浅谈土壤污染成因及防治技术措施

郝瑞萍

（大同市生态环境局广灵分局，山西 大同 037500）

引言

土壤污染对人类健康和生态系统造成了严重影响，因此研究土壤污染的成因和防治技术具有重要意义。工业、农业和废物填埋等活动是主要的土壤污染源。为了 解决土壤污染问题，科学家们开发了多种防治技术，包括生物修复、物理修复和化学修复等方法。

1 土壤污染成因

1.1 工业活动导致的土壤污染

工业活动是引发土壤污染的重要因素之一，其中涉及多种污染物的释放和排放。这些污染物包括重金属、有机化合物、挥发性有机物等。重金属如铅、镉和铬来自于冶炼、电镀和化肥生产等过程中的废水和废气排放；有机化合物如苯、甲苯和氯化烃则主要来自石油化工、化学品制造和塑料加工等行业。这些污染物被大量排放进入土壤，超过了土壤的吸附和分解能力。因此，监测和评估污染物浓度，并将其与环境质量标准进行比较，可以通过以下公式计算得到污染指数，从而评估土壤的污染程度[1]：

污染指数的值越大，表示土壤污染程度越高。通过这种定量的指标，我们可以判断工业活动对土壤污染的贡献程度，并采取相应的防治措施来减少污染物的排放和迁移，从而保护土壤环境的健康与可持续发展。

在工业活动导致的土壤污染中，了解污染物的种类和来源对于制定有效的防治策略至关重要。只有全面了解污染物的特性和分布规律，我们才能针对性地选择合适的修复技术，提升土壤污染治理的效果。因此，在土壤污染调查和监测过程中，我们需要利用先进的分析方法和技术手段，确保准确地确定污染物的种类、浓度和来源信息[2]。

1.2 农业活动引起的土壤污染

为了提高农作物的产量和质量，农民广泛使用化肥和农药。然而，过量或不当使用这些农业生产辅助物质会导致土壤污染。化肥中的氮、磷、钾等元素在被农作物吸收后，部分无法被植物利用并残留在土壤中，逐渐形成氮素和磷酸盐的过量积累。这些过剩的养分会溶解于地下水或被径流带走，导致水体富营养化，引发藻类爆发等环境问题。

农药在使用过程中，一部分会直接残留在土壤中。合理的农药施用剂量和方法可以最大程度地减少残留，达到农产品安全标准。农药残留率是评估农药施用效果和农产品安全性的重要指标。其计算公式如下：

通过合理使用农药以及科学的施肥管理，可以减少农业活动对土壤的负面影响，降低土壤污染风险。

了解农业活动引起的土壤污染机制和评估农药和化肥的使用效果对于我们制定科学的防治策略至关重要。因此，在农业生产过程中，我们需要加强对农药和化肥使用的监管，制定合理的施用剂量和时间，并通过技术手段确保农药残留在安全范围内，从而减少农业活动对土壤环境的不利影响[3]。

1.3 垃圾处理和废弃物填埋引发的土壤污染

1.3.1 垃圾渗滤液的生成和传播

在垃圾填埋过程中，垃圾中的有机废弃物会发生分解和腐败，产生大量的渗滤液。垃圾渗滤液含有有机物、重金属和其他有害物质，具有高度的毒性和腐蚀性。如果渗滤液没有得到有效控制和处理，将会通过渗滤和浸润途径进入土壤层，并逐渐污染周围的土壤。渗滤液中的污染物可以通过水分迁移，进一步传播至地下水系统，对水资源造成威胁。

1.3.2 渗滤液扩散速率

渗滤液的扩散速率是评估其在土壤中传播的重要参数。它可以通过下述公式计算：

其中，Q代表渗滤液的流量，A代表土壤面积。渗滤液扩散速率越大，说明污染物在单位时间内向土壤中扩散的范围越广，对周围环境的影响也会更加严重。

为防止垃圾处理和废弃物填埋引发的土壤污染，我们需要采取有效的防治措施。首先，应加强垃圾填埋场的设计和管理，确保渗滤液的收集和处理系统有效运行。其次，通过建立合理的排水系统和防渗墙，减少渗滤液进入土壤的可能性。此外，合理利用垃圾产生的渗滤液，采用适当的处理技术，如生物过滤、化学中和等，可以降低渗滤液中有害物质的浓度，从而减少其对土壤的污染[4]。

2 土壤污染防治技术

土壤污染防治技术措施主要包括生物修复技术、物理修复技术和化学修复技术等。在实际应用中，土壤污染防治技术的选择与实施需考虑到多种因素，如污染物的性质和浓度、土壤类型和特性、地下水深度和流动状况等。因此，制定综合的防治方案和管理措施，结合不同技术的优势和潜力，进行全面而有效的土壤污染防治是至关重要的。此外，加强公众教育和增强公众环保意识也是土壤污染防治的重要环节。通过开展宣传活动、培训课程和信息发布，可以提升公众对土壤污染问题的认知水平，并倡导环保行为和科学决策，从源头上减少土壤污染的发生。

2.1 生物修复技术

生物修复技术是一种利用生物资源修复受污染土壤的方法，其中包括微生物修复和植物修复两种主要方式。

2.1.1 微生物修复

微生物在土壤污染修复中起着重要作用。微生物通过降解、转化或吸附等方式，分解或去除土壤中的有机污染物或重金属，从而实现土壤的修复与净化。微生物修复的作用机制可以用指数衰减模型进行描述。该模型表达了有机污染物浓度随时间的衰减情况，公式如下：

其中，C代表特定时刻的有机污染物浓度，C0代表初始浓度，k代表降解速率常数，t代表时间。该公式说明随着时间的推移，有机污染物浓度会逐渐降低，最终趋于稳定。微生物修复依赖于土壤中微生物群落的结构和功能，因此，维持和增强土壤微生物的活性和多样性对于有效实施微生物修复技术至关重要。

2.1.2 植物修复

植物修复是利用植物的生理特性和代谢能力来减少或清除土壤中的污染物。植物通过吸收、转运、蓄积和降解等机制参与土壤污染物的修复过程。植物修复的作用机理可以用植物吸附率公式进行描述：

植物吸附率反映了单位时间内植物对污染物的吸附能力。植物根系和根际微生物共同作用，形成“植物-土壤-微生物”界面，促进土壤中有机污染物的吸附和分解。植物修复技术具有适用性广泛和可持续性强等优势，适用于不同类型的污染物和环境条件。

生物修复技术在土壤污染防治中具有重要地位。微生物修复和植物修复相互结合，可以发挥协同作用，提升修复效果。在实施生物修复技术时，工作人员需要选择适合的微生物菌株或植物物种，并优化修复条件，如调控温度、湿度、氧气供应和营养物质等因素，以促进生物修复过程的进行。

此外，生物修复技术也可以与其他土壤污染防治技术相结合，如物理修复和化学修复等，形成综合修复方案，以更好地解决不同类型和程度的土壤污染问题。相关部门及人员只有全面考虑土壤特性、污染源、修复目标和环境等因素，制定科学合理的土壤污染防治策略，才能实现对土壤污染的有效防治。此外，监测和评估修复效果也是生物修复技术的重要环节。通过定期采集和分析土壤样品，检测污染物浓度的变化以及土壤微生物群落的演变，我们可以评估生物修复技术的效果，并进行必要的调整和优化。

2.2 物理修复技术

物理修复技术是一种利用物理力学原理和方法来减少或去除土壤污染物的技术手段，其中包括土壤气抽取和减压两种主要方式。

2.2.1 土壤气抽取和减压

土壤气抽取是一种通过抽取土壤中的气体，以降低土壤中污染物的挥发浓度，从而减少其迁移的方法。该技术利用气体流动的原理，通过在受污染区域设置抽取井，应用真空或负压抽取设备，将土壤中的挥发性有机物质抽出并处理。同时，抽取过程中还可以监测气相污染物的浓度变化，用于评估修复效果。

2.2.2 抽取效率

抽取效率是评估土壤气抽取和减压技术的重要指标，可以用以下公式表示：

该公式表示了通过气体抽取过程成功去除的污染物质量与初始污染物质量之间的比例关系。抽取效率的高低可以反映出物理修复技术的有效性和修复效果。通常情况下，抽取效率越高，表示物理修复技术对污染物的去除能力越强。

物理修复技术具有操作简单、处理效果明显等优点。土壤气抽取和减压技术适用于挥发性有机化合物等易挥发污染物的修复，可在一定程度上降低其进一步扩散和迁移的风险。然而，该技术对于不易挥发的重金属等非挥发性污染物的修复效果较差，需要结合其他技术手段进行综合应用。

此外，物理修复技术在实施过程中需要考虑土壤环境的特征，如土壤类型、渗透性和孔隙结构等因素。不同土壤条件下，物理修复技术的适用性和效果可能存在差异，因此在选择和设计修复方案时，相关人员需充分了解目标区域的土壤特性，并进行相应的优化和调整。

2.3 化学修复技术

化学修复技术主要利用化学物质与污染物发生化学反应，使其转化为无害物质或难溶于水的沉淀物，如化学稳定化、化学还原和化学氧化等方法。这些技术可以根据具体情况进行选择或组合应用，以达到最佳的修复效果。

2.3.1 土壤化学稳定化处理

土壤化学稳定化处理是一种通过添加化学物质，改变土壤环境的化学性质，使污染物与土壤颗粒结合或转化为难溶于水的沉淀物的技术。该方法主要适用于重金属等非挥发性污染物的修复。常用的稳定化剂包括磷酸盐、铁盐和氢氧化钙等，它们能与污染物发生离子交换、络合或沉淀反应，将污染物锁定在土壤中，降低其毒性和迁移性。

2.3.2 活性炭吸附率公式

活性炭是一种常用的吸附材料，可以有效去除土壤中的有机污染物。吸附率是评估活性炭吸附效果的重要指标，可以用以下公式表示：

该公式表示了活性炭对有机污染物吸附能力的强弱。吸附率越高，表示活性炭对有机污染物的去除效果越好。活性炭的吸附作用主要依靠其大量的微孔结构和表面化学官能团，它能够吸附有机污染物分子并将其固定在炭表面。

化学修复技术具有操作简便、修复速度快等优点。土壤化学稳定化处理可以有效改变土壤中污染物的化学形态，减少其可溶性和生物可利用性。活性炭吸附则是一种常用且有效的去除有机污染物的方法，其通过吸附作用将有机污染物从土壤中去除。然而，化学修复技术也存在一些局限性，如无法彻底去除污染物、可能引发二次污染问题等。因此，在实施化学修复技术时，相关人员需综合考虑土壤特性、污染物类型以及稳定化剂和吸附剂的选择等因素，并结合其他修复技术进行综合应用。

3 结论

本文对土壤污染的成因及防治技术进行了探讨和总结。研究发现，土壤污染主要由人类活动和自然因素共同导致。人类活动包括工业生产、农药使用、废弃物排放等，这些活动释放出的有害物质进入土壤并积累造成污染；自然因素如火山喷发、地震等也会导致土壤污染，尽管这种情况相对较少。

为了有效防治土壤污染，我们需要采取综合性技术措施。生物修复技术是一种重要的土壤污染防治方法，该技术利用微生物、植物或其代谢产物来分解、吸附或稳定化污染物，可以有效去除土壤中的有机和无机污染物。生物修复技术具有环境友好、可持续性强等优点，尤其适用于有机污染物的修复。物理修复技术是利用物理力学原理进行修复，如土壤气抽取和减压方法等，这些技术适用于挥发性有机化合物等易挥发污染物的修复。化学修复技术则利用化学反应将污染物转化为无害物质或不易溶解的沉淀物，例如土壤化学稳定化处理和活性炭吸附方法。化学修复技术对于重金属等非挥发性污染物的修复效果较好。

需要指出的是，不同的污染类型和污染程度需要应用不同的修复技术，并且常常需要相关人员结合多种技术手段进行综合应用。在实施土壤污染修复时，相关人员还需考虑土壤特性、污染物的迁移途径、修复成本等因素，制定科学、合理的修复方案。

总之，土壤污染是一个全球性的环境问题，对人类健康和生态系统造成严重影响。通过了解土壤污染的成因及防治技术，我们可以采取相应的措施来减轻污染对环境的影响。生物、物理和化学修复技术是主要的防治手段，但每种技术都有其适用范围和局限性。未来，相关人员需要加强研究和创新，探索更有效的土壤污染防治技术，以实现可持续发展和保护地球生态环境的目标。