城市土壤重金屬污染及治理對策_污染治理
導讀:：城市化的進程加速了城市土壤的重金屬污染，對人類的健康及生命造成威脅。文中分析討論了土壤重金屬污染的來源、空間分布特征及其影響人體健康的途徑，并從環境化學的角度提出了相應的污染治理的對策以實現城市可持續發展。
關鍵詞：城市土壤，重金屬污染，污染治理
引言
城市是人類社會經濟發展的必然產物。從18世紀以來人口不斷向城市集中。如今隨著各國工業迅猛增長，社會經濟飛速發展，城市的數目和規模均不斷擴大[1]。而城市環境是一個以人為中心的城市經濟、社會生態的復合生態系統。目前，城市人口劇增，人類活動頻繁污染治理，使得組成這個環境的水、空氣和土壤時刻處于被污染的狀況之下，影響著城市的可持續性發展中國。所以，建設一個綠色健康的城市環境是城市可持續發展的必然方向。
城市土壤是指受多種人為活動的強烈影響，原有繼承特性遭到強烈改變的厚度大于或等于50cm的城區或郊區土壤[2]，是城市環境的重要組成部分，是城市生態系統地球化學循環的重要環節[3]，也是城市賴以存在發展的物質基礎。當大量的重金屬隨著各種各樣的人類活動進入城市土壤中，便造成這些元素在土壤中的積累。一般認為，土壤中污染物累積總量達到土壤環境背景值的2或3倍標準差時，說明土壤中該污染元素或化合物含量異常，已屬土壤輕度污染;當土壤污染物含量達到或超過土壤環境基準或環境標準時污染治理，說明該污染物的輸入、富集的速度和強度已超過土壤環境的凈化和緩沖能力，則屬重度土壤污染。由于城市人口密集，人類活動頻繁，與土壤接觸的機率很高，所以城市土壤的重金屬污染更容易通過大氣、水體或食物鏈而直接或間接地進入人體，威脅著人類的健康甚至生命。因此，研究城市土壤重金屬污染現狀并提出相應的治理對策是可持續發展城市所必需進行的重要的基礎工作。
1.城市土壤重金屬污染的現狀
2.1 空間分布特征
由于城市土壤受人類各種活動的強烈影響，因此其重金屬污染分布也呈現出
顯著的空間差異。一般地，人口聚集的城市中心區域土壤重金屬含量明顯高于郊區和農田。對紐約市“市區-郊區-農區”土壤研究發現，重金屬離子總量、重金屬離子多樣性等隨著距市中心距離的增加而降低，重要污染重金屬Pb、Cu、Ni、Cr的含量下降非常明顯[4]。
在城市不同的功能區污染治理，重金屬分布呈現出一定的規律性。一般的規律表現為：Pb的濃度為老工業區>老居民區>商業區>開發區>其它;Zn的濃度為老居民區>商業區>老工業區>其它;Cu的濃度為老居民區>商業區>其它;Cd的濃度為老工業區>老居民區>其它[5 - 7]。
城市公園是人們與土壤直接接觸較多的特殊區域。北京城區三十多個公園土壤Pb質量分數調查表明，盡管大多數公園土壤污染程度輕，但客流量大的故宮、頤和園等著名公園污染指數卻遠遠高于其它公園[8]。
城市土壤重金屬污染的另一特征是公路兩側一般為城市土壤重金屬污染最嚴重的地帶，且呈明顯的帶狀分布[9]。在50 m～80 m內公路兩側土壤中鉛污染相當嚴重，100 m外土壤中的鉛含量沒有明顯增加[10]。
此外，建筑物的建設、垃圾的堆積填埋等嚴重破壞了自然土壤結構，土壤層次凌亂，重金屬在其垂直剖面方向分布變異較大，不同功能區重金屬元素在土壤中各層的聚集狀況沒有規律可循[11,12] 。
2.2城市土壤重金屬污染的來源
礦產冶煉加工、電鍍、塑料、電池、化工等行業是排放重金屬的主要工業源，其排放的重金屬可以氣溶膠形式進入到大氣，經過干濕沉降進入土壤;另一方面污染治理，含有重金屬的工業廢渣隨意堆放或直接混入土壤，潛在地危害著土壤環境[13]。隨著城市化發展，大量污染企業搬出城區，原有的企業污染用地成為城市土壤重金屬污染的突出問題[14]。
燃煤釋放也是土壤重金屬重要來源之一， 195年中國燃煤排放汞302.9噸，其中向大氣排放量為213.8噸，北京、上海等超大城市排汞強度較高[15]。雖然近些年燃料使用及供暖方式的改變已明顯改善這些城市的空氣污染狀況，但過去燃煤釋放并已沉降至城市土壤中的重金屬對城市生態系統、環境及人體健康仍會產生長期效應。
隨著城市化發展，交通工具的數量急劇增加，汽車輪胎及排放的廢氣中含有Pb、Zn、Cu等多種重金屬元素[16,17]，進入周圍的土壤環境污染治理，成為土壤重金屬污染的主要來源之一。此外，雨水淋洗也會使市區內堆放的垃圾中的重金屬以有效態形式[18]滲漏釋放到土壤中，使城市土壤局部重金屬含量增加中國網。而表生條件下以有效態形式存在的金屬元素幾乎不可能再結合為殘渣態，重金屬在土壤中遷移能力增加，進而污染地下水。
2.3城市土壤重金屬污染影響人體健康的途徑
城市郊區是市區蔬菜的主要供應基地。因此，土壤-蔬菜系統是城市人群暴露土壤重金屬污染的主要途徑之一。目前研究發現中國城郊菜地土壤已受到不同程度的重金屬污染[19,20]，其供應的許多蔬菜中重金屬含量已超過相應的標準。而西班牙的Nadal等通過建立評價模型發現工業地區甜菜中Cr的積累與攝入有可能導致癌癥發生率增加[21]。
城區內，土壤中主要種植的是觀賞性或凈化空氣的植物，通過土壤-植物食物鏈對人體造成健康危害的可能性不大。但公園土壤與游人皮膚接觸[22]、兒童攝取[22]、風起揚塵被人體直接吸入等成為城市土壤直接接觸人體危害健康的又一個主要途徑。研究發現[23,24]沙塵暴時，揚塵中來源于土壤的重金屬元素Pb、Zn、Cd、Cu等的濃度比平常高出3~12倍，可吸入顆粒物的質量濃度極高污染治理，人體吸入重金屬的量因此增加。
2.城市土壤重金屬污染的治理對策
城市土壤是城市生態環境的重要組成部分，是地球環境中進行物質、能量、信息交換的重要環節。當其中的重金屬含量超過其環境承載力后，將通過地表徑流、淋溶、大風揚塵等途徑對地表水、地下水和大氣環境產生危害。為了保證人類和諧地生活在高速發展的城市中和人類社會的可持續發展，尋找控制治理城市土壤重金屬污染的有效方法勢在必行中國網。
3.1減少或切斷重金屬污染源，提高城市環境質量
在可持續發展理論和生態優先的原則下，改進生產工藝，實現綠色生產和循環經濟，充分回收轉換工業生產過程中產生的重金屬有害物質，減少三廢排放，禁止任意堆放工業生產的廢渣，防止其中的重金屬物質下滲到土壤或揮發到大氣中。
減少煤的使用污染治理，開發清潔能源新技術，調整能源結構及能源供給方式，也是有效降低城市土壤重金屬污染的有效措施。
分類收集處理城市垃圾，回收其中有用的重金屬元素，在垃圾重金屬不超標的情況下才能進行填埋、堆肥和焚燒。
3.2修復污染土壤，降低對人體的危害
由于土壤揚塵已成為城市大氣重金屬污染的主要來源。因此，可采取化學方法去除土壤中重金屬。實驗研究發現采用EDTA溶液淋溶去除土壤重金屬的同時還可以回收利用這些物質，因此其成為去除城市土壤重金屬的一種極有應用前景的方法。
當然，生物修復污染土壤有著工程措施無法相比的優勢。種植植物不僅可以覆蓋城市土壤，減少土壤揚塵的機會，而且還美化城市景觀污染治理，凈化空氣，同時根據污染城市土壤的重金屬元素種類有目的地選擇植物種類合理搭配，可切實有效地從根源上修復城市土壤中的重金屬污染。
3.3 建立城市土壤重金屬健康評價標準
我國尚未制定出城市土壤重金屬健康評價標準，不易界定城市土壤重金屬污染，這不利于城市土壤不同功能的開發，因此應結合人體健康評估、土地利用方式和土壤中重金屬賦存狀態加大對城市土壤重金屬健康評價體系研究的力度，盡快建立相應完整的評價標準，實現對城市土壤正確的評價，以便幫助政府相關部門制定出合理的法規，有效地保護、管理城市土壤和正確指導城市土壤的合理開發。
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