鄂尔多斯能源开发区野外科研基地样点土壤重金属污染现状及其防治

灵灵　乌力吉巴乙拉　诺敏

摘要：鄂尔多斯能源开发区土地资源数量——质量——生态监测与持续利用野外科研基地建设针对个别土壤污染指标进行定期取样化验，完成了两个旗县土壤主要重金属污染元素及污染源，为搭建土地调查数据采集、构建能合理、真实反映能源开发区土地数量、质量、生态状况的指标体系，为耕地保护、土地资源可持续利用提供理论依据，同时也为科学合理地进行农业产业结构调整提供依据。

关键词：鄂尔多斯能源开发区 土壤重金属污染 现状 修复及其防治

1 引言

土壤污染是指人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤环境质量恶化，对生物、水体、空气、人体健康产生危害的现象。重金属污染，主要来自钢铁冶炼企业、尾矿，以及化工行业固体废弃物的堆存场，代表性的污染物包括砷、铅、锅、铬等。土壤重金属污染大部分残留于土壤耕作层，在一般环境条件下，较少向土壤下层迁移，重金属引起的土壤污染，导致植物中毒，进而污染农作物，再通过食物链进入人体。随着生活水平的提高和土壤质量的恶化，人们对土壤环境污染所带来的健康效应、食品质量安全越来越关注。

2 数据来源与研究方法

鄂尔多斯能源开发区土地资源数量——质量——生态监测与持续利用野外科研基课题在鄂尔多斯市伊金霍洛旗和达拉特旗共计布设野外监测样点35个，我们选用的样品为其中的24个较为典型的样地所采集，样品所取得的数据可以真实反映监测区域的土壤重金属含量状况。

我们采用原子吸收分光光度计，酸度计，原子荧光光谱仪，对伊金霍洛旗，达拉特旗的24个土样（典型样地）进行重金属含量测定。

一级标表准：为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值。

二级标准：为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值。

三级标准：为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。

测定结果显示全部土壤样品呈碱性，经测定土壤样品中铅（Pb）、镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）、汞（Hg）和砷（As）这8种重金属的含量，如表2所示。伊金霍洛旗一共选了14个典型土壤样品，除样点Y15A的铜含量低于土壤环境质量二级标准以外其余样品全部重金属含量都低于国家土壤环境质量一级标准。样点Y15A的铅、铬、铜、砷含量在这14个样品中含量都是最高的，样点Y15A选址位于伊金霍洛旗毕鲁图村，地类为荒草地，从图1看出，我们是以矿区为中心点往外辐射圈的方式选的样点，样点Y15A选址正好是中心点处，所以铅、铬、铜、砷含量最高，其次是Y14C、Y16A、Y14A、Y16C，中心点外第一圈，其次是Y18C、Y18A，第二圈，接着往外扩Y11C、Y11A、Y8A、Y8C，伊金霍洛旗样点选址是以矿区为中心点的，矿石的加工、运输、储存、尾矿的堆积、这些都是重金属元素的形成来源。

达拉特旗一共选了10个典型土壤样品，样品全部重金属含量都低于国家土壤环境质量一级标准。样点D13C其砷含量在这10个样品中最高，砷含量为13.96mg/kg，样点D12C锌含量最高，锌含量为72.4mg/kg，选址南侧有pvc场。农业生产过程中含重金属的化肥、有机肥、废弃物和农药的不合理施用以及污水灌溉等，绿地化肥施用的废水，都可以导致土壤中重金属的污染、污水灌溉导致土壤重金属Cd、As、Cu等含量的增加。

Hg相对于其他元素表现较独立，As、Cr和Ni是受控于成土母质的元素组合，Cd和Pb是受人为污染影响较强的元素，Cu来源于地质成因的比例较大，Zn受控于土壤中锰氧化物粘粒。在这24个典型样品中，样点Y15A铜、铬、铅、含量均高于其余23个样点各指标含量；样点D13C砷含量在24个样品中最高，砷含量13.96mg/kg，其次是样点Y15A砷含量10.44mg/kg；样点D12C锌含量最高，锌含量为72.4mg/kg；样点Y15A、Y16A、Y15C、D1A、D1C铜含量均高于其他样点土壤样品铜含量，这是由于这三个样点选址的地理环境有关；样点Y8A、Y10A、Y11A、Y14A、Y8C、D2A、D2C、D4A、这8个样地铬、铜、砷含量较低于其他16个样地铬、铜、砷含量。矿企业将未经严格处理的废水直接排放，使得它们周围的土壤容易富集高含量的有毒重金属。企业排放的烟尘、废气中也含有重金属，并最终通过自然沉降和雨淋沉降进入土壤。矿业和工业固体废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗等，重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散，固体废弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大。道路两侧土壤中的污染物主要来自汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘的沉降，而污染元素则主要为Pb、Cu、Zn等元素。具体环境质量指标与检测结果对照见表1、2。

4 重金属污染修复及其防治

目前对土壤重金属污染的防治及其恢复主要有三种方法，有物理方法、化学方法和生物修复。

（1）物理方法有换土法、玻璃化技术、电动修复。换土法原理就是用新鲜未受污染的土壤替换或部分替换原污染土壤，以稀释原污染物浓度，增加土壤环境质量；玻璃化技术是将重金属污染的土壤置于温高压条件下，形成玻璃态结构，使重金属固定于其中，稳定了土壤中的重金属；电动修复技术是一种原位修复，主要是针对受污染的底透水系数土壤等的修复，其基本原理是将电极插入受污染土壤区域，通过施加微弱电流形成电场。空隙中的地下水或额外补充的流体可作为传导的介质，污染物则在电场产生的各种电动力学效应下沿电场方向定向迁移，在电极区附近发生氧化、还原反应，经过电沉降、沉积等作用将污染物集中处理或分离。

（2）化学方法有化学淋洗修复和化学固定。淋洗技术是一种借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂（常用的溶剂有水、甲醇、乙醇等），通过水力压头推动清洗液，将其注入被污染土层中，然后再将包含污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术。化学固定是指通过土壤中加入有机质、沸石和磷酸盐等外源添加物，调节和改善重金属在土壤中的物理化性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性，从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。

（3）生物修复有微生物修复、植物修复、动物修复。微生物修复技术是利用土壤中特定的一些微生物对重金属的吸收、沉淀、氧化还原等作用，降低土壤重金属毒性。某些微生物能代谢产生柠檬酸、草酸等物质，这他们能与重金属产生螯合或形成草酸盐沉淀，以便减轻重金属对环境的污染危害；植物修复，植物提取：采用对重金属富集能力较高的植物，通过吸收和转移过程将重金属富集在可收割的部位，植物挥发：利用一些植物的生理活动来促使重金属转变为可挥发的形态，挥发出土壤和植物表；动物修复技术是利用土壤中某些低等动物如蚯蚓等吸收土壤中的重金属，从而在一定程度上降低污染土壤中重金属的含量。

总的来说物理化学技术修复重金属污染土壤不仅费用昂贵，难用于大规模污染土壤的改良，植物修复技术作为一种新兴的技术已为人们所接收。我们要引进和研发适合国内污染土壤修复的技术和设备。制定和完善土壤修复方面的法律法规及其技术标准。国内污染土壤防治方面的法律还不完善，需要制定一部土壤污染防治专门法来明确土壤污染和修复中的责任和义务。政府协调、公众参与，共同做好土壤污染防控工作。