01-土壤重金属污染及生态风险评价

土壤重金属污染及生态风险评价
摘要：本文主要就我国目前土壤重金属污染及生态风险评价的现状、方法以及如何构建更加系统、全面和标准化的土壤重金属污染及生态风险评价机制作了一些探讨。

关键词：土壤；重金属污染；生态风险；评价；土壤修复
近30年来,随着我国社会经济的高速发展和高强度的工业活动，因重金属污染退化的土壤数量日益增加、范围不断扩大，土壤质量恶化加剧，危害更加严重，已经影响到全面建设小康社会和实现可持续发展的战略目标,未来15年将面临着更为严峻的挑战。

我国的土壤重金属污染形势日趋严峻，必须采取有效的措施控制和预防，这就要求首先要建立起科学合理的土壤重金属污染及生态风险评价机制，通过科学的评价针对性的构建预防和控制土壤重金属污染的策略和方法。

一、我国土壤重金属污染现状
据国土资源部统计发现，目前我国耕地面积约有10%以上受重金属污染，且多数集中在经济相对发达地区。

而根据我国农业部调查数据显示，在我国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%，其中轻度污染46.7%，中度污染9.7%，严重污染8.4%。

华南部分城市50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属污染；长三角地区有些城市大片农田受多种重金属污染，10%的土壤基本丧失生产力。

数据显示，我国土壤重金属污染形势十分严峻，已对我国的农业生产和人的健康带来严重威胁。

目前我国土壤重金属污染的原因主要有两个。

一方面是在我国城市产业结构调整“退二进三”后，早期的城市工业区开始衰退并失去利用价值，逐渐成为被废弃、闲置或利用率很低的用地，而原有工业生产中大量的重金属废弃物被遗留进入土壤，成为潜在的环境风险场地。

第二则是大量的制造和化工企业违规排放含有铅、镉、铬、汞和类金属砷等生物毒性显著的重金属污水汇流入河从而污染周边土地。

土壤重金属污染的危害十分严重，首先会影响植物根和叶的发育，其次，经由被重金属污染土壤种植的农作物或蔬菜被人食用后，会破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等，给人类的身体健康带来重大疾病和危害。

土壤重金属污染经由水环境直接毒害植物体，并最终通过食物链危害人类健康，其治理和恢复非常迫切及难度很大。

二、我国土壤重金属污染及生态风险评价应用
2.1应用现状
目前我国的土壤重金属测定方法主要有物理化学法（如化学试剂提取法、扩散梯度膜（DGT）法、同位素稀释（ID）法）、生物学评价法和模型评价法等。

生物学测定法是近年来发展较快，普遍应用的一种金属生物有效性的测定方法，也是一种最直观、最常规的标准方法，主要分为植物、微生物、动物检测法。

模型评价法主要是应用生物有效性/毒性的预测模型来评价重金属的生物有效性，是当前比较新兴的研究方法。

从土壤重金属污染生态风险评价方面看，主要是针对土壤重金属污染和由此带来的土壤安全和作物的健康问题，国内学者提出了一些评价标准、手段和方法。

如将土壤背景同土壤临界含量联系起来为标准进行土壤污染的评价和分析，土壤临界值主要通过地球化学法和生态环境效应法进行制定。

此外还有以区域中清洁土壤对照点含量为评价标准，但由于各地区土壤中元素含量差别很大，
用这种方法做出的评价结果，只能反映区域相对于清洁区的基本状况，评价结果没有可比性，因此实际工作中应用较少。

我国土壤重金属污染评价方法的选取中，一般采用单项污染指数和综合污染指数两种来评价土壤的污染状况。

在获得单项污染指数的基础上，常以内梅罗污染指数式计算土壤综合污染指数。

但从总体的应用来看，我国土壤重金属污染及生态风险评价主要侧重于调查土壤重金属污染物总量统计以及来源的研究。

但对于城市土壤中重金属的化学形态关注不够。

在评价土壤质量方面，主要以相关化学指标作为评价标准，繁琐、耗时、耗钱，需要寻找一种更为便捷的土壤生态风险评价方法。

此外，也没有建立一个类似空气污染指数这样的一个科学量化的评价体系。

2.2发展方向
因此，为了更好的预防和控制土壤重金属污染，应建立起更快速，更有效的评价机制。

从国内外研究来看，一些组织和学者正从不同的层面致力于土壤重金属污染及生态风险评价的更好方法。

总体而言有四个方面。

一是充分重视土壤中重金属的化学形态对它在土壤中的环境行为及污染能力的影响。

二是通过一些间接方法，如用较易观察的生物学特征来衡量土壤中重金属形态分布这种不易观测的指标，且在两者之间建立一个量化的关系。

在这方面跳虫对重金属污染十分敏感，具有成为土壤污染指示生物的良好潜力，但目前跳虫在土壤污染生态风险评价中的研究尚处于初步阶段。

三是致力于建立“土壤污染指数”这种量化指标，为土壤重金属污染的科学评价，提供新思路。

2.3应用思路
选定地块，以重金属的化学形态为研究重点，同时关注土壤污染的生态风险评价。

以对重金属污染较为敏感的跳虫作为指示生物，希望在重金属的化学形态分布和跳虫的种类及数目之间的响应过程建立一个量化的关系。

并在此基础上，构建“土壤污染指数”这一评价土地重金属污染的量化指标。

整个应用流程可分为①土壤采样并编号②样本分析与数据采集③统计分析初步建立定量关系④室⑤内模拟实验，修正定量关系⑥总结评估，建立“土壤污染指数”。

这一应用思路总体还是基于生物学评价法的基本理论和方法，通过研究污染对跳虫群落结构和功能的影响，测得土壤重金属污染物对生态长期和综合影响的结果。

其量化因素主要是跳虫数量减少或消失，抗性强的种类保存下来，甚至发展，与生态环境基本相同的群落组成相比较，其种类组成和最小面积减少等。

通过量化分析，建立起清洁、轻度污染、中度污染和重度污染的重金属风险评价。

三、基于土壤重金属污染评价的土壤修复
在选修复技术时，应根据污染物的性质（如种类、形态、浓度等）、土壤条件（如pH、渗透性、地下水等）、污染程度、预期的修复目标，实践限制、成本、修复技术的适用范围等因素加以综合考虑，选择最适合的修复技术或其组合，达到高效，低耗的双重效果。

从工程措施修复方法来看，主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。

深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区。

工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。

另外，采用植物修复技术也是较为常用的一种土壤重金属污染修复方法。

如采用小花南芥可修复Pb、Zn复合污染，蜈蚣草可用于修复As污染，东南景天可
修复Cd、Pb、Zn、Cu复合污染，花葵可修复Cd污染，油菜可修复Cd污染。

与传统的修复技术相比, 植物修复易接受、成本低、技术要求低。

但也具备一定的局限性，如要求植株具有高的生物量；对污染物的耐受性要高；受植物根系分布的限制；受气候、土质等的影响；清除污染物所需的时间长；转基因技术的应用可能会造成潜在的环境污染等。

从目前土壤重金属污染修复技术的应用来看，虽然总体上取得了较大的进展，但从应用和推广方面尚缺乏规模性效益，一些修复技术还处在实验室模拟实验阶段，离较为成熟的应用还有较大距离。

重金属污染土壤的修复是一个系统工程，单一的修复技术很难达到预期效果，必须以植物修复为主，辅以物理化学、微生物及农业生态措施，增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，从而提高植物修复的综合效率。

因此，生物修复综合技术将是今后重金属污染土壤修复技术的主要研究方向。

结论与总结
目前，我国土壤重金属污染及生态风险评价机制尚未完全建立，应用层面还缺乏系统性和全面性。

从目前进展来看，未来土壤重金属污染及生态风险评价应朝一个更为系统的标准体系方向发展，主要包括强化土壤安全标准的研究和制定，研究合理、可操作的土壤安全的分级方法。

加强土壤中重金属含量同农作物、蔬菜重金属积累的相关性研究，找出农作物、蔬菜从土壤中吸收重金属元素的规律和累积部位，为开展土地适宜性研究奠定基础。

还要加强土壤安全的预警研究工作，分析土壤重金属污染的变化趋势。

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