礦區污染土壤生態修復問題及實踐

徐青龍

（芷蘭生態環境建設有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

生態修復手段主要是指使用恢復生態平衡的方式方法來對受損土壤進行修復，通過采取投放有益微生物、種植有益植被品種等方式，對土壤的生態平衡進行重新構建，完整地修復存在污染風險的礦區土壤和被破壞的地質結構。從根本原因分析，要準確地判斷和監測礦區土壤污染的隱患風險，使礦區土壤在短時間之內得到高效的修復。如今礦區土壤結構體系易受到重金屬的破壞，環境監管部門的主要負責人要對維護土壤體系的生態平衡給予高度重視，使用先進生態修復技術來對礦區土壤進行有效的保護。

1 礦區土壤污染

1.1 礦區土壤污染的來源

在礦產資源開發或開發后產生的廢棄物進入土壤中時，具體的途徑包括：①在大氣干濕沉降的作用下進入土壤中。大型尾礦場粉塵的有效漂浮范圍能夠達到10 m 左右，降塵量需要保持在300 t/hm2左右。②隨著礦山廢水進入土壤里。清洗開礦機器的油污或井下水中溶入的各種金屬元素在采礦的過程中，隨著井下水被抽到地面上，在滲漏、溢流和灌溉時，進入土壤中，給土壤造成了不同程度的污染。③堆放的尾礦和廢石。尾礦和廢石中包含著大量有害有毒物質，在風吹、日曬和雨淋的過程中，礦石出現了淋溶和風化的現象，從而使土壤中侵入了大量污染物[1]。

1.2 礦區土壤污染的危害

礦產資源的開發和利用會給社會、經濟和自然生態系統帶來不同程度的影響，尤其是對土壤造成的污染格外嚴重。土壤被有毒有害化學物污染以后，通過地下水、地表水和農作物等間接危害人體健康。礦區土壤污染產生的危害主要有：①農作物減產。土壤被污染后，鉛、鎘、鉻、銅、砷等重金屬會嚴重干擾植物的新陳代謝，阻礙植物的生長發育，導致農作物產量減少。②農產品質量得不到保證。健康的土壤才能生長出健康的農產品，若土壤受到污染，通過新陳代謝將有毒有害元素合成到植物體內，會影響農產品的質量。③危害人體健康。污染物借助“土壤—植物—人”的食物鏈在人體沉積大量有害有毒物質，從而損害人們的身體健康。其中，放射性物質污染土壤時，在放射性衰變的作用下，產生了大量射線，能夠無形穿過人體組織，進而殺死人體內的部分組織細胞。不僅給機體帶來外照射損傷，還會通過呼吸、飲食直接進入體內，輕者出現不良反應，重者則隨著細胞的快速變化增加癌變的風險[2]。④土壤的生態功能發生改變。土壤不僅具有一定的生產能力，還具有凈化污染物的能力。在土壤受到污染以后，土壤中的各種成分都會出現不同程度的變化，使土壤的生態功能發生了巨大的改變，如圖1 所示。

圖1 重污染土壤具有的危害特性

2 礦區污染土壤修復策略

2.1 化學修復手段

從化學修復的角度分析，礦區土壤修復技術人員要從遭受重金屬破壞的土壤體系結構入手，使用化學修復制劑來開展修復工作，保證化學制劑能夠在礦區土壤體系中發揮積極的作用。在應用化學修復技術時，化學劑的品質占據著核心位置。技術人員在使用化學制劑時，要嚴格限定投放的比例，如果使用不當，就會導致礦區土壤產生被二次污染的問題。如今技術人員正在探索化學改良手段，使用添加各種類型的營養元素和化合物的方式來保持礦區土壤活性，使礦區土壤深層體系結構和表層體系結構免遭破壞。技術人員在向礦區土壤內部融入有機物質時，最好選擇含有氮磷元素和含鈣量比較高的化合物，不僅可以快速提升植被的生長速度，還能優化升級礦區土壤固有元素成分的比例。

如果有必要，技術人員可以在礦區受損土壤中添加鈍化材料。土壤生態結構在具有鈍化重金屬功能的化學材料制劑的作用下，能顯著提升自身的穩定性，同時借助化學物質的固化作用，使土壤體系的生態平衡性得到高效保持。在控制土壤破壞的潛在風險時，使用的主要方法為固化與穩定化相結合的土壤修復手段，能顯著降低有毒有害重金屬元素的活性。

2.2 物理改良手段

對于遭受重金屬破壞的土壤，主要修復手段為全面改良礦區表土的方法，屬于物理改良手段，其使用范圍越來越廣，取得的效果也越來越理想。技術人員在科學合理利用物理改良手段以后，能夠在短時間之內使礦區受損的土壤快速達到平衡效果，有效避免因過度使用化學改良制劑而造成的潛在隱患。并且，物理改良手段所包含的改良技術方案非常多，能夠根據礦區的具體情況來合理選擇修復手段[3]。

在所有的土壤改良模式中，表土保護技術占據著非常重要的地位，對土壤全面修復起到了強有力的支撐作用。當礦區土壤被重金屬入侵時，表土結構能夠發揮保護屏障作用。當表土結構被破壞時，土壤根部的有益物質元素就會過度流失。所以，修復技術人員應該結合表層部位的礦區土壤體系，采取高效的修復措施對其進行修復，使原位土壤中的元素得到較好的保留，最大限度地轉化表層土壤中的各種營養物質。在礦區土壤改善時，通過添加各種類型的土壤有機物，促使土壤體系結構中的營養元素達到平衡分布的效果。在礦區土壤原有體系結構中，利用有機肥和農家肥來改良土壤，使土壤維持平衡，徹底消除礦區土壤板結的問題。全面改良礦區土壤的深層結構和表層結構后，礦區土壤的肥力也在快速恢復，促使土壤中的重金屬離子成功實現轉化。物理化學法主要包括客土法、淋洗法（圖2）、電修復法（圖3）、吸附法等。

圖2 淋洗法

圖3 電修復法

2.3 生物修復手段

利用生物修復手段解決土壤污染問題，有兩種主要的表現形式：①種植綠色植被，是生物修復手段的核心表現形式，以草本類、藤本類植被為典型代表性植物，大部分綠色植被都能起到涵養水源和緊固土壤的作用，需要技術人員重點關注栽培綠色植被的方式。②投入微生物，是生物修復手段的最主要方法，比如蚯蚓等有益物種可以改良土體結構，使土壤孔隙度大小適中，利于植物生長。根據實際運用情況可知，在礦區土壤修復時，固氮植物和微生物聯合作用發揮出了積極作用，有效促進了土壤體系內部的物質代謝，使其循環速度變得更快。

土壤微生物能夠加快污染物質的轉化速度，同時使土壤代謝能力發生了巨大的改變，土壤修復技術人員如果能夠對土壤微生物進行正確的挑選和使用，就能不斷優化和升級土壤體系結構，其修復原理如圖4 所示。例如，對于鐵氧化菌來說，其能直接作用于土壤根部，借助自身的滲透作用對土壤重金屬進行篩選，最大限度地降低了土壤重金屬原有的毒性。技術人員對礦區土壤進行修復時，可以選擇以草本科植物和豆科植物為主要品種的固氮類植物進行栽植，在根瘤菌的作用下，使土壤修復取得最佳效果。倘若將豆科植物普遍種植于礦區受損土壤結構體系中，那么植被根部的氮元素可被高效固定，使礦區土壤生態失衡問題得到抑制[4]。

微生物與植物聯合修復是一種新型的修復技術，在保留植物與微生物修復能力的同時，還融入了現代化、科學化的技術，通過以太陽能轉化的動力，對周圍生態環境進行治理，效果加倍，其原理如圖4所示。

圖4 植物-微生物聯合作用對土壤污染修復的原理

3 礦區土壤重金屬污染的生態修復

2020 年，丹東市對飲水資源地周圍的土壤環境質量檢測工作進行了全面落實，最終選擇的調查對象為鴨綠江水源地，結合集中式飲用水源地保護區風險點布設的各個要素，監測點的間隔距離設置為100 m。環境監測人員在當地一級、二級保護區陸域內隨機開展監測點的布設工作，布設的監測點位數量為3 個，需要一次性完成監測工作。從監測結果的角度分析，丹東市飲用水源地四周土壤只有一個監測點的數據比農用地土壤污染篩選值高，而又比風險管制值略低，點位超標率保持在33%左右。內梅羅污染指數等級設置為Ⅲ級，1 級保護區監測點位設置為超標點位，其余各個點位監測項目的數值要比農用地土壤污染風險篩選值略低。為了高效解決礦區土壤遭受重金屬污染導致的生態污染問題，當地環保部門相關責任人對生態修復手段進行了科學的選擇，通過栽植綠色植被的方式來對受損礦區的污染土壤進行修復，進一步恢復區域內的生態平衡[5]。

例如環保部門在受損土壤區域種植大量的藤本植物，以此修復土壤表面部位。由于藤本植物的存活率非常高，促使受損區域的水土保持和固坡效果明顯提升，全面體現了藤本植物在修復過程中所發揮的積極作用。在選擇藤本植被作物的種類時，環保部門應該重點考慮具有典型性的五葉地錦、常春藤、忍冬等植物，從而改善礦區受損表土結構，使藤本植物在受損礦區中大范圍生長。

4 結語

礦區土壤被污染以后，土壤的功能開始退化，給人體健康造成了嚴重的危害，所以，要采取積極的措施來修復和治理受污染的土壤。治理污染土壤的工作需要經歷一個漫長的過程，具有較強的系統性。在治理前，要開展深入的調查工作，充分掌握土壤的污染情況，依托GIS 技術創建污染土壤數據信息庫，并客觀評價污染物和土壤質量，做好污染土壤的功能分區工作，為后續的修復和治理工作做好充分的準備。