长株潭地区耕地土壤重金属污染现状和治理措施

王云昊

摘 要 阐述湖南省长株潭地区耕地土壤重金属污染的现状、来源以及危害，综述了土壤重金属污染的治理措施，为耕地土壤重金属污染的综合治理提出一些新思路。

关键词 土壤污染；重金属；修复技术

中图分类号：X53 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.086

土壤重金属污染是全世界面临的一个重要环境问题。随着人类社会的发展，人们在生产过程中排放出的重金属物质进入土壤，造成土壤中的重金属含量超标，使得土壤的结构和功能恶化、质量下降，并且直接危害到人类的身体健康和社会发展。湖南省是著名的有色金属之乡，有色金属矿产丰富，受到重金属污染的危害也由来已久，而作为湖南省政治经济中心的长株潭地区也不可避免地为重金属污染问题所困扰。对此，对长株潭地区的耕地土壤重金属污染现状和防治措施进行一些探讨。

1 耕地土壤重金属污染的危害

重金属原是指比重大于5的金属（一般密度大于

4.5 g·cm-3的金属），包括金、银、铜、铁、铅等，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。环境污染方面的重金属主要是指汞（水银）、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。而耕地土壤重金属污染的危害主要在于两个方面[1]。

1.1 对作物的危害

重金属在土壤-植物系统中的迁移直接影响到植物的生长发育，影响作物的产量与质量。例如，耕地土壤中重金属镉超标会破坏植物叶片的叶绿素结构，减少根系对土壤中水分和营养的吸收，抑制根系生长造成产量的降低等。

1.2 对人类的危害

重金属非常难以被生物降解，却能在食物链的生物放大作用下成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。如1955年发生在日本神通川地区的“痛痛病”就是因为该地区的土壤-植物系统受到镉的污染，镉元素在人体内蓄积影响骨骼发育造成疼痛。

2 长株潭地区耕地土壤重金属污染状况

长株潭三市沿湘江呈“品”字形分布，拥有实力雄厚的工业基础，是湖南省经济发展的核心，但由于土地大面积受到重金属污染，环保问题日益严峻，农作物也因此受到影响，如2013年的“镉米风波”引起了社会的广泛关注。

2.1 污染状况

统计数据显示，湖南省受到重金属污染的土地面积达到2.8万公顷，占全省总面积的13%；被重金属污染的耕地面积占全省耕地面积的25%[2]。长株潭城市群土壤重金属镉、铬、镍、铅和锌均超过此区域内的土壤重金属背景值，与GB15618—1996《土壤环境质量标准》中的Ⅱ级标准相比，镉和锌分别超标6.8倍和1.1倍[3]。

2.2 污染来源

重金属污染主要来自人类的生产生活活动，随着城市化的推进，化工企业的排放成为重金属污染的主要来源。土壤中的重金属污染主要来自工业企业排放的废水、废渣、废气。根据环境统计年报，2007年湘江流域工业废水中汞、镉、铅、砷的排放量分别占全国排放总量的55.5%、37.9%、15.4%、35.4%。流域涉及重金属的企业工业废水中万元工业产值的铅、砷、镉、汞、六价铬排放强度分别为7.13g、2.25g、5.25g、0.02g、0.54g，居全国第一。其中，湘江流域内的郴州三十六湾、衡阳水口山、株洲清水塘、湘潭岳塘、竹埠港和长沙坪塘等工业矿区排污是湘江干流主要工业污染源。

同时，农业面源污染造成的重金属污染比重也不断上升，很多化肥和农药本身就含有重金属元素，农业生产施用化肥农药的剂量不断增加，使得土壤中有机质含量不断降低，破坏土壤的自我调节功能，也使耕地重金属污染比例不断增加。据统计，2014年湖南省氮肥、磷肥、钾肥、复合肥等农用化肥施用量为852.8万吨，折算纯量为247.8万吨，分别比2010年增长22.6%、36%；农药使用量12.4万吨，比2010年增长45.2%。每年经过雨水冲洗带入径流，流入湘江的化肥实物量、折纯量分别为3.4万吨、1万吨，农药为868吨。一些小规模养殖场还经常在猪、鸡等的饲料中含砷制剂或硫酸铜，畜禽养殖污染比重也在不断上升。

3 耕地土壤重金屬污染治理措施

3.1 工程修复

工程修复方式有客土、换土、深耕翻土等，主要是从物理方面直接将受到重金属污染的土壤进行转移集中处理，使被修复地区土壤重金属含量降低。例如，汕头市贵屿镇重金属污染典型土壤修复示范工程项目就是用了客土填埋法处理污染土壤。

工程修复对土壤重金属污染进行治理具有消除彻底、效果稳定的优点，缺点是实施工程量大、费用高，且会破坏土体结构，使得土壤肥力下降[4]。另外，还要对换出的污染土壤进行堆放和处理。

3.2 化学修复

化学修复主要是向土壤中加入固化剂，通过对重金属的沉淀、吸附、氧化还原等作用改变重金属在土壤中的存在形态，降低重金属的迁移性和生物有效性[5-6]。目前，常用的重金属改良剂有石灰、磷酸盐、沸石、无机矿物、有机堆肥和微生物等。化学修复的另一种方式是进行化学淋洗，在受污染土壤中加入化学溶液，将土壤固相中的重金属转移到液相中并提取出来，再对提取液进行进一步处理[7]。化学淋洗的关键是找到合适的提取剂，既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构，不产生二次污染[8]。

相较于工程修复，化学修复对土壤重金属的治理成本相对较低且便于施行，但易对土壤产生二次污染。例如，甘肃省白银市城郊东大沟流域农田土壤重金属污染土壤修复工程就是使用化学淋洗作为主要修复手段。

3.3 生物修复

生物修复技术主要是利用动物、植物、微生物来固定或者清除土壤中的重金属，来达到减轻土壤重金属污染的目的。

1）植物修复技术。植物修复技术的核心是找到超富集植物[9]，利用植物及其根际微生物体系的物理、化学或生物过程来吸收、挥发、转化、降解或固定土壤重金属污染物[10-11]。植物修复技术以其经济、清洁、环保、安全、不扰动土壤结构、不造成二次污染等特性逐渐引起学术界和政府部门广泛重视，是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色、生态友好技术，已成为解决土壤重金属污染问题的重要手段[12]。例如，广西大环江流域土壤重金属污染治理工程项目就是利用植物修复作为主要技术手段施行修复。

2）动物修复技术。动物修复是利用土壤动物群，如蚯蚓、鼠类等通过吸收转化或分解改善土壤理化性质，促进植物和微生物的生长来帮助进行土壤污染的修复。主要作为植物和微生物修复的辅助手段配合施行。

3）微生物修复技术。微生物修复技术是利用土壤中某些微生物（如藻类、细菌、真菌等）对重金属污染物进行吸附、沉淀、氧化和还原等作用，将重金属污染物转变成无毒或低毒产物从而降低污染程度[13]。微生物不能直接降解重金属但可改变重金属的物理或化学特性影响重金属的迁移与转化[14]。

与传统物理化学修复方法相比，微生物修复的最终产物大多是无害、稳定的物质，不破坏植物生长所需的土壤环境，不易产生二次污染，操作简单，投资少见效快效益高[15]。

4 对策和建议

近年来，重金属污染事件屡见不鲜，尤其是湖南省的“镉大米”事件，更是为人们敲响了警钟。土壤重金属污染与农产品安全息息相关，并通过土气、土水界面与大气环境和水环境相关联。耕地土壤的保护和受重金属污染土壤的修复，对于农产品质量安全，保障广大人民群众的生命健康具有重大意义。

目前，湖南省采取的是治理和调整两条路线同时进行。其中治理主要是利用“VIP+n”的方法。“VIP+n”指采用低镉水稻品种（V）、淹水灌溉（I）和施用石灰等调节土壤酸度（P）组合的水稻降镉生产技术模式；“n”是指施用土壤调理剂、叶面阻控剂、集中育秧、翻耕改土和病虫害统防统治等降镉修复技术手段。该方法主要是通过改变重金属在土壤中的存在状态降低其活性，降低重金屬的生物有效性，来阻止农作物对重金属的吸收，是一种治标的方法。所以，还需要继续完善“VIP+n”的修复方式，提高降低重金属活性的效果，减少重金属在农产品中的残留量。尝试结合生物修复技术，从土壤中去除超标重金属，实现标本兼治，从根本上解决重金属超标治理的问题。

调整是对治理效果不明显的地区进行种植结构调整，主要是调种重金属低积累的阻隔品种和将水稻改种为油菜或大豆等其他经济作物，以此来避免重金属对人们身体健康的危害。建议联合应用植物阻隔、化学钝化修复措施，更好地保障受污染耕地的安全利用。

参考文献：

[1] 曹越，高志刚，闫淑萍，等.土壤重金属污染危害及生物修复技术研究[J].环境科学与管理，2010，35（6）：65-67.

[2] 刘卫柏，万婷婷，王亚华，等.湖南省长株潭地区重金属污染耕地治理的调查与建议[J].“三农”决策要参，2016（49）：1-16.

[3] 彭晓春，陈志良，董家华，等.长株潭城市群的土壤重金属分布特征[J].贵州农业科学，2011（9）：213-216.

[4] 崔斌，王凌，张国印，等.土壤重金属污染现状与危害及修复技术研究进展[J].安徽农业科学，2012，40（1）：373-375.

[5] 陈玉娟，符海文，温淡茂，淋洗法去除土壤重金属研究[J].中山大学学报：自然科学版，2001，40（2）：111-113.

[6] 夏星辉，陈静生.土壤重金属污染治理方法研究进展[J].环境科学，1997，18（3）：72-76.

[7] BolanN S， Duraisamy V P. Role of Inorganic and Organic Soil Amendments on Immobilisation and Phytoavailability of Heavy Metals： a Review Involving Specific Case Studies[J]. Soil Research，2003，41（3）：533-555.

[8] 周启星.污染土壤修复的技术再造与展望[J].环境污染治理技术与设备，2002，3（8）：36-40.

[9] 刘周莉，何兴元，陈玮.忍冬：一种新发现的镉超富集植物[J].生态环境学报，2013（4）：666-670.

[10] Schnoor J L，Licht L A，Mc Cutcheon S C，et al.Phytoremediaton of organic and nutrient contaminants[J].Environmental Science Technology，1995，29：318-323.

[11] 张从，夏立江.污染土壤生物修复技术[M].北京：中国环境科学出版社，2000.

[12] 串丽敏，赵同科，郑怀国，等.土壤重金属污染修复技术研究进展[J].环境科学与技术，2014（s2）：213-222.

[13] 滕应，骆永明.污染土壤的微生物修复原理与技术进展[J].土壤，2007，39（4）：497-502.

[14] 黄占斌，焦海华.土壤重金属污染及其修复技术[J].自然杂志，2012，34（6）：350-354.

[15] 钱春香，王明明，许燕波.土壤重金属污染现状及微生物修复技术研究进展[J].东南大学学报（自然科学版），2013，43（3）：669-674.

（责任编辑：赵中正）