土壤重金屬污染及其防治措施探討

張 宇

（深圳市生態環境監測站 廣東深圳 518110）

引言

在對土地資源進行開發和利用時，如果區域內存在重金屬超標問題，就會對土地資源使用產生不良影響。實際上多數土壤環境中的重金屬種類和含量都比較多，一旦重金屬累積量不斷增加，就會導致土壤環境空間特性發生改變。地方政府在對土壤環境進行監測和保護時，要積極引進信息化技術構建綜合監控系統，要對土壤環境內部污染變化情況實時監測，并且根據相關參數制定針對性治理方案，促進各項工作進行更好發展。地方政府還需要出臺專門法律法規，為各項工作開展提供有效行政依據，提高綜合整治水平。[1]

1 土壤重金屬污染發生原因及危害

1.1 原因

（1）概念

土壤重金屬污染是指人類在生產活動期間，排放的廢棄物將重金屬帶到土壤環境中，導致土壤環境中的重金屬含量不斷增加，污染數值超出標準限值，導致了土壤環境功能出現退化問題，進而對區域內生態系統發展產生了不良影響。[2]

（2）工業污染

在進行化工業生產時，各項活動都會消耗大量能源物質，尤其是石油開采和礦資源開采，都會產生大量廢水和廢渣以及廢棄物，對相應產品進行加工時，也會產生污染廢棄物。如果區域內存在強降雨天氣，這些污染物質會流入到土壤環境中，導致土壤環境出現污染問題，工業生產污染問題主要集中在南方多雨地區。[3]

（3）農業污染

農作物在生產期間，需通過定期噴灑農藥或施肥，才能保證農作物正常生長，如果農藥和化肥使用量較多，就會對土壤環境造成破壞，引發嚴重污染問題。[4]

（4）城市建設污染

在進行現代化城市建設期間，因為城市人口正在不斷增多，居民在日常生活中排放的垃圾種類比較多，一些廢舊電池和電氣設備隨意丟棄，會增加土壤環境中重金屬含量，導致土壤環境造成嚴重污染。[5]

（5）汽車尾氣及污水污染

在進行汽車設備使用時，尾氣中排放的有害物質，會對生態環境造成污染，如果鉛污染比較嚴重，也會對土壤環境發展產生不良影響。北方氣候比較干燥，經常會出現缺水問題，在進行農田灌溉時，如果使用了存在重金屬離子的污染水質，會導致土壤環境中重金屬含量超標，會對農業生產和發展產生嚴重阻礙。[6]

1.2 危害

在我國現代城市不斷發展過程中，一些工業生產廢棄物和生活污水排放量正在不斷增加，污水灌溉量也在不斷提升，再加上汽車尾氣排放等問題，導致土壤環境中的重金屬污染變得更加嚴重。土壤環境中存在嚴重重金屬污染問題，會導致土壤結構和成分發生較大改變，在被污染的土壤環境中進行農作物種植，不僅會引發病蟲害問題，還會導致整體產量下降，會對種植人員收益產生不小影響，而且農作物中包含的重金屬污染物質，會隨著食物鏈進入到人體中，導致人體機體功能下降，引發疾病問題。[7]

2 土壤重金屬污染監測

2.1 選擇正確監測方法

（1）現場監測

目前在對土壤環境中重金屬污染問題進行監測時，主要存在現場監測和實驗室監測兩種方法。如果區域內存在突發性污染問題，或因為環境污染問題產生了糾紛事件，就要采用現場監測方法。采用這種方法可以提高監測速度，通過對土壤環境中重金屬含量進行快速檢測，為各項問題解決提供有效支持。在進行現場監測方法應用時，可以根據現場實際情況，選擇土壤表層磁化率監測或生物傳感器分析以及醇抑制等方法類型。[8]

（2）實驗室監測

在實驗室環境下開展監測工作，屬于比較傳統的監測方法，這項方法在使用時，首先要采集樣品。在對樣品進行全面收集之后，將其運輸到專業實驗室環境下，利用監測技術和設備以及儀器，對采集到的樣品進行監測和分析。在進行實驗室監測方法應用時，需要根據不同儀器設備的使用方法，對監測程序進行合理規劃設計。目前在實驗室環境下主要存在原子熒光光譜和吸收光譜以及電感耦合等方法，可以借助光學儀器設備開展監測工作，也可以根據電化學儀器設備使用差異，將其分為極譜分析和化學反應分析等實驗方法。在實驗室環境下開展監測工作，可以提高最終監測結果精確度，通過對樣品內部成分進行全面分析，明確污染問題發生情況。這種實驗方法在使用上更加安全穩定，但因為操作流程相對比較復雜，整體造價成本比較高。[9]

2.2 引進更加先進監測技術

2.2.1 電化學監測

（1）離子選擇性電極方法

在開展監測工作時，可供選擇的技術類型主要存在電化學、光譜、生物化學以及化學比色等技術類型。電化學技術應用范圍比較廣，在發展過程中變得更加成熟。這項技術應用原理是將消解后的液體作為化學電池一部分，根據待監測溶液中，重金屬離子電化學特性引發的電壓和電導以及電流信號，對重金屬元素含量進行測定。目前在進行電化學技術應用時，主要存在離子選擇性電極以及集譜等技術方法。利用離子選擇性電極方法，對土壤環境中重金屬含量進行監測，需要將電極放入到重金屬監測試液中，電極敏感膜與試液界面發生離子交換以及擴散反應之后，會產生與待測元素活動呈現對數關系的電位。在對定位數值進行分析時，可以對重金屬含量進行準確測定。利用這些方法對重金屬污染問題進行監測，整體效率比較高，消耗量更低，且操作形式比較簡單。但因為檢出限高，在實際監測期間容易受到外界環境影響，檢測電位窄，需要對技術進行創新性應用，才能滿足監測要求。[10]

（2）極譜監測方法

在進行極譜檢測方法應用時，可以通過監測電解反應中的極化電極電流、電位關系，對消解試液中的重金屬含量進行定量以及定性分析。這項檢測技術在應用時具備更高精確度，而且靈敏度比較高，分辨率強。但因為在實際監測時，樣品容易出現被污染問題，監測電位比較窄，也無法對其進行大規模推廣使用。采用電化學監測方法整體操作形式比較簡單，所使用的儀器設備體積更小，且分析靈敏度高、能耗更低、操作時間短，因此這項方法在應用時具備更多優勢。但在實際監測時，前期處理工作過于繁雜，會受到各方面因素影響，需要對其進行完善和優化，才能進一步提高監測效果。

2.2.2 光譜檢測

利用光譜技術對土壤環境中重金屬污染情況進行監測，主要是利用光的吸收和散射以及發射作用，將其作用于儀器設備中，根據相應元素光譜特征波長和強度，對重金屬含量進行定量分析。目前在進行光譜檢測技術應用時，主要存在原子吸收、原子熒光等技術方法。在進行原子吸收光譜技術應用時，是在高溫條件下，將化合物離解為基態原子蒸氣，蒸氣可以吸收同種元素，空心陰極燈輻射的單色光。借助特征譜線變化情況開展分析和測定工作，可以對重金屬含量進行準確測定。原子吸收光譜技術在應用時靈敏度比較高，檢測限低，可以采用靈活操作方式，不會受到周邊環境較多影響。但因為在進行設備應用時，操作形式比較繁雜，無法對多種元素進行同時監測。在進行原子熒光光譜法應用時，整體作業靈敏度比較高，線性范圍更寬，檢測分析速度比較快。但造價成本過高，操作形式比較繁雜。

2.2.3 生物化學監測

在進行生物化學監測技術應用時，技術已經與現代科技進行了融合發展，將生物技術與化學技術融合到一起之后，主要存在生物傳感器和酶分析等檢測方法。在進行生物傳感器監測方法應用時，是利用微生物和抗原以及酶等生物活性物質，與樣品進行結合發生化學以及物理反應之后，對反應變化進行有效捕捉，并且將其轉化為關鍵信號，從而對重金屬元素進行定量和定性分析。這種監測方法操作更加簡單，且自動化應用程度高，最終監測結果準確度比較好。但整體監測成本過高，選擇性比較差，也會受到外界環境影響。在進行酶分析方法應用時，是利用生物酶與樣品發生反應之后，降低酶活性，改變pH 值和顯色劑顏色以及電導率，將這種變化情況與重金屬濃度和種類進行有機結合之后，可以開展定量、定性分析工作。這種檢測方法選擇性比較差，但監測速度更快，操作形式也比較簡單。

2.2.4 化學比色監測

這項技術主要包含了液相色譜和試紙等方法，在進行樣品監測時，產生的監測物質與試紙接觸之后發生反應，可以根據反應顏色，對其進行定性和定量分析。在進行試紙方法應用時，需要選擇合適顯色劑，將其附著在試紙上，顯色劑與樣品接觸之后，試紙顏色會發生一定改變，將試紙顏色與比色板進行對比分析之后，可以明確污染含量范圍。這種檢測方法操作形式更加簡單方便且分析效率更高，整體作業成本比較低，可以作用于現場監測工作中。但因為檢出限高，會受到周邊環境影響，精密度過差，只能作用于半定量分析或定性分析中。在進行液相色譜檢測技術應用時，需要將樣品與有機試劑發生反應，生成絡合物之后，經過色譜柱進行分離，利用紫外線可見光光度儀器，對分離物含量進行準確測定。這種技術在應用時，不僅可以對重金屬污染物質進行定量監測，還可以對多種重金屬物質進行監測，但因為色譜分離時間比較長，前期處理形式過于繁雜，需要對現有技術進行更新。

2.3 做好監測設備更新

在對現有監測設備進行更新時，需要加大資金投入力度，要為設備采購和應用管理提供充足資金支持。在對設備進行選擇時，需要嚴格按照監測工作要求，對設備規格和型號進行具體選擇，還要定期開展設備管理工作。如果發現設備已經出現老化或者故障問題，需要制定針對性維修措施，如果問題比較嚴重，還要對其進行全面更換。在進行監測設備應用之前，需要對精確度進行全面校準，并且引進信息化技術，提高設備自動化運行水平，通過對設備運行參數進行全面提取，確保設備能夠始終保持穩定運行狀態，從而進一步拓寬監測范圍，為監測技術順利實施提供有效支撐。

3 土壤重金屬污染問題防治措施

3.1 物理修復技術措施

在進行物理修復基礎應用時，主要是通過改變輪作和耕作制度，使得土壤環境發生一定改變，對污染物質毒害進行有效消除。要想對農藥污染問題進行有效控制，可以通過水旱輪作，降低污染問題對農作物種植產生的不良影響。如果土壤環境中的污染問題比較輕，可以通過換土和翻土，對污染問題進行有效解決。如果污染問題比較嚴重，可以通過鏟除表土或換客土，對污染問題進行有效處理。

3.2 化學修復技術措施

在進行化學修復技術應用時，主要是利用土壤改良劑和抑制劑，對土壤環境理化性質進行有效改變，通過改變電導率和pH 值，對土壤環境進行還原、沉淀、氧化處理，使得重金屬物質能夠被有效分離。例如在對酸性土壤環境進行處理時，可以應用石灰提高pH 值，為鋅、鎘等污染物質沉淀創造有效條件，還可以對污染物質濃度進行有效控制，避免因為土壤環境中污染指數過高，對植物正常生長產生不良影響。

3.3 生物修復技術措施

在進行生物修復技術應用時，主要是借助生物某些特性，對重金屬污染問題進行改善和抑制。例如蚯蚓可以提高土壤環境自凈能力，在對重金屬和農藥等污染物質進行處理時，也存在一定功能效果。如果土壤環境中污染指數比較高，可以通過纖維作物種植，對污染問題進行有效抑制，例如在進行羊齒類鐵角蕨屬植物種植時，可以對重金屬物質進行有效的吸收，提高土壤環境中污染物質聚集、吸收能力，同時還可以對鎘元素進行吸收和處理。

3.4 生態修復技術措施

在進行生態修復技術應用時，可以通過施加有機肥料，為土壤膠體吸附提供充足支持。在對土壤環境中水分含量進行控制時，可以對eh 數值進行有效調節，eh 數值會對變價重金屬元素活動性能產生一定影響，導致重金屬形態和價態發生明顯變化，還可以降低污染物質危害，在污染水田中采用不同水分管理措施，可以對污染含量進行有效控制。

3.5 農藝修復技術措施

在進行農業生產時，需要對農藥和化肥使用情況進行有效控制，避免對土壤環境污染問題產生較大影響。借助農業生產對土壤環境進行有效修復，可以降低整體作業成本，避免引發嚴重經濟損失問題。農業部門在開展管理工作時，需要對土壤環境進行全面監測，并且對現有施肥技術進行更新和優化。要根據農作物生長需求，結合土壤環境中重金屬含量，對化學肥料使用情況進行全面監督和管理，避免土壤環境中污染問題變得更加嚴重。例如在進行生物有機肥應用時，是對有機物料進行無害化處理之后，制作出來的一種肥料，在應用時可以促進土壤環境理化性質改變，還可以提升土壤肥力。而且有機物質可以對重金屬離子進行吸附和整合，提高重金屬富集能力，雖然解析率比較低，但可以對重金屬離子進行吸附和固定。在進行秸稈還田技術應用時，可以促進腐植類物質形成，提高土壤環境中有機質含量，改善土壤環境性能，而且能夠增加土壤環境中微生物量。采用這種技術可以改變土壤環境中重金屬形態，避免污染問題變得更加嚴重，對農作物種植和生產產生不良影響。農業部門還可以通過對區域內農作物種植結構進行改變，對污染問題進行有效抑制。

3.6 建立健全法律保障體系

地方政府需要提高對這項工作重視程度，要出臺專門的法律法規，為各項工作開展提供行政依據，還要對各項工作開展情況進行全方位監測和管理，促進土壤環境污染防治工作有序開展。在對現有法律細則進行完善和優化時，需要加大行政處罰力度，要保證各項工作在開展時，能夠符合法律要求，避免出現違規作業行為，引發更加嚴重污染問題。地方政府還要強化自身職能作用，要對各項工作落實情況進行有效追蹤，還需要對污染防治工作進行規范化管理。在對土壤環境污染問題進行治理時，地方政府需要構建統一標準，對現有污染防治技術進行定期更新，還要加大基礎設施建設力度，為各項工作開展提供有效支持。在開展治理工作時，要將權責落實到個人身上，一旦污染防治期間出現問題，要對負責人進行及時查找，并且由負責人對問題進行專項整改，還要通過行政處罰，對其他工作人員產生警醒作用。

結語

綜上所述，近幾年我國土地資源變得更加短缺，在對土地資源進行開發和利用時，需要對各項污染問題進行重點防范。尤其是在對重金屬污染進行治理時，要根據重金屬種類、含量，制定針對性治理方案。在對區域內土壤重金屬污染情況進行監控時，地方政府需要充分發揮自身引導作用，還要強化管理部門職能效用，通過建立健全防治體系，對污染問題進行全方位預防和控制，還要將生態環境保護工作落實到土壤環境治理工作中，從而提高土地資源利用率，創造更多綜合效益。