長株潭地區耕地土壤重金屬污染現狀和治理措施

王云昊

摘 要 闡述湖南省長株潭地區耕地土壤重金屬污染的現狀、來源以及危害，綜述了土壤重金屬污染的治理措施，為耕地土壤重金屬污染的綜合治理提出一些新思路。

關鍵詞 土壤污染；重金屬；修復技術

中圖分類號：X53 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.086

土壤重金屬污染是全世界面臨的一個重要環境問題。隨著人類社會的發展，人們在生產過程中排放出的重金屬物質進入土壤，造成土壤中的重金屬含量超標，使得土壤的結構和功能惡化、質量下降，并且直接危害到人類的身體健康和社會發展。湖南省是著名的有色金屬之鄉，有色金屬礦產豐富，受到重金屬污染的危害也由來已久，而作為湖南省政治經濟中心的長株潭地區也不可避免地為重金屬污染問題所困擾。對此，對長株潭地區的耕地土壤重金屬污染現狀和防治措施進行一些探討。

1 耕地土壤重金屬污染的危害

重金屬原是指比重大于5的金屬（一般密度大于

4.5 g·cm-3的金屬），包括金、銀、銅、鐵、鉛等，重金屬在人體中累積達到一定程度，會造成慢性中毒。環境污染方面的重金屬主要是指汞（水銀）、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素。而耕地土壤重金屬污染的危害主要在于兩個方面[1]。

1.1 對作物的危害

重金屬在土壤-植物系統中的遷移直接影響到植物的生長發育，影響作物的產量與質量。例如，耕地土壤中重金屬鎘超標會破壞植物葉片的葉綠素結構，減少根系對土壤中水分和營養的吸收，抑制根系生長造成產量的降低等。

1.2 對人類的危害

重金屬非常難以被生物降解，卻能在食物鏈的生物放大作用下成千百倍地富集，最后進入人體。重金屬在人體內能和蛋白質及酶等發生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒。如1955年發生在日本神通川地區的“痛痛病”就是因為該地區的土壤-植物系統受到鎘的污染，鎘元素在人體內蓄積影響骨骼發育造成疼痛。

2 長株潭地區耕地土壤重金屬污染狀況

長株潭三市沿湘江呈“品”字形分布，擁有實力雄厚的工業基礎，是湖南省經濟發展的核心，但由于土地大面積受到重金屬污染，環保問題日益嚴峻，農作物也因此受到影響，如2013年的“鎘米風波”引起了社會的廣泛關注。

2.1 污染狀況

統計數據顯示，湖南省受到重金屬污染的土地面積達到2.8萬公頃，占全省總面積的13%；被重金屬污染的耕地面積占全省耕地面積的25%[2]。長株潭城市群土壤重金屬鎘、鉻、鎳、鉛和鋅均超過此區域內的土壤重金屬背景值，與GB15618—1996《土壤環境質量標準》中的Ⅱ級標準相比，鎘和鋅分別超標6.8倍和1.1倍[3]。

2.2 污染來源

重金屬污染主要來自人類的生產生活活動，隨著城市化的推進，化工企業的排放成為重金屬污染的主要來源。土壤中的重金屬污染主要來自工業企業排放的廢水、廢渣、廢氣。根據環境統計年報，2007年湘江流域工業廢水中汞、鎘、鉛、砷的排放量分別占全國排放總量的55.5%、37.9%、15.4%、35.4%。流域涉及重金屬的企業工業廢水中萬元工業產值的鉛、砷、鎘、汞、六價鉻排放強度分別為7.13g、2.25g、5.25g、0.02g、0.54g，居全國第一。其中，湘江流域內的郴州三十六灣、衡陽水口山、株洲清水塘、湘潭岳塘、竹埠港和長沙坪塘等工業礦區排污是湘江干流主要工業污染源。

同時，農業面源污染造成的重金屬污染比重也不斷上升，很多化肥和農藥本身就含有重金屬元素，農業生產施用化肥農藥的劑量不斷增加，使得土壤中有機質含量不斷降低，破壞土壤的自我調節功能，也使耕地重金屬污染比例不斷增加。據統計，2014年湖南省氮肥、磷肥、鉀肥、復合肥等農用化肥施用量為852.8萬噸，折算純量為247.8萬噸，分別比2010年增長22.6%、36%；農藥使用量12.4萬噸，比2010年增長45.2%。每年經過雨水沖洗帶入徑流，流入湘江的化肥實物量、折純量分別為3.4萬噸、1萬噸，農藥為868噸。一些小規模養殖場還經常在豬、雞等的飼料中含砷制劑或硫酸銅，畜禽養殖污染比重也在不斷上升。

3 耕地土壤重金屬污染治理措施

3.1 工程修復

工程修復方式有客土、換土、深耕翻土等，主要是從物理方面直接將受到重金屬污染的土壤進行轉移集中處理，使被修復地區土壤重金屬含量降低。例如，汕頭市貴嶼鎮重金屬污染典型土壤修復示范工程項目就是用了客土填埋法處理污染土壤。

工程修復對土壤重金屬污染進行治理具有消除徹底、效果穩定的優點，缺點是實施工程量大、費用高，且會破壞土體結構，使得土壤肥力下降[4]。另外，還要對換出的污染土壤進行堆放和處理。

3.2 化學修復

化學修復主要是向土壤中加入固化劑，通過對重金屬的沉淀、吸附、氧化還原等作用改變重金屬在土壤中的存在形態，降低重金屬的遷移性和生物有效性[5-6]。目前，常用的重金屬改良劑有石灰、磷酸鹽、沸石、無機礦物、有機堆肥和微生物等。化學修復的另一種方式是進行化學淋洗，在受污染土壤中加入化學溶液，將土壤固相中的重金屬轉移到液相中并提取出來，再對提取液進行進一步處理[7]。化學淋洗的關鍵是找到合適的提取劑，既能提取各種形態的重金屬，又不破壞土壤結構，不產生二次污染[8]。

相較于工程修復，化學修復對土壤重金屬的治理成本相對較低且便于施行，但易對土壤產生二次污染。例如，甘肅省白銀市城郊東大溝流域農田土壤重金屬污染土壤修復工程就是使用化學淋洗作為主要修復手段。

3.3 生物修復

生物修復技術主要是利用動物、植物、微生物來固定或者清除土壤中的重金屬，來達到減輕土壤重金屬污染的目的。

1）植物修復技術。植物修復技術的核心是找到超富集植物[9]，利用植物及其根際微生物體系的物理、化學或生物過程來吸收、揮發、轉化、降解或固定土壤重金屬污染物[10-11]。植物修復技術以其經濟、清潔、環保、安全、不擾動土壤結構、不造成二次污染等特性逐漸引起學術界和政府部門廣泛重視，是近年來發展起來的一種主要用于清除土壤重金屬污染的綠色、生態友好技術，已成為解決土壤重金屬污染問題的重要手段[12]。例如，廣西大環江流域土壤重金屬污染治理工程項目就是利用植物修復作為主要技術手段施行修復。

2）動物修復技術。動物修復是利用土壤動物群，如蚯蚓、鼠類等通過吸收轉化或分解改善土壤理化性質，促進植物和微生物的生長來幫助進行土壤污染的修復。主要作為植物和微生物修復的輔助手段配合施行。

3）微生物修復技術。微生物修復技術是利用土壤中某些微生物（如藻類、細菌、真菌等）對重金屬污染物進行吸附、沉淀、氧化和還原等作用，將重金屬污染物轉變成無毒或低毒產物從而降低污染程度[13]。微生物不能直接降解重金屬但可改變重金屬的物理或化學特性影響重金屬的遷移與轉化[14]。

與傳統物理化學修復方法相比，微生物修復的最終產物大多是無害、穩定的物質，不破壞植物生長所需的土壤環境，不易產生二次污染，操作簡單，投資少見效快效益高[15]。

4 對策和建議

近年來，重金屬污染事件屢見不鮮，尤其是湖南省的“鎘大米”事件，更是為人們敲響了警鐘。土壤重金屬污染與農產品安全息息相關，并通過土氣、土水界面與大氣環境和水環境相關聯。耕地土壤的保護和受重金屬污染土壤的修復，對于農產品質量安全，保障廣大人民群眾的生命健康具有重大意義。

目前，湖南省采取的是治理和調整兩條路線同時進行。其中治理主要是利用“VIP+n”的方法。“VIP+n”指采用低鎘水稻品種（V）、淹水灌溉（I）和施用石灰等調節土壤酸度（P）組合的水稻降鎘生產技術模式；“n”是指施用土壤調理劑、葉面阻控劑、集中育秧、翻耕改土和病蟲害統防統治等降鎘修復技術手段。該方法主要是通過改變重金屬在土壤中的存在狀態降低其活性，降低重金屬的生物有效性，來阻止農作物對重金屬的吸收，是一種治標的方法。所以，還需要繼續完善“VIP+n”的修復方式，提高降低重金屬活性的效果，減少重金屬在農產品中的殘留量。嘗試結合生物修復技術，從土壤中去除超標重金屬，實現標本兼治，從根本上解決重金屬超標治理的問題。

調整是對治理效果不明顯的地區進行種植結構調整，主要是調種重金屬低積累的阻隔品種和將水稻改種為油菜或大豆等其他經濟作物，以此來避免重金屬對人們身體健康的危害。建議聯合應用植物阻隔、化學鈍化修復措施，更好地保障受污染耕地的安全利用。

參考文獻：

[1] 曹越，高志剛，閆淑萍，等.土壤重金屬污染危害及生物修復技術研究[J].環境科學與管理，2010，35（6）：65-67.

[2] 劉衛柏，萬婷婷，王亞華，等.湖南省長株潭地區重金屬污染耕地治理的調查與建議[J].“三農”決策要參，2016（49）：1-16.

[3] 彭曉春，陳志良，董家華，等.長株潭城市群的土壤重金屬分布特征[J].貴州農業科學，2011（9）：213-216.

[4] 崔斌，王凌，張國印，等.土壤重金屬污染現狀與危害及修復技術研究進展[J].安徽農業科學，2012，40（1）：373-375.

[5] 陳玉娟，符海文，溫淡茂，淋洗法去除土壤重金屬研究[J].中山大學學報：自然科學版，2001，40（2）：111-113.

[6] 夏星輝，陳靜生.土壤重金屬污染治理方法研究進展[J].環境科學，1997，18（3）：72-76.

[7] BolanN S， Duraisamy V P. Role of Inorganic and Organic Soil Amendments on Immobilisation and Phytoavailability of Heavy Metals： a Review Involving Specific Case Studies[J]. Soil Research，2003，41（3）：533-555.

[8] 周啟星.污染土壤修復的技術再造與展望[J].環境污染治理技術與設備，2002，3（8）：36-40.

[9] 劉周莉，何興元，陳瑋.忍冬：一種新發現的鎘超富集植物[J].生態環境學報，2013（4）：666-670.

[10] Schnoor J L，Licht L A，Mc Cutcheon S C，et al.Phytoremediaton of organic and nutrient contaminants[J].Environmental Science Technology，1995，29：318-323.

[11] 張從，夏立江.污染土壤生物修復技術[M].北京：中國環境科學出版社，2000.

[12] 串麗敏，趙同科，鄭懷國，等.土壤重金屬污染修復技術研究進展[J].環境科學與技術，2014（s2）：213-222.

[13] 滕應，駱永明.污染土壤的微生物修復原理與技術進展[J].土壤，2007，39（4）：497-502.

[14] 黃占斌，焦海華.土壤重金屬污染及其修復技術[J].自然雜志，2012，34（6）：350-354.

[15] 錢春香，王明明，許燕波.土壤重金屬污染現狀及微生物修復技術研究進展[J].東南大學學報（自然科學版），2013，43（3）：669-674.

（責任編輯：趙中正）