关于重金属引起的土壤污染问题与治理策略分析

徐春丽，连 欣

（山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014）

目前，由于农药、化肥的滥用，含重金属垃圾的排放，涉重工业企业生产经营等，土壤中重金属的来源有多重途径 ，包括成土母质在内的各自然因素、工农业生产等均与之密切相关，但现代人类的多种生产活动才是重金属污染物进入土壤的最重要原因。

1 土壤重金属污染的原因和特点

1.1 污染原因

土壤重金属污染的原因，主要是自然因素和人为活动。自然因素有火山爆发、土壤形成特点。人为活动主要包括：一是干旱地区灌溉时，灌溉水中的重金属含量超标，或者灌溉方式不当，就会出现土壤重金属污染问题；二是采矿和金属冶炼行业，生产中会出现含有重金属的废水，未经处理直接排放，也会形成土壤重金属污染；三是随着人们生活水平的提高，汽车保有量增多，汽车尾气中含有重金属元素，经雨水冲刷沉积在土壤中，形成污染；四是有机肥料的生产，原料本身就含有重金属，施肥后重金属进入土壤，并且通过农作物富集到人体内。

1.2 污染特点

土壤重金属污染的特点有以下几个方面：一是普遍性，重金属元素的价态不同，产生的危害也不同。在国内，不少城市的郊区、农村地区，均存在土壤重金属问题。二是隐蔽性，和大气污染、水污染相比，土壤重金属污染用肉眼是观察不到的。而且，重金属污染是一个漫长的过程，污染的形成和进展比较隐蔽，发现时污染程度已经比较严重。三是表聚性，土壤中含有多种有机物和无机物，发生重金属污染后，无法迁移、无法移动，只能在土壤中不断富集，最终进入动物和植物体内。四是不可逆性，水源和空气是流动的，具有一定的自我净化能力，隔离污染源后，污染情况会减轻。相比之下，土壤不能流动，发生重金属污染后，会改变土壤的结构和功能，一般情况下是无法消除的，因此污染过程不可逆[1，2]。

2 重金属引起的土壤污染的治理措施

2.1 物理修复措施

2.1.1 固化稳定修复技术

在土壤中加入稳定剂或黏合剂，对重金属进行固化，改变土壤污染物的物理性质，主要是结构组成和迁移能力。经固化后，重金属成为稳定的、不溶解的、迁移能力小的固体。该修复技术的优点是能在短时间内改善土壤重金属污染程度；缺点是稳定剂失效后，污染会再次出现，且污染能力增强，因此不适合长期使用。

2.1.2 换土修复技术

在土壤中加入清洁的土壤，大量堆积在污染土壤的表面，促使重金属浓度降低，减轻污染带来的危害。翻土修复技术与此相类似，是对土壤进行深层翻耕，促使重金属分散到深层土壤，从而稀释污染物的浓度。该修复技术适用于污染较轻的情况，受到土层厚度的限制，且要适当施肥，满足植物根系的营养需求。

2.1.3 电动修复技术

对污染土壤进行通电，形成微弱电场，土壤中的水作为传播介质，能促使重金属向固定方向迁移。如此，土壤中的重金属和土壤相分离，方便集中处理。该修复技术适用于透水系数低的土壤，关键是控制土壤酸碱度，才能提高修复效果。

2.1.4 热修复技术

对土壤进行加热，促使重金属发生反应，从土壤中分离出来。该修复技术的适用范围广，能解决大多数土壤重金属污染问题，大大降低对环境和农作物带来的危害。但是，加热土壤的同时，会对水和有机物造成破坏，消耗大量能量，因此实际应用较少。

2.2 化学修复措施

2.2.1 淋洗修复技术

首先向土壤中添加淋洗液，促使重金属迁移到淋洗液中，从固体状态转变为液体状态。然后对土壤中的淋洗液进行收集，分离处理后即可降低重金属浓度。该修复技术的缺点为：一是工作量大，操作过程复杂；二是成本高，不适合处理大面积土壤污染；三是淋洗液的使用，会影响土壤肥力，继而干扰农作物的生长发育。

2.2.2 改良剂修复技术

按照固定配方配置改良剂，然后加入土壤中，促使改良剂和重金属发生吸附、拮抗、氧化还原等作用，从而降低重金属的浓度。结合实践，常用的改良剂有碳酸钙、硅酸盐、磷酸盐等。该修复技术能在短期内降低重金属的毒性，但无法长时间改善土壤性能。

2.3 生物修复措施

2.3.1 植物修复技术

植物本身含有微生物，尤其是根系部位的微生物较多，可以吸附土壤中的重金属；然后利用植物的提取、降解、挥发等作用，促使重金属从植物体内分离出来。该修复技术应用广泛，在解决重金属污染的同时，还能提高绿化效率。结合实践，常选择的植物有葶芥类、遏蓝菜类，具有较强的吸附能力，可以提高污染治理效果。

2.3.2 动物修复技术

利用土壤中的小动物和微生物，分解重金属污染物，在动物体内形成多肽、金属硫蛋白，从而降低污染物浓度。在实际应用中，鼠类、蚯蚓是常用的动物，缺点是这些动物不易控制，且会受到环境气候的影响，因此还处于研究阶段，尚没有尝试应用。

联合修复措施土壤中的重金属类型多样，不仅来源复杂，而且带来的危害严重，采用单一的修复技术，往往达不到修复目标。对此，将两种、多种修复技术联合使用，可以发挥出各自的优势，进一步提高污染修复效果，如物理+化学修复技术、动物+植物修复技术。在国内外，植物+微生物修复技术是一个研究重点，进一步细分出植物+专性菌株修复技术、植物+菌根修复技术等，可以根据土壤类型、污染程度和修复目标进行合理选择。

2.4 实际案例分析

以我国长株潭地区为例，该地区工业基础实力雄厚，也是湖南省的经济核心。调查数据显示，长株潭地区受重金属污染的土壤面积约2.8万公顷，占全省的13%；其中耕地污染面积0.7万公顷。重金属污染类型，主要是镉、铬、镍、铅、锌等。污染来源分析该地区土壤重金属污染的来源主要有三种。一是工业三废。企业排放的废水、废气、废渣中，含有大量的重金属，进入湘江流域的废水中，汞、镉、铅、砷元素含量较高。二是农业生产。盲目使用农药和化肥，降低了土壤中有机质的含量，不仅破坏了土壤的调节功能，也提高了重金属浓度。农药和化肥在雨水冲刷下，每年进入湘江的数量达到几万吨。三是养殖场饲料中含有硫酸铜、砷元素，也是引起土壤重金属污染的一个原因。

2.5 治理方案

针对长株潭地区的土壤重金属污染问题，当地政府采用联合修复方案。以“镉大米”事件为例，为了降低土壤中的镉金属浓度，采用“VIP+N”治理方法，其中“V”指的是选择低镉水稻品种，“I”指的是采用淹水灌溉模式，“P”指的是向土壤中加入石灰来调整酸碱度，“N”指的是配合多项修复手段，包括深耕土壤、集中育秧、使用土壤调理剂、创新病虫害防治措施等。通过治理，能改变重金属的状态，降低活性和危害，阻止水稻吸收重金属，达到治标效果。

3 结语

土壤是农作物生存的重要条件，土壤发生重金属污染后，重金属会在农作物中富集，随着食物链进入人们口中，从而危害人体健康。相关研究显示，人体内重金属含量超标，不仅影响机体功能，还会提高致癌、畸形风险，达到一定浓度后会引起急性中毒甚至死亡。