重金屬地質(zhì)污染形成原因及治理策略-

重金屬地質(zhì)污染形成原因及治理策略*陳亞萍（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)，甘肅蘭州730022）現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展在一定程度上對(duì)土質(zhì)與地質(zhì)環(huán)境造成了污染，與此同時(shí)，農(nóng)田地質(zhì)在重度污染下正面臨著嚴(yán)重的危機(jī)［1L土壤是支撐或維持人類(lèi)生存與生活的基本條件與主要資源，也是農(nóng)業(yè)發(fā)展與落實(shí)“三農(nóng)”政策的核心物質(zhì)基礎(chǔ)。一旦農(nóng)田地質(zhì)土壤受到威脅，種植的農(nóng)作物質(zhì)量檢測(cè)將受到影響，進(jìn)而對(duì)群體食用產(chǎn)品的安全與受眾群體生命健康造成負(fù)面影響。隨著工業(yè)建設(shè)規(guī)模的提升，重金屬地質(zhì)污染范圍也不斷增加，工業(yè)建設(shè)與生產(chǎn)排放的重金屬物質(zhì)污染程度也越來(lái)越高。在深入對(duì)我國(guó)地質(zhì)勘查的研究與統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，每年都有超過(guò)4000.0萬(wàn)km2的土壤受到重金屬污染威脅。盡管地質(zhì)單位已在相關(guān)工作中采取了有效的措施進(jìn)行重金屬地質(zhì)污染綜合治理，但由于治理的手段缺乏現(xiàn)代化技術(shù)作為支撐，或治理的方向不明確，導(dǎo)致相關(guān)工作一直未能取得顯著的成果，甚至在治理中部分地區(qū)的重金屬污染現(xiàn)象呈現(xiàn)加劇趨勢(shì)［2］。地質(zhì)污染與較多類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害具有聯(lián)系，無(wú)論是工業(yè)生產(chǎn)中污水的排放，或是地質(zhì)環(huán)境無(wú)節(jié)制開(kāi)發(fā)，都會(huì)對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅。當(dāng)?shù)刭|(zhì)污染達(dá)到一定條件后，地質(zhì)層中的重金屬污染物將不斷向地下滲透，最終對(duì)地下水造成嚴(yán)重的污染。為了實(shí)現(xiàn)從源頭對(duì)地質(zhì)污染的治理，本文探討了污染現(xiàn)象的形成原因,并以此為依據(jù)，提出了專(zhuān)項(xiàng)治理的策略。1重金屬地質(zhì)污染特點(diǎn)危害性較大當(dāng)土質(zhì)環(huán)境受到重金屬污染時(shí)，在該地質(zhì)環(huán)境中種植的農(nóng)作物將直接受到威脅。嚴(yán)重情況下，種植的農(nóng)產(chǎn)品將直接死亡，還有一些農(nóng)作物會(huì)在生存中積累有毒有害物質(zhì)，此種重金屬物質(zhì)匯聚在人類(lèi)食物中,會(huì)嚴(yán)重威脅到人體的健康與生命安全。同時(shí)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境中的重金屬污染物質(zhì)積累到一定含量時(shí)，會(huì)逐步發(fā)生滲透，此類(lèi)元素滲透到地下環(huán)境中，與地下水發(fā)生交融，并通過(guò)地下水流入河流，進(jìn)一步擴(kuò)大污染范圍。生存在此區(qū)域內(nèi)的動(dòng)物飲用了受重金屬污染的水體后，其生命安全也將受到威脅，最終對(duì)生態(tài)環(huán)境、水體環(huán)境、大氣環(huán)境造成負(fù)面影響。隱蔽性較強(qiáng)部分賦存或流入地質(zhì)環(huán)境中的重金屬物質(zhì)，無(wú)色、無(wú)味，難以直接發(fā)現(xiàn)，只有在生物或人體食用后，才展示毒性。為此，可以將隱蔽性較強(qiáng)作為地質(zhì)環(huán)境受到重金屬污染后的一個(gè)主要特點(diǎn)。廣泛性特點(diǎn)隨著我國(guó)工業(yè)建設(shè)水平的提升，市場(chǎng)內(nèi)大型工業(yè)生產(chǎn)基地、工業(yè)企業(yè)數(shù)量也越來(lái)越多。與此同時(shí)，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，許多工業(yè)生產(chǎn)與建設(shè)方在社會(huì)發(fā)展中，只重視生產(chǎn)行為與生產(chǎn)模式帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，并沒(méi)有關(guān)注不合理的生產(chǎn)行為是否會(huì)對(duì)社會(huì)環(huán)境造成負(fù)面影響與威脅［3］。當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)效率越來(lái)越快時(shí)，生產(chǎn)行為所產(chǎn)出的廢水、廢氣、垃圾越來(lái)越多，企業(yè)原有的污染物處理設(shè)備難以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有效處理所有含重金屬物質(zhì)的工業(yè)垃圾。為了滿足企業(yè)的生產(chǎn)需求，生產(chǎn)方不得不直接向水體中排放污染物，或?qū)⑸a(chǎn)中的廢棄垃圾堆放在指定區(qū)域內(nèi)。污染物在長(zhǎng)此以往的堆積下會(huì)發(fā)生擴(kuò)散，最終導(dǎo)致污染范圍越來(lái)越廣。不可逆特點(diǎn)當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境中的重金屬污染物質(zhì)越來(lái)越多時(shí)，土壤結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)將發(fā)生較為直接的改變。盡管土壤自身具備一定的污染物自動(dòng)降解能力,但當(dāng)污染物堆積量過(guò)多時(shí)，土壤的降解難度增加，地質(zhì)環(huán)境無(wú)法有效處理所有污染物質(zhì)，最終造成土壤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，而此種結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變是后續(xù)不可逆轉(zhuǎn)的。2重金屬地質(zhì)污染形成原因2.1自然因素地質(zhì)環(huán)境受到重金屬物質(zhì)的污染，是由多種因素綜合形成的?？梢栽诜治鑫廴境梢驎r(shí)，將污染劃分為土壤污染與大氣污染兩種類(lèi)型。受到地質(zhì)遷移或土層不規(guī)律變動(dòng)等因素的影響，地質(zhì)層也將發(fā)生改變，當(dāng)形成地質(zhì)層的遷移活動(dòng)巖體中含有金屬物質(zhì)時(shí)，遷移行為的發(fā)生將對(duì)土壤環(huán)境造成威脅。隨著遷移范圍的增加，重金屬物質(zhì)發(fā)生擴(kuò)散，從而導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境發(fā)生污染［4］。同時(shí)，形成地質(zhì)土壤環(huán)境的巖體，在自然界中賦存，當(dāng)巖體受到自然環(huán)境的影響時(shí)，所形成的巖體也將在自然界中以重金屬污染形式賦存。當(dāng)環(huán)境空氣質(zhì)量較差時(shí)，大氣環(huán)境中將攜帶以懸浮物形式存在的重金屬物質(zhì)，污染物隨著大氣環(huán)境被帶入大氣中，此種現(xiàn)象也是造成地質(zhì)環(huán)境污染的主要原因之一。此外，當(dāng)出現(xiàn)自然環(huán)境災(zāi)害時(shí)，將產(chǎn)生大量的污染物。例如，火山噴發(fā)、霧霾、火災(zāi)、沙塵暴等，都會(huì)在大氣環(huán)境中產(chǎn)生污染物。植被在進(jìn)行光合作用與呼吸作用時(shí)，會(huì)吸收大氣環(huán)境中的污染物。從而將污染物帶入土壤環(huán)境與水體環(huán)境中。2.2人類(lèi)活動(dòng)人類(lèi)不規(guī)范的社會(huì)行為、不合理的開(kāi)發(fā)活動(dòng)，也是造成地質(zhì)環(huán)境重金屬污染的主要問(wèn)題之一。可將此類(lèi)活動(dòng)劃分為污水灌溉行為、工業(yè)行為、工業(yè)生產(chǎn)行為等。在農(nóng)田灌溉過(guò)程中，為了節(jié)約成本，農(nóng)戶(hù)會(huì)使用不符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的污染與自然水直接澆灌農(nóng)作物。當(dāng)灌溉用水質(zhì)量不達(dá)標(biāo)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致土壤中重金屬物質(zhì)與污染物質(zhì)呈現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)象，最終對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在此過(guò)程中，所使用灌溉水的污染程度不同，所造成的土壤環(huán)境污染現(xiàn)象也是不同的。在工業(yè)生產(chǎn)與建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，將有大量的攜帶重金屬物質(zhì)的水體被無(wú)序排放，這些物質(zhì)的排放會(huì)在不同程度上增加地質(zhì)環(huán)境中重金屬元素含量。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了避免農(nóng)作物與植被的健康生長(zhǎng)，避免蛀蟲(chóng)對(duì)莊稼等作物的健康生活造成影響，農(nóng)戶(hù)會(huì)不規(guī)范的使用一些農(nóng)藥、化肥，而使用此類(lèi)化肥與農(nóng)藥只會(huì)加劇地質(zhì)環(huán)境污染。3治理策略使用有機(jī)肥料代替化學(xué)肥料不合理的農(nóng)業(yè)行為是造成地質(zhì)環(huán)境污染的主要原因。為了解決由于農(nóng)民不規(guī)范使用化肥與農(nóng)藥造成的污染，提出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，使用有機(jī)肥料代替化學(xué)肥料的方式，進(jìn)行地質(zhì)污染物的治理。對(duì)于社會(huì)農(nóng)業(yè)發(fā)展而言，其中最有效且價(jià)格最為低廉的控制污染手段,便是控制土壤中的肥料與化學(xué)農(nóng)藥殘留。在此過(guò)程中，使用有機(jī)肥料進(jìn)行土壤施肥，不僅可以吸收土壤中的重金屬物質(zhì)，還可以減少或降低肥料對(duì)土地造成的污染，從根本層面提升土壤的肥沃程度［5］。同時(shí)，在農(nóng)業(yè)種植的土壤環(huán)境中施加有機(jī)肥料，可以為農(nóng)作物中的益蟲(chóng)生存創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)良好、適宜的環(huán)境。例如，地質(zhì)層中的蚯蚓，不僅可以起到疏松土質(zhì)環(huán)境的作用，同時(shí)也可以輸送土體，吸收地質(zhì)層中的有害重金屬物質(zhì)?？梢岳抿球镜倪@一優(yōu)勢(shì)，為其創(chuàng)造環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)基于生態(tài)環(huán)境自然規(guī)律，進(jìn)行農(nóng)作物與農(nóng)田土壤的修復(fù)與綜合治理。而使用此種方法治理的地質(zhì)環(huán)境，將更加有助于高質(zhì)量農(nóng)作物的產(chǎn)出，進(jìn)而打造具有生態(tài)化優(yōu)勢(shì)的農(nóng)田，培育具有綠色化優(yōu)勢(shì)的有機(jī)農(nóng)作物食品，從根本控制地質(zhì)環(huán)境中農(nóng)藥殘留造成的污染問(wèn)題。此外，在治理重金屬污染的地質(zhì)環(huán)境時(shí)，應(yīng)明確自然界中的一些特殊植被也可以起到凈化環(huán)境的作用。例如，部分根植在土層中的植物可以在生命活動(dòng)中持續(xù)吸收土壤內(nèi)的重金屬物質(zhì)，凈化生態(tài)環(huán)境，保護(hù)土壤，維護(hù)區(qū)域生態(tài)圈平衡［6］。此類(lèi)植被包括芥菜、鴨院草等，通過(guò)施加有機(jī)肥料，在農(nóng)田中種植此類(lèi)植被，可以利用其吸收土層中的Cd金屬元素，同時(shí)利用紫云英植被，吸收地質(zhì)層中的硒金屬元素。目前，使用此種方式進(jìn)行重金屬地質(zhì)污染的治理，是一項(xiàng)較為先進(jìn)、科學(xué)、合理、有效的治理手段。從源頭控制重金屬污染物的排放要想實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬地質(zhì)污染的徹底根治，需要從污染源入手，從根本控制重金屬物質(zhì)的排放。例如，可在重金屬地質(zhì)污染嚴(yán)重的地區(qū)建立環(huán)境監(jiān)測(cè)站，通過(guò)定期采樣與實(shí)驗(yàn)室分析的方式，掌握污染源，明確地質(zhì)環(huán)境中重金屬物質(zhì)的來(lái)源。根據(jù)不同工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目在社會(huì)中的關(guān)注度及該地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展對(duì)環(huán)保的要求，在生產(chǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)做好綠色工程引領(lǐng)和帶頭工作。例如，在工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目的項(xiàng)目準(zhǔn)備階段，編制項(xiàng)目實(shí)施階段的綠色與環(huán)境保護(hù)方案，在生產(chǎn)行為執(zhí)行過(guò)程中嚴(yán)格按方案落實(shí)環(huán)保工作。同時(shí)，建立健全綠色施工管理體系與管理制度，監(jiān)督執(zhí)行此項(xiàng)工作，按照當(dāng)?shù)嘏c環(huán)境監(jiān)管單位的環(huán)保要求，投入足夠的人員和設(shè)施。在此基礎(chǔ)上，做好對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的“三廢”排放控制工作，在工業(yè)項(xiàng)目正式開(kāi)展前，由技術(shù)部門(mén)在“三廢”排放口進(jìn)行技術(shù)檢測(cè)。即在生產(chǎn)端投入大量的含有重金屬污染物質(zhì)的廢水與廢氣，啟動(dòng)凈化機(jī)械后,檢測(cè)由排出口排放的廢水或廢氣中重金屬污染物含量、濃度，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)或達(dá)到大氣環(huán)境排放指標(biāo)后，為此單位批準(zhǔn)工業(yè)生產(chǎn)資質(zhì)。同時(shí)，嚴(yán)格監(jiān)督與檢查生產(chǎn)單位的生產(chǎn)鏈路，不定期抽查工業(yè)生產(chǎn)行為中是否存在不合理或不科學(xué)的行為，誘發(fā)重金屬地質(zhì)污染。此外，明確地區(qū)生活用水的排放中可能也存在污染地質(zhì)環(huán)境的重金屬物質(zhì)，因此，需要在城市排水管網(wǎng)中集成凈化裝置，以此種方式，確保所有排放的水體不會(huì)對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成負(fù)面影響與干預(yù)。合理引進(jìn)工程治理技術(shù)與化學(xué)治理技術(shù)除上述提出的治理策略外，還可以引進(jìn)工程治理技術(shù)與化學(xué)治理技術(shù),對(duì)重金屬地質(zhì)污染問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)治理。工程治理技術(shù)是指基于物理技術(shù)，對(duì)重金屬地質(zhì)污染進(jìn)行處理。在對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行采樣分析與檢測(cè)后，及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染的初步階段，并采用客土、翻土、換土等手段，進(jìn)行土壤結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換。在此項(xiàng)工作中，可以輔助現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)。例如，使用電解法、去表土法、淋洗法、熱處理法等［7］。但上述提出的處理技術(shù)僅適用于重金屬地質(zhì)污染的初期階段，一旦在操作處理時(shí)出現(xiàn)行為方面的不當(dāng)問(wèn)題，會(huì)加劇后續(xù)治理工作的難度。例如，在使用翻土法進(jìn)行重金屬地質(zhì)污染治理時(shí)，一旦出現(xiàn)處理不當(dāng)，會(huì)發(fā)生重金屬污染轉(zhuǎn)移問(wèn)題，還會(huì)使土層深處的地下水環(huán)境受到威脅。因此，在綜合治理過(guò)程中，需要結(jié)合重金屬地質(zhì)污染程度與污染階段，選用合理的工程治理技術(shù)。化學(xué)治理技術(shù)是指基于化學(xué)技術(shù)對(duì)重金屬地質(zhì)污染的治理。例如，可以在污染區(qū)域的土層中撒入一定量的土壤改良試劑、洗滌試劑、抑制試劑，通過(guò)此種方式，增加土壤整體的有機(jī)性與顆粒黏稠度，降低土壤中重金屬污染物質(zhì)的生存性，并避免金屬元素與游離狀態(tài)