土壤重金属污染治理存在的问题及应对措施

宋宁，王丽伟

（1.河北省邯郸环境监测中心，河北 邯郸056000；2.河北省环境监测中心，河北 石家庄050000）

1 土壤重金属污染的成因

导致土壤受到重金属污染的成因有很多种。从自然方面考虑，主要分为火山爆发以及土壤自身形成的特殊性原因。但是土壤重金属污染的关键因素依然是人类活动。例如在干旱地区，种植业为了解决自身缺水问题，会采取灌溉的方式，但是如果所采取的灌溉方式不正确，或灌溉用的水源自身重金属含量超标，就会导致土壤出现重金属污染问题；其次，金属冶炼行业以及采矿行业在生产的过程中也会出现重金属废水，如果没有对其进行无害化处理，直接将其排放到自然界中，也会形成土壤重金属污染[1]；第三，在汽车尾气中也存在一定量的Pb 等重金属元素，尽管其最直接污染的是大气，但是一旦经过雨水冲刷，就会导致此种金属污染物沉积到土壤中；第四，部分有机肥料由于采取城市垃圾、河道淤泥等来制作，其原料本身中含有大量的重金属元素，在被施入到土壤中后，会导致土壤重金属含量明显上升，同时土壤农作物会吸收一定量的重金属，并最终富集到人体内。

2 土壤重金属污染对农作物和人类健康的影响

2.1 土壤重金属污染对农作物的影响

当重金属在土壤中的含量达到一定浓度后，会在农作物的根、茎、叶及果实等器官中大量富集，并对农作物的生长产生一定的负面影响，阻碍农作物的生长发育，甚至会直接导致农作物的死亡，或者通过食物链将重金属富集到人体内，对人体健康产生影响。例如，Cd 会对农作物的生长发育产生影响，超过一定浓度的Cd 元素会使得植物叶绿素结构受到破坏，降低植物叶绿素含量，使得叶片黄化，农作物生长不良；Pb在农作物体内富集后也会对农作物的代谢过程和光合作用产生影响，阻碍其生长发育；Hg 本身并非植物生长所必需元素，但是其会导致农作物的叶片失去原有结构，从而限制植物根系生长，使得农作物较为矮小，无法正常发育[2]。土壤中存在大量的不同重金属元素后，其会形成复合型的重金属污染，所造成的后果要远比单一重金属元素的污染更为严重。

2.2 土壤重金属污染对人类健康的影响

由于农作物在生长过程中会吸收和富集土壤中的重金属元素，然后被人类所食用，最终通过食物链在人体内大量富集。重金属元素在人体内不仅会对人类机体功能产生影响，在长期影响下还会导致人体出现致畸、致癌和致突变，甚至在达到一定浓度后会导致人体出现急性中毒甚至死亡。例如，Pb 在人血液中的含量不应当高于0.2 mg，超过此含量后会出现急性中毒情况，内分泌和神经系统会失调，造血功能出现障碍，消化系统紊乱，而且Pb 还会在一定程度上影响儿童的智力发育。Cd 相对于Pb 而言毒性更大，其可以在人体内富集并很难代谢出，人体的肾脏和骨骼结构会受到Cd 的直接影响，除了会使得泌尿系统失调之外，还很可能会诱发高血压和糖尿病。例如,20世纪中期日本的“痛痛病”就是由于Cd 在土壤中含量过高所导致；Hg 能够通过呼吸道进入肺泡，再由血液在脑组织中富集，达到一定含量后会影响人的神经系统，出现头晕、头痛、肢体麻木、语言行动和意识失调等情况。20世纪中期日本所出现的“水俣病”就是由于甲基汞经过鱼的食物链富集到人体内所导致[3]。

3 土壤重金属污染的治理措施

当前对于土壤重金属污染的治理措施主要分为物理修复、化学修复、生物修复及联合修复4 个方面。

3.1 物理修复技术

3.1.1 固化稳定化修复

固化稳定修复技术主要是在土壤中增加稳定剂或粘合剂，从而固化土壤中的重金属污染物，使得土壤中的污染物的物理性质被改变，其主要改变的是污染物的迁移能力和结构状态，使得其最终被固化为稳定不溶解、迁移能力小的块状固体。固化稳定修复技术本身可以在极短时间内使得重金属污染情况得到改善，但其仅能够在一段时间内控制污染物特性，在经过一段时间后，随着稳定剂或黏合剂的失效，所固化的重金属污染物迁移能力重新变强，继续污染环境，可见固化稳定修复技术本身不具有长期效果。

3.1.2 换土修复技术

换土修复技术主要是在被污染的土壤中加入未被污染的清洁客土，通过在被污染土壤表面的大量堆积，使得土壤中重金属污染物的相对浓度下降，从而降低污染物可能造成的危害。翻土技术则是通过对土壤深翻，让表层浓度较高的重金属被分散到深层土壤中，从而达到稀释重金属污染物含量的目的，但此办法局限于土层深厚且受污染情况较轻的土壤，在使用过程中还需要合理增加施肥量，以确保植物根系拥有足够的营养支持。

3.1.3 热修复技术

热修复技术主要是通过加热土壤的形式使得具有挥发性特点的重金属元素从土壤中分理出，此处理方式可以有效应对大部分土壤重金属污染问题。同时还能够有效固定部分不具有挥发性特点的重金属元素和放射性元素，使得其对于农作物和环境的危害大大下降[4]。但是高温热修复技术会严重破坏土壤中的结构水和有机质，同时还需要消耗大量的能量，所以其很少应用于土壤的实际修复。

3.1.4 电动修复技术

电动修复技术主要适用于被重金属污染的地下水即透水系数较低的土壤，其主要是在受污染土壤区域内通电，在一定范围内构成微弱电场，并且以土壤间隙中的水作为传播介质，在电场作用的带动下，使得重金属污染物可以朝固定的方向迁移，在进入电极区后开始沉降，最终将土壤中的重金属污染物与土壤分离，集中处理。电动修复技术的关键之处是控制土壤中的pH 值，如此才能够有效提高修复效果。当前该技术已经在实践中得到了一定程度的应用。

3.2 化学修复技术

3.2.1 淋洗修复技术

该技术主要是借助淋洗液来淋洗土壤中的重金属污染物，使得原本存在于土壤中的重金属迁移到淋洗液中，并由原本的固相转变为液相，达到转移重金属污染物的目的。最后再从土壤中分离出含有污染物的淋洗液，并对淋洗液进行分离和处理。淋洗修复技术本身工作量较大，且操作过程较为复杂，需要较高的成本，同时土壤肥力还很可能会因为淋洗液而受到影响。

3.2.2 改良剂改性修复技术

改良剂改性修复主要是在被重金属污染的土壤中加入固定配方的改良剂，使得改良剂与重金属之间出现吸附作用、拮抗作用以及氧化还原作用，最终导致土壤中重金属污染物的活性下降。当前石灰、碳酸钙、沸石、硅酸盐、磷酸盐以及各种能够促进还原作用的有机物质等都属于改良剂。改良剂只能够在短期内降低重金属污染物的生物有效性和毒性，但其对于维持生态系统的长期稳定和对土壤污染物的根本性的修复尚无法起到预期的效果。

3.3 生物修复技术

3.3.1 植物修复技术

该技术主要通过植物和其根系的微生物来达到吸附土壤中重金属污染物的目的，该技术主要包含植物提取、植物和根系降解及植物挥发等原理，植物提取主要是应用植物对于重金属污染物的吸附性，通过相关的技术处理后使得重金属元素从植物体内脱离[5]。当前该技术在修复方面应用较为广泛，同时其还能有效提高绿化水平，该技术的关键所在是植物品种的选择，葶芥类植物、遏蓝菜类植物都是日常容易见到，且具有极强富集能力的品种。

3.3.2 动物修复技术

借助土壤中的动物来分解和降低土壤中的重金属污染物的方式被称作动物修复技术，动物在从土壤中获得重金属元素后，会形成多肽和金属硫蛋白，从而大大降低重金属的活性。当前蚯蚓和鼠类动物是修复技术中较为常用的动物，但是实际操作过程中由于动物活动的自主性，所以诸多因素的共同影响，使得该技术还停留在研究阶段。

3.4 联合修复技术

由于土壤重金属污染物普遍都是成分多样的，而且不同地区的污染类型、污染程度及土壤程度都存在差异。所以想凭借单一的修复措施势必无法达到预期的修复效果。当前土壤重金属污染修复方面已经开始了加强对于联合修复技术的研究和应用，其具体分为植物-微生物联合修复技术、物理-化学-生物联合修复技术、动物-植物联合修复技术等。当前国内外对于植物-微生物联合修复技术较为看重，并且将其细化成植物和专性菌株联合修复以及植物与菌根联合修复两种技术形式，联合修复技术的实际修复效果，决定于土壤的类型和其受污染的程度。

4 总结

当前重金属污染土壤的问题已经受到全世界的关注，国内外不断出现各种针对土壤重金属污染的修复技术，并且都处于不断深化和完善的过程中。一般情况下，土壤重金属污染都是由于多种因素的共同作用结果，采取单一的修复措施能够起到恢复土壤的作用，但却无法达到预期的恢复效果。所以在实际的治理过程中还应当做好宣传教育工作，切实提高公民的忧患意识和环保意识，在提升自身经济水平的同时，也需要加强保护自然资源，合理调整耕作制度，使用绿色、环保的化肥及农药，选择优质水源进行灌溉。针对土壤重金属污染来源广泛的问题，应当积极采取预防措施，从源头做好土壤的预防和保护工作，并严格监控各种污染物的含量和排放，确保其达标后再进行排放；由于当前植物修复技术和联合修复技术依然是土壤重金属污染修复技术中生态和经济效益最好的措施，所以应当加强对两种修复技术的应用，并且尝试结合植物修复、物理化学修复、动物修复、微生物修复以及农艺措施等多种修复技术，联合修复受污染土壤。除积极采取上述措施之外，在修复的过程中还应当关注周边空气、水等环境变化，切实提高整体环境质量。