徐青龍

（芷蘭生態(tài)環(huán)境建設(shè)有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引言

生態(tài)修復(fù)手段主要是指使用恢復(fù)生態(tài)平衡的方式方法來對受損土壤進(jìn)行修復(fù)，通過采取投放有益微生物、種植有益植被品種等方式，對土壤的生態(tài)平衡進(jìn)行重新構(gòu)建，完整地修復(fù)存在污染風(fēng)險的礦區(qū)土壤和被破壞的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。從根本原因分析，要準(zhǔn)確地判斷和監(jiān)測礦區(qū)土壤污染的隱患風(fēng)險，使礦區(qū)土壤在短時間之內(nèi)得到高效的修復(fù)。如今礦區(qū)土壤結(jié)構(gòu)體系易受到重金屬的破壞，環(huán)境監(jiān)管部門的主要負(fù)責(zé)人要對維護(hù)土壤體系的生態(tài)平衡給予高度重視，使用先進(jìn)生態(tài)修復(fù)技術(shù)來對礦區(qū)土壤進(jìn)行有效的保護(hù)。

1 礦區(qū)土壤污染

1.1 礦區(qū)土壤污染的來源

在礦產(chǎn)資源開發(fā)或開發(fā)后產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)入土壤中時，具體的途徑包括：①在大氣干濕沉降的作用下進(jìn)入土壤中。大型尾礦場粉塵的有效漂浮范圍能夠達(dá)到10 m 左右，降塵量需要保持在300 t/hm2左右。②隨著礦山廢水進(jìn)入土壤里。清洗開礦機(jī)器的油污或井下水中溶入的各種金屬元素在采礦的過程中，隨著井下水被抽到地面上，在滲漏、溢流和灌溉時，進(jìn)入土壤中，給土壤造成了不同程度的污染。③堆放的尾礦和廢石。尾礦和廢石中包含著大量有害有毒物質(zhì)，在風(fēng)吹、日曬和雨淋的過程中，礦石出現(xiàn)了淋溶和風(fēng)化的現(xiàn)象，從而使土壤中侵入了大量污染物[1]。

1.2 礦區(qū)土壤污染的危害

礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用會給社會、經(jīng)濟(jì)和自然生態(tài)系統(tǒng)帶來不同程度的影響，尤其是對土壤造成的污染格外嚴(yán)重。土壤被有毒有害化學(xué)物污染以后，通過地下水、地表水和農(nóng)作物等間接危害人體健康。礦區(qū)土壤污染產(chǎn)生的危害主要有：①農(nóng)作物減產(chǎn)。土壤被污染后，鉛、鎘、鉻、銅、砷等重金屬會嚴(yán)重干擾植物的新陳代謝，阻礙植物的生長發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量減少。②農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。健康的土壤才能生長出健康的農(nóng)產(chǎn)品，若土壤受到污染，通過新陳代謝將有毒有害元素合成到植物體內(nèi)，會影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。③危害人體健康。污染物借助“土壤—植物—人”的食物鏈在人體沉積大量有害有毒物質(zhì)，從而損害人們的身體健康。其中，放射性物質(zhì)污染土壤時，在放射性衰變的作用下，產(chǎn)生了大量射線，能夠無形穿過人體組織，進(jìn)而殺死人體內(nèi)的部分組織細(xì)胞。不僅給機(jī)體帶來外照射損傷，還會通過呼吸、飲食直接進(jìn)入體內(nèi)，輕者出現(xiàn)不良反應(yīng)，重者則隨著細(xì)胞的快速變化增加癌變的風(fēng)險[2]。④土壤的生態(tài)功能發(fā)生改變。土壤不僅具有一定的生產(chǎn)能力，還具有凈化污染物的能力。在土壤受到污染以后，土壤中的各種成分都會出現(xiàn)不同程度的變化，使土壤的生態(tài)功能發(fā)生了巨大的改變，如圖1 所示。

圖1 重污染土壤具有的危害特性

2 礦區(qū)污染土壤修復(fù)策略

2.1 化學(xué)修復(fù)手段

從化學(xué)修復(fù)的角度分析，礦區(qū)土壤修復(fù)技術(shù)人員要從遭受重金屬破壞的土壤體系結(jié)構(gòu)入手，使用化學(xué)修復(fù)制劑來開展修復(fù)工作，保證化學(xué)制劑能夠在礦區(qū)土壤體系中發(fā)揮積極的作用。在應(yīng)用化學(xué)修復(fù)技術(shù)時，化學(xué)劑的品質(zhì)占據(jù)著核心位置。技術(shù)人員在使用化學(xué)制劑時，要嚴(yán)格限定投放的比例，如果使用不當(dāng)，就會導(dǎo)致礦區(qū)土壤產(chǎn)生被二次污染的問題。如今技術(shù)人員正在探索化學(xué)改良手段，使用添加各種類型的營養(yǎng)元素和化合物的方式來保持礦區(qū)土壤活性，使礦區(qū)土壤深層體系結(jié)構(gòu)和表層體系結(jié)構(gòu)免遭破壞。技術(shù)人員在向礦區(qū)土壤內(nèi)部融入有機(jī)物質(zhì)時，最好選擇含有氮磷元素和含鈣量比較高的化合物，不僅可以快速提升植被的生長速度，還能優(yōu)化升級礦區(qū)土壤固有元素成分的比例。

如果有必要，技術(shù)人員可以在礦區(qū)受損土壤中添加鈍化材料。土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)在具有鈍化重金屬功能的化學(xué)材料制劑的作用下，能顯著提升自身的穩(wěn)定性，同時借助化學(xué)物質(zhì)的固化作用，使土壤體系的生態(tài)平衡性得到高效保持。在控制土壤破壞的潛在風(fēng)險時，使用的主要方法為固化與穩(wěn)定化相結(jié)合的土壤修復(fù)手段，能顯著降低有毒有害重金屬元素的活性。

2.2 物理改良手段

對于遭受重金屬破壞的土壤，主要修復(fù)手段為全面改良礦區(qū)表土的方法，屬于物理改良手段，其使用范圍越來越廣，取得的效果也越來越理想。技術(shù)人員在科學(xué)合理利用物理改良手段以后，能夠在短時間之內(nèi)使礦區(qū)受損的土壤快速達(dá)到平衡效果，有效避免因過度使用化學(xué)改良制劑而造成的潛在隱患。并且，物理改良手段所包含的改良技術(shù)方案非常多，能夠根據(jù)礦區(qū)的具體情況來合理選擇修復(fù)手段[3]。

在所有的土壤改良模式中，表土保護(hù)技術(shù)占據(jù)著非常重要的地位，對土壤全面修復(fù)起到了強(qiáng)有力的支撐作用。當(dāng)?shù)V區(qū)土壤被重金屬入侵時，表土結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮保護(hù)屏障作用。當(dāng)表土結(jié)構(gòu)被破壞時，土壤根部的有益物質(zhì)元素就會過度流失。所以，修復(fù)技術(shù)人員應(yīng)該結(jié)合表層部位的礦區(qū)土壤體系，采取高效的修復(fù)措施對其進(jìn)行修復(fù)，使原位土壤中的元素得到較好的保留，最大限度地轉(zhuǎn)化表層土壤中的各種營養(yǎng)物質(zhì)。在礦區(qū)土壤改善時，通過添加各種類型的土壤有機(jī)物，促使土壤體系結(jié)構(gòu)中的營養(yǎng)元素達(dá)到平衡分布的效果。在礦區(qū)土壤原有體系結(jié)構(gòu)中，利用有機(jī)肥和農(nóng)家肥來改良土壤，使土壤維持平衡，徹底消除礦區(qū)土壤板結(jié)的問題。全面改良礦區(qū)土壤的深層結(jié)構(gòu)和表層結(jié)構(gòu)后，礦區(qū)土壤的肥力也在快速恢復(fù)，促使土壤中的重金屬離子成功實現(xiàn)轉(zhuǎn)化。物理化學(xué)法主要包括客土法、淋洗法（圖2）、電修復(fù)法（圖3）、吸附法等。

圖2 淋洗法

圖3 電修復(fù)法

2.3 生物修復(fù)手段

利用生物修復(fù)手段解決土壤污染問題，有兩種主要的表現(xiàn)形式：①種植綠色植被，是生物修復(fù)手段的核心表現(xiàn)形式，以草本類、藤本類植被為典型代表性植物，大部分綠色植被都能起到涵養(yǎng)水源和緊固土壤的作用，需要技術(shù)人員重點關(guān)注栽培綠色植被的方式。②投入微生物，是生物修復(fù)手段的最主要方法，比如蚯蚓等有益物種可以改良土體結(jié)構(gòu)，使土壤孔隙度大小適中，利于植物生長。根據(jù)實際運(yùn)用情況可知，在礦區(qū)土壤修復(fù)時，固氮植物和微生物聯(lián)合作用發(fā)揮出了積極作用，有效促進(jìn)了土壤體系內(nèi)部的物質(zhì)代謝，使其循環(huán)速度變得更快。

土壤微生物能夠加快污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速度，同時使土壤代謝能力發(fā)生了巨大的改變，土壤修復(fù)技術(shù)人員如果能夠?qū)ν寥牢⑸镞M(jìn)行正確的挑選和使用，就能不斷優(yōu)化和升級土壤體系結(jié)構(gòu)，其修復(fù)原理如圖4 所示。例如，對于鐵氧化菌來說，其能直接作用于土壤根部，借助自身的滲透作用對土壤重金屬進(jìn)行篩選，最大限度地降低了土壤重金屬原有的毒性。技術(shù)人員對礦區(qū)土壤進(jìn)行修復(fù)時，可以選擇以草本科植物和豆科植物為主要品種的固氮類植物進(jìn)行栽植，在根瘤菌的作用下，使土壤修復(fù)取得最佳效果。倘若將豆科植物普遍種植于礦區(qū)受損土壤結(jié)構(gòu)體系中，那么植被根部的氮元素可被高效固定，使礦區(qū)土壤生態(tài)失衡問題得到抑制[4]。

微生物與植物聯(lián)合修復(fù)是一種新型的修復(fù)技術(shù)，在保留植物與微生物修復(fù)能力的同時，還融入了現(xiàn)代化、科學(xué)化的技術(shù)，通過以太陽能轉(zhuǎn)化的動力，對周圍生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理，效果加倍，其原理如圖4所示。

圖4 植物-微生物聯(lián)合作用對土壤污染修復(fù)的原理

3 礦區(qū)土壤重金屬污染的生態(tài)修復(fù)

2020 年，丹東市對飲水資源地周圍的土壤環(huán)境質(zhì)量檢測工作進(jìn)行了全面落實，最終選擇的調(diào)查對象為鴨綠江水源地，結(jié)合集中式飲用水源地保護(hù)區(qū)風(fēng)險點布設(shè)的各個要素，監(jiān)測點的間隔距離設(shè)置為100 m。環(huán)境監(jiān)測人員在當(dāng)?shù)匾患?、二級保護(hù)區(qū)陸域內(nèi)隨機(jī)開展監(jiān)測點的布設(shè)工作，布設(shè)的監(jiān)測點位數(shù)量為3 個，需要一次性完成監(jiān)測工作。從監(jiān)測結(jié)果的角度分析，丹東市飲用水源地四周土壤只有一個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)比農(nóng)用地土壤污染篩選值高，而又比風(fēng)險管制值略低，點位超標(biāo)率保持在33%左右。內(nèi)梅羅污染指數(shù)等級設(shè)置為Ⅲ級，1 級保護(hù)區(qū)監(jiān)測點位設(shè)置為超標(biāo)點位，其余各個點位監(jiān)測項目的數(shù)值要比農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值略低。為了高效解決礦區(qū)土壤遭受重金屬污染導(dǎo)致的生態(tài)污染問題，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門相關(guān)責(zé)任人對生態(tài)修復(fù)手段進(jìn)行了科學(xué)的選擇，通過栽植綠色植被的方式來對受損礦區(qū)的污染土壤進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)一步恢復(fù)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)平衡[5]。

例如環(huán)保部門在受損土壤區(qū)域種植大量的藤本植物，以此修復(fù)土壤表面部位。由于藤本植物的存活率非常高，促使受損區(qū)域的水土保持和固坡效果明顯提升，全面體現(xiàn)了藤本植物在修復(fù)過程中所發(fā)揮的積極作用。在選擇藤本植被作物的種類時，環(huán)保部門應(yīng)該重點考慮具有典型性的五葉地錦、常春藤、忍冬等植物，從而改善礦區(qū)受損表土結(jié)構(gòu)，使藤本植物在受損礦區(qū)中大范圍生長。

4 結(jié)語

礦區(qū)土壤被污染以后，土壤的功能開始退化，給人體健康造成了嚴(yán)重的危害，所以，要采取積極的措施來修復(fù)和治理受污染的土壤。治理污染土壤的工作需要經(jīng)歷一個漫長的過程，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性。在治理前，要開展深入的調(diào)查工作，充分掌握土壤的污染情況，依托GIS 技術(shù)創(chuàng)建污染土壤數(shù)據(jù)信息庫，并客觀評價污染物和土壤質(zhì)量，做好污染土壤的功能分區(qū)工作，為后續(xù)的修復(fù)和治理工作做好充分的準(zhǔn)備。