土壤重金属污染及其防治措施探讨

张 宇

（深圳市生态环境监测站 广东深圳 518110）

引言

在对土地资源进行开发和利用时，如果区域内存在重金属超标问题，就会对土地资源使用产生不良影响。实际上多数土壤环境中的重金属种类和含量都比较多，一旦重金属累积量不断增加，就会导致土壤环境空间特性发生改变。地方政府在对土壤环境进行监测和保护时，要积极引进信息化技术构建综合监控系统，要对土壤环境内部污染变化情况实时监测，并且根据相关参数制定针对性治理方案，促进各项工作进行更好发展。地方政府还需要出台专门法律法规，为各项工作开展提供有效行政依据，提高综合整治水平。[1]

1 土壤重金属污染发生原因及危害

1.1 原因

（1）概念

土壤重金属污染是指人类在生产活动期间，排放的废弃物将重金属带到土壤环境中，导致土壤环境中的重金属含量不断增加，污染数值超出标准限值，导致了土壤环境功能出现退化问题，进而对区域内生态系统发展产生了不良影响。[2]

（2）工业污染

在进行化工业生产时，各项活动都会消耗大量能源物质，尤其是石油开采和矿资源开采，都会产生大量废水和废渣以及废弃物，对相应产品进行加工时，也会产生污染废弃物。如果区域内存在强降雨天气，这些污染物质会流入到土壤环境中，导致土壤环境出现污染问题，工业生产污染问题主要集中在南方多雨地区。[3]

（3）农业污染

农作物在生产期间，需通过定期喷洒农药或施肥，才能保证农作物正常生长，如果农药和化肥使用量较多，就会对土壤环境造成破坏，引发严重污染问题。[4]

（4）城市建设污染

在进行现代化城市建设期间，因为城市人口正在不断增多，居民在日常生活中排放的垃圾种类比较多，一些废旧电池和电气设备随意丢弃，会增加土壤环境中重金属含量，导致土壤环境造成严重污染。[5]

（5）汽车尾气及污水污染

在进行汽车设备使用时，尾气中排放的有害物质，会对生态环境造成污染，如果铅污染比较严重，也会对土壤环境发展产生不良影响。北方气候比较干燥，经常会出现缺水问题，在进行农田灌溉时，如果使用了存在重金属离子的污染水质，会导致土壤环境中重金属含量超标，会对农业生产和发展产生严重阻碍。[6]

1.2 危害

在我国现代城市不断发展过程中，一些工业生产废弃物和生活污水排放量正在不断增加，污水灌溉量也在不断提升，再加上汽车尾气排放等问题，导致土壤环境中的重金属污染变得更加严重。土壤环境中存在严重重金属污染问题，会导致土壤结构和成分发生较大改变，在被污染的土壤环境中进行农作物种植，不仅会引发病虫害问题，还会导致整体产量下降，会对种植人员收益产生不小影响，而且农作物中包含的重金属污染物质，会随着食物链进入到人体中，导致人体机体功能下降，引发疾病问题。[7]

2 土壤重金属污染监测

2.1 选择正确监测方法

（1）现场监测

目前在对土壤环境中重金属污染问题进行监测时，主要存在现场监测和实验室监测两种方法。如果区域内存在突发性污染问题，或因为环境污染问题产生了纠纷事件，就要采用现场监测方法。采用这种方法可以提高监测速度，通过对土壤环境中重金属含量进行快速检测，为各项问题解决提供有效支持。在进行现场监测方法应用时，可以根据现场实际情况，选择土壤表层磁化率监测或生物传感器分析以及醇抑制等方法类型。[8]

（2）实验室监测

在实验室环境下开展监测工作，属于比较传统的监测方法，这项方法在使用时，首先要采集样品。在对样品进行全面收集之后，将其运输到专业实验室环境下，利用监测技术和设备以及仪器，对采集到的样品进行监测和分析。在进行实验室监测方法应用时，需要根据不同仪器设备的使用方法，对监测程序进行合理规划设计。目前在实验室环境下主要存在原子荧光光谱和吸收光谱以及电感耦合等方法，可以借助光学仪器设备开展监测工作，也可以根据电化学仪器设备使用差异，将其分为极谱分析和化学反应分析等实验方法。在实验室环境下开展监测工作，可以提高最终监测结果精确度，通过对样品内部成分进行全面分析，明确污染问题发生情况。这种实验方法在使用上更加安全稳定，但因为操作流程相对比较复杂，整体造价成本比较高。[9]

2.2 引进更加先进监测技术

2.2.1 电化学监测

（1）离子选择性电极方法

在开展监测工作时，可供选择的技术类型主要存在电化学、光谱、生物化学以及化学比色等技术类型。电化学技术应用范围比较广，在发展过程中变得更加成熟。这项技术应用原理是将消解后的液体作为化学电池一部分，根据待监测溶液中，重金属离子电化学特性引发的电压和电导以及电流信号，对重金属元素含量进行测定。目前在进行电化学技术应用时，主要存在离子选择性电极以及集谱等技术方法。利用离子选择性电极方法，对土壤环境中重金属含量进行监测，需要将电极放入到重金属监测试液中，电极敏感膜与试液界面发生离子交换以及扩散反应之后，会产生与待测元素活动呈现对数关系的电位。在对定位数值进行分析时，可以对重金属含量进行准确测定。利用这些方法对重金属污染问题进行监测，整体效率比较高，消耗量更低，且操作形式比较简单。但因为检出限高，在实际监测期间容易受到外界环境影响，检测电位窄，需要对技术进行创新性应用，才能满足监测要求。[10]

（2）极谱监测方法

在进行极谱检测方法应用时，可以通过监测电解反应中的极化电极电流、电位关系，对消解试液中的重金属含量进行定量以及定性分析。这项检测技术在应用时具备更高精确度，而且灵敏度比较高，分辨率强。但因为在实际监测时，样品容易出现被污染问题，监测电位比较窄，也无法对其进行大规模推广使用。采用电化学监测方法整体操作形式比较简单，所使用的仪器设备体积更小，且分析灵敏度高、能耗更低、操作时间短，因此这项方法在应用时具备更多优势。但在实际监测时，前期处理工作过于繁杂，会受到各方面因素影响，需要对其进行完善和优化，才能进一步提高监测效果。

2.2.2 光谱检测

利用光谱技术对土壤环境中重金属污染情况进行监测，主要是利用光的吸收和散射以及发射作用，将其作用于仪器设备中，根据相应元素光谱特征波长和强度，对重金属含量进行定量分析。目前在进行光谱检测技术应用时，主要存在原子吸收、原子荧光等技术方法。在进行原子吸收光谱技术应用时，是在高温条件下，将化合物离解为基态原子蒸气，蒸气可以吸收同种元素，空心阴极灯辐射的单色光。借助特征谱线变化情况开展分析和测定工作，可以对重金属含量进行准确测定。原子吸收光谱技术在应用时灵敏度比较高，检测限低，可以采用灵活操作方式，不会受到周边环境较多影响。但因为在进行设备应用时，操作形式比较繁杂，无法对多种元素进行同时监测。在进行原子荧光光谱法应用时，整体作业灵敏度比较高，线性范围更宽，检测分析速度比较快。但造价成本过高，操作形式比较繁杂。

2.2.3 生物化学监测

在进行生物化学监测技术应用时，技术已经与现代科技进行了融合发展，将生物技术与化学技术融合到一起之后，主要存在生物传感器和酶分析等检测方法。在进行生物传感器监测方法应用时，是利用微生物和抗原以及酶等生物活性物质，与样品进行结合发生化学以及物理反应之后，对反应变化进行有效捕捉，并且将其转化为关键信号，从而对重金属元素进行定量和定性分析。这种监测方法操作更加简单，且自动化应用程度高，最终监测结果准确度比较好。但整体监测成本过高，选择性比较差，也会受到外界环境影响。在进行酶分析方法应用时，是利用生物酶与样品发生反应之后，降低酶活性，改变pH 值和显色剂颜色以及电导率，将这种变化情况与重金属浓度和种类进行有机结合之后，可以开展定量、定性分析工作。这种检测方法选择性比较差，但监测速度更快，操作形式也比较简单。

2.2.4 化学比色监测

这项技术主要包含了液相色谱和试纸等方法，在进行样品监测时，产生的监测物质与试纸接触之后发生反应，可以根据反应颜色，对其进行定性和定量分析。在进行试纸方法应用时，需要选择合适显色剂，将其附着在试纸上，显色剂与样品接触之后，试纸颜色会发生一定改变，将试纸颜色与比色板进行对比分析之后，可以明确污染含量范围。这种检测方法操作形式更加简单方便且分析效率更高，整体作业成本比较低，可以作用于现场监测工作中。但因为检出限高，会受到周边环境影响，精密度过差，只能作用于半定量分析或定性分析中。在进行液相色谱检测技术应用时，需要将样品与有机试剂发生反应，生成络合物之后，经过色谱柱进行分离，利用紫外线可见光光度仪器，对分离物含量进行准确测定。这种技术在应用时，不仅可以对重金属污染物质进行定量监测，还可以对多种重金属物质进行监测，但因为色谱分离时间比较长，前期处理形式过于繁杂，需要对现有技术进行更新。

2.3 做好监测设备更新

在对现有监测设备进行更新时，需要加大资金投入力度，要为设备采购和应用管理提供充足资金支持。在对设备进行选择时，需要严格按照监测工作要求，对设备规格和型号进行具体选择，还要定期开展设备管理工作。如果发现设备已经出现老化或者故障问题，需要制定针对性维修措施，如果问题比较严重，还要对其进行全面更换。在进行监测设备应用之前，需要对精确度进行全面校准，并且引进信息化技术，提高设备自动化运行水平，通过对设备运行参数进行全面提取，确保设备能够始终保持稳定运行状态，从而进一步拓宽监测范围，为监测技术顺利实施提供有效支撑。

3 土壤重金属污染问题防治措施

3.1 物理修复技术措施

在进行物理修复基础应用时，主要是通过改变轮作和耕作制度，使得土壤环境发生一定改变，对污染物质毒害进行有效消除。要想对农药污染问题进行有效控制，可以通过水旱轮作，降低污染问题对农作物种植产生的不良影响。如果土壤环境中的污染问题比较轻，可以通过换土和翻土，对污染问题进行有效解决。如果污染问题比较严重，可以通过铲除表土或换客土，对污染问题进行有效处理。

3.2 化学修复技术措施

在进行化学修复技术应用时，主要是利用土壤改良剂和抑制剂，对土壤环境理化性质进行有效改变，通过改变电导率和pH 值，对土壤环境进行还原、沉淀、氧化处理，使得重金属物质能够被有效分离。例如在对酸性土壤环境进行处理时，可以应用石灰提高pH 值，为锌、镉等污染物质沉淀创造有效条件，还可以对污染物质浓度进行有效控制，避免因为土壤环境中污染指数过高，对植物正常生长产生不良影响。

3.3 生物修复技术措施

在进行生物修复技术应用时，主要是借助生物某些特性，对重金属污染问题进行改善和抑制。例如蚯蚓可以提高土壤环境自净能力，在对重金属和农药等污染物质进行处理时，也存在一定功能效果。如果土壤环境中污染指数比较高，可以通过纤维作物种植，对污染问题进行有效抑制，例如在进行羊齿类铁角蕨属植物种植时，可以对重金属物质进行有效的吸收，提高土壤环境中污染物质聚集、吸收能力，同时还可以对镉元素进行吸收和处理。

3.4 生态修复技术措施

在进行生态修复技术应用时，可以通过施加有机肥料，为土壤胶体吸附提供充足支持。在对土壤环境中水分含量进行控制时，可以对eh 数值进行有效调节，eh 数值会对变价重金属元素活动性能产生一定影响，导致重金属形态和价态发生明显变化，还可以降低污染物质危害，在污染水田中采用不同水分管理措施，可以对污染含量进行有效控制。

3.5 农艺修复技术措施

在进行农业生产时，需要对农药和化肥使用情况进行有效控制，避免对土壤环境污染问题产生较大影响。借助农业生产对土壤环境进行有效修复，可以降低整体作业成本，避免引发严重经济损失问题。农业部门在开展管理工作时，需要对土壤环境进行全面监测，并且对现有施肥技术进行更新和优化。要根据农作物生长需求，结合土壤环境中重金属含量，对化学肥料使用情况进行全面监督和管理，避免土壤环境中污染问题变得更加严重。例如在进行生物有机肥应用时，是对有机物料进行无害化处理之后，制作出来的一种肥料，在应用时可以促进土壤环境理化性质改变，还可以提升土壤肥力。而且有机物质可以对重金属离子进行吸附和整合，提高重金属富集能力，虽然解析率比较低，但可以对重金属离子进行吸附和固定。在进行秸秆还田技术应用时，可以促进腐植类物质形成，提高土壤环境中有机质含量，改善土壤环境性能，而且能够增加土壤环境中微生物量。采用这种技术可以改变土壤环境中重金属形态，避免污染问题变得更加严重，对农作物种植和生产产生不良影响。农业部门还可以通过对区域内农作物种植结构进行改变，对污染问题进行有效抑制。

3.6 建立健全法律保障体系

地方政府需要提高对这项工作重视程度，要出台专门的法律法规，为各项工作开展提供行政依据，还要对各项工作开展情况进行全方位监测和管理，促进土壤环境污染防治工作有序开展。在对现有法律细则进行完善和优化时，需要加大行政处罚力度，要保证各项工作在开展时，能够符合法律要求，避免出现违规作业行为，引发更加严重污染问题。地方政府还要强化自身职能作用，要对各项工作落实情况进行有效追踪，还需要对污染防治工作进行规范化管理。在对土壤环境污染问题进行治理时，地方政府需要构建统一标准，对现有污染防治技术进行定期更新，还要加大基础设施建设力度，为各项工作开展提供有效支持。在开展治理工作时，要将权责落实到个人身上，一旦污染防治期间出现问题，要对负责人进行及时查找，并且由负责人对问题进行专项整改，还要通过行政处罚，对其他工作人员产生警醒作用。

结语

综上所述，近几年我国土地资源变得更加短缺，在对土地资源进行开发和利用时，需要对各项污染问题进行重点防范。尤其是在对重金属污染进行治理时，要根据重金属种类、含量，制定针对性治理方案。在对区域内土壤重金属污染情况进行监控时，地方政府需要充分发挥自身引导作用，还要强化管理部门职能效用，通过建立健全防治体系，对污染问题进行全方位预防和控制，还要将生态环境保护工作落实到土壤环境治理工作中，从而提高土地资源利用率，创造更多综合效益。