土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)與實(shí)施對(duì)策探討

　　隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)快速發(fā)展，對(duì)自然資源的加速開(kāi)發(fā)與利用，使工業(yè)、城市規(guī)模飛速擴(kuò)大，也使廢棄物數(shù)量、農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)種類、數(shù)量逐年增加，其中的重金屬會(huì)隨著粉塵、淋溶水進(jìn)入土壤，并被土壤過(guò)濾、吸附而累積，導(dǎo)致土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，直接或間接地影響食品和飲用水安全。由于土壤重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆性，因此土壤重金屬污染治理也比較復(fù)雜，相對(duì)大氣、水污染治理的難度要大。為此，國(guó)家先后出臺(tái)了《重金屬污染綜合防治十二五規(guī)劃》、《湘江流域重金屬污染治理實(shí)施方案》等管控措施。2016年5月28日國(guó)務(wù)院正式印發(fā)了《土壤污染行動(dòng)計(jì)劃》，為我國(guó)土壤污染修復(fù)吹響了號(hào)角，明確了目標(biāo)和任務(wù)。

　　1 土壤重金屬污染途徑與危害

　　“重金屬”原義是指比重>5 的金屬(一般來(lái)講密度>4.5g/cm3 的金屬)，包括金、銀、銅、鐵、鉛等，重金屬在人體中累積達(dá)到一定程度，會(huì)造成急、慢性中毒。重金屬不能被生物降解，而具有生物累積性或改變細(xì)胞結(jié)構(gòu)，可以直接威脅高等生物包括人類健康。另外，由于砷(As)的污染特性、治理方法等與重金屬相似，人們通常稱其為類金屬，由其產(chǎn)生的污染也歸為重金屬污染。

　　1.1 土壤重金屬污染途徑

　　土壤遭受重金屬污染的途徑有很多種，如含重金屬污水灌溉、大氣中重金屬沉降、農(nóng)藥化肥的使用、含重金屬?gòu)U棄物的堆積等。因此，在工礦企業(yè)周邊、公路附近的土壤，城市污水灌溉和施用有重金屬的肥料、農(nóng)藥的農(nóng)田容易產(chǎn)生重金屬污染。有研究表明，工業(yè)化程度越高的地區(qū)，土壤污染就越嚴(yán)重，市區(qū)污染高于遠(yuǎn)郊和農(nóng)村，地表污染高于地下，且污染隨時(shí)間越長(zhǎng)，重金屬積累相對(duì)越多、越廣。

　　1)含重金屬污水灌溉。城市污水中的重金屬離子含量趨高， 而城市污水已成為近郊農(nóng)業(yè)灌溉的重要組成部分， 污水灌溉導(dǎo)致土壤中重金屬Cd、Cu、Hg、As 等含量不斷累積。此外工業(yè)園區(qū)、金屬礦山、有色金屬冶煉、加工和再生工業(yè)發(fā)展較快，其廢水排放口下游的底泥或灌溉土壤的重金屬含量不斷提高，污染范圍明顯增大。

　　2)大氣中的重金屬沉降。人類在生產(chǎn)、生活中所產(chǎn)生的廢氣、粉塵和煙塵中或多或少地含有重金屬。這些重金屬經(jīng)過(guò)雨淋沉降和自然沉降進(jìn)入土壤中，引發(fā)土壤重金屬污染。據(jù)資料報(bào)道2007年8月，某單位對(duì)烏魯木齊市不同類型的道路(高速公路-24、主干道-64、次干道-65、居住區(qū)道路-10、公園道路-6)采集了169個(gè)道路沙塵樣品。樣品經(jīng)消解后，用ICP/MS 法對(duì)Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Mn、Be、Co、Zn、U等10種重金屬污染物的含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，除了Co和U的含量小于背景值之外， 其它元素含量都高于其土壤背景值，表明這些路面沙塵受到不同程度的重金屬污染。國(guó)外也有相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，比利時(shí)每年從大氣進(jìn)入每公頃土壤的重金屬量為Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750 g。

　　3)農(nóng)業(yè)活動(dòng)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的化肥、有機(jī)肥、污泥或垃圾堆肥等都含有一定量的重金屬元素，一些氮肥中Pb 含量較高，磷肥含有微量的Cd、As等。馬耀華等研究表明，施用磷肥后農(nóng)田中的Cd 含量從0.13 mg/kg 上升到0.32 mg/kg。

　　4)含重金屬?gòu)U棄物的堆積。含重金屬的廢棄物種類很多，經(jīng)長(zhǎng)期堆積和風(fēng)吹雨淋之后，其內(nèi)部的重金屬變的極易移動(dòng)，并以漏斗狀、輻射狀向周圍水體、土壤擴(kuò)散，其中以工業(yè)和礦業(yè)固體廢棄物污染最為嚴(yán)重。王亞平等通過(guò)對(duì)某尾礦庫(kù)周圍土壤重金屬的研究發(fā)現(xiàn)，土壤中Cu、Zn、Cd、Pb 等重金屬的含量均高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸怠?o:p>

　　1.2 土壤重金屬污染的危害

　　鉛、汞、鎘、鈷、砷等會(huì)隨著工業(yè)排放粉塵、煙氣、廢水、廢渣及農(nóng)藥、化肥的施用進(jìn)入土壤，使其組成發(fā)生變化，積累到一定程度時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。或者通過(guò)灌溉土壤，有害重金屬被表土吸附后在農(nóng)作物中吸收富集，再經(jīng)過(guò)動(dòng)物食物鏈濃縮，從而造成區(qū)域性公害。

　　據(jù)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，目前我國(guó)10%以上的耕地面積已受到重金屬污染，每年的糧食因重金屬污染而減產(chǎn)10000 kt，同時(shí)受重金屬污染而不能食用的糧食也達(dá)12000 kt，至少造成200億元的經(jīng)濟(jì)損失。

　　2 治理途徑探討

　　2.1 土壤重金屬污染源頭控制

　　對(duì)土壤重金屬污染治理首先需要控制源頭，其次是根據(jù)地域分布分別采用原位或者異位以不同技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。污染源頭控制主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：1)控制排入大氣的重金屬含量，包括調(diào)整廢氣處理工藝、設(shè)備，減少排放煙氣和粉塵中重金屬含量;2)通過(guò)對(duì)含重金屬?gòu)U水回用、零排放工程(包括廠區(qū)地面清洗水和初期雨水收集處理)和高效凈化、水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)應(yīng)用，減少排入水體中的重金屬含量;3)減少使用含重金屬的肥料、農(nóng)藥;4)固定堆放廢渣中重金屬的溶出。

　　2.2 土壤重金屬污染工程治理

　　由于重金屬對(duì)土壤的污染具有不可逆轉(zhuǎn)性，已受污染的土壤利用價(jià)值受限制，只能主要通過(guò)調(diào)整種植品種來(lái)加以回避，或者采用化學(xué)清洗、置換，以及植物富集后進(jìn)行集中處理等方式綜合治理，消除重金屬污染。

　　1)原位修復(fù)技術(shù)。原位修復(fù)適用于輕度污染的土壤治理工程：(1)生物修復(fù)。利用微生物、植物和動(dòng)物將土壤、地下水中的危險(xiǎn)污染物降解、吸收或者富集的生物工程技術(shù)系統(tǒng)，適用于單一或特殊的污染土壤的修復(fù)。(2)重金屬穩(wěn)定劑。適量投加重金屬穩(wěn)定劑減緩重金屬釋放和植物吸收，將污染物固定在一定區(qū)域的土壤中，適用于難以吸收和浸出的污染

　　土壤的修復(fù)。(3)抽取修復(fù)。抽取受污染地下水脫出重金屬后就地回灌，必要時(shí)用特定溶劑注入土壤中洗脫出重金屬污染物，適用于容易浸出的污染土壤的修復(fù)。(4)電動(dòng)修復(fù)。主要是通過(guò)在包含污染土壤的電解池兩側(cè)施加直流電壓形成電流梯度，將土壤中的污染物質(zhì)通過(guò)電荷轉(zhuǎn)移、電滲流或電泳等途徑帶到位于電解池兩級(jí)處理室中并通過(guò)進(jìn)一步處理實(shí)現(xiàn)污染土壤的解毒。該方法適用于毒性大、導(dǎo)電性強(qiáng)的污染土壤的修復(fù)。

　　2)異位修復(fù)。(1)挖掘換土。通過(guò)機(jī)械、人工等手段，使污染土壤離開(kāi)原位置(與其他低含量土拌合稀釋)進(jìn)行處理(化學(xué)法或電動(dòng)法等去除重金屬)、利用(浸出回收重金屬或者按標(biāo)準(zhǔn)作為生產(chǎn)建筑材料的原料配料)、處置(穩(wěn)定化后安全填埋)，同時(shí)用合格的土壤(客土)回填至原污染土的取土區(qū)域，恢復(fù)原有功能或符合規(guī)劃的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。該方法適用于面積大、濃度略有超標(biāo)、深度淺的污染土壤的修復(fù)。(2)化學(xué)淋洗。先挖出受污染土壤，用特定溶劑注入土壤中洗脫出污染物，再將包含重金屬的液體抽取出來(lái)進(jìn)行分離和凈化處理。該方法適用于水利傳導(dǎo)系數(shù)<10-3 cm/s 的土壤，洗凈后土壤與原土拌合符合規(guī)劃的土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求后回填。(3)熱處理。通過(guò)加熱方式，將一些具有揮發(fā)性的重金屬如汞、砷等從土壤中解吸出來(lái)，或者進(jìn)行熱固定等。該方法適用于受揮發(fā)性重金屬污染的土壤修復(fù)。(4)穩(wěn)定/固化。物理上隔離污染物(如瀝青包裹、防水密閉包裝)或?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑態(tài)，需要在土壤中加入化學(xué)試劑或化學(xué)材料使土壤中重金屬不再溶出，并且建設(shè)具有防滲防水淋溶的填埋庫(kù)。該方法適用于污染較重、沒(méi)有利用價(jià)值或上述處理成本較高的污染土壤的修復(fù)。

　　2.3 調(diào)整土地使用規(guī)劃和用途

　　在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可控的條件下，因地制宜變更土地使用方式或用途，減少治理工程投資和人力、物力的浪費(fèi)。該方法適用于符合某些用途不致產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)的污染土壤的修復(fù)。

　　3 土壤污染修復(fù)的主要技術(shù)措施

　　污染土壤修復(fù)的治理工程技術(shù)主要包括治理的工藝技術(shù)研究，化學(xué)藥劑、生物吸附試劑研制，吸收富集植物試種等重金屬污染防治技術(shù)和產(chǎn)品的研究與應(yīng)用，同步開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)修復(fù)工藝技術(shù)的配套裝備。

　　3.1 輕度污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)措施

　　1)施加改良劑。通過(guò)施加改良劑使重金屬固定在土壤中，如添加有機(jī)質(zhì)可吸附重金屬量。施用重金屬吸收抑制劑(改良劑)，即向土壤施加改良抑制物(如石灰、磷酸鹽、硅酸鈣等)，使它與重金屬污染物作用生成難溶化合物，降低重金屬在土壤及土壤植物體內(nèi)的遷移能力。這種方法起到臨時(shí)性的抑制作用，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起污染物的積累，并在條件變化時(shí)

　　重金屬又轉(zhuǎn)成可溶性，因而只在污染較輕地區(qū)尚能使用。Naidu等研究表明，每公頃Cd污染的土壤施用750 kg 石灰可使土壤中有效態(tài)Cd含量降低15%左右。也可通過(guò)控制土壤水分來(lái)調(diào)節(jié)土壤Eh，以降低重金屬污染。有機(jī)肥不僅可以改善土壤的理化性質(zhì)、增加土壤肥力，還可以影響重金屬在土壤中的存在形態(tài)以及植物對(duì)其的吸收。

　　2)控制土壤氧化—還原電位?？刂仆寥姥趸?mdash;還原條件也是減輕重金屬污染危害的重要措施。據(jù)研究，在水稻抽穗到成熟期，無(wú)機(jī)成分大量向穗部轉(zhuǎn)移，淹水可明顯地抑制水稻對(duì)鎘的吸收，落干則促進(jìn)水稻對(duì)鎘的吸收。但砷相反，隨著土壤氧化―還原電位的降低而毒性增加。重金屬元素均能與土壤中的硫化氫反應(yīng)生成硫化物沉淀。因此，加強(qiáng)水的灌溉管理可一定程度地控制重金屬的危害。

　　改變耕作制度。通過(guò)土壤耕作改變土壤環(huán)境條件，可消除某些污染物的危害。如果重金屬含量達(dá)標(biāo)，但個(gè)別含量偏高，不適宜種植對(duì)該重金屬特別具有吸附性強(qiáng)的作物。

　　4)客土深翻。挖去污染土層，換上新土的排土與客土法，以根除污染物。但如果是地區(qū)性的污染，實(shí)際采用客土法是不現(xiàn)實(shí)的。耕翻土層，即采用深耕，將上下土層翻動(dòng)混合，使表層土壤污染物含量減低。這種方法動(dòng)土量較少，但在嚴(yán)重污染的地區(qū)不宜采用。

　　5)采用農(nóng)業(yè)生態(tài)(植物修復(fù))工程措施。有輕微污染的土地可種植樹(shù)木等非食用或非飼料作物等植物工程技術(shù)進(jìn)行修復(fù)以減少污染物進(jìn)入食物鏈的途徑，或利用某些特定的動(dòng)植物與微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，從而達(dá)到凈化土壤的目的。研究證明蕨類植物蜈蚣草對(duì)砷具有很強(qiáng)的超富集功能，其葉片含砷量高達(dá)8‰。蜈蚣草能通過(guò)根系吸收土壤中的砷，然后把它們存到葉片中。堇菜也是土壤修復(fù)的能手，它的主要作用是除鉛、鎘，而且這種植物非常賴活，南方北方都能生長(zhǎng)。植物修復(fù)既能美化環(huán)境，又能清除土壤內(nèi)的重金屬隱患，實(shí)施后效果好，成本低，而且土壤結(jié)構(gòu)未受破壞，安全可持續(xù)，是目前治理土壤問(wèn)題最有效的辦法，適用于在土壤中重金屬含量達(dá)標(biāo)的或個(gè)別偏高的地區(qū)。

　　3.2 重度污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)措施

　　近年來(lái)，把其它工業(yè)領(lǐng)域，特別是污水、大氣污染治理技術(shù)引入土壤治理過(guò)程中，為土壤污染治理研究開(kāi)辟了新途徑，利用物理(機(jī)械、膜等)、物理化學(xué)外加設(shè)施治理污染土壤，主要有隔離法、清洗法、熱處理、電化法等，是一種穩(wěn)定、治本的工程措施，對(duì)污染重、面積小的土壤重金屬治理具有較好的效果。但同時(shí)也產(chǎn)生了諸如投資大，消耗大量的人力物力，還可能破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤肥力下降等很多弊端。美國(guó)路易斯安那州立大學(xué)用電化法修復(fù)重金屬污染的土壤，其原理是在重金屬污染土壤中插入電極，然后通入低頻直流電流，重金屬離子就會(huì)在電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)，并在電極附近聚集，以達(dá)到去除土壤中重金屬的目的。此方法主要適用于水分充足的污染土壤的治理，如低滲透性的粘土和淤泥土，對(duì)于傳導(dǎo)性差、滲透性高的砂質(zhì)土壤的修復(fù)效果較差。還有磁分離技術(shù)、陰陽(yáng)離子膜代換法、生物反應(yīng)器等技術(shù)，雖然大多數(shù)處于試驗(yàn)探索階段，但只要積極吸收、轉(zhuǎn)化新技術(shù)、新材料，在保證治理效果的基礎(chǔ)上降低治理成本，提高工程實(shí)用性，均有著重要的實(shí)際意義。

　　4 土壤重金屬污染治理的對(duì)策建議

　　1)由政府國(guó)土和環(huán)境保護(hù)部門(mén)聯(lián)合組織開(kāi)展土壤環(huán)境質(zhì)量日常普查，建立固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)和檔案登記，各級(jí)政府對(duì)本轄區(qū)內(nèi)土壤重金屬狀況進(jìn)行年度報(bào)告。

　　2) 根據(jù)全國(guó)涉及重金屬污染的區(qū)域開(kāi)展調(diào)查、實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，可由環(huán)境保護(hù)部門(mén)組織制定污染土壤的分區(qū)(按重金屬來(lái)源)、分類(按土壤類別)、分級(jí)(按污染程度)的標(biāo)準(zhǔn)，以及土壤重金屬污染治理規(guī)劃，明確技術(shù)路線、治理的范圍和目標(biāo)。

　　3)制訂可操作標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范體系，包括根據(jù)場(chǎng)地用途制訂污染土壤的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，按照土地利用規(guī)劃確定治理目標(biāo);建立土壤污染管控和防治技術(shù)支撐體系，編制修復(fù)技術(shù)指南，典型治理工程調(diào)查、監(jiān)測(cè)、方案、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)督、驗(yàn)收、后評(píng)估的技術(shù)規(guī)范;跟蹤管理和責(zé)任追究等法規(guī)和執(zhí)行體系。制定食物素菜果實(shí)的重金屬和農(nóng)藥的容許殘留量安全標(biāo)準(zhǔn)， 包括重金屬和農(nóng)藥的殘留容許量。

　　4)國(guó)家統(tǒng)一部署開(kāi)展土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與治理效果檢驗(yàn)、效益的后評(píng)估等工作，實(shí)行中介化服務(wù)，采取資格考核認(rèn)證，按照類別和技術(shù)能力認(rèn)定服務(wù)范圍，具體項(xiàng)目實(shí)行以抽簽方式確定承擔(dān)單位。中介服務(wù)費(fèi)用按照收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，由省級(jí)財(cái)政審核、支付，或由造成土壤污染的企業(yè)支付。

　　5)建立以工業(yè)園、涉重工廠、礦山等周邊和處于城鎮(zhèn)污水灌溉區(qū)域?yàn)橹鞯耐寥乐亟饘傥廴局卫硎痉秴^(qū)。通過(guò)示范區(qū)平臺(tái)，研發(fā)土壤修復(fù)新技術(shù)、新產(chǎn)品和新裝備，形成系列化的修復(fù)技術(shù)、藥劑、材料和設(shè)備，在示范區(qū)內(nèi)建立兼具典型、集成、低成本、高效的修復(fù)技術(shù)體系和操作模式。

　　6)以土地環(huán)境安全利用為治理目標(biāo)，按照規(guī)劃，采取“公益治理和開(kāi)發(fā)治理并舉”，“邊規(guī)劃、邊修復(fù)利用”、“邊治理、邊受益”等符合我國(guó)現(xiàn)階段國(guó)情的修復(fù)治理模式。健全治理資金投融資機(jī)制，探索政府資金和市場(chǎng)資本等合作融資方式。比如可在城市周邊土壤修復(fù)按照“誰(shuí)投資、誰(shuí)受益”(PPP 模式)融資，在工礦企業(yè)周邊的土壤修復(fù)按照“污染者出資、市場(chǎng)化墊資和政府補(bǔ)助(編制治理規(guī)劃、返還排污費(fèi)、減稅等)”的土壤治理資金投入的市場(chǎng)機(jī)制。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　對(duì)于土壤污染，必須貫徹“以防為主，防治結(jié)合、綜合治理”的方針。土壤修復(fù)應(yīng)該采取政府主導(dǎo)，首先要制訂頒布實(shí)施土壤污染防治法規(guī)體系，根據(jù)《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(“土十條”)，控制與消除土壤重金屬污染源頭，建立動(dòng)態(tài)監(jiān)控體系，按照規(guī)劃目標(biāo)以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的模式推動(dòng)修復(fù)治理的開(kāi)展; 并進(jìn)一步完善和制訂實(shí)施規(guī)則、調(diào)查摸底、防治規(guī)劃，考核治理目標(biāo)落實(shí)情況，組織監(jiān)測(cè)、驗(yàn)收;治理工程的實(shí)施和資金投入、開(kāi)發(fā)利用、安全評(píng)估宜采取資格考核許可、市場(chǎng)公開(kāi)招標(biāo)方式選擇，保障土壤修復(fù)能夠因地制宜、經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠的持續(xù)推進(jìn)。