重金屬污染的治理方法大全11篇

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篇（1）

1、研究背景

據我國農業部進行的全國污灌區調查，在140萬公頃的污水灌區中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區面積的64.8%，其中輕度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，嚴重污染的占8.4%。由此可見我國土壤受重金屬污染的情況較為嚴峻[1]。

在環境污染研究中，重金屬多指Hg,Cd,Pb,Cr以及類金屬As等生物毒性顯著的元素，其次是指有一定毒性的一般元素，如Zn,Cu,Ni,Co,Sn等。人們所說的土壤重金屬污染主要是由于Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni,Hg,As8種重金屬元素等引起的土壤污染。土壤是人類賴以生存的自然條件，如果土壤被重金屬污染將直接導致糧食、蔬菜、瓜果等的重金屬含量增加。同時因為重金屬不能為土壤微生物所分解，而易于積累轉化為毒性更大的甲基化合物，甚至有的通過食物鏈以有害濃度在人體內蓄積，從而嚴重危害人體健康[2]。由于重金屬在土壤中難以被分解、轉化或吸收，所以充分認識土壤污染及危害，保護土壤，防治污染是十分重要的任務。

2、土壤重金屬污染的特點

大多數重金屬是過渡性元素，而過渡性元素的原子具有其特有的電子層結構，這使重金屬在土壤環境中的化學行為具有下列一系列特點;

(1)重金屬具有可變價態，它能在一定的幅度內發生氧化還原反應。不同價態的重金屬具有不同的活性和毒性。

(2)重金屬易在土壤環境中發生水解反應，生成氫氧化物;它也易與土壤中的一些無機酸發生反應生成硫化物、碳酸鹽、磷酸鹽等。這些化合物在土壤中的溶解度較小，所以重金屬不易遷移而易累積于土壤中，從而降低了污染危害范圍擴大的可能性，但卻使變長了污染區的危害周期和加大了重金屬危害程度。

(3)重金屬作為中心離子，能夠接受多種陰離子和簡單分子的獨對電子，生成配位絡合物:還可與一些大分子有機物，如腐殖質、蛋白質等生成鰲合物。上述反應增大了重金屬在水中的溶解度，進而使重金屬在土壤環境中更易遷移‘從而增大了重金屬污染區域范圍。

重金屬的所有這些化學特性，決定了重金屬在土壤環境中具有多變的遷移特性。重金屬污染的主要特點，除了污染范圍廣、持續時間長外，還有污染隱蔽性，而且它無法被生物降解，并可能通過食物鏈不斷地在生物體內富集，進而可轉化為毒害性更大的甲基化合物，對食物鏈中某些生物產生毒害，最終在人體內蓄積而危害人體健康。重金屬的上述特性決定了其在污染和環境危害中的特殊作用。

3、土壤重金屬污染的危害

土壤重金屬污染對環境產生的危害主要有下列途徑:

(1)受污染的土壤直接暴露在環境中，動物或人直接或間接地吸收了受污染的土壤顆粒等;

(2)土壤中的重金屬通過淋溶作用向下緩慢滲透，從而污染了地下水;

(3)外界環境條件的變化，例如酸雨、施加土壤添加劑等因素，提高了土壤中重金屬的活性和生物有效性，使得重金屬較易被植物吸收利用，從而進入食物鏈后對動物和人體產生毒害作用。

4、重金屬污染土壤治理方法

土壤重金屬污染的治理，世界各國都開展了廣泛的研究工作。目前，所采用的土壤重金屬污染的治理方法主要有下列四種。

4.1生物措施

生物措施是利用生物的某些特性來適應、抑制和改良重金屬污染土壤的措施。生物措施包括動物治理、微生物治理和植物治理三種方法。

動物治理是利用土壤中的某些低等動物(如虹蛻和鼠類)能吸收土壤中的重金屬，因而能一定程度地降低污染土壤中重金屬的含量。在重金屬污染的土壤中放養蛆蛻，待其富集重金屬后，采用電激、灌水等方法驅出蛆叫集中處理，對重金屬污染土壤也有一定的治理效果[3]。

植物治理是利用有些植物能忍耐和超量累積某種或某些重金屬的特性來清除污染土壤中的重金屬。通常，它有三個部分組成:植物萃取技術、根際過濾技術、植物揮發技術。植物治理的關鍵是尋找合適的超積累或耐重金屬植物。

生物措施的優點是實施較簡便、投資較少和對環境攏動少。缺點是治理效率低(如超積累植物通常都矮小、生物量低、生長緩慢且周期長)，不能治理重污染土壤(因高耐重金屬植物不易尋找)和被植物攝取的重金屬因大多集中在根部而易重返土壤等。

4.2工程措施

工程措施包括客土、換土、翻土、去表土等方法，適用于大多數污染物和多種條件。

客土是在污染土壤上加入未污染的新土;換土是將已污染的土壤移去，換上未污染的新土;翻土是將污染的表土翻至下層:去表土層是將污染的表土移去。這些方法能使耕作層土壤中重金屬的濃度降至臨界濃度以下，或減少重金屬污染物與植物根系的接觸而達到控制危害的目的。

用工程措施來治理重金屬污染土壤，具有效果徹底、穩定等優點，是一種治本的措施。但由于存在實施繁復、治理費用高和易引起土壤肥力減弱等缺點。因而一般適用于小面積、重污染的土壤。

4.3農業措施

農業措施是因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害，以及在污染土壤上種植不進入食物鏈的植物。

用農業措施來治理重金屬污染土壤，具有可與常規農事操作結合起來進行、費用較低、實施較方便等優點，但存在有些方法周期長和效果不顯著等缺點，農業措施適合于中、輕度污染土壤的治理。

4.4化學措施

化學措施是向污染土壤投加改良劑，增加土壤有機質，陽離子代換量和粘粒的含量，以及改變pH,Eh和電導等理化性質，使土壤中的重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金屬的生物有效性。

用改良措施來治理重金屬污染土壤，其治理效果和費用都適中，對污染不太重的土壤特別適用。但需加強管理，防止重金屬的再度活化。

5、結論

隨著土壤重金屬污染日益加劇，土壤重金屬污染的治理已成為當前研究的熱點。土壤重金屬污染具有高累積性和不可逆轉性，污染一旦發生，僅依靠切斷污染源的方法難以進行徹底恢復。目前，己有一些污染土壤治理的方法，但從其發展和需求來看，還須發展更加有效的治理技術。

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篇（3）

土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是人類生態環境的重要組成部分[1-2]。隨著近年來經濟發展，工農業生產不斷擴大，所產生的廢水和廢渣也不斷增多，不但破壞地表植被，而且其中有毒有害重金屬還隨廢水的排放及廢渣堆的風化和淋濾進入周邊土壤環境[3-6]。目前我國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染耕地面積近2，000萬公頃，約占總耕地面積的1/5，其中工業“三廢”污染耕地1，000萬公頃，污水灌溉的農田面積已達330多萬公頃。

1. 土壤重金屬污染的定義

在自然界，重金屬以各種形態存在，常見的金屬元素有銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、鉬、金、銀等；其中既有對生命活動所需要的微量元素，如錳、銅、鋅等；但大多數重金屬元素在環境中對環境都會有一定的污染作用，主要包括汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等對生物體具有顯著毒害作用的元素[7]。重金屬的密度一般在4.0以上，約60種元素。但是由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大，所以在環境科學中人們通常關注鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩、汞、鎘、鉛、鉻、鈷等。砷、硒是非金屬，但是它的毒性及某些性質與重金屬相似，所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內。由于土壤中鐵和錳含量較高，因而一般不太注意它們的污染問題，但在強還原條件下，鐵和錳所引起的毒害亦應引起足夠的重視。

土壤重金屬污染是指由于人類在生產活動中將重金屬帶入到土壤中，致使土壤中重金屬累積到一定程度，含量明顯高于背景，并可造成土壤質量的退化、生態與環境的惡化現象[8]。土壤本身含有一定量的重金屬元素，如植物生長所必需的Mn、Cu、Zn等。因此，只有當疊加進入土壤的重金屬元素累積的濃度超過了作物需要和忍受程度，作物才表現出受毒害癥狀，或作物生長并未受害但產品中某種金屬的含量超過標準，造成對人畜的危害時，才能認為土壤已被重金屬污染[9]。如土壤環境質量標準值（GB15618-1995）[10]。

2. 土壤中重金屬的來源、種類

土壤重金屬污染主要是由工業產生的“三廢”以及污水灌溉、農藥和化肥的不合理施用等農業措施引起的。隨著工農業生產的發展，重金屬對土壤和農作物的污染問題越來越突出，部分地區土壤重金屬污染現象十分嚴重。總體來講，土壤重金屬污染源較廣泛，即有自然來源，又有包括人類活動帶入土壤的部分，目前主要來源為人為因素。主要包括大氣塵降、污水灌溉、工業廢棄物得不當堆放、采礦及冶煉活動、農藥和化肥的過多施用等[11-12]。

2.1 污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用經過一定處理的城市污水灌溉農田、森林和草地。中國水資源較為緊缺，部分灌區常把污水作為灌溉水源來利用。污水的種類按其來源可分為城市生活污水、石油化工污水、工業礦山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金屬含量雖然不多，但由于我國工業發展迅速，許多工礦企業污水未經分流處理而排入下水道與生活污水混合排放，從而造成污灌區土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金屬含量逐年累積[15-16]。在分布上，往往是靠近污染源頭和城市工業區土壤污染嚴重，遠離污染源頭和城市工業區，土壤幾乎不受污水中的重金屬污染。

污灌在北方比較嚴重，因為我國北方比較干旱，水資源短缺嚴重，并且許多大城市都是重工業大城市，所以農業用水更加緊張，污水灌溉在這些地區較為普遍。據統計，我國北方旱作地區污灌面積約占全國90%以上。南方地區相對較小，僅占6%，其余則在西北地區。污灌不僅導致土壤中重金屬元素含量的增加，而且還會在人體內富集。研究顯示我國沈陽、溫州和遂昌等地由于污水灌溉引發了人體鎘中毒；鞍山宋三污灌區土壤中Hg、Cd的累積顯著，污染嚴重；用處理過的污水灌溉是解決干旱地區作物需水問題的一條可行途徑。但由此導致的土壤污染特別是重金屬污染必須引起重視。

2.2 農藥和化肥污染

農藥和化肥是重要的農用物資，對農業生產發展起到重要的推動作用，但如果不合理施用，則可導致土壤中重金屬污染。部分農藥在其組成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金屬元素，過量或不合理使用將會造成土壤重金屬污染。肥料中含有大量的重金屬元素，其中氮、鉀肥料含量相對較低，而磷肥中則含有較多的有害重金屬，另外復合肥的重金屬含量也相對較高。施用含有重金屬元素的農藥和化肥，都可能導致土壤中重金屬的污染。

2.3 礦山開采和冶煉加工

我國重金屬礦產相對豐富，在金屬礦山的開采、冶煉過程中，會產生大量廢渣及廢水，而這些廢渣和廢水隨著礦山排水和降雨進入土壤環境中，便可直接地造成土壤重金屬污染，這在我國南方地區表現得尤為突出。

3. 重金屬污染的特點及危害

3.1 重金屬元素污染土壤的主要特點

在土壤環境中重金屬污染特點可以分為兩部分：一是土壤環境中重金屬自身的特點，二是重金屬元素在不同介質中所表現的特點。具體特點如下：（1）形態變換較為復雜，重金屬多為過渡元素，有著較多的價態變化，且隨環境Eh，pH配位體的不同呈現不同的價態、化合態和結合態。重金屬形態不同則其毒性也不同；（2）有機態比無機態的毒性大；（3）毒性與價態和化合物的種類有關；（4）環境中的遷移轉化形式多樣化；（5）生物毒性效應的濃度較低；（6）在生物體內積累和富集；（7）在土壤環境中不易被察覺；（8）在環境中不會降解和消除；（9）在人體內呈慢性毒性過程。（10）土壤環境分布呈區域性；

過量的重金屬會引起動植物生理功能紊亂、營養失調、發生病變，重金屬不易被土壤微生物降解，可在土壤中累積，也可通過食物鏈在人體內積累，危害人體健康。土壤一旦遭受重金屬污染，就很難徹底消除，污染物還會向地下水和地表水中遷移，從而擴大其污染。因此重金屬對土壤的污染是一類后果非常嚴重的環境問題。

3.2人類因土壤重金屬污染而遭受的危害[25]

（1）土壤污染使本來就緊張的耕地資源更加短缺；（2）土壤污染給農業發展帶來很大的不利影響；（3）土壤污染中的污染物具有遷移性和滯留性，有可能繼續造成新的土地污染；（4）土壤污染嚴重危及后代人的利益，不利于可持續發展；（5）土壤污染造成嚴重的經濟損失；（6）土壤污染給人民的身體健康帶來極大的威脅；（7）土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4. 對重金屬污染的防治及修復

4.1 對土壤污染的預防

目前，仍未找到可廣泛應用且行之有效的重金屬污染治理方法，但控制污染源，是防止土壤污染的根本措施之一，同時利用土壤的自凈作用對污染物凈化具有一定的預防作用。控制土壤重金屬污染源，即控制進入土壤中的重金屬污染物的數量和速度，通過土體自身的凈化作用，降低污染。

（1）控制和消除工業“三廢”

盡量利用循環無毒工藝，減少和消除重金屬污染物的排放，對工業“三廢”進行回收改善，使其化害為利，并嚴格控制工業生產中污染物排放量和濃度，使之符合排放標準。

（2）土壤污灌區的監測和管理

在污灌區對灌溉污水的重金屬元素進行控制，監測水中重金屬污染物質的成分、含量及其變化，避免引起土壤污染。

（3）合理施用化肥和農藥

對于農藥和化肥的施用，應以環保無毒為準則，禁止或限制使用高殘留農藥，大力發展高效、低毒、低殘留農藥，發展生物防治措施。為保證農業的增產，合理施用化學肥料和農藥是必需的，但需控制好施用量，否則會造成土壤或地下水的污染。

（4）土壤容量和土壤凈化能力的提高

在農業生產過程中，施用有機肥，改良松散型沙土，改善土壤膠體的種類和數量，增加土壤對有害重金屬的吸附能力和吸附量，從而減少重金屬在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金屬，提高土壤凈化能力。

4.2 土壤中重金屬污染的修復方法

（1）工程措施

工程治理措施是指在土壤環境中，用物理或物理化學的原理來減少重金屬污染物的措施。主要包括客土，換土，翻土，淋洗液熱處理以及電解等方法。以上方法措施的治理效果相對徹底，但實工過程復雜、所需治理費用較高且比較容易引起土壤肥力效果降低。

（2）生物措施

生物治理是指利用能夠在土壤中生存的生物的某些習性來抑制和改良土壤重金屬污染。Nanda Kumar P B A等發現某些特殊植物對土壤中的重金屬元素具有富集作用。寇冬梅等研究認為食用菌對重金屬具有吸附作用。所用方法有動物治理，微生物治理，植物治理等。生物措施的優點是實施較為簡便易行、投資較少且對環境破壞小，而缺點是在短期內不易得到治理效果。

（3）化學措施

化學治理方法是利用化學物質和天然礦物對重金屬污染進行的原位修復技術，目前，在許多區域得到應用。化學治理措施主要包括利用土壤改良劑、抑制劑，增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量，改變pH、Eh和電導等理化性質，使土壤重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金屬的生物有效性。化學治理措施優點是治理效果相對較明顯，而缺點是容易再度活化。

（4）農業措施

農業治理措施是通過改變耕作方式和管理制度來達到降低土壤重金屬危害的方法。M.Puschenreiter等探討了利用農業耕作措施治理土壤重金屬的方法，得出在不同污染地區種植不同的農作物可有效降低重金屬的污染。治理方法主要包括控制土壤水分，選擇合適的農藥、化肥，增施有機肥，選擇農作物品種等。農業治理措施的優點在于操作簡單、費用不高，而缺點是需要較長治理周期卻治理效果不顯著。

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中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）10-0221-01

重金屬對人類具有巨大的危害，能引起頭痛、頭暈、失眠、健忘、神經錯亂、關節疼痛、結石、癌癥（如肝癌、胃癌、腸癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌）、烏腳病、畸形兒等。隨著社會經濟的發展，我國重金屬污染已越來越嚴重，重金屬污染事故頻發。例如，2005年的廣東北江韶關段鎘嚴重超標事件、2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故、2009年的湖南省瀏陽市鎘污染事件、2010年福建紫金礦業、2011年山東渤海蓬萊油田漏油、2011年云南曲靖鉻渣非法傾倒、2012年廣西龍江河的鎘污染等。近年來，社會各界對重金屬污染問題已經越來越關注，重金屬污染治理技術的研究備受重視。

1 物理化學修復技術

物理化學修復技術是利用機械、化學等技術治理重金屬污染的方法。該技術在治理重金屬土壤污染方面使用較多，其主要包括改土法、沖洗沉淀法、熱處理法、污染物固化法等方法。例如，沈陽張士灌區土壤中[1]56.3%的Cd累積于土壤的上表層，利用改土法，去表層土，能夠使稻米中的Cd含量降低50%左右。用物理化學方法治理重金屬污染，對于面積小的土壤治理效果較好，但是該項技術費用較高，而且容易導致二次污染，因此難以大面積推廣應用。

2 農業化學調控技術

農業化學調控技術指利用化學改良劑等降低重金屬的毒害。植物從土壤中吸收重金屬的過程，受土壤pH值、施肥種類等因素影響。因此，能夠通過調節土壤pH值、有機質等條件，改變土壤中重金屬的擴散性，同時還能夠減少其生物有效性。例如，可以通過施用石灰、礦渣等堿性物質或堿性肥料等手段，降低作物對土壤中重金屬的吸收作用[2-3]。

3 垃圾堆肥技術

垃圾堆肥中的重金屬以殘渣態形式存在，經過堆肥技術處理后，可以降低重金屬含量，并能夠促使重金屬被生物吸收利用。如Saciragic研究蚯蚓及蠕蟲處理下水道中的重金屬污染，試驗顯示：①與對照相比，積累在蚯蚓體內的重金屬含量非常高：Cu 12倍、Pb 10倍、Cr 8倍、Zn 715倍、Ni 6倍、Cd 415倍、Mn 315倍、Co 116倍；②在蠕蟲堆肥中只有Fe的濃度增加了115倍，而其他元素均有所下降[4]。由此可見，利用垃圾堆肥技術處理重金屬污染具有較好的研究前景。

4 植物修復技術

植物修復技術即利用自然界中的植物修復重金屬污染，其原理是利用植物對重金屬的超富集能力來實現其對重金屬污染的修復作用。該技術包括植物穩定、植物揮發、植物萃取等方法。例如，周 青等[5]研究了鎘對黃楊（Euonymus japonica）、海桐（Ptiiosporum tobira）、冬青（Ilex purpurea）、杉木（cunninghamia lanceolata）以及香樟（Cinnamomum camp-hora）5種植物的影響，研究結果顯示葉片用CdCl2溶液培養2 d后，Cd含量有所提高，分別為原來的602.94%、907.81%、2 272.00%、1 256.83%、979.72%。又如，一些植物對環境中土壤重金屬Pb有固定作用，通過植物固定可減小Pb的生物可利用性，最終起到治理重金屬Pb污染的作用[5]。植物修復技術相對于物理化學修復技術、農業化學調控技術和垃圾堆肥技術具有一定的優越性。但是這項技術也存在著許多問題值得進一步研究探討，比如植物固定作用只是把一些重金屬暫時固定，隨著環境的變化，這些固定的重金屬可能會重新回到原有的狀態。

5 微生物和動物修復技術

土壤中一些特殊微生物對特定重金屬具有吸收、沉積等作用，這些特定微生物可以促進植物對重金屬的吸收，達到治理重金屬污染的目的。動物修復是利用如蚯蚓、鼠類等吸收重金屬，這些動物通過食物鏈等作用降低土壤中重金屬的含量。利用蚯蚓治理土壤中的重金屬污染不但可以改善土壤的通氣性和透水性，還具有增強土壤肥力等作用。

6 結語

物理化學修復技術、農業化學調控技術、垃圾堆肥技術等是傳統的重金屬修復技術，這些技術對重金屬污染治理都具有一定的效果。但是這些技術存在成本過高、產生二次污染、破壞土壤理化性質等問題，難以大面積推廣應用。筆者認為，綜合利用植物修復技術與微生物修復技術治理重金屬污染具有很好的研究前景，雖然目前此技術尚處于起步和發展階段，但是隨著研究的不斷深入，生物修復技術治理重金屬污染必然會有廣闊的發展前景。

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土壤，為人類提供生存所需的自然環境，為農業生產提供必要的資源。我們所面臨的許多問題，諸如環境問題、糧食問題、資源問題等等，都和土壤息息相關。自上世紀20年代以來，工業發展，導致金屬產量急劇增加，進而導致重金屬環境污染問題。含有重金屬的污染物通過多種方式進入土壤，導致土壤重金屬污染問題。現在，很多發展中甚至發達國家，都面臨著土壤污染問題。這一問題的日益嚴重，也引起了人們的廣泛關注。因此，本文將圍繞土壤重金屬污染的現狀、治理方法等方面展開。

1.我國土壤重金屬污染的現狀

目前，我國大陸受到重金屬污染的耕地面積約為2000萬公頃，大約占耕地總面積的1/5。其中，受礦區污染的耕地面積約200萬公頃，受石油污染的耕地面積約500萬公頃，受固體廢棄物堆放污染的耕地面積約5萬公頃，受“工業三廢”污染的耕地面積約1000萬公頃，受污水灌溉的耕地面積約330萬公頃。由于土壤污染，我國農業糧食產量每年減少約1300萬噸，更為嚴重的是，因為受到污染，土壤的多種功能，如營養功能、凈化功能、緩沖功能、有機體的支持功能等功能正在逐漸喪失。

2.土壤重金屬污染的后果

第一、土壤污染導致耕地資源短缺。

第二、土壤污染威脅人、畜的身體健康。

第三、土壤污染阻礙農業生產的發展。

第四、土壤污染會導致其他的環境污染問題。

第五、土壤污染危及子孫后代的利益，阻礙農村經濟的健康、持續發展，不利于國家經濟的可持續發展。

3.土壤重金屬污染的治理

3.1物理防治

物理防治主要采取排土、換土、去表土、客土和深耕翻土等措施。不同地區應采取不同的措施：

（1）污染嚴重的地區，適合采取排土、換土、去表土、客土等措施。這些措施可以從根本上去除土壤中的重金屬污染物。具體方法：將重金屬重污染地區的土壤放到高溫、高壓的條件下，使之變成的玻璃態物質，然后將重金屬固定在玻璃態物質中，進而達到去除重金屬污染物的目的。這種方法可以在根本上去除土壤中的重金屬污染物，而且見效迅速，但這種方法工作量大、費用高。因此，這種方法常被用在重金屬重污染地區的搶救性修復工作中。

（2）污染較輕的地區，適合使用深耕翻土這種方法。這一方法可以降低土壤表層的重金屬含量。

3.2化學防治

化學防治的方法很多，如：

3.2.1添加重金屬改良劑

在土壤中添加一些處理重金屬污染時的常用到的改良劑改良劑，諸如磷酸鹽、石灰以及硅酸鹽等。它們可以和土壤中的重金屬污染物發生化學反應，進而生成難溶化合物，從而減少土壤和植被對重金屬污染物的吸收。

3.2.2施加重金屬螯合劑

土壤中的重金屬大都吸附于土壤固體表層，因而土壤溶液中的重金屬含量相對較少，所以，我們可以在土壤中施加重金屬螯合劑。這樣做可以提高土壤中重金屬的有效態，更易于流動、吸收。

3.2.3施用重金屬拮抗劑

在土壤中，重金屬元素之間有拮抗作用。我們可以利用一些對人體沒危害甚至是有益的金屬元素的拮抗作用，減少土壤中重金屬的有效態。所以，在輕度污染的土壤中、施加少量的有拮抗性的金屬元素，將能起到很好的防治作用。

3.3生物防治

生物防治，可以采取以下措施：

3.3.1植物吸收

可以通過植物的吸收作用來減少土壤中的重金屬污染物含量。這類植物很多，如羊蕨屬植物、筧科植物等，這些植物對土壤中的重金屬的吸收率可達到100%。

3.3.2微生物降解

使用清洗劑將土壤表層附著的重金屬解吸到土壤溶液中，然后隨著清洗液一起流入預定的水體中，并和微生物發生作用，從而實現消除土壤中重金屬的目的。

3.3.3生物防治很多優點，如效果好、沒有二次污染、費用低、易管理、易操作等，因此受到人們的普遍重視

3.4農業生態防治

農業生態防治，可以采取以下措施：

3.4.1控制土壤的氧化―還原條件

在浸水的土壤中，重金屬常常以難溶態的硫化物的形式存在。所以，控制土壤中的水分和氧化―還原電位，在作物壯籽期間，保證土壤處于一個相對穩定的水淹期，就可以減少植物吸入的重金屬含量，進而減少果實和籽中的重金屬含量。

3.4.2改變作物品種

改變作物品種，也可以在一定程度上降低土壤中的重金屬含量。如：在受污染較嚴重的地區，種植花卉和經濟林目等；而在受污染較輕的地區，種植耐重金屬性較強強的作物，如改旱地為水田，或者旱地、水田進行輪作，以調整PH、EH，從而降低土壤中重金屬的有效性。

目前，以上列舉的治理土壤重金屬污染問題的技術還不能被廣泛地應用，其原因有成本過高、實地應用的經驗不足、處理效果不穩定等。隨著科學技術的發展，開發、研究工作的深入與完善，這些治理方法一定可以日趨完善，并被廣泛運用。

【參考文獻】

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[4]宋靜，朱蔭湄.土壤重金屬污染修復技術.農業環境保護，1998，17（6）：271-273.

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一、土壤重金屬的來源

1、自然環境形成的污染源。土壤重金屬污染的一個來源是自然界本身的變化形成的。由于自然界的風雨變換，巖石受到了風化的反應。因為一些巖石含有不少的重金屬元素，除了抗風能力強的巖石如石英受影響較小，基本很少會出現重金屬物質風化泄露的問題外，一些抗風能力弱的巖石如碳酸鹽類巖石就會較明顯的影響到土壤中的重金屬含量。另外，大氣中也存在著一定的重金屬，諸如火山爆發、森林火災、風力揚塵這些自然狀況發生的都會出現重金屬物質懸浮在空氣中，在降塵之后進入土壤，從而造成土壤重金屬污染。一旦這些污染物被植物、水體吸收，還會進一步影響到更大的范圍。最后，自然界的土質污染也是土壤重金屬污染的一個主要源頭，由于巖漿以及重金屬本身的質變作用，部分含有大量重金屬物質的工業礦床會隨著地下水、土壤層本身的發育變化而發生性質改變，一些被搬運的突然和巖石物質會含有大量的重金屬物質。

2、人為因素造成的土壤重金屬污染。現代生活節奏越來越快，各種城市化的腳步也越來越快，工農業面臨著大跨步式發展。工農業生產中各種有色金屬的應用非常廣泛，這就直接造成了重金屬的環境污染。一些工礦企業，諸如采礦、冶金、紡織染料等等企業的重金屬排放都是比較嚴重的，經常可見在這些企業對外排放的廢水呈現深黑色、惡臭的狀態。當然了，由于這些企業通常只在一些地區造成局部地區的土壤重金屬污染，然而城市中的突然重金屬污染同樣不可小覷，最為嚴重的就是汞和鉛的污染，如汽油的燃燒就造成了重金屬污染物的排放，另外，農業中化肥、農藥也是土壤重金屬污染的主要始作俑者。由于化肥本身的原料中就含有一定的重金屬物質，因此長期使用化肥務必會使土壤造成不可逆轉的重金屬污染。

二、重金屬污染土壤的治理途徑

1、改土法。此法適用于小面積污染嚴重的土壤治理,一種方法是在被污染的土壤上覆蓋一層非污染土壤;另一種方法是將污染土壤部分或全部換掉,覆土和換土的厚度應大于耕層土壤的厚度.此方法最早在英國、荷蘭、美國等國家應用,對于降低作物體內重金屬含量,治理土壤重金屬污染是一種切實有效的方法.但是,由于該方法需花費大量的人力與財力,并且在換土過程中,存在著占用土地、滲漏、污染環境等不良因素的影響.因而,并不是一種理想土壤重金屬污染的治理方法.

2、電化法。此法是由美國路易斯安那州立大學研究出的一種凈化土壤污染的原位修復的方法,也可稱為電動修復(Electroremediation).此法在歐美一些國家發展很快,已經進入商業化階段.其原理是,在水分飽和的污染土壤中插入一些電極,然后通一低強度的直流電,金屬離子在電場的作用下定向移動,在電極附近富集,從而達到清除重金屬的目的,對Cr的清除效果要優于其它幾種重金屬.采用的電極最好是石墨,因為金屬電極本身容易被腐蝕,容易引起二次土壤污染.電極的多少、間距及深度,電流的強度一般根據實際需要而定.此法經濟合理,特別適合于低滲透性的黏土和淤泥土,每立方米污染土壤需要100美元左右.而且,可以回收多種重金屬元素.但對于滲透性高、傳導性差的砂質土壤清除重金屬的效果較差.

3、沖洗絡合法。用清水沖洗重金屬污染的土壤,使重金屬遷移至較深的根外層,減少作物根區重金屬的離子濃度.為防止二次污染,再利用含有一定配位體的化合物沖淋土壤,使之與重金屬形成具有穩定絡合常數的絡合物;或用帶有陰離子的溶液,如碳酸鹽、磷酸鹽沖洗土壤,使重金屬形成化合物沉淀,已有研究表明,CaCO3在酸性紅壤和K2HPO4對堿性的碳酸鹽褐土重金屬Cd污染的治理效果較為顯著[9].此種方法適用于對面積小、污染重的土壤治理,但同時也容易引起某些營養元素的淋失和沉淀.

4、熱處理法。對于具有揮發性的重金屬汞,熱處理法可將其有效地從土壤中清除去.其原理是向汞污染土壤通入熱蒸汽或用低頻加熱的方法,促使其從土壤中揮發并回收再處理.在處理土壤時,首先將土壤破碎,向土壤中加入能夠使汞化合物分解的添加劑.然后,再分兩個階段通入低溫氣體和高溫氣體使土壤干燥,去除其它易揮發物質,最后使土壤汞汽化,并收集揮發的汞蒸汽.有試驗表明,應用熱處理法可使砂性土、粘土、壤土中Hg含量分別從15000mg/kg、900mg/kg、225mg/kg降至0.07mg/kg、0.12mg/kg和0.15mg/kg,回收的汞蒸汽純度達99%.熱處理法對于修復Hg污染土壤是一種行之有效的方法,并可以回收Hg.它的不足之處是易使土壤有機質和土壤水遭到破壞,而且需消耗大量能量。

總之,用工程治理土壤重金屬污染,對于污染重、面積小的土壤具有治理效果明顯、迅速的優點,但對于污染面積較大的土壤則需要消耗大量的人力與財力,而且容易導致土壤結構的破壞和土壤肥力的下降。

三、結語

以上談到的這些處理土壤重金屬污染的方法經實踐證明都有較好的效果，相關研究人員又發現了植物對重金屬污染的防治技術，這是對付土壤重金屬污染的更好方式。一些對重金屬富集能力較強的植物往往是植株矮小，生長速度慢，且容易受到生長環境的限制，但是與常規的填埋法比起來仍然有很大的優勢，因此我們下一步應該加大對植物的篩選和修復技術的研究，從而提高土壤重金屬污染的處理力度。

參考文獻：

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收稿日期：2011-05-20

基金項目：國家自然科學基金項目（編號：40963001）資助

作者簡介：金聯平（1985―），男,安徽潁上人,碩士研究生,主要從事熱帶海島地表過程與環境評價的學習與研究。

中圖分類號：X852

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2011）06-0001-02

1 引言

重金屬是指密度4.0以上的約60種元素或密度在5.0以上的45 種元素。As 和Se是非金屬,但是它們的毒性及某些性質與重金屬相似,所以將砷和硒列入重金屬污染物范圍內［1］。重金屬污染已成為全世界人們極為關注的焦點之一。隨著全球經濟化的迅速發展,重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤,造成土壤嚴重污染。重金屬在土壤中的高富集直接影響農作物的產量并使其品質下降［2］，并可通過食物鏈危害人類的健康; 也可導致大氣和水環境質量的進一步惡化; 即使重金屬富集程度不高,亦可能阻礙土壤中微生物群體的多樣性和活力,從而嚴重影響作為營養循環和持續農業基礎的土壤的生物量和肥力［3］。蔬菜基地的健康發展關系著人們的飲食安全和我國蔬菜的正常出口,因此治理蔬菜基地土壤重金屬污染具有重要的理論意義和現實意義。

2 蔬菜基地土壤重金屬污染物來源

土壤中重金屬元素的來源主要有兩種方式：自然因素來源,主要受成土母質和成土過程對土壤重金屬含量的影響；受人為因素的影響,在各種人為因素中,則主要包括工業、農業和交通等來源引起的土壤重金屬污染。

2.1 大氣降塵污染

大氣中的有害氣體主要是由工廠排出的有毒廢氣,因其成分復雜,遷移擴散污染面大,長期對土壤造成嚴重污染。工業廢氣的污染大致分為兩類，氣體污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氫化合物等; 氣溶膠污染,如工業粉塵、煙塵等固體粒子及煙霧、霧氣等液體粒子,它們通過沉降或降水進入土壤,造成污染［4］。公路、鐵路兩側農田土壤中的重金屬污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染為主,它們來自于含鉛汽油的燃燒,汽車輪胎磨損產生的含Zn 粉塵等,汽油中添加的抗暴劑烷基鉛會隨著汽車尾氣污染公路兩側100m范圍內的土壤［5］。

2.2 農藥、化肥等農用物資的不合理使用

農藥能防治病、蟲、草害,如果使用得當,可保證作物的增產,但它是一類危害性很大的土壤污染物,施用不當,會引起土壤污染。施用化肥是農業增產的重要措施,但不合理的使用,也會引起土壤污染［6］。長期大量使用氮肥,會破壞土壤結構,造成土壤板結,生物學性質惡化,影響農作物的產量和質量。

2.3 固體廢物對土壤的污染

工業廢物和城市垃圾是土壤的固體污染物。例如,各種農用塑料薄膜作為大棚、地膜覆蓋物被廣泛使用,如果管理、回收不善,大量殘膜碎片散落田間,會造成蔬菜基地“白色污染”。還有一些固體廢棄物被直接或通過加工作為肥料施入農田,造成土壤重金屬污染,如磷鋼渣作為磷源施入農田時,土壤中發現有Cr 的累積［7］。

2.4 污水灌溉和污泥施肥

污水中的重金屬隨著污水灌溉進入農田后以不同的方式被土壤截留固定從而引起污染。污泥中含有大量的有機質和N、P、K等營養元素,但同時也含有大量的重金屬,隨著大量的污泥進入農田,農田中的重金屬的含量在不斷增高,導致農作物中的重金屬殘留過多,如施用污泥和污水是造成蔬菜重金屬殘留的一個主要原因［8］。

3 蔬菜基地土壤重金屬污染的特點

3.1 潛伏性和滯后性

重金屬在土壤中不易隨水淋溶,不能被微生物分解,具有明顯的生物富集作用,重金屬主要通過對作物的產量和品質的影響來表現其危害。因此,土壤污染具有較長潛伏期。由于土壤、污染物及地域的復雜性,土壤一旦受到污染,其治理不僅見效慢、費用高,而且受到多種因素的制約［9］。

3.2 單向性和難治理性

進入土壤中的重金屬不能被微生物降解,易積累,所以一旦土壤被重金屬污染,很難恢復。某些被重金屬污染的土壤可能要100～200年時間才能夠恢復,因此土壤的重金屬污染一旦發生通常很難治理,而且其治理成本較高、治理周期較長。

3.3 間接性和綜合性

土壤重金屬對人的危害主要是通過食物鏈或者滲濾進入地下水體實現的。在生態環境中,往往是多種重金屬污染同時發生,形成復合污染,且污染強度顯示出放大性［10］。

4 蔬菜基地土壤重金屬污染的危害

4.1 直接危害農產品的產量和質量,造成經濟損失

土壤重金屬污染物直接危害農作物的正常生長和發育,導致產量下降,品質降低［11］,造成經濟損失。中國每年因重金屬污染導致的糧食減產超過1 000萬t,被重金屬污染的糧食多達1 200萬t,合計經濟損失至少200億元［12］。加入WTO之后,農產品的重金屬超標問題對我國農業沖擊更大。

4.2 威脅生態環境安全與人類的生存健康

土壤一旦被重金屬污染后,其危害性遠遠大于大氣和水體的污染。有研究表明,重金屬污染能明顯影響土壤微生物群落,降低土壤微生物量和活性細菌量,對土壤重金屬綜合污染指數的相關分析表明,在土壤綜合污染較輕的情況下,土壤微生物多樣性較高,隨著重金屬綜合污染指數的增加,微生物多樣性呈指數式迅速下降［13］。土壤重金屬污染使污染物在植物、蔬菜、水果等食物中Cd、Pb、Cr 、As 等重金屬含量超標或接近臨界值,從而使重金屬通過食物鏈富集到動物和人體,最終危害人類健康［14］。

5 蔬菜基地土壤重金屬污染的治理

由于農田土壤重金屬污染的特點,其治理應立足于“防重于治”的基本方針［15］,堅持“預防為主、防治結合、綜合治理”。對未被污染的土壤采取預防措施,要控制或消除污染源；對已經污染的土壤則要采取積極治理措施,將污染控制在最低限度。目前,大多數治理方法尚處于探索階段,治理方法各有利弊［16］。

5.1 控制污染源,減少污染的排放

控制污染源,即控制進入農田土壤中的污染物的數量和速度,使其在土體中緩慢地自然降解,而不致迅速而大量地進入農田,超過土壤的承受能力,引起土壤污染［17，18］。嚴格做好蔬菜基地的規劃,做到土壤的合理安全有效利用,按規劃的目標實施,防患于未然。合理使用化肥、農藥,重視開發高效低毒低殘留的化肥、農藥。

5.2 修復被重金屬污染的蔬菜基地土壤

修復措施主要包括客土、換土和深耕翻土等。通過客土、換土和深耕翻土與污土混合,可以降低土壤中重金屬的含量,減少重金屬對土壤植物系統產生的毒害,從而使農產品達到食品衛生標準［19］。對土壤重金屬污染嚴重的地段,依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復,有時要靠深耕客土、淋洗土壤等方法才能解決問題。另外開展植物修復技術的研究及培養抗性微生物等。其他治理技術見效較慢、成本較高、治理周期較長。

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[中圖分類號] X5 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-1-172-2

1前言

在地球陸地環境表層系統中，土壤環境是其重要的一個組成部分。它不僅僅只是人類生存所必須的一個環境，而且又是各種生物的重要一棲息場所。從某種程度上來說，土壤環境所具有的這種性質決定者人類以及生物今后的生存以及發展。結合相關部門的數據監測顯示，從30萬公頃的土壤中的重金屬進行監測，其結果得出有3.6萬公頃土壤的重金屬含量都是超標的。所以，土壤重金屬的污染直接對人們的生命健康產生了影響。所以，在治理土壤污染工作中，防治土壤重金屬超標問題成為解決的首要問題。

2土壤重金屬污染原因和分布

實際上，使土壤中重金屬含量增多的途徑有多種。第一，土壤本身含有一部分重金屬，而且對于不同土體來說，在成土過程中重金屬的量也所不同。第二，在人類工農業生產過程中，一些含有重金屬元素的大氣對土壤、大氣等造成嚴重的污染。

2.1大氣含有的重金屬沉降到土壤中

工業生產排放的大氣中含有大量的重金屬元素。另外，汽車尾氣排放會產生含有重金屬的氣體與粉塵。因而，在工廠以及公路兩側土壤中的重金屬含量較大。對于空氣中的重金屬元素來說，通常是隨雨水下降而滲入到土壤當中的，自工廠、公路周圍逐漸向四周擴散。在距離城市越遠的地區，其土壤中的重金屬含量會越小。而污染最為嚴重的就是城市郊區。除此之外，土壤中重金屬含量也和城市人口密度、車輛密度等有直接的關聯；并且如果某個國家或地區的重工業生產越發達，就說明這個國家或地區土壤重金屬污染就會越嚴重。

2.2農業生產中的農藥與化肥使用

在農業生產中，市場中銷售點部分農藥中含有大量的鉛、汞等元素，而這些元素都是加劇土壤重污染的主要原因。通常來說，在過磷酸鹽當中，汞、鋅、鉑等重金屬元素含量最多，而氮、鉀肥的含量卻非常少。如果氮肥中鉛含量大，將嚴重污染土壤環境。例如：通過對某地區菜園中的土壤的抽樣檢測，其結果是：汞含量由最初的0.22mg/kg增加到0.39mg/kg；而銅和鋅的含量增加了近2/3。所以，將進一步增加重金屬對土壤環境的污染。除此之外，農業生產所使用的塑料膜也含有重金屬元素，因而，一旦農業生產使用了這種塑料膜那么將會使土壤中的重金屬含量大大增加。

2.3污水灌溉

污水灌溉指的是把集中收集的城市污染，進行簡單的處理之后直接用于農田灌溉。而城市污水的主要來源于三方面，即生活、商業、工業。在城市發展中，因工業化發展速度的進一步加快，從而使得大量工業污水都流入到河流、湖泊當中，但由于污水中含有大量的重金屬離子。最后因使用污水進行農田灌溉，所以，城市工業區附近土壤重金屬污染十分的嚴重。特別是近幾年，由于我國城市污水灌溉是農業灌溉不可缺少的一個組成部分，所以土壤重金屬污染的面積逐漸在擴大。其中，我國北方地區污水灌溉現象最為嚴重，占全國污水灌溉總面積的90%，而我國南方地區則只占6%，剩下的污染比例則集中在我國青藏地區。這樣，土壤中的各種重金屬的含量會持續上升，如：銅、鋅、汞等。

2.4重金屬廢棄物的長時間堆積

一般說來，大多數廢棄物中所含的重金屬含量都是比較大的。然而，污染種類不同，所造成的污染程度也不完全相同。通常，主要是自廢棄堆逐漸向四周而擴散的。例如：通過對某地區垃圾場、車輛廢棄場周圍土壤重金屬含量的測定結果分析，在廢棄物堆積的周圍，所含的重金屬，如汞、鎳、錳、鋅等含量值都是超標的。土壤重金屬含量的增加主要是由于廢棄堆積物釋放率造成的，同時，隨著距離的增加，其重金屬含量對土壤污染的程度會逐漸減輕。

3有效治理土壤中重金屬污染物的方法

通過對土壤所含重金屬含量的探究我們得出：西方國家自上世紀60年代開始，便開始針對土壤所含的重金屬含量進行了探究。然而，我國對土壤重金屬含量的研究開始于上世紀80年代。現如今，各個國家對土壤中重金屬污染治理方法進行了探究，主要涉及到四個治理方法：

3.1工程治理法

這一治理方法指的是通過物理或者是化學原理對土壤重金屬污染進行有效治理。其具體的操作方法包含以下幾種：第一，把已經被污染的土壤表面填鋪一層新土；第二，移走已經被污染的土壤，再添上一層未被污染的新土；第三，也可把被污染的土壤經挖掘后翻至下層。除此之外，也可采用淋洗法。此法指的是通過淋洗液淋洗已被污染的土壤。上述幾種方法效果極佳，但是，在具體實施過程中，復雜度較大，而且治理費用消耗也相對較高。所以，需要慎重選用此方法。

3.2生物治理法

篇（9）

1 引言

隨著我國加入世界貿易組織，經濟全球化的迅速發展，含重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤，造成土壤嚴重污染。土壤重中金屬污染不僅對生物的生存有危害，對于人類自身的危害同樣十分嚴重。農村因農藥的的大量使用從而導致土壤重金屬污染嚴重，城市則因為工業原因導致土壤重金屬污染嚴重。

而在處理重金屬污染方面，目前國內有資質處理重金屬污染的公司寥寥無幾。由于我國經濟的快速發展、工業化的快速發展使得土壤的重金屬污染問題越來越嚴峻，土壤的重金屬污染又與人民的生活息息相關，所以我們必須重視土壤重金屬污染問題，研究其解決方法。

2 現狀

根據我國有關權威相關部門的顯示，目前在我國東部發達經濟地區為數不多的耕地中，其中有超^七成以上的土地被污染，并且照這個趨勢來看，如果不及時采取有效措施，污染的情況還會持續加劇，對地下水資源的質量和人們的身體健康構成嚴重威脅，影響十分惡劣。

根據國家環境監測中心的調查結果，我國的土壤污染種類多樣，從重度金屬污染到輕度污染、中度污染、高度污染都有不同程度的涉及，其中尤以重金屬污染最為嚴重，由于重金屬近年來在工程使用超標，在嚴重污染領域已經首當其沖，需要引起人們的高度重視。

鎘、砷、汞等有毒重金屬所導致的重金屬污染比起傳統的水污染影響是十分惡劣的，破壞力強，恢復時間久，修復速度慢 在一些重金屬超標污染嚴重的工業區，我國有些城市的大片農田受多種重金屬污染，超過十成的的土壤已經基本喪失土地生產力，近十年都無法進行耕種收獲。

嚴峻的問題越來越導致周圍環境的惡化和生態的變化，也開始引發人們的思考和行動，早在2005年，我國有關立法機關便通過了對污染的防御和治理的有關條款進行規定，要求企業和公司在生產過程中承擔社會責任，減少污染物的排放，為人們的生命健康和生態環境的改善從法律角度提供了理論基礎，讓企業、公司有法可依。

3 污染來源

從上文的統計結果中我們可以看出，我國的當前主要污染以重金屬為主，那么主要是哪些金屬構成的呢？它們是怎么來的呢？研究表明，我國目前的重金屬污染以鎘、鉛、鉻、銅、鋅等為主，其中鎘的污染最為嚴重。而重金屬的主要來源是人類的生產生活活動，例如工業污染物的排放、農業用水農藥污染以及人類生活污水的排放等。

3.1 鉛的來源

鉛作為原料應用于蓄電池、電鍍、顏料、橡膠、農藥、燃料等制造業；鉛板制作工藝中排放的酸性廢水中鉛濃度最高，電鍍廢液產生的廢水鉛濃度也很高。

3.2 鎘的來源

鎘可以為鋼、鐵等電鍍，提供一種抗腐蝕性的保護層，具有吸附性好且鍍層均勻光潔等特點，因此工業上90%的鎘用于電鍍、顏料、塑料穩定劑、合金及電池等行業。

3.3 鎳的來源

鎳在廢水中主要以二價離子存在，主要是硫酸鎳、硝酸鎳以及與許多無機和有機絡合物生成的鎳鹽。電鍍業、采礦、冶金、石油化工、紡織等工業，以及鋼鐵廠、印刷等行業是含鎳廢水的工業來源，其中以電鍍業為主。

3.4 銀的來源

硝酸銀是常見銀鹽中唯一可溶的，廢水中含銀的主要成分也是硝酸銀。硝酸銀廣泛應用于無線電、化工、機器制造、陶瓷、照相、電鍍以及油墨制造等行業硝酸銀有著廣泛應，電鍍業和照相業則是含銀廢水的主要來源。

4 土壤污染的修復

對于土壤的重金屬污染處理方法，目前主要有四大類，即化學方法、工程方法、生物方法以及農業方法。

4.1 化學方法

該方法針對不同的土壤狀況，選擇合適的化學試劑加入土壤，用以去除土壤中的重金屬，降低土壤中重金屬的含量。也可抑制污染物質的再次溶出、擴散，從而最終達到降低重金屬污染的目的。

4.2 工程方法

該方法是將污染的土壤移除后加入未污染土壤，并且對已污染的土壤進行處理，從而達到修復土壤的目的。可以對已污染土壤通過熱處理（將污染土壤加熱，使土壤中的揮發性污染物揮發并收集起來進行回收或處理）、淋洗（用淋洗液來淋洗污染的土壤）、電解（使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走）等方式加以處理。該種方法具有效果徹底、穩定等優點，但同時操作方式較為復雜、治理費用高并且易引起土壤肥力降低等缺點。

4.3 生物方法

該方法通過利用某些生物的特殊習慣以及生理功能來適應、改善土壤的重金屬污染狀況。利用蚯蚓和鼠類吸收土壤中的重金屬，利用微生物的生物功能對土壤中的重金屬進行吸附、沉淀、氧化、還原，降低土壤中溶解的重金屬含量。該種方法實施簡便，投資少，對環境極為友好，但是所需時間極長，短期內治理效果十分不理想。

4.4 農業方法

該方法通過因地制宜的改變一些耕作管理制度、在污染土壤上種植不進入食物鏈的植物來減輕重金屬的危害。農村的土壤重金屬污染的主要來源是農藥的大量使用，因此改進耕種制度便顯得極為重要。選擇合理有效科學的耕種方式可以很大程度的降低土壤再次被污染程度，輔以生物方法可以解決長期的污染問題，并且對于環境很友好，非常值得提倡。

5 前景

土壤的重金屬污染存在治理難、治理時間長的難題，因而如何有效的在不對土壤肥力造成影響的情況處理重金屬污染就顯得極為重要。而目前的大部分方法都處于實驗室試驗階段，并沒有合理有效的處理方式，因此研究出一種優秀的土壤重金屬污染處理方式極為重要，目前我國土壤重金屬污染形勢十分嚴峻，可以說刻不容緩。

通過對以上一些土壤重金屬污染修復技術的介紹，可以預測，在今后的重金屬污染治理中，生物方法將發揮巨大作用。同時，修復過程不僅僅局限于一種修復方式，而將成為兩種或多種修復方式共同作用的情況。因此，在我們了解各種修復方式的實際操作方法及其優缺點后，在應用過程中取長補短，才能更大的發揮其修復能力。并通過一些新的修復思路和方法的探索，為今后的研究指明方向，這還需要植物生理學、土壤學、生態學、化學、遺傳學、環境保護學和生物工程等多個學科的共同努力來實現。

修復的成功和失敗經驗，特別是結合我國國情，加強研究，將會使我國污染土壤及地下水和地表水的生物修復的工作進入到一個嶄新的階段。

6 結語

重金屬復合污染是當前土壤污染研究的重要科學問題。由于土壤中重金屬復合污染的普遍性及它們在生態系統中具有多樣、復雜的復合效應機制，包括協同作用、拮抗作用以及加和作用等，還有復合污染的復雜性和特殊性，因此，土壤重金屬復合污染是很難治理的。因此我們要大力研究其治理方式，尤其是生物方法，在不破壞環境的前提下治理污染問題。

參考文獻

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[2]重金屬土壤污染修復技術初探_林帥

[3]土壤的重金屬污染及其防治_張國印

[4]重金屬污染及其生物修復_諸振兵

篇（10）

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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篇（11）

關鍵詞：重金屬污染；治理；化學固化

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170230222

1 土壤重金屬污染危害

1.1 重金屬污染導致的危害分析

重金屬對土壤和水生態環境會造成嚴重的危害，在自然環境中，重金屬是不能被降解的，植物在生長過程中，會吸收到植物內部，這樣對植物的生長發育帶來很大影響[1]，不僅如此，人和自然是一個統一的整體，形成一個完整的食物鏈，如果人類誤食了這些植物，就會對人體造成傷害，重金屬危害性非常大，人體的微量元素含量都是有限的，如果超標，對人體是致命的傷害，人體中的蛋白質，核酸會和重金屬發生作用，進而導致人體酶活性的下降，嚴重的情況還會消失，最終導致核酸結構發生很大變化，甚至會出現基因突變的問題[2]。

1.2 分析當前土壤中的污染情況

通過調查研究得知，農業、工業、以及城市事故污染是重金屬主要的污染來源。比如在農業生產過程中，如果使用含有重金屬的水體進行農作物的灌溉，或者使用含有重金屬的化肥農藥，對周圍的土壤都會造成嚴重的重金屬污染。而在工業方面，比如選礦采礦，還有冶煉和鍛造過程中，其操作的每一個過程都會產生重金屬，在排放的廢水廢氣以及廢渣中，如果不能很好的過濾消毒處理，那么水體進入土壤中，也會有嚴重的重金屬污染[3]。在這種重金屬濃度嚴重超標的情況下，會對周圍的空氣，水體，以及土壤造成嚴重的危害。而在城市當中，污水處理廠是重金屬污染的主要來源，有關部門監管不力，導致污水沒有達到國家標準就進行了排放，大量的污水引入生活用水中造成污染。

2 土壤重金屬污染治理的化學固化分析

2.1 分析重金屬固化的原理

為了避免重金屬對土壤、地下水造成持續的污染，在應用化學固化方法中，先要向被污染的土壤中添加固化劑，土壤中的活性就會被改變，這樣重金屬和土壤中的移釉素會相互結合，在外在形式下出現一定的固化現象，為了保證土壤有記性，遷移性等，必須進行化學處理，恢復土壤的活性。化學固化作用后，土壤中的元素都有很大的改變，最終做到對污染土壤的修復。

2.2 沉淀在化學固化中的作用分析

在土壤中放入固化原料后，在不斷溶解中產生一定的陰離子，這些陰離子和重金屬相互結合，之后就開始出現重金屬沉淀，生物有效性等都開始降低。最為常用的固化劑有石灰石，作用機理是將土壤中的pH提高，這樣在其中重金屬元素發生沉淀，重金屬在土壤中其毒性會隨時浸出，石灰石可以減少浸出量，這樣重金屬就會被固定，不會將污染范圍繼續擴大，控制污染的進一步惡化。

2.3 吸附在化學固化中的作用分析

通過應用化學固化方式，使用的化學元素作用在土壤層中后，這些固化材料對重金屬有一定的吸附作用，原理是吸附劑對吸附質的質點有很強的吸引作用，但是處理中分為化學吸附和物理吸附，其中的沸石是主要的添加劑，經過科學人員的研究，沸石具有特殊的Si-O四面體結構，該結構吸附性非常好，在物理吸附作用下可以將 Pb 、Cd等重金屬吸附到表面上，這樣重金屬就被固定減少土壤中的重金屬污染。

2.4 分析配位在其中的作用

在固化過程中，會出現配位問題，不同配位表現的情況也不同，黏土礦物中層和層利用分子之間的作用相結合，這樣在實際應用中，被重金屬污染的土壤中，其金屬離子可以進入到這些化學元素的內部，和層間元素結合，之后會和SiO元素發生晶間的配合，黏土礦物添加到污染土壤中后，就可以有效降低重金屬生物性和遷移性，這樣就對這些污染土壤進行了一定程度的化學修復。除此之外，這些改良劑還能和重金屬離子發生很好的配位作用，將 Pb，Cd等重金屬吸收，控制其對土壤的污染。

3 總結

通過以上對土壤重金屬污染治理的化學固化研究，發現化學固化的作用非常大，其對重金屬污染的處理非常強，效果非常好，在以后的發展中，要深入研究這一技術，進一步完善和提高，推動我國對處理重金屬污染的技術和水平，為以后的發展奠定基礎。

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