生态工业园区土壤重金属修复技术研究

田丹 石正驰 张友 王先华 邹序安 杨李

摘要：指出了传统工业园区的发展资源能源消耗大，环境管理能力弱，污染严重，已经不适合如今的产业发展模式，而生态工业园区是以循环经济和可持续发展理念规划和建设的产业园区，以铜仁市玉铜松工业产业带为例，通过介绍产业带的概况分析了周边土壤的重金属污染来源，根据现有资料提出了工业园区土壤重金属污染治理措施，为铜仁市玉铜松工业产业带工业园区周边土壤重金属修复防治方案提供参考意见。

关键词：生态工业园区;土壤重金属;修复技术;铜仁市玉铜松工业产业带

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）16-0178-03

1引言

传统工业园区的发展资源能源消耗大，在园区在发展过程中，落后的污染防治手段和较弱的环境管理能力与园区经济快速发展的目标之间的矛盾日益加重，工业园区一度成为了高污染、高能耗区域的代名词，由园区内污染物的排放不合理带来的诸多环境问题而引发的新闻曝光和社会冲突时有发生，在这样的背景下，“生态工业园区”的概念由此产生。生态工业园区是以循环经济和可持续发展理念规划和建设的产业园区，工业活动从最初的末端治理，经历了清洁生产阶段，再到现在的生态工业概念的出现才逐渐缓解了污染环境的问题。

对于工业园区的污染主要有水污染、大气污染、噪声污染、固体污染和土壤污染，其中土壤污染最具有隐蔽性和迟缓性，大气污染、水污染和固体废物污染的问题一般都比较直观，容易察觉，而土壤污染则不同，由于工矿业等产业的污染气体、污水和固体废物的不合理排放，加上雨水的淋溶作用，最终将有害物质过量的积累在土壤里，然而土壤受污染仅凭借肉眼又是无法判断的，需要通过对土壤样品进行处理并分析检验，以及检测农作物或植被的残留情况，甚至还需要通过研究检测人畜的生长状况和健康状况才能确定其污染程度，因而在工业园区的环境质量评价中，土壤污染情况应该是考察的重点内容。

由于工业园区建设工程中，建筑和铺装材料的大量使用，工业固体废物堆放以及农药不合理的使用等污染行为，致使工业园区周边的土壤污染主要集中在有机污染、重金属污染，其中重金属污染物在土壤中具有隐蔽性、不可逆性、普遍性、长期性、表聚性、难生物降解性、生物富集性，且不易随水淋溶的特点，因而土壤重金属污染成为土壤污染中较难治理的一种污染类型。此外，我国土壤重金属污染已经存在由工业转向农业，由城市转向农村、由上游转向下游、由地表转向地下、由水土污染转向食品链的趋势，重金属污染的蔓延和过量累积最终将威胁到人类的健康，工业园区土壤的重金属污染研究已成为当今的热点环境问题。

2铜仁市玉铜松工业产业带概况

铜仁市位于贵州东部，地处重庆、湖南和贵州三省交界之地。全市辖8县2区，总人口427万人，国土面积1.8万km²。全市共有9个省级经济开发区、1个省级高新技术开发区，园区总规划面积548.5km²。铜仁市玉铜松工业产业带主要由贵州大龙经济开发区、大兴高新技术产业开发区、碧江循环经济工业园区、万山工业园区、玉屏县工业园区、松桃特色产业园区组成。

2.1贵州大龙经济开发区

贵州大龙经济开发区位于玉屏县大龙镇，开发区的理念是打造成为铜仁地区新兴的工业城市，重点发展锰及锰系列产品、钡及钡系列产品、钾及钾系列产品、铁合金精炼产品、新能源、新材料、现代物流、高新技术、先进装备制备、特色食品加工等产业。

2.2大兴高新技术产业开发区

大兴高新技术产业开发区地处铜仁市碧江区北郊，属省级高兴区，坚持走新型工业化道路，主要发展新材料、新能源、生物制药、现代装备制造等产业。

2.3碧江循环经济工业园区

碧江循环经济工业园区分为灯塔工业园区、川硐工业园区和河西工业园区。其川硐工业园区主要以电子信息、机械加工、轻纺工业、现代服务业为主要产业;灯塔工业园区主要以冶金、新材料新能源、轻T、食品加工等产业为主;河西工业园区主要以新型建材、旅游產品加工等为主要产业。

2.4万山工业园区

万山转型工业园区位于玉铜松工业产业带中心位置，产业定位：园区重点发展精细化工产业、新材料产业、冶金及钾资源开发利用产业、生态农业产业，工业遗产文化产业。

2.5玉屏县工业园区

玉屏承接转移产业园区是省人民政府批准设立的“511”示范省级工业园区，由舞阳河生态产业集聚区、卓岭有色金属产业集聚区、田坪建材产业集聚区、皂角坪物流集聚区、茅坡农业集聚区5个部分组成，形成“一园五区”的规划布局。

2.6松桃特色产业园区

松桃特色产业园区位于松桃县，主要由松桃工业园区（松江锰钒复合新材料和生物质新能源循环经济工业园）、孟溪物流园、正大特色农产品加工工业园和迓驾边贸工业园构成。

3重金属污染的原因分析

结合各工业园区的产业类型，可将铜仁市玉铜松工业产业带的工业产业类型大致分为：冶金业、新材料、新能源、机械制造业、轻工业、生态农业和食品加工业。根据以上产业的工业特点，分析工业园区周边土壤重金属可能的污染因素如下。

3.1自然条件下的土壤重金属

在没有外界干扰的条件下，土壤的环境背景值会受到其成土母质的影响，成土母质中天然含有的重金属元素会使土壤重金属含量偏高，例如，有研究表明，在矿床附近的土壤重金属的背景值会比其他的普通土壤的背景值要高很多。另一方面，火山爆发会产生重金属灰尘，经过大气尘降作用和降雨作用也会使空气中弥散的重金属进入土壤，增加土壤中重金属的含量。当这些自然作用逐渐加强，超过土壤环境容量，将会发生土壤重金属污染。

3.2农药、化肥的使用带来的重金属

由于植物的对营养素的吸收率并不高，农药和化肥的大量使用，未被植物利用的部分将会遗留在土壤中，最终对土壤造成化学成分残留现象，尤其是农药中的重金属和有机污染物会随着它的使用累积在土壤中。

3.3园区建设规划过程中带来的重金属污染

任何工业园区的建设都需要改变规划区域原来的面貌，在一定程度上破坏了当地原始的生态系统，在园区的建设过程中需要修砌建筑物、需要铺设道路，这些工程的实施，一方面，对当地原生的植被、动物和土壤发生改变，另一方面建筑材料中含有重金属，尤其是沥青路面周边的区域，重金属含量会比其他区域高，由此可以看出，园区在建设规划过程中或多或少的也会使周围的土壤重金属含量升高。

3.4工厂三废排放导致的重金属污染

工厂中的废气、废水、废渣中含有较多的重金属，尽管生态工业园区的理念是循环经济、清洁生产，但是工业三废中还是存在很多污染物，这些污染物都会或多或少的流入土壤，直接或间接地被土壤吸收。

3.5交通运输带来的重金属污染

工业园区的发展必定带动物流行业的发展，在原料的流人和产品的流出过程中，必然会增加园区内的交通负荷，交通运输过程中带来的粉尘和汽车尾气的排放也会对周边土壤的重金属污染起到助推作用。

4工业园区土壤重金属污染治理措施

目前，土壤环境修复的方法有很多种，常见的修复方法主要有物理修复法、化学修复法和生物修复法¨7]。在工业园区周边的土壤也可参考这类处理方法，但是目前来说，绝大部分的土壤重金属修复技术还处在实验室研究阶段或者模拟阶段，实验成果的运用也还没有得到普及，修复技术还未成熟，土壤修复技术的应用还需要进一步的完善和优化。

4.1物理修复技术

物理修复技术主要有：①客土覆盖，用无污染的客土在已经被污染的土壤表面覆盖新鲜土;②换土是将已经污染的土壤移去，换上未污染的新鲜土;③固化是采用一定量的固化剂与受污染的土壤进行混合，经过熟化作用后最终形成低渗透性的固体混合物，将土壤重金属固定在惰性块料中防止其扩散和蔓延。物理修复技术的修复思路能够较快速地抑制重金属带来的污染，方法也比較稳定，不会受到土壤条件限制的影响，但是如果重金属污染面积比较大，其工程量浩大、需要的人力物力都非常高，治理费用昂贵，并且处理后的产物如何处置也是需要考虑的问题。

4.2化学修复技术

化学修复技术是在已经受重金属污染的土壤中添加一定量的化学改良剂或抑制剂，让这些试剂与重金属发生氧化、还原、吸附、螯合、沉淀、抑制等化学反应，最终使其毒性减弱，降低土壤重金属对生物的毒害作用。有相关研究结果表明，化学改良剂修复技术具有较好的治理效果，并且经济成本适中，对于轻度重金属污染的土壤修复效果较为显著。但这种方式也不能完全去除重金属，尤其在后期应用土壤时，一方面，要注意加强修复后土壤的管理，避免重金属再度活化，另一方面，改良剂的选择以及施用量还尚需深入研究。

4.3生物修复技术

生物修复技术主要利用土壤中的生物将有害物质进行转移、分解或消纳等，以达到降低土壤污染物浓度的目的。目前该方法主要有动物修复技术、植物修复技术、微生物修复技术等。动物修复技术主要利用低等动物的生理过程和生活习性如蚯蚓等动物进行修复。植物修复技术主要是利用植物的生理生化反应过程将环境中的有毒有害物质（包括重金属）进行转移和转化，最后将植物进行收获再进行处理或处置的过程。有研究表明，大多数植物的根系对土壤中的重金属离子的固定作用都比较明显。微生物修复技术一方面是利用土壤微生物的生长过程能够通过分泌出有机酸，提高土壤中污染物的生物活性，使这些被活化的重金属更容易发生化学反应或更容易被植物吸收。另一方面，有些种类的微生物还可以利用自身的新陈代谢降低重金属的毒性。微生物修复技术具有投资少，效果显著的优点，因而该技术的应用与实践受到业内的广泛关注，但是微生物的筛选、如何控制污染物的转化方向以及是否会产生二次污染等问题都还需要进一步研究。总的来说，生物修复技术的具有投资少、费用低、便于管理、易操作、二次污染风险小的优点，是具有应用推广前景的土壤修复技术之一。

4.4复合修复技术

复合修复技术是通过以上的3种修复技术的2种及2种以上的修复方法联合控制土壤重金属污染的方法。例如植物与微生物的复合修复技术，植物根系和土壤动物、微生物本身就共存于同一土壤环境，他们之间的相互作用为该复合技术的应用提供了先天的便利，特别是具有吸收转化土壤重金属的植物的根系与根际土壤微生物的复合修复，已经在试验场和小规模的修复中取得了一定效果。卫泽斌等通过研究化学淋洗和深层固定复合技术，结果表明，这种联合技术能够实现重金属污染土壤的修复和安全利用。陈晴空化学一植物复合合修复技术的研究表明，该复合技术有利于植物根部对重金属的吸收。总之，复合修复技术能够在一定程度上弥补单一的修复技术的不足，有利于提高土壤重金属污染的修复速率、降低修复成本。但是目前该技术还不够成熟，很多因素还无法严格控制，不能盲目的进行推广，各类修复方法的结合效果还需要更深入的研究。

5生态工业园区土壤重金属修复防治方案思路探讨

生态工业园区的设计思路科学合理的，但是在园区的实际开发和建设过程中不可避免的会对周边生态系统带来负面影响，除此之外，园区生态基础设施建设严重滞后或者盲目超前的情况也并不少见，在产业发展过程中，生态化处理水平也没有得到及时跟进，这样的运行过程势必会对园区周边的土壤带来危害。

铜仁市玉碧松工业产业带目前还处于建设初期，要最终实现产业发展、绿色发展，就需要将生态工业园区的核心理念融入到园区的规划与建设规划中去。如招商引资过程中放宽对生态环保型企业的入驻，对污染相对较严重的企业进行严格把关，重点监督，与此同时还需要引进专门的环境污染防治企业，做好污染防线工作，强化污染全过程控制，尤其是污水处理和固体废物的处理处置等，加强生态基础设施建设，入驻到园区的企业必须将清洁生产的理念融入企业文化，开发资源利用新方式，履行生态工业的职责，还需要强化科研创新和交流，不断研发更适合人与自然和谐发展的经济增长模式。与此同时，园区扩建过程中，土地开发、基础设施建设或产业发展规划时，应尊重生态工业园区建设的发展周期和客观规律，避免冲突和矛盾的恶化。另一方面，对于园区附近已经收到重金属污染的土壤，要加强土壤修复技术研究，结合科研院所、高校、企业等机构的科研力量，加强基础研究和复合技术研究，形成专利或者应用研究结果，及时开展土壤重金属污染治理。