四川省典型土壤重金屬污染修復案例研究

沈棟梁袁宏白苒楠陳亮中羅義趙利

（ 1. 四川能投環境工程投資有限公司，四川成都 610041； 2. 四川省核工業地質調查院，四川成都 610061）

1 引言

2016 年國務院印發《 土壤污染防治行動計劃》（ 簡稱“ 土十條”），四川省根據地區特點成立了大氣、水、土壤污染防治“ 三大戰役”領導小組，并先后制定多項地方政策，特別是《 四川省土壤污染治理與修復規劃》為省內土壤修復工作開展指明了方向。然而同東部發達地區土壤污染治理工作相比， 四川省的重金屬污染土壤修復治理相對滯后， 尚未形成系統的治理經驗和體系。因此，本文以四川省現有的4 個典型重金屬修復案例為分析對象， 重點就典型案例污染成因、施工工藝、治理效果和生態環境效益進行分析與評價， 以期為今后四川省其他項目提供參考與借鑒。

2 土壤重金屬污染來源及危害

土壤重金屬污染來源于自然因素和人類活動，其中自然因素包括土壤自身含有的重金屬元素與大氣沉降，人類活動主要與工農業生產、交通運輸等密切相關。

2.1 土壤重金屬污染來源

2.1.1 自然因素

土壤由巖石風化而來， 形成過程中由不同的母體金屬母體材料形成的環境本底值差別很大， 與普通土壤金屬背景值相比， 礦床附近形成的土壤的金屬背景值高很多。 森林火災、火山噴發等自然活動產生的重金屬粉塵通過遠距離漂浮、沉降、降雨等作用進入水體和土壤中，造成土壤重金屬污染。

臧文超等［1］詳述了Pb，Cd，Hg 3 種元素通過大氣、水體、土壤媒介遷移轉化規律，Pb 經大氣和水體可跨國界遠距離傳輸，但在土壤中以螯合態存在，遷移能力很弱；Cd 在大氣、水體和土壤中遷移能力弱；大氣傳輸造成了全球Hg 污染，水體和土壤遷移能力較大氣傳輸弱，95%以上的Hg 經土壤遷移能迅速被吸收或固定。

2.1.2 人為因素

土壤重金屬污染的成因中， 人類活動包括工業生產、農業生產和交通運輸三方面。工業“ 三廢”主要來自采掘、冶金、煉油、電子制造等行業，農業污染源主要是施用農藥、 化肥和污水灌溉及農林廢棄物處置， 而交通行業為運輸工具產生的重金屬粉塵和氣體逐漸轉移到線路兩側土壤中造成的污染。

張乃明等［2］分析了Hg，Cd，As，Cr，Pb 5 種重金屬元素在傳統工業的污染成因：（ 1）燃煤、冶煉和汞制劑是Hg 污染的主要成因，貴州萬山汞礦區爐渣總含量高達4.46 μg/L；（ 2）Cd 主要來自采礦和冶煉；（ 3）As 主要來自燃煤、冶煉和農藥制造，甘肅白銀地區16.3%土壤超過臨界值，最高達149 mg/kg；（ 3）電鍍、制革和鉻渣造成了Cr 污染，馬鞍山市郊土壤含鉻量高達950 mg/kg；（ 5）采選、電池、電鍍和涂料行業引發了Pb 污染，湖南桃林鉛鋅礦區Pb 含量高達1 601±106 mg/kg。

張慧文等［3］綜述了北京、沈陽、寧夏等地Pb，Hg，Cu，As，Cr，Cd 等重金屬元素超標誘因為污水灌溉，著重指出重金屬污染導致的土壤板結、鹽漬化、肥力下降等并發問題，就重金屬在水稻、玉米、蔬菜的生物富集及由此導致的減產進行了論述。

梁斌 等［4］以 成 都 平 原 區29 518.25 畝（ A 區15 010.7 畝，B 區14 507.55 畝）農用地為研究對象，發現區域內污染因子為Cd，污染因素分析按遞減順序排列分別為大氣沉降、灌溉水和復合肥，A 相對貢獻率分別為68.0%，29.2%和2.8%，B 相對貢獻率分別為96.4%，2.5%和1.1%， 區域內大氣降塵主要來源于磷化工廠廢氣和煙塵。 課題組先后用4 年時間采用原位鈍化技術、植物修復技術（ 水稻、川芎、龍葵、煙葉）和化學淋洗技術對研究區進行了系統試驗，發現由石灰、膨潤土和生物質炭組成的鈍化劑可產生協同作用降低Cd 活性，研究B 區煙葉對Cd 的吸收量達20～50 mg/kg。

張昭昱等［5］選取四川省某鉛鋅礦尾礦庫進行研究，發現了礦區周邊環境重金屬污染特征：尾礦庫周邊土壤Pb，Zn，Cd，As 均超過污染限值，Pb 和Zn 相關系數為0.951，達到極顯著相關，選礦廠廢水至尾礦庫明渠、 尾礦庫滲濾液排水溝附近土壤達中度污染。 李志濤等［6］以四川省江安縣某硫鐵礦區周邊農田土壤為研究對象解析了重金屬來源， 工礦業活動因素造成了Cr，Ni，Cu 和Cd 污染，Hg 和As 來自自然因素，Zn 具有雙重來源。

2.2 土壤重金屬污染的危害

土壤中過多的重金屬直接被植物吸收， 將損害植物生長甚至造成死亡。在重金屬脅迫下，有時會影響農作物對氮、 磷和鉀養分的吸收， 抑制農作物生長，并導致農產品產量下降。 另外，土壤重金屬污染會導致農產品重金屬超標，威脅農產品安全使用。

食物鏈生物富集作用引起重金屬積累， 危害人類健康，土壤重金屬還可能通過影響水體、大氣環境間接威脅人類健康。 攝入Hg 后，Hg 會直接沉入肝臟，對大腦、神經和視力造成極大損害。 Cd 會引起骨骼、肝臟和腎臟損害，并導致腎功能衰竭，引起高血壓和心腦血管疾病。 Pb 毒性很大，進入人體后很難排除，Pb 直接傷害人腦細胞，特別是胎兒神經系統，并可能導致先天性智力低下［7］。

3 典型土壤重金屬污染修復案例

3.1 遂寧市船山區保升鄉農藥廠廢棄場地及周邊土壤治理與修復項目［8］

項目由廣西博世科環保科技股份有限公司進行修復工程，占地面積182 畝，其中，原農藥廠區面積36 畝，場地土壤檢測特征污染物為As 和Pb，監測最大值分別為70.5 mg/kg 和3 810.0 mg/kg， 最大超標倍數分別為2.53 倍和3.76 倍；周邊受污染耕地146畝，農田土壤檢測主要污染物為Cd，監測最大值為1.70 mg/kg，最大超標倍數1.83 倍。 項目農藥廠場地As修復目標值為20 mg/kg，Pb 修復目標值為800 mg/kg；農用地土壤治理修復目標為農產品可食用部分中As，Pb，Cd 3 種元素達標率100%。

農藥廠場地采用固化/穩定化技術進行治理，修復方式為原地異位修復，場地土壤污染治理工藝：污染土壤清挖—篩分預處理—修復藥劑混合—堆置養護—檢驗（ 場外）—土壤回填—地表阻隔。 在場地內修建600 m2密閉彩鋼板修復車間并設置尾氣收集裝置，底部鋪設HDPE 膜（ 1.5 mm 厚）和絲無紡土工布（ 400 g/m2長），其上進行水泥硬化。 建設180 m2藥劑庫，地面進行水泥硬化防滲處理。土壤清挖按照分區、分層、分污染物原則，合理布置清挖區域，各區域再按第一層0～0.5 m、 第二層0.5～1.0 m 的標準進行清挖。污染土壤利用篩分斗將粒徑大于5 cm 的雜質去除， 利用藥劑混拌設備將土壤與穩定化固化藥劑按比例混合，采用一體化篩分破碎后堆置養護24 h 運至待檢區取樣檢測， 檢測合格后回填至原清挖區域所建地表阻隔系統。 阻隔系統地表和底部均采用進一步水泥硬化地面，保證阻隔效果，農藥廠場地治理工程已完成等待環保驗收。

146 畝農用地土壤采用農藝調控＋土壤鈍化協同處置，其中62 畝農田作為安全利用區采用水旱輪作及管護治理方式。農藝調控采用水旱輪作方案，每年5—9 月種植2 茬水稻， 水稻收獲后實施排水曬田，田面干燥后進行旋耕整地并于每年10 月至次年4 月種植1 茬油菜， 耕作期間嚴格管控肥料和農藥種類及施用量，除草設計和水分調控因地制宜。土壤鈍化綜合考慮安全性、實用性和有效性，按照《 土壤調理劑 通用要求》（ NY/T 3034—2016）標準，并結合省內外工程實踐選用土壤鈍化劑， 鈍化劑配施結合水稻栽培前旋耕整地統一進行， 調理劑施用后進行旋耕整地能充分與土壤混勻達到良好的調理效果。

3.2 綿陽市安州區農用地土壤污染治理與修復項 目［9-10］

項目由北京建工環境修復股份有限公司和永清環保股份有限公司分2 個標段進行修復工程。 項目范圍共計1 524 畝，包括安州區河清鎮、迎新鄉、秀水鎮等5 個地塊。 根據2 次采樣調查結果和評估報告，治理區域主要污染物是Cd，平均值1.45 mg/kg，最大值達2.51 mg/kg。污染成因為自然因素和外部污染輸入綜合作用， 其中自然因素為涪江水系第四系新沖積物和山前沖洪積物， 外部輸入來源主要有大氣沉降和肥料施用。

按照《 土壤環境監測技術規范》，項目1 524 畝農田均為安全利用類， 采用重金屬內梅羅指數法對安全利用類農用地進行污染分級， 其中輕度污染區369 畝，中度污染區558 畝，重度污染區597 畝，占比分別為24.2%，36.6%和39.2%。 根據《 農用地土壤污染治理與修復項目實施方案編制指南（ 征求意見稿）》，項目輕度、中度和重度3 個區域共同治理目標是農產品可食部分的Cd 超標率小于或等于10%，中度和重度污染區有效態Cd 含量降低至0.40 mg/kg，重度污染區總Cd 平均值含量降低10%。

修復技術選擇如下：（ 1）輕度污染區,功能有機肥＋低累積作物輪作；（ 2）中度污染區，土壤鈍化劑＋低累積作物輪作；（ 3）重度污染區，植物萃取＋低累積作物輪作＋土壤鈍化劑。 低累積作物選用水稻和油菜，植物萃取選用籽粒莧和長香谷2 種超富集植物，土壤鈍化劑以黏土礦物（ 海泡石、膨潤土等）、硅鈣材料（ 石灰、硅酸鹽等）、有機材料（ 腐殖酸、泥炭等）為主。 為避免超富集植物秸稈對環境造成重金屬二次污染， 需將鑒定結果為危險廢棄物的收割秸稈委托有資質單位進行焚燒和填埋處置。

項目實施有效控制了土壤污染， 具有顯著的環境、社會和經濟效益。 1 524 畝農用地降低了區域內重金屬Cd 的生物有效性，實現安全利用，種植低累積作物和超富集植物， 有效控制了重金屬向農作物富集。示范工程建設具有宣傳教育和示范引導作用，為四川省實施類似工程、保護土地資源、恢復土地生態經濟功能提供了指導借鑒。

3.3 瀘州市鉻渣場地周邊土壤污染治理與修復項目［11－12］

項目總投資6 909.07 萬元， 由北京高能時代環境技術股份有限公司進行修復工程。根據評估報告，項目原廠址為瀘州長江化工廠生產紅礬鈉（ 重鉻酸鈉）場地，土壤pH 值整體偏酸性，總Cr 濃度分布在0～1 500 mg/kg，最大濃度20 296.7 mg/kg；Cr6＋（ 總量）濃度分布在0～50 mg/kg， 最大濃度4 258.9 mg/kg；Cr6＋浸出濃度分布在0～1 mg/L，最大濃度17.2 mg/L。Cr 污染來源主要分布在鉻渣堆場， 治理修復面積43 661.77 m2， 修復工程完成治理修復土方量約8.9 萬m3，含Cr 污水量約1.3 萬m3，含Cr 污泥危險廢物約1 083 m3。

項目采用異位固化/穩定化修復技術和安全填埋技術對污染土壤進行修復治理， 處理后基坑四壁目標值Cr6＋（ 總量）0.77 mg/kg， 污染土壤Cr6＋浸出濃度0.5 mg/L，總Cr 浸出濃度1.5 mg/L，土壤修復合格后回填至廠內阻隔填埋。含Cr 污水采用亞硫酸鈉藥劑還原＋pH 調節＋絮凝沉淀＋中和處理后達標排放，污水處置排放標準為《 地表水環境質量標準》（ GB 3838—2002）中V 類水標準（ Cr6＋0.1 mg/L），經板框壓濾機脫水后含鉻泥進行委托處置。

新建固化/穩定化處理場1 個，面積約5 190 m2，固化場采用2 層無紡土工布中層焊接高密度聚乙烯雙光面膜進行防滲處理， 防滲層上澆筑15 cm 厚度C20 混凝土面層；固化場設截污溝和集水坑。 于原鉻渣堆場建設庫容量約9 萬m3阻隔填埋場，場底和邊坡均做防滲處理，填埋場四周設置縱、橫向滲流控制暗溝，填埋作業完成后及時進行封場，建設排氣、排水、覆蓋和植被層等多層覆蓋系統。 項目于2019 年1 月完成環保驗收。

項目配套建設260 m2展覽館，向公眾公開展示該污染場地的歷史背景，Cr 污染土壤的潛伏性、危害性、修復治理過程的復雜性。

3.4 古藺縣耕地土壤污染治理與修復項目［13－14］

項目由北京建工環境修復股份有限公司進行修復工程，項目所在地位于古藺縣石屏鎮。利用ArcGis中的克里金插值法，徐繼林［15］確定了重金屬污染區分布特征、污染范圍和程度。該項目原始污染源為廢氣、廢渣和廢水，廢氣為土法煉磺排放的SO2氣體，導致土壤嚴重酸化，廢渣為磺廠棄置的硫磺殘渣，占地約1 300 畝，棄置總量高達1 300 萬m3，間接受污染面積超過3 000 余畝，廢水為煉磺排放的廢水。 其中土壤污染主要為Cd，Cr 和Hg 3 種元素，重金屬污染來自煉磺和渣場； 土壤重金屬污染程度按區域劃分，位于警戒線等級占比25.66%，處于輕度、中度、重度污染范圍占比分別為29.84%，23.18%，21.32%。

該項目2012 年11 月被列為省級試點工程正式啟動，2015 年被列為全國第一批14 個中央財政資金支持項目。按照工程實施方案，項目主要采取工程措施、化學措施和生物措施聯合治理修復，其中重度污染區采用客土法進行處置， 中度以下污染土壤采用微生物＋植物、化學鈍化＋微生物進行治理。工程措施中采用田塊修筑和地理保持進行了土地平整工程，采用挖高填低、坡地土移動進行了梯地工程，土壤酸化施用酸化土壤改良劑進行改善； 化學措施主要是添加生石灰進行酸堿中和， 施用復合肥和農家肥進行有機物添加； 生物措施主要采取種植綠肥和豆科作物，同時施用相關肥料熟化土壤，從而增加土壤肥力。

項目完成275.2 畝耕地土壤治理與修復， 并于2017 年12 月完成環保驗收。 項目的實施有效地阻斷了磺渣的后續污染，同時通過修筑水平梯田、完善田間道路和灌排系統， 使耕地土壤正常生態功能獲得修復，土地能用于正常農業生產。

4 結論和建議

2019 年3 月，由四川省生態環境廳主持的農用地土壤污染詳查工作基本完成， 全省共布設點位28 143 個，累計采集表層土壤樣品、水稻樣品、深層土壤樣品分別為28 143，3 158，3 685 份， 制備、流轉、入庫樣品約20 萬份，分析測試樣品近8 萬份［16］。由于起步較晚、基礎薄弱、污染成因復雜、地方治理修復經驗欠缺等原因，四川省自2010 年以來僅開展不足30 項修復工程。 本文簡析了遂寧船山、綿陽安州、瀘州和古藺幾個典型案例并提出如下建議：

（ 1）加強引導。 作為西部大開發重點區域、人口和農業種植大省，四川近年經濟加速發展，在理清歷史和現有重金屬污染的前提下， 地方環保部門應嚴控新建污染土壤環境的項目， 積極引導污染事故責任人、調查與評估單位、修復治理企業、社會公眾對重金屬污染土壤的參與和治理工作。

（ 2）污染治理。針對經過調查和評估確實存在污染的土地，應履行“ 誰污染、誰治理”責任，對于污染事故責任不清、治理修復資金無保障的項目，環保部門應爭取國家和地方修復資金，聯合土地所有者、使用者和修復企業共同制定修復治理方案， 嚴把修復質量關，保障修復效果和生態環保效益。

（ 3）體系完善。四川組建了大氣、水、土壤污染防治“ 三大戰役”領導小組和土壤污染治理與生態修復專業委員會，但行業治理體系建設比較滯后，尚未形成系統治理經驗。為此，今后的重金屬污染修復研究項目和治理工程應充分借鑒國內外先進成熟、 成本可控的已有案例經驗，不斷完善自身體系。