浅谈土壤重金属污染及治理措施

唐文君，达珍，熊健

(西藏大学理学院，西藏 拉萨 850000)

在自然界中，土壤重金属来自于岩石风化过程产生的金属颗粒和生命有机体的残体遗落，通常其含量很低，并不会造成土壤重金属污染。人为活动才是引起生态系统失衡从而造成环境恶化最致命的因素。随着工业化时代的到来，工业活动所造成的土壤重金属污染危害严重，极大的威胁着人类健康。日益增多的城市固体废物，农业园区内施用含重金属的农药、化肥和污水灌溉，以及道路交通都会造成严重的重金属污染。目前我国主要应用物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术(微生物修复技术和超富集植物)来修复遭受重金属污染的土壤。

1 重金属污染来源及危害

1.1 农业上造成的土壤重金属污染

使用含重金属的农药会导致农业用地及周边区域的土壤遭受重金属污染。石宁宁[1]的研究表明，施用除草剂的园区周围土壤中Hg、Cu、Pb、Cd含量远远高于其背景值，重金属砷有较高的生物活性，而且发现蔬菜、水果中有重金属残留。化肥由于其生产原料的复杂性――大部分肥料由工业副产物生产，其中含大量重金属。人们在使用化肥的过程中，单一施加或是非法滥用，会导致土壤重金属的累积，影响农产品的质量、产量。Cd、Hg、As、Pb、Cr等是肥料造成的主要重金属污染[2]。工业污水灌溉也会导致农业区重金属累积，农产品富集后，通过食物链被人类摄食，引发各类疾病。

1.2 工业活动带来的土壤重金属污染

随着经济社会的快速发展，工业化进程不断加快，金属冶炼、皮革制造、电子产业、印染、陶瓷 、涂料 、造纸 、采矿等许多工业活动都造成了土壤重金属污染，还会间接通过影响大气和水体威胁到人类。近年来重金属医疗事件频发，2011年云南曲靖铬渣污染事件、广东大宝山矿区重金属污染等一系列工业活动带来的重金属污染严重破坏了生态环境，危害人类健康。

在一些典型的工业城市中，工矿企业的发展给工厂用地及周边地区带来许多重金属污染。戴彬等[3]对工业城市莱芜市钢城区表层土壤进行重金属含量分析，由于本地的钢铁冶炼和燃煤导致土壤中砷和汞含量的偏高。王建波[4]研究发现，兰州市重点工业区西固区某铝厂周边泥土锰含量超标严重。秦普丰等[5]分析了工业城市不同功能区土壤重金属的相对含量，报告指出在蔬菜中汞、镉的残留量超标，工业区的污染程度最为严重，其次是农业区。

1.3 城市固体废弃物的危害[6-7]

城市生活垃圾也是土壤重金属的来源，废旧电池(包括汞干电池、镍镉充电池、铅蓄电池等)直接丢弃，这些电池中都含有大量的重金属元素，对环境污染危害严重。随着科技时代的到来，电子产品随处可见，淘汰的数量也在迅速增加，电子固体废弃物造成的重金属污染日趋严重。报废的电器如果直接扔弃，而不加以处理，或是直接采取简易填埋、焚烧等措施，也会造成严重的重金属污染。城市固体废弃物直接堆放在土壤表面，一段时间以后，垃圾渗滤液将会向周围土壤不断地释放重金属离子，造成环境污染。目前，中国的电子废弃物处理技术及相应设备相对比较落后，很多电子废物只能靠人工拆解，无法有效处置大量电子固体废弃物，混入生活垃圾将造成严重的环境污染。

1.4 交通造成的道路两侧土壤重金属污染

汽车尾气带来的土壤重金属污染也不可轻视，由于过去广泛使用的汽油添加剂四乙基铅，所排放的尾气中含有铅的化合物，对环境威胁最大。尽管我国早已禁止使用含铅汽油，但道路两侧表层土壤仍有较高浓度的铅。汽车启动、转弯和制动会引起轮胎的磨损，轮胎中含有Zn的添加剂也会加重道路两侧土壤中锌的污染。越靠近道路，铅含量越高，由于重金属的迁移率低，表层土壤重金属含量较地下高。锌污染会导致道路两侧树叶失绿，变黄或变红[8]。威胁最大的是道路两侧的农作物将重金属铅富集在植物体内部，人类收获并食用这类食物，Pb随之进入人体。铅对人体危害极大，特别是对儿童智力和骨骼发育影响严重，甚至会引起各类重大疾病的出现。

2 治理措施

土壤环境中的重金属具有生物隐蔽性、难以被微生物降解、迁移率小、存留时间长导致极易在土壤中累积[9]。所以当土壤遭受重金属污染后，开展治理工作比较困难，也将耗费巨大的代价。

2.1 物理修复[10]

物理修复技术是指采用物理方法治理土壤污染的技术。常用的方法包括客土法(换土、深耕翻等)、电动修复技术、热解吸技术等。李荣华[11]等研究指出，采用客土法对某冶炼厂周围污染土壤进行修复，结果表明土壤质量达到国家二级土壤标准，修复效果良好，但实际仅适用于小面积污染源。电动修复法是治理土壤重金属污染常用的方法，即利用电解池原理迫使重金属离子发生定向移动而自动聚集在电极附近，及时收集富集到的重金属，进而达到清洁土壤的效果。土壤中汞、硒金属元素较多的可以使用电热修复方式治理。固定化修复清除无机污染物，这种方法成本低，设备也可以自由移动，比较稳定。

2.2 化学修复[12]

化学修复技术是指直接向土壤中添加一种或几种修复剂，使其与各种重金属发生不同类型的化学反应，降低重金属的生物活性或是去除重金属元素的技术。化学修复技术有很多种类型，其中包括土壤淋洗、原位化学氧化修复技术、真空浸提技术、使用改良剂或抑制剂以及离子拮抗技术等。土壤淋洗是通过利用离子交换、吸附、化学沉淀和螯合作用将土壤中被土壤颗粒吸附的重金属离子转移到液相，经过水洗后将处理干净的土壤放回原位。土壤淋洗可以对大面积受污染的土壤进行修复，但也存在局限性，对于渗透效果不佳的土地是不适用的。原位化学氧化修复技术是利用各种化学试剂与重金属元素反应而达到污染治理的目的，但可能会产生一些有毒气体，从而造成二次污染。土壤改良剂(石灰、泥炭等)的添加能有效改良土壤环境的质量状况，通过提高PH降低土壤重金属的生物活性。

2.3 生物修复

生物修复技术指的是利用生物的生命代谢活动对土壤中的有毒有害物质进行清除，具有有效、安全、廉价和无二次污染等优点。目前，关于利用细菌、藻类和酵母菌来减少或消除重金属污染的报道有很多，主要研究内容是利用微生物吸附重金属。现如今，已经发现许多可以降解农药的微生物，其相关研究也在不断地深入，具有极为重要的现实意义。蚯蚓的新陈代谢直接或间接地对土壤有着极其重要的影响[13]，而且对土壤中的重金属也有一定的耐受性。Ernst等的研究发现[14]，A.caligi-nosa 和 O.cyaneum 作为食土内栖型蚯蚓，能够将吸附于土壤颗粒的重金属吞食，减少土壤重金属的累积。种植油菜可吸附土壤中的镉，向日葵对Cd、Pb污染较为严重的地区有较好的修复作用。

3 结语

近年来，我国已先后颁布了多项环境保护相关的法律法规，可是关于土壤的防治却并没有相关规定。因此，我国应该加强立法，大力开展土壤监测工作，建立土壤环境监测共享数据平台，以便各行业、部门了解污染概况，才能及时有效的采取措施。 在对重金属土壤进行处理和修复过程中，生物修复技术拥有环保和经济的特点，在土壤修复方面有很好的发展前景。