论我国土壤重金属污染现状及其防治措施研究进展

杨飞黄

杨飞黄

河北省众联能源环保科技有限公司河北石家庄050031

摘要：近年来，重金属污染已经成为我国土壤环境污染的主要因素，本文总结了我国土壤中重金属的来源及污染的现状，并对重金属的危害及其特点进行了简要阐述，最后对土壤重金属污染的防治措施进行了概述。

关键词：重金属；污染；防治措施

1土壤重金属污染的来源及现状

1.1土壤重金属污染的来源

重金属是指原子序数在63.5~200.6之间且密度大于5.0g·cm-3的一类金属元素[1]，包括铜（Cu）、汞（Hg）、镉（Cd）、锌（Zn）、铅（Pb）、银（Ag）、铁（Fe）等40多种金属，另外，由于砷（As）的污染特性与重金属相似，人们通常称其为类金属，由其产生的污染也归为重金属污染。重金属极易因吸附、沉淀作用而积累于土壤中，形成土壤重金属污染。

土壤遭受重金属污染的途径有很多种，如大气中重金属沉降、农药化肥的使用、含重金属废弃物的堆积等。

1.1.1大气中的重金属沉降

人类在生产生活活动中所产生的废气、粉尘和烟尘中都含有重金属。这些重金属经过雨淋沉降和自然沉降进入土壤中，引发土壤重金属污染。张万儒等在一次对北京市强沙尘暴降尘的重金属元素监测中发现，Cd、Pb、Ni、As、Hg的含量分别达到了该市土壤本底值的30.0、4.56、3.81、2.17、1.18倍[2]。

1.1.2农业活动

农业生产中使用的化肥、有机肥等都含有一定量的重金属元素，如氮肥中Pb含量较高，磷肥含有微量的Cd、As等。马耀华等研究表明，施用磷肥后农田中的Cd含量从0.13mg·kg-1上升到0.32mg·kg-1[3]。

城市污水中的重金属离子含量严重超标，而现如今污水已成为农业灌溉的重要组成部分，污水灌溉导致土壤中重金属Cd、Cu、Hg、As等含量的增加。陈怀满等研究表明，靠近工厂或污染源的地区的土壤重金属污染十分严重，危害了人类的健康，而远离工业区或污染源的地区几乎不受重金属的污染[4]。

1.1.3含重金属废弃物的堆积

含重金属的废弃物种类很多，经长期堆积和风吹雨淋之后，其内部的重金属变的极易移动，并以漏斗状、辐射状向周围水体、土壤扩散，其中以工业和矿业固体废弃物污染最为严重。王亚平等通过对某尾矿库周围土壤重金属的研究发现，土壤中Cu、Zn、Cd、Pb等重金属的含量均高于当地土壤背景值[5]。

总之，工业化程度越高的地区污染就越严重，市区污染高于远郊和农村，地表污染高于地下，且污染区污染时间越长重金属积累越多，以大气为传播媒介受重金属污染的土壤具有叠加性，熟化程度越高，重金属含量就越高。

1.2土壤重金属污染的现状

随着全球经济化的迅速发展，特别是矿山的开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展，含Cd农药化肥的大量使用，我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重，使重金属通过食物链富集在人类体内，危害人类健康。2008年以来，全国已发生百余起重大污染事故，其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。

据国土资源部统计结果表明，目前我国10%以上的耕地面积已受到重金属污染，每年的粮食因重金属污染而减产1000万t，同时受重金属污染而不能食用的粮食也达1200万t，至少造成200亿元的经济损失。

2土壤重金属污染的危害与特点

2.1土壤重金属污染的危害

大多数重金属进入土壤后很稳定，很难在生物间的能量交换和物质循环中分解，更难以从土壤中清除，因此会对土壤的理化性质、微生物群落结构和生物特性产生不良影响，从而影响土壤生态系统结构和功能的稳定性。

土壤中的重金属能够通过各种食物链，经过逐级富集作用进入人体，并产生生物放大作用，危害人类健康，其毒性是潜在的。如Hg可以富集在人体肝脏，破坏大脑视力神经；Cd会破坏人体骨骼，引起肾功能失调，还可能导致高血压，引起心脑血管疾病；Pb则可以直接伤害人的脑细胞。

2.2土壤重金属污染的特点

（1）普遍性

在工业化、城市化快速发展的同时，重金属污染也已成为全球性的环境污染问题。上世纪50年代，日本富山县神通川流域发生的“骨痛病”就是由于长期食用含Cd稻米引起的；1997年，生长于美国蒙大拿州西部ClarkFork河盆地的小麦Cd含量超标，不能食用；我国也有不少地区的土壤受到重金属的污染，如湘江株洲段重金属污染区、沈阳的张士灌区。

（2）隐蔽性

大气污染如雾霾等、水污染如富营养化等，我们都可以从视觉上感官发现，但土壤重金属污染无色无味，很难被人类察觉，只有通过对土壤样品的化学分析、所产作物的检测以及食用这些作物的人群安全健康检查才能发现。

（3）表聚性

土壤中含有对重金属具有很强的吸附螯合能力的无机胶体、有机胶体和无机-有机复合胶体，使得重金属的迁移性降低，大部分都停留在土壤表层，更易于被植物吸收。

（4）不可逆性

土壤受到重金属污染后，会导致土壤结构与功能的变化，且重金属很难降解，更不用说通过稀释作用或自净作用来减轻污染了。因此，土壤一旦受到重金属的污染将很难恢复。

（5）生物富集性

自然界的生物很难分解进入土壤中的重金属，但是重金属却极易被植物吸收，并通过食物链富集在人类体内，危害人类健康。

3重金属污染土壤的防治措施

重金属污染土壤的治理主要有两种途径，一是去污染（decontamination），即将重金属彻底从土壤中清除，二是稳定化（stabilization），即通过改变重金属在土壤中的存在形态，使其由活性较高的形态转化为活性较低的形态，减少植物的吸收来降低其危害。针对这两种途径具有以下不同的治理措施和方法。

3.1工程治理措施

工程治理措施主要是指利用物理或物理化学的原理来治理土壤重金属污染的方法。主要包括客土、换土、电化法、冲洗络合法等。

客土、换土法主要适用于小面积污染严重的土壤治理。客土法是指在被污染的土壤上覆盖一层干净的土壤；换土法是指用清洁的土壤将污染土壤部分或全部换掉。此两种方法对于降低农作物体内重金属含量、修复土壤重金属污染是一种十分有效的方法，但是该方法存在投资、耗费工程量大以及易导致土壤肥力下降等缺点，并不是一种理想的治理方法。

美国路易斯安那州立大学提出用电化法来修复重金属污染的土壤，这是一种原位修复技术，其原理是在重金属污染土壤中插入电极，然后通入低频直流电流，重金属离子就会在电场的作用下定向移动，并在电极附近聚集，以达到去除土壤中重金属的目的。此方法主要适用于水分充足的污染土壤的治理，如低渗透性的粘土和淤泥土，对于传导性差、渗透性高的砂质土壤的修复效果较差。

上述工程治理措施对污染重、面积小的土壤重金属治理具有较好的效果，但同时也产生很多弊端，如消耗大量的人力物力，还可能破坏土壤结构、使土壤肥力下降等。

3.2农业调控措施

作物吸收土壤中重金属的含量，不仅取决于土壤重金属的总量，而且也受土壤性质、施肥的种类和数量、耕作制度以及种植的作物种类等方面的影响。因此，可以通过调节土壤的氧化还原电位（Eh）、酸碱性（pH）、有机质等因素来改变土壤中重金属的活性，降低其在土壤中的迁移性，以减轻对作物的毒害。

重金属Cd的活性受土壤pH的影响很大，pH越小，Cd的活性越大，向土壤中增施石灰可增加土壤的pH，降低有效态Cd的含量。Naidu等研究表明，每公顷Cd污染的土壤施用750kg石灰可使土壤中有效态Cd含量降低15%左右。也可通过控制土壤水分来调节土壤Eh，以降低重金属污染。有机肥不仅可以改善土壤的理化性质、增加土壤肥力，还可以影响重金属在土壤中的存在形态以及植物对其的吸收。

3.3生物修复措施

生物修复技术是一种利用动、植物或微生物的生命代谢活动，对土壤中的重金属进行分离、固化、降解、富集，以改变重金属在土壤中的有效形态，降低重金属对动、植物毒害的方法。主要包括动物修复技术、微生物修复技术和植物修复技术。

动物修复技术是指利用土壤中含有的某些低等动物（如蚯蚓等）来吸收富集土壤中的重金属，在一定程度上降低土壤中重金属的含量。微生物在修复重金属污染土壤方面具有独特的作用，它不仅可以降低重金属的毒性，还可以吸附积累重金属并改变微环境。

在土壤重金属污染的治理、修复方面，利用植物进行生态修复是研究的热门，其原理是利用某些对重金属具有超、高积累能力的植物将土壤中的重金属大量地转移到植株体内，以达到修复土壤的目的。植物修复技术具有修复潜力大、可以维持土壤肥力、保持土壤中生物群落以及土壤结构免遭破坏的优点，并且还能营造良好的生态环境。

参考文献

[1]Srivastava,N.,Majumder,C.Novelbiofiltrationmethodsforthetreatmentofheavymetalsfromindustrialwastewater[J].JournalofHazardousMaterials,2008,151:1-8

[2]张万儒,杨光滢.强沙尘暴降尘对北京土壤的影响[J].林业科学研究,2005,18(1):66-69

[3]马耀华,刘树应.环境土壤学[M].西安:陕西科学技术出版社,1998:198-201

[4]陈怀满,郑春荣,周东美,等.土壤中化学物质的行为与环境质量[M].北京:科学出版社,2002.

[5]王亚平,鲍征宇,侯书恩.尾矿库周围土壤中重金属存在形态特征研究[J].岩矿测试,2000,19(1):7-12

作者简介：杨飞黄（1981-），男，汉族，河北保定人，硕士研究生，工程师。研究方向：水污染防治、土壤污染防治、工业节能技术等。