土壤环境中新污染物治理的研究进展及展望

宋 帅

（山东公用环保科技集团有限公司，山东 济宁 272000）

引言

随着工业化和城市化的快速发展，土壤环境面临着前所未有的挑战，特别是新型污染物的出现引发广泛关注。这些污染物不仅在环境中持久存在，而且对生态系统和人类健康构成严重威胁。因此，深入了解这些新型污染物的来源、传播途径及其对生态环境和人类健康的影响，成为当前环境科学研究的重要课题。

1 新污染物的种类及危害

1.1 全氟化合物

全氟化合物（PFAS）是一类化学性质稳定、难以降解的新型持久性有机污染物，广泛应用于各种工业和生活产品中。这类化合物的最显著特点是其碳氟键的强度，使其在自然环境中具有极高的持久性。全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）是全氟化合物中最典型的两种，其结构中含有长链碳氟结构，这是导致其环境持久性和生物积累性的主要原因。PFOS和PFOA在环境中不易分解，能在水体、土壤甚至生物体内积累，并通过食物链传播，造成生态环境和人体健康的长期风险[1]。全氟化合物在不粘锅、防水纺织品、消防泡沫等领域被广泛使用，导致其在全球分布。研究表明，PFOS和PFOA能干扰内分泌系统，影响生殖和发育功能，甚至与某些癌症的发生有关。此外，这些化合物在人体内的积累会导致免疫系统功能下降，增加对疾病的敏感性。PFOS和PFOA的结构式如图1所示。

图1 全氟辛烷磺酸和全氟辛酸的结构式

1.2 环境内分泌干扰物

环境内分泌干扰物是一类能模仿或干扰生物体内分泌系统正常功能的化学物质。这些物质即便在极低浓度下也能对野生动物和人类的健康产生显著影响。典型的环境内分泌干扰物包括双酚类、多溴联苯醚类、烷基酚类、邻苯二甲酸酯类和有机磷酸酯类等。这些化合物普遍存在于日常用品如塑料制品、家用电器、化妆品和农药中。环境内分泌干扰物通过模拟、阻断或干扰激素的正常生物活动，影响生物体的生殖、发育和行为。如双酚A（BPA）能模仿雌激素的作用，影响生殖系统和胚胎发育；多溴联苯醚类在动物实验中显示出对甲状腺激素的干扰作用；烷基酚类会导致雄性生物体的雌性化现象。

1.3 药品和个人护理品

药品和个人护理品，包括各类处方药、非处方药、兽用药物和生长剂，以及化妆品、护肤品和香料等，日益成为环境中的新型污染物。这些物质通过多种途径进入环境，如医疗废水、家庭排放和农业活动，对生态系统和人类健康构成潜在风险。药品残留，特别是抗生素和激素类药物，会导致环境中抗药性菌株的出现和扩散。同时，兽用药物和生长剂的滥用在畜牧业中普遍存在，其残留会通过食物链影响人类健康。个人护理产品中的化学成分，如防腐剂、防晒剂和香料等，虽然在日常使用中安全，但其长期和持续的环境暴露会导致生态毒性，影响水生生物的生存和繁殖。

1.4 微塑料

微塑料，定义为直径小于5 mm的塑料颗粒，其已成为全球性的环境问题。这些微小的塑料颗粒来源广泛，包括日用塑料产品的破碎、合成纤维洗涤过程中的脱落，以及化妆品和个人护理产品中故意添加的微珠。海洋是微塑料的主要汇聚区域，也广泛分布在河流、湖泊、土壤甚至大气中。微塑料的环境危害不容忽视。由于其表面特性，微塑料容易吸附重金属和有机污染物，如多环芳烃、多溴联苯醚等，增加这些有害物质通过食物链进入生物体的风险。对于人类而言，尽管目前关于微塑料对人类健康影响的研究还处于初期阶段，但是通过食物摄入和呼吸途径接触微塑料的可能性已经被科学界确认。这些微小颗粒及其吸附的有害化学物质对人体造成免疫、内分泌和神经系统的干扰[2]。

2 新污染物在不同类型场所的赋存情况

2.1 农田土壤中的新污染物

农田土壤作为新污染物的主要赋存场所之一，其污染主要源于污水和污泥的农用。虽然污水和污泥中富含氮、磷等营养元素，对农作物生长至关重要，但这种做法同时带来新型污染物的风险。环境内分泌干扰物、药品和个人护理品等产生的污染物通过污水和污泥进入土壤，影响土壤质量，并潜在地危害作物安全和人类健康。比如，在某些农区，由于长期使用含有抗生素和重金属的污泥作为肥料，土壤中的抗药性基因含量显著上升，这不仅会影响土壤生态系统，还会增加抗药性菌株通过作物进入人体的风险。

2.2 填埋场土壤中的新污染物

填埋场土壤中的新型污染物问题日益凸显，这些污染物包括抗生素类药物、个人护理品和化学添加剂等，通常随着生活垃圾被送入填埋场。在填埋过程中，这些物质由于生物降解、化学反应或物理作用，会从固态废物中释放出来，逐渐渗透到土壤和地下水中，从而对环境造成长期影响。比如，在美国某些城市的研究中发现，填埋场周围的地下水中含有多种药物和个人护理产品的残留物，这不仅暴露了土壤和地下水的污染问题，也引发对公共饮用水安全的担忧。此外，化学添加剂如塑化剂和阻燃剂的泄漏，会进一步加剧土壤和地下水的污染程度。

2.3 工业场地中的新污染物

工业生产活动在极大提升人类生活质量的同时，也向周边环境排放大量新型污染物。这些污染物包括但不限于重金属、有机化合物及其他工业副产品，长时间残留在工业场地的土壤和水体中。然而，在进行遗留工业场地的污染状况调查及修复过程中，新污染物并未被充分纳入《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)、《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)、《建设用地土壤污染状况调查技术导则》(HJ 25.1—2019)等现行标准和技术导则中。这种疏漏会导致对工业场地中新型污染物的风险评估和治理措施的忽视。随着工业化进程的快速发展，一些地区的工业遗留地已经成为新型污染物的重灾区。

3 土壤中新污染物的检测方法

在当前的土壤环境治理中，新污染物的检测呈现出紧迫性和复杂性。由于全国性的环境调查如污染源普查和土壤污染状况调查尚未涵盖新污染物，对于这类污染物的底数和分布情况了解不足。同时，针对新污染物的检测技术还相对落后，会进一步加剧土壤污染治理的难度。目前，已有一些检测技术被应用于新污染物的识别和量化，如表1所示。这些技术能够准确地识别和测量土壤样品中的新污染物浓度，有助于评估污染程度和潜在风险。然而，由于土壤样品的复杂性，这些检测方法在实际应用中仍面临诸多挑战，如样品前处理的复杂性、检测过程中的干扰物质影响等[3]。

表1 土壤中新污染物的提取及检测方法

4 土壤中新污染物的治理

4.1 土壤中全氟化合物的降解

全氟化合物的降解研究主要集中在水环境，而针对土壤环境中全氟化合物的研究相对较少，主要关注其在土壤中的污染状况和分布特征。对于土壤中全氟化合物的治理，目前的研究正在探索有效的降解方法。其中，一种前沿技术是利用改性分子印迹TiO2纳米管进行光催化降解全氟辛酸。这种方法通过结合分子印迹技术和TiO2纳米管的高效光催化性能，能够针对性地识别和降解土壤中的全氟辛酸。分子印迹技术通过形成特定污染物的“印迹”腔体，实现对全氟辛酸的高选择性吸附，而TiO2纳米管则利用光能有效促进化学反应，从而实现全氟辛酸的高效降解。结合物理吸附和化学降解的方法显示出较好的应用前景，尤其在处理土壤中难以生物降解的全氟化合物方面具有重要意义[4]。全氟化合物降解方法概述如表2所示。

表2 环境中全氟化合物降解方法的优缺点

4.2 土壤中抗生素及抗性基因的降解

随着工农业的快速发展，土壤中的抗生素含量迅速增加，带来严重的生态风险，尤其是对土壤微生物群落的影响及抗性基因的传播。目前，在抗生素污染土壤修复方面的研究还处于初期阶段，主要采用的修复方法包括生物降解、吸附降解和光降解等。生物降解方法利用微生物降解抗生素，是一种环境友好的修复策略。特定微生物能够利用抗生素作为碳源和能量源，通过生物代谢过程将其分解。吸附降解方法通过使用各种吸附剂（如活性炭、黏土矿物和生物炭等）将抗生素从土壤中吸附出来，从而减少其在环境中的浓度。光降解是利用紫外光或太阳光照射来分解抗生素的方法，这种方法依赖于抗生素分子对光的吸收特性，可以在一定程度上降解土壤中的抗生素污染。

4.3 土壤中微塑料的去除

土壤中微塑料的去除面临着诸多挑战，主要是因为微塑料与土壤基质之间存在不同程度的结合。有效的微塑料去除策略关键在于实现土壤基质与微塑料的有效分离。目前，一些技术正在被开发和应用于这一目的。比如，密度分离法利用密度差异将微塑料从土壤颗粒中分离出来，这通常涉及使用高密度溶液，如食盐溶液，以便使微塑料浮到溶液表面。另外，基于筛分技术，可以利用不同大小的筛网分离微塑料和土壤颗粒。此外，浮选法也被应用于微塑料的分离，该方法通过改变浮选介质的性质来实现微塑料的分离[5]。未来，这些技术的进一步发展和优化将对环境保护和可持续发展产生重要影响。

5 展望

为应对土壤环境中新污染物带来的挑战，关键在于强化提取和检测技术。鉴于这些污染物通常以低浓度存在，并与土壤介质复杂结合，传统检测方法难以准确测定其实际浓度。因此，开发更先进的技术至关重要，以保证对这些污染物的风险评估和治理策略更加精准有效。此外，对新污染物在土壤环境中的风险进行全面评估，并建立相应的环境标准同样重要。这要求运用多种模型方法评估其对生态系统和人体健康的潜在影响，并确定安全限值。同时，制定的土壤环境基准应全面考虑生态安全、人体健康和农产品安全，以指导实际治理活动。面对新污染物特性，升级和优化传统治理技术是必要的。在现有技术基础上，研发针对性更强、效率更高、环保性更好的修复方法，将是有效应对这一挑战的关键所在。

6 结语

土壤环境中新污染物的治理成为环境科学领域的重点关注对象。通过对新污染物的来源、危害进行深入研究，并开发针对性的检测、评估和降解技术，不断提高对这些污染物治理的效率和效果。未来，随着技术的进步和策略的优化，有望实现更为全面和有效的新污染物控制，为保护土壤环境和促进人类社会的可持续发展做出重要贡献。