西南地區某重金屬污染農田綜合治理工程實例

文_王炳晨 張語情 姚佳斌 上海傲江生態環境科技有限公司

1 工程概況

1.1 場地污染現狀

該項目位于我國的西南高海拔地區，海拔高度約1000m，當地農田以果樹種植為主。主要污染來源為周邊工業企業的鉛鋅礦采選、冶煉等工作。調查結果顯示，土壤中最大鉛、鎘和鋅含量分別是污染篩選值（GB15618-2018）的2.83倍、31.6倍和3.08倍，土壤受鉛、鎘污染嚴重，本工程的總修復面積約為133400m2。

1.2 修復目標

農田土壤中目標污染物鎘、鉛、鋅達到《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618-2018）中污染篩選值的要求。農作物安全利用率達到90%以上，以農產品可食用部分作為考核單元，食用部分目標污染物鎘、鉛含量滿足《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB2762-2017）的要求。

1.3 修復工藝路線

采用“穩定化技術+污染阻隔技術+客土技術+低積累作物替代種植+有機肥調控+跟蹤性監測”工藝。客土深度100cm，隨后種植淺根類果樹等食用農作物，并開展跟蹤性監測，以確保修復后該區域食用農產品的安全，修復完成后，該區域劃為優先保護類農用地。

1.4 工程原理介紹

土壤穩定化技術是向污染土壤中添加一定量的穩定劑降低土壤中重金屬的溶解性、遷移能力及其生物有效性，從而降低其對生態系統造成的危害。客土技術是一種物理修復法，是通過潔凈土壤替換原本污染土壤，從而達到土壤修復的效果。污染阻隔措施為配合農田客土工程采用的技術，主要用于將原有污染土壤和客土的垂直交接斷面進行阻隔，防止因植物根系和地下水毛細交換作用等造成污染物的遷移。在穩定化之后的土上鋪設阻隔層，阻止原始污染土壤中的污染物向上遷移，限制經濟作物的根系與原始污染土壤接觸。低積累作物替代種植是用農產品安全風險較低的作物替代農產品安全風險較高的作物的措施。

2 工程實施

2.1 工程準備

2.1.1 穩定劑篩選

因本項目治理區農田土壤整體呈堿性，為了避免單一穩定劑所帶來的顯著改變土壤pH的不利影響，本項目采用復合穩定化技術。施用技術和用量通過室內模擬篩選試驗和田間小區試驗驗證兩種措施最終確定。根據田間實際條件變化等，對室內篩選出的穩定劑及其組合作適當調整。本方案復合穩定劑的平均施用量按土壤干重的2.0%投加。

2.1.2 進場設備準備

本項目中穩定化施工、土方開挖和運輸等主要工藝需要常規機械進行配合，所使用的設備及設備使用工序見表1。

表 1 主要投入設備一覽表

2.2 工程實施

2.2.1 穩定化處理工程

本項目采用土壤旋耕機為主、人工機械為輔的方式對耕地土壤進行翻耕破碎預處理。在添加穩定劑之前，對耕地農田土壤進行翻耕，使土壤處于細小均勻的分散狀態。穩定劑經計量稱重后，由人工配合土壤旋耕機均勻投加到污染土壤之中。同時對土壤進行旋耕，使穩定劑與土壤充分攪拌混合。經投加穩定劑后的土壤，進行適當澆水保持田間含水率在30%，進行養護，養護時間為5～15d。

2.2.2 污染阻隔工程

本項目水平阻隔采用10cm的透水卵石隔離層，隔離層結構采用“土工布+10cm卵石隔離層+土工布”，土工布錨固于錨固溝內。隔離層斷面從上至下分別是：客土主體（0.3m耕層，0.7m非耕作層）；土工布（滿足GB/T 17639-2008要求）；卵石隔離層（厚度10cm，粒徑15～30mm）

2.2.3 客土工程

客土前，采用挖掘機加ALLU篩分機進行現場，使土壤中碎石粒徑小于50mm，確保后期土壤能和土壤改良劑混合均勻。進行回填時，先用輕型推土機推平，低速碾壓4～5遍，使表面平實，再使用壓路機進行碾壓。控制機械行駛速度，一般不超過2 km/h。用壓路機及運土工具進行壓實，其移動均需均勻分布于填筑層的全面，逐次卸土碾壓。

2.2.4 低積累農作物種植和管護工程

本項目根據修復類型地塊，采取可食的低累積作物替代種植方式。完成場地平整后，進行果樹種植對場地進行植被恢復。篩選當地常用低積累作物進行種植，后期開展農產品養護工作，并進行跟蹤性監測，采集成熟作物的可食部分，并對其重金屬鉛和鎘的含量進行檢測。

3 修復效果

3.1 樣品采集分析

土壤樣品采集相關要求按照《場地環境調查技術導則》（HJ25.1-2019）詳細調查采樣方案，農作物樣品參考《糧油作物植物樣品田間采集及制備技術規范》（DB51/T1047-2010），包括樣品數量、采樣點布設、采集方法、樣品保存、運輸和儲存等要求。

土壤及農作物樣品中重金屬含量按照國家《土壤環境監測技術規范》（HJ-T166-2004）、《農田土壤環境質量監測技術規范》（NY-T395-2000）和《食品安全國家標準食品中多元素的測定》（GB 5009.268-2016）等方法進行分析。

3.2 驗收結果

項目驗收為主要為作物和土壤中的目標污染物，修復前后樣品中重金屬含量如表2所示，土壤穩定化后有效態重金屬Pb、Cd和Zn含量分別降低了33.7%、17.6%和26.5%，均在10%以上；土壤中鎘、鉛和鋅含量均達到污染篩選值的要求，農作物食用部分鎘、鉛含量滿足要求。根據采樣和實驗室分析和現場復核的結果表明修復效果符合污染治理驗收條件。

表 2 修復前后樣品重金屬含量

4 結語

本工程采用化學穩定化、客土技術及污染阻隔等多種技術聯合修復重金屬污染農田土壤，共修復污染農田面積約133400m2。修復后農田中，穩定化處理土壤有效態重金屬Pb、Cd和Zn含量分別降低了33.7%、17.6%和26.5%，客土后土壤重金屬含量和農作物可食部分污染物含量均達到驗收標準，工程滿足施工管理、環境保護、安全文明施工的管理要求。

本工程涵蓋多種修復技術且修復效果良好，取得了良好的環境效益，具有較好的推廣應用價值，為同類別重金屬污染農田綜合治理提供了借鑒和參考。