土壤重金屬污染特征及修復技術評價

吳燕飛 田翠翠 王夢涵

摘要? ? 土壤重金屬污染對生態環境和人體健康存在諸多潛在風險，受到越來越多的關注。本文綜述了我國土壤重金屬污染的一般特征、來源、危害，總結了國內外關于重金屬污染的研究現狀，探討分析了常用的幾種重金屬修復技術的優劣，以期為我國重金屬污染的研究治理提供借鑒。

關鍵詞? ? 土壤重金屬污染;污染特征;修復技術;評價

中圖分類號? ? X53? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）12-0156-02

Abstract? ? Soil heavy metal pollution has many potential risks to the ecological environment and human health.This paper overviewed the general characteristics，sources and hazards of soil heavy metal pollution，summarized the research status of heavy metal pollution at home and abroad，and discussed the advantages and disadvantages of several commonly used heavy metal remediation techniques，in order to provide general reference for the research and remediation of heavy metal pollution in China.

Key words? ? soil heavy metal pollution;pollution characteristic;remediation technique;evaluation

土壤是構成生態系統的基本環境要素，是人類賴以生存和發展的重要物質基礎，土壤環境質量事關農產品質量、飲用水安全和人體健康，是重大的民生問題。20世紀以來，隨著經濟的飛速發展和工業化進程的加快，土壤重金屬污染日益嚴重[1]。2017年10月18日，習近平同志在十九大報告中指出，堅持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節約資源和保護環境的基本國策。開展土壤重金屬污染調查研究，對于后續土壤環境相關工作的展開具有重要意義。

1? ? 土壤重金屬污染特征

1.1? ? 土壤重金屬污染概念及特點

土壤重金屬污染是指因人類生產活動，使得土壤中某種重金屬元素顯著高于其本底含量（背景值），并對周圍生態環境造成嚴重影響，使環境惡化，最終危害人體健康的一種現象[2]，主要包括汞、鎘、鉛、鉻和砷等污染，生物毒性顯著。重金屬污染具有沉積性、滯留時間長、隱蔽性強、毒性大、化學行為和生態效應復雜、不易被微生物降解及污染有不可逆性等特點，治理和恢復的難度大[3]。

1.2? ? 土壤重金屬污染來源

土壤是一個開放系統，土壤中重金屬污染物來源復雜、污染途徑多樣[4]。人類工礦業生產和農藥化肥的施用是土壤中重金屬污染物的主要來源[5]，此外還包括生活垃圾、家禽飼養、交通運輸等產生的重金屬污染物經日曬、雨淋等作用而污染土壤[6]。

1.3? ? 土壤重金屬污染危害

土壤重金屬污染嚴重危害著土壤環境質量安全，對人體健康構成嚴重的威脅[4]。研究顯示，重金屬污染物對土壤的危害主要表現：一是對土壤微生物和動植物造成影響。重金屬污染影響植物生長[8]，影響生態系統中土壤微生物生物量和土壤酶活性[9]。二是對周圍環境造成污染。當土壤中的重金屬元素大量富集，隨著環境因素的變化，可能對地下水和大氣環境造成污染[10]。三是對人體健康造成危害。重金屬毒性效果強[11]，其在食物鏈中的生物富集極具危險性[12]，嚴重影響人們的身體健康。如，日本1953—1956年水俁病（Hg污染）、1955—1972年骨痛病（Cd污染）、1961年四日市哮喘（SO2和重金屬粉塵復合污染）以及我國南方地區經常報道的“鎘大米”“鉛大米”、血鉛超標、汞中毒等事件。

2? ? 土壤重金屬污染研究現狀

2.1? ? 土壤重金屬污染現狀

2005年4月至2013年12月，環保部（今生態環境部）會同國土資源部對全國土壤污染狀況進行了調查。結果顯示，中國土壤污染總超標率為16.1%，無機污染物超標點位數占全部超標點位的82.8%，其中鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅和鎳的超標率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%和4.8%。土壤環境污染日益加劇，且污染點位仍在增加、污染范圍在擴大、污染種類在增多，出現了更加復雜的復合型、混合型污染，現已對糧食及食品安全、飲用水安全、人居環境健康以及經濟社會的可持續發展構成了嚴重威脅。

2.2? ? 土壤重金屬調查現狀

目前，我國已開展了土壤污染狀況調查和農產品產地土壤重金屬污染調查等工作，初步掌握了我國土壤污染總體狀況，但早期調查精度尚難滿足土壤污染防治工作需要。2016年5月，國務院正式向社會公開《土壤污染防治行動計劃》（“土十條”）全文，后全國各省市陸續公布具體的土壤污染防治工作方案，要求以農用地和重點行業企業用地為重點，開展土壤污染狀況詳查。目前，該項工作正在如期進行中。

2.3? ? 土壤重金屬研究現狀

近年來，國內外在重金屬污染研究上的熱點及取得的主要成果：一是確立了世界和區域范圍內的土壤主要重金屬元素背景值以及相應的環境質量標準、食品衛生標準和排放標準;二是查明了重金屬在不同生態系統中的遷移、轉化和循環規律[13];三是系統研究了重金屬對生物體的毒性效應及影響機制，從宏觀至微觀水平上對重金屬在生物體內的吸收、遷移、富集、毒害以及生物體的解毒和抗性機理方面開展了研究[14];四是對重金屬污染的治理相繼發展了物理、化學和生物方法;五是建立了較完善的各種主要重金屬元素分析測定方法和規范;六是出版和發行了大量高質量的專著和期刊[15]。

3? ? 土壤重金屬污染評價與修復

3.1? ? 土壤重金屬污染評價

土壤重金屬污染評價主要就是評估土壤中的重金屬元素對土壤環境可能造成的影響以及危害，并對其危害程度進行量化，以便有針對性地進行預防以及治理，從而減輕其對生態的危害程度。目前，國內外常用的土壤重金屬污染評價方法為指數法，評價主要集中在生態風險評價和人體健康風險評價2個方面[16]。據統計，常見的幾種方法及其優缺點如表1所示。

3.2? ? 土壤重金屬污染修復

重金屬污染土壤修復主要是指通過物理方法、化學方法和生物技術等多種措施對土壤中存在的重金屬進行清除，或將其固定在土壤中，限制其遷移活動，從而達到土壤修復的目的[17]。常見重金屬修復技術情況及優缺點對比見表2。

3.2.1? ? 物理修復。物理修復是指通過各種物理過程將污染物從土壤中去除或分離的技術，傳統物理修復包括物理分離、換土法、熱處理、電動力學修復和玻璃化技術等。這種方法的優點是快速、高效，可用于處理各種污染物;缺點是只能暫時轉移污染物，但不會改變原有土壤性質，且工程量大，施工過程中易造成二次污染。

3.2.2? ? 化學修復。化學修復是一種有效的原位修復技術，主要包括淋濾法和化學固定技術。化學淋濾是指利用外力或重力作用推動淋洗液流過污染土壤，使污染物從土壤中清洗遷移出來;原位固定技術是向土壤中投入化學試劑（如固定劑、改良劑、穩定劑等）或化學材料，使土壤中污染物與化學試劑發生吸附、沉淀、絡合、離子交換、氧化還原等反應，形成不溶性或移動性差、毒性小的物質，從而降低其毒性和生物有效性。這種方法的優點是操作簡單且修復治理效果適中;缺點是修復過程中只改變了污染物的賦存狀態，易造成土壤所需元素的流失，導致土壤二次污染的可能性也較大。

3.2.3? ? 生物修復。生物修復是指利用生物的某些特征（如酶、胞外多聚物及有機酸）來吸收、抑制、轉化和改善重金屬污染，一般指植物修復。目前，全世界共發現400余種具有重金屬超量累積效應的植物，其中鎳累積植物有320余種、鈷有30種、銅有34種、硒有20種、鉛有14種[18];我國發現的鎘累積植物也有20多種[19]。此外，蜈蚣草對砷、東南景天對鋅、商陸對錳等具有超富集性[15]。這種方法的優點是綠色環保、價格低廉，無二次污染;缺點是周期長，運用條件較苛刻。

4? ? 結語

重金屬污染土壤的治理是一個世界性難題，雖然很多方法如物理法、化學法和生物法相繼問世，但每種方法都有各自的應用范圍和局限性。在修復實踐中，目前沒有一種技術可適用所有污染場地的修復，實際操作中需要綜合考慮土壤環境條件、污染物類型、污染物來源、修復后土地用途、經濟成本、修復周期等因素，有針對性地選擇一種或幾種修復技術進行治理。

相較于歐美國家歷經逾40年發展后較成熟的污染調查和修復市場體系，我國關于土壤環境質量的調查和修復尚處于起步階段，基礎積累和技術儲備有待加強，環境管理框架體系亟須完善，修復產業鏈的形成還需較長時間的培育。今后仍需加大基礎研究投入，進行熱點聚焦，增加自主創新，注重核心技術機理研究，提升技術水平和工程經驗，加強研究成果的應用轉化。

5? ? 參考文獻

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