工業(yè)用地中土壤重金屬污染治理研究

曲少東

【摘 要】在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，由于重金屬污染物的排放，使得工業(yè)生產(chǎn)用地受到不同程度的污染。同時(shí)生態(tài)圈是一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一整體，如果重金屬污染物進(jìn)入工業(yè)用地中，那么與其相關(guān)聯(lián)的地表水及農(nóng)業(yè)用地也會(huì)受到影響，進(jìn)而會(huì)影響整個(gè)生物鏈。在分析土壤重金屬污染治理的現(xiàn)狀及形態(tài)的基礎(chǔ)上，指出土壤中重金屬治理的方法，并提出相應(yīng)的修復(fù)解決措施，以期能夠最大限度地治理工業(yè)用地污染物，保障生物鏈的安全。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)用地;重金屬;污染;土壤

【中圖分類號(hào)】X53 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）01-0141-02

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和自然環(huán)境中，土壤是最重要的資源，其對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境十分重要。20世紀(jì)60年代初期，在日本曾發(fā)生一起嚴(yán)重的工業(yè)用地土壤污染引發(fā)的嚴(yán)重事故：由于鉛鋅廠所排放的含鉻廢水排放到工業(yè)用地中，在沒(méi)有任何處理措施的情況下，進(jìn)入排水系統(tǒng)流入農(nóng)田中，使得稻米中的鎘含量明顯超標(biāo)。隨后進(jìn)入人體，導(dǎo)致居民骨骼系統(tǒng)遭到嚴(yán)重的破壞，從而引發(fā)全世界毛骨悚然的中毒事件[1]。在我國(guó)20世紀(jì)80年代末，隨著工業(yè)化水平的提高，重金屬的使用和產(chǎn)量都在顯著增加。隨之而來(lái)的是重金屬污染不斷加重。但是，人民生活質(zhì)量的穩(wěn)步提高，“綠水青山便是金山銀山”的理念更加深入人心。因此，土壤中重金屬污染問(wèn)題受到人們的廣泛關(guān)注[2]。

1 土壤中重金屬的污染現(xiàn)狀及其形態(tài)

1.1 土壤中重金屬的污染狀況

土壤是一個(gè)開(kāi)放的、具有很好緩沖功能的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，在和周圍的環(huán)境交換物質(zhì)的過(guò)程中，工業(yè)生產(chǎn)中的重金屬將不可避免地進(jìn)入該系統(tǒng)中。并且，重金屬對(duì)于土壤的污染是十分嚴(yán)重的，工業(yè)廢渣、廢水及含有重金屬的農(nóng)藥長(zhǎng)年累月地不斷積累，使得重金屬不斷沉積于工業(yè)用地中[3]。

1.2 重金屬在土壤中的形態(tài)

在工業(yè)用地生態(tài)系統(tǒng)中，受到重金屬污染的土壤會(huì)通過(guò)不同的形式流失到外界與之相關(guān)的環(huán)境中。最常見(jiàn)的類型有雨水的不斷沖刷、土壤的搬運(yùn)等。其對(duì)人體的危害不僅受到化學(xué)性質(zhì)和污染元素的遷移系數(shù)影響，更是由土壤所處的環(huán)境因素及其用途所決定。另外，重金屬還通過(guò)各種反應(yīng)如溶解、凝聚和吸附進(jìn)入土壤中，形成不同的化學(xué)形式。因此，研究土壤中的重金屬形態(tài)的轉(zhuǎn)變具有十分重要的意義[4]。

2 重金屬污染土壤的治理途徑

根據(jù)國(guó)際慣例，通常將鎘、鉛等重金屬作為環(huán)境污染較嚴(yán)重的因素。而銅和鋅在含量很少的時(shí)候，對(duì)土壤的毒害作用并不大。當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)，也會(huì)成為環(huán)境污染的金屬。重金屬影響最大的是植物，當(dāng)在植物體內(nèi)含量達(dá)到一定量時(shí)會(huì)使植物產(chǎn)生萎黃、產(chǎn)量下降等明顯癥狀。因此，為將損失減到最小，對(duì)于重金屬污染，通常采用預(yù)防為主，防治結(jié)合的原則。

2.1 工程治理措施

重金屬元素化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，大多數(shù)情況下以游離態(tài)存在，不易在土壤中去除，容易造成中毒。為了減少污染和土壤中重金屬的危害性，通常采用工程措施改良土壤法、電化法、沖洗絡(luò)合法和熱處理法，以期能夠最大限度地減少重金屬的溶解度。

（1）改良土壤法。這種方法適用于小面積處理土壤的嚴(yán)重污染。一種方法是覆蓋一層未被污染的土壤;另一種方法是更換全部或部分被污染的土壤，被更換的厚度應(yīng)該比耕地土壤的大。這是減少土壤重金屬含量的有效方法，并且是在土壤中控制重金屬污染的一種實(shí)用而有效方法。但是，這種方法需要大量的人力和財(cái)力，同時(shí)在換土的過(guò)程中，也有可能導(dǎo)致土壤的嚴(yán)重污染。因此，從理論上來(lái)說(shuō)，這對(duì)于控制重金屬污染土壤并不是最好的方式。

（2）電化法。這種方法是在美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)的原位土壤污染整治開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的。它也可以被稱為電動(dòng)修復(fù)，從成本來(lái)看是相對(duì)經(jīng)濟(jì)合理的。其特別適用于低滲透的黏土和淤泥，經(jīng)粗略計(jì)算，成本是每立方米污染土壤約花費(fèi)100美元。

（3）沖洗絡(luò)合法。污染土壤中的重金屬，經(jīng)過(guò)用水洗滌后，其重金屬會(huì)遷移到更深的根外層，降低了作物的根區(qū)域的重金屬離子濃度。為了避免重金屬的二次污染，可以將含有配體的某些化合物用于沖洗土壤，借以穩(wěn)定的絡(luò)合物形式使得小面積的污染得以處理。但是，這一方法的弊端是重度污染土壤的處理容易造成一些有益元素的浸出和沉淀，導(dǎo)致土壤肥力明顯減弱。

（4）熱處理法。對(duì)于一些污染物比較特殊的金屬而言，熱處理是一種有效的方式。例如，對(duì)于金屬汞，在受熱條件下，其能夠快速地從土壤中析出。其原理是注入熱蒸汽進(jìn)汞污染的土壤，推動(dòng)從土壤回收并再處理它的揮發(fā)。當(dāng)與土壤處理，土壤優(yōu)先斷裂，并加入到土壤，使分解汞化合物。在兩個(gè)階段中，低溫氣體和高溫氣體加入到干燥土壤中，除去其他揮發(fā)物質(zhì)，最后蒸發(fā)土壤中的汞并收集揮發(fā)性汞蒸氣。總之，利用工程措施處理土壤中重金屬污染具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.2 工業(yè)用地土壤調(diào)控措施

重金屬?gòu)耐寥乐斜蛔魑镂?，這不僅取決于重金屬的含量，也受土壤性質(zhì)、水分條件等一系列不同條件的影響。所以，土壤中的重金屬的活性可以通過(guò)調(diào)節(jié)土壤pH、有機(jī)質(zhì)等來(lái)降低重金屬的利用度，并降低從土壤轉(zhuǎn)移到作物的含量。

3 重金屬污染土壤植物修復(fù)

3.1 植物修復(fù)的概念和類型

隨著人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)保，一些科學(xué)家開(kāi)始探索新的方法來(lái)控制重金屬污染，同時(shí)希望不破壞土壤生態(tài)環(huán)境，維護(hù)土壤結(jié)構(gòu)和微生物的穩(wěn)定性。植物修復(fù)應(yīng)運(yùn)而生，為重金屬污染修復(fù)帶來(lái)了新的希望。植物修復(fù)是指利用植物吸收重金屬，最終達(dá)到去除土壤中的重金屬，也被稱為綠色恢復(fù)或生物修復(fù)。這是環(huán)境污染治理的新的應(yīng)用技術(shù)，用于修復(fù)的植物包括植物學(xué)所有植物。

3.2 重金屬污染土壤植物修復(fù)

通過(guò)植物修復(fù)的方式，研究者曾大膽地提出超富集植物，其是一種能夠吸收重金屬的植物，富集重金屬的能力優(yōu)異，能夠?qū)崿F(xiàn)修復(fù)重金屬污染的土壤的目的。截至目前，在南美各國(guó)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多達(dá)500種的超富集植物，根據(jù)所吸收重金屬種類的不同，可以將其分為富含鎳的植物、富含鎘的植物。與其他方法相比，植物修復(fù)技術(shù)的處理成本非常低。與傳統(tǒng)的垃圾填埋方法相比，能夠在有限的人力、物力、財(cái)力上減少浪費(fèi)，特別適合發(fā)展中國(guó)家的應(yīng)用。植物修復(fù)技術(shù)是原位技術(shù)中的一種，是一種對(duì)環(huán)境友好的處理方式。其在一定程度上能夠保護(hù)表層土壤、減少土壤的沖刷。因此，該方法在土壤修復(fù)、土壤侵蝕保護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用。

3.3 植物修復(fù)的研究展望

超富集植物具有很強(qiáng)的富集重金屬的能力，隨著進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，超富集植物也存在一定的弊端，具有植株通常較小、生長(zhǎng)速度相對(duì)較慢及成活率比較低等問(wèn)題。它受土壤濕度等條件的影響，因此很難在實(shí)際的生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

研究者將新的生物技術(shù)應(yīng)用到超富集植物中，使其某些不利基因改變。然后再讓這一技術(shù)廣泛地推廣和應(yīng)用，從而培育出新的品種，使其明顯的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到土壤的修復(fù)中。這有利于提高土壤的修復(fù)能力，減少重金屬的危害和副作用。

與超富集植物相比，通過(guò)不斷選擇體外抗性作物，以減少重金屬向食物鏈中的轉(zhuǎn)移。這是人類尋找再利用污染土壤的新方式，確保了生物鏈的高度安全。此外，通過(guò)了解抗金屬作物的抗性機(jī)制，選擇抗性和吸收較少的作物品系并種植在金屬污染區(qū)域。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)基因工程和其他分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行遺傳育種，在日益嚴(yán)重的重金屬污染條件下，培育抗逆性強(qiáng)、吸收少、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良的作物品種，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、控制環(huán)境污染、生產(chǎn)合格的綠色食品具有重要的意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]高陽(yáng)，劉路路，王子彤，等.德國(guó)土壤污染防治體系研究及其經(jīng)驗(yàn)借鑒[J].環(huán)境保護(hù)，2019，47（13）：27-31.

[2]李爭(zhēng)，郭麗蘭，楊俊.利益相關(guān)者視角下礦區(qū)土地污染共同治理的思考[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2019，44（6）：190-194.

[3]宋寧，王麗偉.土壤重金屬污染治理存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2019，12（5）：35-37.

[4]王秀婷，欒松明.工業(yè)場(chǎng)地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)治理技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境與發(fā)展，2019，31（4）：99，101.