土壤重金属污染治理和生态修复

●罗 晶

土壤污染是社会关注的热点问题，土壤污染类型繁多，重金属污染最为常见，土壤重金属污染即人类活动中的各类重金属排入土壤中，导致土壤生态环境遭到破坏，土壤重金属污染问题不仅会影响动植物、人体健康，也影响整个生态安全，因此，做好土壤重金属的污染治理与生态修复工作尤为重要。

一、土壤重金属污染来源的危害

数据显示，我国有16.1%的土壤存在重金属污染超标问题，重度、中度、轻度、轻微污染比例分别为1.1%、1.5%、2.3%、11.2%。在污染分布区域上，南方比北方严重，长江三角洲、东北工业基地、珠江三角洲污染问题突出。土壤重金属污染来源主要包括人为活动、自然源两类。人为活动如汽车尾气排放、工业活动等，是当前土壤重金属污染的主要诱因。自然源如矿物质风化、迁移等，虽然会导致土壤重金属浓度发生变化，但是一般不会引起较大的污染，对动植物、人类的威胁较小。

（一）农业灌溉与施肥

农业生产对于水资源有较大需求，在农业生产中，常常使用生活用水、受污染的工业用水灌溉，导致农田中的重金属含量逐年增加，并在土壤中不断扩散，引起恶性循环。在土壤肥力的下降下，人们不得不利用农药、肥料来增加农作物产量，这也是引起土壤重金属污染的诱因之一。

（二）大气沉降

汽车尾气、人类工业生产中的废气会随着雨、雪沉降、聚集至土壤表面，这种大气沉降有着广泛性、扩散性特征，研究显示，分布在冶炼厂、电厂周边的土壤，其重金属含量显著偏高，而道路两边土壤在汽车尾气的影响下，重金属含量也较高。

（三）固体废弃物堆积

固体废弃物即各类无法二次利用的固体以及半固体物质，与废水、废气相比，处理难度更高。固体废弃物会逐步扩散至土壤中，导致土壤遭到侵袭，重金属污染日益严重。如，研究显示，矿业开采中的固体废弃物，在风力侵袭、废弃物堆积因素的影响下，会导致周围土壤积累大量的 Cu、Pb、Ni、Cr。

重金属多数为人体非必需元素，很多还具有毒性，如Pb、Hg，土壤中的重金属会通过多种渠道进入人体，如，农作物吸附重金属后被人类食用，或者动物食用了植物后再被人类食用，无论哪种途径，重金属均会严重影响人体健康。如，Cd 进入人体后，会对心脏、肝、肾、肺、脾等造成危害，诱发糖尿病、高血压、骨质疏松甚至癌症；Hg 很容易在叶菜、玉米、水稻中积聚，会损害人体的小脑、大脑皮层，严重者将引起运动失调、听障、语言障碍；Pb 则容易积聚在植物根系，进入人体后，会危害人体的肝肾功能、消化系统与中枢神经，临床表现为头痛、失眠、头晕等；As 容易积聚在叶菜中，会损害人体的消化、生殖、泌尿、神经、呼吸系统。对于土壤重金属污染的治理，要优先选择无二次污染的生态治理措施，最大限度降低重金属含量，满足农耕要求，治理完毕后，要定期监控，控制好土壤重金属含量，对于农产品的品质也要严格把关，杜绝污染农产品流入市场。

二、土壤重金属污染的治理方法

（一）工程治理措施

工程治理是解决土壤重金属污染的重要措施，常见的工程治理措施有换土法、深耕法、客土法几类，通过工程治理，能够有效降低土壤中重金属的含量，减少重金属对植物的毒害作用，继而减小重金属对人类造成的威胁。其中，换土法就是用干净土壤来替代被污染土壤，该种方式适合用于面积小、污染重的土壤；深耕法是对被污染土壤来深度翻滚，使土壤中的重金属污染物分散至深层土壤，从而降低土壤表层重金属含量；客土法是将干净土覆盖至原土壤上，或者与被污染土壤混合，以降低重金属浓度，从而减少重金属对植物根系造成的毒害。

（二）化学修复法

化学修复就是在被污染的土壤中置入化学改良剂，利用化学改良剂的氧化还原、吸附作用来溶解、吸收其中的重金属，从而减小被污染土壤中重金属含量，以达到修复目的。

（三）物理修复法

物理修复法也是常用的土壤重金属污染治理方式，常用的物理修复方式包括电动修复法、土壤淋湿法、电热修复法。电动修复法是利用电流作用消除被污染土壤中的重金属，借助电渗透、电迁移方式进行集中处理。土壤淋湿法是将被污染土壤与化学溶液混合，对污染土壤进行清洗，将其中被污染重金属冲至浅层，借助阴离子形成沉淀，避免重金属进入水体。电热修复法是借助高频电压热量对被污染土壤加热，让部分重金属挥发，以达到修复目的。

（四）生物修复法

生物修复法是采用生物修复技术的治理方式，可以利用生物来达到净化、削减重金属的目的。相较于工程治理、化学修复、物理修复的方式，其操作简单，整体作用更好，近年来，在技术的成熟下，生物修复也开始在土壤重金属污染治理中得到了广泛使用，取得了显著作用，是未来土壤重金属污染治理的主要研究方向。

三、土壤重金属的生态修复措施

生态修复就采用生态处理措施，降低被污染土壤的重金属含量，使其生态系统功能能够恢复，这既是促进经济发展的需求，也是人类生存的客观需求，目前，土壤重金属的生态修复是业界关注的焦点。对于土壤重金属的生态修复，需要关注几个问题。

（一）科学选择植物材料

土壤重金属生态修复上，要做到因地制宜，选择的植物需要能够适应极端环境，宜选择耐贫瘠、耐干旱、生长速度快、耐重金属毒害、改良效果明显的乡土植物，在长期生长中，乡土植物已经适应了当地环境，耐受性更好。在植物类型上，宜选择禾木科草本植物，该种植物发芽率高、易成活、抗逆性好、播种简单、栽植难度不高、生长速度快，播种后，在短时间内即可迅速覆盖，可以很好地抵御风蚀、水蚀问题，可作为优选植物种类。除此之外，还可以选用豆科植物、灌木、乔木。其中，豆科植物能够利用根瘤菌固定空气中的氮，从而改善土壤养分，有助于后茬植物的生长。灌木、乔木根基较大，在种植成功后，可以长时间避免污染区域被侵蚀，在生态修复上，通过灌木、乔木的合理搭配，可以构建出稳定的生态群落。

如，羊齿类铁角蕨属植物，对于土壤中Cd 吸收率可达到10%，连续种植7 年，能够降低土壤中50%以上的Cd；黄颔蛇草对于土壤中重金属吸收率达到了水稻的10 倍，连续种植多年，能够取得理想的治理效果。总之，植物的选择就是要找出对于土壤重金属有富集能力的类型。

（二）改良污染土壤机制

被重金属污染的土壤并不利于植物的长期生长，其重金属含量大、营养成分低，氮元素缺乏，由于重金属含量高，往往伴随各类复合污染，盐分含量高、土壤结构差，这会影响植物的正常新陈代谢，也会降低土壤的持水保肥能力。还有部分受污染土壤存在极端PH问题，PH 太低，会增加土壤重金属活性，PH 太高，会降低土壤营养物质含量，均会影响植物的正常生长。因此，针对不同类型的土壤，需要根据要求添加改良剂，改善土壤因子，让植物能够顺利存活、生长。

常用的改良剂要能够抑制植物吸收、降低重金属活性、持续时间长，还要做到方便快捷、价格低廉、无毒害无污染，目前，在土壤重金属生态修复中，常用的改良剂有赤泥、磷酸盐、石灰、有机肥等，在重金属污染土壤中加入石灰，能够提高土壤的PH 值，使其中的Zn、Cd、Pb 形成沉淀，减少重金属的迁移。近年来，赤泥的应用越来越多，赤泥是新研制出的改良剂，富含铁铝氧化物、比表面积大，能够将重金属转化为稳定复合物，减弱土壤中重金属的迁移性，降低重金属可交换态含量，赤泥对于Zn、Cn、Cd 都有很好的吸附性，其中还有 Ca、Si、K 等微量元素，对植物生长有一定促进作用。在土壤中加入磷酸盐能够改变土壤PH，降低各类重金属，特别是Pb 的生物毒害作用。

（三）营建植物景观

对于城市重金属污染土壤，荒野式的生态修复方式观赏性较差，在生态修复上，可以选择营建植物景观的类型，结合园林植物来选择，提高植物的观赏性。对于轻度污染土壤，可以通过超积累植物、螯合剂的搭配来重建土壤服务功能，并将乔木、灌木搭配组合，构建出丰富的园林植物景观，既有修复作用，也达到观赏目的。对于重度污染土壤，可以采用生态修复、钝化修复相结合的方式，修复材料选择抗性较强的园林植物，增设钝化剂，降低重金属生物有效性，植物的可选择香樟、柳树，搭配乔木、灌木、草木，营造园林景观。

（四）动物与微生物修复法

在土壤重金属污染的生态修复上，动物与微生物修复也是一种可选方式。如，蚯蚓可以吸收重金属，降低土壤中重金属的含量，将蚯蚓置于土壤中，还可以进一步改善土壤的透气、透水性，优化土壤结构，提高肥力。蚯蚓体内也携带大量微生物，在投入使用后，还能增加土壤活性。而微生物对于重金属也有一定的氧化、还原与吸收作用，应用微生物也可以吸收重金属，如将细菌投放至受Hg 污染土壤后，在酶的作用下，能够将重金属转化为HgO，显著降低了毒性。

四、结语

在土壤重金属的污染治理与生态修复上，国家投入了大量人力、物力与财力，生态修复技术也取得了突破性进展。就我国的情况来看，在固体废弃物、废水、废气、农业生产的影响下，土壤重金属污染问题依然严峻，在破坏农产品质量的同时危及人类生命安全。针对土壤重金属污染的生态修复，需要做到因地制宜，采用植物、动物、微生物的联合修复措施，通过多管齐下的渠道来减轻污染。