广西土壤重金属污染修复概况分析

黎大荣 韦 杰 王英辉 韦朝帅 许道全

（1.广西大学环境学院，广西 南宁 530004；2.广西大学农学院，广西 南宁 530004）

土壤重金属污染主要来源于矿山开采等人类活动。广西壮族自治区素有“有色金属之乡”的美誉，分布着大量铅锌矿、锰矿和有色金属矿[1]。采矿业为广西经济的发展做出了巨大贡献，但留下的矿业废弃物也给矿区周边生态环境造成了严重危害。矿山环境经过采矿、选矿等过程，矿山土壤往往肥力低下，微生物含量低、重金属污染问题突出，形成了极端的生态环境，给生态恢复重建带来很大的困难。广西金属矿产资源禀赋性差，含矿多，富矿少，单一矿少，复杂难处理伴生矿多，资源提取难度大，企业所采用的技术装备落后，开发利用的能耗仍然过高，其生产过程中产生的重金属污染更为严重。重金属可以通过“土壤—植物—人体”食物链进入并富集于人体，含量成倍甚至十几倍增加，严重危害人体健康。因此，研究土壤重金属的污染修复意义重大。

1 广西土壤重金属污染概况

1.1 广西重金属污染地区分布

广西重金属污染地区分布概况见表1。由表1知，污染地区主要集中在河池、柳州、百色、崇左和桂林等拥有较多金属矿的地区，受污染区域多为矿区周边及矿区河流沿岸，污染元素包括铅、锌、镉、砷、汞、铬、锰、铜。根据《广西重金属污染综合防治“十二五”规划》,“十二五”期间，广西将扎实推进重金属污染综合防治工作。重点防治砷、铅、镉、铬、汞5种重金属元素，重点防控区包括河池市金城江、南丹、环江三个国家防控区和百色市右江区、柳州融水两个自治区防控区。

表1 广西重金属污染地区分布概况

1.2 广西土壤重金属污染情况

现今已有众多学者对广西土壤重金属进行了较多的调查研究。杨胜香[2]等在对桂林平乐锰矿区土壤的研究中发现该矿区土壤主要受到Mn、Cr、Cd的污染，局部受到Pb、Zn的污染，且Mn、Cd的含量很高。宋书巧[3]等对河池南丹刁江沿岸受污染土壤进行了研究，结果表明受上游矿山开采的影响，刁江沿岸农田也受到了严重的As、Pb、Cd、Zn复合污染。王英辉[4]等对柳州融安泗顶矿区土壤进行了采样分析，发现该地区土壤重金属元素平均量除Fe外全部超过土壤背景值，其中以Pb和Zn的污染最为严重，分别是广西背景值的267倍和2 577倍。此外，还有学者对南宁武鸣板苏锰矿区、桂林全州锰矿区、河池环江沿岸的土壤重金属污染情况进行了调查，各地区都受到不同程度的重金属污染。

总的来说，广西土壤重金属污染地区集中在矿区周边及矿区河流沿岸，污染情况较为严重，且多为多种重金属并存的复合污染。

1.3 广西农作物重金属污染情况

关于广西矿区农作物重金属污染的调查研究也不在少数。赖燕平[5]等对广西八一锰矿区的多种作物做了采样调查，发现本矿区内的甘蔗茎、茶叶和花生粒中Cu和Zn含量符合卫生标准，而Pb超标35.5～89.6倍，Cr超标12.1～17.2倍，Cd超标17.9～58.6倍，这些作物不宜食用。蓝唯源[6]等对大环江下游四块受污染农田的农作物进行调查，发现油麦菜、茼蒿和生菜的重金属含量全部超标，食用这些作物存在较大风险。王英辉等研究发现，广西泗顶矿区的作物中，白菜可食部分中Pb和Zn的含量分别超标76倍和5倍，玉米、花生可食部分中Pb和Zn的含量也全部超标，不宜食用。此外，2011年发生的桂林阳朔镉米事件再次引发各界对粮食重金属污染问题的关注。总体来看，广西各矿区农作物重金属含量严重超标，污染情况不容乐观。

目前，广西金属矿区生态恢复中种植板栗、桃、柿子、柑橘、花生、甘蔗等食用作物的作法比较普遍，且并未有相关的防范措施。针对此种情况，应筛选并种植对重金属具有排斥作用的作物，即低累积作物，这样既能产生经济效益，又能减少重金属对人体的危害。因此，需加强研究具有回避机制的作物，筛选出适宜的果蔬类低累积作物，以保证食用安全。

2 土壤重金属污染的化学钝化及超富集植物修复技术

2.1 土壤重金属污染的修复方法

目前治理土壤重金属污染的常用方法有物理法、化学法和生物法。物理法是采用物理技术措施，消除土壤重金属污染，包括玻璃化、电动修复、热解吸、客土和深耕翻土等。化学法是利用化学试剂、化学反应来降低土壤中重金属的迁移性、生物可利用率的方法[7]，主要包括化学淋洗及钝化法等。生物法主要是指通过生物的代谢活动实现污染土壤无毒或低毒的方法，可分为植物修复和微生物修复。三种方法的优缺点对比情况见表2。目前，化学钝化法及超富集植物修复法是国内外普遍使用的两种方法，也是当前的研究热点。

表2 物理法、化学法及生物法的优缺点对比

2.2 重金属污染的化学钝化修复技术

化学钝化法基于向污染土壤中添加化学钝化剂，通过吸附、沉淀、络合等一系列反应，使重金属向稳定态转化，以降低其迁移能力及植物有效性，从而达到修复重金属污染土壤的目的。该方法对大面积中低度土壤污染的修复具有较好的优越性，能更好地满足当前我国治理土壤中重金属污染以及保障农产品安全生产的迫切要求。

常用的钝化剂主要分为无机钝化剂、有机钝化剂，其中无机钝化剂包括石灰、碳酸钙、粉煤灰、膨润土等。有机钝化剂包括农家肥、草炭和作物秸秆等有机肥料[7]。目前，在广西主要污染地区，研究和实际应用得较多的钝化剂有石灰、赤泥、海泡石、钙镁磷肥、猪粪、泥炭和蚕沙等。

2.3 重金属污染的超富集植物修复技术

超富集植物修复法是利用植物的根系吸收土壤中重金属，将其运输至茎叶部，然后通过收割茎叶移走污染物的方法。超富集植物必须具有较强忍耐和富集能力，最好对多种重金属元素都有较强的富集能力，在污染地生物量大，生长旺盛。

国外的重金属超富集植物筛选工作开始较早，筛选成果比较丰富。我国有着丰富的植被资源，但是发现的超富集植物总数量还相当稀少。在广西境内，已确定的超富集植物较少，另有几种潜在的超富集植物，如表 3所示。由于利用超富集植物进行污染修复的工作仍较少，故可在今后加强对超富集植物的筛选及应用。此外，应充分利用国内或国外已发现的超富集植物，将其应用于广西土壤重金属污染修复的工作中。

表3 广西境内重金属超富集植物及潜在的超富集植物

3 存在问题及建议

目前，广西土壤重金属污染的修复工作大多仍处于实验研究阶段，大规模的修复治理较少。有的地区如桂林阳朔，采用了种植林木等经济作物的方式以获取一定的经济效益，而更多的地区则是直接在受污染的农田上种植农作物。河池环江县由于污染严重，土壤重金属污染修复工作开展较早。在当地，植物修复联合化学钝化的修复方法已被应用和推广，通过投加有机肥和石灰等钝化材料，并进行超富集植物和农作物的间套作、超富集植物之间的套作，其中超富集植物包括蜈蚣草、东南景天和红麻等，通过减少农作物对重金属的吸收，实现修复耕地、恢复生产的目的。

然而，治理过程中存在两方面的问题。首先是意识观念，主要表现在民众对重金属的危害认识不够，而且由于开展治理工作无法给农民带来经济收益，一些农民对于在当地开展修复治理的研究工作有所抵触。其次是研究深度不够，表现在对于广西地区的超富集植物以及具有重金属排斥性的作物的相关研究有待加强，对土壤重金属的修复机理等研究仍然较少。在今后工作中，应注意以下五点：

（1）树立矿业可持续发展的观念，发展高新技术，改进采矿、选矿工艺，加强对尾矿库安全的监管，从源头上减少矿区重金属对周边地区的污染，实现经济效益、社会效益和环境效益整体发展的目标。

（2）加强宣传教育。加大对重金属污染危害的宣传力度，提高民众对重金属污染的认识，转变民众只顾眼前利益的观念，从而在思想和行动上支持修复治理工作。

（3）筛选超富集植物及低累积作物。筛选富集能力强、生长快、易于种植且适于在广西生长的植物，筛选可食用部分重金属含量低、生命力强、产量大的低累积作物。

（4）研究钝化修复机理。加强对于有机钝化剂对于土壤重金属修复的研究，找出具有高效能同时属于环境友好型的钝化剂，充分利用广西现有的资源，如木薯秸秆、蚕沙及蔗渣等，达到以废治废的目的，既能实现治理土壤重金属污染修复的同时，又不产生二次污染。

（5）加强对土壤重金属修复模式的研究。将不同修复方法组合在一起，实现优势互补，研究高效的土壤重金属污染修复模式，形成防治土壤重金属污染的综合技术推广方案。

[1] 中国自然资源丛书编委会.中国自然资源丛书.广西卷[M].北京:中国环境科学出版社,1995,115-123.

[2] 杨胜香,李明顺,李艺,等.广西平乐锰矿区土壤、植物重金属污染状况与生态恢复研究[J].矿业安全与环保,2006,33(1):21-23.

[3] 宋书巧,梁利芳,周永章.广西刁江沿岸农田受矿山重金属污染现状与治理对策[J].矿物岩石地球化学通报,2003,22(2):152-155.

[4] 王英辉,陈学军,赵艳林.铅锌矿区土壤重金属污染与优势植物累积特征[J].中国矿业大学学报,2007,36(4):487- 493.

[5] 赖燕平,李明顺,杨胜香.广西八一锰矿区土壤和主要农作物重金属含量的研究[J].矿产与地质,2006,20(6): 651-655.

[6] 蓝唯源,宋书巧,王德光. 环江县大环江下游沿岸重金属污染区农作物污染评价[J].广东微量元素科学,2010,17(4):12-17.

[7] 刘云国,黄宝荣,练湘津,等. 重金属污染土壤化学萃取修复技术影响因素分析[J].湖南大学学报,2005,32(1): 95~98.

[8] 曹心德,魏晓欣,代革联,等.土壤重金属复合污染及其化学钝化修复技术研究进展[J].环境工程学报,2011,7(5):1441-1453.