治的過程中需要將預(yù)防與修復(fù)結(jié)合在一起，在控制污染物隨意排放的前提下創(chuàng)新污染防治技術(shù)，復(fù)合使用多種方式治理土壤重金屬污染，保證治理效果穩(wěn)定持久，切實(shí)改善環(huán)境問題，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。