土壤中重金屬污染物的來源及治理方式摘要：隨著科技的進步，工農業得到迅速發展，但同時帶來的環境污染問題也日益突出。工業“三廢”排放、農業投入品濫用，在一定程度加劇了耕地土壤重金屬污染。土壤中重金屬可向作物轉移，污染作物可食部位，從而進入食物鏈，嚴重威脅動物和人體生命健康。水稻是我國重要的糧食作物之一，有大約60%的人口以其為主食，過量的重金屬富集會影響水稻正常生長發育，甚至致使植株死亡，嚴重影響產量。由于重金屬元素具有不可降解、不可逆轉的特性，可以采取農藝措施降低其活性、阻斷其向作物可食部位轉移。基于此，本篇文章對土壤中重金屬污染物的來源及治理方式進行研究，以供參考。關鍵詞：土壤；重金屬污染物；治理方式引言土壤是重要的環境介質，為植物生長提供水肥氣熱，也為動物微生物提供了棲息的場所。而土壤也成為大部分污染物的受體，環境介質中97%的污染物最終歸趨于土壤。當下，重金屬污染是我國最主要的土壤污染形式，來源主要有廢水灌溉、農藥使用、工業排放等。20世紀50年代發生于日本神通川流域的痛痛病后經證實是鎘元素污染所致；我國沈陽-撫順石油污灌區發生的嚴重鎘污染也經歷幾十年的治理；因此利用各種方法技術治理重金屬污染是建設生態文明背景下的必要舉措。依據固定和去除兩種思路進行治理，綜合研究運用各類技術，土壤重金屬污染修復定將在未來取得更長足的發展。1重金屬污染危害土壤中重金屬濃度超過一定的比例，就會對土壤微生物、植物、農作物，以及動物和人類產生不利影響。研究發現，礦區內土壤中Cu污染對氨氧化微生物的數量有顯著抑制作用。在研究中，重金屬污染區土壤中蛋白酶的活性為非污染區的19.1%?57.1%。而重金屬污染物會通過影響作物生長過程中的原葉綠素酸酯還原酶活性，引起作物光合作用失常，導致作物生長不健康，甚至死亡。而部分重金屬污染物會通過植物根系吸收作用累積在作物體內，會通過人類和動物的直接食用或者食物鏈轉移入其體內，一定程度上會破壞人體的神經系統、免疫系統和骨骼系統等。不同的金屬元素造成的影響也不盡相同，如體內過量的鎘會對腎臟造成較大的傷害。另外，由于重金屬元素本身的特質，在自然環境中很難降解或者分解，對環境和人類的影響長期存在，當重金屬含量積累到一定程度，就會造成不可挽回的后果。因此，針對土壤重金屬污染的修復研究顯得特別重要以及刻不容緩。2土壤重金屬污染來源污水灌溉是常見的再利用方式。一些企業將未經合格處理的工農業廢水、下水道廢水等應用于灌溉，導致廢水中Hg、As、Cr、Pb、Cd等重金屬元素滲入土壤被有機質、礦物膠體以及黏土礦物等吸附，且不能被微生物所分解從而富集并遷移，造成灌溉區土壤中的重金屬含量增加，嚴重影響土壤安全。當下已有眾多污水灌溉區的重金屬污染物含量遠超當地背景值，既影響微生物活性，抑制土壤呼吸，也對農作物的生長產生極為嚴重的影響，更對食物鏈乃至人類健康安全產生危害為追求農業生產質量，人們在對農田的作業中大量施加農藥化肥，其中一些包含Pb、Cd、Hg、As等重金屬，而土壤表層的殘留農藥會導致重金屬的富集，破壞了農業耕地肥力和土壤的生態平衡。據研究土壤中的砷元素大多來源于除草劑、殺蟲劑、殺菌劑等常見農藥的使用。類似農用薄膜生產中所用到的熱穩定劑，含有Cd、Pb元素，也會造成土壤重金屬污染。工廠煙氣的排放、汽車尾氣的排放、礦石開采冶煉產生的粉塵和有毒氣體中均可能含有As、Cd、Hg、Pb等重金屬，由于大氣的自然沉降，重金屬元素可能隨著雨雪霧等進入地面土壤中。此外大氣沉降的范圍極廣，重金屬還會隨著空氣層氣流的運動飄落到不同區域的土壤中，造成污染。3土壤重金屬污染治理3.1對土壤中的重金屬進行鈍化處理對土壤中的重金屬進行鈍化處理，是通過將表面活性劑或土壤改良劑添加到土壤當中，從而使土壤重金屬的理化性質得到改變，以這種方式來降低重金屬污染物的遷移能力和有效機能。土壤經過鈍化處理之后，可以防止出現重金屬超標的問題，但是并不能將土壤中的重金屬元素徹底消除，而且經過鈍化的重金屬隨時都有可能重新被活化。這種方法對于農業種植來說具有很強的可操作性，但是需要對農作物進行實時監測，這樣才能保證農產品的安全，否則還是會出現食品安全問題。3.2植物修復植物修復技術的原理是利用植物特性，對土壤中的重金屬污染物進行提取、吸收、降解、轉化或固定等，改變重金屬在土壤中的化學形態使其直接被植物吸收而儲存或者在土壤中的遷移能力降低等。包括植物提取、植物固定和植物揮發。（1） 植物提取指經過較長周期的超富集植物吸取地下重金屬污染物，到地上部分積累后，進行收割植物等處理達到移除重金屬的目的。對具有較高耐性和較快生長速度的超富集植物進行大量篩選，并加以應用是成功利用植物提取技術的關鍵步驟。具有代表性的包括As超積累植物蜈蚣草、Cd超積累植物東南景天等。（2） 植物固定通過植物的根系分泌物、酶或微生物等改變土壤性質而使重金屬產生化學形態變化，結合沉淀、螯合、氧化還原等，降低其在土壤的空間遷移能力。根系分泌物中多糖類物質可與重金屬離子形成絡合物，將重金屬元素固定。磷酸鹽可與Pb結合形成難溶磷酸鉛，起到固定、降低重金屬有效性的作用。（3）植物揮發技術當下可以應用于修復遭受Se、Hg、As污染的土壤，主要利用植物根系將重金屬污染物吸收到體內再轉變為氣態物質釋放。如種植煙草可以使土壤中的汞轉化為氣態汞；但植物揮發技術在減少土壤污染的同時，可能會造成大氣的污染，因此需要謹慎科學地使用。3.3物理修復法物理修復法是目前采用比較多的重金屬污染修復方法。其中，客土回填是指利用外源未被污染的土源對土壤耕作層進行覆蓋，通過將重金屬濃度較高的表層土壤移除或者覆蓋，從而稀釋土壤中的重金屬濃度。很多學者的研究表明，客土法有很直觀、顯著的修復效果。通過對不同覆土厚度對重金屬污染物含量變化的影響進行研究，發現覆土厚度在15cm時As含量降低效率最為顯著。通過客土回填方式，研究了其修復效果。結果表明，客土回填覆蓋可有效降低土壤中Cd、Pb、Cu、As的含量，但該方法工程量較大，成本較高，不適合土源較稀缺或土源運距較遠的地區。土壤翻耕是通過機械或人工的手段對受重金屬污染的土壤進行攪拌混合，稀釋重金屬含量，進而降低土壤中有毒害物質引發的危害。通過對土壤進行深翻，并使用有機肥料，發現可將土壤中Cd含量降低54.5%。土壤翻耕方法效率較高，且可提升土壤孔隙度，能顯著促進土壤蓄水保肥能力，但如果翻耕深度過深，并不能減少土壤中的重金屬含量，反而讓土壤中的重金屬向土壤下層擴散。3.4健全標準，加強重金屬污染監管執法完善重金屬污染物標準體系。研究修訂鉛鋅、電鍍等行業污染物排放標準，加快制定出臺廢水重金屬在線監測系統安裝、運行、驗收技術規范。修訂《重點重金屬污染物排放量控制目標完成情況評估細則（試行）》。省級生態環境部門結合本地區突出的重金屬污染問題，加強地方排放標準體系建設，對于涉錳、銻、鉬等產業分布集中的地區，要加快研究制定地方性生態環境標準，推動解決區域性特色行業污染問題。強化重金屬污染監控預警。加快推進廢水、廢氣重金屬在線監測技術、設備的研發與應用。建立健全重金屬污染監控預警體系，提升信息化監管水平。各地生態環境部門在涉鉈涉銻行業企業分布密集區域下游，依托水質自動監測站加裝鉈、銻等特征重金屬污染物自動監測系統。排放鎘等重金屬的企業，應依法對周邊大氣鎘等重金屬沉降及耕地土壤重金屬進行定期監測，評估大氣重金屬沉降造成耕地土壤中鎘等重金屬累積的風險，并采取防控措施。鼓勵重點行業企業在重點部位和關鍵節點應用重金屬污染物自動監測、視頻監控和用電（能）監控等智能監控手段。強化涉重金屬執法監督力度。將重點行業企業及相關堆場、尾礦庫等設施納入“雙隨機、一公開”抽查檢查對象范圍，進行重點監管。加大排污許可證后監管力度，對重金屬污染物實際排放量超出許可排放量的企業依法依規處理。將對涉重金屬行業專項執法檢查納入污染防治攻堅戰監督檢查考核工作，依法嚴厲打擊超標排放、不正常運行污染治理設施、非法排放、傾倒、收集、貯存、轉移、利用、處置含重金屬危險廢物等違法違規行為，涉嫌犯罪的，依法移送公安機關依法追究刑事責任。強化涉重金屬污染應急管理。重點行業企業應依法依規完善環境風險防范和環境安全隱患排查治理措施，制定環境應急預案，儲備相關應急物資，定期開展應急演練。各地生態環境部門結合“一河一策一圖”將涉重金屬污染應急處置預案納入本地突發環境應急預案，加強應急物資儲備，定期開展應急演練，不斷提升環境應急處置能力。3.5穩定固化法穩定固化法通過借助固化劑改變土壤的理化特性，來減少重金屬可交換態含量或降低其可移動性。可分為土壤固化和土壤穩定，固化是將土壤和固化劑按比例充分混合，使土壤形成穩定性好、具有低滲透且不可流動的緊密固體，包裹有毒重金屬。穩定是在土壤中添加穩定劑，對重金屬進行吸附配位、化學沉淀、有機絡合和氧化還原作用來降低其在土壤中的溶解遷移性、毒性和有效性，從而不能被生物吸收。（1）吸附配位：沸石、骨粉等粘土礦物以其獨特的空間結構或羥基化表面的靜電作用對重金屬Pb、Cd、Zn、Cu離子產生吸附、配位作用，利用吸附量或形成配合物方式來降低重金屬的遷移性。（2）化學沉淀：以石灰石為代表的固化劑主要使土壤pH升高，促使重金屬Pb、Zn、Cu在堿性環境中形成氫氧化物沉淀，降低金屬離子遷移。（3）有機絡合作用：土壤中有機質和重金屬離子發生有機絡合作用生成高分子不溶性復合物，長期施用的農家肥也可以促進土壤中羧基、羥基等官能團數量增加，使金屬離子被絡合，降低金屬的生物利用率。（4）氧化還原：不同價態的重金屬毒性有很大差異。例如可以利用硫酸亞鐵、偏亞硫酸鹽等還原性物質將Cr6+還原成Cr3+，使毒性降低。固化法適用于污染面積小且污染嚴重的區域，穩定法適用于污染面積大且污染中等的區域。重金屬化學固化效果和土壤環境、理化性質等相關，主要影響因素包括氧化還原電位（Eh）、酸堿度（pH）、有機質（OM）、陽離子交換量（CEC）、礦物質組成、植物和微生物種類等。但是該法也存在局限性，其一會破壞土壤結構且不易修復，使土壤無法投入到農業生產；其二不能根本解決土壤重金屬污染的問題，存在二次污染的危險。3.6化學修復法化學修復主要通過土壤淋洗的方式來進行修復，土壤淋洗是指利用液體或其他流體來淋洗污染土壤而去除污染物的技術。研究了鼠李糖脂對土壤重金屬污染物的淋洗效果，研究表明，淋洗效果較好，淋洗劑中Zn含量達到397mg/kg，Cd含量達到30mg/kg，As含量達到21mg/kg。目前，不少學者也發現復合淋洗劑比單一淋洗劑擁有更好的效果。研究發現，用NaOH和EDTA（乙二胺四乙酸）復合可顯著降低As含量。使用乙二胺四乙酸二鈉進行土壤Cd、Pb污染修復研究，結果表明，經修復后，土壤中Cd、Pb質量分數分別較淋洗前降低了41.46%和32.32%，且試劑用量也遠低于傳統方法。綜述了納米材料對土壤重金屬污染的修復進展，并展望了未來一段時間內納米材料的應用前景和改進思路。3.7農藝調控修復法農藝調控修復技術主要指的是：（1）耕作技術。在對土壤實施輪作、套作和間作技術的過程中，一定要結合當地的土壤條件和氣候條件等，來選擇合適的植物品種，這樣才能夠有效的控制重金屬含量，降低對農田土壤的污染。利用這種耕作方法，是在土壤中集中種植重金屬的高富集植物和低富集植物，利用高富集植物的優勢作用，對低富集植物進行保護。以某地采用的輪作技術為研究試點可以從中發現，這種耕作方法可以使土壤中Cu和As含量得到降低，從而減少重金屬對農田土壤的污染，其中通過雙季稻和紫云英的輪作模式，能夠使As和Hg的含量得到有效的降低，同時也能夠使水稻的質量和產量得到同步提升。（2）施肥技術。在對土壤進行施肥的過程中對氣肥施用技術和化肥施用技術等進行合理的應用，可以在一定程度上減少重金屬對土壤造成的污染。（3）生物質焦利用技術。該技術是通過生物質焦具有的吸附作用，來使重金屬中含有的離子有效性進行降低的方式來實現修復功能。3.8動物修復動物修復是土壤生物利用自身特性和食物鏈作用對重金屬進行吸收、遷移、轉化、降解等活動來改善土壤結構和理化性質，降低土壤中重金屬濃度。蚯蚓是常見的修復者，其富集重金屬的途徑包括被動擴散作用和攝食作用。被動擴散作用是土壤溶液經體表進入蚯蚓體內，攝食作用是蚯蚓通過吞食富集重金屬。蚯蚓對重金屬的活化主要通過取食、消化、排泄等活動提高重金屬生物有效性，使動植物、微生物對其吸收增加。余協治等研究發現，在pH較低的紅壤中蚯蚓體內排入土體的Cr可向水溶態轉化；而在pH較高的高砂土中向難溶態轉化，即蚯蚓的活動不能使土壤中的重金屬轉化為植物可吸收態。表明土壤化學性質是影響修復有效性的重要因素。當下研究已在探索動植物聯合修復技術。如楊揚等人在重金屬鎘脅迫情況下，選取吊蘭-蚯蚓對銘污染進行修復，結果表明吊蘭-蚯蚓聯合修復效果優于單一的植物吊蘭或動物蚯蚓修復。除了蚯蚓這種大型動物外，動物修復還包括土壤中的小型動物，但目前研究較少，還需要今后進一步的實驗探究。結束語土壤重金屬污染已對工農業、人類健康發展等造成嚴重影響，隨著研究的不斷深入，治