宋寧，王麗偉

（1.河北省邯鄲環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河北 邯鄲056000；2.河北省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河北 石家莊050000）

1 土壤重金屬污染的成因

導(dǎo)致土壤受到重金屬污染的成因有很多種。從自然方面考慮，主要分為火山爆發(fā)以及土壤自身形成的特殊性原因。但是土壤重金屬污染的關(guān)鍵因素依然是人類(lèi)活動(dòng)。例如在干旱地區(qū)，種植業(yè)為了解決自身缺水問(wèn)題，會(huì)采取灌溉的方式，但是如果所采取的灌溉方式不正確，或灌溉用的水源自身重金屬含量超標(biāo)，就會(huì)導(dǎo)致土壤出現(xiàn)重金屬污染問(wèn)題；其次，金屬冶煉行業(yè)以及采礦行業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)重金屬?gòu)U水，如果沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理，直接將其排放到自然界中，也會(huì)形成土壤重金屬污染[1]；第三，在汽車(chē)尾氣中也存在一定量的Pb 等重金屬元素，盡管其最直接污染的是大氣，但是一旦經(jīng)過(guò)雨水沖刷，就會(huì)導(dǎo)致此種金屬污染物沉積到土壤中；第四，部分有機(jī)肥料由于采取城市垃圾、河道淤泥等來(lái)制作，其原料本身中含有大量的重金屬元素，在被施入到土壤中后，會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬含量明顯上升，同時(shí)土壤農(nóng)作物會(huì)吸收一定量的重金屬，并最終富集到人體內(nèi)。

2 土壤重金屬污染對(duì)農(nóng)作物和人類(lèi)健康的影響

2.1 土壤重金屬污染對(duì)農(nóng)作物的影響

當(dāng)重金屬在土壤中的含量達(dá)到一定濃度后，會(huì)在農(nóng)作物的根、莖、葉及果實(shí)等器官中大量富集，并對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，阻礙農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，甚至?xí)苯訉?dǎo)致農(nóng)作物的死亡，或者通過(guò)食物鏈將重金屬富集到人體內(nèi)，對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。例如，Cd 會(huì)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響，超過(guò)一定濃度的Cd 元素會(huì)使得植物葉綠素結(jié)構(gòu)受到破壞，降低植物葉綠素含量，使得葉片黃化，農(nóng)作物生長(zhǎng)不良；Pb在農(nóng)作物體內(nèi)富集后也會(huì)對(duì)農(nóng)作物的代謝過(guò)程和光合作用產(chǎn)生影響，阻礙其生長(zhǎng)發(fā)育；Hg 本身并非植物生長(zhǎng)所必需元素，但是其會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物的葉片失去原有結(jié)構(gòu)，從而限制植物根系生長(zhǎng)，使得農(nóng)作物較為矮小，無(wú)法正常發(fā)育[2]。土壤中存在大量的不同重金屬元素后，其會(huì)形成復(fù)合型的重金屬污染，所造成的后果要遠(yuǎn)比單一重金屬元素的污染更為嚴(yán)重。

2.2 土壤重金屬污染對(duì)人類(lèi)健康的影響

由于農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)吸收和富集土壤中的重金屬元素，然后被人類(lèi)所食用，最終通過(guò)食物鏈在人體內(nèi)大量富集。重金屬元素在人體內(nèi)不僅會(huì)對(duì)人類(lèi)機(jī)體功能產(chǎn)生影響，在長(zhǎng)期影響下還會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)致畸、致癌和致突變，甚至在達(dá)到一定濃度后會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)急性中毒甚至死亡。例如，Pb 在人血液中的含量不應(yīng)當(dāng)高于0.2 mg，超過(guò)此含量后會(huì)出現(xiàn)急性中毒情況，內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)失調(diào)，造血功能出現(xiàn)障礙，消化系統(tǒng)紊亂，而且Pb 還會(huì)在一定程度上影響兒童的智力發(fā)育。Cd 相對(duì)于Pb 而言毒性更大，其可以在人體內(nèi)富集并很難代謝出，人體的腎臟和骨骼結(jié)構(gòu)會(huì)受到Cd 的直接影響，除了會(huì)使得泌尿系統(tǒng)失調(diào)之外，還很可能會(huì)誘發(fā)高血壓和糖尿病。例如,20世紀(jì)中期日本的“痛痛病”就是由于Cd 在土壤中含量過(guò)高所導(dǎo)致；Hg 能夠通過(guò)呼吸道進(jìn)入肺泡，再由血液在腦組織中富集，達(dá)到一定含量后會(huì)影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，出現(xiàn)頭暈、頭痛、肢體麻木、語(yǔ)言行動(dòng)和意識(shí)失調(diào)等情況。20世紀(jì)中期日本所出現(xiàn)的“水俁病”就是由于甲基汞經(jīng)過(guò)魚(yú)的食物鏈富集到人體內(nèi)所導(dǎo)致[3]。

3 土壤重金屬污染的治理措施

當(dāng)前對(duì)于土壤重金屬污染的治理措施主要分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)及聯(lián)合修復(fù)4 個(gè)方面。

3.1 物理修復(fù)技術(shù)

3.1.1 固化穩(wěn)定化修復(fù)

固化穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)主要是在土壤中增加穩(wěn)定劑或粘合劑，從而固化土壤中的重金屬污染物，使得土壤中的污染物的物理性質(zhì)被改變，其主要改變的是污染物的遷移能力和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，使得其最終被固化為穩(wěn)定不溶解、遷移能力小的塊狀固體。固化穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)本身可以在極短時(shí)間內(nèi)使得重金屬污染情況得到改善，但其僅能夠在一段時(shí)間內(nèi)控制污染物特性，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，隨著穩(wěn)定劑或黏合劑的失效，所固化的重金屬污染物遷移能力重新變強(qiáng)，繼續(xù)污染環(huán)境，可見(jiàn)固化穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)本身不具有長(zhǎng)期效果。

3.1.2 換土修復(fù)技術(shù)

換土修復(fù)技術(shù)主要是在被污染的土壤中加入未被污染的清潔客土，通過(guò)在被污染土壤表面的大量堆積，使得土壤中重金屬污染物的相對(duì)濃度下降，從而降低污染物可能造成的危害。翻土技術(shù)則是通過(guò)對(duì)土壤深翻，讓表層濃度較高的重金屬被分散到深層土壤中，從而達(dá)到稀釋重金屬污染物含量的目的，但此辦法局限于土層深厚且受污染情況較輕的土壤，在使用過(guò)程中還需要合理增加施肥量，以確保植物根系擁有足夠的營(yíng)養(yǎng)支持。

3.1.3 熱修復(fù)技術(shù)

熱修復(fù)技術(shù)主要是通過(guò)加熱土壤的形式使得具有揮發(fā)性特點(diǎn)的重金屬元素從土壤中分理出，此處理方式可以有效應(yīng)對(duì)大部分土壤重金屬污染問(wèn)題。同時(shí)還能夠有效固定部分不具有揮發(fā)性特點(diǎn)的重金屬元素和放射性元素，使得其對(duì)于農(nóng)作物和環(huán)境的危害大大下降[4]。但是高溫?zé)嵝迯?fù)技術(shù)會(huì)嚴(yán)重破壞土壤中的結(jié)構(gòu)水和有機(jī)質(zhì)，同時(shí)還需要消耗大量的能量，所以其很少應(yīng)用于土壤的實(shí)際修復(fù)。

3.1.4 電動(dòng)修復(fù)技術(shù)

電動(dòng)修復(fù)技術(shù)主要適用于被重金屬污染的地下水即透水系數(shù)較低的土壤，其主要是在受污染土壤區(qū)域內(nèi)通電，在一定范圍內(nèi)構(gòu)成微弱電場(chǎng)，并且以土壤間隙中的水作為傳播介質(zhì)，在電場(chǎng)作用的帶動(dòng)下，使得重金屬污染物可以朝固定的方向遷移，在進(jìn)入電極區(qū)后開(kāi)始沉降，最終將土壤中的重金屬污染物與土壤分離，集中處理。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵之處是控制土壤中的pH 值，如此才能夠有效提高修復(fù)效果。當(dāng)前該技術(shù)已經(jīng)在實(shí)踐中得到了一定程度的應(yīng)用。

3.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

3.2.1 淋洗修復(fù)技術(shù)

該技術(shù)主要是借助淋洗液來(lái)淋洗土壤中的重金屬污染物，使得原本存在于土壤中的重金屬遷移到淋洗液中，并由原本的固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?，達(dá)到轉(zhuǎn)移重金屬污染物的目的。最后再?gòu)耐寥乐蟹蛛x出含有污染物的淋洗液，并對(duì)淋洗液進(jìn)行分離和處理。淋洗修復(fù)技術(shù)本身工作量較大，且操作過(guò)程較為復(fù)雜，需要較高的成本，同時(shí)土壤肥力還很可能會(huì)因?yàn)榱芟匆憾艿接绊憽?/p>

3.2.2 改良劑改性修復(fù)技術(shù)

改良劑改性修復(fù)主要是在被重金屬污染的土壤中加入固定配方的改良劑，使得改良劑與重金屬之間出現(xiàn)吸附作用、拮抗作用以及氧化還原作用，最終導(dǎo)致土壤中重金屬污染物的活性下降。當(dāng)前石灰、碳酸鈣、沸石、硅酸鹽、磷酸鹽以及各種能夠促進(jìn)還原作用的有機(jī)物質(zhì)等都屬于改良劑。改良劑只能夠在短期內(nèi)降低重金屬污染物的生物有效性和毒性，但其對(duì)于維持生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定和對(duì)土壤污染物的根本性的修復(fù)尚無(wú)法起到預(yù)期的效果。

3.3 生物修復(fù)技術(shù)

3.3.1 植物修復(fù)技術(shù)

該技術(shù)主要通過(guò)植物和其根系的微生物來(lái)達(dá)到吸附土壤中重金屬污染物的目的，該技術(shù)主要包含植物提取、植物和根系降解及植物揮發(fā)等原理，植物提取主要是應(yīng)用植物對(duì)于重金屬污染物的吸附性，通過(guò)相關(guān)的技術(shù)處理后使得重金屬元素從植物體內(nèi)脫離[5]。當(dāng)前該技術(shù)在修復(fù)方面應(yīng)用較為廣泛，同時(shí)其還能有效提高綠化水平，該技術(shù)的關(guān)鍵所在是植物品種的選擇，葶芥類(lèi)植物、遏藍(lán)菜類(lèi)植物都是日常容易見(jiàn)到，且具有極強(qiáng)富集能力的品種。

3.3.2 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)

借助土壤中的動(dòng)物來(lái)分解和降低土壤中的重金屬污染物的方式被稱(chēng)作動(dòng)物修復(fù)技術(shù)，動(dòng)物在從土壤中獲得重金屬元素后，會(huì)形成多肽和金屬硫蛋白，從而大大降低重金屬的活性。當(dāng)前蚯蚓和鼠類(lèi)動(dòng)物是修復(fù)技術(shù)中較為常用的動(dòng)物，但是實(shí)際操作過(guò)程中由于動(dòng)物活動(dòng)的自主性，所以諸多因素的共同影響，使得該技術(shù)還停留在研究階段。

3.4 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

由于土壤重金屬污染物普遍都是成分多樣的，而且不同地區(qū)的污染類(lèi)型、污染程度及土壤程度都存在差異。所以想憑借單一的修復(fù)措施勢(shì)必?zé)o法達(dá)到預(yù)期的修復(fù)效果。當(dāng)前土壤重金屬污染修復(fù)方面已經(jīng)開(kāi)始了加強(qiáng)對(duì)于聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究和應(yīng)用，其具體分為植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、物理-化學(xué)-生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、動(dòng)物-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)于植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)較為看重，并且將其細(xì)化成植物和專(zhuān)性菌株聯(lián)合修復(fù)以及植物與菌根聯(lián)合修復(fù)兩種技術(shù)形式，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的實(shí)際修復(fù)效果，決定于土壤的類(lèi)型和其受污染的程度。

4 總結(jié)

當(dāng)前重金屬污染土壤的問(wèn)題已經(jīng)受到全世界的關(guān)注，國(guó)內(nèi)外不斷出現(xiàn)各種針對(duì)土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)，并且都處于不斷深化和完善的過(guò)程中。一般情況下，土壤重金屬污染都是由于多種因素的共同作用結(jié)果，采取單一的修復(fù)措施能夠起到恢復(fù)土壤的作用，但卻無(wú)法達(dá)到預(yù)期的恢復(fù)效果。所以在實(shí)際的治理過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)做好宣傳教育工作，切實(shí)提高公民的憂患意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，在提升自身經(jīng)濟(jì)水平的同時(shí)，也需要加強(qiáng)保護(hù)自然資源，合理調(diào)整耕作制度，使用綠色、環(huán)保的化肥及農(nóng)藥，選擇優(yōu)質(zhì)水源進(jìn)行灌溉。針對(duì)土壤重金屬污染來(lái)源廣泛的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)積極采取預(yù)防措施，從源頭做好土壤的預(yù)防和保護(hù)工作，并嚴(yán)格監(jiān)控各種污染物的含量和排放，確保其達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行排放；由于當(dāng)前植物修復(fù)技術(shù)和聯(lián)合修復(fù)技術(shù)依然是土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)中生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益最好的措施，所以應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)兩種修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，并且嘗試結(jié)合植物修復(fù)、物理化學(xué)修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)、微生物修復(fù)以及農(nóng)藝措施等多種修復(fù)技術(shù)，聯(lián)合修復(fù)受污染土壤。除積極采取上述措施之外，在修復(fù)的過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)關(guān)注周邊空氣、水等環(huán)境變化，切實(shí)提高整體環(huán)境質(zhì)量。