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        淺談西南喀斯特集中分布區(qū)土壤重金屬污染問題研究進(jìn)展

        2020-12-19 13:55:37樊向國
        中國金屬通報(bào) 2020年11期
        關(guān)鍵詞:重金屬污染土壤

        董 爽,樊向國,田 丹

        (1.銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州 銅仁 554300;2.銅仁學(xué)院,貴州 銅仁 554300)

        近年來,我國工礦產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)過程中對土壤重金屬的額外輸入量逐漸增加,土壤中微量元素含量明顯高于背景值。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國遭受重金屬污染的土壤已達(dá)2000萬hm2,其中鉛和鎘污染引起了較為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境和食品安全問題,造成嚴(yán)重的人體健康問題[1]。加之農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒拥挠绊?,土壤重金屬污染問題加重,已成為西南地區(qū)乃至全國各地的研究熱點(diǎn)。最近,一些學(xué)者針對西南地區(qū)礦山開采、金屬冶煉等活動造成的動引起的農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及其對人體健康的危害等進(jìn)行研究,并探討了修復(fù)措施[2-6]。相關(guān)研究可為西南喀斯特集中分布區(qū)土壤重金屬污染的監(jiān)測和治理提供科學(xué)的理論依據(jù),對土壤環(huán)境質(zhì)量評估具有重要意義。然而,目前對土壤重金屬污染問題的研究還未進(jìn)入系統(tǒng)化研究階段。為促進(jìn)土壤重金屬污染相關(guān)研究更進(jìn)一步發(fā)展,本文根據(jù)近年來有關(guān)西南地區(qū)土壤重金屬污染問題的文獻(xiàn)資料,從以下幾方面綜述西南喀斯特集中分布區(qū)土壤重金屬污染問題研究進(jìn)展。

        1 土壤重金屬污染的概念及污染程度界定

        土壤重金屬污染是指在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒幼饔孟?,一些金屬元素隨之進(jìn)入土壤,造成土壤內(nèi)部重金屬含量超出背景值,引發(fā)土壤質(zhì)量退化,生態(tài)環(huán)境惡化等問題。定量指標(biāo)不同,土壤重金屬污染程度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)不同。根據(jù)地質(zhì)累積指數(shù),土壤重金屬污染程度由弱到強(qiáng)可分為無污染、無污染到中度污染、中度污染、中度污染到強(qiáng)污染、強(qiáng)污染、強(qiáng)污染到極強(qiáng)污染和極強(qiáng)污染七個(gè)級別[7-9]?;诟患蜃?,土壤重金屬污染可分為無污染到輕微污染、中污染、重污染、嚴(yán)重污染以及極重污染五個(gè)級別[10]。按照單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù),土壤重金屬污染亦分為五個(gè)級別,即安全、警戒線、輕污染、重污染和重污染[11]。近年來,許多學(xué)者基于以上指標(biāo)研究了喀斯特地區(qū)土壤重金屬污染程度。張澤東等測定了10個(gè)無籽刺梨種植基地土壤中重金屬含量,發(fā)現(xiàn)其中9個(gè)基地土壤受到Cd的重污染,6個(gè)基地土壤受到Hg的重污染,且各基地綜合污染指數(shù)均高于3,土壤重金屬污染達(dá)到重污染級[12]。張家春等研究發(fā)現(xiàn)酸性土壤屬于輕度污染,主要受到As和Ni的輕污染,受到Cd的中污染,而中性土壤屬于中度污染,主要受到As的中污染,受到Ni的輕污染,受到Cd的重污染[11]。除土壤特性外,土地利用方式亦為影響土壤重金屬程度的關(guān)鍵因素,人工草地和棄耕地為中度污染,林地、天然草地和耕地為輕度污染[13]。綜上可知,土壤重金屬污染程度與土壤質(zhì)量、土壤酸堿特性以及土地利用方式等諸多因素密切相關(guān)。

        2 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

        為探索土壤重金屬污染的來源及各重金屬元素對土體造成的生態(tài)危害,對其進(jìn)行潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)已成為土壤重金屬污染問題研究中的熱點(diǎn)之一,即應(yīng)用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法,根據(jù)單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子和綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分布范圍判斷研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平[14]。在無工業(yè)活動干擾的情況下,農(nóng)用土壤通常處于低風(fēng)險(xiǎn)水平[15-17],而礦區(qū)周邊農(nóng)田,絕大多數(shù)樣地土壤Cd和Hg存在中等及以上生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),整體來看,礦區(qū)農(nóng)田土壤處于高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)或極高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平,進(jìn)一步證實(shí)了礦區(qū)工業(yè)活動是周邊農(nóng)田土壤遭受嚴(yán)重的重金屬污染的重要來源[18-20]。

        3 土壤重金屬污染的修復(fù)措施

        土壤重金屬污染修復(fù)過程漫長且復(fù)雜,伴隨著修復(fù)治理技術(shù)(主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)三大類)的發(fā)展成熟[21],可根據(jù)土壤污染的實(shí)際情況選用具體的、科學(xué)的、合理的修復(fù)措施,三種方法聯(lián)合應(yīng)用,改變各重金屬元素在土體中的存在形態(tài),對土壤有一定的還原和改良作用,確保有效修復(fù),力爭高效修復(fù)[22,23]。常用的物理修復(fù)技術(shù)有超聲波加熱技術(shù)、熱脫附技術(shù)和蒸氣浸提技術(shù)等,相比而言,蒸氣浸提技術(shù)可操作性較強(qiáng)且使用成本較低,受到廣泛應(yīng)用[24]?,F(xiàn)階段,對于中輕度重金屬污染的土壤,通常施用黏土礦物、石灰性物質(zhì)、生物炭材料、腐殖質(zhì)物質(zhì)等化學(xué)鈍化劑進(jìn)行修復(fù),使用便利且見效較快[25,26]。除此之外,淋洗技術(shù)和光催化降解技術(shù)亦為化學(xué)修復(fù)技術(shù)中的重要研究方向,前者可通過將水或含有洗助劑的水溶液注入到土壤中洗脫污染物,后者通過光催化劑及輻射等降解土體中的重金屬污染物[27-29]。生物修復(fù)技術(shù)主要包括植物修復(fù)技術(shù)、動物修復(fù)技術(shù)以及微生物修復(fù)技術(shù)三方面內(nèi)容,尤以植物-微生物修復(fù)為主,對重金屬進(jìn)行生物吸附和轉(zhuǎn)化,降低重金屬離子濃度,是最為高效、綠色的修復(fù)措施[30,31]。

        4 展望

        目前,對土壤重金屬污染狀況的界定、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)及其修復(fù)措施等有了一定的研究,且絕大多數(shù)以定性研究為主。對于綠色、健康、高效的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù),土壤重金屬污染修復(fù)效果的評價(jià)等方面還有待進(jìn)一步研究。就化學(xué)修復(fù)技術(shù)而言,長期化學(xué)修復(fù)將對土體產(chǎn)生一定程度的負(fù)面作用,可通過進(jìn)行土壤重金屬污染修復(fù)效果評價(jià)來預(yù)測化學(xué)試劑的最佳施用量。

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