土壤重金属污染特征及修复技术评价

吴燕飞 田翠翠 王梦涵

摘要    土壤重金属污染对生态环境和人体健康存在诸多潜在风险，受到越来越多的关注。本文综述了我国土壤重金属污染的一般特征、来源、危害，总结了国内外关于重金属污染的研究现状，探讨分析了常用的几种重金属修复技术的优劣，以期为我国重金属污染的研究治理提供借鉴。

关键词    土壤重金属污染;污染特征;修复技术;评价

中图分类号    X53        文献标识码    A        文章编号   1007-5739（2019）12-0156-02

Abstract    Soil heavy metal pollution has many potential risks to the ecological environment and human health.This paper overviewed the general characteristics，sources and hazards of soil heavy metal pollution，summarized the research status of heavy metal pollution at home and abroad，and discussed the advantages and disadvantages of several commonly used heavy metal remediation techniques，in order to provide general reference for the research and remediation of heavy metal pollution in China.

Key words    soil heavy metal pollution;pollution characteristic;remediation technique;evaluation

土壤是构成生态系统的基本环境要素，是人类赖以生存和发展的重要物质基础，土壤环境质量事关农产品质量、饮用水安全和人体健康，是重大的民生问题。20世纪以来，随着经济的飞速发展和工业化进程的加快，土壤重金属污染日益严重[1]。2017年10月18日，习近平同志在十九大报告中指出，坚持人与自然和谐共生，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策。开展土壤重金属污染调查研究，对于后续土壤环境相关工作的展开具有重要意义。

1    土壤重金属污染特征

1.1    土壤重金属污染概念及特点

土壤重金属污染是指因人类生产活动，使得土壤中某种重金属元素显著高于其本底含量（背景值），并对周围生态环境造成严重影响，使环境恶化，最终危害人体健康的一种现象[2]，主要包括汞、镉、铅、铬和砷等污染，生物毒性显著。重金属污染具有沉积性、滞留时间长、隐蔽性强、毒性大、化学行为和生态效应复杂、不易被微生物降解及污染有不可逆性等特点，治理和恢复的難度大[3]。

1.2    土壤重金属污染来源

土壤是一个开放系统，土壤中重金属污染物来源复杂、污染途径多样[4]。人类工矿业生产和农药化肥的施用是土壤中重金属污染物的主要来源[5]，此外还包括生活垃圾、家禽饲养、交通运输等产生的重金属污染物经日晒、雨淋等作用而污染土壤[6]。

1.3    土壤重金属污染危害

土壤重金属污染严重危害着土壤环境质量安全，对人体健康构成严重的威胁[4]。研究显示，重金属污染物对土壤的危害主要表现：一是对土壤微生物和动植物造成影响。重金属污染影响植物生长[8]，影响生态系统中土壤微生物生物量和土壤酶活性[9]。二是对周围环境造成污染。当土壤中的重金属元素大量富集，随着环境因素的变化，可能对地下水和大气环境造成污染[10]。三是对人体健康造成危害。重金属毒性效果强[11]，其在食物链中的生物富集极具危险性[12]，严重影响人们的身体健康。如，日本1953—1956年水俣病（Hg污染）、1955—1972年骨痛病（Cd污染）、1961年四日市哮喘（SO2和重金属粉尘复合污染）以及我国南方地区经常报道的“镉大米”“铅大米”、血铅超标、汞中毒等事件。

2    土壤重金属污染研究现状

2.1    土壤重金属污染现状

2005年4月至2013年12月，环保部（今生态环境部）会同国土资源部对全国土壤污染状况进行了调查。结果显示，中国土壤污染总超标率为16.1%，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%，其中镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌和镍的超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%和4.8%。土壤环境污染日益加剧，且污染点位仍在增加、污染范围在扩大、污染种类在增多，出现了更加复杂的复合型、混合型污染，现已对粮食及食品安全、饮用水安全、人居环境健康以及经济社会的可持续发展构成了严重威胁。

2.2    土壤重金属调查现状

目前，我国已开展了土壤污染状况调查和农产品产地土壤重金属污染调查等工作，初步掌握了我国土壤污染总体状况，但早期调查精度尚难满足土壤污染防治工作需要。2016年5月，国务院正式向社会公开《土壤污染防治行动计划》（“土十条”）全文，后全国各省市陆续公布具体的土壤污染防治工作方案，要求以农用地和重点行业企业用地为重点，开展土壤污染状况详查。目前，该项工作正在如期进行中。

2.3    土壤重金属研究现状

近年来，国内外在重金属污染研究上的热点及取得的主要成果：一是确立了世界和区域范围内的土壤主要重金属元素背景值以及相应的环境质量标准、食品卫生标准和排放标准;二是查明了重金属在不同生态系统中的迁移、转化和循环规律[13];三是系统研究了重金属对生物体的毒性效应及影响机制，从宏观至微观水平上对重金属在生物体内的吸收、迁移、富集、毒害以及生物体的解毒和抗性机理方面开展了研究[14];四是对重金属污染的治理相继发展了物理、化学和生物方法;五是建立了较完善的各种主要重金属元素分析测定方法和规范;六是出版和发行了大量高质量的专著和期刊[15]。

3    土壤重金属污染评价与修复

3.1    土壤重金属污染评价

土壤重金属污染评价主要就是评估土壤中的重金属元素对土壤环境可能造成的影响以及危害，并对其危害程度进行量化，以便有针对性地进行预防以及治理，从而减轻其对生态的危害程度。目前，国内外常用的土壤重金属污染评价方法为指数法，评价主要集中在生态风险评价和人体健康风险评价2个方面[16]。据统计，常见的几种方法及其优缺点如表1所示。

3.2    土壤重金属污染修复

重金属污染土壤修复主要是指通过物理方法、化学方法和生物技术等多种措施对土壤中存在的重金属进行清除，或将其固定在土壤中，限制其迁移活动，从而达到土壤修复的目的[17]。常见重金属修复技术情况及优缺点对比见表2。

3.2.1    物理修复。物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术，传统物理修复包括物理分离、换土法、热处理、电动力学修复和玻璃化技术等。这種方法的优点是快速、高效，可用于处理各种污染物;缺点是只能暂时转移污染物，但不会改变原有土壤性质，且工程量大，施工过程中易造成二次污染。

3.2.2    化学修复。化学修复是一种有效的原位修复技术，主要包括淋滤法和化学固定技术。化学淋滤是指利用外力或重力作用推动淋洗液流过污染土壤，使污染物从土壤中清洗迁移出来;原位固定技术是向土壤中投入化学试剂（如固定剂、改良剂、稳定剂等）或化学材料，使土壤中污染物与化学试剂发生吸附、沉淀、络合、离子交换、氧化还原等反应，形成不溶性或移动性差、毒性小的物质，从而降低其毒性和生物有效性。这种方法的优点是操作简单且修复治理效果适中;缺点是修复过程中只改变了污染物的赋存状态，易造成土壤所需元素的流失，导致土壤二次污染的可能性也较大。

3.2.3    生物修复。生物修复是指利用生物的某些特征（如酶、胞外多聚物及有机酸）来吸收、抑制、转化和改善重金属污染，一般指植物修复。目前，全世界共发现400余种具有重金属超量累积效应的植物，其中镍累积植物有320余种、钴有30种、铜有34种、硒有20种、铅有14种[18];我国发现的镉累积植物也有20多种[19]。此外，蜈蚣草对砷、东南景天对锌、商陆对锰等具有超富集性[15]。这种方法的优点是绿色环保、价格低廉，无二次污染;缺点是周期长，运用条件较苛刻。

4    结语

重金属污染土壤的治理是一个世界性难题，虽然很多方法如物理法、化学法和生物法相继问世，但每种方法都有各自的应用范围和局限性。在修复实践中，目前没有一种技术可适用所有污染场地的修复，实际操作中需要综合考虑土壤环境条件、污染物类型、污染物来源、修复后土地用途、经济成本、修复周期等因素，有针对性地选择一种或几种修复技术进行治理。

相较于欧美国家历经逾40年发展后较成熟的污染调查和修复市场体系，我国关于土壤环境质量的调查和修复尚处于起步阶段，基础积累和技术储备有待加强，环境管理框架体系亟须完善，修复产业链的形成还需较长时间的培育。今后仍需加大基础研究投入，进行热点聚焦，增加自主创新，注重核心技术机理研究，提升技术水平和工程经验，加强研究成果的应用转化。

5    参考文献

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