秦巴地区土壤重金属污染问题及防治措施

施志伟

(苏州市吴江环境监测站， 江苏 苏州 215200 )

1 引言

广义上的重金属是54种密度大于4.5 g/cm3的金属；狭义上的重金属则是纳入工业重金属名单的镉、汞、铜、铅、锌、镍、锡、钴、锑以及铋，共计10种。据统计，污染我国土壤的重金属主要有镉、汞、铜、铅、锌、镍，以及广义上的重金属铬等。

2 秦巴地区土壤重金属污染现状及危害分析

2.1 秦巴地区及其土壤重金属污染现状

秦巴地区包括四川达州、巴中，重庆万州，陕西汉中、安康、商洛，甘肃陇南，湖北襄樊、十堰、荆门、随州、神农架林区，以及河南南阳等地市。秦巴地区内部生态条件具有一致性，区内经济发展也较为相似，在土壤重金属污染上也较为接近。

秦巴地区的土壤重金属污染主要存在于矿区以及农业用地中，主要来源包括矿区生产等工业污染、农业生产污染、生活垃圾以及交通污染等。据统计，秦巴地区农村中重金属镉以及铬污染均较为严重[1]，且秦巴地区金属矿资源较为丰富，有铅锌矿、银铜矿等，有些矿伴生镉、钴或者稀土矿等，矿山开采也导致了秦巴地区的土壤重金属污染。

2.2 秦巴地区土壤重金属污染危害现状

土壤重金属污染不仅威胁动植物生长发育，还会造成水体污染，同时也严重危害人们的健康以及经济收益等。

土壤负载环境中有70%±20%的污染物[2]，其中，重金属污染物具有较好的稳定性，容易向动植物体内转移，过量重金属容易造成动植物发育不良甚至死亡，严重危害生态平衡，并影响农业以及畜牧业生产发展，降低农牧业收益。受污染土壤被雨水冲刷流入河流湖泊等地，还会污染水体，危害水生动植物安全；人类在食用重金属超标的植物、肉类以及水产品后，容易中毒，严重影响健康；所以被污染的土壤不适合再种植农作物或牧草等，同时还应该尽快治理修复，以免造成危害。

3 秦巴地区土壤重金属污染主要来源及预防措施分析

通过对秦巴地区的调查分析发现，其重金属污染主要来源包括农业生产、工业生产、生活垃圾以及运输等，预防土壤重金属污染，需加强对污染源的管控，减少重金属污染物排放，并加强重金属污染物的循环利用。

3.1 农业生产污染及预防措施

农业生产污染主要包括农药肥料污染、污水灌溉以及地膜污染等[3]。例如，陕南茶园中重金属污染的主要来源就是农业生产污染。

我国化肥中重金属含量限制标准并不全面，标准中涉及的化肥种类以及重金属种类都需要进一步扩大范围，重金属含量标准也需要进一步科学规范[4]，使用重金属含量较高的肥料农药以及通过非正规渠道购买的不达标肥料农药，或者在施加肥料农药过程中不合理使用，都会对土壤造成不同程度的重金属污染；污水灌溉是我国北方缺水地区常用的一种灌溉方式，污水中含有氮磷等营养元素，能够缓解水资源短缺现象并且提高土壤肥力，但是如果污水中含有重金属等有害物质，也会造成土壤重金属污染；地膜生产中，常加入镉、铅以及锌等重金属，起到热稳定作用，地膜在使用过程中会老化破碎，如果遗留在土壤中没有及时清理，会造成土壤重金属污染。

针对农业生产引发污染的预防措施主要为科学合理进行农业生产。首先，政府应合理科学规范农药化肥中的重金属含量；其次，种植者应从正规渠道购买化肥农药，并合理使用；再次，使用污水灌溉时，应做好水质监测及处理工作，确保污水中有害物质被消除，同时做好污水中重金属回收工作；最后，应及时检查地膜，如有破损现状应及时回收处理并更换，禁止将地膜遗弃在土壤中。

3.2 工业生产污染及预防措施

工业生产污染中的废水废渣中含有的重金属会直接对土壤造成污染，废气和粉尘会随着大气沉降(包括随降水进入土壤的湿沉降和直接下降进入土壤的干沉降两种)进入土壤，从而造成土壤重金属污染。例如，陕南地区铅锌尾矿区普遍存在铜、锌、铅、镉、锰、钴等重金属污染现象[5，10]。

预防工业生产污染的措施主要包括：首先，提高工业污染物处理技术，采用闭路循环技术以及无毒无害技术等污染物处理技术，减少重金属的浪费和排放；其次，发展绿色循环生产，积极预防生产过程中的重金属污染，严格按照国家标准加强污染物排放管理；再次，提高生产工艺水平，开展重金属污染综合防治项目，加强对重金属的再利用。

3.3 生活及运输污染

生活及运输污染主要包括生活垃圾中重金属污染、汽车尾气以及机动车磨损或燃烧污染等。首先，废旧电器、手机以及电池等生活垃圾中含有重金属，被雨水冲刷后重金属容易进入土壤或水体中；如果填埋处理，一定时间后重金属会直接渗入土壤。其次，汽车尾气释放的铅镉铜锌等重金属会随着大气沉降污染土壤。此外，机动车中含有的镀金属部件、轮胎等磨损，以及发动机、汽油、润滑油等燃烧也会释放重金属污染土壤。

应对生活及运输的污染的主要预防措施包括：做好生活垃圾分类处理以及加强控制汽车尾气排放等。例如，2019年北京、上海、广州、深圳等城市开始实施生活垃圾分类，预计2020年底将扩大到46个城市；并将逐步全面实行垃圾分类，做好不同垃圾的处理工作，对有重金属污染的生活垃圾，做好回收利用工作，严禁随意堆放、填埋及焚烧。在控制汽车尾气方面，北京上海等地实施限号出行，比亚迪等公司研发销售新能源汽车；提倡低碳环保绿色出行，共享单车在全国推广，支付宝等手机APP也出绿色出行等活动；此外，汽车尾气净化器开始推广使用，汽油品质也不断提高[6]。

4 秦巴地区土壤重金属污染治理技术分析

土壤重金属污染治理技术种类多样，可以分为生物方式、化学方式以及工程理化方式等。在实际应用中，根据秦巴地区的实际污染情况，可以多种方式结合使用，如秦巴地区山区县一个山村治理项目，2012年检测出该地大米镉超标，之后开始进行土壤重金属污染治理，对中轻度污染土地主要采用化学活化与超富集植物修复相结合方法；重度污染土地采用化学原位稳定化与低积累作物安全联合修复技术[7]。

4.1 生物治理技术

生物治理技术是利用动植物将土壤中重金属转移到动植物体内，以实现土壤重金属污染降低的目的，主要包括植物治理(利用重金属超富集植物等)、低等动物治理(利用蚯蚓等)以及微生物治理(如富汞细菌等)。

对于中轻度污染的土壤，可以采用生物治理技术进行修复，其优点是成本低，无污染，此外如用蚯蚓治理，蚯蚓粪还能够增加土壤肥力；缺点是修复时间较长，且污染程度不能超过动植物的承受范围。

4.2 化学治理技术

化学治理技术是利用化学试剂与土壤中重金属发生反应。常用的有化学原位稳定化技术、土壤活化技术以及化学淋洗法等。化学技术优点是操作简单、长效性好，可以用于重度土壤污染，缺点是化学试剂容易造成二次污染。

土壤活化技术是利用化学活化剂将过量的重金属进行活化处理，使重金属能够更容易更多地被植物提取吸收，常与植物修复一起使用。

化学原位稳定化技术是将稳定化剂注入到污染土壤中，以改变重金属污染物的有效态含量，使其可以进行低积累作物复垦。

化学淋洗法分为原位和异位，原位淋洗是将淋洗液注入要修复的土壤中，与重金属反应，然后再将带有重金属的液体收集；异位淋洗是将土壤挖掘出来后进行筛选以及淋洗处理，例如北方某尾矿库周边铀污染土壤采用该方法，发现去除效果较好[8]。

4.3 工程理化治理技术

工程理化治理技术主要包括热解吸法等。热解吸法是污染土壤中加入试剂后做加热处理，该方法适用于较少量污染土壤，例如低温热解吸法是由工业回收系统国际公司开发，并由美国能源公司Beatty建立工业装置，可用于处理污染土壤及其他危险废物[9]。