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土壤污染防治前景范文1
关键词：污染土壤；土壤污染；微生物修复
中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-02-0079-2
随着工农业的发展以及农用化学物质用量和种类的增加，土壤污染日趋严重，污染程度不断加剧，污染土壤面积逐年扩大，土壤污染成了全世界普遍关注和研究的主要环境问题。
1 我国土壤污染的现状及危害
土壤污染是指人类活动所产生的污染物从而使土壤的性质、组成及性状等发生变化，导致污染物质在土壤中的积累，破坏了土壤的自然生态平衡，使土壤的自然功能失调、土壤质量发生恶化的现象。
1.1 我国土壤污染的现状
我国目前土壤污染主要表现在土壤污染程度加剧、污染类型复杂多样以及对土壤污染认识和重视不够，资金投入不足，防治土壤污染的法律依据及有关土壤环境评价标准体系不完善，防治土壤污染的措施缺乏有效性和针对性等。
1.2 土壤污染的危害
土壤污染与水污染、大气污染有极大的不同，具备隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆转性和难治理性等特点，土壤一旦受到污染，则需要很长的治理周期和较高的投资成本，造成的危害也比其他污染更难消除，因此其造成的危害也大，主要表现在以下方面。
1.2.1 土壤污染导致严重的直接经济损失 土壤污染后，有机、无机毒物在土壤中过多滞留，改变了土壤的理化性质，土壤盐碱化、板结，破坏土壤生态平衡，直接影响土壤生态系统的结构和功能，造成严重的无法估量的经济损失，仅以土壤重金属污染为例，全国每年因重金属污染而造成的经济损失达就达200亿元。
1.2.2 土壤污染导致生物品质不断下降 因农田施用化肥，大多数城市近郊土壤都受到不同程度的污染。许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、砷、铬、铅等重金属含量超标或接近临界值。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差，易烂，甚至出现难闻的异味；农产品的储藏品质和加工品质也不能满足深加工的要求。
1.2.3 土壤污染危害人体健康 土壤污染后一方面造成有害物质在农作物中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病；另一方面，污染土壤中的病原微生物也有可能通过各种途径进入人体，引起人的疾病，最终危害人体健康。
1.2.4 土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。
1.2.5 土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。
2 污染土壤微生物修复技术的原理
微生物对污染土壤中污染物的降解与转化是污染土壤微生物修复的基础。污染土壤微生物修复技术的原理就是采用一定的工程技术，筛选能高效降解污染物的优良微生物菌种，人为创造有利于优良降解微生物生长的环境条件，结合工程技术，促进微生物对污染土壤中的污染物的降解与转化，使污染土壤恢复到污染前的水平，根据污染土壤类型的不同，主要介绍重金属污染土壤和有机污染土壤的微生物修复原理。
2.1 重金属污染土壤
重金属污染土壤的微生物修复原理主要是通过微生物对土壤中重金属的固定、移动或生物转化，改变重金属在土壤中的环境化学行为，从而达到生物修复的目的，主要包括生物富集和生物转化。在重金属污染土壤中，本身存在或人为加入一些对有毒重金属离子具有抗性的特殊微生物类群，这些特殊微生物类群能够把重金属进行生物转化，其主要转化机制包括微生物对重金属的生物氧化、还原、甲基化、重金属的溶解和有机络合，从而改变其毒性，使重金属污染土壤得到修复。
2.2 有机污染土壤的微生物修复原理
有机污染土壤的微生物修复原理主要是大部分有机污染物可以被微生物胞外或胞内降解、转化，降低其毒性或使其完全无害化。微生物对有机物的胞外降解主要是微生物能够分泌降解有机污染物的胞外酶；微生物胞内降解主要是污染物能通过主动运输、被动扩散、促进扩散、基团转位及胞饮作用等进入微生物细胞内后，由微生物细胞分泌胞内酶降解。降解作用主要有氧化作用、还原作用、基团转移作用、水解作用以及酯化、缩合、氨化、乙酰化、双键断裂及卤原子移动等类型。
3 污染土壤微生物修复技术的影响因素分析
污染土壤微生物修复过程实质上是微生物对污染物的降解与转化过程。因此，在选择利用和实施污染土壤微生物修复技术时，一定要考虑其影响因素，以保证微生物修复的效果。主要包括以下六个方面。
3.1 微生物的种类和性质
污染土壤微生物修复技术中，对修复起核心作用的是微生物。选择优良的微生物菌种，是污染土壤微生物修复取得良好效果的前提。用作污染土壤微生物修复的微生物有土著微生物，外来微生物，基因工程菌（GEM）三大类。土著微生物存在生长慢，代谢活性不高，但适应快，目前在大多数微生物修复工程中实际应用的都是土著微生物；外来微生物是指为了提高污染物的降解速率，人为接种的一些降解污染物的高效菌，采用外来微生物接种是会受到土著微生物的竞争，因此要加大接种量；菌因工程菌是采用遗传工程手段将多种降解基因转入同一微生物中，从而获得更广谱的降解能力，但基因工程菌的实际应用在美、日等国，受立法控制。因此，污染土壤微生物修复技术中微生物的选择，对修复效果起关键作用。
3.2 微生物营养盐
污染土壤微生物修复过程中，为使污染物达到完全降解或是降解更充分，必需供给处理微生物合理的营养。因为在污染土壤中，污染物过量积累，可能品种单一，营养元素严重失衡，因此，在处理过程中，一定要添加营养盐。营养盐的添加，一定要通过可行性实验确定。
3.3 溶解氧
土壤具有团粒结构，是气、固、液三相体系。污染土壤因污染物种类和数量不同，溶氧也有差别。良好土壤溶氧在5mg/L左右，污染土壤由于污染物而变低。为保证污染土壤微生物修复过程中微生物的生长和对污染物的充分降解及有效转化，一定要保证氧的供给。在工程实际中，常采用鼓风机向地下鼓风以补充污染土壤中的氧。
3.4 共代谢基质
微生物对环境中污染物质之所以有强大的降解与转化能力，除了因为它本身个体小，比表面积大，种类多，分布广，适应力强，代谢类型多样，代谢速率快外，还有一个重要的特点，就是微生物具有共代谢作用。在污染土壤中添加化学结构与污染物类似的共代谢基质，一方面，可以富集共代谢微生物；另一方面共代谢基质能促使微生物对难降解污染物的分解。因此共代谢基质的种类和数量是影响污染土壤微生物修复技术效果的一个很重要因素。
3.5 污染土壤的特性
污染土壤的特性影响修复过程中污染物和微生物的相对活性，最终影响修复速度和程度。土壤可分为气体、水分、无机固体和有机固体四个组分，有机固体能吸附阻留有机污染物，降低其在土壤中的运动性，同时这种固定化分延长微生物对有机污染物的降解与转化。
3.6 污染物的物理、化学性质
污染土壤中污染物的物理化学性质也是影响污染土壤微生物修复技术的一个重要因素。主要包括淋失与吸附、挥发、生物降解和化学反应四个方面的性质。了解污染土壤污染物的性质是判断能否采用微生物修复以及采取相应的对策，强化微生物修复过程。
3.7 微生物的环境因子
影响污染土壤微生物修复的因素除了以上因素外，微生物生长的环境因子如温度、pH、水分等，也是影响污染土壤微生物修复技术效果的重要的环境因素。
4 污染土壤微生物修复技术的应用前景
污染土壤微生物修复技术具有耗资少，处理效果好等优点，引起许多国家的重视，我国也成立了专门的机构，旨在研究和推动污染土壤的修复工作。通过研究人员的努力，污染土壤微生物修复技术已走出实验室，并在许多受有毒有害有机污染物污染的土壤修复计划中得到应用，一些工程技术如原位处理、生物通风、挖掘堆置处理、反应器处理等已经比较成熟，随着土壤污染问题的日益严峻，随着国家对环保的日趋重视，随着国民环保意识的增强，污染土壤微生物修复技术必将展现更广的应用前景。
参考文献
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[2] 孔繁翔等.环境生物学[M].北京:高等教育出版社,2000.
[3] 陈剑虹.环境工程微生物学[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003年7月.
土壤污染防治前景范文2
污染场地修复作为地产开发的上游环节，商机初现，各方力量纷纷试水产业链各环节。但在缺乏相应法律法规的“主持”下，野蛮生长与无序竞争成为主调，成熟国家的治理经验值得借鉴。
城镇化撬动土壤修复市场
在刚刚过去的2013年，位于高新区舜泰广场的北京建工环境修复有限责任公司山东分公司开始大肆招聘。这个成立一年的公司并不被人熟知，其主要业务是“土壤修复”：以污染场地调查评估及修复业务为主业，生态与水体修复业务为辅，并且提供全过程的环境咨询和设备药剂服务，可为修复不同类型的污染场地提供从前期到后期包括“场地调查、风险评估、工艺选择、方案制定、工程设计、工程实施、竣工验收、商业运营、后期评估等”一站式服务和全方位解决方案。
这个专心于土壤修复的企业一方面积极与传统科研机构的合作成立修复技术研发中心、工程技术中心等，借助外部知识力量提升自身技术；另一方面，凭借区域优势抓住了城市改建的机遇成长为全能型选手：国内第一例农药污染场地、焦化场地、石化场地修复项目均由其操作完成。
据公开资料显示，该公司的业务范围遍及鲁豫各地市，近年来，随着建设大而强、富而美的新山东战略和建设中原经济区的宏伟蓝图的提出，其环境修复事业得到了广阔的发展空间。
在经历30年的快速发展后，中国受到污染的土壤面积有多广？目前并没有权威部门披露相关信息，但层出不穷的食品安全事件正是这一问题的表征。环保部曾联合国土资源部斥资10亿元，耗时6年时间对全国的土壤污染情况进行摸底，然而最终这一调查结果被束之高阁，未能公开。中国土壤污染的严重程度不言自明，但真实情形却“犹抱琵琶半遮面”，从而给土壤修复行业蒙上了一层神秘面纱。
“毒地”规模庞大，但具有商业修复可能性的则相对“瘦小”许多。由于受到修复资金短缺等限制，污染地块必须要具备后续开发价值，地方政府才有足够的动力与资金去修复。随着城市的发展和扩容，城市建设用地规模紧张，原工业、矿业用地，市郊的生活垃圾用地，或其它特殊用地（如危险品生产、贮运、处理处置等用地）都可能变身城市新区的一部分，污染地块必须经过治理方可再规划，而这部分治理成本通常都能够通过地块拍卖或升值收回。这也是为什么在城区污染场地修复、矿山土地修复和耕地修复三种土壤修复类型中，污染场地修复成为掘金焦点的原因。
据中科院地化所估算，目前中国城市受重金属污染地块共有七八百块，以此推算场地修复市场规模不下千亿元。而在未来，随着环保立法的跟进，矿山污染、耕地污染等更严重的问题或可解决资金难题，土壤修复企业的市场空间将进一步扩容。事实上，在环境产业发达的国家，土壤修复产业在环保行业中的产值份额高达30%-50%，而这一比例在中国当前还不到1%。“十二五规划”中，节能环保行业总产值将在2015年达到4.5万亿元，庞大的基数效应加乘规模占比的攀升，可以预见，现在还稍显冷门的土壤修复产业在日后将攫取更多的注意力和资本的关注。
40%高毛利集结产业资本
土壤修复行业刚刚起步，2011年，有20多家以“环境修复”为关键词的新公司注册，现在仅北京地区就已增加到100多家。行业前景看涨，传统的专业技术力量和受前景及高利润率诱惑的企业一同涌入，共同塑造着现下野蛮生长、无序竞争的行业格局。
从程序上看，土壤修复的过程大致可分为污染土壤的环境评估、修复方案的咨询设计、修复工程的实施，及修复后的验收测评。不过，由于中国土壤修复产业目前主要服务于房地产开发，且无相关法律法规约束，因此具体如何操作还是由开发商说了算。各地环保局科研所及相关院校如中科院南京土壤研究所、清华大学环境学院、中国地质大学等，由于具有专业知识上的积累，主要参与环境风险评估、方案咨询设计及验收测评这三个环节。在政府立项的重难点示范工程中，由于具备政治资源及地缘的优势，也会出现由科研机构全面负责的案例。但科研机构在产业中面临着施工资质缺乏、需借助外力修复施工以及实施效果好的修复技术因耗时长而难以进入商用市场两大竞争劣势。
相比科研机构，专业的土壤修复企业凭借资本和技术引进扮演着创新者的角色，其优势在于具有更好的市场敏感度，且能更方便地提供一站式服务。北京建工环境修复有限责任公司即是案例。而在长三角等地，以杭州大地环保、北京高能时代为代表的民营企业则在分食着中小型土壤修复项目。
资本同样已悄然入驻。北京建工环境修复得到了红杉资本、北京国资部门及中持环保等的增资入股，而德丰杰基金也在密切关注这一产业中的投资机会。土壤修复产业的快速增长和高毛利是实业及资本捧场的重要因素。从创业板上市公司永清环保（300187）2012年的年报中不难看出，重金属土壤修复的毛利率高居所有业务之首，达到40%，且2012年的营收同比增长了2.6倍。
与土壤修复相关的土壤质量检测是另一大商机。引入第三方来评估场地污染情况及修复后的效果，将使修复过程更加透明。不过，土壤检测作为环境检测中的一个分支，目前只要取得CMA资质认可的机构，就可向社会出具具有证明作用的数据和结果。因此这一领域的掘金者是现成的，竞争也已相当激烈，科学院所下辖的检测中心如清华大学环境质量检测中心、专业的第三方检测企业如华测检测等均已覆盖这一业务，并可实现网络下单、异地送检等一站式服务。
同样经历过“先污染、后治理”的发达国家拥有着成熟的环保产业，海外环保巨头在中国污水处理等领域占尽技术及资本优势，不过在土壤修复行业则受到政策掣肘。因为土地污染数据的敏感性，目前外资企业主要参与方案咨询设计环节，而未能进入修复施工领域。不过巨头们并不甘心就此蛰伏，而是通过与中资企业合作等各种方式潜伏其中。
由于中国土壤修复行业暂无具体法规，对企业的准入门槛和资质也尚未有明文定规，在有的地产商那里，土壤修复工程简化成两个词―“挖走，埋掉”。只要不影响自己开工，是否造成“二次污染”不用理会。在地产商偏好于以价格高低决定项目权的大环境下，专业的土壤修复企业抵不过挖土方的工程队也是常有之事。中国环境修复网总编高胜达就评论道，据2012年相关统计，100多家企业在做土壤修复相关的事情，但真正有能力做好的不足10%。
法治与环节独立：成熟市场的修复经验
巨大的掘金价值伴随着法律空白下的无序竞争，是没有“裁判”的必然现象。虽然中国早在2006年就已经开始了相关法案的起草工作，但尚未形成有效的土壤污染综合防治体系，缺乏土壤污染治理的专项法律法规。作为立法组的首席专家，武汉大学环境法研究所所长王树义曾于2013年初透露，酝酿多年的土壤污染防治法不久将出台，该法将最终确定以“治”为重点，“防治兼顾”的立法方向。
从环保产业发达的国外市场来看，有法可依将是产业发展的有力催化剂。日本在上世纪经历“四大公害事件”后，先是于1970年颁布了《农用地土壤污染防止法》，2002年又出台了主要针对城区工业迹地污染的《土壤污染对策法》。据日本环境省土壤环境中心的初步计算，仅《土壤污染对策法》就催生出13.3万亿日元的行业产值规模，其中调查费用2.3万亿日元，净化费用11万亿日元。该法的实施还刺激了土壤污染评价、土壤调查对策工程中介，以及与土壤污染有关的保险业务、金融业务等相关产业的发展。法律的“定责机制”无疑将保障修复资金来源，国家专项基金援助也必不可少。
土壤污染防治前景范文3
关键词：铅污染 重金属污染 治理 方法
土壤是人类赖以生存的必要条件，也是重金属元素在循环的过程中的必要环节。土壤的重金属污染是指在人类的生产活动中，排出重金属含量较高的物质散落在土壤中，在土壤中形成反应，超过一定时间后其土壤的微量金属含量值超过土壤本身的微量金属含量值，最终导致土壤重金属含量过高的一种现象。在重金属污染的土壤中耕作农作物，农作物也会受到重金属污染，人们长期食用后致使重金属在体内累积，严重危害了人们的身体健康，而降水、灌溉等使重金属从地表流入到地下水中，也可导致地下水重金属污染。铅污染是重金属污染之一，在治理铅污染的过程中，要以预防为主，防治兼施的方式进行治理。其治理方法包括物理方法、化学方法及生物方法。
一、土壤铅污染的治理方法
（一）物理方法
通过物理方法对土壤铅污染进行治理，主要以换土、隔离、客土以及电化学的方法进行处理，从而减轻土壤的铅污染并防止其扩散。
换土法是指将受到铅污染的土壤进行固定移除，移除后将没有被污染的土壤进行填补。隔离法是指以修建墙体的方式进行对铅污染区域的隔离，将其污染控制在一定的范围之内。受成本等方面的影响，隔离法只适用于受污染面积较小且污染相对严重的区域。客土法是将表层的土壤通过采用机器挖翻的方法与深层土壤调换，再向土壤调换处加入新土，从而降低被铅污染的土壤及植物的污染程度。电化学法是通过增加直流场，使土壤中的铅离子在直流场的作用下，发生氧化还原反应。从而达到去铅的目的。以上方法都能够对土壤铅污染进行有效的治理，但这些方法在实施的过程中会耗费大量人力物力和财力，而且对修复后的铅污染土壤进行处理的难度也很大，所以不适合广泛推广。
（二）化学方法
化学方法中主要采取化学修复的方法对铅污染的土壤进行治理。化学修复法是通过利用化学试剂加入到受铅污染的土壤中，使化学试剂与铅元素发生化学反应，而达到铅离子的降低或迁移。进行化学修复法的主要的方法有化学固定法、淋洗液洗脱法、螯合剂处理法、氧化还原法等方法。
化学固定法是通过固定剂与土壤中的铅元素进行化学反应，降低其生物有效性和迁移性，使土壤含铅程度降低，从而达到降低土壤铅污染的目的。淋洗液洗脱法是通过选取土壤淋洗液对铅污染的土壤进行淋洗，使铅离子由固体形态转化成液体形态，再将回收的淋洗液进行处理。螯合剂处理法也称为整合诱导修复技术，是通过促进植物对铅的超吸收而达到预期目的。常用的螯合剂主要有两种，分别是小分子有机酸类螯合剂和氨基多羧酸类螯合剂。此方法的优点在于能够快速降低土壤含铅量，缺点在于使用中存在水污染的风险，并能对植物产生危害。氧化还原法就是在受铅污染的土壤中添加还原剂，使其与土壤发生氧化还原反应，使土壤中的铅元素低化，从而降低土壤中铅的毒性和活性。
（三）生物方法
生物修复技术早在上世纪90年代初就已经兴起，它是一种新型治理土壤铅污染的技术，其方法旨在通过利用生物的一些特性来抑制土壤污染的生物方法，生物修复技术主要包括的内容有：植物修复技术、微生物修复技术、动物修复技术以及基因工程技术和细胞工程技术等。利用这些方法治理土壤铅污染的优势在于二次污染小、治理成本低、操作相对简单和治理效果显著。植物修复技术是指通过利用某些植物对土壤铅元素吸收的方法进行减少土壤中的铅含量，这种方法既快捷又简单方便，并且比较经济适用，符合生态发展要求，具有相当广泛的发展前景，其方法手段主要有植物挥发、植物提取和植物钝化三种。微生物修复技术是指通过利用微生物进行对土壤中铝元素进行化解，从而使土壤铝污染得以减轻。动物修复技术是指利用蚯蚓对矿山土壤污染进行治理，通过大量放养蚯蚓使之在土壤中对有毒物质进行体内分解，这种方法不仅治理成本低，而且还没有二次污染，是一种改良土壤的好方法。基因和细胞工程技术则是通过改变细胞内的关键酶或酶系统，可以提高微生物的降解速率，并形成降解有毒污染物的新型催化活性，从而对土壤铝污染进行治理。
（四）对污染源头的寻找与防治
如果土壤存在铝污染，则一定有其污染源，如果一昧的对铝污染进行治理，而不寻找其源头，那么治理也将毫无意义，所以，必须对造成土壤铝污染的污染源进行寻找，并杜绝铝污染现象的再次发生，而且找到污染源后必须通过以上方法去解决土壤铝污染问题，只有这样，土壤的铝污染才会得到根治。
二、土壤铅污染治理的意义
对土壤铝污染进行治理，具有重大的现实意义。
（一）对土壤铝污染进行治理可以使土壤的毒性减弱或消除，使土壤恢复正常的机能，从而适合植物的生长，为人类的生存环境的改善创造条件。
（二）污染是目前社会比较关注的公共话题，解决了土壤的铝污染，有利于可持续发展战略的实施。
（三）农作物的生长离不开优质的土壤，对土壤铝污染进行治理，利于农作物的种植，为人们的物质生活提供保障。从大的角度来讲，可以提升国家的粮食储备能力。
三、结束语
目前随着社会的不断发展，城市工业化不断加快，环境及土壤的污染也日益严重，因此对污染的治理工作显得尤为重要。针对污染的治理，需要我们采取适当的方法去进行，不要盲目的去进行治理，而导致土壤污染的状况恶化，要根据其污染的性质及污染的来源去进行综合治理，要利用科学技术进行对其改造，并以预防为主，防治兼施的原则去认真看待土壤的重金属污染。
参考文献：
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土壤污染防治前景范文4
摘要：
该文初步介绍了我国工业污染土壤修复的现状与市场、工业污染土壤修复市场的各参与主体和我国土壤修复企业的状况，详细分析了土壤修复项目的成本与收益，从经济价值方面讨论了土壤修复产业的发展，最后提出了土壤修复市场良性发展必须解决的问题。
关键词：
工业污染土壤修复；收益；成本；经济价值
随着我国近30多年经济的快速发展，环境污染已经成为越来越突出的问题。环境污染已从显性的大气污染、地表水污染，发展成为隐性的土壤污染和地下水污染，已广泛地被国民所关注。环境是人类生存和发展的基本前提，环境为我们生存和发展提供了必需的资源和条件。保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，已成为各届政府管理的重要任务，“十”更是将环境保护、资源节约、能源节约、发展可再生能源和污染（水、大气、土壤）治理等统一为“生态文明”的概念，并且对它的重视上升到空前的高度。现我国经济转型升级、加快推进城镇化进程，调整产业结构，城市规划用地采取“退二进三”，对工业污染场地的再开发利用提出了新的要求。一系列文件《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》（环发[2012]140号）[1]、国家环保部（原环保总局）于2004年下发文件明确要求“对于已经开发和正在开发的外迁工业区域，要尽快制定土壤环境状况调查、勘探、监测方案，对施工范围内的污染源进行调查，确定清理工作计划和土壤功能恢复实施方案，尽快消除土壤环境污染”，国家环保部的污染场地管理系列文件（征求意见稿）等为土壤修复产业的发展提供了政策支持；近期国务院印发《土壤污染防治计划》(国发[2016]31号)[2]更是将土壤污染防治以及污染土壤的修复工作上升到了空前的高度，如此多的政策驱动着污染土壤修复市场的发展，本文从另一角度土壤修复市场的价值驱动讨论了工业污染场地土壤修复市场的发展。
1工业污染场地修复的现状与市场
工业污染场地修复最先受到重视，其根本原因是“退二进三”政策的实施过程中暴露出大量环境危害和健康风险问题。城市化进程加快以及房地产行业的迅速崛起，导致大中城市出现了大量的工业企业搬迁行动，在对企业迁出土地进行再开发利用过程中，城市工业污染场地的危害也逐步地显现出来。在工业污染场地方面，可分为污染企业工业用地以及工业废弃地等类型，以工业废弃地的污染影响最为明显。按最低技术成本估算，工业污染场地土壤修复的资金需求下限最低1.06万亿，而上限达到9.50万亿[3]。表1给出了我国土壤修复潜在市场容量的预测情况。[表中小括号内的数据为换算成法定计量单位“公顷（hm2）后的数值”]根据中国环境年鉴，我国关停转迁的企业数量从2001年的6611家快速增长到2008年的22488家，增速为每年1984家，共计约10万家。经过多年的尝试与探索，我国北京、重庆、广州、上海以及江浙等地陆续完成数十个污染场地的调查与修复工作，总投资额近百亿。预计近几年内工业污染场地修复的市场规模可达数百乃至千亿元级别[4]。2015年全国土壤修复项目合同签约额达到21.28亿，比2014年的12.74亿元增长了67%，土壤修复市场发展势头迅猛[5]。据中国产业信息网，预计从2014年至2020年，国内土壤修复市场规模可达6856亿元，市场修复资金预测情况见图1。
2工业污染土壤修复市场各参与主体
工业污染土壤修复市场各参与主体包括：污染土壤修复出资方（原工业生产企业，政府，PPP模式和地产开发商等）、调查评估企业、分析检测企业、修复方案设计企业、修复工程实施企业、修复环境监理企业以及修复验收单位。污染土壤修复出资方负责整个污染场地的调查评估、分析检测、修复方案设计、修复工程的实施，修复环境监理、修复验收各个环节的沟通与协调，将污染场地修复治理工作按预期到环保局备案，以达到再开发利用的要求。调查评估企业负责组织调查场地污染物来源、场地环境调查布点，利用分析检测企业给出的土壤中污染物的分析数据通过场地概念模型结合场地的水文地质条件和污染物的迁移情况详细精确地分析污染范围及深度。分析检测企业按检测方案设计的污染物指标分析各指标的浓度。修复方案设计企业根据调查评估企业的评估报告设计出修复工程的实施方案，确定修复范围以及各污染物的修复目标值。修复工程实施企业按修复设计方案进行污染土壤的修复工程，以期达到预期的效果。修复环境监理企业负责监督修复工程实施企业的施工方案与设计方案的一致性以及修复工程实施过程中的各项环保措施，防止发生二次污染及扰民。修复验收单位负责对修复工程效果进行验收，以期达到再开发利用的要求。
3我国土壤修复企业的状况
《2014—2019年中国土壤修复行业市场分析及投资趋势预测报告》中指出，截至2013年9月底，全国土壤修复企业已达300多家。土壤修复产业链从上至下包括：前期的调查评估、中期的咨询和修复，以及后期的验收工作。从产业链角度来看，我国土壤修复行业既有综合性企业，也有专注于修复咨询、技术支持、调查评估、修复工程、第三方检测，甚至学术研究、地质矿山、土壤肥料、土方工程和植物营养等某一方面的企业和机构。土壤修复行业的经营主体主要有环保企业、科研院所以及政府的环保事业单位，环保企业中多为大型国有企业或有地方背景的民营企业，而外资企业则通过合资路径积极进入国内市场。从企业规模上看，规模相对较大、工程经验丰富的企业较少，除了已上市的湖南永清环保（注册资本2亿元，国企）外，北京建工环境修复（注册资本500万，国企）、北京金隅红树林（注册资本500万，国企）、江苏大地益源（注册资本5000万，民企）以及中节能大地等属于该领域规模较大的企业，其他企业均规模较小并缺少项目经验；而除以上本土企业外，越来越多的外资企业（如美国ESD和日本同和）凭借其技术与经验优势也纷纷进入中国市场。从区域分布上来看，各地区的资金充裕情况首先决定了其土壤修复项目的多寡，如北京、上海、广州、江苏、浙江和湖北等经济较发达的省市开展的土壤修复项目数量基本位于前列，可见经济发达及城镇化快速发展的城市其土壤修复项目也较为密集。表2汇总了2013年公布的16个土壤修复项目中标企业及修复资金情况。
4工业污染土壤修复的价值
驱动对一块已被污染的场地进行的污染土壤修复，由于政策性的驱动，该场地需进行修复。场地修复的出资方受资金和对修复市场的不甚了解，实施过程进展缓慢。随着土壤修复市场相关标准、法律和法规的逐渐完善，项目开展筹集资金的多样化以及投资风险可控性的增强，必将引导资本进入土壤修复市场，从而引领污染土壤修复市场的蓬勃发展[6]。GP=P-C（1）P=∑Pi（2）C=∑Ci（3）上述各式中：GP为项目利润；P为项目收益；C为项目成本；Pi为项目子收益；Ci为项目子成本。项目收益包括：资产销售P1（销售实体产品所有权）、使用收费P2（通过特定的服务收费）、授权收费P3（知识产权授权使用）、服务收费P4、租赁收费（暂时性排他使用权授权）、经济收费P5（提供中介服务收取佣金）和效果收费P6（提供服务效果价值收费）等。项目成本包括：场地调查风险评估费用C1、分析检测费用C2、修复方案设计费用C3、修复工程实施费用C4、修复工程实施环境监理费用C5以及修复工程竣工验收费用C。其中项目成本中耗资最大的是修复工程实施费用。工程实施前期的场地调查、风险评估和分析检测做得越详细，修复工程的污染面积及污染深度就越小，修复工程的土方量就越小，即随着C1和C2投入的加大（凭借调查的详细程度和经验判断有无必要加大，加大后是否能够减少土方量）,C4是呈几何级别的降低，相应的C3、C5和C6亦呈算术级别的降低。项目收益中各个子收益与其成本投入密不可分，整个修复工程做得好，为其各个子收益的预期提供了保证并降低了出资方的风险。项目出资方依其收益与成本的平衡合理地选取项目实施的整个程序，做到工程合理合规，技术可行，政策可行，外加考虑整个实施周期的时间成本和大众关心的环境问题造成的舆情，做好污染土壤的修复工作，有序地推动土壤修复市场向着政府、民众、出资方以及参与单位多者共赢的方向良性发展，从而以价值驱动整个土壤修复产业的蓬勃发展。
5结语
我国土壤修复行业目前所处的位置仍是产业成长的起步阶段，人员、技术和装备仍处在初期阶段，污染土壤修复技术的研发和应用还处在试验阶段，土壤修复的标准[7]与法规也处在不断完善过程中。当前我国土壤修复产业的产值尚不及环保产业总产值的1%，而发达国家土壤修复产业的产值已经达到30%以上。从各届政府的工作报告及“十”的工作报告中我们可以看到，政府对环境污染问题越来越重视，对环保产业的发展越来越支持。我国正处于全面建设成小康社会的关键时期，也处于工业化和城市化快速推进的重要阶段，工业用地的搬迁再利用势必加快土壤修复产业的快速发展；国民素质的提高及环保意识的增强，势必导致政府环保决策更加关注民生，对污染土地的再开发利用不断提出新的环保要求。政策驱动、价值驱动，多方合力，土壤修复产业的发展空间巨大就不再是一纸空文。土壤修复产业是一项新产业，其发展过程必须解决技术力量的提升，科技人才的培养，装备设备的升级改造以及政策、标准、法律、法规的完善[8]等几个环节的问题，为环保从业企业带来机遇的同时也使环保从业企业面临着挑战。
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土壤污染防治前景范文5
关键词 土壤；重金属污染；现状；修复技术
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）09-0229-03
重金属是指比重大于5.0 g/cm3的金属元素，包括Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Hg、As、Fe、Mn、Mo、Co等。通常自然界中重金属元素的背景值很低，其暴露不会对周围环境造成影响。但由于工业生产规模扩大，城镇化迅速发展，在农业生产中，污水灌溉和化肥、农药的使用量加大，导致土壤系统中重金属不断累积，明显高于其背景值，从而恶化了生态环境的质量，并通过食物链直接危害人体健康。据统计，全世界平均每年排放Hg约1.5万t，Cu 340万t，Pb 500万t，Mn 1500万t，Ni 100万t[1]。随着重金属污染问题的日益突出，土壤污染防治工作已在“十一五”期间被提上中国环境保护工作的重要议程，并成为第1个“十二五”国家规划。针对上述情况，笔者结合我国土壤重金属污染的现状，对当前土壤重金属污染的修复技术及其作用机理进行分析，并总结其各自的优势与不足，以期为综合治理土壤重金属污染提供参考依据。
1 我国土壤重金属污染现状
我国面临着相当严峻的土壤重金属污染问题。农业部调查数据显示[2]，我国约140万hm2的农业用地采用污水灌溉，受到重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%。据有关资料表明，我国重金属污染的农业土地面积为2 500 hm2左右，导致粮食减产逾1 000万t，并造成1 200万t以上的粮食被重金属污染，将各项经济损失进行合计，至少高于200亿元[3]。污染土地中，严重污染面积占8.4%，中度污染面积占9.7%，轻度污染面积占46.7%。Hg 和Cd 的污染面积最大。如上海农田耕层土壤Hg、Cd含量增加了50%，江西大余县污灌引起的Cd污染面积达5 500 hm2，沈阳张士灌区Cd污染面积达2 533 hm2。我国农田土壤污染除Cd、Hg污染外，Pb、As、Cr和Cu的污染也比较严重。以保定市污水灌区为例，其Zn、Cu、Pb、Cd的检出超标率分别达到100.0%、27.5%、50.0%、87.5%[4]。此外，我国菜地土壤重金属污染也较为严重[5-7]。广州市蔬菜地Pb污染最为普遍，As污染次之；重庆近郊蔬菜基地土壤重金属Hg和Cd出现超标，超标率分别为6.7%和36.7%；珠三角地区近40%菜地重金属污染超标，其中10%属严重超标。近年来，由于工业“三废”、机动车废气和生活垃圾等污染物的排放，我国城市土壤普遍受到不同程度的重金属污染，主要污染元素为Pb、Cd、Hg。且城市土壤中大部分重金属污染含量普遍高于郊区农村土壤，并具有明显的人为富集特点[8]。
2 土壤重金属污染修复技术
2.1 物理修复
物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术，主要包括土壤淋洗法、工程措施法、电热修复法等。
2.1.1 土壤淋洗法。该方法是应用最多、应用最早、技术最成熟的物理修复方法。采用淋洗液（包括无机溶液清洗剂、复合清洗剂、清水、表面活性剂、有机酸及其盐清洗剂、螯合剂等）对土壤进行淋洗，使固相重金属转化为液相，重金属从土壤中转移到废水，再通过对废水进行回收处理，从而实现土壤的修复。Wasay et al[9]研究发现，EDTA和DTPA能有效地去除土壤中Hg以外的重金属元素，同时也提取出大量土壤营养元素。土壤淋洗法简便、成本低、处理量大、见效快，适用于大面积重度污染土壤治理，尤其是轻质土和砂质土。但这种方法在去除重金属的同时，易造成地下水污染及土壤养分流失。因此，既能提取各种形态重金属又不破坏土壤结构的淋洗液，将为该方法修复重金属污染土壤提供广阔的应用前景。
2.1.2 工程措施法。该方法是较为经典和传统的土壤重金属污染修复方法，包括深耕翻土、换土、客土等。深耕翻土与污土混合，或者通过换土和客土等手段，可以使土壤中重金属的含量有效降低，从而降低其对植物的毒害。不同的方式适宜于不同污染程度的土壤，重污染区的土壤宜使用换土和客土方法改良，而轻度污染的土壤则适宜于采用深耕翻土的方法进行修复。工程措施法的优势在于效果稳定和彻底，但是也存在一定的不足，如费用高、工程量大、易降低土壤肥力和破坏土壤结构，还有换出的污染土壤也存在二次污染的隐患，应妥善处理。据报道，对1 hm2面积的污染土壤进行客土治理，每1 m深土体需耗费高达800万～2 400万美元[10]。因此，工程措施不是一种理想的污染土壤修复方法。
2.1.3 电热修复法。该方法利用高频电压产生电磁波，再通过电磁波作用而产生热能，从而促使土壤中挥发性重金属得以分离，实现土壤的修复和改良。目前，该方法适用于修复受Hg或Se等可挥发性重金属污染的土壤。有研究表明，采用该法可使砂性土、黏土、壤土中Hg含量分别从15 000、900、225 mg/kg降至107、112、115 μg/kg，回收的Hg蒸气纯度达99%[11-12]。这种方法虽然操作简单、技术成熟，但能耗大、操作费用高，也会影响土壤有机质和水分含量，引起土壤肥力下降，同时重金属蒸气回收时易对大气造成二次污染。
2.2 化学修复
化学修复也是一种原位修复技术，即通过向重金属污染土壤中添加改良剂，以调节和改变土壤的理化性质，使重金属发生沉淀、吸附、拮抗、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列化学反应，降低其在土壤中的迁移性和被植物所吸收的可能性，从而达到治理和修复污染土壤的目的。常用的改良剂有石灰性物质[13-15]、磷酸盐化合物[16-17]、硅酸盐化合物[18]、金属及其氧化物[19-20]、黏土矿物[21-23]、有机质[24-26]等，其作用机理见表1。这种方法虽然简单易行，但其不足在于它只是改变了重金属在土壤中的存在形态，却没有把重金属从土壤中真正分离出来，如果土壤环境发生变化，容易造成其再度活化，引起“二次污染”。
2.3 生物修复
生物修复是利用生物（主要是微生物、植物和动物）的新陈代谢作用吸收去除土壤中的重金属或使重金属形态转化，降低毒性，净化土壤。该方法是运用生物技术治理污染土壤的一种新方法，具体包括微生物修复法、植物修复法、动物修复法等。由于该方法效果好、易于操作，日益受到人们的重视，已成为污染土壤修复研究的热点。
2.3.1 微生物修复。该方法是通过微生物进行作用，将土壤中重金属元素进行沉淀、转移、吸收、氧化还原等，从而对污染土壤进行修复。如柠檬酸菌能够与Cd形成CdHPO4沉淀；无色杆菌、假单胞菌能够使亚砷酸盐氧化成砷酸盐，从而降低As的转移和毒性；还有些微生物能够把剧毒的甲基汞降解为毒性小、可挥发的单质Hg[3]。尽管微生物修复引起极大重视，但大多数技术仍局限在科研和实验室水平，很少有实例报道。但随着分子生物学的发展，一些如细菌表面展示技术、噬菌体抗体库技术、酵母表面展示技术等[27]，有望在治理土壤重金属污染中发挥重要作用。
2.3.2 植物修复。植物修复广义上是指利用植物提取、吸收、分解、转化、固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称；狭义上是指利用耐性和超富集植物将污染土壤中的重金属浓度降低到可接受的水平。根据其修复过程和机理，植物修复法可分为以下4种：①根部过滤[28]，即通过耐性植物根系对重金属的吸收并保持在根部。常用的植物有水生植物、半水生植物以及个别陆生植物，如向日葵、耐盐野草、宽叶香蒲等。该法多应用于修复水体的重金属污染。②植物稳定[29]，即利用植物根际的一些特殊物质，使土壤中污染物转化为相对无害物质的方法。常用的植物有印度芥菜、油菜、杨树、苎麻等。该法多应用于治理废弃矿场和重金属污染严重地区。③植物挥发[30]，即利用植物吸收土壤中的重金属，并将其转化为可挥发状态，通过植物叶片等部位挥发出去，以降低土壤中重金属的含量。常用的植物有印度芥菜以及湿地上的一些植物。该法多应用于修复污染土壤中含有挥发性的重金属（如Hg、Se等），但易造成大气污染。④植物提取[31]，即利用超富集植物从土壤中吸取重金属，并将其转移、贮存到地上部，然后通过收获，从而达到去除污染土壤中重金属的目的。目前，已发现超富集植物有700种以上，且广泛分布于约50科中，并主要集中在十字花科。该法适用面广，对于修复多种重金属污染土壤均有效。
植物修复法成本低，对环境扰动小，能绿化环境，具有良好的社会、经济、环境综合效益，适用于大规模污染土壤的修复，属于真正意义上的绿色修复技术。但该方法也有一定的缺点：一是超富集植物生长缓慢，常受土壤类型、气候、水分、营养等环境条件限制，导致修复污染较严重土壤的周期长；二是修复过程局限在超富集植物根系所能伸展的范围内；三是超富集植物只能积累某一种重金属，而土壤污染大多是重金属的复合污染；四是超富集植物需收割并作为废弃物妥善处置，将对生物多样性存在一定的威胁。
2.3.3 动物修复。动物修复是利用土壤中的某些低等动物（如蚯蚓等）吸收重金属的特性，在一定程度上降低受污染土壤的重金属比例，以达到修复重金属污染土壤的目的。有研究表明[32]，蚯蚓在其耐受浓度范围内，对重金属的富集量随着重金属浓度的增加而增加，同时对重金属的选择性受其体内酶的影响。但这种修复方法不足在于低等动物吸收重金属后可能再次释放到土壤中，造成二次污染。
2.4 农业生态修复
农业生态修复是近几年新兴的修复技术，它是通过改变耕作制度、调整作物品种、调控土壤化学环境（包括土壤pH值、水分、氧化还原电位等）、改变土地利用类型、增施有机肥（堆肥、厩肥、植物秸秆等）、控施化肥等措施，以减轻重金属对土壤的危害[33]。我国在这一方面研究较多[34-36]，并取得了一定的成效。这种方法具有投资少、无副作用等特点，适用于中轻度污染土壤，但也存在修复周期较长、效果不太显著等不利因素。
3 结语
综上所述，目前重金属污染土壤的修复技术很多，但就单一技术来看，任何一种修复技术都有其局限性，难以达到预期效果，进而无法大力推广。而且土壤重金属污染修复作为一项系统工程，不仅需要土壤学、植物生理学、遗传学、环境工程学、分子生物学等多个学科的共同努力，还需要多种修复技术的综合应用，即将物理修复、化学修复、生物修复科学地结合起来，取长补短，才能达到更好的效果。
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土壤污染防治前景范文6
关键词：重金属污染；煤矿区废弃地；环境质量评价；广东明山煤矿
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）18-4351-04
矿山开采给人类带来了巨大的财富，也给区域生态环境带来了极大问题，其中矿坑排水、矿石及废石堆所产生的淋滤水、矿山工业和生活废水、矿石粉尘、燃煤排放的烟尘和SO2等，严重危害矿区生态环境和人们的身心健康，引发一系列经济、生态、社会等方面的问题[1，2]。煤矸石是煤炭开采、洗选加工过程中产生的固体废弃物，大量煤矸石的堆积不仅侵占大量工矿用地、林地、耕地、居民地，还破坏地质、地貌景观；煤矸石自燃时排放大量有害气体污染空气；刮风时，大量粉尘漂浮空中引起环境污染；下雨时，矸石山的淋滤液污染物随雨水径流和地下水的渗透污染周围农田和江河湖泊；矸石山塌崩时，滚石、渣石流危及生命安全。可见煤矸石成为固、液、气三害俱全的污染源，亟待治理[3-6]。
土壤是人类赖以生存的宝贵自然资源。随着人口—资源—环境之间矛盾的日趋尖锐，煤矿区土壤质量问题日益受到世界范围内的广泛而特别的关注。矿区及周边农田土壤重金属（Cu、Zn、Cd、Pb、Hg、Cr、As、Ni、Co等）作为生态系统中一类具有很大危害的化学污染物，不能为土壤微生物所分解，相反微生物可富集重金属，并且在一定条件下可以转化为毒性更强的金属有机化合物，造成农作物可食部分重金属含量超标，通过食物链的逐级富集和传递，影响人类健康与生态安全[7-11]。因此，科学评价煤矿区废弃地土壤及重金属污染状况，不仅能更加了解矿区废弃地土壤的本质，更好地利用土地资源，而且对于农业、林业生产具有重要的指导意义。本研究以广东省明山煤矿区为例，旨在通过对废弃地重金属污染土壤环境质量的综合评价，为该矿区重金属富集植物筛选、土地复垦及生态重建提供理论依据。
1 研究区概况
明山煤矿位于广东省梅县白宫镇，地理位置为北纬23°23′-24°56′、东经115°18′-116°56′，平均海拔550 m，属亚热带季风湿润气候。该地区年均气温20.6～21.4 ℃，7月平均气温28.3～28.6 ℃，1月平均气温11.1～11.3 ℃，年均降雨量1 483.4～1 798.4 mm，75%以上降雨量集中在4～9月，年平均降雨时间为150 d，无霜期为309 d。
据廖富林等[12]2005年调查，明山煤矿废弃地自然定居植物共计64种，分属30科59属，其中禾本科10种、菊科7种、豆科5种；全部自然定居植物中，29种为1～2年生草本植物、13种为多年生草本植物、18种为木本植物，另有4种藤本植物。据2010年11-12月实地踏查，尾矿区废弃地业已形成一些相对稳定的单种斑块和小群落，如五节芒（Miscanthus floridulus）、胜红蓟（Ageratum conyzoides）、小飞蓬（Comnyza canadensis）、艾蒿（Artemisia argyi）、猪屎豆（Crotalaris mucronata）、毛马唐（Digitaria chrysoblephar）、莠狗尾草（Setaria geniculata）、香附子（Cyperus rotundus）等，这些在煤矿废弃地成功定居的土著先锋植物，可作为废弃地植被生态恢复与治理的优先选用植物[12，13]。
2 研究方法
2.1 样品采集
样品采集于明山煤矿总厂附近的能发矿堆积场，该尾矿堆积场南北两坡约45°、东坡约60°，且靠近一条大水沟，西坡较平缓。煤矿废弃地周围为低山，山坡的土壤为红壤。
2010年11-12月，依据该堆积场具体地形、水文条件及煤矸石堆积的不同年限等，以矸石堆为中心，沿地表水自然流向东南向布设采样线并按距离进行采样，分别在样线的10、50、100、200、500 m各设一个采样点（定为样点1、样点2、样点3、样点4、样点5），然后以各样点为中心，采集1 m2范围内的先锋植物根系周围0～30 cm深的尾矿区土壤，尽管样点1、样点4无植物分布，也采集样点中心0～30 cm深的尾矿区土壤。
2.2 样品测定
土壤于室温下风干，除去石块、植物根系和凋落物等，用玛瑙研钵磨碎，过100目筛（0.15 mm），在烘箱中干燥24 h后放在干燥器中备用。样品用HCl-HNO3-HF-HClO4混合酸消化后，用原子吸收分光光度计测定镍（Ni）、镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、锰（Mn）、铬（Cr）含量，试验重复3次。土壤基本理化性质分析测定参照文献[14]进行。
2.3 土壤环境质量评价
采用单因子指数和内梅罗（Nemerow）综合污染指数相结合的方法进行重金属污染程度评价[15，16]。
单因子指数法：Pi=Ci/Si （1）
式（1）中，Pi为土壤污染物i的单项污染指数；Ci为土壤中污染物i的实测含量；Si为污染物i的评价标准，采用GB15618—1995中的土壤环境质量二级标式（2）中，Pn为内梅罗综合污染指数；Pimax为单因子污染指数最高值；Pi为单因子污染指数的算术平均值。
内梅罗综合污染指数既全面反映了各污染物对土壤的不同污染程度，又突出了高含量/浓度污染物对土壤环境质量的影响，因此，采用综合污染指数评定、划分土壤质量等级更加客观。综合污染指数Pn依据土壤综合污染等级划分（表1）。
3 结果与分析
3.1 土壤理化性质
由表2可知，矿区土壤pH范围在2.87～6.16，呈酸性，特别是样点1土壤pH仅2.87，属强酸性，不能够满足植物最基本的生长要求；样点3靠近民工工棚，虽有五节芒生长，但表层煤矸石较新鲜，故土壤pH也仅3.76。据毕银丽等[17，18]研究，煤矸石中含有铝、硫等致酸性物质，在雨水的淋溶冲洗下，能够酸化土壤条件，但随着煤矸石堆积时限的延长、风化程度的提高，经长期雨水淋洗的煤矸石基质成分已基本稳定，故pH逐渐增大并最终接近于弱酸性。
通常认为，土壤交换量的大小基本上代表土壤保持养分能力的强弱（保肥力高低），交换量大，也就是保存养分的能力大，反之则弱。从表2交换性盐基、阳离子交换量看，均为样点5的土壤交换性能最好，样点1的交换性能最差，其中，交换性盐基为8.75～9.20 cmol/kg、阳离子交换量为9.02～9.57 cmol/kg，其阳离子交换量小于10 cmol/kg，属于保肥力弱的土壤；从土壤有机质看，样点4、样点5的含量相对较高，而样点1、样点3的含量相对较低，总体上，土壤较贫瘠（有机质为9.74～12.89 g/kg）。此外，交换性酸含量为0.27～0.48 cmol/kg。
3.2 土壤重金属含量
由图1可知，尾矿区土壤重金属元素含量变化较大，其中，Cd含量为0.759～3.109 mg/kg（平均含量为2.052 mg/kg），土壤中Cd含量最高的是样点5（3.109 mg/kg），是土壤环境质量标准（GB 15618-1995）[19]规定的二级土壤标准（0.3 mg/kg）的10倍多、三级标准（1.0 mg/kg）的3倍多；样点1的Cd含量（2.541 mg/kg）接近二级标准的9倍、是三级标准的2.5倍；样点2（0.759 mg/kg）、样点3（0.823 mg/kg）的Cd含量较低，但也均超过二级标准，说明明山尾矿区土壤Cd含量超标严重。余涛等[20]的研究表明，土壤pH是控制Cd等重金属元素地球化学行为的重要因素，明山尾矿区土壤的酸性环境可能会加剧Cd等有害元素离子交换态含量的增加，从而产生严重的生态风险。
Cu含量为39.522～270.308 mg/kg，平均含量为91.281 mg/kg，其中样点2 的Cu含量最高，为270.308 mg/kg，是二级标准果园标准值（150 mg/kg）的1.8倍、农田标准值（50 mg/kg）的5.4倍；其他样点Cu含量在100 mg/kg以下。说明存在一定程度的Cu污染，但污染不严重。Ni的含量为34.351～46.065 mg/kg，平均为38.991 mg/kg，样点2、样点5的Ni含量分别为46.065、45.048 mg/kg，略高于二级标准（40 mg/kg），说明土壤存在一定程度的Ni污染，但污染不严重。Pb、Zn、Cr含量分别为45.120～78.901（平均为61.967）、77.704～104.502（平均为88.831）、64.710～154.701（平均为91.442） mg/kg，参照土壤环境质量标准，明山尾矿区土壤基本不受Pb、Zn、Cr污染影响。Mn含量为387.057～488.660 mg/kg，平均含量为421.215 mg/kg，但目前尚无国家标准。另据臧小平[21]研究，Mn可能是酸性土壤第二重要限制因素（我国南方砖红壤和红壤中，红壤活性Mn含量一般为120 mg/kg，砖红壤、赤红壤为136 mg/kg），以此为参照，说明明山尾矿区Mn污染严重。
3.3 土壤重金属污染评价
从单因子污染指数看（表3），样点1污染最大的是Cd（8.470）、最小的是Pb（0.316），从大到小依次是Cd、Mn、Ni、Cr、Cu、Zn、Pb；样点2污染最大的是Mn（2.977）、最小的是Pb（0.243），从大到小依次是Mn、Cd、Cu、Ni、Cr、Zn、Pb；样点3污染最大的是Mn（3.759）、最小的是Pb（0.181），从大到小依次是Mn、Cd、Ni、Cr、Zn、Cu、Pb；样点4污染最大的是Cd（10.093）、最小的是Pb（0.251），从大到小依次是Cd、Mn、Ni、Zn、Cr、Cu、Pb；样点5污染最大的是Cd（10.363）、最小的是Pb（0.249），从大到小依次是Cd、Mn、Ni、Cr、Zn、Cu、Pb。
从各采样点综合污染指数看，受土壤重金属污染最大的是样点5，高达7.508，最小的是样点2，为2.343，从大到小依次是样点5、样点4、样点1、样点3、样点2，其中，样点5、样点4、样点1为极重污染，样点3、样点2为中度污染。由于煤矸石堆积而引起尾矿区土壤污染一般均呈表面富集，且由近及远重金属污染程度呈逐渐降低趋势，但煤矸石堆场周边的地形地貌、地质条件等也是影响土壤重金属污染的主要因素[4，6，22]。本研究中尾矿区各样点土壤重金属污染特征呈现出非线性递减的波动性也印证了这一观点，分析其原因，主要是样点4位于矸石山堆场的下坡，样点5为一个洼坑，煤矸石在降雨等自然淋滤作用下，造成重金属元素从煤矸石中析出，大量的淋滤液和矿坑排水经运移、沉淀作用后都在此不断沉积、富集，最终造成样点5、样点4的重金属污染很重，而样点3、样点2的重金属污染相对较轻。此外，煤矸石强烈风化产生的大量粉尘颗粒物在大气中迁移，经过干、湿沉降进入地表，在雨水的淋滤作用下渗入土壤也是影响土壤中重金属含量空间变化的重要因素。
4 小结与讨论
土壤是植物生长的载体，土壤理化特性决定土壤质量的高低，同时大多数植物适宜于在中性、肥沃的基质中生长。本研究中，土壤pH呈酸性（2.87～6.16），土壤阳离子交换量、有机质含量、交换性酸含量等偏低，明显不适宜植物生长。因此，煤矸石山的生态恢复首要的是包括酸碱度在内的基质改良。尽管煤矸石山在长期堆放的过程中，在雨水的淋溶冲洗下，pH呈现逐渐增大趋势（由极端酸性逐渐到弱酸性），但其自然过程缓慢、所需年限较长，而有关研究表明[17，18]，煤炭燃烧后的粉煤灰呈极端的碱性，若两者混合使用可以以废治废达到变废为宝的目的。一方面可以利用粉煤灰极端的碱性中和煤矸石极端的酸性，调节基质的pH；另一方面，粉煤灰细小的颗粒填充于煤矸石粗大的石砾间，可降低矸石山中氧气的浓度，起到防止矸石山自燃的功能，同时粉煤灰均匀的粒径对煤矸石山的物理性质具有一定的改良作用，具有广阔的应用前景。
煤矸石随地质条件和产地的不同，其组成会有很大差别。一些研究已表明，煤矸石的淋溶水中Cd、Zn、Cr、Hg、Pb和As等剧毒元素的含量均超过水质标准[4，6]。这些淋溶水将严重污染地下水和地面水，对生物和人类健康造成严重影响。本研究中所测定的7种重金属元素（Ni、Cd、Cu、Pb、Zn、Mn、Cr）中，主要是Cd、Mn污染，且各样点土壤重金属污染特征呈现波动性而非线性递减，其中样点1、样点4、样点5为极重污染，样点2、样点3为中度污染。据《重金属污染综合防治“十二五”规划》显示（中国将对Hg、Cr、Cd、Pb等重金属进行重点防控），Cd污染是国家重点治理对象。相关研究表明[20，23]，Cd在pH较高、尤其是在含有较多CaCO3的碱性土壤中活性低，不易移动，而在酸性条件下则易迁移，毒性增强。因此，提高土壤pH成为降低土壤Cd活性的有效措施之一。据臧小平[21]研究，土壤中Mn的可给性与pH存在相反的关系，明山煤矿废弃地土壤呈酸性，土壤的交换态Mn多，易还原态Mn少，Mn污染严重。
植物修复是近年来发展的一种环境友好、低成本的矿区土壤复垦技术，煤矸石的植物修复就是在煤矸石山表面建立植被，利用植被固定表层矸石。但受矿区贫瘠、干旱、重金属污染严重等极端地下环境条件的制约，植被恢复和生态重建的效益并不明显。但在长期的野外调查时发现，在矿区局部营养条件较好的区域，如堆放垃圾和污泥区域，一些植物的植株生长旺盛、健壮，植被盖度也较大，这为如何治理明山煤矸石废弃地提供了有益的启示。
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