王鶴亭

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

土壤是動(dòng)植物活動(dòng)以及微生物進(jìn)行物質(zhì)交換的場(chǎng)所，是生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分[1]。隨著工業(yè)化進(jìn)程和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，人類活動(dòng)對(duì)土壤質(zhì)量變化產(chǎn)生了重大影響。尤其是近幾十年來，各類化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用，人類生活垃圾、固體廢棄物的隨意堆放，農(nóng)業(yè)化學(xué)物質(zhì)的施用，以及人類采礦活動(dòng)產(chǎn)生的廢棄物露天堆放淋溶等，產(chǎn)生了大量的污染物質(zhì)，對(duì)土壤、水體及大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞[2-5]。重金屬污染物具有隱蔽性高、易積累、難以遷移及危害效果顯著等特點(diǎn)，對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響程度更大[6]。土壤本身具有一定的自凈能力及抗侵蝕能力，但進(jìn)入土壤的污染物一旦超過土壤承受能力的臨界值，便會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的土壤污染現(xiàn)象[7-8]。土壤重金屬污染防治和修復(fù)工作已成為今后一段時(shí)期內(nèi)要長(zhǎng)期進(jìn)行的重要工作。

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

重金屬污染是無機(jī)物污染的一個(gè)重要來源，重金屬進(jìn)入土壤后，不能被土壤中的微生物分解，反而易與土壤中的部分物質(zhì)合成為甲基化合物，甚至能產(chǎn)生具有毒性的化學(xué)物質(zhì)；這些物質(zhì)富集于土壤中由作物吸收，并通過食物鏈等形式遷移至人體中，造成十分嚴(yán)重的危害[9-10]。一般而言，造成土壤重金屬污染的污染物主要有Pb、Hg、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、As等。重金屬元素由于自身結(jié)構(gòu)成分的影響，有較大一部分無法被植物吸收利用，甚至某些重金屬元素具有毒性，而同時(shí)又有一部分元素可被植物吸收利用，且對(duì)人體健康會(huì)產(chǎn)生一定良性效果，成為有益于生態(tài)環(huán)境的物質(zhì)。因此，面對(duì)重金屬污染的防治工作，并非要將所有重金屬元素都認(rèn)定為污染物，但是如果有益于作物吸收利用的重金屬元素過量，仍然會(huì)造成一定的不利影響[11-12]。由于不同種類的重金屬污染具有不同的遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)和污染性質(zhì)，且存在于土壤中的形式也有較大差距；因此在評(píng)價(jià)重金屬污染物可能引起的危害時(shí)，不僅要定性地從重金屬污染物的種類進(jìn)行研究，同時(shí)也要定量地綜合考慮污染物的總量和其中不同污染物各自的含量。根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部門的調(diào)查，我國(guó)農(nóng)田土壤污水灌溉面積為140萬hm2，受到重金屬污染影響的面積占總灌區(qū)面積64.8%，遭受Pb、Cr、As、Cd等重金屬污染的耕地面積將近2 000萬km2，大約占我國(guó)耕地總面積近20%[13-14]。每年的糧食產(chǎn)量因重金屬污染而減少1 000多萬t，我國(guó)固體廢棄物占地和毀田0.13萬km2，工業(yè)廢水和固體廢棄物中含有大量的重金屬污染物如Cd、Pb、Hg、Cr等，每年受重金屬污染的糧食達(dá)1 200萬t，每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元人民幣[15-16]。

2 土壤重金屬污染危害

由于土壤重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和滯后性等特點(diǎn)，較大氣污染和水污染引起的危害更加嚴(yán)重。大量研究表明，重金屬污染會(huì)對(duì)土壤質(zhì)量和安全產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。蔣永榮等[17]研究表明，鉛鋅礦區(qū)周邊土壤重金屬污染表現(xiàn)為顯著的縱向遷移特性，Cd污染對(duì)礦區(qū)污染程度最高，且對(duì)微生物群落會(huì)產(chǎn)生一定的影響。陳朝述等[18]研究了礦區(qū)沉淀物中重金屬的存在形態(tài)和潛在風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明，沉淀物中Zn、Cd、As含量分別達(dá)到了正常土壤的11.7、10.6、18.8倍，Cd和As的污染強(qiáng)度最高，且引發(fā)生態(tài)危害的風(fēng)險(xiǎn)較高。陳為峰等[19]對(duì)9個(gè)城市的綠地土壤樣品進(jìn)行了測(cè)定評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，表層土壤中Cd、Cu、Zn、Pb的平均含量均顯著高于正常水平，其中Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最高，且出現(xiàn)了一定程度的重金屬?gòu)?fù)合污染現(xiàn)象。柴立立等[20]分析了保定城市土壤重金屬元素潛在危害程度，結(jié)果表明，受人類活動(dòng)影響，城市土壤中Hg、Pb、Zn含量較高，分別為正常土壤中含量的5.28、1.74、1.75倍，Hg元素的潛在生態(tài)危害最為嚴(yán)重。

3 土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

3.1 物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

吳秋梅等[21]利用水鋁鈣石對(duì)土壤中重金屬Cd污染進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果表明，在土壤中添加水鋁鈣石能夠提高土壤pH值并顯著降低土壤中Cd有效態(tài)含量，降低幅度達(dá)到97.7%。蔣仁霞等[22]使用土壤調(diào)理劑對(duì)土壤中重金屬Cd污染進(jìn)行修復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果表明，使用土壤調(diào)理劑可使土壤pH值顯著提高，并使稻米中的Cd含量顯著降低。安夢(mèng)潔等[23]探討了修復(fù)劑對(duì)土壤中重金屬Pb和Cr的修復(fù)作用，研究發(fā)現(xiàn)，施用棉粕腐植酸和聚丙烯酸鉀可使土壤中Pb、Cd含量分別減少62.6%和52.3%，且對(duì)微生物群落的分布有較大影響。許劍臣[24]等研究了不同改良劑對(duì)土壤重金屬污染物的修復(fù)效果，結(jié)果表明，單施2%泥炭對(duì)土壤中重金屬Zn和Cu的鈍化效果最顯著，1%蛭石和1%骨粉對(duì)重金屬Cd含量的降低效果顯著，2%泥炭、1%蛭石+1%泥炭和1%蛭石+1%骨粉處理組對(duì)作物體內(nèi)Cu、Zn和Cd含量降低效果最顯著。

3.2 生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

王垚等[25-26]研究表明，植物對(duì)土壤重金屬污染物修復(fù)同樣有顯著影響。郭媛等[27]通過研究黃麻植株對(duì)農(nóng)田重金屬Cd修復(fù)效果發(fā)現(xiàn)，黃麻對(duì)Cd的富集效果良好，每公頃黃麻能夠富集的Cd含量可達(dá)到53.3 g，且黃麻木質(zhì)部分對(duì)Cd的吸附效果最為顯著，可達(dá)總吸附量的33.11%～42.99%。苗欣宇等[28]利用孔雀草對(duì)重金屬鎘(Cd)-多氯聯(lián)苯復(fù)合污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，研究發(fā)現(xiàn)，孔雀草具有較強(qiáng)的重金屬污染耐受性和修復(fù)潛力，對(duì)Cd的吸附量可達(dá)100 mg/kg，對(duì)多氯聯(lián)苯的降解率也提升了42.72%。費(fèi)維新等[29]研究了甘藍(lán)型油菜對(duì)土壤中Cd和Cu污染的修復(fù)能力，結(jié)果表明，油菜植株對(duì)Cd的吸收主要富集在莖稈上，對(duì)Cu吸收主要富集在根部和種籽上。楊茹月等[30]從植物基因角度出發(fā)，重點(diǎn)從植物對(duì)重金屬污染物轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存、解毒過程進(jìn)行了詳細(xì)說明，并建立了實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行植物生長(zhǎng)測(cè)試的應(yīng)答機(jī)制。張軒等[31]研究了刺槐根部變形桿菌對(duì)土壤中重金屬Cd、Zn、Pb的影響，結(jié)果表明，變形桿菌對(duì)土壤中Cd、Zn、Pb的去除能力最為突出，去除量分別為64.5%、74.1%、90%。

3.3 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

梁安娜等[32]將礦粉、水泥熟料和硅粉按不同比例混合，研究其對(duì)土壤中Pb鈍化效果，結(jié)果表明，混合物對(duì)土壤中Pb的鈍化效果顯著，可將其從不穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)，降低了Pb在土壤中的遷移污染性。張靜靜等[33]研究了膨潤(rùn)土與褐煤復(fù)合材料對(duì)土壤中Pb鈍化修復(fù)效果的影響，結(jié)果表明，復(fù)合材料添加可使土壤中Pb提取態(tài)含量最多降低50.8%，而殘?jiān)鼞B(tài)含量最多增加40.5%。陳績(jī)等[34]將黃腐酸鉀和紫云英聯(lián)合，修復(fù)重金屬污染土壤，結(jié)果表明，有機(jī)物聯(lián)合對(duì)土壤重金屬污染修復(fù)有顯著影響，對(duì)Zn和Cd的吸附積累量分別比對(duì)照組提高280.37%、265.44%，但修復(fù)周期需4～8個(gè)月。王彩彩等[35]研究了將乙二醇雙（2-氨基乙基醚）四乙酸和重過磷酸鈣聯(lián)合對(duì)土壤重金屬污染的修復(fù)效果，結(jié)果表明，乙二醇雙（2-氨基乙基醚）四乙酸對(duì)Cu和Cd的洗脫率較高，對(duì)Zn和Pb的洗脫率較低，而重過磷酸鈣的施入可大幅度降低Pb的浸出濃度。