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我国土壤重金属污染现状及治理研究

2023-04-16王柳文

中国资源综合利用 2023年12期
关键词:重金属污染土壤

王柳文

(广东晨风环保科技有限公司,广东 梅州 514000)

土壤是经济发展、社会进步、人类生存的重要基础,土壤保护与可持续发展密切相关。近年来,我国工业化进程加快,机动车保有量持续增加,农业生产的化肥农药施用量上升,导致土壤重金属污染形势严峻。土壤重金属污染破坏土壤系统正常的物质交换、能量流动,降低农作物产量,重金属经植物根系吸收,可通过食物链威胁人体健康,最终影响经济社会的可持续发展。影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属,为做好土壤重金属污染监测、治理,生态环境部于2022年指导全国132 个重点县开展耕地重金属污染成因排查整治,累计已将1 744 块地块纳入建设用地土壤污染风险管控和修复名录,部署开展土壤污染重点监管单位隐患排查“回头看”,有效遏制土壤重金属污染增量,但土壤重金属污染存量依然较大,要积极采取措施,做好监测及修复治理。

1 我国土壤重金属污染现状

据统计,我国重金属污染土壤面积高达333 万hm2,区域土壤生态结构类型不同,重金属污染物迁移性、土壤渗水率存在明显不同。此外,受人为因素影响,不同区域土壤重金属污染程度及特点也存在一定差异。

1.1 矿区周边土壤

我国探明储量矿产有159 种,矿产资源门类丰富,但分布不均,煤炭资源主要集中于内蒙古自治区、山西省,西藏自治区铜矿储量位居全国第二,山东省金矿储量全国第一。每年大量开采矿产资源,产生废石、矿渣,受雨淋、地表径流作用,尾矿向周边土壤环境释放重金属,矿区周边土壤重金属日益累积。烟台市金矿区及城镇周边土壤中的镉、铅、汞等重金属主要以残渣态和铁锰氧化态形式存在,对农作物有一定危害[1]。山东省焦家式金矿带周边土壤中,铅含量在17.1~50.3 mg/kg,均值呈现富集状态,超标概率高[2]。

1.2 农田土壤

我国耕地面积达1 278 666.6 km2,2021年全国化肥和农药施用量分别为5 191 万t 和35 万t,实现6年降,但农药化肥平均使用量依然偏高,汞、铅、锌、镉等加重耕地土壤重金属污染。广东省的45 个农田土壤样品主要含有镉、铬、铅、锌、镍、铜等重金属,铅、镉超标率均为6.67%,最大超标值分别是限值的2.03倍、1.58倍[3]。农田土壤重金属会影响农作物产量,农产品重金属污染会威胁人体健康。

1.3 城市绿地土壤

城市公园、绿化带在净化城市环境、吸收大气污染物方面发挥重要作用,不仅是城市生态系统的重要组成部分,也是市民接触重金属的重要风险源。赵超等[4]以济南市为研究区,选择15 个城市绿地,布设45 个监测点位。研究发现,济南市城市绿地土壤重金属污染水平介于尚清洁与重度污染之间,其中,轻度污染点位占44.4%,中度污染点位占37.8%,重度污染点位占15.6%,不同类型绿地的综合潜在生态风险排序是居民区绿地>道路绿化带>公园绿地,不同重金属的潜在生态风险排序是Ni <Cu <Pb <As <Cd <Hg,铜和汞存在较大潜在生态风险。

1.4 林地土壤

与农田土壤结构不同,林地土壤更易酸化,其对重金属具有更强的富集能力。林地土壤富集大量重金属,会直接损害林地生态系统。余兴华等[5]以云南省八角林地土壤为研究对象,共取林地土样45 个,测定土样中As、Cd、Cu、Cr、Pb、Hg、Zn、Ni 八种重金属含量,经监测,As、Cr、Pb、Hg 四种重金属含量超过云南省土壤重金属背景值,除了受土壤母质影响外,还与农药化肥施用、矿山开采等人类活动有关。

2 土壤重金属污染来源

土壤重金属污染主要来源于工业生产、污水灌溉、农业生产、城市生活垃圾排放及交通排放。工业生产排放废水,经地表径流污染土壤。农田土壤重金属污染主要来自周边矿山开采、污水灌溉、农药化肥过量施用等。常见的土壤重金属有Pb、Cr、Zn、Cu、Hg、Cd 等。

2.1 自然因素

受下伏基岩风化影响,土壤会天然含有重金属。矿山开采或者常年风化后,一些重金属会以不同化学形式迁移到土壤中。矿山中,重金属通常会以硫化物(Pb、Ag、Ni、Fe、As、Zn 等)或氧化物(Se、Al、Mn、Sb 等)的形式存在。土壤中,金属硫化物(Pb、Hg、As)会与Cu、Fe 等元素一起自然赋存。

2.2 人为因素

人为因素是土壤重金属的主要来源,包括矿山开采、金属冶炼、大气沉降、农业种植、废物处理等。一是矿山开采。矿床重金属一般以硫化物形式存在,矿床开采、冶炼会产生大量Pb、Cd、Cu、Zn 等尾矿,尾矿于地表堆积,极易氧化产生酸性废水,重金属元素迁移到周边土壤。因此,矿区土壤呈现出重金属复合污染、富集度高、污染区域广、生态危害大等特点。二是金属冶炼。铅锌冶炼厂会产生大量废气、废渣等,受大气沉降、雨水淋溶等因素影响,Zn、Pb、Cr 等重金属会释放至周边土壤中,加重土壤重金属污染。三是大气沉降。截至2022年底,我国机动车保有量达4.17 亿辆,其中汽车保有量达3.19 亿辆,占机动车总量的76.49%。随着机动车保有量的持续增加,机动车尾气排放量持续增加,随着大气尘降,As、Cd、Cr 等有毒有害重金属沉积于地表。

3 土壤重金属污染治理措施

土壤重金属污染危害极大,加强土壤重金属污染综合防治迫在眉睫。当前,要综合施策,全面治理,加强源头预防控制,科学修复污染土壤,坚持多元共治,提高土壤重金属污染综合治理效果。

3.1 加强源头预防控制

源头预防始终是环境污染治理的基本原则之一,土壤重金属污染治理需要从源头预防控制入手。矿山开采要做好矿石堆场防渗漏措施,交通领域要大力推广新能源汽车,减少燃油车使用量,金属冶炼要做好废气废渣同步处置。农业土壤重金属污染源头预防控制可从灌溉、施肥两个方面推进。一是灌溉。要推进农业产业化和种植规模化,使用达标处理的水进行灌溉,采用喷灌、滴灌等节水灌溉模式,从源头防止污染物随水流入农田。二是施肥。要最大限度地减少化肥农药的使用量,积极推广高效、低毒、低金属含量的化肥农药,鼓励使用绿色化肥。根据农业种植种类、规模,控制低毒、低金属含量农药的施用次数、数量和时间。大力开展测土配方,施用有机肥、绿肥。农田施用土壤调理剂,改善土壤结构,增强土壤微生物活性和养分循环能力,从根本上提升农作物产量和品质。

3.2 科学修复污染土壤

针对重金属污染土壤,要积极采用科学合理的修复技术,改变土壤形态或结构,降低重金属在土壤中的迁移性、生物利用性,降低土壤重金属含量,使其满足规范要求。重金属污染土壤修复技术主要有物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术。一是物理修复技术,包括玻璃化法、换土法、客土法。换土量、温度、土壤电导性等因素会影响物理修复技术应用效果。物理修复技术的优势在于能够有效隔离污染土壤,可用于修复大量土壤,环境影响小。不足之处是修复劳动力消耗大,野外大规模修复成本高。二是化学修复技术,包括电动力学法、固定/稳定化法、淋洗法。土壤pH、电极、土壤理化性质、粒径、重金属类型及含量会影响化学修复技术应用效果。化学修复技术的优势在于操作简单、修复效率高、成本适中,去除效率高。不足之处是易产生二次污染,去除不够彻底,淋洗剂破坏土壤理化性质。三是生物修复技术,包括植物修复和微生物修复。土壤环境、温度和重金属形态影响生物修复技术应用效果。生物修复技术的优势在于成本低、能耗低、可吸收多种重金属、无二次污染,易操作。不足之处是修复时间长,效果难保证。

3.3 坚持多元共治

土壤重金属污染治理是一项复杂的系统工程,政府、企业、社会组织和公众都要积极参与。其中,政府要发挥主导和协调作用。一方面,政府要利用其公权力,制定相关法规,加强土壤重金属污染治理顶层规划设计,协调自然资源、生态环境、农业农村、市场监督管理等相关部门行使职权。另一方面,政府要积极利用行政、经济、财税等手段,引导和鼓励社会组织或公众参与土壤重金属污染治理,给予人、财、物和技术支持。企业要积极有序参与,切实提升社会责任感。既要强调企业承担污染者的责任,做到谁污染谁治理,也要坚持走市场化之路,鼓励土壤重金属污染修复专业机构运用其专业技术和专业能力,参与土壤重金属污染治理。公众要理性参与,积极行使权利。公众既是良好环境的受益者,也是环境损害的受害者,土壤重金属污染与公众健康直接相关,因此修复重金属污染土壤时,政府、企业要广泛听取公众意见,发挥公众监督职能。

4 结语

目前,我国土壤重金属污染存量依然较大,要积极采取措施,做好监测及修复治理。土壤重金属污染类型多样,危害大,范围广,加强土壤重金属污染综合防治迫在眉睫。因此,要综合施策,全面治理,加强源头预防控制,科学修复污染土壤,坚持多元共治,切实提升土壤重金属污染的综合治理效果。

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