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土壤污染防治前景范文1
關鍵詞：污染土壤；土壤污染；微生物修復
中圖分類號：X53文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2012）-02-0079-2
隨著工農業的發展以及農用化學物質用量和種類的增加，土壤污染日趨嚴重，污染程度不斷加劇，污染土壤面積逐年擴大，土壤污染成了全世界普遍關注和研究的主要環境問題。
1 我國土壤污染的現狀及危害
土壤污染是指人類活動所產生的污染物從而使土壤的性質、組成及性狀等發生變化，導致污染物質在土壤中的積累，破壞了土壤的自然生態平衡，使土壤的自然功能失調、土壤質量發生惡化的現象。
1.1 我國土壤污染的現狀
我國目前土壤污染主要表現在土壤污染程度加劇、污染類型復雜多樣以及對土壤污染認識和重視不夠，資金投入不足，防治土壤污染的法律依據及有關土壤環境評價標準體系不完善，防治土壤污染的措施缺乏有效性和針對性等。
1.2 土壤污染的危害
土壤污染與水污染、大氣污染有極大的不同，具備隱蔽性、滯后性、累積性、不可逆轉性和難治理性等特點，土壤一旦受到污染，則需要很長的治理周期和較高的投資成本，造成的危害也比其他污染更難消除，因此其造成的危害也大，主要表現在以下方面。
1.2.1 土壤污染導致嚴重的直接經濟損失 土壤污染后，有機、無機毒物在土壤中過多滯留，改變了土壤的理化性質，土壤鹽堿化、板結，破壞土壤生態平衡，直接影響土壤生態系統的結構和功能，造成嚴重的無法估量的經濟損失，僅以土壤重金屬污染為例，全國每年因重金屬污染而造成的經濟損失達就達200億元。
1.2.2 土壤污染導致生物品質不斷下降 因農田施用化肥，大多數城市近郊土壤都受到不同程度的污染。許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、砷、鉻、鉛等重金屬含量超標或接近臨界值。有些地區污灌已經使得蔬菜的味道變差，易爛，甚至出現難聞的異味；農產品的儲藏品質和加工品質也不能滿足深加工的要求。
1.2.3 土壤污染危害人體健康 土壤污染后一方面造成有害物質在農作物中積累，并通過食物鏈進入人體，引發各種疾??；另一方面，污染土壤中的病原微生物也有可能通過各種途徑進入人體，引起人的疾病，最終危害人體健康。
1.2.4 土壤污染導致其他環境問題 土地受到污染后，含重金屬濃度較高的污染表土容易在風力和水力的作用下分別進入到大氣和水體中，導致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態系統退化等其他次生生態環境問題。
1.2.5 土壤污染導致其他環境問題 土地受到污染后，含重金屬濃度較高的污染表土容易在風力和水力的作用下分別進入到大氣和水體中，導致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態系統退化等其他次生生態環境問題。
2 污染土壤微生物修復技術的原理
微生物對污染土壤中污染物的降解與轉化是污染土壤微生物修復的基礎。污染土壤微生物修復技術的原理就是采用一定的工程技術，篩選能高效降解污染物的優良微生物菌種，人為創造有利于優良降解微生物生長的環境條件，結合工程技術，促進微生物對污染土壤中的污染物的降解與轉化，使污染土壤恢復到污染前的水平，根據污染土壤類型的不同，主要介紹重金屬污染土壤和有機污染土壤的微生物修復原理。
2.1 重金屬污染土壤
重金屬污染土壤的微生物修復原理主要是通過微生物對土壤中重金屬的固定、移動或生物轉化，改變重金屬在土壤中的環境化學行為，從而達到生物修復的目的，主要包括生物富集和生物轉化。在重金屬污染土壤中，本身存在或人為加入一些對有毒重金屬離子具有抗性的特殊微生物類群，這些特殊微生物類群能夠把重金屬進行生物轉化，其主要轉化機制包括微生物對重金屬的生物氧化、還原、甲基化、重金屬的溶解和有機絡合，從而改變其毒性，使重金屬污染土壤得到修復。
2.2 有機污染土壤的微生物修復原理
有機污染土壤的微生物修復原理主要是大部分有機污染物可以被微生物胞外或胞內降解、轉化，降低其毒性或使其完全無害化。微生物對有機物的胞外降解主要是微生物能夠分泌降解有機污染物的胞外酶；微生物胞內降解主要是污染物能通過主動運輸、被動擴散、促進擴散、基團轉位及胞飲作用等進入微生物細胞內后，由微生物細胞分泌胞內酶降解。降解作用主要有氧化作用、還原作用、基團轉移作用、水解作用以及酯化、縮合、氨化、乙?；?、雙鍵斷裂及鹵原子移動等類型。
3 污染土壤微生物修復技術的影響因素分析
污染土壤微生物修復過程實質上是微生物對污染物的降解與轉化過程。因此，在選擇利用和實施污染土壤微生物修復技術時，一定要考慮其影響因素，以保證微生物修復的效果。主要包括以下六個方面。
3.1 微生物的種類和性質
污染土壤微生物修復技術中，對修復起核心作用的是微生物。選擇優良的微生物菌種，是污染土壤微生物修復取得良好效果的前提。用作污染土壤微生物修復的微生物有土著微生物，外來微生物，基因工程菌（GEM）三大類。土著微生物存在生長慢，代謝活性不高，但適應快，目前在大多數微生物修復工程中實際應用的都是土著微生物；外來微生物是指為了提高污染物的降解速率，人為接種的一些降解污染物的高效菌，采用外來微生物接種是會受到土著微生物的競爭，因此要加大接種量；菌因工程菌是采用遺傳工程手段將多種降解基因轉入同一微生物中，從而獲得更廣譜的降解能力，但基因工程菌的實際應用在美、日等國，受立法控制。因此，污染土壤微生物修復技術中微生物的選擇，對修復效果起關鍵作用。
3.2 微生物營養鹽
污染土壤微生物修復過程中，為使污染物達到完全降解或是降解更充分，必需供給處理微生物合理的營養。因為在污染土壤中，污染物過量積累，可能品種單一，營養元素嚴重失衡，因此，在處理過程中，一定要添加營養鹽。營養鹽的添加，一定要通過可行性實驗確定。
3.3 溶解氧
土壤具有團粒結構，是氣、固、液三相體系。污染土壤因污染物種類和數量不同，溶氧也有差別。良好土壤溶氧在5mg/L左右，污染土壤由于污染物而變低。為保證污染土壤微生物修復過程中微生物的生長和對污染物的充分降解及有效轉化，一定要保證氧的供給。在工程實際中，常采用鼓風機向地下鼓風以補充污染土壤中的氧。
3.4 共代謝基質
微生物對環境中污染物質之所以有強大的降解與轉化能力，除了因為它本身個體小，比表面積大，種類多，分布廣，適應力強，代謝類型多樣，代謝速率快外，還有一個重要的特點，就是微生物具有共代謝作用。在污染土壤中添加化學結構與污染物類似的共代謝基質，一方面，可以富集共代謝微生物；另一方面共代謝基質能促使微生物對難降解污染物的分解。因此共代謝基質的種類和數量是影響污染土壤微生物修復技術效果的一個很重要因素。
3.5 污染土壤的特性
污染土壤的特性影響修復過程中污染物和微生物的相對活性，最終影響修復速度和程度。土壤可分為氣體、水分、無機固體和有機固體四個組分，有機固體能吸附阻留有機污染物，降低其在土壤中的運動性，同時這種固定化分延長微生物對有機污染物的降解與轉化。
3.6 污染物的物理、化學性質
污染土壤中污染物的物理化學性質也是影響污染土壤微生物修復技術的一個重要因素。主要包括淋失與吸附、揮發、生物降解和化學反應四個方面的性質。了解污染土壤污染物的性質是判斷能否采用微生物修復以及采取相應的對策，強化微生物修復過程。
3.7 微生物的環境因子
影響污染土壤微生物修復的因素除了以上因素外，微生物生長的環境因子如溫度、pH、水分等，也是影響污染土壤微生物修復技術效果的重要的環境因素。
4 污染土壤微生物修復技術的應用前景
污染土壤微生物修復技術具有耗資少，處理效果好等優點，引起許多國家的重視，我國也成立了專門的機構，旨在研究和推動污染土壤的修復工作。通過研究人員的努力，污染土壤微生物修復技術已走出實驗室，并在許多受有毒有害有機污染物污染的土壤修復計劃中得到應用，一些工程技術如原位處理、生物通風、挖掘堆置處理、反應器處理等已經比較成熟，隨著土壤污染問題的日益嚴峻，隨著國家對環保的日趨重視，隨著國民環保意識的增強，污染土壤微生物修復技術必將展現更廣的應用前景。
參考文獻
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土壤污染防治前景范文2
污染場地修復作為地產開發的上游環節，商機初現，各方力量紛紛試水產業鏈各環節。但在缺乏相應法律法規的“主持”下，野蠻生長與無序競爭成為主調，成熟國家的治理經驗值得借鑒。
城鎮化撬動土壤修復市場
在剛剛過去的2013年，位于高新區舜泰廣場的北京建工環境修復有限責任公司山東分公司開始大肆招聘。這個成立一年的公司并不被人熟知，其主要業務是“土壤修復”：以污染場地調查評估及修復業務為主業，生態與水體修復業務為輔，并且提供全過程的環境咨詢和設備藥劑服務，可為修復不同類型的污染場地提供從前期到后期包括“場地調查、風險評估、工藝選擇、方案制定、工程設計、工程實施、竣工驗收、商業運營、后期評估等”一站式服務和全方位解決方案。
這個專心于土壤修復的企業一方面積極與傳統科研機構的合作成立修復技術研發中心、工程技術中心等，借助外部知識力量提升自身技術；另一方面，憑借區域優勢抓住了城市改建的機遇成長為全能型選手：國內第一例農藥污染場地、焦化場地、石化場地修復項目均由其操作完成。
據公開資料顯示，該公司的業務范圍遍及魯豫各地市，近年來，隨著建設大而強、富而美的新山東戰略和建設中原經濟區的宏偉藍圖的提出，其環境修復事業得到了廣闊的發展空間。
在經歷30年的快速發展后，中國受到污染的土壤面積有多廣？目前并沒有權威部門披露相關信息，但層出不窮的食品安全事件正是這一問題的表征。環保部曾聯合國土資源部斥資10億元，耗時6年時間對全國的土壤污染情況進行摸底，然而最終這一調查結果被束之高閣，未能公開。中國土壤污染的嚴重程度不言自明，但真實情形卻“猶抱琵琶半遮面”，從而給土壤修復行業蒙上了一層神秘面紗。
“毒地”規模龐大，但具有商業修復可能性的則相對“瘦小”許多。由于受到修復資金短缺等限制，污染地塊必須要具備后續開發價值，地方政府才有足夠的動力與資金去修復。隨著城市的發展和擴容，城市建設用地規模緊張，原工業、礦業用地，市郊的生活垃圾用地，或其它特殊用地（如危險品生產、貯運、處理處置等用地）都可能變身城市新區的一部分，污染地塊必須經過治理方可再規劃，而這部分治理成本通常都能夠通過地塊拍賣或升值收回。這也是為什么在城區污染場地修復、礦山土地修復和耕地修復三種土壤修復類型中，污染場地修復成為掘金焦點的原因。
據中科院地化所估算，目前中國城市受重金屬污染地塊共有七八百塊，以此推算場地修復市場規模不下千億元。而在未來，隨著環保立法的跟進，礦山污染、耕地污染等更嚴重的問題或可解決資金難題，土壤修復企業的市場空間將進一步擴容。事實上，在環境產業發達的國家，土壤修復產業在環保行業中的產值份額高達30%-50%，而這一比例在中國當前還不到1%?！笆逡巹潯敝?，節能環保行業總產值將在2015年達到4.5萬億元，龐大的基數效應加乘規模占比的攀升，可以預見，現在還稍顯冷門的土壤修復產業在日后將攫取更多的注意力和資本的關注。
40%高毛利集結產業資本
土壤修復行業剛剛起步，2011年，有20多家以“環境修復”為關鍵詞的新公司注冊，現在僅北京地區就已增加到100多家。行業前景看漲，傳統的專業技術力量和受前景及高利潤率誘惑的企業一同涌入，共同塑造著現下野蠻生長、無序競爭的行業格局。
從程序上看，土壤修復的過程大致可分為污染土壤的環境評估、修復方案的咨詢設計、修復工程的實施，及修復后的驗收測評。不過，由于中國土壤修復產業目前主要服務于房地產開發，且無相關法律法規約束，因此具體如何操作還是由開發商說了算。各地環保局科研所及相關院校如中科院南京土壤研究所、清華大學環境學院、中國地質大學等，由于具有專業知識上的積累，主要參與環境風險評估、方案咨詢設計及驗收測評這三個環節。在政府立項的重難點示范工程中，由于具備政治資源及地緣的優勢，也會出現由科研機構全面負責的案例。但科研機構在產業中面臨著施工資質缺乏、需借助外力修復施工以及實施效果好的修復技術因耗時長而難以進入商用市場兩大競爭劣勢。
相比科研機構，專業的土壤修復企業憑借資本和技術引進扮演著創新者的角色，其優勢在于具有更好的市場敏感度，且能更方便地提供一站式服務。北京建工環境修復有限責任公司即是案例。而在長三角等地，以杭州大地環保、北京高能時代為代表的民營企業則在分食著中小型土壤修復項目。
資本同樣已悄然入駐。北京建工環境修復得到了紅杉資本、北京國資部門及中持環保等的增資入股，而德豐杰基金也在密切關注這一產業中的投資機會。土壤修復產業的快速增長和高毛利是實業及資本捧場的重要因素。從創業板上市公司永清環保（300187）2012年的年報中不難看出，重金屬土壤修復的毛利率高居所有業務之首，達到40%，且2012年的營收同比增長了2.6倍。
與土壤修復相關的土壤質量檢測是另一大商機。引入第三方來評估場地污染情況及修復后的效果，將使修復過程更加透明。不過，土壤檢測作為環境檢測中的一個分支，目前只要取得CMA資質認可的機構，就可向社會出具具有證明作用的數據和結果。因此這一領域的掘金者是現成的，競爭也已相當激烈，科學院所下轄的檢測中心如清華大學環境質量檢測中心、專業的第三方檢測企業如華測檢測等均已覆蓋這一業務，并可實現網絡下單、異地送檢等一站式服務。
同樣經歷過“先污染、后治理”的發達國家擁有著成熟的環保產業，海外環保巨頭在中國污水處理等領域占盡技術及資本優勢，不過在土壤修復行業則受到政策掣肘。因為土地污染數據的敏感性，目前外資企業主要參與方案咨詢設計環節，而未能進入修復施工領域。不過巨頭們并不甘心就此蟄伏，而是通過與中資企業合作等各種方式潛伏其中。
由于中國土壤修復行業暫無具體法規，對企業的準入門檻和資質也尚未有明文定規，在有的地產商那里，土壤修復工程簡化成兩個詞―“挖走，埋掉”。只要不影響自己開工，是否造成“二次污染”不用理會。在地產商偏好于以價格高低決定項目權的大環境下，專業的土壤修復企業抵不過挖土方的工程隊也是常有之事。中國環境修復網總編高勝達就評論道，據2012年相關統計，100多家企業在做土壤修復相關的事情，但真正有能力做好的不足10%。
法治與環節獨立：成熟市場的修復經驗
巨大的掘金價值伴隨著法律空白下的無序競爭，是沒有“裁判”的必然現象。雖然中國早在2006年就已經開始了相關法案的起草工作，但尚未形成有效的土壤污染綜合防治體系，缺乏土壤污染治理的專項法律法規。作為立法組的首席專家，武漢大學環境法研究所所長王樹義曾于2013年初透露，醞釀多年的土壤污染防治法不久將出臺，該法將最終確定以“治”為重點，“防治兼顧”的立法方向。
從環保產業發達的國外市場來看，有法可依將是產業發展的有力催化劑。日本在上世紀經歷“四大公害事件”后，先是于1970年頒布了《農用地土壤污染防止法》，2002年又出臺了主要針對城區工業跡地污染的《土壤污染對策法》。據日本環境省土壤環境中心的初步計算，僅《土壤污染對策法》就催生出13.3萬億日元的行業產值規模，其中調查費用2.3萬億日元，凈化費用11萬億日元。該法的實施還刺激了土壤污染評價、土壤調查對策工程中介，以及與土壤污染有關的保險業務、金融業務等相關產業的發展。法律的“定責機制”無疑將保障修復資金來源，國家專項基金援助也必不可少。
土壤污染防治前景范文3
關鍵詞：鉛污染 重金屬污染 治理 方法
土壤是人類賴以生存的必要條件，也是重金屬元素在循環的過程中的必要環節。土壤的重金屬污染是指在人類的生產活動中，排出重金屬含量較高的物質散落在土壤中，在土壤中形成反應，超過一定時間后其土壤的微量金屬含量值超過土壤本身的微量金屬含量值，最終導致土壤重金屬含量過高的一種現象。在重金屬污染的土壤中耕作農作物，農作物也會受到重金屬污染，人們長期食用后致使重金屬在體內累積，嚴重危害了人們的身體健康，而降水、灌溉等使重金屬從地表流入到地下水中，也可導致地下水重金屬污染。鉛污染是重金屬污染之一，在治理鉛污染的過程中，要以預防為主，防治兼施的方式進行治理。其治理方法包括物理方法、化學方法及生物方法。
一、土壤鉛污染的治理方法
（一）物理方法
通過物理方法對土壤鉛污染進行治理，主要以換土、隔離、客土以及電化學的方法進行處理，從而減輕土壤的鉛污染并防止其擴散。
換土法是指將受到鉛污染的土壤進行固定移除，移除后將沒有被污染的土壤進行填補。隔離法是指以修建墻體的方式進行對鉛污染區域的隔離，將其污染控制在一定的范圍之內。受成本等方面的影響，隔離法只適用于受污染面積較小且污染相對嚴重的區域?？屯练ㄊ菍⒈韺拥耐寥劳ㄟ^采用機器挖翻的方法與深層土壤調換，再向土壤調換處加入新土，從而降低被鉛污染的土壤及植物的污染程度。電化學法是通過增加直流場，使土壤中的鉛離子在直流場的作用下，發生氧化還原反應。從而達到去鉛的目的。以上方法都能夠對土壤鉛污染進行有效的治理，但這些方法在實施的過程中會耗費大量人力物力和財力，而且對修復后的鉛污染土壤進行處理的難度也很大，所以不適合廣泛推廣。
（二）化學方法
化學方法中主要采取化學修復的方法對鉛污染的土壤進行治理。化學修復法是通過利用化學試劑加入到受鉛污染的土壤中，使化學試劑與鉛元素發生化學反應，而達到鉛離子的降低或遷移。進行化學修復法的主要的方法有化學固定法、淋洗液洗脫法、螯合劑處理法、氧化還原法等方法。
化學固定法是通過固定劑與土壤中的鉛元素進行化學反應，降低其生物有效性和遷移性，使土壤含鉛程度降低，從而達到降低土壤鉛污染的目的。淋洗液洗脫法是通過選取土壤淋洗液對鉛污染的土壤進行淋洗，使鉛離子由固體形態轉化成液體形態，再將回收的淋洗液進行處理。螯合劑處理法也稱為整合誘導修復技術，是通過促進植物對鉛的超吸收而達到預期目的。常用的螯合劑主要有兩種，分別是小分子有機酸類螯合劑和氨基多羧酸類螯合劑。此方法的優點在于能夠快速降低土壤含鉛量，缺點在于使用中存在水污染的風險，并能對植物產生危害。氧化還原法就是在受鉛污染的土壤中添加還原劑，使其與土壤發生氧化還原反應，使土壤中的鉛元素低化，從而降低土壤中鉛的毒性和活性。
（三）生物方法
生物修復技術早在上世紀90年代初就已經興起，它是一種新型治理土壤鉛污染的技術，其方法旨在通過利用生物的一些特性來抑制土壤污染的生物方法，生物修復技術主要包括的內容有：植物修復技術、微生物修復技術、動物修復技術以及基因工程技術和細胞工程技術等。利用這些方法治理土壤鉛污染的優勢在于二次污染小、治理成本低、操作相對簡單和治理效果顯著。植物修復技術是指通過利用某些植物對土壤鉛元素吸收的方法進行減少土壤中的鉛含量，這種方法既快捷又簡單方便，并且比較經濟適用，符合生態發展要求，具有相當廣泛的發展前景，其方法手段主要有植物揮發、植物提取和植物鈍化三種。微生物修復技術是指通過利用微生物進行對土壤中鋁元素進行化解，從而使土壤鋁污染得以減輕。動物修復技術是指利用蚯蚓對礦山土壤污染進行治理，通過大量放養蚯蚓使之在土壤中對有毒物質進行體內分解，這種方法不僅治理成本低，而且還沒有二次污染，是一種改良土壤的好方法?；蚝图毎こ碳夹g則是通過改變細胞內的關鍵酶或酶系統，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，從而對土壤鋁污染進行治理。
（四）對污染源頭的尋找與防治
如果土壤存在鋁污染，則一定有其污染源，如果一昧的對鋁污染進行治理，而不尋找其源頭，那么治理也將毫無意義，所以，必須對造成土壤鋁污染的污染源進行尋找，并杜絕鋁污染現象的再次發生，而且找到污染源后必須通過以上方法去解決土壤鋁污染問題，只有這樣，土壤的鋁污染才會得到根治。
二、土壤鉛污染治理的意義
對土壤鋁污染進行治理，具有重大的現實意義。
（一）對土壤鋁污染進行治理可以使土壤的毒性減弱或消除，使土壤恢復正常的機能，從而適合植物的生長，為人類的生存環境的改善創造條件。
（二）污染是目前社會比較關注的公共話題，解決了土壤的鋁污染，有利于可持續發展戰略的實施。
（三）農作物的生長離不開優質的土壤，對土壤鋁污染進行治理，利于農作物的種植，為人們的物質生活提供保障。從大的角度來講，可以提升國家的糧食儲備能力。
三、結束語
目前隨著社會的不斷發展，城市工業化不斷加快，環境及土壤的污染也日益嚴重，因此對污染的治理工作顯得尤為重要。針對污染的治理，需要我們采取適當的方法去進行，不要盲目的去進行治理，而導致土壤污染的狀況惡化，要根據其污染的性質及污染的來源去進行綜合治理，要利用科學技術進行對其改造，并以預防為主，防治兼施的原則去認真看待土壤的重金屬污染。
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土壤污染防治前景范文4
摘要：
該文初步介紹了我國工業污染土壤修復的現狀與市場、工業污染土壤修復市場的各參與主體和我國土壤修復企業的狀況，詳細分析了土壤修復項目的成本與收益，從經濟價值方面討論了土壤修復產業的發展，最后提出了土壤修復市場良性發展必須解決的問題。
關鍵詞：
工業污染土壤修復；收益；成本；經濟價值
隨著我國近30多年經濟的快速發展，環境污染已經成為越來越突出的問題。環境污染已從顯性的大氣污染、地表水污染，發展成為隱性的土壤污染和地下水污染，已廣泛地被國民所關注。環境是人類生存和發展的基本前提，環境為我們生存和發展提供了必需的資源和條件。保護環境，減輕環境污染，遏制生態惡化趨勢，已成為各屆政府管理的重要任務，“十”更是將環境保護、資源節約、能源節約、發展可再生能源和污染（水、大氣、土壤）治理等統一為“生態文明”的概念，并且對它的重視上升到空前的高度?，F我國經濟轉型升級、加快推進城鎮化進程，調整產業結構，城市規劃用地采取“退二進三”，對工業污染場地的再開發利用提出了新的要求。一系列文件《關于保障工業企業場地再開發利用環境安全的通知》（環發[2012]140號）[1]、國家環保部（原環保總局）于2004年下發文件明確要求“對于已經開發和正在開發的外遷工業區域，要盡快制定土壤環境狀況調查、勘探、監測方案，對施工范圍內的污染源進行調查，確定清理工作計劃和土壤功能恢復實施方案，盡快消除土壤環境污染”，國家環保部的污染場地管理系列文件（征求意見稿）等為土壤修復產業的發展提供了政策支持；近期國務院印發《土壤污染防治計劃》(國發[2016]31號)[2]更是將土壤污染防治以及污染土壤的修復工作上升到了空前的高度，如此多的政策驅動著污染土壤修復市場的發展，本文從另一角度土壤修復市場的價值驅動討論了工業污染場地土壤修復市場的發展。
1工業污染場地修復的現狀與市場
工業污染場地修復最先受到重視，其根本原因是“退二進三”政策的實施過程中暴露出大量環境危害和健康風險問題。城市化進程加快以及房地產行業的迅速崛起，導致大中城市出現了大量的工業企業搬遷行動，在對企業遷出土地進行再開發利用過程中，城市工業污染場地的危害也逐步地顯現出來。在工業污染場地方面，可分為污染企業工業用地以及工業廢棄地等類型，以工業廢棄地的污染影響最為明顯。按最低技術成本估算，工業污染場地土壤修復的資金需求下限最低1.06萬億，而上限達到9.50萬億[3]。表1給出了我國土壤修復潛在市場容量的預測情況。[表中小括號內的數據為換算成法定計量單位“公頃（hm2）后的數值”]根據中國環境年鑒，我國關停轉遷的企業數量從2001年的6611家快速增長到2008年的22488家，增速為每年1984家，共計約10萬家。經過多年的嘗試與探索，我國北京、重慶、廣州、上海以及江浙等地陸續完成數十個污染場地的調查與修復工作，總投資額近百億。預計近幾年內工業污染場地修復的市場規?？蛇_數百乃至千億元級別[4]。2015年全國土壤修復項目合同簽約額達到21.28億，比2014年的12.74億元增長了67%，土壤修復市場發展勢頭迅猛[5]。據中國產業信息網，預計從2014年至2020年，國內土壤修復市場規?？蛇_6856億元，市場修復資金預測情況見圖1。
2工業污染土壤修復市場各參與主體
工業污染土壤修復市場各參與主體包括：污染土壤修復出資方（原工業生產企業，政府，PPP模式和地產開發商等）、調查評估企業、分析檢測企業、修復方案設計企業、修復工程實施企業、修復環境監理企業以及修復驗收單位。污染土壤修復出資方負責整個污染場地的調查評估、分析檢測、修復方案設計、修復工程的實施，修復環境監理、修復驗收各個環節的溝通與協調，將污染場地修復治理工作按預期到環保局備案，以達到再開發利用的要求。調查評估企業負責組織調查場地污染物來源、場地環境調查布點，利用分析檢測企業給出的土壤中污染物的分析數據通過場地概念模型結合場地的水文地質條件和污染物的遷移情況詳細精確地分析污染范圍及深度。分析檢測企業按檢測方案設計的污染物指標分析各指標的濃度。修復方案設計企業根據調查評估企業的評估報告設計出修復工程的實施方案，確定修復范圍以及各污染物的修復目標值。修復工程實施企業按修復設計方案進行污染土壤的修復工程，以期達到預期的效果。修復環境監理企業負責監督修復工程實施企業的施工方案與設計方案的一致性以及修復工程實施過程中的各項環保措施，防止發生二次污染及擾民。修復驗收單位負責對修復工程效果進行驗收，以期達到再開發利用的要求。
3我國土壤修復企業的狀況
《2014—2019年中國土壤修復行業市場分析及投資趨勢預測報告》中指出，截至2013年9月底，全國土壤修復企業已達300多家。土壤修復產業鏈從上至下包括：前期的調查評估、中期的咨詢和修復，以及后期的驗收工作。從產業鏈角度來看，我國土壤修復行業既有綜合性企業，也有專注于修復咨詢、技術支持、調查評估、修復工程、第三方檢測，甚至學術研究、地質礦山、土壤肥料、土方工程和植物營養等某一方面的企業和機構。土壤修復行業的經營主體主要有環保企業、科研院所以及政府的環保事業單位，環保企業中多為大型國有企業或有地方背景的民營企業，而外資企業則通過合資路徑積極進入國內市場。從企業規模上看，規模相對較大、工程經驗豐富的企業較少，除了已上市的湖南永清環保（注冊資本2億元，國企）外，北京建工環境修復（注冊資本500萬，國企）、北京金隅紅樹林（注冊資本500萬，國企）、江蘇大地益源（注冊資本5000萬，民企）以及中節能大地等屬于該領域規模較大的企業，其他企業均規模較小并缺少項目經驗；而除以上本土企業外，越來越多的外資企業（如美國ESD和日本同和）憑借其技術與經驗優勢也紛紛進入中國市場。從區域分布上來看，各地區的資金充裕情況首先決定了其土壤修復項目的多寡，如北京、上海、廣州、江蘇、浙江和湖北等經濟較發達的省市開展的土壤修復項目數量基本位于前列，可見經濟發達及城鎮化快速發展的城市其土壤修復項目也較為密集。表2匯總了2013年公布的16個土壤修復項目中標企業及修復資金情況。
4工業污染土壤修復的價值
驅動對一塊已被污染的場地進行的污染土壤修復，由于政策性的驅動，該場地需進行修復。場地修復的出資方受資金和對修復市場的不甚了解，實施過程進展緩慢。隨著土壤修復市場相關標準、法律和法規的逐漸完善，項目開展籌集資金的多樣化以及投資風險可控性的增強，必將引導資本進入土壤修復市場，從而引領污染土壤修復市場的蓬勃發展[6]。GP=P-C（1）P=∑Pi（2）C=∑Ci（3）上述各式中：GP為項目利潤；P為項目收益；C為項目成本；Pi為項目子收益；Ci為項目子成本。項目收益包括：資產銷售P1（銷售實體產品所有權）、使用收費P2（通過特定的服務收費）、授權收費P3（知識產權授權使用）、服務收費P4、租賃收費（暫時性排他使用權授權）、經濟收費P5（提供中介服務收取傭金）和效果收費P6（提供服務效果價值收費）等。項目成本包括：場地調查風險評估費用C1、分析檢測費用C2、修復方案設計費用C3、修復工程實施費用C4、修復工程實施環境監理費用C5以及修復工程竣工驗收費用C。其中項目成本中耗資最大的是修復工程實施費用。工程實施前期的場地調查、風險評估和分析檢測做得越詳細，修復工程的污染面積及污染深度就越小，修復工程的土方量就越小，即隨著C1和C2投入的加大（憑借調查的詳細程度和經驗判斷有無必要加大，加大后是否能夠減少土方量）,C4是呈幾何級別的降低，相應的C3、C5和C6亦呈算術級別的降低。項目收益中各個子收益與其成本投入密不可分，整個修復工程做得好，為其各個子收益的預期提供了保證并降低了出資方的風險。項目出資方依其收益與成本的平衡合理地選取項目實施的整個程序，做到工程合理合規，技術可行，政策可行，外加考慮整個實施周期的時間成本和大眾關心的環境問題造成的輿情，做好污染土壤的修復工作，有序地推動土壤修復市場向著政府、民眾、出資方以及參與單位多者共贏的方向良性發展，從而以價值驅動整個土壤修復產業的蓬勃發展。
5結語
我國土壤修復行業目前所處的位置仍是產業成長的起步階段，人員、技術和裝備仍處在初期階段，污染土壤修復技術的研發和應用還處在試驗階段，土壤修復的標準[7]與法規也處在不斷完善過程中。當前我國土壤修復產業的產值尚不及環保產業總產值的1%，而發達國家土壤修復產業的產值已經達到30%以上。從各屆政府的工作報告及“十”的工作報告中我們可以看到，政府對環境污染問題越來越重視，對環保產業的發展越來越支持。我國正處于全面建設成小康社會的關鍵時期，也處于工業化和城市化快速推進的重要階段，工業用地的搬遷再利用勢必加快土壤修復產業的快速發展；國民素質的提高及環保意識的增強，勢必導致政府環保決策更加關注民生，對污染土地的再開發利用不斷提出新的環保要求。政策驅動、價值驅動，多方合力，土壤修復產業的發展空間巨大就不再是一紙空文。土壤修復產業是一項新產業，其發展過程必須解決技術力量的提升，科技人才的培養，裝備設備的升級改造以及政策、標準、法律、法規的完善[8]等幾個環節的問題，為環保從業企業帶來機遇的同時也使環保從業企業面臨著挑戰。
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土壤污染防治前景范文5
關鍵詞 土壤；重金屬污染；現狀；修復技術
中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）09-0229-03
重金屬是指比重大于5.0 g/cm3的金屬元素，包括Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Hg、As、Fe、Mn、Mo、Co等。通常自然界中重金屬元素的背景值很低，其暴露不會對周圍環境造成影響。但由于工業生產規模擴大，城鎮化迅速發展，在農業生產中，污水灌溉和化肥、農藥的使用量加大，導致土壤系統中重金屬不斷累積，明顯高于其背景值，從而惡化了生態環境的質量，并通過食物鏈直接危害人體健康。據統計，全世界平均每年排放Hg約1.5萬t，Cu 340萬t，Pb 500萬t，Mn 1500萬t，Ni 100萬t[1]。隨著重金屬污染問題的日益突出，土壤污染防治工作已在“十一五”期間被提上中國環境保護工作的重要議程，并成為第1個“十二五”國家規劃。針對上述情況，筆者結合我國土壤重金屬污染的現狀，對當前土壤重金屬污染的修復技術及其作用機理進行分析，并總結其各自的優勢與不足，以期為綜合治理土壤重金屬污染提供參考依據。
1 我國土壤重金屬污染現狀
我國面臨著相當嚴峻的土壤重金屬污染問題。農業部調查數據顯示[2]，我國約140萬hm2的農業用地采用污水灌溉，受到重金屬污染的土地面積占污染總面積的64.8%。據有關資料表明，我國重金屬污染的農業土地面積為2 500 hm2左右，導致糧食減產逾1 000萬t，并造成1 200萬t以上的糧食被重金屬污染，將各項經濟損失進行合計，至少高于200億元[3]。污染土地中，嚴重污染面積占8.4%，中度污染面積占9.7%，輕度污染面積占46.7%。Hg 和Cd 的污染面積最大。如上海農田耕層土壤Hg、Cd含量增加了50%，江西大余縣污灌引起的Cd污染面積達5 500 hm2，沈陽張士灌區Cd污染面積達2 533 hm2。我國農田土壤污染除Cd、Hg污染外，Pb、As、Cr和Cu的污染也比較嚴重。以保定市污水灌區為例，其Zn、Cu、Pb、Cd的檢出超標率分別達到100.0%、27.5%、50.0%、87.5%[4]。此外，我國菜地土壤重金屬污染也較為嚴重[5-7]。廣州市蔬菜地Pb污染最為普遍，As污染次之；重慶近郊蔬菜基地土壤重金屬Hg和Cd出現超標，超標率分別為6.7%和36.7%；珠三角地區近40%菜地重金屬污染超標，其中10%屬嚴重超標。近年來，由于工業“三廢”、機動車廢氣和生活垃圾等污染物的排放，我國城市土壤普遍受到不同程度的重金屬污染，主要污染元素為Pb、Cd、Hg。且城市土壤中大部分重金屬污染含量普遍高于郊區農村土壤，并具有明顯的人為富集特點[8]。
2 土壤重金屬污染修復技術
2.1 物理修復
物理修復是指通過各種物理過程將污染物從土壤中去除或分離的技術，主要包括土壤淋洗法、工程措施法、電熱修復法等。
2.1.1 土壤淋洗法。該方法是應用最多、應用最早、技術最成熟的物理修復方法。采用淋洗液（包括無機溶液清洗劑、復合清洗劑、清水、表面活性劑、有機酸及其鹽清洗劑、螯合劑等）對土壤進行淋洗，使固相重金屬轉化為液相，重金屬從土壤中轉移到廢水，再通過對廢水進行回收處理，從而實現土壤的修復。Wasay et al[9]研究發現，EDTA和DTPA能有效地去除土壤中Hg以外的重金屬元素，同時也提取出大量土壤營養元素。土壤淋洗法簡便、成本低、處理量大、見效快，適用于大面積重度污染土壤治理，尤其是輕質土和砂質土。但這種方法在去除重金屬的同時，易造成地下水污染及土壤養分流失。因此，既能提取各種形態重金屬又不破壞土壤結構的淋洗液，將為該方法修復重金屬污染土壤提供廣闊的應用前景。
2.1.2 工程措施法。該方法是較為經典和傳統的土壤重金屬污染修復方法，包括深耕翻土、換土、客土等。深耕翻土與污土混合，或者通過換土和客土等手段，可以使土壤中重金屬的含量有效降低，從而降低其對植物的毒害。不同的方式適宜于不同污染程度的土壤，重污染區的土壤宜使用換土和客土方法改良，而輕度污染的土壤則適宜于采用深耕翻土的方法進行修復。工程措施法的優勢在于效果穩定和徹底，但是也存在一定的不足，如費用高、工程量大、易降低土壤肥力和破壞土壤結構，還有換出的污染土壤也存在二次污染的隱患，應妥善處理。據報道，對1 hm2面積的污染土壤進行客土治理，每1 m深土體需耗費高達800萬～2 400萬美元[10]。因此，工程措施不是一種理想的污染土壤修復方法。
2.1.3 電熱修復法。該方法利用高頻電壓產生電磁波，再通過電磁波作用而產生熱能，從而促使土壤中揮發性重金屬得以分離，實現土壤的修復和改良。目前，該方法適用于修復受Hg或Se等可揮發性重金屬污染的土壤。有研究表明，采用該法可使砂性土、黏土、壤土中Hg含量分別從15 000、900、225 mg/kg降至107、112、115 μg/kg，回收的Hg蒸氣純度達99%[11-12]。這種方法雖然操作簡單、技術成熟，但能耗大、操作費用高，也會影響土壤有機質和水分含量，引起土壤肥力下降，同時重金屬蒸氣回收時易對大氣造成二次污染。
2.2 化學修復
化學修復也是一種原位修復技術，即通過向重金屬污染土壤中添加改良劑，以調節和改變土壤的理化性質，使重金屬發生沉淀、吸附、拮抗、離子交換、腐殖化和氧化還原等一系列化學反應，降低其在土壤中的遷移性和被植物所吸收的可能性，從而達到治理和修復污染土壤的目的。常用的改良劑有石灰性物質[13-15]、磷酸鹽化合物[16-17]、硅酸鹽化合物[18]、金屬及其氧化物[19-20]、黏土礦物[21-23]、有機質[24-26]等，其作用機理見表1。這種方法雖然簡單易行，但其不足在于它只是改變了重金屬在土壤中的存在形態，卻沒有把重金屬從土壤中真正分離出來，如果土壤環境發生變化，容易造成其再度活化，引起“二次污染”。
2.3 生物修復
生物修復是利用生物（主要是微生物、植物和動物）的新陳代謝作用吸收去除土壤中的重金屬或使重金屬形態轉化，降低毒性，凈化土壤。該方法是運用生物技術治理污染土壤的一種新方法，具體包括微生物修復法、植物修復法、動物修復法等。由于該方法效果好、易于操作，日益受到人們的重視，已成為污染土壤修復研究的熱點。
2.3.1 微生物修復。該方法是通過微生物進行作用，將土壤中重金屬元素進行沉淀、轉移、吸收、氧化還原等，從而對污染土壤進行修復。如檸檬酸菌能夠與Cd形成CdHPO4沉淀；無色桿菌、假單胞菌能夠使亞砷酸鹽氧化成砷酸鹽，從而降低As的轉移和毒性；還有些微生物能夠把劇毒的甲基汞降解為毒性小、可揮發的單質Hg[3]。盡管微生物修復引起極大重視，但大多數技術仍局限在科研和實驗室水平，很少有實例報道。但隨著分子生物學的發展，一些如細菌表面展示技術、噬菌體抗體庫技術、酵母表面展示技術等[27]，有望在治理土壤重金屬污染中發揮重要作用。
2.3.2 植物修復。植物修復廣義上是指利用植物提取、吸收、分解、轉化、固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技術的總稱；狹義上是指利用耐性和超富集植物將污染土壤中的重金屬濃度降低到可接受的水平。根據其修復過程和機理，植物修復法可分為以下4種：①根部過濾[28]，即通過耐性植物根系對重金屬的吸收并保持在根部。常用的植物有水生植物、半水生植物以及個別陸生植物，如向日葵、耐鹽野草、寬葉香蒲等。該法多應用于修復水體的重金屬污染。②植物穩定[29]，即利用植物根際的一些特殊物質，使土壤中污染物轉化為相對無害物質的方法。常用的植物有印度芥菜、油菜、楊樹、苧麻等。該法多應用于治理廢棄礦場和重金屬污染嚴重地區。③植物揮發[30]，即利用植物吸收土壤中的重金屬，并將其轉化為可揮發狀態，通過植物葉片等部位揮發出去，以降低土壤中重金屬的含量。常用的植物有印度芥菜以及濕地上的一些植物。該法多應用于修復污染土壤中含有揮發性的重金屬（如Hg、Se等），但易造成大氣污染。④植物提取[31]，即利用超富集植物從土壤中吸取重金屬，并將其轉移、貯存到地上部，然后通過收獲，從而達到去除污染土壤中重金屬的目的。目前，已發現超富集植物有700種以上，且廣泛分布于約50科中，并主要集中在十字花科。該法適用面廣，對于修復多種重金屬污染土壤均有效。
植物修復法成本低，對環境擾動小，能綠化環境，具有良好的社會、經濟、環境綜合效益，適用于大規模污染土壤的修復，屬于真正意義上的綠色修復技術。但該方法也有一定的缺點：一是超富集植物生長緩慢，常受土壤類型、氣候、水分、營養等環境條件限制，導致修復污染較嚴重土壤的周期長；二是修復過程局限在超富集植物根系所能伸展的范圍內；三是超富集植物只能積累某一種重金屬，而土壤污染大多是重金屬的復合污染；四是超富集植物需收割并作為廢棄物妥善處置，將對生物多樣性存在一定的威脅。
2.3.3 動物修復。動物修復是利用土壤中的某些低等動物（如蚯蚓等）吸收重金屬的特性，在一定程度上降低受污染土壤的重金屬比例，以達到修復重金屬污染土壤的目的。有研究表明[32]，蚯蚓在其耐受濃度范圍內，對重金屬的富集量隨著重金屬濃度的增加而增加，同時對重金屬的選擇性受其體內酶的影響。但這種修復方法不足在于低等動物吸收重金屬后可能再次釋放到土壤中，造成二次污染。
2.4 農業生態修復
農業生態修復是近幾年新興的修復技術，它是通過改變耕作制度、調整作物品種、調控土壤化學環境（包括土壤pH值、水分、氧化還原電位等）、改變土地利用類型、增施有機肥（堆肥、廄肥、植物秸稈等）、控施化肥等措施，以減輕重金屬對土壤的危害[33]。我國在這一方面研究較多[34-36]，并取得了一定的成效。這種方法具有投資少、無副作用等特點，適用于中輕度污染土壤，但也存在修復周期較長、效果不太顯著等不利因素。
3 結語
綜上所述，目前重金屬污染土壤的修復技術很多，但就單一技術來看，任何一種修復技術都有其局限性，難以達到預期效果，進而無法大力推廣。而且土壤重金屬污染修復作為一項系統工程，不僅需要土壤學、植物生理學、遺傳學、環境工程學、分子生物學等多個學科的共同努力，還需要多種修復技術的綜合應用，即將物理修復、化學修復、生物修復科學地結合起來，取長補短，才能達到更好的效果。
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土壤污染防治前景范文6
關鍵詞：重金屬污染；煤礦區廢棄地；環境質量評價；廣東明山煤礦
中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）18-4351-04
礦山開采給人類帶來了巨大的財富，也給區域生態環境帶來了極大問題，其中礦坑排水、礦石及廢石堆所產生的淋濾水、礦山工業和生活廢水、礦石粉塵、燃煤排放的煙塵和SO2等，嚴重危害礦區生態環境和人們的身心健康，引發一系列經濟、生態、社會等方面的問題[1，2]。煤矸石是煤炭開采、洗選加工過程中產生的固體廢棄物，大量煤矸石的堆積不僅侵占大量工礦用地、林地、耕地、居民地，還破壞地質、地貌景觀；煤矸石自燃時排放大量有害氣體污染空氣；刮風時，大量粉塵漂浮空中引起環境污染；下雨時，矸石山的淋濾液污染物隨雨水徑流和地下水的滲透污染周圍農田和江河湖泊；矸石山塌崩時，滾石、渣石流危及生命安全?？梢娒喉肥蔀楣?、液、氣三害俱全的污染源，亟待治理[3-6]。
土壤是人類賴以生存的寶貴自然資源。隨著人口—資源—環境之間矛盾的日趨尖銳，煤礦區土壤質量問題日益受到世界范圍內的廣泛而特別的關注。礦區及周邊農田土壤重金屬（Cu、Zn、Cd、Pb、Hg、Cr、As、Ni、Co等）作為生態系統中一類具有很大危害的化學污染物，不能為土壤微生物所分解，相反微生物可富集重金屬，并且在一定條件下可以轉化為毒性更強的金屬有機化合物，造成農作物可食部分重金屬含量超標，通過食物鏈的逐級富集和傳遞，影響人類健康與生態安全[7-11]。因此，科學評價煤礦區廢棄地土壤及重金屬污染狀況，不僅能更加了解礦區廢棄地土壤的本質，更好地利用土地資源，而且對于農業、林業生產具有重要的指導意義。本研究以廣東省明山煤礦區為例，旨在通過對廢棄地重金屬污染土壤環境質量的綜合評價，為該礦區重金屬富集植物篩選、土地復墾及生態重建提供理論依據。
1 研究區概況
明山煤礦位于廣東省梅縣白宮鎮，地理位置為北緯23°23′-24°56′、東經115°18′-116°56′，平均海拔550 m，屬亞熱帶季風濕潤氣候。該地區年均氣溫20.6～21.4 ℃，7月平均氣溫28.3～28.6 ℃，1月平均氣溫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，年平均降雨時間為150 d，無霜期為309 d。
據廖富林等[12]2005年調查，明山煤礦廢棄地自然定居植物共計64種，分屬30科59屬，其中禾本科10種、菊科7種、豆科5種；全部自然定居植物中，29種為1～2年生草本植物、13種為多年生草本植物、18種為木本植物，另有4種藤本植物。據2010年11-12月實地踏查，尾礦區廢棄地業已形成一些相對穩定的單種斑塊和小群落，如五節芒（Miscanthus floridulus）、勝紅薊（Ageratum conyzoides）、小飛蓬（Comnyza canadensis）、艾蒿（Artemisia argyi）、豬屎豆（Crotalaris mucronata）、毛馬唐（Digitaria chrysoblephar）、莠狗尾草（Setaria geniculata）、香附子（Cyperus rotundus）等，這些在煤礦廢棄地成功定居的土著先鋒植物，可作為廢棄地植被生態恢復與治理的優先選用植物[12，13]。
2 研究方法
2.1 樣品采集
樣品采集于明山煤礦總廠附近的能發礦堆積場，該尾礦堆積場南北兩坡約45°、東坡約60°，且靠近一條大水溝，西坡較平緩。煤礦廢棄地周圍為低山，山坡的土壤為紅壤。
2010年11-12月，依據該堆積場具體地形、水文條件及煤矸石堆積的不同年限等，以矸石堆為中心，沿地表水自然流向東南向布設采樣線并按距離進行采樣，分別在樣線的10、50、100、200、500 m各設一個采樣點（定為樣點1、樣點2、樣點3、樣點4、樣點5），然后以各樣點為中心，采集1 m2范圍內的先鋒植物根系周圍0～30 cm深的尾礦區土壤，盡管樣點1、樣點4無植物分布，也采集樣點中心0～30 cm深的尾礦區土壤。
2.2 樣品測定
土壤于室溫下風干，除去石塊、植物根系和凋落物等，用瑪瑙研缽磨碎，過100目篩（0.15 mm），在烘箱中干燥24 h后放在干燥器中備用。樣品用HCl-HNO3-HF-HClO4混合酸消化后，用原子吸收分光光度計測定鎳（Ni）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、錳（Mn）、鉻（Cr）含量，試驗重復3次。土壤基本理化性質分析測定參照文獻[14]進行。
2.3 土壤環境質量評價
采用單因子指數和內梅羅（Nemerow）綜合污染指數相結合的方法進行重金屬污染程度評價[15，16]。
單因子指數法：Pi=Ci/Si （1）
式（1）中，Pi為土壤污染物i的單項污染指數；Ci為土壤中污染物i的實測含量；Si為污染物i的評價標準，采用GB15618—1995中的土壤環境質量二級標式（2）中，Pn為內梅羅綜合污染指數；Pimax為單因子污染指數最高值；Pi為單因子污染指數的算術平均值。
內梅羅綜合污染指數既全面反映了各污染物對土壤的不同污染程度，又突出了高含量/濃度污染物對土壤環境質量的影響，因此，采用綜合污染指數評定、劃分土壤質量等級更加客觀。綜合污染指數Pn依據土壤綜合污染等級劃分（表1）。
3 結果與分析
3.1 土壤理化性質
由表2可知，礦區土壤pH范圍在2.87～6.16，呈酸性，特別是樣點1土壤pH僅2.87，屬強酸性，不能夠滿足植物最基本的生長要求；樣點3靠近民工工棚，雖有五節芒生長，但表層煤矸石較新鮮，故土壤pH也僅3.76。據畢銀麗等[17，18]研究，煤矸石中含有鋁、硫等致酸性物質，在雨水的淋溶沖洗下，能夠酸化土壤條件，但隨著煤矸石堆積時限的延長、風化程度的提高，經長期雨水淋洗的煤矸石基質成分已基本穩定，故pH逐漸增大并最終接近于弱酸性。
通常認為，土壤交換量的大小基本上代表土壤保持養分能力的強弱（保肥力高低），交換量大，也就是保存養分的能力大，反之則弱。從表2交換性鹽基、陽離子交換量看，均為樣點5的土壤交換性能最好，樣點1的交換性能最差，其中，交換性鹽基為8.75～9.20 cmol/kg、陽離子交換量為9.02～9.57 cmol/kg，其陽離子交換量小于10 cmol/kg，屬于保肥力弱的土壤；從土壤有機質看，樣點4、樣點5的含量相對較高，而樣點1、樣點3的含量相對較低，總體上，土壤較貧瘠（有機質為9.74～12.89 g/kg）。此外，交換性酸含量為0.27～0.48 cmol/kg。
3.2 土壤重金屬含量
由圖1可知，尾礦區土壤重金屬元素含量變化較大，其中，Cd含量為0.759～3.109 mg/kg（平均含量為2.052 mg/kg），土壤中Cd含量最高的是樣點5（3.109 mg/kg），是土壤環境質量標準（GB 15618-1995）[19]規定的二級土壤標準（0.3 mg/kg）的10倍多、三級標準（1.0 mg/kg）的3倍多；樣點1的Cd含量（2.541 mg/kg）接近二級標準的9倍、是三級標準的2.5倍；樣點2（0.759 mg/kg）、樣點3（0.823 mg/kg）的Cd含量較低，但也均超過二級標準，說明明山尾礦區土壤Cd含量超標嚴重。余濤等[20]的研究表明，土壤pH是控制Cd等重金屬元素地球化學行為的重要因素，明山尾礦區土壤的酸性環境可能會加劇Cd等有害元素離子交換態含量的增加，從而產生嚴重的生態風險。
Cu含量為39.522～270.308 mg/kg，平均含量為91.281 mg/kg，其中樣點2 的Cu含量最高，為270.308 mg/kg，是二級標準果園標準值（150 mg/kg）的1.8倍、農田標準值（50 mg/kg）的5.4倍；其他樣點Cu含量在100 mg/kg以下。說明存在一定程度的Cu污染，但污染不嚴重。Ni的含量為34.351～46.065 mg/kg，平均為38.991 mg/kg，樣點2、樣點5的Ni含量分別為46.065、45.048 mg/kg，略高于二級標準（40 mg/kg），說明土壤存在一定程度的Ni污染，但污染不嚴重。Pb、Zn、Cr含量分別為45.120～78.901（平均為61.967）、77.704～104.502（平均為88.831）、64.710～154.701（平均為91.442） mg/kg，參照土壤環境質量標準，明山尾礦區土壤基本不受Pb、Zn、Cr污染影響。Mn含量為387.057～488.660 mg/kg，平均含量為421.215 mg/kg，但目前尚無國家標準。另據臧小平[21]研究，Mn可能是酸性土壤第二重要限制因素（我國南方磚紅壤和紅壤中，紅壤活性Mn含量一般為120 mg/kg，磚紅壤、赤紅壤為136 mg/kg），以此為參照，說明明山尾礦區Mn污染嚴重。
3.3 土壤重金屬污染評價
從單因子污染指數看（表3），樣點1污染最大的是Cd（8.470）、最小的是Pb（0.316），從大到小依次是Cd、Mn、Ni、Cr、Cu、Zn、Pb；樣點2污染最大的是Mn（2.977）、最小的是Pb（0.243），從大到小依次是Mn、Cd、Cu、Ni、Cr、Zn、Pb；樣點3污染最大的是Mn（3.759）、最小的是Pb（0.181），從大到小依次是Mn、Cd、Ni、Cr、Zn、Cu、Pb；樣點4污染最大的是Cd（10.093）、最小的是Pb（0.251），從大到小依次是Cd、Mn、Ni、Zn、Cr、Cu、Pb；樣點5污染最大的是Cd（10.363）、最小的是Pb（0.249），從大到小依次是Cd、Mn、Ni、Cr、Zn、Cu、Pb。
從各采樣點綜合污染指數看，受土壤重金屬污染最大的是樣點5，高達7.508，最小的是樣點2，為2.343，從大到小依次是樣點5、樣點4、樣點1、樣點3、樣點2，其中，樣點5、樣點4、樣點1為極重污染，樣點3、樣點2為中度污染。由于煤矸石堆積而引起尾礦區土壤污染一般均呈表面富集，且由近及遠重金屬污染程度呈逐漸降低趨勢，但煤矸石堆場周邊的地形地貌、地質條件等也是影響土壤重金屬污染的主要因素[4，6，22]。本研究中尾礦區各樣點土壤重金屬污染特征呈現出非線性遞減的波動性也印證了這一觀點，分析其原因，主要是樣點4位于矸石山堆場的下坡，樣點5為一個洼坑，煤矸石在降雨等自然淋濾作用下，造成重金屬元素從煤矸石中析出，大量的淋濾液和礦坑排水經運移、沉淀作用后都在此不斷沉積、富集，最終造成樣點5、樣點4的重金屬污染很重，而樣點3、樣點2的重金屬污染相對較輕。此外，煤矸石強烈風化產生的大量粉塵顆粒物在大氣中遷移，經過干、濕沉降進入地表，在雨水的淋濾作用下滲入土壤也是影響土壤中重金屬含量空間變化的重要因素。
4 小結與討論
土壤是植物生長的載體，土壤理化特性決定土壤質量的高低，同時大多數植物適宜于在中性、肥沃的基質中生長。本研究中，土壤pH呈酸性（2.87～6.16），土壤陽離子交換量、有機質含量、交換性酸含量等偏低，明顯不適宜植物生長。因此，煤矸石山的生態恢復首要的是包括酸堿度在內的基質改良。盡管煤矸石山在長期堆放的過程中，在雨水的淋溶沖洗下，pH呈現逐漸增大趨勢（由極端酸性逐漸到弱酸性），但其自然過程緩慢、所需年限較長，而有關研究表明[17，18]，煤炭燃燒后的粉煤灰呈極端的堿性，若兩者混合使用可以以廢治廢達到變廢為寶的目的。一方面可以利用粉煤灰極端的堿性中和煤矸石極端的酸性，調節基質的pH；另一方面，粉煤灰細小的顆粒填充于煤矸石粗大的石礫間，可降低矸石山中氧氣的濃度，起到防止矸石山自燃的功能，同時粉煤灰均勻的粒徑對煤矸石山的物理性質具有一定的改良作用，具有廣闊的應用前景。
煤矸石隨地質條件和產地的不同，其組成會有很大差別。一些研究已表明，煤矸石的淋溶水中Cd、Zn、Cr、Hg、Pb和As等劇毒元素的含量均超過水質標準[4，6]。這些淋溶水將嚴重污染地下水和地面水，對生物和人類健康造成嚴重影響。本研究中所測定的7種重金屬元素（Ni、Cd、Cu、Pb、Zn、Mn、Cr）中，主要是Cd、Mn污染，且各樣點土壤重金屬污染特征呈現波動性而非線性遞減，其中樣點1、樣點4、樣點5為極重污染，樣點2、樣點3為中度污染。據《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》顯示（中國將對Hg、Cr、Cd、Pb等重金屬進行重點防控），Cd污染是國家重點治理對象。相關研究表明[20，23]，Cd在pH較高、尤其是在含有較多CaCO3的堿性土壤中活性低，不易移動，而在酸性條件下則易遷移，毒性增強。因此，提高土壤pH成為降低土壤Cd活性的有效措施之一。據臧小平[21]研究，土壤中Mn的可給性與pH存在相反的關系，明山煤礦廢棄地土壤呈酸性，土壤的交換態Mn多，易還原態Mn少，Mn污染嚴重。
植物修復是近年來發展的一種環境友好、低成本的礦區土壤復墾技術，煤矸石的植物修復就是在煤矸石山表面建立植被，利用植被固定表層矸石。但受礦區貧瘠、干旱、重金屬污染嚴重等極端地下環境條件的制約，植被恢復和生態重建的效益并不明顯。但在長期的野外調查時發現，在礦區局部營養條件較好的區域，如堆放垃圾和污泥區域，一些植物的植株生長旺盛、健壯，植被蓋度也較大，這為如何治理明山煤矸石廢棄地提供了有益的啟示。
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