廣西土壤重金屬污染修復(fù)概況分析

黎大榮 韋 杰 王英輝 韋朝帥 許道全

（1.廣西大學(xué)環(huán)境學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004）

土壤重金屬污染主要來源于礦山開采等人類活動(dòng)。廣西壯族自治區(qū)素有“有色金屬之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，分布著大量鉛鋅礦、錳礦和有色金屬礦[1]。采礦業(yè)為廣西經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但留下的礦業(yè)廢棄物也給礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。礦山環(huán)境經(jīng)過采礦、選礦等過程，礦山土壤往往肥力低下，微生物含量低、重金屬污染問題突出，形成了極端的生態(tài)環(huán)境，給生態(tài)恢復(fù)重建帶來很大的困難。廣西金屬礦產(chǎn)資源稟賦性差，含礦多，富礦少，單一礦少，復(fù)雜難處理伴生礦多，資源提取難度大，企業(yè)所采用的技術(shù)裝備落后，開發(fā)利用的能耗仍然過高，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬污染更為嚴(yán)重。重金屬可以通過“土壤—植物—人體”食物鏈進(jìn)入并富集于人體，含量成倍甚至十幾倍增加，嚴(yán)重危害人體健康。因此，研究土壤重金屬的污染修復(fù)意義重大。

1 廣西土壤重金屬污染概況

1.1 廣西重金屬污染地區(qū)分布

廣西重金屬污染地區(qū)分布概況見表1。由表1知，污染地區(qū)主要集中在河池、柳州、百色、崇左和桂林等擁有較多金屬礦的地區(qū)，受污染區(qū)域多為礦區(qū)周邊及礦區(qū)河流沿岸，污染元素包括鉛、鋅、鎘、砷、汞、鉻、錳、銅。根據(jù)《廣西重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》,“十二五”期間，廣西將扎實(shí)推進(jìn)重金屬污染綜合防治工作。重點(diǎn)防治砷、鉛、鎘、鉻、汞5種重金屬元素，重點(diǎn)防控區(qū)包括河池市金城江、南丹、環(huán)江三個(gè)國家防控區(qū)和百色市右江區(qū)、柳州融水兩個(gè)自治區(qū)防控區(qū)。

表1 廣西重金屬污染地區(qū)分布概況

1.2 廣西土壤重金屬污染情況

現(xiàn)今已有眾多學(xué)者對廣西土壤重金屬進(jìn)行了較多的調(diào)查研究。楊勝香[2]等在對桂林平樂錳礦區(qū)土壤的研究中發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)土壤主要受到Mn、Cr、Cd的污染，局部受到Pb、Zn的污染，且Mn、Cd的含量很高。宋書巧[3]等對河池南丹刁江沿岸受污染土壤進(jìn)行了研究，結(jié)果表明受上游礦山開采的影響，刁江沿岸農(nóng)田也受到了嚴(yán)重的As、Pb、Cd、Zn復(fù)合污染。王英輝[4]等對柳州融安泗頂?shù)V區(qū)土壤進(jìn)行了采樣分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)土壤重金屬元素平均量除Fe外全部超過土壤背景值，其中以Pb和Zn的污染最為嚴(yán)重，分別是廣西背景值的267倍和2 577倍。此外，還有學(xué)者對南寧武鳴板蘇錳礦區(qū)、桂林全州錳礦區(qū)、河池環(huán)江沿岸的土壤重金屬污染情況進(jìn)行了調(diào)查，各地區(qū)都受到不同程度的重金屬污染。

總的來說，廣西土壤重金屬污染地區(qū)集中在礦區(qū)周邊及礦區(qū)河流沿岸，污染情況較為嚴(yán)重，且多為多種重金屬并存的復(fù)合污染。

1.3 廣西農(nóng)作物重金屬污染情況

關(guān)于廣西礦區(qū)農(nóng)作物重金屬污染的調(diào)查研究也不在少數(shù)。賴燕平[5]等對廣西八一錳礦區(qū)的多種作物做了采樣調(diào)查，發(fā)現(xiàn)本礦區(qū)內(nèi)的甘蔗莖、茶葉和花生粒中Cu和Zn含量符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，而Pb超標(biāo)35.5～89.6倍，Cr超標(biāo)12.1～17.2倍，Cd超標(biāo)17.9～58.6倍，這些作物不宜食用。藍(lán)唯源[6]等對大環(huán)江下游四塊受污染農(nóng)田的農(nóng)作物進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)油麥菜、茼蒿和生菜的重金屬含量全部超標(biāo)，食用這些作物存在較大風(fēng)險(xiǎn)。王英輝等研究發(fā)現(xiàn)，廣西泗頂?shù)V區(qū)的作物中，白菜可食部分中Pb和Zn的含量分別超標(biāo)76倍和5倍，玉米、花生可食部分中Pb和Zn的含量也全部超標(biāo)，不宜食用。此外，2011年發(fā)生的桂林陽朔鎘米事件再次引發(fā)各界對糧食重金屬污染問題的關(guān)注。總體來看，廣西各礦區(qū)農(nóng)作物重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)，污染情況不容樂觀。

目前，廣西金屬礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)中種植板栗、桃、柿子、柑橘、花生、甘蔗等食用作物的作法比較普遍，且并未有相關(guān)的防范措施。針對此種情況，應(yīng)篩選并種植對重金屬具有排斥作用的作物，即低累積作物，這樣既能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，又能減少重金屬對人體的危害。因此，需加強(qiáng)研究具有回避機(jī)制的作物，篩選出適宜的果蔬類低累積作物，以保證食用安全。

2 土壤重金屬污染的化學(xué)鈍化及超富集植物修復(fù)技術(shù)

2.1 土壤重金屬污染的修復(fù)方法

目前治理土壤重金屬污染的常用方法有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法是采用物理技術(shù)措施，消除土壤重金屬污染，包括玻璃化、電動(dòng)修復(fù)、熱解吸、客土和深耕翻土等。化學(xué)法是利用化學(xué)試劑、化學(xué)反應(yīng)來降低土壤中重金屬的遷移性、生物可利用率的方法[7]，主要包括化學(xué)淋洗及鈍化法等。生物法主要是指通過生物的代謝活動(dòng)實(shí)現(xiàn)污染土壤無毒或低毒的方法，可分為植物修復(fù)和微生物修復(fù)。三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)對比情況見表2。目前，化學(xué)鈍化法及超富集植物修復(fù)法是國內(nèi)外普遍使用的兩種方法，也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

表2 物理法、化學(xué)法及生物法的優(yōu)缺點(diǎn)對比

2.2 重金屬污染的化學(xué)鈍化修復(fù)技術(shù)

化學(xué)鈍化法基于向污染土壤中添加化學(xué)鈍化劑，通過吸附、沉淀、絡(luò)合等一系列反應(yīng)，使重金屬向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化，以降低其遷移能力及植物有效性，從而達(dá)到修復(fù)重金屬污染土壤的目的。該方法對大面積中低度土壤污染的修復(fù)具有較好的優(yōu)越性，能更好地滿足當(dāng)前我國治理土壤中重金屬污染以及保障農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的迫切要求。

常用的鈍化劑主要分為無機(jī)鈍化劑、有機(jī)鈍化劑，其中無機(jī)鈍化劑包括石灰、碳酸鈣、粉煤灰、膨潤土等。有機(jī)鈍化劑包括農(nóng)家肥、草炭和作物秸稈等有機(jī)肥料[7]。目前，在廣西主要污染地區(qū)，研究和實(shí)際應(yīng)用得較多的鈍化劑有石灰、赤泥、海泡石、鈣鎂磷肥、豬糞、泥炭和蠶沙等。

2.3 重金屬污染的超富集植物修復(fù)技術(shù)

超富集植物修復(fù)法是利用植物的根系吸收土壤中重金屬，將其運(yùn)輸至莖葉部，然后通過收割莖葉移走污染物的方法。超富集植物必須具有較強(qiáng)忍耐和富集能力，最好對多種重金屬元素都有較強(qiáng)的富集能力，在污染地生物量大，生長旺盛。

國外的重金屬超富集植物篩選工作開始較早，篩選成果比較豐富。我國有著豐富的植被資源，但是發(fā)現(xiàn)的超富集植物總數(shù)量還相當(dāng)稀少。在廣西境內(nèi)，已確定的超富集植物較少，另有幾種潛在的超富集植物，如表 3所示。由于利用超富集植物進(jìn)行污染修復(fù)的工作仍較少，故可在今后加強(qiáng)對超富集植物的篩選及應(yīng)用。此外，應(yīng)充分利用國內(nèi)或國外已發(fā)現(xiàn)的超富集植物，將其應(yīng)用于廣西土壤重金屬污染修復(fù)的工作中。

表3 廣西境內(nèi)重金屬超富集植物及潛在的超富集植物

3 存在問題及建議

目前，廣西土壤重金屬污染的修復(fù)工作大多仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，大規(guī)模的修復(fù)治理較少。有的地區(qū)如桂林陽朔，采用了種植林木等經(jīng)濟(jì)作物的方式以獲取一定的經(jīng)濟(jì)效益，而更多的地區(qū)則是直接在受污染的農(nóng)田上種植農(nóng)作物。河池環(huán)江縣由于污染嚴(yán)重，土壤重金屬污染修復(fù)工作開展較早。在當(dāng)?shù)兀参镄迯?fù)聯(lián)合化學(xué)鈍化的修復(fù)方法已被應(yīng)用和推廣，通過投加有機(jī)肥和石灰等鈍化材料，并進(jìn)行超富集植物和農(nóng)作物的間套作、超富集植物之間的套作，其中超富集植物包括蜈蚣草、東南景天和紅麻等，通過減少農(nóng)作物對重金屬的吸收，實(shí)現(xiàn)修復(fù)耕地、恢復(fù)生產(chǎn)的目的。

然而，治理過程中存在兩方面的問題。首先是意識觀念，主要表現(xiàn)在民眾對重金屬的危害認(rèn)識不夠，而且由于開展治理工作無法給農(nóng)民帶來經(jīng)濟(jì)收益，一些農(nóng)民對于在當(dāng)?shù)亻_展修復(fù)治理的研究工作有所抵觸。其次是研究深度不夠，表現(xiàn)在對于廣西地區(qū)的超富集植物以及具有重金屬排斥性的作物的相關(guān)研究有待加強(qiáng)，對土壤重金屬的修復(fù)機(jī)理等研究仍然較少。在今后工作中，應(yīng)注意以下五點(diǎn)：

（1）樹立礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的觀念，發(fā)展高新技術(shù)，改進(jìn)采礦、選礦工藝，加強(qiáng)對尾礦庫安全的監(jiān)管，從源頭上減少礦區(qū)重金屬對周邊地區(qū)的污染，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益整體發(fā)展的目標(biāo)。

（2）加強(qiáng)宣傳教育。加大對重金屬污染危害的宣傳力度，提高民眾對重金屬污染的認(rèn)識，轉(zhuǎn)變民眾只顧眼前利益的觀念，從而在思想和行動(dòng)上支持修復(fù)治理工作。

（3）篩選超富集植物及低累積作物。篩選富集能力強(qiáng)、生長快、易于種植且適于在廣西生長的植物，篩選可食用部分重金屬含量低、生命力強(qiáng)、產(chǎn)量大的低累積作物。

（4）研究鈍化修復(fù)機(jī)理。加強(qiáng)對于有機(jī)鈍化劑對于土壤重金屬修復(fù)的研究，找出具有高效能同時(shí)屬于環(huán)境友好型的鈍化劑，充分利用廣西現(xiàn)有的資源，如木薯秸稈、蠶沙及蔗渣等，達(dá)到以廢治廢的目的，既能實(shí)現(xiàn)治理土壤重金屬污染修復(fù)的同時(shí)，又不產(chǎn)生二次污染。

（5）加強(qiáng)對土壤重金屬修復(fù)模式的研究。將不同修復(fù)方法組合在一起，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，研究高效的土壤重金屬污染修復(fù)模式，形成防治土壤重金屬污染的綜合技術(shù)推廣方案。

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