我國有色金屬工業土壤重金屬 污染防治的現狀與對策

　　摘要：我國是有色金屬生產大國。有色金屬產業發展帶來的環境問題，特別是土壤重金屬污染的防治，是土壤污染防治中的重點領域。目前，我國就土壤重金屬污染防治出臺了一系列法規政策，對有色金屬工業土壤重金屬污染防治工作提出了具體要求。但是，總體看來，我國有色金屬工業土壤重金屬污染防治工作仍然面臨著嚴峻的形勢。進一步貫徹相關法規政策，建立健全體制機制，促進相關領域技術創新，通過機制推動促進產業發展等，均是“十四五”時期該領域發展中應當重視的問題。

　　本文源自有色金屬(冶煉部分)2021年第3期《有色金屬》雜志，月刊，于1949年經國家新聞出版總署批準正式創刊，CN:11-1841/TF，本刊在國內外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強的特點，其中主要欄目有：工藝礦物學、選礦工藝、選礦設備等。

　　關鍵詞：有色金屬工業;土壤重金屬污染;防治

　　有色金屬是國民經濟建設和社會發展的重要物質基礎，是提升國家綜合實力和保障國家安全的關鍵性戰略資源。我國有色金屬礦產資源豐富，已形成包括采礦、選礦及冶煉等在內的完整的產業體系。2019年，我國十種主要有色金屬產量達到5865.96萬t[1]，連續18年穩居世界首位。然而，有色金屬資源開發與利用規模的擴大，一方面促進了經濟和社會的發展，增加了社會財富，另一方面也帶來了日益嚴重的環境問題。據統計，每生產1t金屬，要從礦山平均開采110t礦石[2]，采、選、冶過程中產出大量廢水、廢氣和固體廢棄物，以重金屬元素為主的污染物質通過廢氣、廢水的排放以及固體廢棄物的堆放進入土壤，使得土壤成為有色金屬工業污染物排放的最終載體。由于重金屬在土壤中不易被微生物降解，滯留時間長，并可經食物鏈最終影響人類健康，因此采取措施對有色金屬工業造成的土壤重金屬污染進行防治是極其必要的。本文對我國有色金屬工業土壤重金屬污染及防治的現狀進行綜述，并在此基礎上梳理問題，提出對策。

　　1我國有色金屬工業土壤重金屬污染防治現狀

　　1.1有色金屬工業土壤污染現狀及特點[3-11]

　　2014年4月17日，原環境保護部及原國土資源部聯合發布了《全國土壤污染狀況調查公報》，對我國首次全國土壤污染狀況調查結果進行了公告。《公報》顯示[3]，“全國土壤環境狀況總體不容樂觀，部分地區土壤污染較重，耕地土壤環境質量堪憂，工礦業廢棄地土壤環境問題突出，工礦業、農業等人為活動以及土壤環境背景值高是造成土壤污染或超標的主要原因。土壤污染或超標的主要是土壤環境背景值高以及工礦業、農業等人為活動造成的”。全國土壤污染物以無機型為主(主要是鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種)，占全部超標點位的82.8%。“在調查的690家重污染企業用地及周邊的5846個土壤點位中，超標點位占36.3%，主要涉及黑色金屬、有色金屬、皮革制品、造紙、石油煤炭、化工醫藥、化纖橡塑、礦物制品、金屬制品、電力等行業;在調查的81塊工業廢棄地的775個土壤點位中，超標點位占34.9%，主要污染物為鋅、汞、鉛、鉻、砷和多環芳烴，主要涉及化工業、礦業、冶金業等行業;另外，在調查的70個礦區的1672個土壤點位中，超標點位占33.4%，主要污染物為鎘、鉛、砷及多環芳烴，其中有色金屬礦區周邊土壤鎘、砷、鉛等污染較為嚴重。”[3]

　　我國有色金屬工業所涉土壤環境狀況總體不容樂觀，相關企業的運行已經對周邊的土壤環境造成污染。

　　1.1.1污染來源

　　除本身由于地球化學作用而可能造成背景值偏高外，其它有色金屬工業周邊環境土壤中的重金屬則主要來源于礦產開采、洗選、運輸、冶煉等過程中廢氣、廢水的排放及固體廢物的堆放。

　　1)通過固體廢物堆積進入到土壤

　　礦山采選及冶煉過程中將產生大量固體廢物，如廢石、尾礦、冶煉渣等，由于我國有色金屬礦產具有中低品位資源多、復雜共生礦多等特點，且采出礦石的品位越來越低，采選及冶煉過程中將產生大量的固體廢物。據統計，2018年有色金屬行業產生一般工業固體廢物4.8億t，約占全國一般工業固體廢物產生量的14.7%，產生危險廢物721萬t，占全國危險廢物產生量的10%以上，其中冶煉環節產生危險廢物584萬t，約占81%左右。數量如此龐大的固體廢物，如堆放處置不當，經過長期的自然氧化、雨水淋濾等物理、化學和生物作用，將會釋放大量有毒有害的重金屬元素，并進入到土壤和水體中，給周圍土壤環境帶來嚴重污染。

　　2)通過廢水進入到土壤

　　有色金屬礦山采選及冶煉產生的礦井涌水、廢石場淋溶水、選礦廢水、地面沖洗水、尾礦庫排水及冶煉廢水等一般為酸性含重金屬廢水，在事故工況或未達標排放的情況下通過地面漫流、垂直入滲進入土壤，從而造成礦區及周邊土壤污染。

　　3)隨著大氣沉降進入土壤

　　露天采礦及地下開采的鉆孔、爆破、礦石的裝載運輸過程產生的粉塵，堆放的尾礦庫、廢石場和廢渣隨風產生的揚塵以及選礦廠、冶煉廠等有組織排放的廢氣中均含有大量的重金屬元素，可自然沉降至地表土壤并通過降雨淋溶進入土壤。

　　1.1.2污染特點

　　1)很難通過直覺感受發現，需要對土壤及農作物樣品進行檢測，有時還要對人和動物健康狀況進行診斷后才能確定，隱蔽性強。

　　2)重金屬元素在土壤中難以遷移、擴散和稀釋，易于在土壤中不斷累積而超標。

　　3)當重金屬元素在土壤中的含量超過一定程度時，就會造成土壤性能和結構的變化，很難靠稀釋作用和自凈作用來消除，具有難治理的特性。

　　4)有色金屬礦多為多金屬伴生礦，同時，受選冶過程中采用化學藥劑的影響，所造成的污染大多數為重金屬之間以及重金屬—有機物之間構成的復合污染。

　　1.1.3污染產生的危害

　　1)重金屬在土壤中蓄積到一定程度會破壞植物正常的生長代謝功能，使植物的發育受到抑制，甚至出現大面積的死亡現象。

　　2)重金屬可以通過食物鏈在人體中富集，對人體健康造成極大危害。

　　3)重金屬會減少土壤系統的生物多樣性，降低土壤中的微生物量，從而影響土壤結構和功能的穩定。

　　1.2有色金屬工業土壤污染防治制度體系[12-15]

　　隨著環境形勢的日益嚴峻，近年來國家逐漸加大對土壤污染的監管力度和對相關污染治理與修復的支持力度。“十三五”期間，關于土壤污染防治的法律法規、政策、標準等的制度建設也取得了重大進展，日益健全、完善的法律法規、標準體系和逐步落地的政策支持促使有色金屬工業土壤污染防治工作更加規范有序。

　　2016年5月，國務院發布《土壤污染防治行動計劃》(以下簡稱“土十條”)，確定了“十三五”乃至更長一段時期我國土壤污染防治的指導思想、原則和防治任務，通過開展土壤污染調查、推進污染防治立法、開展污染治理與修復、加強目標考核等10個方面的規定和要求，全面提升我國土壤污染防治工作能力。“土十條”確定有色金屬礦采選、冶煉行業為土壤污染重點監管對象，并提出包括在特定區域禁止或嚴控新建企業，現有企業加快提標升級改造，建立調查評估制度，每年開展土壤環境監測，嚴防礦產資源開發污染土壤，加強重金屬污染防控，全面整治尾礦、赤泥、冶煉渣等堆存場所在內的多項管控措施。

　　根據“土十條”關于“推進土壤污染防治立法、建立健全法規標準體系”的相關要求，2016年以來，我國先后印發了《污染地塊土壤環境管理辦法》《工礦用地土壤環境管理辦法》《農用地地土壤環境管理辦法》，并試行《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準》與《土壤環境質量農業用地土壤污染風險管控標準》，進一步加強了政府對企業土壤污染的管控力度。同時，還發布了《農用地土壤環境質量類別劃分技術指南》《建設用地土壤環境調查評估技術指南》《環境影響評價技術導則土壤環境(試行)》《污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術導則》《地下儲罐等設施防止泄露、滲透技術指南》、《工礦用地土壤污染隱患排查技術指南》等文件，為相關行業土壤污染防治提出了技術指導。

　　2019年伊始，我國土壤修復行業迎來了里程碑事件，即《中華人民共和國土壤污染防治法》(以下簡稱“《土壤污染防治法》”)正式頒布實施。《土壤污染防治法》突出“以提高環境質量為核心，實行最嚴格的環境保護制度”，將立法作為解決土壤污染問題的根本性措施，立足于我國發展階段的實際，著眼于國家長遠利益，為進一步完善生態環境保護法律、標準體系，推進土壤污染防治工作規范有序發展提供了強有力的制度保障。

　　《土壤污染防治法》實施兩年來，土壤污染防治管理工作取得了長足發展，2019年以來相繼出臺多項配套政策、標準、規范。其中，《土壤污染防治專項資金管理辦法》《土壤污染防治基金管理辦法》等文件的出臺，為土壤污染防治提供了資金支持，將有利于推動相關工作盡快開展;《污染地塊地下水修復和風險管控技術導則》《受污染耕地治理與修復導則》《建設用地土壤污染風險管控和修復監測技術導則》《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》《建設用地土壤修復技術導則》《建設用地土壤污染風險評估技術導則》等系列國家環境標準的制修訂進一步規范了土壤修復各階段工作的實施。

　　關于礦山修復，2019年12月，自然資源部發布《關于探索利用市場化方式推進礦山生態修復的意見》，針對礦山生態修復歷史欠賬多、現實矛盾多、投入不足等突出問題，提出要吸引各方投入，推行市場化運作、科學化治理的模式，推進礦山生態修復，這也必將有力帶動包括有色金屬礦在內的各類礦山的生態修復進程。

　　總體來看，我國土壤污染防治在宏觀層面的法律法規、政策、標準體系不斷完善，對于有色金屬工業土壤污染防治工作起到了較好的引導和規范作用。

　　1.3有色金屬工業土壤污染防治技術[16-32]

　　1.3.1物理法

　　物理法是利用污染物的物理性狀，借助機械分離、揮發、電解和解吸等物理方法減少、消除、穩定、轉化土壤中重金屬污染物的技術及方法。常見的物理法有：

　　1)客土法

　　主要是通過將未被污染的土壤覆蓋或者與被重金屬污染的土壤混合，將上下土層翻動混合均勻，或者用未被重金屬污染的土壤替換被污染的土壤等手段，降低被污染的土壤中的重金屬污染物濃度。這些措施的優點在于方法成熟，主要缺點是修復成本高，污染物并未得到完全清除，以及可能造成二次污染等問題。

　　2)電動修復法

　　電動修復法是利用電滲透、電遷移、電泳等重金屬的主要遷移方式，通過梯度電壓促進土壤中金屬離子遷移，然后經過沉淀、抽離或者離子交換等方式，清除土壤中的重金屬污染物。電動修復技術具有成本低廉、效果較好的優點。但是，該技術也存在去除速率易受到荷電性質、金屬濃度、荷電數量、土壤空隙水電流密度、界面化學性質等因素影響的缺陷。

　　3)熱處理法

　　熱處理法主要是利用重金屬的揮發性，利用熱傳導或者輻射等加熱方式使重金屬與土壤分離。這種方法通常應用在熔點較低、揮發性較強的重金屬污染治理當中。該技術的主要問題為易使土壤有機質和土壤水遭到破壞，且工程量較大、耗能較多。

　　4)玻璃化技術

　　通過加熱使污染的土壤熔化，土壤冷卻后凝固成玻璃狀結構。通常條件下，玻璃非常穩定，一般的試劑難以破壞它的結構，對某些特殊重金屬(如放射性廢物)具有較強的適用性。但玻璃化技術熔化過程需要消耗大量的電能，成本較高，工藝較為復雜。

　　1.3.2化學法

　　化學法主要是向土壤中添加固定劑、淋洗劑等，與重金屬發生反應，進而達到修復重金屬污染的目的。該種方法的效率較高、修復范圍廣，相應的成本也較高，且容易造成二次污染。常見的化學法有：

　　1)化學固化法

　　化學固化是通過加入固化劑改變土壤的理化性質，增強土壤對重金屬污染物的吸附或者沉淀作用來降低其可移動性，從而防止重金屬元素向更深層的土壤或者向地下水進行遷移的方法。化學固化法的常用原材料包括石灰、磷肥、含鐵氧化物等。使用化學固化法可以降低重金屬污染物的去除成本，但是污染物仍然存在于土壤中，土壤無法恢復到原始的狀態。

　　2)淋洗法

　　土壤淋洗法的原理，是通過提取劑把土壤中的重金屬元素提取到土壤淋洗液中，經過清水洗滌去除掉相應的提取劑，再將處理后的土壤放入到原位，并對廢水進行回收利用。目前，主要的提取劑有硝酸、鹽酸、磷酸、EDTA和DTPA等。

　　3)有機質改良

　　有機質改良主要是指借助腐殖質與金屬離子發生絡合反應，促使重金屬污染物沉淀、降低金屬的生物有效性。常用的腐殖質有胡敏酸、氨基酸、富里酸及一些雜環化合物。有機質改良的優點在于處理過程不會產生新的污染物。

　　1.3.3生物法

　　生物法是利用生物對環境中的污染物進行降解，包括植物修復法、微生物修復法、動物修復法等，具有成本低、易操作、無二次污染等優點。

　　1)植物修復法

　　植物修復是利用植物根系吸收水分和營養的過程來固定、清除、修復重金屬污染物的方法。按照修復機理和過程可分為植物固定、植物揮發、植物提取、根際過濾等。

　　植物固定是通過耐重金屬植物及其根系微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的重金屬，以降低其生物有效性和移動性，達到固定或者隔絕重金屬進入水體和食物鏈的途徑和可能性。植物固定法在鉛污染土壤修復方面效果較為顯著。

　　植物揮發主要是利用植物使重金屬轉變成可揮發的形態，從植物和土壤表面揮發，從而降低土壤重金屬污染程度的方法。該方法主要適用于去除汞等可揮發的重金屬元素。植物揮發技術面臨的主要問題是，將重金屬轉移到大氣中，容易造成其他環境污染問題。

　　植物提取是利用重金屬超富集植物，從土壤中提取重金屬污染物，然后通過收割植物地上部分的方式進行集中處理。目前已知的重金屬超富集植物大部分生長緩慢、產量較小，很難實現規模化種植，無法滿足大面積污染土壤修復要求。

　　根際過濾工藝則是利用植物根系過濾積淀水體中的重金屬污染物。適合于根際過濾技術的植物通常根系發達，對重金屬吸附能力強。常見的植物有浮萍、水葫蘆、寬葉香蒲、蘆葦等。

　　2)微生物修復法

　　微生物修復法是利用微生物的吸附、富集和氧化還原作用降低土壤中重金屬的含量或者改變重金屬的形態，降低土壤中重金屬的毒性。微生物具有種類多、個體小、繁殖快、適應性強、易變異的特點，修復時不會影響土壤結構特征，更能夠實現原位修復。但是，微生物的活性受環境條件變化的影響明顯，若微生物大面積死亡，其所吸附的重金屬元素會被重新釋放到土壤當中，最終破壞重金屬土壤污染的控制和處理效果。

　　3)動物修復法

　　動物修復技術主要是利用動物在土壤中生長、繁殖等活動對重金屬污染物進行轉化和富集，最終通過對動物的收集、處理，從而降低土壤中重金屬污染物的含量。目前常用的有蚯蚓、蜘蛛、線蟲、老鼠等對重金屬有較強耐受能力和富集能力的動物。

　　1.4有色金屬工業土壤污染防治市場狀況[33]

　　1.4.1資金投入

　　為貫徹落實“土十條”，中央財政設立土壤污染防治專項資金(以下簡稱“專項資金”)，支持土壤污染狀況調查、風險管控、監測評估、監督管理、治理修復等工作。“十三五”期間共計下達專項資金259.13億元。其中2016年68.75億元、2017年65.38億元、2018年35億元、2019年50億元、2020年40億元。中央專項資金的投入將帶動地方和社會資金投入土壤污染防治領域，擴大行業資金來源和規模。2020年專項資金分配額度超過2億元的省區由多至少依次為湖南、湖北、廣西、貴州、浙江、廣東、河北、云南。此八省區資金總和達到近28.0億元，占全國專項資金總額度的近70.0%。從專項資金分配區域看，2020年專項資金重點支持的省區主要分布在華中、西南、華南等有色礦產豐富、重金屬污染嚴重且環境較為敏感的區域，這與2018年、2019年的資金分配情況基本一致，專項資金的持續注入體現了國家對解決重點行業、重點區域環境問題的重視與支持。

　　除中央支持外，2020年1月17日發布的《土壤污染防治基金管理辦法》(財資環[2020]2號)明確了省、自治區、直轄市、計劃單列市級財政可以單獨出資或者與社會資本共同出資設立，采用股權投資等市場化方式設立政府投資基金，主要用于農用地土壤污染防治和土壤污染責任人或者土地使用權人無法認定的土壤污染風險管控和修復，這將促使該部分擱置項目陸續得到釋放，修復市場資金短缺的情況有望逐步得到緩解。

　　1.4.2市場狀況

　　根據中國環境保護產業協會監測，2020年全國正式啟動土壤污染防治項目3918項(僅為已招標項目)，總項目金額約為302.75億元。其中，礦山治理項目數量為1251個(圖1)，占全國啟動項目數量的31.9%，項目金額為184.01億元，占全國啟動項目總金額的60.8%，無論是項目數還是金額都位列第一，超過了工業場地修復和農地修復，較2019年也有較大提升。礦山治理項目場地多屬于有色金屬采、選、冶行業，以重金屬污染和礦山酸性排水污染為主，治理內容以生態修復和廢渣等污染治理為主。

　　2020年的礦山治理項目中，咨詢服務項目368個，占全國啟動項目數量的29.4%，總項目金額為14.82億元，占全國礦山治理項目總金額的8.1%;修復工程項目數量為883個，占全國礦山治理項目數量的70.6%，項目金額為169.19億元，占全國啟動項目總金額的91.9%，兩者的資金分配比接近1∶9。礦山治理的咨詢項目及工程項目相輔相成，其市場走向基本一致，在咨詢項目的基礎上，緊跟著修復工程的落地實施。

　　通過對2020年的礦山治理項目來源進行分析，發現項目來源較為單一，約77.0%的項目由政府及職能部門(含各級人民政府、自然資源局、生態環境局等)直接參與，13.8%的項目為政府通過土地儲備中心、城投?城建公司間接參與，1.4%的項目為地產開發商投資，而責任企業負責治理的項目僅為7.7%。可以看出，礦山治理項目目前依然主要為政府及相關部門主導。

　　2我國有色金屬工業土壤污染防治存在的問題及建議

　　2.1我國有色金屬土壤污染防治存在的問題[34-38]

　　1)管理體系有待進一步完善

　　從宏觀層面來看，近年來，我國土壤污染防治的法規和政策體系不斷完善，主體責任、修復標準和相關配套措施等方面的規定越來越明確。然而，就單個行業來看，我國有色金屬工業污染土壤治理在管理體系方面還存在過于粗狂、不夠精細化的問題。土壤修復是一項綜合性的治理工程，有色金屬土壤污染的修復更是受到金屬類別、土質環境、土地用途等方面因素的影響。因此，需要對不同地區的有色金屬土壤污染問題進行詳細的研究，制定完善的治理規劃和政策措施。但是，從目前的實踐來看，在各地的修復項目進行過程中尚未能完全體現差異化的特征，仍然存在一刀切式單一修復目標的做法，難免出現修復不到位或者過度修復的情形。可見，法規政策、標準的細化及落實仍然是今后關注的重點，是加強我國有色金屬工業污染土壤治理在管理體系建設的重要內容。

　　2)技術創新能力亟待提高

　　我國土壤修復的研究工作雖然起步較晚，但是經過多年的發展，取得了不小的成績。但是總體來講，尚存在創新成果轉化率低、原創性技術少、核心技術創造不足等問題。尤其是，在有色金屬工業污染土壤治理方面，修復技術不夠成熟、修復技術類型單一、自主研發能力不足問題仍然十分突出，創新水平難以滿足日益增長的產業發展和治理需求。除了治理修復以外，污染形成機制、監測預警、安全利用等方面的技術、材料和裝備的創造和研發，亦是該領域未來技術創新應予關注的重點。

　　3)土壤污染防治資金不足

　　可以預見，國家政策的密集出臺及凈土保衛戰的實施將會不斷推進我國土壤污染防治工作的開展。但是，資金來源單一、資金不足的問題，仍然是阻礙我國土壤污染防治的重要因素。目前，土壤修復資金主要以政府直接或間接出資為主。但是，相對于項目的巨額投資而言，政府財政無法長期承擔這項巨大的開支。盡管各地已經開展了一些利用社會資本、與第三方合作開展土壤修復等工作，但目前尚處于摸索階段，難以滿足國內土壤污染防治的巨大資金需求。

　　2.2我國有色金屬工業土壤污染防治發展建議

　　1)進一步完善管理體系

　　嚴格遵守《土壤污染防治法》等有關土壤污染法律法規的規定，扎實推進凈土保衛戰。進一步加強土壤環境管理的支持力度，在機構組建、人員編制和基礎能力建設方面加強投入，探索更加符合我國國情的土壤污染防治管理體系。鼓勵環境管理部門在詳細的土壤質量研究和分析的基礎上，研究各地區、各行業的主要污染物和其他污染因素，制定適合本地、本行業實際情況和發展需求當的治理措施。同時，貫徹綠色可持續修復理念，制定政策時要統籌考慮修復本身所帶來的二次影響，包括資源和能源的消耗、二次污染等問題。

　　2)積極促進技術創新

　　加強有色金屬工業土壤污染治理技術、材料和設備的研發。一方面，要加強對現有治理技術的完善;另一方面，還應加強對多元化修復技術應用的研究，促進技術的耦合應用。在技術創新的過程中，還要全面考慮生產安全、生態安全、產業發展、循環利用等因素，開展清潔生產技術的研究，促進有色金屬開發和污染治理的可持續發展。此外，還需關注智能化技術的發展，探討大數據、物聯網、人工智能等新技術在有色金屬土壤污染檢測、調查、修復等環節的應用。加強有色金屬污染治理相關人才的培養，加大科研投入，鼓勵高校科研院所聯合生產企業，適時引進國外先進技術。

　　3)探索解決資金不足難題的新方案

　　通過模式創新，突破資金困境。近期自然資源部的一些文件顯示有破冰現象，例如土壤修復捆綁土地開發、山水林田湖草系統治理等。未來，在土壤污染防治方面還應積極探索實施EOD、PPP等商業模式，采取產業鏈延伸、聯合經營、組合開發等方式，破解資金瓶頸。將修復工程實施與區域土地規劃發展密切結合，形成新的投資模式和盈利模式，大力吸引社會資本的投入。對于農用地，可探索與生態農業組合開發以及生態旅游組合開發的農用地組合開發模式。對于建設用地可探索商業地產以及工業用地組合開發的建設用地組合開發模式，通過土地增值收回修復成本。

　　3結論

　　“綠水青山就是金山銀山”，近年來，中國有色金屬工業迅速發展，與此同時所造成的重金屬污染也日趨嚴重。在發展有色金屬工業的同時，加強有色金屬工業土壤重金屬污染防治，是實現可持續發展的題中之義。經過多年的探索，我國有色金屬工業土壤重金屬污染防治工作取得了一定的成效。但是應當看到，防治形勢仍然十分嚴峻。2021年是“十四五”規劃的開局之年。如何在“十三五”期間經驗的基礎之上，嚴格落實《土壤污染防治法》等政策法規，不斷完善有色金屬土壤污染防治體制機制，促進相關技術創新，解決資金不足難題、促進產業發展，打好攻堅戰，將是土壤重金屬污染防治工作的重點。