遼寧省土壤污染防治現狀問題及對策

摘 要 土壤提供植物生長的場所和必需的養分；提供各種生物及微生物的生存空間。為給土壤污染防治提供策略參考，分析了遼寧省土壤污染防治現狀與問題，針對技術短板，提出了優化微生物修復技術工藝流程、提高在線監測系統精度、優化重金屬固化穩定化工藝參數、推廣應用植物修復技術等優化策略與實施建議。

關鍵詞 土壤污染防治；技術優化；微生物修復；遼寧省

中圖分類號：X53 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.07.021

我國環境問題突出，面臨不同程度的土壤污染。據不完全統計，遼寧省已確定土壤污染調查點位超過500個，分析發現主要污染類型包括重金屬污染、有機污染等。面對日益嚴峻的土壤污染形勢，開展土壤污染治理刻不容緩。為此，本文就遼寧省土壤污染防治技術現狀、問題與對策展開分析，以期為遼寧省土壤污染治理提供決策支持，為其他地區土壤污染治理提供借鑒與參考。

1 "土壤污染類型及危害

遼寧省土壤污染類型主要有重金屬污染、有機污染、鹽漬化等。重金屬污染物以鎘、鉛、鉻、汞、砷等為主，這些重金屬元素大多來源于工業廢氣塵埃、工業廢水灌溉等。據統計，遼寧省土壤中常檢出的有機污染物主要包括石油類、酚類、有機氮、有機磷類等，這些有機污染物多產生自石油開采、精煉、化工生產過程中的原油泄漏、廢水排放等[1]。鹽漬化現象在遼寧省東北平原區域最為突出，高強度的農業生產活動導致土壤中水溶性鹽分聚積。

上述污染均會對土壤質量及生態環境造成嚴重危害。重金屬元素如鎘、鉛、鉻等會阻礙植物正常吸收養分，抑制作物生長，亦會通過食物鏈富集于人體引起中毒；有機污染危害極大，許多污染物具有致癌、致畸等毒性；鹽漬化則使土壤結構破壞、土壤生產力下降或喪失、趨向土壤沙漠化。此外，污染物還可沉積或遷移至地下水、地表水，通過風蝕作用飄散于大氣中，從而導致更大范圍生態系統退化與人居環境惡化。

2 "土壤污染防治技術短板

2.1 "微生物修復技術應用不足

微生物修復技術是一種環境友好的土壤污染物降解方法。該技術通過導入外源微生物促進土壤中污染物的降解與轉化，操作簡便、成本低廉。但當前遼寧省微生物修復技術應用普遍不足，主要問題集中在微生物菌種選擇與工藝流程優化方面[2]。具體來說，目前遼寧省微生物修復多采用標準入庫菌種，這些菌種對當地土壤環境適應性較差，降解效率不高。例如在處理某些特定場地遺留的有機污染物時，選用的非本土菌株有時表現出了較低的修復效率[1]。此外，本土優勢菌的篩選與應用剛剛起步，許多本土菌解毒機理與代謝途徑不明，安全性有待評估。

同時，當前修復工藝存在簡單化問題，僅開展了微生物接入和通風工作，未考慮不同污染土壤的特點，導致生物降解效率低。例如采用單一菌種直接接種修復有機磷農藥污染土壤，降解率較低，而適當調控pH、控制濕度、加強復合菌肥優化，可使修復率提高[3]。因此，不同場地條件下工藝流程優化刻不容緩。

2.2 "在線監測與預警技術體系不完善

遼寧省土壤污染在線監測與預警體系建設滯后，無法實現污染過程的實時監控和風險預警，這嚴重制約了土壤污染防控效果的提升。1）檢測指標體系不完備。現有監測重點聚焦于常規理化指標，針對重金屬、有機污染物等新型污染物的在線檢測手段不足。以沈陽市為例，城區土壤污染在線監測站點設立較少，僅布設氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮等傳統指標的傳感器。而重金屬、揮發性有機物等危害性大且復雜的新型污染物未被納入監測體系，無法實現對其超標排放的及時預警[4]。2）監測網絡覆蓋范圍有限。以遼寧省重點監控區域為例，2020年計劃國控重點區域實現土壤污染監測站點全覆蓋，但目前尚未完成目標，監測站點分布不均衡制約了全省土壤污染狀況的掌握與評估。3）監測設備精度與穩定性有待提高。例如，市面上大多數土壤在線監測設備長期穩定性差，存在漂移嚴重、易失校等問題，嚴重影響監測結果的可靠性。

2.3 "重金屬固化穩定化工藝參數不合理

當前遼寧省重金屬污染土壤固化穩定化工藝中，固化劑的選擇和配比設計主要依據過去業內一些典型成功案例和相關技術標準規定的經驗值，沒有考慮不同重金屬類型、不同土壤理化性質對固化效果的影響。例如鎘污染黃壤土和鉛污染潮土，經驗方法直接采用氫氧化鈣或水泥基預制配方，生成的修復體性能得不到優化，往往出現耐侵蝕性差、修復時間過長等問題。實際上，在某些情況下，如果不充分考慮土壤本身的物理化學性質及其所含重金屬的存在形態（如離子態、絡合態、有機結合態、硫化物結合態、碳酸鹽結合態、殘渣態等），固化反應過程和最終生成的穩定化產物可能無法達到預期的高效性和持久性目標。例如黃壤土和潮土的有機質、黏土礦物及pH值差異顯著，經驗方法無法有針對性地設計配方。此外，現有工藝配方研發不足、評價體系不完善也是亟待解決問題。遼寧省各地直接套用“成功”案例，不僅沒有開展針對性固化劑及工藝參數優化研究，也沒有建立可以評價固化效果與長期穩定性的標準化方法。

2.4 "植物修復技術推廣不足

植物修復技術通過植物體的跨膜轉運機制，從土壤中吸取重金屬，并將其轉移貯存到植物地上部，再通過收獲植物地上部而去除土壤重金屬，實現對土壤環境的凈化與修復。該技術操作簡便、成本較低且不會產生二次污染。但在遼寧省應用推廣滯后，主要存在以下3個問題：1）高污染場地適宜植物種類的篩選不足。目前主要依賴進口的植物萃取技術，但對本土重金屬污染土壤實際治理效果并不理想。例如直接引入印度芥菜進行鎘鉛尾礦污染土壤的植物修復試驗表明，其生物量和富集系數均偏低，這主要是由于高濃度污染對印度芥菜種植本身也產生一定毒害作用[5]。2）工程化和產業化進度緩慢。現有植物修復項目以盆栽或者小塊試驗研究為主，生產規模小，成果難以推廣。缺乏成熟的大面積植物修復模式，相關的盆棚和生長基質開發也較為薄弱。未形成完整的技術體系及模式，產業化進程滯后。3）風險評估和監管制度有待健全。現行植物修復評價側重于土壤污染物降解效果，而對植物體內積累污染物的環境遷移及食物鏈富集風險缺乏系統研判，各類植物在超強污染場地的全生命周期監測數據也較少。

3 "遼寧省土壤污染防治技術提升策略與實施建議

3.1 "優化微生物修復技術工藝流程

為提高遼寧省微生物修復技術的應用效果，必須從菌種選擇和工藝流程2方面進行優化。1）加強對當地土壤微生物群落的調查與評估，篩選出對典型污染物有高降解活性的優勢菌株。這需要采用高通量的功能基因檢測技術如宏基因組學，深入解析不同土壤樣品中的微生物組成及其代謝功能。通過模擬土壤微生態系統，在受控環境中測定不同菌群對目標污染物的降解速率，以篩選出高效降解優勢菌株，進而建立區域性優勢菌種庫。這些篩選出的適應當地土壤條件的優勢菌種，其降解效率可比外源菌種提高1～2個數量級。2）針對不同污染場地條件，要優化工藝參數以發揮微生物降解潛力。這需要考慮土壤pH、濕度、養分、污染物種類與濃度等多重因素，采用響應面試驗設計方法，研究主效應因素及交互作用效應，建立統計優化模型，在此基礎上得出針對某一場地的最佳修復條件組合方案。例如可以采用復合菌種+pH調控+有機肥的修復策略，從而縮短修復時間。

3.2 "提高在線監測系統精度

為補足遼寧省土壤污染在線監測體系存在的技術短板，必須從豐富檢測指標、擴大監測范圍和提升設備性能3方面入手，建立高效、精確的土壤污染監測預警網絡。1）監測指標體系應向在線檢測重金屬和有機污染物擴展。這需要開發基于電化學、傳感技術的新型在線分析傳感器，實現對重金屬離子及有機污染物的高通量監測。例如采用微電極陣列與陽極溶出伏安法（Anodic Stripping Voltammetry，ASV）技術，可在線檢測鎘、鉛、鉻離子，檢出限可達μg·kg-1級。此外，可以借助物聯網技術集成各類傳感器，形成能同步監測多項理化指標的智能化監測站點。2）科學布局監測站點，實現對重點區域的全覆蓋監控。可采用地理信息系統（Geographic Information System，GIS）多源數據模型方法，根據土地利用類型、污染源分布及環境敏感性評估結果，自動劃分監測單元并設置最優站點分布方案。監測頻次也應結合污染風險濃度與氣候水文信息，通過智能算法優化，實現對突發事件的快速預警。3）監測設備穩定性和精度應通過改進傳感器材料、信號處理算法等進行提升。例如可以使用新型氧化石墨烯土壤濕度傳感器，有效抑制譜線漂移，降低數據誤差。此外，建立統一的設備評價標準與測試平臺，定期開展檢測儀表的全面校準，保證監測結果的可靠性[6]。

3.3 "優化重金屬固化穩定化工藝參數

為提高遼寧省土壤重金屬固化穩定化效果，應結合傳統經驗法，建立科學合理的固化劑篩選與工藝優化新模式。1）充分考慮重金屬類型及存在形態，有針對性地篩選固化劑類別。對以可交換態為主的Cd污染土壤，宜選擇氫氧化鈣等強堿性焙燒材料；對含量較高的硫化鎘，則可選擇磷酸鹽類固化劑。固化劑篩選可采用試驗優化組合，綜合評價不同固化劑對多種重金屬化學穩定性的影響。2）研究不同土壤類型對固化過程及產物性質的影響[7]。黃壤與潮土等土壤的pH值與有機質、黏土礦物含量差異顯著，會引起反應動力學及機理變化從而影響產物質量，需要采用X射線光電子能譜表征反應界面過程，明確土壤組分的作用機制。在此基礎上運用響應面法優化配方，使固化產物在不同土壤條件下均能達到高強度、低溶出的標準。3）建立科學的固化效果評價方法。傳統的毒性特性溶出程序（Toxicity Characteristic Leaching Procedure，TCLP）無法反映產物的長期穩定性，需要聯合采用掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy，SEM）等表征手段，清晰描繪污染物在固化材料中的存在狀態，并進行分級的串聯提取試驗與模擬土壤孵化，系統評估固化體在不同條件下的溶出動力學過程。

3.4 "推廣應用植物修復技術

為在遼寧省推廣植物修復技術，必須從選育適宜植物、建立工程化模式和完善監管機制3方面入手。1）開展本土植物種質資源的系統篩選實驗。可采用模擬污染土壤進行容器組培試驗，評估不同植物對典型土壤重金屬的積累量、生物量和轉運系數。選擇生長旺盛、積累能力強的種類建立區域性適宜植物庫，也可以利用組織培養技術進行細胞遺傳學篩選，獲得重金屬耐性高的變異型，這些篩選出的區域優良植物是實現大面積修復的關鍵。2）構建完整的工程化示范模式。這包括建立規模化的溫室培育體系，提供充足的植物材料；開發適宜的生長基質，保證植物正常生長；配置自動化的營養液供給系統，實現資源高效利用。還需要合理設計工程進度，進行分期輪作，確保土壤得以持續修復[8]。3）建立健全的植物體安全性評估與環境監管制度。這需要開展植物體內污染物轉運特性與積累部位的研究；利用毒理學手段評估其對食物鏈的潛在風險；并進行長期的環境監測，追蹤可能的遷移轉化過程，完善監管措施。

4 "結語

本文分析與建議可為遼寧省土壤污染治理決策提供優化策略參考，也可為其他區域土壤污染科學治理提供一定借鑒作用。當然，土壤污染防治是一個系統工程，還需要深入研究技術與管理創新集成，以及法規完善、產業發展、多方合作等方面的綜合對策，以期形成土壤污染防治的科技與產業發展合力，真正實現區域土壤環境質量改善和生態文明建設。

參考文獻：

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（責任編輯：敬廷桃 "劉寧寧）