鎘污染地質生態修復監測及效果評價研究
——以江蘇地區為例

張亞男，練 翔，錢凌宇，華 君

隨著土壤中重金屬含量超標帶來了很多大規模的污染事件，調查結果顯示：中國很多地區的土壤都出現了鎘含量超標的問題，河流沉積物中以及礦化點附近的鎘含量更是頻繁出現異常現象由于在利用以上方法進行鎘污染地質生態修復監測時，受復合污染現象的影響而無法進行鎘污染地質生態修復監測指標篩選，在土壤厚度為0 cm ～20 cm 的范圍內，存在測得的鎘活性數據偏差較大的問題，因此提出一種新的鎘污染地質生態修復監測方法并對其進行效果評價。

1 研究區概況

1.1 地理位置

宜興市是江蘇省的一個縣級市，由江蘇無錫進行管轄。地處北緯31°07’～31°37’，東經119°31’～120°03’。在江蘇省的西南部，處于長江三角洲的中心。東面為太湖，與蘇州連接，東南面長興，西南接軌廣德縣，西接常州，西北連接金壇市。宜興市的資源非常豐富，可以開發的土地也比較多，由于四處都是湖，常年降水量比較充足。

1.2 氣候

宜興市的氣候溫差比較大，年平均氣溫只有16℃左右。但是氣溫最低時可達到零下8℃左右，氣溫最高時可達到38℃左右全年降雨天數可達100多天。降水量最多時達到了1000+mm。從月降水量分布來看，降水量最多的是在6 月份與11 月份。

1.3 水文

宜興市降水充沛，以2015 年為例。宜興的最高水位達到了4.67m，在6 月底出現，最低水位為2.86m，在2 月中旬出現，水位差較高。

1.4 植被

就目前而言，江蘇省宜興市跨南暖溫帶，處于亞熱帶過度的地區，氣候比較炎熱，植被類型主要包括落葉闊葉林、落葉常綠闊葉混交林以及常綠闊葉林。

2 研究內容、方法及技術路線

2.1 試驗區

本文選取江蘇省作為本次的研究對象。江蘇省是我國經濟較為發達的地區，更是長江三角洲的主要經濟組成，農業和工業都非常發達。特別是對于農業來說，集約化土地程度比較高，據不完全統計，在2010 年江蘇省的土地面積就達到了上千萬公頃，耕地面積有460 萬公頃，土地利用率也比較高。但是在之后的統計調查中，江蘇省的鎘污染情況比較嚴重，整體形勢比較差。主要的金屬污染包括鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鐵（Fe）八種金屬污染物組成，重度污染超過1%，中度污染為2.0%，輕度污染達到20%。相較于我國的平均污染水平，是屬于非常高的范疇。

2.2 污染地質調查

江蘇省的工業化程度比較高，尤其是在蘇州，已經超過了50%的土地受到了金屬污染，與全國的平均值相比已經超過了2.5 倍。對江蘇省地區的稻谷進行抽樣，之后發現鎳、汞、鉻等金屬的含量已經超過了標準值，尤其是在太湖地區的水稻，超過了標準值10 倍左右。砷與鉛也出現了嚴重超標的情況，超標率也達到了13.6%。在對小麥籽中的監測中，鎘、鋅、鉛的超標率也達到了20%左右，最嚴重的是鎘污染，達到22.7%。

2.3 采樣

本文將江蘇省宜興市所存在的土壤鎘污染問題進行了研究，并對其進行采樣。宜興市是我國非常有名的“陶都”，在陶瓷行業過程中，會用到非常多的染料，這些染料在一定程度上影響了土壤中的鎘污染。經過研究后發現，土壤中的鎘污染大多數都是來自于染料，染料進入土壤后之后造成了鎘污染。鎘污染包括鎘黃與鎘紅，主要成分是CdS,是一種無氣味的黃色顆粒狀物體，有毒性。在采樣的過程中發現，鎘污染主要在工業比較發達的地區很嚴重，因為工廠廢棄物會會流入到土壤當中，其中就包括了染料污染。除此之外，還有污水污染、農藥污染、塑料污染等等，這些都會產生重金屬，污染土壤。為了能夠達到修復地質生態監測的問題，必須要進行土壤的采樣并且進行檢測，減少鎘污染對土壤的傷害，這有利于生態平衡的發展，實現人類與生態共同進步的終極發展目的。

在檢測的過程當中，主要包括了鎘（Cd），汞（Hg），砷（As），銅（Cu），鉛（Pb），鉻（Cr），鋅（Zn），鐵（Fe），具體的檢測數據如表1 所示。

表1 土壤中所含污染物檢測數據

3 鎘污染地質生態修復效果評價研究

3.1 污染地質生態修復效果評價指標體系

評價指標無量綱化，定量指標可以直接查找相關的數據，并通過絕對賦值的方式對每個平均是進行賦值。相對測度指標，還需要進行科學、合理的計算。一般來說，都會有公式進行計算的。然后定性指標是無法得到相關數據的，還要進行定性分析，等級賦值等方式，隨后再進行評價。每個數據之間擁有不一樣的屬性，所以不能使用統一的標準進行衡量，也很難將其進行比較。

指標中的定性具有一定的模糊性，根據指標當中的數據得到評價值與模糊的隸屬關系。正項指標的公式可以表示為L=L1+X-X1/X2-X1（L2-L1）；（X ＜X1）。你想指標公式可以表示為L=L2+X1-X2/X-X2；（X ＜X2）。適度指標的公式可以表示為L=L1+Xm-X1/X-X1（Lm-L1）；（X ＜Xm）L=1（X=Xm）；L=L2+Xm-X2/X-X2（Lm-L2）；（X ＞Xm）。

3.2 鎘評價方法及權重確定

通過爛權法對鎘的指標進行相應的計算，計算的步驟主要包括一下集中。

意對n 個樣本中的m 個數據指標進行計算，當第i 個樣本的第j 個指標通過Xij 來進行表示。所以得到公式 i=1，2，3，4···，n。j=1，2，3，4···m。有公式

在這個公式當中就對應的指標對應信息熵。在各個對應的熵權進行計算時，會存在一些指標不一致的情況，為了能夠講各個數據同質化，還需要進行絕對值的轉化，讓其成為絕對值，這樣會讓數據更加的規范。對鎘污染的土壤進行采樣，并且進行地質生態修復指標的監測，之后進行計算，計算出信息熵以及熵權，具體數據如表2 所示。

表2 權重計算結果

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為了能夠得到動態下的土壤鎘數據，需要將鎘污染情況下與地質生態修復情況下的鎘污染數據。并且與常規微生物監測方式進行比較，以此來得到準確的動態土壤鎘數據。如果地質生態修復情況下的鎘數據低于污染情況下的鎘數據，就證明地質生態修復的實施非常有必要；如果兩者的數據比較較為接近，則代表兩種方式都可以使用，就需要考慮成本問題；如果鎘污染情況下的數據高于地質生態修復，那就沒有實施的必要。

4 鎘結果與分析

4.1 鎘污染地質生態修復參數

在表3 的鎘污染地質修復監測當中，與微生物監測進行對比，在結果中可以看出來鎘污染地質修復監測當中，數據偏差小于微生物監測。具體數據如表3 所示。

表3 污染地質生態修復參數

4.2 鎘重金屬污染地質生態修復效果評估

實驗設計。

通過對被鎘污染的土地進行研究并監測，做出評價，實驗地區在某地，該地一直都存在著被鎘污染的問題，表4 中的實驗數據從河南省十二屆人大會議地市此會議中提取出來《關于防止土壤污染工作的情況報告》。

根據實驗地區的劃分講實驗地區域分為810 個網格，然后通過與上文表2 的檢測結果進行比較檢測得出，得到的檢測結果如表4 所示。

表4 檢測結果

通過對各項指標對應的數據進行計算，從而獲得采樣地區土壤整體的鎘活性數據，并與該地區被鎘污染的土壤進行對比分析，如圖1 所示，獲得該地區被鎘污染土地生態恢復的效果，實驗中采用的土壤厚度為0cm ～20cm 之間的鎘活性數據。

圖1 重金屬污染地質生態現狀

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4.3 鎘污染治理對策措施

4.3.1 鎘工程措施

修復鎘污染工程上的措施有客土法、換土法、隔離法、電動力修復法、深耕翻土法等。專業人員對土壤做了深度改良實驗，讓白菜鎘的含量降低至了50%～80%。

4.3.2 鎘化學措施

化學的修復措施技術是使用化學改良劑，表面活性劑，還有金屬抗結劑等等溶劑侵入受鎘等重金屬污染過的土壤中，通過把土壤里的重金屬溶解、抽提以及分離，來實現減少污染土壤中的各個重金屬含量的作用?，F如今，化學修復污染的技術較多是通過改變土壤的理化性質，將陽離子代換量和有機質等多，使土壤中鎘等重金屬的擴散性、溶解性，以及生物毒性及其在植物體內的累積降低。土壤鎘污染的化學修復技術最常使用的方法為化學固定、淋洗還有提取。采用化學修復土壤重金屬鎘污染其具有費用適中，效果較好等等有點。到目前為止常用到的改良劑、抗結劑還有表面活性劑有：磷鹽酸、石灰、碳酸鈣、硅酸鹽、合成沸石以及有機肥料等。比如，合成沸石可以有專性吸附、離子交換吸附這些機理，能夠有效的降低土壤中的重金屬鎘含量高所導致的污染。有機物的使用可以將土壤中的重金屬以及其硫化物形式沉淀，除此之外還有，有機物還能和鎘子相結合形成螯合物，降低鎘子的活性降低污染，實現改良修復土壤的效果。

4.3.3 鎘生物措施

（1）生物措施。微生物的污染修復措施是通過微生物與許多重金屬都具有比較強的親和性的特點，來達到對土壤所含的具有污染性的重金屬給吸收、沉淀和氧化還原功效，從而降低土壤中的重金屬含量和毒性。微生物修復土壤重金屬措施還包括了生物吸附、胞外沉淀。生物轉化、生物積累和外派作用。迄今發現的可以有效降低重金屬生物的有效活性的微生物主要有細菌、真菌、藻類微生物。

（2）動物修復?？梢岳猛寥乐邢耱球疽活惖膭游?，在被污染的土壤中生活、繁殖等過程來治療被污染的土壤，將土壤中的污染物進行轉化和富集的作用，這樣的方式可以在一定程度上降低了被污染土壤中重金屬的比例含量。

（3）植物修復。植物修復被污染土壤的措施是指利用植物吸收、分解、轉化，或者固定土壤、沉淀物、地下水中有毒有害污染物這種技術的總稱。據統計，超累積的植物有將近20 科、500 種，在這當中十字花科、禾本科居多，集中于庭芥屬、蕓苔屬以及遏藍菜屬。

5 結語

綜上所述，鎘污染地質生態修復監測方法可以有效的減少鎘數據的偏差，更加利于鎘污染處理的準確性。江蘇省宜興市的鎘污染主要表現為染料污染、污水污染，從而流入到土壤當中，造成了土壤中的鎘含量超標。除此之外，其他重金屬也出現了超標的情況。就目前而言，我國的經濟發展已經取得了穩步的發展，在日后的發展中要注意環境問題，建立相關的環境保護體系，運用我國提出的“可持續發展”戰略，以此來促進社會的和諧發展。