(成都理工大学 四川 成都 610059)

一、引言

土壤是能提供植物生长必须营养成分的疏松表层，是维系人类社会正常活动必不可少的物质基础，也是自然界大循环中不可缺少的部分。但是随着人类工业化进程的加快以及土地使用程度的进一步加深，导致土壤化学污染现象十分严重，从而致使土地营养成分的流失、土壤酸碱化严重等现象出现的频率越加频繁。随着大量化学污染物融入土壤之中，土壤重金属污染已经成为当前严重的社会问题，对被污染的土壤进行治理修复迫在眉睫。

二、湖南土壤重污染概况

湖南是全国知名的粮食种植基地和有色金属开采基地。2017年全省粮食产量3073.6万吨，排名全国第九，金属资源极其丰富，锰、钒、铅、锌等资源的含量均居于全国前列。《湖南省高标准农田建设规划》表明，在湖南全境所有耕地中，被重金属污染者达到了四分之一。同时得益于丰富的金属矿藏，全省有色金属产业链完备且发达，拥有华菱钢铁集团、株洲化工集团等知名工矿企业。但是金属矿藏的开采也不可避免的带来了土壤重金属污染的威胁。在《全国重金属防治重点区域竞争性评审》中表明，湖南省有11个全国重金属重点防治区域，占全国所有区域的三分之一。因此解决由重金属污染导致的土壤污染，已经成为湖南省所必须面对的问题。

三、湖南土壤重金属污染的主要来源及危害

(一)内部因素

内部因素是指土壤本自身的金属含量，不同的成土母质、不同的成土环境都会导致土壤自身金属值的高低。湖南金属含量丰富，土壤中Hg、Pb、As等等对生物有较大毒性的金属在土壤中原有含量就非常高，因此相对于其他地区更容易产生耕地重金属污染。

(二)外部因素

外部因素主要与人类活动相关。特别是随着工业的发展和金属的大量使用，导致土壤中的重金属含量进一步加深。外部因素主要分为以下三类：

1.工矿企业排放废弃物及不当开采

工矿企业导致土壤重金属污染的原因有如下几类：①由于生产技术的原因，现有的工矿企业其实对矿产资源的利用率并不高，对废弃矿物的处理流程也不完善。特别是主要采矿区周边，废弃矿堆、矿渣等随处可见。事实上这些废弃矿物中依然有为数不少的金属含量可供开采，随意丢弃不仅导致资源浪费，还会使废弃物中的有毒产物和金属就地堆积，造成堆积地土壤重金属的严重污染。②开采后的原矿、半成品矿物，因为运输原因导致沿途掉落，直接污染了运输线路及线路附近的农田耕地。③矿物企业排放的废水所致的土壤重金属污染。因为矿物开采及提纯过程中需要大量水的参与。因此工矿企业产生的废水中重金属含量相当高。这些严重污染的废水未经处理直接排放，造成了河流和重金属的污染。而农田耕地采用这些被污染的水源进行浇灌，进一步加剧了土壤被重金属污染的情况。更为严重的是，此类耕地上生长的动植物，其体内重金属含量高出其他区域动植物数倍，给人类的身体健康和自然界生态系统造成了非常严重的威胁。

2.农业生产及开发过程中产生的有毒有害物质

农业生产中的有害物质主要来源于化肥和农药，为了达到杀灭虫害的目的，农药中往往添加大量的有毒重金属及苯系物，如Pb、Hg等等。这些重金属难以生物降解，一般都会残留于土壤和植物体内。化肥中存在大量的酸根离子，这些酸根离子通过雨水的淋滤作用进入土壤，导致土壤酸化。同时由于化肥的过量使用，会导致土壤中As、Cu、Zn等元素的含量超标，造成土壤重金属污染。

3.空气中的重金属

空气中的重金属污染主要来源于汽车尾气、工矿企业排放的工业废气以及由于其他原因漂浮于空气中的金属粉尘。这些粉尘多分布于工矿企业上空亦或运输道路沿线，并通过自然沉降和雨水淋溶作用进入土壤。这些粉尘与雨水结合，导致雨水酸化，不仅造成沉降其上的耕地被重金属污染，还会导致土壤酸化板结，微生物无法生存，从而失去土壤育肥能力。

(三)湖南土壤重金属污染的主要特点

湖南耕地被重金属污染的现象如此严峻，主要还是与矿产冶炼及全行业链发展技术不完善有关。全省虽然金属矿藏丰富，但由于开采技术的限制，原矿使用率不及二分之一，伴生矿藏甚至不足四分之一。冶炼开采技术的不足，必然导致大量矿产的浪费，同时对矿业污水的处理亦不完善，相关矿区和河流地下水受到污染的事件时有发生。耕地进行农业化生产时使用这些被污染的水体，进一步加剧了土壤被重金属污染的情况。

四、当前湖南省修复土壤污染的主要措施

当前湖南省面对土壤污染困局，采用的主要修复方法有三类，分别为物理修复、化学修复及生物修复。

(一)物理修复

物理修复主要指在施工过程对被重金属污染的土壤现直接进行改善。如换土、去表土和翻土等等。如若土壤污染并不严重，尚可进行生物类降解，就采用翻土的方法，将表土下未被污染的土壤翻覆至被污染的表土上，让被污染的土壤覆于地下自行降解；如果表层土壤污染比较严重，但并未涉及所有区域，就采用去表土的方法，将上覆的被污染表土去除；如果整块区域已被严重污染，就采用换土的方式，将被污染的土壤整块搬运至其他区域，再将未被污染的全新土壤搬运而来。由于重金属污染有影响深，范围大的特点，所以在实际工程治理中，换土的效果是最好的，但是这种方法操作复杂，同时已经被污染的土壤搬迁至别处也会造成二次污染，因此不适合进行大面积的修复。

(二)化学修复

化学修复是指在被污染的土体中注入化学溶剂，将指定的重金属溶解或生成无毒沉淀固体后再抽离出来的技术，以达到将重金属和土壤进行分离的目的。

对于可溶性重金属污染离子，用于治理的化学溶剂多是一些水、酸、碱、盐的无机溶剂，根据不同的污染物来侧重选择不同类型的药液。将溶剂喷洒于受污染的土体之上，使溶剂中的中性离子与可溶于水的金属离子交换，将重金属离子分离开来，同时中和由于金属污染而导致的土壤PH值偏离。这种方法见效很快，但是专用的化学溶剂往往造价昂贵，而且化学元素往往会对当地动植物造成其他影响，一旦使用不当，损失将难以估计。因此这类通过溶液离子交换来排除重金属污染的方法还有很大的进步和发展空间。

对于不可溶性污染金属离子，就采用添加溶剂生成无毒固体的形式，将土壤中的重金属进行集聚，并降低其可迁移性。这类方法更为简单有效，但是无法将金属离子彻底去除，能以其他的形态存在，无法达到一劳永逸的效果。

(三)生物修复

生物修复是目前应用较广的方法，主要包括植物修复、动物修复及微生物修复。

植物修复是指在被污染的土壤上种植特定的植物，这些植物将吸附土壤中的重金属元素，使离子富集与植物体内，从而减少土壤中的重金属含量。这些植物不同于普通植物，对特定金属具有极强的吸附能力，如加拿大杨吸附金属汞、向日葵吸附金属镉，紫花苜蓿吸附金属铜等等，由于既能治理土壤中的金属污染，又能美化环境，加之这些植物本身也具有一定的经济效应，因此采用植物修复是目前最为常用的方法。

动物修复原理与植物修复类似，也是通过特定的，具有金属耐受性动物对被污染的土体进行重金属富集。目前发现可吸收重金属的动物有蚯蚓、腐生波豆虫和梅氏扁豆虫等等。微生物修复是指利用一些微生物的特性来对植物进行改造，使原本不能分解、转化重金属离子的植物具有这种能力，从而降低土壤的重金属污染。目前发现有修复作用的真菌和细菌有黑曲霉菌、假单胞杆菌等。

五、结语

湖南金属储量丰富，但由于开采及施工技术的原因导致重金属污染现象十分严重，加之污水处理方面的不足，导致被重金属污染的土壤区域进一步扩大。目前污染区主要分布于有色金属矿区、湘江流域及洞庭湖沿岸。由于洞庭湖区域是湖南主要的粮食产区，因此进行土壤重金属的修复治理势在必行，否则影响不可估量。目前的重金属修复技术主要分为物理修复、化学修复以及生物修复三类，随着金属开采技术的进步，有三类方法叠加修复的趋势，因为单一的修复方法难以达到完全修复土壤的目标。同时考虑到实用性、经济性及环保性，生物修复的应用最为广泛。随着生物技术的不断发展，相信在不久的将来，运用这种技术对被重金属污染的土壤的进行治理，并与物理修复和化学修复相结合，将成为未来土壤修复技术的主流。