有色金屬礦區土壤重金屬污染及其修復

摘 要：礦業活動是環境中污染土壤的重金屬的主要來源，簡要概述了中國有色金屬礦區土壤重金屬的污染現狀，并介紹礦區土壤重金屬污染進行物理和化學修復的技術，提出植物修復技術的新研究進展及優點。

關鍵詞：礦區；重金屬污染；修復；土壤

中圖分類號：F124.5 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）18-0286-02

引言

中國是世界上重要的重金屬礦區之一，分布著大量的優質重金屬礦，豐富的重金屬資源為中國國民經濟的健康穩定發展提供了資源保障。然而，長期以來在重金屬礦區開采的過程中，由于開采技術、資金缺乏及管理方面等原因，對礦區周圍的土壤與環境造成了嚴重影響，從而引發了大量的生態環境問題。

礦業廢棄地一般都含有大量的重金屬，這些廢棄地以尾礦和廢棄的低品位礦石的重金屬含量最高。重金屬通過地表生物地球化學作用釋放和遷移到土壤及河流中，而這些受重金屬污染的水又通過灌溉方式進入農田，并通過食物鏈進入人體，從而對礦區附近居民的健康和生存環境構成嚴重威脅 [1]。通常情況下，有色金屬礦區附近的土壤中，鉛、銅、鋅含量分別為正常土壤中含量的 10～40倍、5～200倍、5～10 倍 [2]。

一、礦區土壤重金屬污染現狀

鉛鋅礦區重金屬污染現狀越來越嚴重，已經損害了人民的群眾健康。如在20世紀60年代，日本曾發生的第二公害病—骨痛病，便是由于食用被鎘廢水污染了土壤生產的“鎘米”所致。王新等對遼寧省鐵嶺柴河Pb—Zn礦區的土壤一巖石界面的重金屬行為特性進行了研究，結果表明該礦區土壤Cd、Pb、Zn元素含量分別是當地背景含量的11倍、4.5倍、3倍，大大超過了當地背景含量水平；Cd作為制約當地農業用地的限制性元素，超過國家土壤環境質量標準5.8倍；礦區附近玉米中Pb、Cd含量分別是國家食品衛生標準16～21倍、5.7～9.7倍[3]。湖南省由于有色金屬礦山開采引起的Pb、Cd、Hg、As等重金屬污染，受污染面積達2.8萬km2，占全省總面積的13%。部分地區土壤中Pb、Cd、Hg、As高出正常值數倍至數百倍，從而出現了地方病。王瑩以上虞某廢棄鉛鋅尾礦山為研究對象，研究了土壤中重金屬含量及污染狀況，結果表明：尾礦山周邊各采樣點土壤 As、Zn、Pb 和 Cu 平均含量為 328 mg.kg-1、1 760 mg.kg-1、2 708 mg.kg-1和 287 mg.kg-1，均超過土壤環境背景值，各元素含量變異強度為：As>Pb>Cu>Zn[4]。

二、礦區土壤重金屬修復技術

重金屬是農業環境和農產品的一個重要污染物質。對土壤重金屬污染的修復技術常用的有物理修復和化學修復。物理修復主要包括客土、換土和深耕翻土等措施。通過客土、換土和深耕翻土與污土混合，可以降低土壤中重金屬的含量，減少重金屬對土壤—植物系統產生的毒害。化學修復就是向土壤投入改良劑，通過對重金屬的吸附、氧化還原、沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性。但由于重金屬元素在環境中具有相對穩定性和難降解性，至今仍未找到可供大面積應用的重金屬污染治理方法。

近年來出現的植物修復，具有投資和維護成本低、操作簡便、不造成二次污染、具有潛在或顯在經濟效益等優點，并且其更適應環境保護的要求，因此越來越受到高度重視。植物修復是一種經濟、有效且非破壞性的修復技術，主要利用自然生長或遺傳培育植物對土壤中的污染物進行固定和吸收。通常包括：植物提取，即植物對重金屬的吸收。目前已發現有400 多種植物能夠超積累各種重金屬，一些超積累植物能同時積累多種重金屬，如羊蕨屬植物和具有富重金屬性的莧科植物對土壤中重金屬的吸收率達到 100%。蔣先軍等的研究發現，印度芥菜對Cu、Zn、Pb 等中等污染土壤具有良好的修復效果[5]。有證據表明，柳樹和白楊能從土壤中去除一定量的重金屬，凈化低污染的土壤；植物揮發，即通過植物使土壤中的某些重金屬（如Hg2+）轉化成氣態（HgO）而揮發出來；根際過濾，即利用植物根系過濾積淀水體中的重金屬；植物穩定，即利用植物根際的一些特殊物質使土壤中的污染物轉化為相對無害的物質。有研究發現，樹木可以存活并生長于含有較高濃度的多種重金屬污染的土壤上。經監測，樺樹和柳樹的一些樹種可以耐受鉛和鋅[6]。

結論與展望

礦區土壤的重金屬污染是礦區所面臨的重大生態環境問題，具有自己獨有的特征，在治理的過程中應因地制宜地選擇恰當的治理方式。

物理、化學等方法對于礦山土壤的修復存在耗能、耗錢、對土壤結構損害較大等缺點，從保護生態環境出發，這些方法均對礦山生態環境的恢復作用不明顯，而植物修復成本較低，可以穩定土壤、控制污染、改善景觀、減輕污染對人類的健康威脅，所以在修復礦山土壤重金屬污染的過程中，越來越多的國家選擇使用植物修復技術。近年來，中國金屬礦業迅速發展，所造成的重金屬污染日益加劇，植物修復技術的研究更具有廣闊的市場，并逐步走向商業化，同時中國有廣袤的國土、豐富的資源、復雜多樣的地理條件，蘊藏著大量超富集植物，為中國開展有關植物修復技術的研究提供了良好的基礎。

參考文獻：

[1] 鄭奎，李林.中國鉛鋅礦區的重金屬污染現狀及治理[J].安徽農業科學，2009，（30）.

[2] 薛強，梁冰，劉曉麗.有機污染物在土壤中遷移轉化的研究進展[J].土壤與環境，2002，（1）：90-93.

[3] 王新，周啟星，任麗萍.礦區農產品質量及土壤─巖石界面重金屬行為特性的研究[J].農業環境科學學報，2004，（3）：459-463.

[4] 王瑩，趙全利，胡瑩，等.上虞某鉛鋅礦區周邊土壤植物重金屬含量及其污染評價[J].環境化學，2011，（7）.

[5] 蔣先軍，等.重金屬污染土壤的植物修復研究[J].土壤，2000，（2）：71-74.

[6] 滕沖，程峰，王杰光，等.礦產與地質[J].植物修復在治理礦區重金屬污染土壤中的應用，2008，（2）：179-181.

[責任編輯 魏 杰]