浅谈土壤重金属污染治理和生态修复

浅谈土壤重金属污染治理和生态修复

刘思豪

福建省121地质大队  福建省龙岩市  361000

摘要：本文从土壤重金属污染的危害出发，探讨了其治理和生态修复措施。首先，文章分析了土壤重金属污染对土壤环境、农产品质量以及人体健康的危害。随后，文章从源头控制、物理修复、化学修复、生物修复和综合修复五个方面，详细阐述了土壤重金属污染的治理和生态修复措施。通过这些措施的综合运用，可以有效降低土壤重金属污染水平，改善土壤环境质量，保障农产品安全，维护人体健康。本文的研究对于指导土壤重金属污染治理和生态修复实践具有重要意义，也为相关领域的进一步研究提供了参考。

关键词： 土壤；重金属污染；危害；治理；生态修复

引言：据调查，我国土壤重金属污染面积已达到2000多万公顷，农田土壤重金属污染更是不容忽视。土壤重金属污染不仅影响土壤环境质量，降低农产品品质，而且通过食物链富集进入人体，危害人体健康。因此，加强土壤重金属污染治理和生态修复，已成为土壤环境保护领域亟待解决的重大课题。

一、土壤重金属污染的危害

（一）影响土壤环境质量

重金属进入土壤后，会吸附在土壤颗粒表面或与土壤组分发生反应，破坏土壤结构，改变土壤理化性质。重金属离子可替代土壤胶体上的其他离子，导致土壤颗粒黏聚，土壤板结，通气性和透水性下降。此外，重金属还会与土壤中的有机质和无机盐发生沉淀、络合等反应，形成稳定的化合物，降低土壤肥力，影响作物生长。

（二）降低农产品质量安全

土壤重金属污染会被农作物吸收，进入农产品中，降低农产品的质量和安全。不同农作物对重金属的吸收能力不同，一般按大小顺序为：叶菜类〉根茎类〉瓜果类〉禾本科植物。重金属在农作物体内积累后，会影响其生长发育和产量，引起农作物症状或农产品品相变劣。

更为严重的是，重金属超标的农产品进入消费环节，危害消费者健康。镉在农作物中最易富集，主要积累在根、茎、叶等器官，镉超标的大米、蔬菜等食用后，会对人体肝脏、肾脏等器官造成损害。铅容易在农作物体表聚集，用污染农田里的水洗涤蔬菜水果时，铅会吸附在果蔬表面并随同食入，对人体神经系统、造血系统等有害。汞主要积累在农作物的根部，汞超标的农产品食用后，可引起汞中毒。总之，重金属超标农产品流入市场，不仅影响农产品质量，而且危害消费者健康，必须引起高度重视。

二、土壤重金属污染的治理和生态修复措施

（一）源头控制

源头控制是治理土壤重金属污染的首要措施。"预防为主，防治结合"的思路，强调把重金属污染消灭在萌芽状态，从源头上遏制重金属进入土壤。具体而言，源头控制包括合理规划工矿企业选址，严格落实环境影响评价和"三同时"制度，从严控制涉重金属行业准入；加强涉重金属企业生产过程管理，严格控制含重金属废水、废气排放，提高资源利用效率，推行清洁生产；完善含重金属固体废物收集、贮存、利用、处置体系，实现固体废物减量化、资源化、无害化；加强农业投入品管理，防止含重金属肥料、农药、灌溉水进入农田；大力发展生态农业，科学施肥施药，合理灌溉，减少农业面源污染。唯有从源头把好污染预防关，才能从根本上防范土壤重金属污染。

（二）物理修复

物理修复主要利用重金属的物理性质，通过客土法、电动修复法、淋洗法等措施去除土壤中的重金属污染。客土法是在污染土壤表面覆盖一定厚度的无污染土壤，阻隔重金属与植物根系的接触。电动修复法利用直流电产生的电场，使土壤中的重金属离子向阴极迁移，达到去除重金属的目的。淋洗法则是利用淋洗液将土壤中的重金属淋洗分离，常用的淋洗液有EDTA、硫酸、盐酸等。与其他修复措施相比，物理修复具有见效快、适用范围广等优点，但也存在成本高、易造成二次污染等问题。因此，物理修复常与其他修复措施联用，以取长补短、相得益彰。

（三）化学修复

常用的化学修复试剂种类繁多，其中以磷酸盐类试剂应用最为广泛。磷酸盐类物质如磷酸二氢钾、磷酸氢钙等，与土壤中的铅、镉等重金属阳离子反应，生成溶解度很小的磷酸铅、磷酸镉等沉淀物，使重金属离子从土壤溶液中析出，固定在土壤固相中。据研究表明，施用磷酸盐类试剂可使土壤中铅、镉等重金属的有效态含量降低80%以上，显著降低农作物对重金属的吸收累积。

硫化物类试剂如硫化钠、硫化铵等，也是化学修复中常用的药剂。硫化物与土壤中的铜、镍等二价重金属阳离子反应，生成溶解度很低的硫化铜、硫化镍等沉淀物，有效钝化土壤重金属污染。研究表明，硫化钠处理后，土壤中铜、镍等重金属的稳定性明显增强，对周边环境的危害风险大幅降低。

有机肥料和石灰类物质也常被用于土壤重金属污染的化学修复。富含腐殖质、木质素等大分子有机物的有机肥料，可通过表面吸附、螯合配位等作用，与重金属离子结合生成稳定的螯合物或配合物，抑制重金属向土壤溶液中迁移。施用石灰、白云石、沸石等碱性物质，则可提高土壤pH值，促进重金属离子水解沉淀，减少重金属的活化和迁移。

（四）生物修复

生物修复技术是利用植物、微生物等生物体的吸收、富集、转化等作用，将土壤中的重金属污染物转移、去除或转化为无害形态，达到修复土壤、降低污染的一类技术。与物理修复、化学修复相比，生物修复具有成本低、原位修复、环境友好等特点，被认为是最具应用前景的土壤重金属污染治理技术之一。

在生物修复技术中，植物修复备受关注。植物修复是利用超积累植物选择性吸收土壤重金属，将其积累于可收获部位，再通过收割植物，永久去除土壤重金属污染的一项绿色修复技术。大量研究表明，印度芥菜、蜈蚣草、紫花苜蓿等多种植物，对镉、铅、铜、砷等重金属具有超常积累能力，其地上部重金属含量可超过土壤重金属含量数十倍至数百倍。在重金属污染土壤中种植这些超积累植物，可有效降低土壤重金属含量，减少农作物吸收重金属的风险。值得一提的是，将植物修复与农艺措施相结合，发展污染土壤的植物养护与循环利用模式，可有效降低修复成本，提高土地利用效率和经济效益。

微生物在土壤重金属污染修复中也有着不可替代的作用。土壤中广泛存在着重金属抗性菌、金属氧化菌、金属还原菌等功能微生物，它们通过生物吸附、胞外螯合、氧化还原转化等机制，改变重金属在土壤中的形态和迁移性。例如，铜绿假单胞菌可通过胞内富集和胞外螯合作用固定土壤中的铜、镍等重金属；硫氧化菌可以氧化土壤中的金属硫化物，生成难溶性的金属氧化物或氢氧化物沉淀；铁还原菌则可还原三价铁为二价铁，促进土壤中三价砷还原为低毒性的五价砷。总的来说，微生物在土壤重金属污染修复中，主要通过三种机制发挥作用：一是将活性重金属转化为稳定态，降低重金属毒性；二是将难溶性重金属转化为可溶性形态，促进重金属淋失；三是将无机态重金属转化为有机态或挥发态，去除土壤重金属。与植物修复相比，微生物修复具有适应性广、转化彻底、周期短等优点，但也面临着微生物驯化驱动、生态构建等挑战。

结束语：

土壤重金属污染治理和生态修复是一项复杂的系统工程，需要政府、企业、科研机构和公众的共同参与。我们要加强顶层设计，完善法律法规和标准体系；要加大科技攻关，突破关键技术瓶颈；要强化示范引领，推广成熟适用技术；要广泛宣传发动，增强全民参与意识。只有多方合力、协同发力，才能实现土壤重金属污染治理和生态修复的目标。

参考文献：

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