四川省典型土壤重金属污染修复案例研究

沈栋梁袁宏白苒楠陈亮中罗义赵利

（ 1. 四川能投环境工程投资有限公司，四川成都 610041； 2. 四川省核工业地质调查院，四川成都 610061）

1 引言

2016 年国务院印发《 土壤污染防治行动计划》（ 简称“ 土十条”），四川省根据地区特点成立了大气、水、土壤污染防治“ 三大战役”领导小组，并先后制定多项地方政策，特别是《 四川省土壤污染治理与修复规划》为省内土壤修复工作开展指明了方向。然而同东部发达地区土壤污染治理工作相比， 四川省的重金属污染土壤修复治理相对滞后， 尚未形成系统的治理经验和体系。因此，本文以四川省现有的4 个典型重金属修复案例为分析对象， 重点就典型案例污染成因、施工工艺、治理效果和生态环境效益进行分析与评价， 以期为今后四川省其他项目提供参考与借鉴。

2 土壤重金属污染来源及危害

土壤重金属污染来源于自然因素和人类活动，其中自然因素包括土壤自身含有的重金属元素与大气沉降，人类活动主要与工农业生产、交通运输等密切相关。

2.1 土壤重金属污染来源

2.1.1 自然因素

土壤由岩石风化而来， 形成过程中由不同的母体金属母体材料形成的环境本底值差别很大， 与普通土壤金属背景值相比， 矿床附近形成的土壤的金属背景值高很多。 森林火灾、火山喷发等自然活动产生的重金属粉尘通过远距离漂浮、沉降、降雨等作用进入水体和土壤中，造成土壤重金属污染。

臧文超等［1］详述了Pb，Cd，Hg 3 种元素通过大气、水体、土壤媒介迁移转化规律，Pb 经大气和水体可跨国界远距离传输，但在土壤中以螯合态存在，迁移能力很弱；Cd 在大气、水体和土壤中迁移能力弱；大气传输造成了全球Hg 污染，水体和土壤迁移能力较大气传输弱，95%以上的Hg 经土壤迁移能迅速被吸收或固定。

2.1.2 人为因素

土壤重金属污染的成因中， 人类活动包括工业生产、农业生产和交通运输三方面。工业“ 三废”主要来自采掘、冶金、炼油、电子制造等行业，农业污染源主要是施用农药、 化肥和污水灌溉及农林废弃物处置， 而交通行业为运输工具产生的重金属粉尘和气体逐渐转移到线路两侧土壤中造成的污染。

张乃明等［2］分析了Hg，Cd，As，Cr，Pb 5 种重金属元素在传统工业的污染成因：（ 1）燃煤、冶炼和汞制剂是Hg 污染的主要成因，贵州万山汞矿区炉渣总含量高达4.46 μg/L；（ 2）Cd 主要来自采矿和冶炼；（ 3）As 主要来自燃煤、冶炼和农药制造，甘肃白银地区16.3%土壤超过临界值，最高达149 mg/kg；（ 3）电镀、制革和铬渣造成了Cr 污染，马鞍山市郊土壤含铬量高达950 mg/kg；（ 5）采选、电池、电镀和涂料行业引发了Pb 污染，湖南桃林铅锌矿区Pb 含量高达1 601±106 mg/kg。

张慧文等［3］综述了北京、沈阳、宁夏等地Pb，Hg，Cu，As，Cr，Cd 等重金属元素超标诱因为污水灌溉，着重指出重金属污染导致的土壤板结、盐渍化、肥力下降等并发问题，就重金属在水稻、玉米、蔬菜的生物富集及由此导致的减产进行了论述。

梁斌 等［4］以 成 都 平 原 区29 518.25 亩（ A 区15 010.7 亩，B 区14 507.55 亩）农用地为研究对象，发现区域内污染因子为Cd，污染因素分析按递减顺序排列分别为大气沉降、灌溉水和复合肥，A 相对贡献率分别为68.0%，29.2%和2.8%，B 相对贡献率分别为96.4%，2.5%和1.1%， 区域内大气降尘主要来源于磷化工厂废气和烟尘。 课题组先后用4 年时间采用原位钝化技术、植物修复技术（ 水稻、川芎、龙葵、烟叶）和化学淋洗技术对研究区进行了系统试验，发现由石灰、膨润土和生物质炭组成的钝化剂可产生协同作用降低Cd 活性，研究B 区烟叶对Cd 的吸收量达20～50 mg/kg。

张昭昱等［5］选取四川省某铅锌矿尾矿库进行研究，发现了矿区周边环境重金属污染特征：尾矿库周边土壤Pb，Zn，Cd，As 均超过污染限值，Pb 和Zn 相关系数为0.951，达到极显著相关，选矿厂废水至尾矿库明渠、 尾矿库渗滤液排水沟附近土壤达中度污染。 李志涛等［6］以四川省江安县某硫铁矿区周边农田土壤为研究对象解析了重金属来源， 工矿业活动因素造成了Cr，Ni，Cu 和Cd 污染，Hg 和As 来自自然因素，Zn 具有双重来源。

2.2 土壤重金属污染的危害

土壤中过多的重金属直接被植物吸收， 将损害植物生长甚至造成死亡。在重金属胁迫下，有时会影响农作物对氮、 磷和钾养分的吸收， 抑制农作物生长，并导致农产品产量下降。 另外，土壤重金属污染会导致农产品重金属超标，威胁农产品安全使用。

食物链生物富集作用引起重金属积累， 危害人类健康，土壤重金属还可能通过影响水体、大气环境间接威胁人类健康。 摄入Hg 后，Hg 会直接沉入肝脏，对大脑、神经和视力造成极大损害。 Cd 会引起骨骼、肝脏和肾脏损害，并导致肾功能衰竭，引起高血压和心脑血管疾病。 Pb 毒性很大，进入人体后很难排除，Pb 直接伤害人脑细胞，特别是胎儿神经系统，并可能导致先天性智力低下［7］。

3 典型土壤重金属污染修复案例

3.1 遂宁市船山区保升乡农药厂废弃场地及周边土壤治理与修复项目［8］

项目由广西博世科环保科技股份有限公司进行修复工程，占地面积182 亩，其中，原农药厂区面积36 亩，场地土壤检测特征污染物为As 和Pb，监测最大值分别为70.5 mg/kg 和3 810.0 mg/kg， 最大超标倍数分别为2.53 倍和3.76 倍；周边受污染耕地146亩，农田土壤检测主要污染物为Cd，监测最大值为1.70 mg/kg，最大超标倍数1.83 倍。 项目农药厂场地As修复目标值为20 mg/kg，Pb 修复目标值为800 mg/kg；农用地土壤治理修复目标为农产品可食用部分中As，Pb，Cd 3 种元素达标率100%。

农药厂场地采用固化/稳定化技术进行治理，修复方式为原地异位修复，场地土壤污染治理工艺：污染土壤清挖—筛分预处理—修复药剂混合—堆置养护—检验（ 场外）—土壤回填—地表阻隔。 在场地内修建600 m2密闭彩钢板修复车间并设置尾气收集装置，底部铺设HDPE 膜（ 1.5 mm 厚）和丝无纺土工布（ 400 g/m2长），其上进行水泥硬化。 建设180 m2药剂库，地面进行水泥硬化防渗处理。土壤清挖按照分区、分层、分污染物原则，合理布置清挖区域，各区域再按第一层0～0.5 m、 第二层0.5～1.0 m 的标准进行清挖。污染土壤利用筛分斗将粒径大于5 cm 的杂质去除， 利用药剂混拌设备将土壤与稳定化固化药剂按比例混合，采用一体化筛分破碎后堆置养护24 h 运至待检区取样检测， 检测合格后回填至原清挖区域所建地表阻隔系统。 阻隔系统地表和底部均采用进一步水泥硬化地面，保证阻隔效果，农药厂场地治理工程已完成等待环保验收。

146 亩农用地土壤采用农艺调控＋土壤钝化协同处置，其中62 亩农田作为安全利用区采用水旱轮作及管护治理方式。农艺调控采用水旱轮作方案，每年5—9 月种植2 茬水稻， 水稻收获后实施排水晒田，田面干燥后进行旋耕整地并于每年10 月至次年4 月种植1 茬油菜， 耕作期间严格管控肥料和农药种类及施用量，除草设计和水分调控因地制宜。土壤钝化综合考虑安全性、实用性和有效性，按照《 土壤调理剂 通用要求》（ NY/T 3034—2016）标准，并结合省内外工程实践选用土壤钝化剂， 钝化剂配施结合水稻栽培前旋耕整地统一进行， 调理剂施用后进行旋耕整地能充分与土壤混匀达到良好的调理效果。

3.2 绵阳市安州区农用地土壤污染治理与修复项 目［9-10］

项目由北京建工环境修复股份有限公司和永清环保股份有限公司分2 个标段进行修复工程。 项目范围共计1 524 亩，包括安州区河清镇、迎新乡、秀水镇等5 个地块。 根据2 次采样调查结果和评估报告，治理区域主要污染物是Cd，平均值1.45 mg/kg，最大值达2.51 mg/kg。污染成因为自然因素和外部污染输入综合作用， 其中自然因素为涪江水系第四系新冲积物和山前冲洪积物， 外部输入来源主要有大气沉降和肥料施用。

按照《 土壤环境监测技术规范》，项目1 524 亩农田均为安全利用类， 采用重金属内梅罗指数法对安全利用类农用地进行污染分级， 其中轻度污染区369 亩，中度污染区558 亩，重度污染区597 亩，占比分别为24.2%，36.6%和39.2%。 根据《 农用地土壤污染治理与修复项目实施方案编制指南（ 征求意见稿）》，项目轻度、中度和重度3 个区域共同治理目标是农产品可食部分的Cd 超标率小于或等于10%，中度和重度污染区有效态Cd 含量降低至0.40 mg/kg，重度污染区总Cd 平均值含量降低10%。

修复技术选择如下：（ 1）轻度污染区,功能有机肥＋低累积作物轮作；（ 2）中度污染区，土壤钝化剂＋低累积作物轮作；（ 3）重度污染区，植物萃取＋低累积作物轮作＋土壤钝化剂。 低累积作物选用水稻和油菜，植物萃取选用籽粒苋和长香谷2 种超富集植物，土壤钝化剂以黏土矿物（ 海泡石、膨润土等）、硅钙材料（ 石灰、硅酸盐等）、有机材料（ 腐殖酸、泥炭等）为主。 为避免超富集植物秸秆对环境造成重金属二次污染， 需将鉴定结果为危险废弃物的收割秸秆委托有资质单位进行焚烧和填埋处置。

项目实施有效控制了土壤污染， 具有显著的环境、社会和经济效益。 1 524 亩农用地降低了区域内重金属Cd 的生物有效性，实现安全利用，种植低累积作物和超富集植物， 有效控制了重金属向农作物富集。示范工程建设具有宣传教育和示范引导作用，为四川省实施类似工程、保护土地资源、恢复土地生态经济功能提供了指导借鉴。

3.3 泸州市铬渣场地周边土壤污染治理与修复项目［11－12］

项目总投资6 909.07 万元， 由北京高能时代环境技术股份有限公司进行修复工程。根据评估报告，项目原厂址为泸州长江化工厂生产红矾钠（ 重铬酸钠）场地，土壤pH 值整体偏酸性，总Cr 浓度分布在0～1 500 mg/kg，最大浓度20 296.7 mg/kg；Cr6＋（ 总量）浓度分布在0～50 mg/kg， 最大浓度4 258.9 mg/kg；Cr6＋浸出浓度分布在0～1 mg/L，最大浓度17.2 mg/L。Cr 污染来源主要分布在铬渣堆场， 治理修复面积43 661.77 m2， 修复工程完成治理修复土方量约8.9 万m3，含Cr 污水量约1.3 万m3，含Cr 污泥危险废物约1 083 m3。

项目采用异位固化/稳定化修复技术和安全填埋技术对污染土壤进行修复治理， 处理后基坑四壁目标值Cr6＋（ 总量）0.77 mg/kg， 污染土壤Cr6＋浸出浓度0.5 mg/L，总Cr 浸出浓度1.5 mg/L，土壤修复合格后回填至厂内阻隔填埋。含Cr 污水采用亚硫酸钠药剂还原＋pH 调节＋絮凝沉淀＋中和处理后达标排放，污水处置排放标准为《 地表水环境质量标准》（ GB 3838—2002）中V 类水标准（ Cr6＋0.1 mg/L），经板框压滤机脱水后含铬泥进行委托处置。

新建固化/稳定化处理场1 个，面积约5 190 m2，固化场采用2 层无纺土工布中层焊接高密度聚乙烯双光面膜进行防渗处理， 防渗层上浇筑15 cm 厚度C20 混凝土面层；固化场设截污沟和集水坑。 于原铬渣堆场建设库容量约9 万m3阻隔填埋场，场底和边坡均做防渗处理，填埋场四周设置纵、横向渗流控制暗沟，填埋作业完成后及时进行封场，建设排气、排水、覆盖和植被层等多层覆盖系统。 项目于2019 年1 月完成环保验收。

项目配套建设260 m2展览馆，向公众公开展示该污染场地的历史背景，Cr 污染土壤的潜伏性、危害性、修复治理过程的复杂性。

3.4 古蔺县耕地土壤污染治理与修复项目［13－14］

项目由北京建工环境修复股份有限公司进行修复工程，项目所在地位于古蔺县石屏镇。利用ArcGis中的克里金插值法，徐继林［15］确定了重金属污染区分布特征、污染范围和程度。该项目原始污染源为废气、废渣和废水，废气为土法炼磺排放的SO2气体，导致土壤严重酸化，废渣为磺厂弃置的硫磺残渣，占地约1 300 亩，弃置总量高达1 300 万m3，间接受污染面积超过3 000 余亩，废水为炼磺排放的废水。 其中土壤污染主要为Cd，Cr 和Hg 3 种元素，重金属污染来自炼磺和渣场； 土壤重金属污染程度按区域划分，位于警戒线等级占比25.66%，处于轻度、中度、重度污染范围占比分别为29.84%，23.18%，21.32%。

该项目2012 年11 月被列为省级试点工程正式启动，2015 年被列为全国第一批14 个中央财政资金支持项目。按照工程实施方案，项目主要采取工程措施、化学措施和生物措施联合治理修复，其中重度污染区采用客土法进行处置， 中度以下污染土壤采用微生物＋植物、化学钝化＋微生物进行治理。工程措施中采用田块修筑和地理保持进行了土地平整工程，采用挖高填低、坡地土移动进行了梯地工程，土壤酸化施用酸化土壤改良剂进行改善； 化学措施主要是添加生石灰进行酸碱中和， 施用复合肥和农家肥进行有机物添加； 生物措施主要采取种植绿肥和豆科作物，同时施用相关肥料熟化土壤，从而增加土壤肥力。

项目完成275.2 亩耕地土壤治理与修复， 并于2017 年12 月完成环保验收。 项目的实施有效地阻断了磺渣的后续污染，同时通过修筑水平梯田、完善田间道路和灌排系统， 使耕地土壤正常生态功能获得修复，土地能用于正常农业生产。

4 结论和建议

2019 年3 月，由四川省生态环境厅主持的农用地土壤污染详查工作基本完成， 全省共布设点位28 143 个，累计采集表层土壤样品、水稻样品、深层土壤样品分别为28 143，3 158，3 685 份， 制备、流转、入库样品约20 万份，分析测试样品近8 万份［16］。由于起步较晚、基础薄弱、污染成因复杂、地方治理修复经验欠缺等原因，四川省自2010 年以来仅开展不足30 项修复工程。 本文简析了遂宁船山、绵阳安州、泸州和古蔺几个典型案例并提出如下建议：

（ 1）加强引导。 作为西部大开发重点区域、人口和农业种植大省，四川近年经济加速发展，在理清历史和现有重金属污染的前提下， 地方环保部门应严控新建污染土壤环境的项目， 积极引导污染事故责任人、调查与评估单位、修复治理企业、社会公众对重金属污染土壤的参与和治理工作。

（ 2）污染治理。针对经过调查和评估确实存在污染的土地，应履行“ 谁污染、谁治理”责任，对于污染事故责任不清、治理修复资金无保障的项目，环保部门应争取国家和地方修复资金，联合土地所有者、使用者和修复企业共同制定修复治理方案， 严把修复质量关，保障修复效果和生态环保效益。

（ 3）体系完善。四川组建了大气、水、土壤污染防治“ 三大战役”领导小组和土壤污染治理与生态修复专业委员会，但行业治理体系建设比较滞后，尚未形成系统治理经验。为此，今后的重金属污染修复研究项目和治理工程应充分借鉴国内外先进成熟、 成本可控的已有案例经验，不断完善自身体系。