广西土壤重金属污染现状及修复前景浅析

黄醒云 张宏

【摘 要】文章对广西土壤重金属污染现状及修复现状进行了梳理，分析比较了当前国内外土壤重金属污染的修复现状及新方法，从而为广西开展此项工作提供借鉴。

【关键词】广西;重金属污染土壤;修复;矿物修复方法

【中图分类号】X53;X753 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）02-0241-03

近年广西绿色矿山建设成效显著，然而在矿山开发过程中对下游水系和土壤造成的重金属污染是当前绿色矿山建设不能解决的历史欠账问题。为此政府和研究人员做了大量工作，但由于污染土壤修复工作的复杂性，至今尚没有突破性进展。目前国内外对重金属污染土壤普遍采用的常规修复方法虽有一定的效果，却各自存在明显的缺陷和不足。因此，在进行源头治理、因地制宜的同时，研究和探索更为持久、有效的土壤修复新方法才是修复的关键。矿物修复重金属污染土壤的方法是当前国内外比较受关注的新方法，可在修复工作中采用，从而达到一定的效果。

1 广西土壤重金属污染的现状

广西是我国有色金属的重要产地之一，矿山数量较多。20世纪70年代以来的无秩序开发及尾矿库处理不善等，致使大量重金属离子进入矿山附近的水体，污染了水系，并逐渐污染了水系中的土壤，致使大量农作物（包括粮食、蔬菜、水果和水产品）都遭到了不同程度的污染，而且是多种重金属元素的复合污染。广西土壤重金属污染呈现出以下几个特点。

1.1 废弃老尾矿库、废弃老采区是主要污染源

目前，废弃尾矿库、老采区尾矿砂和废石肆意堆放造成的重金属污染在广西（尤其是废弃的矿山或无名矿区）十分严重。在大厂老矿区，尾矿库是近百年来填积形成的大型尾矿库，容量相当于一个中—小型水库，在过去的尾矿填积中，因缺少相应的防渗处理，所以尾矿库的渗漏问题一直难以根本解决。在大厂，在被废弃的老采区内，尾矿砂、废石肆意堆放的现象也没有被彻底解决和处理，降雨时，含有大量重金属离子的污水四溢，造成不同程度的污染。这种现象在其他废弃矿山也不同程度地存在。

1.2 不同矿区重金属污染的特点不同

据调查统计，广西矿区及下游土壤分别受到了重金属As、Cd、Pb、Sb、Zn和Cu等元素的污染，不同矿区重金属污染元素略有不同。

大厂矿区以As、Cd、Sb重金属元素污染为主，Pb和 Zn次之;大厂—车河矿区以Cd、As、Sb、Pb为主要污染元素，Zn次之;大新铅锌矿区以Zn、Cd、Pb为主，Hg、Cu、Cr、Mn次之;大环江沿岸As、Pb、Cd、Zn污染严重;荔浦锰矿区以Mn、Pb、Cd污染为主;贺州珊瑚钨锡矿区以Cd、As、Zn污染为主;柳州泗顶铅锌矿区以Zn和Pb的污染为主。

1.3 矿区及下游水系、土壤受到污染严重

大厂矿区下游的平村河是刁江上游的一个重要支流，因大厂尾矿库渗漏该河水被严重污染。平村盆地（面积为60～70 km2）的农田土壤样品分析（2016）表明，土壤中Sb的含量均值是国家土壤环境质量二级标准的25.5倍、Cd是15.3倍、As是5.6倍、Pb是8.2倍、Zn是3.3倍;其中Cd含量的最高值为16.5 ppm，是国标的55倍。平村盆地边缘泉水（上升泉）中Cd含量的最高值0.63 ppm，是国标的63倍。

在环江县，Cd的样品超标率为60.63%，其中无污染土壤仅占39.37%，轻微污染土壤15.75%，轻度污染土壤7.87%，中度污染土壤13.39%，重度污染土壤23.62%。由此可知，Cd的污染是非常严重的，它的最高含量达到11.69 ppm，是国标的38.97倍[1]。

在大新鉛锌矿及附近地区，90.41%的土壤样品中Cd超标，最大超标倍数为319.9倍;87.67%的土壤样品中Zn超标，最高超标倍数为94.47倍;19.18%的土壤样品中Hg超标，最高超标倍数为18.21倍[5]。大新铅锌矿及附近地区土壤整体呈现以Pb、Cd、Zn为主，Hg、Cu、Cr、Mn次之的复合型污染特征，这些重金属污染元素与附近矿区以Pb、Zn的采、冶矿为主，伴采Cd、Mn等矿种的特点一致，这表明该区域土壤重金属污染与附近旧矿区生产活动有密切联系[2-4]。

1.4 居民对污染的危害认知度不足

在各个矿区下游，居民常用重金属污染的河水或地下水来灌溉农田，这使农田受到严重的重金属污染。之后重金属进入人类食物链，严重威胁到人们的身体健康。这种现象在整个刁江流域最为严重，在其他大—中型矿区下游水系也不同程度地存在，然而农民对污染情况并不知晓。

以上事实表明，广西土壤重金属污染的形势严峻，开展可行性土壤修复对策及方案研究已迫在眉睫，这也是农业生产安全和人类饮食健康的需要。

2 广西重金属污染土壤的修复现状

在广西，土壤重金属污染问题一直备受关注，相关人员对广西重金属污染土壤的修复开展了大量的工作。

2001年6月河池市环江县尾矿库被洪水冲垮，导致环江沿岸大片耕地受到重金属污染，政府即刻提出了重金属污染土壤的修复问题，并组织相关的科研攻关。通过采取相应的土壤修复措施（化学修复、植物修复、灌溉等），土壤污染状况得到缓解。但是，当时以原位修复为主，土壤中的重金属离子只是被一定程度的钝化，目前大环江两岸农田的重金属污染依然严重[1，5，6]。

南丹县是广西重金属污染的重灾区，也是广西绿色矿山建设的重点地区。目前在南丹县已建成2个国家级试点绿色和谐矿山，4个自治区级试点绿色和谐矿山，总投资数亿元。但是矿区下游平村河的平村段上层水样（2016年）重金属超标依然严重，其中Cd为0.68 ppm，是国标的68倍，Cu为6.55 ppm，Pb为0.74 ppm。

21世纪初，面对广西矿区重金属污染的严峻形势，许多学者尝试开展植物修复方法的研究，但是，植物修复治理效率低，不能修复重度污染的土壤;同时，由于农民对污染情况的认知度低而把受到污染的土壤当作良田，不愿意进行植物修复，因此，植物修复并未在实际工作中得到重视和应用。

近年来，矿物修复越来越受到重视：周振明[7]以广西大厂铜坑、贺州典型铅锌矿区废弃地土壤、植物为研究对象，结果表明，熟石灰、钙镁磷肥、熟石灰+钙镁磷肥（1∶1）改良剂能提高污染土壤的pH值，有效降低玉米体内特别是露出地面部分的重金属含量，缓解Cu、Cd、Pb污染对玉米生长的抑制，促进玉米的生长。梁雪峰等[8]在南丹县某重金属复合污染农田中开展原位修复实验，结果表明，利用天然黏土复配磷肥进行农田土壤Cd、Pd污染原位钝化修复有效可行。王林等[9]采用田间小区试验，研究用海泡石、石灰和磷酸盐对广西刁江流域受Cd和Pb复合污染的稻田土壤进行钝化修复。结果表明，海泡石与磷酸盐复配处理对广西刁江流域重金属复合污染稻田土壤的钝化修复效果最佳。黎秋君[10]以大环江流域铅锌矿尾砂污染农田土壤为研究对象，结果表明赤泥用于修复大面积中低度重金属污染土壤具有经济、高效的特点。矿物修复目前还在应用研究阶段，国内外都有着比较成功的应用案例，处于应用的初级阶段。

在过去的土壤修复实践中（尤其是绿色矿山建设中），广西采用了国内外常规的修复方法（物理、化学和生物修复措施，在不同地区、不同污染程度的土壤中均尝试使用过），但是由于土壤修复工作的复杂性，因此至今尚没有突破性的进展。实际的修复工作往往是暂时的、小规模的或替换性的，尚没有找到可推广的、长期有效的、可大面积适用的修复方法，广西的土壤重金属污染依然严重。

3 国内外重金属污染土壤修复方法分析

3.1 国内外修复重金属污染土壤的常规方法

目前，常规的重金属污染土壤的修复方法主要包括工程（物理）、化学和生物三大类修复措施。每一种常规修复重金属污染土壤的措施各有优缺点，对于不同土壤、不同重金属元素的污染，都应通过深入的研究和具体分析后，选择最有效的治理途径。

（1）对于小规模、污染严重的重金属污染土壤，适用工程（物理）修复。

（2）对面积较大的重金属污染土壤适用化学修复。

（3）对重金属污染较轻，并且是不急于修复的非耕作土壤适用生物修复。

（4）对于大面积的重金属污染土壤，根据污染的程度不同对土壤修复的要求不同，应分别采用化学修复和生物修复进行综合的分阶段、分类处理。

在选择重金属污染土壤的修复方法时，应根据污染土壤的理化性质（如重金属的性质、形态、含量和组合、污染程度等），以及预期的治理目标、经费和时间限制及治理方法的适用范围等进行综合考虑，以选择最适合的治理方法或组合。在实际应用中，两个或两个以上修复方法的综合应用可以取长补短，达到高效、低耗的双重效果。

3.2 国内外常规修复重金属污染土壤的方法的优缺点

（1）工程（物理）修复具有效果彻底、稳定等优点，是一种治本的措施。但由于存在实施经费高和易引起土壤肥力减弱等缺点，因此一般适用于小面积、重污染的土壤。

（2）化学修复是在土壤原位上进行的，简单易行，但并不是一种永久的修复措施。因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。

（3）生物修复的优点是实施较简便、投资较少、无二次污染和对环境扰动少;缺点是治理效率低（如超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长），不能治理重度污染土壤（因高耐重金属植物不易寻找或不存在），且被植物摄取的重金属因大多集中在根部而容易重返土壤。

3.3 国内外重金属污染土壤修复的新方法

近年，国内外众多学者对矿物修复重金属污染土壤进行了研究：Shi W H等[11]研究表明天然浮石类在有害重金属污染土壤修复中有着广泛的应用前景;SilvanoMignardi等[12]的研究表明，在一定条件下，天然磷酸盐矿物能有效地降低污染土壤中重金属离子（Cd、Cu、Pb和Zn）的活性;Yin H B等[13]以富含钙质的黏土矿物（海泡石和绿坡缕石）为基础，对重金属污染的湖泊底泥进行原位修复，结果表明可明显降低重金属活性，是良好的潜在污染沉积物的修复剂。

根据矿物理论分析，土壤是自然界各种岩石风化的产物，是一种含水的多层黏土矿物，具有矿物的特征。土壤重金属污染的实质是土壤中黏土矿物的阳离子（尤其是容易被植物吸收的阳离子）被重金属离子替换的结果。所以根据黏土矿物中相关离子的价态、Eh、电导性、pH值和元素组成等，应用矿物学等的理论方法实现离子交换或实現重金属离子长期、持续地沉淀是完全可能的。

4 结语

修复重金属污染土壤是个全球性的难题，在具体的修复实践中既要应用最新的科研成果，也要因地制宜。广西修复重金属污染土壤应注意以下几点。

（1）源头治理。应截断污染源头，让污染源不再扩散，同时进一步治理老、旧、废矿山的跑、渗、漏问题。

（2）建立修复样板区。在有代表性的重金属污染地区建立修复试验区（或样板区），树立一批有广西特色的可复制、可推广的修复样板区。

（3）因地制宜。根据广西土壤的特点，综合辩证地采用国内外常规修复方法，取长补短。

（4）探索新方法。应致力探索新的、更有效、更持久的重金属污染土壤修复方法。矿物修复重金属污染土壤的方法是当前国内外比较受关注的新修复方法，应在修复工作中积极探索。

参 考 文 献

[1]唐成，杨钙仁.大环江两岸农田土壤重金属污染现状及其健康风险评估[D].南宁：广西大学，2013.

[2]吕晶晶，张新英.广西大新县某铅锌矿对周边环境与人群健康影响研究[D].南宁：广西师范学院，2014.

[3]覃朝科，农泽喜，黄伟，等.广西某废弃铅锌矿重金属污染调查及防治对策[J].有色金属工程，2016，6（3）：87-92.

[4]覃朝科，易鹞，刘静静，等.广西某铅锌矿区废水汇集洼地土壤重金属污染调查与评价[J].中国岩溶，2013，32（3）：318-324.

[5]翟丽梅，陈同斌，廖晓勇，等.广西环江铅锌矿尾砂坝坍塌对农田土壤的污染及其特征[J].环境科学学报，2008（6）：1206-1211.

[6]王德光，宋书巧，蓝唯源，等.环江县大环江沿岸土壤重金属污染特征研究[J].广西农业科学，2009，40（3）：280-283.

[7]周振明.化学调控对重金属复合污染土壤修复强化作用机理研究[D].桂林：广西师范大学，2012.

[8]梁学峰，徐应明，王林，等.黏土及复配材料原位修复土壤镉铅污染研究[C].面向未来的土壤科学，2012.

[9]王林，徐应明，梁学峰，等.广西刁江流域Cd和Pb复合污染稻田土壤的钝化修复[J].生态与农村环境学报，2012，28（5）：563-568.

[10]黎秋君.铅锌复合污染土壤的钝化修复与土壤酶活性研究[D].南宁：广西大学，2015.

[11]Shi WH，Shao H B，Li H ，et al.Progress in the remediation of hazardous heavy metal-polluted soils by natural zeolite[J].Journal of Hazardous Materials 2009，170：1-6.

[12]SilvanoMignardi，AlessiaCorami，Vincenzo Ferrini.Evaluation of the effectiveness of phosphate treatment for the remediation of mine waste soils contaminated with Cd，Cu，Pb，and Zn[J]. Chemosphere，2012，86：354-360.

[13]Yin H B，Zhu J C.In situ remediation of metal contaminated lake sediment using naturally occurring，calcium-rich clay mineral-based low-cost amendment[J].Chemical Engineering Journal 2016，285：112-120.

[責任编辑：高海明]