浅谈西南喀斯特集中分布区土壤重金属污染问题研究进展

董 爽，樊向国，田 丹

（1.铜仁职业技术学院，贵州 铜仁 554300；2.铜仁学院，贵州 铜仁 554300）

近年来，我国工矿产业迅猛发展，工业生产过程中对土壤重金属的额外输入量逐渐增加，土壤中微量元素含量明显高于背景值。据统计，我国遭受重金属污染的土壤已达2000万hm2，其中铅和镉污染引起了较为严重的生态环境和食品安全问题，造成严重的人体健康问题[1]。加之农业生产和交通运输等人类活动的影响，土壤重金属污染问题加重，已成为西南地区乃至全国各地的研究热点。最近，一些学者针对西南地区矿山开采、金属冶炼等活动造成的动引起的农田土壤重金属污染现状、潜在生态风险评价及其对人体健康的危害等进行研究，并探讨了修复措施[2-6]。相关研究可为西南喀斯特集中分布区土壤重金属污染的监测和治理提供科学的理论依据，对土壤环境质量评估具有重要意义。然而，目前对土壤重金属污染问题的研究还未进入系统化研究阶段。为促进土壤重金属污染相关研究更进一步发展，本文根据近年来有关西南地区土壤重金属污染问题的文献资料，从以下几方面综述西南喀斯特集中分布区土壤重金属污染问题研究进展。

1 土壤重金属污染的概念及污染程度界定

土壤重金属污染是指在工业生产、农业生产和交通运输等人类活动作用下，一些金属元素随之进入土壤，造成土壤内部重金属含量超出背景值，引发土壤质量退化，生态环境恶化等问题。定量指标不同，土壤重金属污染程度等级划分标准不同。根据地质累积指数，土壤重金属污染程度由弱到强可分为无污染、无污染到中度污染、中度污染、中度污染到强污染、强污染、强污染到极强污染和极强污染七个级别[7-9]。基于富集因子，土壤重金属污染可分为无污染到轻微污染、中污染、重污染、严重污染以及极重污染五个级别[10]。按照单因子污染指数和内梅罗综合污染指数，土壤重金属污染亦分为五个级别，即安全、警戒线、轻污染、重污染和重污染[11]。近年来，许多学者基于以上指标研究了喀斯特地区土壤重金属污染程度。张泽东等测定了10个无籽刺梨种植基地土壤中重金属含量，发现其中9个基地土壤受到Cd的重污染，6个基地土壤受到Hg的重污染，且各基地综合污染指数均高于3，土壤重金属污染达到重污染级[12]。张家春等研究发现酸性土壤属于轻度污染，主要受到As和Ni的轻污染，受到Cd的中污染，而中性土壤属于中度污染，主要受到As的中污染，受到Ni的轻污染，受到Cd的重污染[11]。除土壤特性外，土地利用方式亦为影响土壤重金属程度的关键因素，人工草地和弃耕地为中度污染，林地、天然草地和耕地为轻度污染[13]。综上可知，土壤重金属污染程度与土壤质量、土壤酸碱特性以及土地利用方式等诸多因素密切相关。

2 重金属潜在生态风险评价

为探索土壤重金属污染的来源及各重金属元素对土体造成的生态危害，对其进行潜在生态风险评价已成为土壤重金属污染问题研究中的热点之一，即应用Hakanson潜在生态风险指数法，根据单项生态风险因子和综合生态风险指数分布范围判断研究区生态风险水平[14]。在无工业活动干扰的情况下，农用土壤通常处于低风险水平[15-17]，而矿区周边农田，绝大多数样地土壤Cd和Hg存在中等及以上生态风险，整体来看，矿区农田土壤处于高生态风险或极高生态风险水平，进一步证实了矿区工业活动是周边农田土壤遭受严重的重金属污染的重要来源[18-20]。

3 土壤重金属污染的修复措施

土壤重金属污染修复过程漫长且复杂，伴随着修复治理技术（主要有物理修复、化学修复和生物修复三大类）的发展成熟[21]，可根据土壤污染的实际情况选用具体的、科学的、合理的修复措施，三种方法联合应用，改变各重金属元素在土体中的存在形态，对土壤有一定的还原和改良作用，确保有效修复，力争高效修复[22，23]。常用的物理修复技术有超声波加热技术、热脱附技术和蒸气浸提技术等，相比而言，蒸气浸提技术可操作性较强且使用成本较低，受到广泛应用[24]。现阶段，对于中轻度重金属污染的土壤，通常施用黏土矿物、石灰性物质、生物炭材料、腐殖质物质等化学钝化剂进行修复，使用便利且见效较快[25，26]。除此之外，淋洗技术和光催化降解技术亦为化学修复技术中的重要研究方向，前者可通过将水或含有洗助剂的水溶液注入到土壤中洗脱污染物，后者通过光催化剂及辐射等降解土体中的重金属污染物[27-29]。生物修复技术主要包括植物修复技术、动物修复技术以及微生物修复技术三方面内容，尤以植物-微生物修复为主，对重金属进行生物吸附和转化，降低重金属离子浓度，是最为高效、绿色的修复措施[30，31]。

4 展望

目前，对土壤重金属污染状况的界定、生态风险评价及其修复措施等有了一定的研究，且绝大多数以定性研究为主。对于绿色、健康、高效的土壤重金属污染修复技术，土壤重金属污染修复效果的评价等方面还有待进一步研究。就化学修复技术而言，长期化学修复将对土体产生一定程度的负面作用，可通过进行土壤重金属污染修复效果评价来预测化学试剂的最佳施用量。