我国土壤重金属污染的监测与环境保护策略

杨媛媛

（四川省生态环境监测总站，四川 成都 610031）

随着人口的不断增加，经济的迅速发展，使我国的土壤环境问题日益突出，其中以重金属为主导。2020年全国土壤污染情况的分析结果表明，目前我国农田土壤中的重金属浓度已达20.1%以上，尤其是汞、砷、铅、镉等污染物浓度较高，镉是最严重的环境污染物。只有对重金属污染的现状、来源和发展趋势进行深入研究，才能更好地控制污染，从根本上降低重金属污染的危害。土壤中的重金属是一种十分复杂的物质，通过各种因素的作用，其可以在不同的环境条件下不断地积累和迁移。只有对土壤进行精确的监测，才能更好地了解重金属的污染状况，从而制定出更有针对性的治理方法。

1 土壤重金属污染概述

土壤中的重金属来源主要包括自然来源和人为活动来源，其中自然来源以土壤母质为主，人为活动来源以农业、工业、生活为主。土壤中的重金属是通过各种不同的方式进入的，要对其成因进行识别与分析，从而找出其进入的主要途径。有色金属矿山开采过程中产生的重金属废气、污水通过沉淀、灌溉等方式排入土壤，而渣土等固体废物则是通过侵蚀扩散途径进入土壤。由于采矿活动造成了矿区周边及周边河道中重金属的大量积累，致使华中、西南、珠三角和长三角等区域的重金属污染比较严重[1]。中国的重金属污染类型比较集中，但各地区的重金属含量也有一定的差别，其中以镉-铜、砷-镉-铅为主要污染形式。由于社会经济的不断发展，导致了环境污染类型的不断增加，特别是矿区和耕地。中国的土壤中存在着较为严峻的环境问题，其中大部分受污染的土地是在水源较为充足的地区，对中度污染土壤进行重金属处理，能提高农作物产量，对重度污染的土壤进行修复，能恢复其生态功能。对土壤重金属污染进行治理，不仅可以提高我国的粮食生产水平，提高农民的收入，还可以有效保护受污染地区人民的身体健康[2]。

2 我国土壤重金属污染监测现状分析

2.1 实验室监测方法

在实验室中，常规的监测方法有原子吸收法、分光光度法、原子荧光法、电化学分析法、极谱法等。电化学法是一种常用的监测手段，目前在土壤中微量元素检测中得到了广泛的应用，而电化学法需要在土壤中加入酸性物质，对土壤样品进行溶解来处理，容易引起二次污染。以特殊的化学反应为基础的土壤样本分析技术，其结果准确、成本合理，但其前期的处理过程耗时较长，精度较差。光谱分析技术由于其具备操作步骤简便、成本较低、测试条件不高等优点，因此成了实验室常规重金属检测技术，尤其在大规模土样中有着显著的优越性，然而在取样前必须进行大量的处理，整体工作效率难以保证，而且还会影响测试的精确度[3]。磁力测试在实验室中也是一种常见的检测手段，它不仅价格低廉，而且可以提供更全面的信息，在时间和成本上都有很大的优势，特别是在图像处理和空间解析方面，这种方法仅适用于磁性土壤中重金属的检测。

2.2 现场快速监测方法

实验室中对重金属的分析不仅需要大量的实验人员，更要有专业的仪器和设备，同时还必须对检测过程进行高质量的控制，这需要耗费大量的时间，同时也会造成样品的运输和配制过程中出现各种干扰因素，从而影响检测的准确性。对目前土壤环境监测技术进行分析可以发现，磁化速率监测等技术可以实时监测土壤中的重金属，从而对土壤的污染状况做出精确的评价。目前，国内外学者对快速现场监测技术进行了大量的研究，并将如何精确地进行优化监测作为研究重点方面[4]。比如，太赫兹光谱技术是一种比较成熟的现场快速检测技术，可以对各种类型的土壤进行更广泛的检测，满足现场实时分析的要求。

3 城市表层土壤重金属污染环境监测技术

3.1 样品的采集

在取样前，应先进行实地考察，并将已有的数据作为试验依据，以避免试验中发生错误。除了要对布点进行科学的选择和设计外，还要考虑经济问题和操作的可行性。《土壤环境监测技术规范》建议采用三种随机抽样法，分别是简单随机抽样法、分段随机抽样法和系统随机抽样法，并在此基础上提出了一种基于系统的随机布点法，即“网格布点法”。此种取样方法可分为表层取样和分层取样，表层取样应采用木质铲子、竹片等采样工具挖取0-20厘米的土壤，以免对土壤的质地造成不良影响。

3.2 样品的制备

用白色瓷碟作容器，用木头工具将试样打碎。样品要用塑胶密封包装，并贴上标签，避光保存。

3.3 分析与测定

实验室检测方法一般包括实验室检测和实地检测。由于实验室检测精度高，不受温度、湿度等因素的限制，所以对基质的干扰很小，线性范围也很大。不过，其也有一个缺点，那就是它的检测过程非常复杂，要求非常精确，因此需要花费大量的时间和精力，同时检测费用也非常昂贵。实验室常用的检测方法有：ICP-MS、AFS、AAS、ICP-AES、ICP-AES、ICP-AES等。现场测定法具有速度快、成本低等优势，目前已被广泛使用的方法有免疫分析法、酶抑制法、X射线荧光光谱法、生物传感器分析法等[5]。

4 土壤重金属污染监测发展趋势

随着科学技术的发展，各种新型的测试技术不断涌现并被应用，各监测单位都在不断地研究和开发新的检测手段，其发展方向如下：

4.1 监测设备智能化

由于土壤中重金属的主要污染因子和组成日趋复杂，常规的检测手段难以对各类污染物进行精确的检测。传统的实验室检测方法需要对土壤进行干燥、去杂、分解等一系列的预处理，这需要耗费很多的时间和精力，而且还不能对土壤中的重金属进行有效的检测，从而影响到监测工作的顺利进行。为了满足环境保护的需求，确保检测工作的快速、精确，节约人力和物力，未来对土壤中的重金属污染检测仪器的需求将不断提高。

4.2 监测结果精准化

从20世纪中叶起，我国的环境监测与测试技术不断革新，各种仪器设备已被广泛应用于土壤样品的检测工作中，但由于耗时太久，精度不能得到保障。20世纪80、90年代，信息技术全面影响了实验室测试技术，使测试的精确率由 mg提高到了ng。由此可以看出，随着检测产业的不断发展，尤其是科技仪器的研制，使检验的准确度得到了大大提高。在不久的将来，高光谱遥感技术的开发和应用将会进一步改善检测的准确性，并能对土壤中的重金属进行更加准确的分析[6]。

4.3 监测技术联动化

常规的土壤重金属测试技术有设备昂贵、维护成本高等缺点，而简单、快捷的方法其测试结果精度较低，无法满足现阶段土壤中重金属的测试要求。未来，应将各种探测技术有机地整合，实现监测技术的协同发展。

5 我国土壤重金属污染策略与建议

5.1 增大环境监管治理力度

土壤中的重金属污染严重影响着人们的生产、生活和生存环境，因此，国家在治理和综合治理中扮演着重要角色，通过制定相关的政策和法规，可以对环境治理工作进行指导和规范。在环境污染方面，应加大对工业企业的监管力度，加大对矿山开采、工业污染的监测力度，对污染物进行有效的监控，并组织专项执法，重点包括存储设施、治污设施、周边环境管理等。

通过加强对未受污染的土地的保护和对该地区的环境准入管理，防止新一轮的污染。在土壤污染防治上，要针对不同类型的土壤污染采取不同的分类处理策略，对轻度重金属污染的土地采取非粮修复或农业调节，对污染严重的土壤采取物理、化学修复或种植结构调整等方法。通过分类处理，不仅可以达到治理重金属污染的目的，还可以降低生产成本。政府各相关单位要加大与科研机构、企业的合作力度，把最新的重金属污染防治技术与土壤修复技术推广到实践中来，通过采取有力的政策，充分发挥社会资金的积极作用，进而强化土壤重金属污染的防治[7]。

5.2 强化技术集成

土壤重金属污染必须从源头上对废水、废渣进行综合处理，将其与资源综合利用技术相结合，并根据不同项目的具体情况进行有效的处理。目前的生物、化学、工程等技术还不够完善，必须不断完善现有技术，并与国外的先进技术与经验相结合，达到综合利用的目的，以提高土壤重金属污染治理的效果。技术整合和创新应针对不同地区的不同特点，建立起分区、分级的环境质量管理体系，进行环境风险评价，为环境恢复提供技术支撑。

5.3 构建防治示范区

土壤重金属污染治理既要有国家的政策扶持，又要有法律、法规的指导，要有当地政府、环保部门的紧密配合，还要有社会企业和公众的积极参与，最后才能组成一个联盟，要借助联合的力量进行区域管理和污染防治恢复。鉴于当前的污染状况及治理状况，必须建立监测、生产、治理相协调的治理方式，并将区域的规划与治理相融合，重点关注广西环江、湖南石门、株洲等区域，在这三个区域大规模应用了先进的监测和治理技术，逐步建立起了规模化的工程示范基地，通过加强对土壤重金属的监测和技术成果的全方位显示，实现了经济效益、生态和社会效益的有机结合。基于试验结果，根据不同区域的具体情况，建立一套适合我国国情的综合防治体系，并在全国范围内进行推广和应用。

5.4 探索产业防治

当前，中国的土壤重金属防治工作还很繁重，在生态修复领域有着巨大的发展潜力，特别是在地区范围内的重金属污染防治方面，应以现代科技和产业发展为依托，提高产品技术水平和服务水平，这也是治理土壤重金属污染的重要环节，特别是稳定固化、低成本、高效修复、生物治理、二次污染治理和资源回收利用等方面，都将成为治理土壤重金属污染的关键[8]。针对土壤重金属污染问题开展产业化创新探索，逐步实现项目示范推广，指导环境保护相关部门和企业开发可靠性、稳定性好的修复产品，这对整个产业发展起着至关重要的作用。

6 结语

今后要明确工业化的发展方向，要把各行业、各方面资源整合起来，发展具有市场竞争力和低成本的修复技术，政府及相关单位应采取扶持措施，引导民间资本投入，联合治理，并探讨可操作的经营方式，将科技成果转变成多种效益，逐步改善我国土壤重金属的环境质量。