矿区污染土壤生态修复问题及实践

徐青龙

（芷兰生态环境建设有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引言

生态修复手段主要是指使用恢复生态平衡的方式方法来对受损土壤进行修复，通过采取投放有益微生物、种植有益植被品种等方式，对土壤的生态平衡进行重新构建，完整地修复存在污染风险的矿区土壤和被破坏的地质结构。从根本原因分析，要准确地判断和监测矿区土壤污染的隐患风险，使矿区土壤在短时间之内得到高效的修复。如今矿区土壤结构体系易受到重金属的破坏，环境监管部门的主要负责人要对维护土壤体系的生态平衡给予高度重视，使用先进生态修复技术来对矿区土壤进行有效的保护。

1 矿区土壤污染

1.1 矿区土壤污染的来源

在矿产资源开发或开发后产生的废弃物进入土壤中时，具体的途径包括：①在大气干湿沉降的作用下进入土壤中。大型尾矿场粉尘的有效漂浮范围能够达到10 m 左右，降尘量需要保持在300 t/hm2左右。②随着矿山废水进入土壤里。清洗开矿机器的油污或井下水中溶入的各种金属元素在采矿的过程中，随着井下水被抽到地面上，在渗漏、溢流和灌溉时，进入土壤中，给土壤造成了不同程度的污染。③堆放的尾矿和废石。尾矿和废石中包含着大量有害有毒物质，在风吹、日晒和雨淋的过程中，矿石出现了淋溶和风化的现象，从而使土壤中侵入了大量污染物[1]。

1.2 矿区土壤污染的危害

矿产资源的开发和利用会给社会、经济和自然生态系统带来不同程度的影响，尤其是对土壤造成的污染格外严重。土壤被有毒有害化学物污染以后，通过地下水、地表水和农作物等间接危害人体健康。矿区土壤污染产生的危害主要有：①农作物减产。土壤被污染后，铅、镉、铬、铜、砷等重金属会严重干扰植物的新陈代谢，阻碍植物的生长发育，导致农作物产量减少。②农产品质量得不到保证。健康的土壤才能生长出健康的农产品，若土壤受到污染，通过新陈代谢将有毒有害元素合成到植物体内，会影响农产品的质量。③危害人体健康。污染物借助“土壤—植物—人”的食物链在人体沉积大量有害有毒物质，从而损害人们的身体健康。其中，放射性物质污染土壤时，在放射性衰变的作用下，产生了大量射线，能够无形穿过人体组织，进而杀死人体内的部分组织细胞。不仅给机体带来外照射损伤，还会通过呼吸、饮食直接进入体内，轻者出现不良反应，重者则随着细胞的快速变化增加癌变的风险[2]。④土壤的生态功能发生改变。土壤不仅具有一定的生产能力，还具有净化污染物的能力。在土壤受到污染以后，土壤中的各种成分都会出现不同程度的变化，使土壤的生态功能发生了巨大的改变，如图1 所示。

图1 重污染土壤具有的危害特性

2 矿区污染土壤修复策略

2.1 化学修复手段

从化学修复的角度分析，矿区土壤修复技术人员要从遭受重金属破坏的土壤体系结构入手，使用化学修复制剂来开展修复工作，保证化学制剂能够在矿区土壤体系中发挥积极的作用。在应用化学修复技术时，化学剂的品质占据着核心位置。技术人员在使用化学制剂时，要严格限定投放的比例，如果使用不当，就会导致矿区土壤产生被二次污染的问题。如今技术人员正在探索化学改良手段，使用添加各种类型的营养元素和化合物的方式来保持矿区土壤活性，使矿区土壤深层体系结构和表层体系结构免遭破坏。技术人员在向矿区土壤内部融入有机物质时，最好选择含有氮磷元素和含钙量比较高的化合物，不仅可以快速提升植被的生长速度，还能优化升级矿区土壤固有元素成分的比例。

如果有必要，技术人员可以在矿区受损土壤中添加钝化材料。土壤生态结构在具有钝化重金属功能的化学材料制剂的作用下，能显著提升自身的稳定性，同时借助化学物质的固化作用，使土壤体系的生态平衡性得到高效保持。在控制土壤破坏的潜在风险时，使用的主要方法为固化与稳定化相结合的土壤修复手段，能显著降低有毒有害重金属元素的活性。

2.2 物理改良手段

对于遭受重金属破坏的土壤，主要修复手段为全面改良矿区表土的方法，属于物理改良手段，其使用范围越来越广，取得的效果也越来越理想。技术人员在科学合理利用物理改良手段以后，能够在短时间之内使矿区受损的土壤快速达到平衡效果，有效避免因过度使用化学改良制剂而造成的潜在隐患。并且，物理改良手段所包含的改良技术方案非常多，能够根据矿区的具体情况来合理选择修复手段[3]。

在所有的土壤改良模式中，表土保护技术占据着非常重要的地位，对土壤全面修复起到了强有力的支撑作用。当矿区土壤被重金属入侵时，表土结构能够发挥保护屏障作用。当表土结构被破坏时，土壤根部的有益物质元素就会过度流失。所以，修复技术人员应该结合表层部位的矿区土壤体系，采取高效的修复措施对其进行修复，使原位土壤中的元素得到较好的保留，最大限度地转化表层土壤中的各种营养物质。在矿区土壤改善时，通过添加各种类型的土壤有机物，促使土壤体系结构中的营养元素达到平衡分布的效果。在矿区土壤原有体系结构中，利用有机肥和农家肥来改良土壤，使土壤维持平衡，彻底消除矿区土壤板结的问题。全面改良矿区土壤的深层结构和表层结构后，矿区土壤的肥力也在快速恢复，促使土壤中的重金属离子成功实现转化。物理化学法主要包括客土法、淋洗法（图2）、电修复法（图3）、吸附法等。

图2 淋洗法

图3 电修复法

2.3 生物修复手段

利用生物修复手段解决土壤污染问题，有两种主要的表现形式：①种植绿色植被，是生物修复手段的核心表现形式，以草本类、藤本类植被为典型代表性植物，大部分绿色植被都能起到涵养水源和紧固土壤的作用，需要技术人员重点关注栽培绿色植被的方式。②投入微生物，是生物修复手段的最主要方法，比如蚯蚓等有益物种可以改良土体结构，使土壤孔隙度大小适中，利于植物生长。根据实际运用情况可知，在矿区土壤修复时，固氮植物和微生物联合作用发挥出了积极作用，有效促进了土壤体系内部的物质代谢，使其循环速度变得更快。

土壤微生物能够加快污染物质的转化速度，同时使土壤代谢能力发生了巨大的改变，土壤修复技术人员如果能够对土壤微生物进行正确的挑选和使用，就能不断优化和升级土壤体系结构，其修复原理如图4 所示。例如，对于铁氧化菌来说，其能直接作用于土壤根部，借助自身的渗透作用对土壤重金属进行筛选，最大限度地降低了土壤重金属原有的毒性。技术人员对矿区土壤进行修复时，可以选择以草本科植物和豆科植物为主要品种的固氮类植物进行栽植，在根瘤菌的作用下，使土壤修复取得最佳效果。倘若将豆科植物普遍种植于矿区受损土壤结构体系中，那么植被根部的氮元素可被高效固定，使矿区土壤生态失衡问题得到抑制[4]。

微生物与植物联合修复是一种新型的修复技术，在保留植物与微生物修复能力的同时，还融入了现代化、科学化的技术，通过以太阳能转化的动力，对周围生态环境进行治理，效果加倍，其原理如图4所示。

图4 植物-微生物联合作用对土壤污染修复的原理

3 矿区土壤重金属污染的生态修复

2020 年，丹东市对饮水资源地周围的土壤环境质量检测工作进行了全面落实，最终选择的调查对象为鸭绿江水源地，结合集中式饮用水源地保护区风险点布设的各个要素，监测点的间隔距离设置为100 m。环境监测人员在当地一级、二级保护区陆域内随机开展监测点的布设工作，布设的监测点位数量为3 个，需要一次性完成监测工作。从监测结果的角度分析，丹东市饮用水源地四周土壤只有一个监测点的数据比农用地土壤污染筛选值高，而又比风险管制值略低，点位超标率保持在33%左右。内梅罗污染指数等级设置为Ⅲ级，1 级保护区监测点位设置为超标点位，其余各个点位监测项目的数值要比农用地土壤污染风险筛选值略低。为了高效解决矿区土壤遭受重金属污染导致的生态污染问题，当地环保部门相关责任人对生态修复手段进行了科学的选择，通过栽植绿色植被的方式来对受损矿区的污染土壤进行修复，进一步恢复区域内的生态平衡[5]。

例如环保部门在受损土壤区域种植大量的藤本植物，以此修复土壤表面部位。由于藤本植物的存活率非常高，促使受损区域的水土保持和固坡效果明显提升，全面体现了藤本植物在修复过程中所发挥的积极作用。在选择藤本植被作物的种类时，环保部门应该重点考虑具有典型性的五叶地锦、常春藤、忍冬等植物，从而改善矿区受损表土结构，使藤本植物在受损矿区中大范围生长。

4 结语

矿区土壤被污染以后，土壤的功能开始退化，给人体健康造成了严重的危害，所以，要采取积极的措施来修复和治理受污染的土壤。治理污染土壤的工作需要经历一个漫长的过程，具有较强的系统性。在治理前，要开展深入的调查工作，充分掌握土壤的污染情况，依托GIS 技术创建污染土壤数据信息库，并客观评价污染物和土壤质量，做好污染土壤的功能分区工作，为后续的修复和治理工作做好充分的准备。