京津冀地区土壤重金属污染现状及治理对策

马姣 胡象明（北京航空航天大学人文社会科学学院，北京 100191）

0 引言

随着工业快速发展，环境污染越来越受到人们的重视，而土壤重金属污染正以区别于水体污染和空气污染的隐匿形态，悄然影响着人们的生活。近年来，随着京津冀一体化协同发展的方针政策的实施，环境污染问题已然成为阻碍经济、社会可持续发展的重要瓶颈。

重金属作为一类持久性无机污染物，与其它无机或有机污染物不同，难以迁移或降解，持续累积导致污染逐渐加重，最终可通过水、植物等媒介进入人体，威胁健康[1]。基于食品安全方面的问题，人们长期以来对农业土壤和农作物中的重金属积累更为关注，然而，许多研究表明，城市土壤中重金属元素已有不同程度的积累，且重金属含量要大于附近郊区及农业土壤[2]。

1 京津冀地区土壤重金属污染源解析

土壤功能区划对土壤重金属污染分布影响显著，总体而言，重金属污染由重到轻依次为工业区、居民区、商业区、风景区[3-4]，其中工业区以Cd、Pb污染为主，而居民区和商业区则主要是Cu、Zn等污染物的积累。

1.1 大气污染跨界转移

通常，金属冶炼、交通运输、能源热力和建筑材料生产都会排放颗粒物和污染气体，重金属（除汞以外）多以气溶胶形态进入大气环境并迁移，因降水或自然沉降到达土壤浅层。

金属冶炼方面，京津冀地区钢铁冶金类企业相对集中，且地区产量位居全国之首。钢铁生产流程中主要以烧结等高温工艺易于产生颗粒物及气态污染物，重金属也随之排放进入大气环境。以首钢旧厂地区表层土壤重金属的研究[5]为例，平均含量超出当地背景值的重金属元素包括Pb、Cd、Zn、Hg，其中Cd含量的最大值超出当地背景值7倍，Hg含量超出近38倍。

交通运输方面，大型运输车辆超标排放和城市道路拥堵导致的车辆怠速排放对大气污染的贡献尤为突出，包括汽油、发动机、润滑油、轮胎等因燃烧、高温或磨损释放出Pb、Cd、Cr、Cu、Zn等重金属，污染物呈带状分布,与排放源距离呈线性分布，且沿公路延长方向两侧污染强度减弱。

能源热力方面，普通燃煤中含有Pb、Hg、Ce、Ti、Cr等，石油中含有Hg，燃烧过程中，重金属可挥发伴随悬浮颗粒排放进入大气，距离排放源10km的范围内的沉降数量可达近30%。在城市土壤中累积的重金属,将对人体健康、城市生态及环境保护产生长期效应[6]。

1.2 水体污染跨界转移

重金属水体污染跨界转移主要源于缺水地区农业污水灌溉。作为全国水资源最为缺乏的大城市之一，天津市人均水资源占有量低于200m3，而农业用水资源更为紧缺。因污灌已形成大沽、北塘和北京三条排污河流，进而成为天津市近郊农田土壤重金属污染的最主要来源，导致某些地区土壤重金属含量严重超标，污染物主要为Hg、Cd和Cr。研究表明，污水经过时，土壤对重金属污染物进行截留固定等作用，超过90%的Hg被土壤吸附，通常累积在土壤表层并呈自上而下的递减规律。土壤中Hg的最高含量可达1.93mg/kg，显著超过1mg/kg，已经造成重度污染。Cd易于吸附在水体中的悬浮物上，污染范围较小，但易导致局部土壤污染较重。污水中的Cr一般以Cr3+或Cr6+形式存在，Cr3+易于被土壤吸附固定，而Cr6+可被土壤中的有机质还原为Cr3+后固定。

1.3 固体废弃物污染扩散

固体废弃物种类繁多，成分复杂，主要包含工业固体废弃物与城市生活垃圾两个方面。工业活动所产生的废渣是重金属的重要载体，尤其是一些金属冶炼厂，废渣中的重金属含量极高[7]，无处理堆放或直接混入土壤，对土壤环境造成潜在危害。一些工业固体废弃物因含有某些特定成分而被资源化用于农业土壤改良，如磷石膏因含有一定量的正磷酸及含磷化合物而用于酸性土壤改良，导致土壤中Cr、Pb、Mn、As含量增加。包括电子废弃物在内的城市生活垃圾有组织或无组织堆放，因降水或潮湿等环境条件易导致重金属元素以辐射状向周围土壤环境中扩散，形成局部土壤重金属含量积累乃至超标[8]。

土壤重金属污染的严重性及其环境行为并非由其数量决定，而更多的取决于污染物的化学形态。主要化学形态包括硅酸盐结合态、氧化物结合态、有机结合态、残渣态及水溶态（即活性态），活性态重金属相对易于迁移和被植物吸收。较农业土壤而言，城市土壤重金属活性态比例高，生物有效性高[9]。

2 土壤重金属污染防控技术对策

2.1 污染源排放控制

由上述污染源解析中可以看出，土壤重金属污染来源广泛，对于工业“三废”应倡导先减排后处理的方式，淘汰落后工艺技术装备及过剩产能，通过先进工艺技术的研发与推广及合理的产业布局减少污染物的排放，降低土壤环境风险；尽量将无组织排放转变为有组织排放，污染物减量化后进行资源化处理，循环利用，发展生态型产业。对于交通运输应推行汽油无铅化、高品质化，减少机动车Pb的排放。对于能源热力应推行清洁能源、适当调整能源结构与供给方式，遏制劣质煤的使用，推广天然气等污染物释放较少的能源,也是减少城市土壤重金属污染的有效措施。

2.2 污染场地修复

污染场地修复方法主要包括物理法、化学法、微生物法、植被/矿物修复法等。

物理法主要是以热处理法为主，使挥发性重金属（如Hg、As等）从土壤中解吸出来或转变成与土壤颗粒粘附固定的形式[10]，该处理方法虽然工艺简单，但操作控制性差且能耗大、费用高、适用的污染物种类有局限性。

化学法主要是利用石灰、污泥或离子交换树脂等修复剂，通过酸碱调节使重金属离子被固定或交换，此外还有针对Cr6+的还原处理法，使其形成难溶性或毒性小的物质，实现土壤修复，但被固定的污染物可能随着土壤条件的变化重新释放进入系统，存在一定的土壤环境风险。

微生物法[11]主要是特异型细菌群落通过吸附/吸收、代谢等途径固定或减少土壤重金属，从而降低重金属毒性或危害。此外，一些由细菌产生的特殊酶对锌、镉、铅、铜等具有亲和力，并且有一定的还原作用，也可降低土壤环境风险。

植被/矿物修复法主要是通过非食用植物或稳定型矿物对土壤重金属进行吸附/吸收从而富集、固定，降低土壤重金属含量，但由于富集驱动力较小，一般作用周期较长，同时可一定程度地调整土壤酸碱度、养分等相关生态因子，相对投资较小。

3 京津冀区域政府协同管理对策

3.1 完善地方政府应对环境污染合作治理的法制体系

跨地区地方政府间应对环境污染的合作治理体系必须具备完整的法制依据，从而形成低交易成本而有约束力的合作治理关系及合作机制。首先，建立健全有关政府合作的行政法和组织法法律法规，避免地方保护主义和行政垄断，同时有效限制和划分地方政府的权限，合作纠纷处理也应有法可依，使达成司法公平；其次，建立健全区域环境污染治理的法律体系，责任划分和执行体系明确、完整、可操作。

3.2 以合作行政制度促进地方政府关系转变

如果说纵向的政府间关系主要具有政治与行政意义的话，那么横向地方政府间关系主要具有经济意义[12]。合作治理需要制度创新来协调地方政府间的利益关系。

首先，建立制度化的合作治理组织体系。组织机构是地方政府合作治理的重要保障，由地方政府牵头组建区域环境污染防控管理委员会，根据工作需要设置专业子领域或子区域的环境污染防控管理机构，建立跨区域横向管理与垂直管理相结合的网状管理体系。

其次，完善地方政府间的协调管理机制。综合运用法律法规、经济、机制体制等多层次管理系统，实现政府间合作政策体系、信息化互通联动机制、环境污染事件应急协作联动机制、区域生态补偿机制及合作治理的监督和约束机制。

3.3 转变政府职能适应协同环境治理需求

政府职能转变应与经济社会的发展同步。作为公共服务的提供者，也环境治理的主要承担者，地方政府应对公共服务目标加以明确，然而，地方政府因层级不同所承担的环保职能也是有所区别的，因此更需要清晰的职能定位与责任划分。同时应充分发挥社会组织等多元社会力量的支撑作用，参与环境污染治理公共事务，形成多中心治理的合作范式。

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[2]史贵涛,陈振楼,李海雯,王利,许世远.城市土壤重金属污染研究现状与趋势[J].环境监测管理与技术,2006,18(6):9-12.

[3]吴新民,李恋卿,潘根兴,居玉芬,姜海洋.南京市不同功能城区土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的污染特征[J].环境科学,2003,24(3):105-111.

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[5]韩鹏.北京市首钢地区土壤重金属分布及土壤质量评价[D],中国地质大学(北京),2012.5.

[6]王起超,沈文国,麻壮伟.中国燃煤汞排放量估算[J].中国环境科学,1999,19(4):318-321.

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