土壤污染机理及防治修复探析
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摘要：随着我国经济的发展，各种形式的污染问题也在逐渐增多，其中土壤污染具有隐蔽性、危害性大的特点，难以修复。本文在简单分析国内土壤污染现状的基础上，讨论了土壤污染形成机理，并总结了国内常采用的防治修复技术，希望为土壤污染研究提供参考。
关键词：土壤污染;重金属;防治修复
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-00-02
Abstract： With the development of China’s economy， various forms of pollution problems are gradually increasing. Among them， soil pollution has the characteristics of concealment and great harm， and it is difficult to repair. Based on a simple analysis of the status quo of domestic soil pollution， this paper discusses the formation mechanism of soil pollution， and summarizes the prevention and repair techniques commonly used in China， and hopes to provide reference for soil pollution research.
Key words： Soil pollution; Heavy metals; Prevention and treatment
1 土壤污染現状
土壤是人类赖以生存的物质基础。随着各行各业的发展，土壤污染问题更加严重[1-2]。相关统计资料显示，我国重金属污染土地面积接近2000万hm2，受矿区污染的土壤达到了200万hm2，石油污染土地达到了500万hm2。此外还有固体废弃物、污水污染的土地，对我国生态环境、食品生产造成了严重威胁。目前土壤污染种类主要是重金属、有机物、病原菌、放射性物质等。在各类污染中，重金属污染比例最高，接近50%，其次是工业三废污染，比例在24.78%，第三是石油污染，比例在12.39%。土壤污染时污染成分将会与土壤成分结合在一起，植物无法吸收，将会造成巨大危害。如果污染属于重金属超标类型，植物将会大量吸收重金属，通过食物链进入到人体中[3]。
2 土壤污染机理
在土壤污染机理中，需要结合污染种类和来源进行分析。
2.1 土壤污染来源分析
依照土壤污染来源进行划分，土壤污染可以大致分为无机污染、有机污染[4]。其中无机污染主要是一些重金属污染，如铅元素、铜元素、铬元素、镍元素，放射性元素，酸碱污染等;有机污染主要是指石油、农药、化肥、酚类物质等。
无机污染来源非常广泛，重金属来源包括了各类工业废水、废渣、污泥、重金属农药、汽油防爆燃烧物、电镀、电子电器、油漆、玻璃产业等;放射性元素主要来源包括核爆炸、核动力同位素等工业废水废渣;盐碱污染主要来源是冶炼、磷酸等工业废水、废气、肥料等;石油化工、电镀行业也会引起这种污染。有机污染物主要包括农业化肥、农药、电镀、石油开采炼油、城市污水、食品生产、印刷等工农业废水废气。
2.2 土壤污染机理
土壤污染来源虽然不同，但是均是通过带有毒性或者是过量的物质进入到土壤中，进而引起土壤性质发生改变，引起植物生理功能失调。各类污染物进入到土壤中的途径有四种：第一种是废水灌溉。将重金属超标或者是被有机物污染的水直接用于灌溉，会引起大面积的土壤污染。2014年的《全国土壤污染状况调查公报》显示，在调查的55个污水灌溉区中，有39个存在土壤污染，如天津郊区因为废水灌溉引起的污染就达到了2.3万hm2。第二是废气通过自然沉降，导致土壤表层出现污染，如电力行业中所生产的二氧化硫形成酸雨。第三种是有害物质渗滤液进入到土壤中引入土壤污染，如贵州省铜仁汞矿区因为污染物渗漏引起当地稻谷汞元素含量超出食品标准18倍。第四种是农业、化肥的使用不当引起的，会直接造成生态系统结构和功能的改变。
无机污染物对土壤的影响体现在很多方面，重金属超标后，将会长期保留在土壤中，无法被微生物降解。而且还能够通过食物链的方式不断富集在人体内，逐渐引起毒性。一些肥料、农药等将会引起土壤pH值的改变，导致土壤肥力下降。部分重金属元素，如砷元素，含量过高，将会阻碍植物的生长，出现减产情况，铜元素超标也会引起植物生长受限。有机污染物对土地的污染体现在影响到植物生长发育方面，如水稻出现矮化情况，甚至出现不抽穗的问题。土壤生物污染主要是改变了原来的生态平衡，导致植物存活受到影响，引起农业减产。
3 土壤污染的防治修复
土壤污染应以预防为主，强化环境监管工作，对现有土壤污染进行记录，并录入档案，停整改造污染企业，避免土壤污染进一步恶化。在新的企业建设时，需要严格环境准入制度，避免有重大污染危害的企业继续建设发展。同时对现在有重大污染的企业进行监控，严格特征污染物的土壤底值，制定监督计划，促使企业对技术进行改进。定期监测登上名单的企业，测定污水、垃圾、危险废物等，监测周边土壤污染情况。检查污水处理厂、垃圾处理上等，避免出现土壤污染问题。
针对已经出现污染的土地，需要采取必要的修复技术。目前国内已经出现了很多修复技术，在应用中还需要结合实际污染情况合理选择。物理修复是目前的工程较小修复技术，最常见的办法就是换土、客土、去表土。客土是指将没有受到重金属污染的土壤覆盖自原来的污染土壤上;去表土则是去除已经被污染的土壤，换土建立在去表土基础上，填上没有受到污染的土壤;深耕翻土方式指将带有污染的土壤翻到土壤底部。这几种方式都比较适合应用在重污染区域，深耕工程量较大，也可以应用到轻度污染土壤中。如加拿大在处于土壤污染中，将污染河段挖出后，置于装备中洗涤，废水收集后经过沉淀、过滤和吸附，达到修复效果。 化学修复方法也比较多，化学萃取方法是利用相转移的方法，促使重金属或者其他污染物进入到液相中，进而达到去除污染的效果。但是这种技术很少使用，存在二次污染的缺陷，而且也难以找到不破坏土壤结构的萃取剂。离子拮抗方法主要针对某一类的重金属超标修复方法，加入一些其他金属来拮抗这种重金属，如Cd元素污染的土壤，就可以加入Zn元素，这是当前修复Cd污染土壤最为有效的方法之一。如中国农业科学院连续四年采用敦化阻抗剂来治理镉污染，利用钝化剂来降低蔬菜中的镉含量，将镉含量下降60%以上。化学改良方法则是在污染土壤中加入改良剂，达到改善理化性质的效果，如石灰、石膏、硫磺粉等，这些均是常见的改良剂。但是这种方法也存在一定问题，存储量有限，无法大规模使用，而且这种方式会抑制植物的生长，还可能会导致植物中毒。生物炭孔隙結构较大，应用前景较大。最近几年生物炭技术得到重视，这种修复技术将生物炭作为改良剂，能够发挥出离子交换、络合等作用，将污染物转换形态，进而达到去除污染的效果。在这个改良剂技术的应用中，重点在于找到性能稳定的生物炭，要求来源广泛、制作方便。生物炭是一个很好的原料，固态产物生产条件简单，空隙结构较大，吸附作用也比较强，受到了各国的关注。
生物修复技术是目前正在研究的热点技术，所含有的技术也比较多。微生物修复技术是利用土壤中菌类、藻类等实现污染消除，进而达到污染修复效果。植物修复技术则是利用植物的吸收、降解等方法来实现修复。植物通过提取方法将元素转移到植物内。植物挥发技术则是利用植物吸收然后转化为气态，这种方式虽然能够转变污染物的相，但是同样会造成二次污染。如湖南农田砷污染的修复中，采用植物萃取方法，种植了大量的蜈蚣草，然后焚烧，经过3～5年，砷含量从之前的50mg/kg降到30mg/kg。单一的修复方法均存在一定的缺陷，联合修复方法应用最为广泛，化学法与植物修复方法、电动方法与植物方法均可以组合。如武汉市某化工厂地处古田化工区污染状况严重，采用了物理方法与化学方法联合修复方式，挖出重金属污染土壤，表层渣土进行筛分，污染土与药剂混合，堆置养护。
4 结语
综上所述，本文在简单分析土壤污染现状基础上，分析了土壤污染机理和防护与修复技术。目前我国土壤污染问题已经十分严重，对食品安全造成了严重威胁。针对土壤污染问题，需要尽快建立严格的防治法律体系，增加对技术的研发，并投入到使用中，改善土壤质量。
参考文献
[1]朱继强.基于植物修复的土壤污染治理技术研究[J].资源节约与环保，2018，200（07）：28-29.
[2]张又丹，郝鲜俊.AM对重金属和有机污染土壤的修复及机理[J].山西农业大学学报：自然科学版，2015（5）：519-523.
[3]胡红青，黄益宗，黄巧云，等.农田土壤重金属污染化学钝化修复研究进展[J].植物营养与肥料学报，2017（6）：1676-1685.
[4]樊霆，叶文玲，陈海燕，等.农田土壤重金属污染状况及修复技术研究[J].生态环境学报，2013（10）：1727-1736.
收稿日期：2019-06-15
作者简介：王宗栋（1981-），男，汉族，本科，工程师，研究方向为生物技术。
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