沈穎輝

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì)，陜西 西安 710003）

我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背后存在著一系列環(huán)境問(wèn)題，尤其是在工業(yè)化起步初期，為了解決溫飽問(wèn)題、為了帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)，忽視了環(huán)境的負(fù)荷力。在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中對(duì)環(huán)境進(jìn)行破壞，尤其是土壤的污染，對(duì)現(xiàn)在及未來(lái)危害極大。“綠水青山、就是金山銀山”對(duì)已經(jīng)污染的土地及時(shí)進(jìn)行治理，還大自然一片干凈的沃土，為人類(lèi)生存創(chuàng)造美好的環(huán)境，是新時(shí)期亟待解決的問(wèn)題。

1 土壤污染的特征

土壤環(huán)境的復(fù)雜性決定了其污染特征的獨(dú)特性。首先，土壤環(huán)境污染具有隱蔽性和滯后性。土壤污染與水污染和大氣污染不同，在污染初期沒(méi)有明顯的現(xiàn)象，不易被發(fā)現(xiàn)，直到累積到一定程度，通過(guò)對(duì)土壤樣品進(jìn)行分析和農(nóng)作物的殘留檢測(cè)，才能確定。日本富山縣神通川流域因隔超標(biāo)而引起的“痛痛病”經(jīng)過(guò)了十幾年才被人們發(fā)現(xiàn)。其次，土壤污染具有累積性和地域性。污染物在土壤中不易遷移和擴(kuò)散，會(huì)隨著時(shí)間累積，且部分污染物在土壤中難降解，對(duì)土壤造成長(zhǎng)期污染。再次，土壤污染具有不可逆轉(zhuǎn)性。重金屬對(duì)土壤的污染基本是一個(gè)不可逆過(guò)程，土壤一旦受到污染，很難完全從根部修復(fù)。最后，土壤治理難且治理周期長(zhǎng)，

土壤由于其吸附性和致密性，不像水污染可以通過(guò)離子交換和絮凝沉降等方法達(dá)到快速治理，一般治理周期較長(zhǎng)。

2 土壤污染現(xiàn)狀

2.1 土壤污染物來(lái)源

土壤污染是指土壤中各種污染物含量已經(jīng)超過(guò)土壤能夠承受的極限值，直接或間接影響人的生命安全。其主要分為無(wú)機(jī)物污染和有機(jī)物污染，無(wú)機(jī)物污染主要是銅、鉛、鋅、隔、鉻、汞、砷等重金屬污染，有機(jī)污染物污染主要為有機(jī)農(nóng)藥、多環(huán)芳烴（PAHS）、石油類(lèi)、合成洗滌劑、酚類(lèi)等污染。其中PAHS具有較強(qiáng)毒性，且不易降解，會(huì)隨食物鏈富集進(jìn)入人體，成為致癌物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)當(dāng)前被污染土壤已經(jīng)超過(guò)5000萬(wàn)畝。

在利益的驅(qū)使下，部分工廠為謀取更大的利益，在污染物排放之前未能達(dá)標(biāo)處理，將高污染物的廢氣直接排出。如一些固體顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、碳?xì)浠衔铩⒔?jīng)大氣沉降作用和酸雨的形成，落入地面致使土壤受到污染。尤其是能源、化工行業(yè)廢氣中含有大量重金屬，大部分重金屬會(huì)以氣溶膠的形式進(jìn)入大氣中，通過(guò)沉降和降水進(jìn)入土壤。機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中鉛、鋅含量較高，也導(dǎo)致馬路兩邊土壤受到污染，受污染地帶莊稼長(zhǎng)勢(shì)明顯較弱[1]。

一些偏遠(yuǎn)地區(qū)由于資金匱乏，地下水井較少，常采取周邊河流，甚至污水灌溉。這類(lèi)污水一般都是生活污水和工業(yè)污水排放，水中重金屬和有機(jī)污染物嚴(yán)重超標(biāo)。受污染的水體進(jìn)入土壤，使污染物以多種方式截留到土壤中，直接導(dǎo)致土壤污染，一些農(nóng)民誤認(rèn)為氣味越臭的水，養(yǎng)分越高，卻不知這正是導(dǎo)致土壤污染的元兇[2]。

除大氣污染和水污染，固體廢物污染也是導(dǎo)致土壤污染的重要因素。為了農(nóng)作物的高產(chǎn)，氮、磷化肥的長(zhǎng)期使用破壞了土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，耕地土壤退化，保水能力下降。不合理的采用堆肥或污泥作為“肥料”也是農(nóng)村土壤污染的一個(gè)重要因素。堆肥和污泥中常含有大量寄生蟲(chóng)和重金屬，如不經(jīng)過(guò)處理，直接施肥會(huì)嚴(yán)重影響土壤質(zhì)量的安全。農(nóng)用地膜的使用也是目前土壤污染的重要途徑。當(dāng)前常用的農(nóng)業(yè)地膜成分為聚乙烯，此種材料為不可生物降解材料，使用廢棄后在土壤中可存在上百年甚至上千年。地膜殘留到土壤中可使土壤透氣性和保水性變差，改變土壤的結(jié)構(gòu)，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)[3]。工業(yè)廢渣和生活垃圾，如果采用堆積和填埋的方式處理，不僅占用土地資源，其中有毒有害物質(zhì)還嚴(yán)重污染了土壤。

2.2 土壤污染的危害

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，“三農(nóng)”問(wèn)題一直備受?chē)?guó)家關(guān)注，土壤污染直接影響農(nóng)村整體環(huán)境，進(jìn)一步導(dǎo)致糧食減產(chǎn)或糧食安全問(wèn)題。一旦耕地土壤受到污染，污染物會(huì)富集到作物的根、莖、葉各個(gè)部位，人和動(dòng)物食用后會(huì)隨食物鏈轉(zhuǎn)移到食物鏈頂端人的體內(nèi)，威脅人類(lèi)健康。我國(guó)自然資源有限，且土壤污染治理周期長(zhǎng)，土壤環(huán)境污染嚴(yán)重影響我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展[4]。為切實(shí)加強(qiáng)土壤污染防治，國(guó)務(wù)院于2016年頒布了《土十條》逐步改善土壤環(huán)境質(zhì)量，以保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和人居環(huán)境安全，到2020年全國(guó)土壤污染加重趨勢(shì)得到初步遏制。

3 土壤修復(fù)方法

我國(guó)一直對(duì)土壤污染治理方法不斷研究，目前常用的方法可分為物理修復(fù)，化學(xué)修復(fù)，生物修復(fù)。根據(jù)污染場(chǎng)地用途與特性可選擇不同的修復(fù)方法。

3.1 物理修復(fù)

最典型的物理修復(fù)方法即“客土法”，是向污染土壤上覆蓋一層未受污染的土壤，使原污染土壤中污染物濃度降低，或植物根系與污染土壤接觸變少，以達(dá)到治理的目的。此方法治理速度快，治理效果顯著，且適用范圍廣，但僅適用于污染面積小的區(qū)域。對(duì)于污染面積大的場(chǎng)所需耗費(fèi)大量人力、物力，不適合采用本方法。與客土法相類(lèi)似的一種方法是“翻土法”，即將污染土壤進(jìn)行深翻，使深部未收污染的土壤翻到上邊，使污染土壤翻到下邊，同樣減少植物根部與污染土壤的接觸。此方法一般應(yīng)用于土壤污染不嚴(yán)重的區(qū)域，同時(shí)還會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤肥力降低，且會(huì)對(duì)地下水造成污染的隱患。電化學(xué)修復(fù)法也是物理修復(fù)的一種，是通過(guò)電化學(xué)、電動(dòng)力學(xué)的復(fù)合作用驅(qū)動(dòng)污染物富集到電極區(qū)，再對(duì)其進(jìn)行集中分離和處理。此方法成本低，處理速度快，但應(yīng)用范圍小，不適用于不溶性有機(jī)物污染的土壤。對(duì)于一些熱穩(wěn)定性差的污染物也可通過(guò)熱解析法去除污染物，高溫下，熱穩(wěn)定性差的污染物會(huì)分解，再對(duì)熱解產(chǎn)生的氣體冷卻、集中處理[5]。閆翠俠等人自制的雞糞生物炭對(duì)土壤中的Pb和Cd具有較強(qiáng)的吸附性，可對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行物理修復(fù)，Pb和Cd最大吸附量分別可達(dá)52.02mg/g和242.59mg/g，且能夠降低 Pb和Cd在土壤中的弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)以及可氧化態(tài)[6]。

3.2 化學(xué)修復(fù)法

化學(xué)修復(fù)法包括淋洗法、固定穩(wěn)定化法。淋洗法是將含有助劑，酸堿試劑和絡(luò)合劑的溶液淋洗在污染土壤上，達(dá)到修復(fù)的作用。淋洗液可改變污染物與土壤的吸附-解析性能，使其與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促使土壤污染物的去除。此方法對(duì)很多種污染物都有處理作用，目前應(yīng)用較廣。固定穩(wěn)定化法是向土壤中添加鈍化劑，通過(guò)對(duì)重金屬的沉淀，化學(xué)吸附，離子交換絡(luò)合，氧化還原反應(yīng)等一系列反應(yīng)，降低重金屬活性和生物有效性，減小重金屬污染危害。此方法成本低，見(jiàn)效快，操作方便，在土壤治理中得到廣泛應(yīng)用。袁海偉等人采用復(fù)合土壤修復(fù)劑（亞硒酸鈉+鈣鎂硅肥+聚合硫酸鐵+膨潤(rùn)土+硫磺+氯化鈣），在2700kg/hm2施用水平下，土壤pH可提高0.4單位，土壤CEC增加9.23mol/kg，有機(jī)質(zhì)增加14.32g/kg，且土壤有效態(tài)鎘、有效態(tài)砷含量分別降低41.93%、64.34%[7]。

3.3 生物修復(fù)法

生物修復(fù)包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)。某些植物的根、莖、葉或果實(shí)對(duì)污染物具有良好的富集作用，在被污染土地種植對(duì)污染物有富集作用的植物，有毒有害物質(zhì)被富集到植物的不同部位，然后通過(guò)收割植物，達(dá)到降低土壤污染物濃度的作用。目前常見(jiàn)的超累積植物有油菜、楊樹(shù)等。植物還能夠利用其代謝功能將土壤中的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)污染的形態(tài)。針對(duì)礦區(qū)土壤重金屬污染可利用植物穩(wěn)定化技術(shù)治理被污染土壤，即向污染區(qū)種植具有富集重金屬的非農(nóng)作物，將土壤中的重金屬轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，起到固定化作用，同時(shí)還對(duì)周邊環(huán)境起到綠化的作用[8]。段靖禹等人研究了青霉素與生物炭復(fù)合修復(fù)對(duì)砷污染土壤中有效砷的鈍化率，結(jié)果顯示，隨著青霉菌接菌量與生物炭使用量的增加，土壤有效砷從17.74mg/kg，下降到12.69mg/kg[9]。

微生物修復(fù)從修復(fù)機(jī)理上可分為兩種，一種是微生物將污染物作為生存所必須的碳源和氮源，以及微量元素供其生存、繁殖；另一種是微生物利用其代謝的酶將污染物降解為容易被植物吸收的小分子物質(zhì)或?qū)ν寥罒o(wú)污染的物質(zhì)。有研究表明微生物利用其代謝的酶可將重金屬的形態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將毒性大的形態(tài)轉(zhuǎn)化為毒性較小的形態(tài)，其中假單胞菌K62可將有機(jī)汞和無(wú)機(jī)汞轉(zhuǎn)化為金屬汞。而生成的金屬汞不穩(wěn)定很容易揮發(fā)到大氣中被稀釋[10]。微生物修復(fù)容量有限，未來(lái)可對(duì)微生物進(jìn)行篩選、基因重組，培育對(duì)特種污染物具有降解作用的菌株，以提高微生物對(duì)土壤污染物的降解效率。需要注意的是微生物修復(fù)控制不當(dāng)可造成土壤微生物種群失衡，影響其他有利于作物生長(zhǎng)的微生物繁殖。

4 展望

人類(lèi)已經(jīng)意識(shí)到環(huán)境污染會(huì)給人們生存帶來(lái)嚴(yán)重危害，尤其土壤的污染關(guān)系到人類(lèi)賴(lài)以生存的土地，直接關(guān)乎糧食安全。國(guó)務(wù)院于2016年出臺(tái)的“土十條”用以保障土壤環(huán)境安全，從根源杜絕具有土壤污染的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，拒絕有毒的GDP，提倡“要綠水青山，不要金山銀山”。但面臨已經(jīng)污染的土地，還需更全面，更深入的研究土壤修復(fù)技術(shù)，提高修復(fù)程度，降低修復(fù)成本。在弄清不同土壤修復(fù)方法修復(fù)機(jī)理的基礎(chǔ)上，探索出一個(gè)能夠高效治理土壤污染的方法，還大自然一片干凈的沃土。