荔湾区土水综合治理浅议

2015-03-17赵岩

资源节约与环保 2015年6期

赵岩

（广州市荔湾区环境监测站广东广州 510175）

根据广州城市总体规划，荔湾区作为中心城区的一部分，是落实广州市“中调”、“西联”战略的核心地区，也是实现生态城市建设的关键地区。土壤环境质量作为城市用地质量的基本属性，将对土地利用方向与强度产生基础性影响。由中山大学完成于2015年1月的“荔湾区土壤环境质量现状调查”，揭示了目前荔湾区土壤重金属、有机污染物的污染程度及特征，为进一步优化土地利用结构、明确地区发展策略提供了重要的基础信息。

1 荔湾区基本概况

荔湾区俗称“西关”，位于广州市西部，东与越秀区相连，北部、西北部与白云区水陆相通，西部与佛山市南海区接壤。本区陆地面积59.1km2，水陆面积共62.9 km2。

本区位于北回归线南侧，属南亚热带海洋性季风气候，温暖多雨、阳光充足、夏季长、霜期短。常年平均气温21.4℃～21.8℃，常年日均气温在0℃以上，北部无霜期290天，南部无霜期346天。多年平均降水量1675.5mm，多年平均年水面蒸发量为1000 mm~1400mm，年平均风速1.9 m/s~2 m/s。

荔湾区平原地域是近代珠江河道沙洲发育形成的地带，总体地势低洼，濒临珠江及白鹅潭，并受北江水系的影响，水位、流量、流速、水质都受潮汐影响。区内原有河流以珠江为主干，汇北江、流溪河水贯流全区。天然河涌水道均由东向西流出增埗河和西航道，其间还有些人工开涌相互沟通以利排水。原芳村区地域三面环水，区内河涌较多。

自芳村并入荔湾区后，荔湾区成为广州市唯一一个拥有一河两岸景观的市辖区，自然地理结构独具特色。在西岸，繁荣兴旺的商都“西关”和风景优美的“荔枝湾”是本区的传统名片，区内因有清代唯一的外贸通商口岸十三行、广州市第一条商业步行街，而被誉为“百货之肆、五都之市”。东岸芳村地区以花卉、茶叶、水产为主的、强烈的田园经济特征成为本区的又一明显特征。至2012年，全区有专业市场223个，涵盖18个商品类别，行业结构齐全。荔湾传统的历史名胜包括陈家祠、清代十三行遗址、八和会馆、华林寺、仁威祖庙、沙面等。

至2012年，荔湾区全区常住人口89.31万人，户籍人口71.20万人。GDP 746.29亿元，比上年增长9.3%。三次产业比例为0.6:24.3∶75.1，其中，第一产业增加值4.8亿元，增长3.8%；第二产业增加值181.39亿元，增长5.1%；第三产业增加值560.10亿元，增长11.0%。地方财政一般预算收入37.80亿元，增长2.5%。城镇居民人均可支配收入3.73万元，增长11.6%。

作为广州市最具岭南特色的中心城区、新型城市化发展的都会区，荔湾区被定位为广佛肇经济圈产业聚焦区、广州西联战略的重点区、珠江前后航道商业与生态功能的交汇区。

2 荔湾区土壤环境质量状况

根据《荔湾区土壤环境质量现状调查报告》，荔湾区13个普查点位中，As（砷）、Cd（镉）、Cr（铬）、Cu（铜）、Ni（镍）、Pb（铅）、Zn（锌）和Hg（汞）等8种土壤重金属含量平均值分别为19.04 mg/kg、0.53 mg/kg、53.95 mg/kg、33.68 mg/kg、19.08 mg/kg、46.63 mg/kg、136.91 mg/kg和 0.28 mg/kg，分别是广州市背景值（1990）的1.00倍、3.77倍、0.89倍、1.54倍、1.96倍、0.99倍、2.21倍和 1.72倍。土壤重金属单项污染指数（Pi），农用地土壤远大于居住用地土壤，且居住用地土壤中没有超标点位，而农用地中超标点位共4个，占荔湾区普查总点位数的30.77%，其中Cd超标点位为30.77%，Cu、Ni、Pb、Zn、Hg超标点位分别占总点位数的 6.79%。据土壤重金属污染物的空间分布推测，As的主要污染可能来自农业活动（如农药、化肥及污灌等）和工业企业；Cr、Cu、Ni和Zn的主要来源推测为工业企业和农业污灌；Cd主要来源于工业活动；Pb主要源自汽车尾气排放；Hg可能主要来源于农业活动或大气沉降。

有机污染物中6种邻苯二甲酸酯（PAEs）含量虽低于美国PAEs化合物控制标准的推荐治理限值，但居住用地总量均值高于农用地，从空间分布分析，应主要来源于商业活动的塑料、包装等材料；苯并(a)芘的主要来源推测为区域内工业活动中的化石燃料燃烧；农药的高值出现在区域中的农田保护区。

在对农田做重金属加密布点调查后发现，荔湾区农田土壤重金属中汞、镉和铅污染最为严重，而铜和铬污染较轻。与荔湾区普查点位土壤重金属含量对比，农田土壤Cd和Hg污染较重，可能与污灌、含重金属农药和化肥的使用有关。区域内危险化学品从业单位主要涉及电镀厂和电子厂，以及机械制造、纺织、制药等行业。在对其中的电子厂、柴油机厂、电镀厂、板材厂进行重点调查后发现，土壤重金属的种类与其生产原料及工艺相关，均高于当地重金属土壤环境背景值。

3 土壤重金属污染的环境效应与常见修复方法

3.1 土壤重金属污染的环境效应

城市土壤重金属污染的环境效应主要反映在对空气环境、水体环境及生物环境的影响方面，具体而言：

3.1.1 相关研究表明，31%的城市大气颗粒物来自于土壤扬尘，城市土壤中携带的重金属元素借之影响城市大气环境质量，加重城市大气污染。孙炳彦等研究发现城市表层土壤，尤其是0cm~2cm土壤中以可交换的水溶解形式存在的重金属含量与城市空气中多年平均重金属含量呈显著的正相关关系。

3.1.2 城市土壤重金属污染加上城市土壤理化性质的改变导致城市土壤污染物表层聚集现象加重，径流携带的污染物增加，加重地表水环境的污染。

3.1.3 城市土壤污染影响土壤微生物环境，并进而影响人体健康。当城市土壤中的重金属元素含量超过其饱和容量时，污染的土壤会以扬尘呼吸道吸入、直接摄取、皮肤接触等形式对城市居民的健康产生危害。

3.2 土壤重金属污染的常见修复方法

被重金属污染的土壤常可根据污染情况采用物理工程措施、化学修复措施、农业措施、生物措施或几种措施的配合进行治理，但目前多处于实验阶段，大范围、确定性的修复措施仍在探索中。

3.2.1 物理工程措施

主要包括客土、换土和深耕等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则用于重污染区，工程措施是经典的土壤重金属污染治理措施，彻底而稳定，但实施工程量大，投资费用高，同时破坏了土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。

3.2.2 化学修复措施

化学修复就是向土壤投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，以降低重金属的生物有效性。该技术关键在于选择经济有效的改良剂，常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质，不同改良剂对重金属的作用机理不同。

3.2.3 生物修复

生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法，利用生物、植物、微生物消减、净化土壤中的重金属或减低重金属毒性。由于该方法效果好、费用少、易操作而日益受到重视，成为污染土壤修复研究的热点。

（1）植物修复技术

植物提取，主要是利用超级累植物对重金属的吸收作用，结合土壤改良技术，把污染物由地下转移到地上部分，随后收割地上部分进行集中处理，达到降低土壤中重金属含量的目的。目前已发现有400多种植物能够超积累各种重金属，一些超积累植物能同时积累多种重金属，如羊蕨属植物和具有富集重金属性的苋科植物对土壤中的重金属吸收效率达到100%。TommyLandberg等1995年发现，不同土壤中某些柳属的无性系克隆对镉离子有很强的吸收力。蒋先军等发现，印度芥菜对铜、锌、铅等中等污染土壤具有良好的修复效果。

植物挥发是利用植物的吸收、积累、挥发而减少土壤污染物含量。目前这方面研究最多的是元素汞与硒。细菌在汞污染位点存活繁衍，通过酶的作用可将甲基汞和离子态汞转化为毒性小得多的单质汞而挥发到大气中，许多植物可从污染土壤中吸收硒并将其转化成可挥发态，从而降低硒对土壤生态系统的毒性，但同时大气环境将被污染。

植物钝化是通过植物、根际微生物的分泌作用，螯合或沉淀土壤中的有毒金属，以降低其生物有效性并防止其进入地下水和食物链，从而减少其对环境和人类健康的污染风险，植物还可通过保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏来防止重金属污染物的淋移，通过根部累积和沉淀或根表吸附来加强对污染物的固化。此外，根际微生物改变根际环境pH值和氧化还原电位来改变污染物的化学形态，固定土壤中重金属。

（2）重金属微生物修复技术

土壤中微生物的种类和数量都是相当大的，它在重金属的无害化处理中也起着不可忽视的作用，其主要作用原理是：微生物可以减低土壤中重金属的毒性、吸附积累重金属或改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。

4结合土壤修复的河涌整治探讨

荔湾区拥有得天独厚、丰富的水系资源，25km的沿珠江滨水带、11km的大坦沙环岛滨水带以及与番禺、南海相邻的20多公里外江堤围以外，区内纵横交错的大小河涌103条，总长达120多公里。自2007年起，荔湾区按照“截污、建堤、清淤、补水、绿化”的综合治理理念着手整治百里河涌，致力建成广东的威尼斯。综合整治结果不乏亮点，比如古今交融的大冲口涌、广佛共享的大沙河以及岭南水乡花地河等。在感受到荔湾区政府对河涌整治的决心、行动和美好希冀的同时，以下几点希望能够引起格外重视。

4.1 关注河涌整治的尺度。荔湾区的特色体现在西关风情和千年花香，两者所在地理环境并不相同，各有不同的自然地理结构与尺度。在进行河涌整治时，应在确定尺度的前提下进行设计工作。4.2重视河涌的进化。自古以来，河涌的作用并非仅包含流泄、吞吐等自然功能以及游览、观赏等生活功能。河涌以及与之相依的生活是共同进化的。社会经济的发展带来生活方式与内容的变化，客观上要求河涌一同进化，而目前河涌出现的、需要被整治的问题来自于没有保持进化的同步。因此河涌整治的策略需要考虑更多的社会性内容。

4.3 关于生态问题。从以前的水泥衬底和护坡演化到沿岸的绿植，从考虑排水、控污到补水、绿化被认为是越来越具有生态意识的整治方略。土壤与水是天然不可分的，河涌整治应考虑对土壤污染的管控。据相关研究，不同pH值的酸雨对土壤重金属的淋洗效果有别，其间有可能使水环境遭受重金属污染。在众多关于重金属污染土壤的修复方法中，植物修复如果能与河涌整治结合，相信会使土壤修复和水质保护双赢。建议对荔湾区土壤重金属空间分布进行插值，划分不同重金属的空间分布规律，从微地貌与潮汐两方面对土壤水流态进行控制，利用有针对性的植物种在土壤水流方向上进行重金属的植物截流、提取如图1。