我國土壤重金屬污染現狀監測及其防治策略

王傳志

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450000）

土壤作為地球中珍貴的物質資源，主要分布于生物圈的巖石圈表面，是人類以及絕大多數動植物賴以生存的主要棲息地。目前由于礦山過度開采、工業污染物的不合理排放、各種化學藥品的隨意處置以及農業化肥的過量使用，導致了大量有害的廢氣、廢液和廢料入侵到我國的土壤環境中，造成了土壤資源被大面積污染的情況頻頻發生。所以當下我國的土壤正處于數量急劇下降，質量不斷下滑的可怕現象。因此，針對土壤污染的監測與防治工作，應當作為我國環境保護部門的重點工作內容[1]。據可靠統計，我國眾多的土壤污染問題中，要屬重金屬污染問題最為嚴重。所謂被重金屬污染的土壤，是指砷、鎘、鉻（六價）、銅、鉛、汞、鎳等這七種主要重金屬元素，在土壤中含量超過標準量，導致了土壤濃度過高，從而不能為植被提高正常生長環境的土壤資源。由于重金屬元素均為大分子元素，在土壤中不可自行擴散，所以必須采用人工方式針對受重金屬污染的土壤進行治理，才能降低其重金屬含量，從而恢復到相對清潔的狀態。基于此，本文設計出新型土壤重金屬污染監測方法，判定出被監測土地的污染物等級，并針對該等級選擇適宜的方法進行防治，從而達到改良土壤的根本目的；下文為土壤監測與防治的詳細介紹過程。

1 新型土壤重金屬污染監測方法

1.1 制作土壤監測懸濁液

本文所設計新型方法中制作土壤監測懸濁液的工作流程為：首先在監測區域內均勻挑選10個采樣點，并在每個采樣點內采取20cm以上的土壤樣品各1kg，從而完成土壤樣品的采集。其次將采集得到的土壤樣品放入實驗室內指定的風干室，選擇2cm～3cm厚度的風干盤通過適當的壓碎和翻動操作，進行土壤樣品的風干工作[2]。然后將已風干的土壤樣品倒入500ml燒杯內，使用木錘、木棒、玻璃棒，對樣品進行粗磨處理。之后將粗磨后的樣品倒入2mm孔徑的龍篩內進行篩選，從而得到顆粒小于2mm的細砂。最后采取實驗室的電子天平，準確稱取2g土壤樣品，放入50ml聚四氟乙烯溶液中，再加入l0ml硝酸，以及100ml去離子水，從而制成可用于監測重金屬成分的土壤監測懸濁液。

1.2 監測土壤重金屬含量

然后應用安捷倫ICP質譜儀，采用30×250um×0.30um規格的色譜柱，在初始溫度為90℃的情況下，對土壤懸濁液進行監測；在監測過程中先以15℃/min的速度加熱至200℃，再以5℃/min的速度加熱至300℃保持5min，并同時進行監測，再完成監測之后以25℃/min的速度進行降溫處理，從而減少儀器損耗[3]。在此次監測中，最終得到砷、鎘、鉻（六價）、銅、鉛、汞、鎳七種重金屬元素在土壤懸濁液中的百分含量。

1.3 判定土壤污染類型

在得到單個重金屬元素在土壤樣品中的百分含量之后，則到了監測工作的最后一步，即判定土壤中污染等級環節；該環節的工作流程為：首先應用土壤重金屬單因子污染指數計算公式，得到土壤中單個重金屬的污染指數；再通過內羅梅污染指數計算公式，得到土壤中重金屬的綜合污染指數；該過程中應用到的計算公式如下所示：

式中：i為七種金屬單因子的編號；

Pi為土壤中單個重金屬因子的污染指數；Ci土壤樣品中為單個重金屬因子所占百分含量；Si為土壤樣品中為單個重金屬因子污染物的環境質量常數；I為土壤中重金屬的綜合污染指數；Pimax為土壤中各重金屬單項污染指數的平均值；Piave為土壤中重金屬單項污染指數的最大值。最后將所得的單個重金屬含量和土壤綜合污染指數對比土壤等級程度評價表以及土壤中單個重金屬標準含量表，確定其土壤污染等級與類型，從而使其治理工作具有了方向性。

表1 土壤重金屬污染物風險篩選對照表

表2 土壤等級程度評價表

2 土壤重金屬污染防治策略

2.1 輕度污染土壤防治策略

針對輕度污染土壤的防治策略，通常采用植物防治技術，應用指定植物對該土壤進行提取、吸收、分解、轉化等措施，實現土壤中重金屬元素的轉化，從而得到清潔土壤；其工作流程為：首先引入筒篙、菠菜、葛首三種指定的物種，通過植物萃取的方法對土壤中的重金屬元素進行原位固定或分解轉化，從而達到重金屬元素的吸收和處理的作用。然后引入向日葵、水葫蘆兩種指定物種，利用植物的根際特征，將土壤中銅、鋅、鉻、錫等重金屬污染物轉化為相對無害物質，從而實現針對重金屬元素的根系過濾處理過程。之后在大量引入浮萍、藍藻、念珠藻等水生物種，利用這些植物特殊性分泌物或微生物呼吸作用產物清除土壤中揮發性重金屬元素，并將其轉化為揮發形態轉移到大氣中，由于金屬中具有揮發性的元素極少，目前植物揮發修復技術應用范圍僅為金屬汞。最后為防止被治理區域的再次污染，需要引入樺樹、榕樹等穩定性植株，改變該地區的土壤環境，提高其生態系統的自我調節能力，避免重金屬污染現象的再次發生。植物修復技術可以從根本上解決重金屬元素對于生物圈中土壤資源的危害，因此是目前應用最為廣泛的土壤防治技術。

2.2 中重度污染土壤防治策略

針對中度以及重度污染土壤的防治策略，由于其土壤受到嚴重污染已不能順利進行植物的播種工作，因此需要采用化學中淋洗防治技術降低其污染等級；該技術的工作流程為：首先在被監測土壤所在區域開鑿排水渠道，為其洗脫廢水提供專用通道。其次應用碘化鉀、EDTA、硫代硫化物或氯化氫作為溶質與一定量蒸餾水混合，制作成淋洗液。然后將淋洗液注入到污染土壤內，利用淋洗液與土壤中可重金屬離子相互反應的化學性質，使得土壤固體中的重金屬轉移到淋洗液中，并形成混合溶液。之后通過物理加壓的方式，將土壤中的液體成分壓縮至事前準備的排水渠道。最后將土壤中廢液定向排出，完成重度污染土壤的防治工作。應用該方法能夠在不破壞土壤機構的情況下，達到30%以上的土壤重金屬去除率，從而將其恢復至輕度污染區。由于該方法所需成本費用極高，且會造成土壤中營養成分的大量流失，因此在恢復到輕度污染區之后，應替換為植物修復法繼續工作。

3 結語

本文針對我國土壤重金屬污染嚴重的現象，設計出新型土壤重金屬污染監測方法，首先將被監測土壤細分為絕對清潔、相對清潔、輕度污染、中度污染和重度污染五個等級；然后根據其污染等級進行針對性的防治工作；最后針對其污染等級制定適應的防治策略，其中針對輕度污染土壤采用植物防治技術，有效降低其超標的重金屬元素；而中重度污染土壤則采用淋洗防治技術對受污染土壤進行治理，從而提高其污染防治的工作效率。

從目前的治理情況來看，我國環境保護部門針對土壤重金屬污染的認識情況尚不夠深入，并且應用的防治技術也比較單一，所以其治理速度遠遠低于土壤的污染速度，因此土壤防治工作也成為當前的一大難題。不僅需要我國環境保護部門對其進行深入研究，同時也需要我國公民意識到土壤污染防治與人類健康生活的密切關系，從而在日常生活中注意生活垃圾的分類處理方法，為避免我國土壤的進一步惡化出一份力。