工業(yè)用地中土壤重金屬污染治理研究

曲少東

【摘 要】在工業(yè)生產的過程中，由于重金屬污染物的排放，使得工業(yè)生產用地受到不同程度的污染。同時生態(tài)圈是一個有機的統(tǒng)一整體，如果重金屬污染物進入工業(yè)用地中，那么與其相關聯(lián)的地表水及農業(yè)用地也會受到影響，進而會影響整個生物鏈。在分析土壤重金屬污染治理的現(xiàn)狀及形態(tài)的基礎上，指出土壤中重金屬治理的方法，并提出相應的修復解決措施，以期能夠最大限度地治理工業(yè)用地污染物，保障生物鏈的安全。

【關鍵詞】工業(yè)用地;重金屬;污染;土壤

【中圖分類號】X53 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）01-0141-02

在農業(yè)生產和自然環(huán)境中，土壤是最重要的資源，其對農業(yè)生產及環(huán)境十分重要。20世紀60年代初期，在日本曾發(fā)生一起嚴重的工業(yè)用地土壤污染引發(fā)的嚴重事故：由于鉛鋅廠所排放的含鉻廢水排放到工業(yè)用地中，在沒有任何處理措施的情況下，進入排水系統(tǒng)流入農田中，使得稻米中的鎘含量明顯超標。隨后進入人體，導致居民骨骼系統(tǒng)遭到嚴重的破壞，從而引發(fā)全世界毛骨悚然的中毒事件[1]。在我國20世紀80年代末，隨著工業(yè)化水平的提高，重金屬的使用和產量都在顯著增加。隨之而來的是重金屬污染不斷加重。但是，人民生活質量的穩(wěn)步提高，“綠水青山便是金山銀山”的理念更加深入人心。因此，土壤中重金屬污染問題受到人們的廣泛關注[2]。

1 土壤中重金屬的污染現(xiàn)狀及其形態(tài)

1.1 土壤中重金屬的污染狀況

土壤是一個開放的、具有很好緩沖功能的動態(tài)系統(tǒng)，在和周圍的環(huán)境交換物質的過程中，工業(yè)生產中的重金屬將不可避免地進入該系統(tǒng)中。并且，重金屬對于土壤的污染是十分嚴重的，工業(yè)廢渣、廢水及含有重金屬的農藥長年累月地不斷積累，使得重金屬不斷沉積于工業(yè)用地中[3]。

1.2 重金屬在土壤中的形態(tài)

在工業(yè)用地生態(tài)系統(tǒng)中，受到重金屬污染的土壤會通過不同的形式流失到外界與之相關的環(huán)境中。最常見的類型有雨水的不斷沖刷、土壤的搬運等。其對人體的危害不僅受到化學性質和污染元素的遷移系數(shù)影響，更是由土壤所處的環(huán)境因素及其用途所決定。另外，重金屬還通過各種反應如溶解、凝聚和吸附進入土壤中，形成不同的化學形式。因此，研究土壤中的重金屬形態(tài)的轉變具有十分重要的意義[4]。

2 重金屬污染土壤的治理途徑

根據(jù)國際慣例，通常將鎘、鉛等重金屬作為環(huán)境污染較嚴重的因素。而銅和鋅在含量很少的時候，對土壤的毒害作用并不大。當達到一定量時，也會成為環(huán)境污染的金屬。重金屬影響最大的是植物，當在植物體內含量達到一定量時會使植物產生萎黃、產量下降等明顯癥狀。因此，為將損失減到最小，對于重金屬污染，通常采用預防為主，防治結合的原則。

2.1 工程治理措施

重金屬元素化學性質穩(wěn)定，大多數(shù)情況下以游離態(tài)存在，不易在土壤中去除，容易造成中毒。為了減少污染和土壤中重金屬的危害性，通常采用工程措施改良土壤法、電化法、沖洗絡合法和熱處理法，以期能夠最大限度地減少重金屬的溶解度。

（1）改良土壤法。這種方法適用于小面積處理土壤的嚴重污染。一種方法是覆蓋一層未被污染的土壤;另一種方法是更換全部或部分被污染的土壤，被更換的厚度應該比耕地土壤的大。這是減少土壤重金屬含量的有效方法，并且是在土壤中控制重金屬污染的一種實用而有效方法。但是，這種方法需要大量的人力和財力，同時在換土的過程中，也有可能導致土壤的嚴重污染。因此，從理論上來說，這對于控制重金屬污染土壤并不是最好的方式。

（2）電化法。這種方法是在美國路易斯安那州立大學的原位土壤污染整治開發(fā)的基礎上加以改進的。它也可以被稱為電動修復，從成本來看是相對經濟合理的。其特別適用于低滲透的黏土和淤泥，經粗略計算，成本是每立方米污染土壤約花費100美元。

（3）沖洗絡合法。污染土壤中的重金屬，經過用水洗滌后，其重金屬會遷移到更深的根外層，降低了作物的根區(qū)域的重金屬離子濃度。為了避免重金屬的二次污染，可以將含有配體的某些化合物用于沖洗土壤，借以穩(wěn)定的絡合物形式使得小面積的污染得以處理。但是，這一方法的弊端是重度污染土壤的處理容易造成一些有益元素的浸出和沉淀，導致土壤肥力明顯減弱。

（4）熱處理法。對于一些污染物比較特殊的金屬而言，熱處理是一種有效的方式。例如，對于金屬汞，在受熱條件下，其能夠快速地從土壤中析出。其原理是注入熱蒸汽進汞污染的土壤，推動從土壤回收并再處理它的揮發(fā)。當與土壤處理，土壤優(yōu)先斷裂，并加入到土壤，使分解汞化合物。在兩個階段中，低溫氣體和高溫氣體加入到干燥土壤中，除去其他揮發(fā)物質，最后蒸發(fā)土壤中的汞并收集揮發(fā)性汞蒸氣。總之，利用工程措施處理土壤中重金屬污染具有明顯的優(yōu)勢。

2.2 工業(yè)用地土壤調控措施

重金屬從土壤中被作物吸收，這不僅取決于重金屬的含量，也受土壤性質、水分條件等一系列不同條件的影響。所以，土壤中的重金屬的活性可以通過調節(jié)土壤pH、有機質等來降低重金屬的利用度，并降低從土壤轉移到作物的含量。

3 重金屬污染土壤植物修復

3.1 植物修復的概念和類型

隨著人們越來越重視環(huán)保，一些科學家開始探索新的方法來控制重金屬污染，同時希望不破壞土壤生態(tài)環(huán)境，維護土壤結構和微生物的穩(wěn)定性。植物修復應運而生，為重金屬污染修復帶來了新的希望。植物修復是指利用植物吸收重金屬，最終達到去除土壤中的重金屬，也被稱為綠色恢復或生物修復。這是環(huán)境污染治理的新的應用技術，用于修復的植物包括植物學所有植物。

3.2 重金屬污染土壤植物修復

通過植物修復的方式，研究者曾大膽地提出超富集植物，其是一種能夠吸收重金屬的植物，富集重金屬的能力優(yōu)異，能夠實現(xiàn)修復重金屬污染的土壤的目的。截至目前，在南美各國已經發(fā)現(xiàn)多達500種的超富集植物，根據(jù)所吸收重金屬種類的不同，可以將其分為富含鎳的植物、富含鎘的植物。與其他方法相比，植物修復技術的處理成本非常低。與傳統(tǒng)的垃圾填埋方法相比，能夠在有限的人力、物力、財力上減少浪費，特別適合發(fā)展中國家的應用。植物修復技術是原位技術中的一種，是一種對環(huán)境友好的處理方式。其在一定程度上能夠保護表層土壤、減少土壤的沖刷。因此，該方法在土壤修復、土壤侵蝕保護中得到廣泛的應用。

3.3 植物修復的研究展望

超富集植物具有很強的富集重金屬的能力，隨著進一步的研究發(fā)現(xiàn)，超富集植物也存在一定的弊端，具有植株通常較小、生長速度相對較慢及成活率比較低等問題。它受土壤濕度等條件的影響，因此很難在實際的生產中得到廣泛的應用。

研究者將新的生物技術應用到超富集植物中，使其某些不利基因改變。然后再讓這一技術廣泛地推廣和應用，從而培育出新的品種，使其明顯的優(yōu)勢應用到土壤的修復中。這有利于提高土壤的修復能力，減少重金屬的危害和副作用。

與超富集植物相比，通過不斷選擇體外抗性作物，以減少重金屬向食物鏈中的轉移。這是人類尋找再利用污染土壤的新方式，確保了生物鏈的高度安全。此外，通過了解抗金屬作物的抗性機制，選擇抗性和吸收較少的作物品系并種植在金屬污染區(qū)域。

4 結語

通過基因工程和其他分子生物學技術進行遺傳育種，在日益嚴重的重金屬污染條件下，培育抗逆性強、吸收少、產量高、品質優(yōu)良的作物品種，對保護生態(tài)環(huán)境、控制環(huán)境污染、生產合格的綠色食品具有重要的意義。

參 考 文 獻

[1]高陽，劉路路，王子彤，等.德國土壤污染防治體系研究及其經驗借鑒[J].環(huán)境保護，2019，47（13）：27-31.

[2]李爭，郭麗蘭，楊俊.利益相關者視角下礦區(qū)土地污染共同治理的思考[J].環(huán)境科學與管理，2019，44（6）：190-194.

[3]宋寧，王麗偉.土壤重金屬污染治理存在的問題及應對措施[J].再生資源與循環(huán)經濟，2019，12（5）：35-37.

[4]王秀婷，欒松明.工業(yè)場地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復治理技術研究進展[J].環(huán)境與發(fā)展，2019，31（4）：99，101.