工业用地中土壤重金属污染治理研究

曲少东

【摘 要】在工业生产的过程中，由于重金属污染物的排放，使得工业生产用地受到不同程度的污染。同时生态圈是一个有机的统一整体，如果重金属污染物进入工业用地中，那么与其相关联的地表水及农业用地也会受到影响，进而会影响整个生物链。在分析土壤重金属污染治理的现状及形态的基础上，指出土壤中重金属治理的方法，并提出相应的修复解决措施，以期能够最大限度地治理工业用地污染物，保障生物链的安全。

【关键词】工业用地;重金属;污染;土壤

【中图分类号】X53 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）01-0141-02

在农业生产和自然环境中，土壤是最重要的资源，其对农业生产及环境十分重要。20世纪60年代初期，在日本曾发生一起严重的工业用地土壤污染引发的严重事故：由于铅锌厂所排放的含铬废水排放到工业用地中，在没有任何处理措施的情况下，进入排水系统流入农田中，使得稻米中的镉含量明显超标。随后进入人体，导致居民骨骼系统遭到严重的破坏，从而引发全世界毛骨悚然的中毒事件[1]。在我国20世纪80年代末，随着工业化水平的提高，重金属的使用和产量都在显著增加。随之而来的是重金属污染不断加重。但是，人民生活质量的稳步提高，“绿水青山便是金山银山”的理念更加深入人心。因此，土壤中重金属污染问题受到人们的广泛关注[2]。

1 土壤中重金属的污染现状及其形态

1.1 土壤中重金属的污染状况

土壤是一个开放的、具有很好缓冲功能的动态系统，在和周围的环境交换物质的过程中，工业生产中的重金属将不可避免地进入该系统中。并且，重金属对于土壤的污染是十分严重的，工业废渣、废水及含有重金属的农药长年累月地不断积累，使得重金属不断沉积于工业用地中[3]。

1.2 重金属在土壤中的形态

在工业用地生态系统中，受到重金属污染的土壤会通过不同的形式流失到外界与之相关的环境中。最常见的类型有雨水的不断冲刷、土壤的搬运等。其对人体的危害不仅受到化学性质和污染元素的迁移系数影响，更是由土壤所处的环境因素及其用途所决定。另外，重金属还通过各种反应如溶解、凝聚和吸附進入土壤中，形成不同的化学形式。因此，研究土壤中的重金属形态的转变具有十分重要的意义[4]。

2 重金属污染土壤的治理途径

根据国际惯例，通常将镉、铅等重金属作为环境污染较严重的因素。而铜和锌在含量很少的时候，对土壤的毒害作用并不大。当达到一定量时，也会成为环境污染的金属。重金属影响最大的是植物，当在植物体内含量达到一定量时会使植物产生萎黄、产量下降等明显症状。因此，为将损失减到最小，对于重金属污染，通常采用预防为主，防治结合的原则。

2.1 工程治理措施

重金属元素化学性质稳定，大多数情况下以游离态存在，不易在土壤中去除，容易造成中毒。为了减少污染和土壤中重金属的危害性，通常采用工程措施改良土壤法、电化法、冲洗络合法和热处理法，以期能够最大限度地减少重金属的溶解度。

（1）改良土壤法。这种方法适用于小面积处理土壤的严重污染。一种方法是覆盖一层未被污染的土壤;另一种方法是更换全部或部分被污染的土壤，被更换的厚度应该比耕地土壤的大。这是减少土壤重金属含量的有效方法，并且是在土壤中控制重金属污染的一种实用而有效方法。但是，这种方法需要大量的人力和财力，同时在换土的过程中，也有可能导致土壤的严重污染。因此，从理论上来说，这对于控制重金属污染土壤并不是最好的方式。

（2）电化法。这种方法是在美国路易斯安那州立大学的原位土壤污染整治开发的基础上加以改进的。它也可以被称为电动修复，从成本来看是相对经济合理的。其特别适用于低渗透的黏土和淤泥，经粗略计算，成本是每立方米污染土壤约花费100美元。

（3）冲洗络合法。污染土壤中的重金属，经过用水洗涤后，其重金属会迁移到更深的根外层，降低了作物的根区域的重金属离子浓度。为了避免重金属的二次污染，可以将含有配体的某些化合物用于冲洗土壤，借以稳定的络合物形式使得小面积的污染得以处理。但是，这一方法的弊端是重度污染土壤的处理容易造成一些有益元素的浸出和沉淀，导致土壤肥力明显减弱。

（4）热处理法。对于一些污染物比较特殊的金属而言，热处理是一种有效的方式。例如，对于金属汞，在受热条件下，其能够快速地从土壤中析出。其原理是注入热蒸汽进汞污染的土壤，推动从土壤回收并再处理它的挥发。当与土壤处理，土壤优先断裂，并加入到土壤，使分解汞化合物。在两个阶段中，低温气体和高温气体加入到干燥土壤中，除去其他挥发物质，最后蒸发土壤中的汞并收集挥发性汞蒸气。总之，利用工程措施处理土壤中重金属污染具有明显的优势。

2.2 工业用地土壤调控措施

重金属从土壤中被作物吸收，这不仅取决于重金属的含量，也受土壤性质、水分条件等一系列不同条件的影响。所以，土壤中的重金属的活性可以通过调节土壤pH、有机质等来降低重金属的利用度，并降低从土壤转移到作物的含量。

3 重金属污染土壤植物修复

3.1 植物修复的概念和类型

随着人们越来越重视环保，一些科学家开始探索新的方法来控制重金属污染，同时希望不破坏土壤生态环境，维护土壤结构和微生物的稳定性。植物修复应运而生，为重金属污染修复带来了新的希望。植物修复是指利用植物吸收重金属，最终达到去除土壤中的重金属，也被称为绿色恢复或生物修复。这是环境污染治理的新的应用技术，用于修复的植物包括植物学所有植物。

3.2 重金属污染土壤植物修复

通过植物修复的方式，研究者曾大胆地提出超富集植物，其是一种能够吸收重金属的植物，富集重金属的能力优异，能够实现修复重金属污染的土壤的目的。截至目前，在南美各国已经发现多达500种的超富集植物，根据所吸收重金属种类的不同，可以将其分为富含镍的植物、富含镉的植物。与其他方法相比，植物修复技术的处理成本非常低。与传统的垃圾填埋方法相比，能够在有限的人力、物力、财力上减少浪费，特别适合发展中国家的应用。植物修复技术是原位技术中的一种，是一种对环境友好的处理方式。其在一定程度上能够保护表层土壤、减少土壤的冲刷。因此，该方法在土壤修复、土壤侵蚀保护中得到广泛的应用。

3.3 植物修复的研究展望

超富集植物具有很强的富集重金属的能力，随着进一步的研究发现，超富集植物也存在一定的弊端，具有植株通常较小、生长速度相对较慢及成活率比较低等问题。它受土壤湿度等条件的影响，因此很难在实际的生产中得到广泛的应用。

研究者将新的生物技术应用到超富集植物中，使其某些不利基因改变。然后再让这一技术广泛地推广和应用，从而培育出新的品种，使其明显的优势应用到土壤的修复中。这有利于提高土壤的修复能力，减少重金属的危害和副作用。

与超富集植物相比，通过不断选择体外抗性作物，以减少重金属向食物链中的转移。这是人类寻找再利用污染土壤的新方式，确保了生物链的高度安全。此外，通过了解抗金属作物的抗性机制，选择抗性和吸收较少的作物品系并种植在金属污染区域。

4 结语

通过基因工程和其他分子生物学技术进行遗传育种，在日益严重的重金属污染条件下，培育抗逆性强、吸收少、产量高、品质优良的作物品种，对保护生态环境、控制环境污染、生产合格的绿色食品具有重要的意义。

参 考 文 献

[1]高阳，刘路路，王子彤，等.德国土壤污染防治体系研究及其经验借鉴[J].环境保护，2019，47（13）：27-31.

[2]李争，郭丽兰，杨俊.利益相关者视角下矿区土地污染共同治理的思考[J].环境科学与管理，2019，44（6）：190-194.

[3]宋宁，王丽伟.土壤重金属污染治理存在的问题及应对措施[J].再生资源与循环经济，2019，12（5）：35-37.

[4]王秀婷，栾松明.工业场地土壤重金属污染现状及修复治理技术研究进展[J].环境与发展，2019，31（4）：99，101.