土壤重金属范文

土壤重金属篇1

关键词：危害 重金属污染 土壤修复

土壤是地球表面的疏松表层，它是人类赖以生存的重要自然资源，并且在生态环境中占有重要地位。而近年来，随着工业的快速发展和乡镇城市化，土壤重金属污染日益严重，由此会破坏人类生态环境，从而影响人们的健康，因此，土壤重金属污染的修复技术已成为一个研究热点。

一、土壤重金属污染的危害

随着工农业的快速发展，多种工业如采矿、冶炼、电镀、废电池处理、金属加工等的排放以及农业中各种农药，化肥的施用均是土壤重金属污染的来源。据报道，全世界平均每年排放Hg约1.5万吨，Cu 340万吨，Mn 1500万吨，Pb 500万吨，Ni 100万吨[1]。土壤重金属污染具有污染面积达、积累时间长、不易被微生物降解、有明显的生物富集作用等特点，被重金属污染的土壤会严重影响到农作物的生长和发育，从而导致农作物的减产并污染农作物。安志装等人[2]研究发现镉与巯基氨基酸和蛋白质的结合会引起氨基酸蛋白质的失活，甚至使植物死亡。另外，土壤中的重金属会被农作物吸收并在农作物体内富集，通过食物链进入人体，从而严重危害人体健康。

二、土壤重金污染修复技术

1.物理化学修复技术

1.1化学固化

化学固化法指的是通过在土壤中加入土壤固化剂来改变土壤的有机质含量、矿物组成、pH值和Eh值等理化性质，再经重金属的吸附或共沉淀作用来调节其在土壤中的移动性，从而降低其共生物有效性。固化剂将污染土壤中的重金属固定后，不仅可以减少重金属通过径流和淋洗作用对地表水和地下水的污染，而且被污染的土壤还有可能重建植被[3]。虽然化学固化法可以固化土壤中的重金属，但固化剂只是改变重金属在土壤中的存在形态，重金属仍留在土壤中，因而该方法还有待进一步的研究探讨。

1.2电动修复

电动修复是近年来快速发展的技术，其作用机理是将电极对插入被污染的土壤中，在通入微弱电流形成电场，使土壤中的重金属在电场形成的各种电动力学效应下定向移动，在电极区附近富集，从而将重金属处理或分离。

对于低渗透的粘土和淤泥土的修复，电动修复是常用的技术。郑喜坤等人[4]研究了电动修复技术对沙土中Pb2+、Cu3+等重金属离子的去除效果，结果表明，重金属离子的去除率达99%以上。电动修复技术是一种原位修复技术，它可以有效的去除土壤中的重金属离子，并且经济效益好，是一种可行的修复技术。

1.3土壤淋洗

土壤淋洗是一种适用于治理大面积重废污染土壤的方法。所谓淋洗，是指利用提取剂（包括有机或无机酸、碱、盐、表面活性剂和聚合剂等）将土壤中的固相重金属转化为液相，土壤在经水淋洗处理后可归回原位利用，而对于富含重金属的废水也可进行回收处理，从而达到修复土壤的目的[5]。吴华龙等人[6]研究了被铜污染土壤修复的有机调控机理，研究结果表明，外加EDTA对降低红壤对铜的吸收率与加入的EDTA量的对数量显著负相关。土壤淋洗法虽然处理量大，处理效率高，但会造成二次污染，因此，寻找一种既能提取各种形态重金属又不破坏土壤结构的提取剂将成为土壤淋洗法的研究热点。

2.植物修复

植物修复是指在被重金属污染的土壤中，种植某种特定的植物，利用该植物对重金属的耐性和超富集作用将重金属移出土壤，使土壤中的重金属降低到可接受的浓度，达到重金属污染修复的目的。

根据其修复过程和作用机理可将植物修复技术分为4种：①植物萃取技术，即利用超富集植物将重金属从土壤提取出来，并将其转移，贮存到地上部分，然后通过植物收割来对重金属进行集中处理的过程[7]。韦朝阳等人[8]研究发现了一种大叶井口草，它对As的富集有明显的效果，其地上部分最大含量可达694mg/Kg。②植物固化技术，即利用耐金属植物及其根系微生物的一些生物化学作用降低重金属的活性，使其固化，从而减少对土壤的危害。该方法主要适用于有机质含量的矿区污染土壤的修复。③根圈生物技术，即利用植物根际分泌物和根际脱落物刺激细菌和真菌的生长，通过细菌和真菌对重金属的吸附固定作用，是重金属矿化的过程。④植物挥发技术，即利用植物根系的吸收、积累和挥发作用减少土壤中一些挥发性污染物，及植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中[9]。

3.工程措施

工程措施是比较经典和传统的修复土壤重金属污染的方法，主要包括客土、换土及深耕翻土等方法。通过客土、换土或者将深耕翻土与污土混合，使土壤中重金属的含量降低，减少重金属对土壤植物的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准[10]。

客土法是将干净的土壤覆盖在已受污染的土壤上混匀，从而降低土壤中污染物的浓度；换土法是用干净的土壤代替受污染的的土壤，对于换出的土壤应进行处理，防止二次污染的发生；深耕翻土是将表层已受到污染的土壤翻至深层，从而使土壤中污染物的浓度降低。

三、结语

目前运用于修复土壤重金属污染的技术有很多，但每种修复技术对于土壤重金属污染修复均有一定的弊端，并且对于不同类型的土壤受重金属的污染的程度的不同，单一的使用某种技术并不能达到理想的效果，因此，在实际应用中，应综合多种修复技术的优点，互取优势，研究出新型的具有高效，低耗的修复技术。

参考文献

[1]周泽义.中国蔬菜重金属污染及控制[J].资源生态环境网络研究动态.1999，10（3）：21-27.

[2]安志装，王校常.重金属与营养元素交互作用的植物生理效应[J].土壤与环境，2002，11（4）：392-296.

[3]Vangronsveld J F. Asschc V and Clijsters H.1995.Reclamation of a bare industrial area contaminated by norrferrous metals： In situ metal immobilization and revegetation. Environ Poll ，87：51-59.

[4]郑喜坤，鲁安怀，等. 土壤重金属污染现状与防治方法[J].土壤与环境，2002，11（1）：79-84.

[5]龙新宪，杨肖娥，倪吾钟. 重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望[J].应用生态学报，2002，13（6）：757-762.

[6]吴龙华，骆永明，黄焕忠. 铜污染土壤修复的有机调控研究I.可溶性有机物和EDTA对污染红壤的释放作用[J].土壤，2000，（2）：62-66.

[7]丁华，吴景贵. 土壤重金属污染及修复研究现状[J].安徽农业科学。2011.39（13）：7665-7666，7756.

[8]韦朝阳，陈同斌，黄泽春，等. 大叶井口边草—一种新发现的富集砷的植物[J].生态学报，2002，22（5）：777-778.

[9]Watanabe ME. 1997. Phytoremediation on the brink of commercialization. Environ Sci Technol. 31：182-186.

土壤重金属篇2

[关键词]土壤修复 重金属污染 生态效应

中图分类号：R124 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0103-02

前言

土壤环境中的重金属主要来源于矿业活动的排放，其他来源还包括污灌和污泥滥用、农药和化肥的不合理施用、农用薄膜和化石类燃料的不完全燃烧等。国务院于2011年2月18日正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》因此，重金属污染土壤的修复技术研究是当前环境保护的重要课题之一。本文重点介绍国内外有关重金属污染土壤的修复技木研究进展。

1.重金属污染土壤的特点

1.1 具有隐蔽性和滞后性。土壤重金属污染不像大气污染、水污染及废弃物污染那样直观。

1.2 具有累积性。重金属污染物质在土壤中不易迁移，容易在土壤中不断积累而超标。

1.3 具有不可逆转性。在土壤中，许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解，某些重金属污染的土壤可能要100―200年时间才能够恢复。由于土壤地球物理化学的自然形成过程极其缓慢，一般每百年以0.5-2.0cm厚度的速率进行，这就意味着土壤资源一旦遭到污染或人为干扰后将很难在短时期内得以恢复。

1.4 具有难治理性。土壤重金属污染一旦发生，仅仅依靠切断污染源的方法往往很难恢复，有时要靠换土、淋洗土壤等方法才能解决问题，通常成本较高，治理周期较长。

2.重金属污染土壤的修复技术

2.1 生物修复

生物修复是指利用特定的生物吸收、转化、清除或降解环境污染物，实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。生物修复包括植物修复、微生物修复、动物修复等。

（1）植物修复

植物萃取技术是目前研究及应用最多的植物修复技术。近年来，陈同斌等通过田间试验发现蜈蚣草具有富集As、Pb的能力。同时还具有较强的耐As，pb，Zn，Cu毒性能力，是一种修复多种重金属污染土壤（As，Pb污染为主）的优良品种。扶杂草植物中筛选出3种Cd超富集植物：龙葵、球果薄菜、三叶鬼针草。3种植物在土壤中Cd质量分数为25―50mg/kg时。地上部中Cd质量分数均能达到l00mg/kg，并且在污染区试验中也取得了较好效果。

（2）微生物修复

微生物对重金属的生物吸附与富集作用是指土壤微生物可通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子。2007年，王瑞兴等选取到一种土壤菌，利用其在底物诱导下产生的酶化作用，分解产生CO32-矿化固结土壤中的有效态重金属（以Cd2+的处理为代表），使其沉积为稳定态的碳酸盐；对被复合重金属（Cd，Cu，Pb，Zn等）污染的土壤样进行微生物修复的实验中，有效态重金属去除率达50%～70%。杜立栋等从Pb矿区土壤中分离筛选出一株青霉菌，对人工培养基中有效Pb的最大去除率达96.54%。而且富集效果比较稳定，可应用于Pb矿区土壤生物修复。

（3）动物修复技术

动物修复在国外有较长的研究史，国内研究则处于摸索阶段。它包括将生长在污染土壤上的植物体、果实等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤污染状况，或者直接将土壤动物，如虹蝴、线虫饲养在污染土壤中进行有关研究。同时，在重金属污染的土壤中放养蚯蚓，待其富集重金属后，采用电激、清水等方法驱出蚯蚓，集中处理，对重金属污染土壤也是一种经济有效的土壤生态恢复措施。

2.2 物理修复

（1）置换法

置换法主要分为客土法、换土法，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤一植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。客土法和换土法则是用于重污染区的常见方法，在这方面日本取得了成功的经验。

（2）玻璃化技术

玻璃化技术是指把重金属污染区土壤置于高温高压下，使之形成玻璃态物质，将重金属固定其中，从而达到从根本上消除土壤重金属污染的目的。该技术方法工程量大，费用偏高，其最大的特点是见效快，适用于对受到重金属污染严重的土壤进行抢救性修复工作。

2.3 化学修复

化学钝化多用于原位土壤修复，是修复重金属污染土壤的重要途径之一，通过施人一些钝化剂以降低土壤中重金属有效态含量，从而减少迁移及对农作物的毒害。

（1）化学钝化技术

A.无机改良剂的应用

近年来，石灰石、天然沸石、赤泥、骨粉、钙镁磷肥等作为改电剂修复重金属污染土壤的研究逐步成熟。其中石灰作为重金属污染土壤化学固定的常用物质，其对重金属的固定主要通过提高土壤pH值，使重金属生成氧化物或以碳酸盐的形态沉淀起作用，明显降低土壤重金属的有效态含量；天然沸石作为一种优良的铅污染土壤修复材料，通过调节土壤pH值和阳离子交换量抑制重金属铅的生物活性；赤泥可通过提高土壤pH影响重金属的赋存形态，降低重金属的有效性；骨粉可有效降低酸性重金属污染土壤的酸度，提高pH，增强土壤的吸刚性能，促使+壤重金属有效态含量和生物可给性降低；钙镁磷肥是酸性土壤中常用的修复材料，可降低土壤交换态镉含量，使其向缓效态转化。

B.有机改良剂的应用

对于矿区酸性重金属污染土壤具有养分流失严重和有机质缺失的特点，合理施用有机肥可提高土壤养分，增加土壤团粒结构，改善土壤理化性质。有机物料有助予恢复土壤微生态环堍系统，降低土壤中有毒重金属的生物可给性，从而减少对作物的毒害。常见的有机固化物包括禽畜粪便、无害化后的作物秸秆、豆科绿肥和污泥等。

C.螯合技术

螯合剂对土壤中重金属的活化作用主要是通过螯合剂与土壤溶液中的重金属离子结合，降低土壤液相中的金属离子浓度，促进重金属在植物地上部的积累：并且对重金属Pb、cu、zn、cd、Ni等有很强的活化能力。

3.技术路线概述

3.1 土壤污染特征调查

通过开展土壤重金属污染调查与评价，掌握修复区详细的污染状况，为下阶段土壤修复提供依据，土壤特征调查可分现有资料收集和修复区污染状况前期调查两个步骤进行。

3.2 修复区污染状况调查主要内容

（1）样点布设。根据前期收集的资料，由于前期采样调查取样点较少，针对这种状况，根据综合污染型土壤监测单元布点要求，采取网格布点的方法，对土壤污染进行全面的评价。

（2）现场勘查校正。通过现有资料确定的调查区域内理论监测点位，还要通过必要的现场勘查，最终对理论布点数目和位置进行检验和优化。现场环境条件不具备采样条件需要调整点位的，现场点位调整后要对地图网格所布点进行调整，最终形成调查区域内实际需要实施监测的点位集。

（3）采样检测。采样采表层样及深层样，网格布点样品采样深度为20 cm，深层取样分五层取样：0～20 cm；20～40 cm；40～60 cm，土壤样品采集1 kg左右，装入样品袋，如潮湿样品可内衬塑料袋（供无机化合物测定）。采样的同时，由专人填写样品标签、采样记录；标签一式两份，一份放入袋中，一份系在袋口，标签上标注采样时间、地点、样品编号、监测项目、采样深度和经纬度。采样结束，需将底土和表土按原层回填到采样坑中，方可离开现场，并在采样示意图上标出采样地点，避免下次在相同处采集剖面样。

（4）污染评价。土壤重金属评价采用内梅罗指数法。根据国家环保总局颁布的《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166-2004）规定，土壤环境质量评价标准常采用国家土壤环境质量标准、区域土壤背景值或部门（专业）土壤质量标准。

（5）绘制修复场地污染物分布图。根据样品测试结果，结合我国的《土壤环境质量标准（GB15618-1995）》和《危险废物鉴别标准―毒性物质含量鉴别（GB5085.6-2007）》，对典型污染场地的污染现状、污染程度及范围以及污染迁移转化的趋势及规律等进行剖析，根据潜在重点污染区域的检测结果，得到重金属浓度在不同位置变异，进一步确定修复区污染特征，明确污染浓度及范围。

（6）修复方案设计。根据修复区修复的土地利用功能，确定了药剂比例及土壤调理剂的配比及过程的控制条件。得到后期大规模修复所需要的运行参数，进而做出具体的详细的修复方案。具体修复方案如下：

A、修复区不同污染程度划分方案：确定修复区域位置，可根据污染情况将修复区根据污染程度，划定高、中、低浓度区，根据污染程度的不同，做不同的设计。

B、土壤污染治理实施方案：确定药剂配方、加药比、选择最合适的原位稳定剂施加方式和控制条件。

C、修复后农作物恢复种植方案：为了探究稳定化修复对农产品安全的保护情况，预计选择2种当地常见作物在修复区种植。

D、修复验收方案：目前稳定化修复还没有成熟的验收体系，本项目选用土壤浸出为验收方法，但最终标准需根据场地调查情况及小试情况做调整。

4.结论

通过对国内外重金属污染土壤的修复技术研究的综述，可以看出重金属污染土壤的修复技术将越来越受到人们的关注，进一步探索和研究其在重金属去除方面的应用，具有十分重要的意义。结合当前的研究发现重金属污染土壤的修复还可以从以下几个方面努力：

4.1做好修复试点，逐步解决土壤重金属污染问题。开展重金属污染土壤修复技术示范，在重金属污染防治的重点区域进行污染评估，因地制宣地采用生物、物理、化学等措施开展重金属污染土壤治理。

4.2以生态文明为指导，探求实现重金属污染土壤修复治理与景观美化、生态建设与经济效益有机结合的治理模式。

4.3注重重金属污染防治管理、制度、措施及方法创新，逐步建立企业环境信息披露制度和重金属污染物产生、排放详细档案。

参考文献

[1] 梁彦秋，潘伟，刘婷婷，邢志强，臧树良，沈阳污灌区土壤重金属元素形态分析[J].环境科学与管理；2006年02期.

[2] 王瑞兴，钱春香，吴淼，成亮.微生物矿化固结土壤中重金属研究[J]；功能材料；2007年09期.

[3] 郝晓伟，黄益宗，崔岩山，胡莹，刘云霞.赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响[J].环境化学；2010年03期.

作者简介

土壤重金属篇3

关键词：土壤；重金属污染；防治

Abstract: such as rapid development of modern agriculture and industry at the same time, the situation of soil heavy metal pollution has become increasingly serious. This article mainly from the soil heavy metal pollution sources and present situation analysis, points out the harm of soil heavy metal pollution at the same time, puts forward some prevention measures, and provides a certain reference for environmental protection, promote the sustainable development and utilization of the soil.

Key words: soil; Heavy metal pollution; The prevention and control

中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言

土壤是城市生态系统的有机组成部分，是土壤圈中受人类活动影响最为强烈的部分，这类土壤广泛分布于公园、道路、体育场、城郊、垃圾填埋场、废弃工厂、矿山周围，有着不同于自然土壤的理化性质。重金属是有害元素，可通过吞食、吸入和皮肤吸收等主要途径进入人体，损害造血系统、消化系统，严重时则损害神经系统，直接对人特别是儿童的健康造成危害，还可通过污染食物、大气和水环境间接影响城市环境质量，危害人类健康。城市人口与土壤直接或间接接触的几率很高，相比于自然土壤或农用土壤而言，这类土壤的重金属污染更容易对人体健康造成危害。城市化所导致的环境恶化已成为影响居民健康的一个重要因素。因此，关注城市土壤的重金属污染来源及危害，有针对性采取污染治理措施，具有重要的科学价值和现实意义。

一、土壤中重金属污染的现状

在自然界的循环过程中，环境中的污染物很大一部分都会进入或者经过土壤。因为土壤中的重金属元素可能会通过食物链在生物体中聚集，从而造成人体内长期积蓄对人体造成危害。土壤中重金属的来源是多种途径的，除了大气干湿沉降的来源之外，农业生产、污水农用灌溉、等也可能会造成重金属对大气、土壤和水体的环境污染。

1.大气干湿沉降污染

伴随着社会的快速发展，工业生产、大量的石油以及汽车等排放的尾气等，它们燃烧之后的尾气进入大气后，使得空气中含有大量的重金属元素，它们主要是经自然沉降和雨淋沉降进人土壤，并且分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧，这些重金属元素既可以直接沉降到土壤中或者被土壤吸附，也可以被植物吸收后，通过植物传输土壤而引起土壤重金属污染。

2.农业生产污染

在农作物的成长过程中，为了促进生物的快速结果，往往会采用现代农业生产的方法，大量使用化肥、农药。而在使用含有铅、汞、福、砷等的农药的时候，由于重金属元素的长期积累，造成土壤中重金属元素的含量不断上升，导致土壤中重金属的污染。并且在有些地区，污水作为农田的常用水，因为工业污染的成分比较复杂，里面不同程度地含有重金属等有害物质，常常会引起一定的危害。

3.污水农用灌溉污染

由于城市工业化的快速发展，大量的工业污水成为农田灌溉的常用水。但是因为污水灌溉一般是属于面源污染，一旦污染，收到污染的面积就会很大。含有许多重金属离子的城市污水，进入河道，而进入土壤，从而引起水体污染，恶性循环，给人们带来无法估计的伤害，对农业及其人们的日常生活带来影响。

二、土壤重金属污染的危害

1.对城市生态景观植物危害

城市土壤受重金属污染后会形成土壤结块，同时重金属在土壤—植物系统中迁移会直接影响植物的生理生化和生长发育，从而引发土壤生物和植被退化等一系列较为严重的城市环境问题，直接危及城市居民的健康和安全。例如，镉是危害植物生长的有毒元素，如果土壤中镉含量过高， 植物叶片的叶绿素结构会遭到破坏，同时根系对水分和养分的吸收会减少， 根系生长受到抑制，从而阻碍植物生长，甚至引起植物死亡。

2.对人体的危害

受污染的土壤暴露在城市环境中，形成粉尘直接或间接进入动物和人体中，对人类产生危害。此外，郊区蔬菜基地土壤受到污染，重金属容易被植物利用而进入食物链，最终通过食物链影响人类的健康。如Pb 能伤害人体的神经系统， 特别对幼儿的智力发育有极其不良的影响；镉的毒性很大，在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化，还会影响骨骼发育。

三、土壤中重金属污染的防治

土壤的重金属污染防治要想取得一定的成效，必须从预防和防治相结合的方式进行实施。也就是说要做到，预防为主，防治结合的方法。从某种意义上来说，治理重金属的污染一方面可以通过物理化学的方法去除土壤中的重金属污染物，另一方面可以改变重金属在土壤中的存在形态。

1.工程治理方法

工程治理的治理方法主要是依据物理和化学的原理来治理土壤中重金属污染的途径。一般是运用客土、换土、去表土和深耕翻土等措施来达到这种目的。客土主要是在被污染的土壤中加入没有被污染的新土；换土是将以污染的土壤移去,换上未污染的新土;翻土是将污染的表土翻至下层;去表土是将污染的表土移去等。冲洗络合法是用清水冲洗被重金属污染的土壤，使重金属迁移至较深的根外层，减少作物根区重金属的离子浓度。另外，为了避免出现土壤的再次污染，可以利用一定比例的化合物进行土壤冲淋，使其能与重金属形成比较稳定的化合物，或者是利用带有阴离子的溶液，常用的是碳酸盐和磷酸盐进行，这样能收到比较好的效果，使重金属能形成多需要的沉淀。而对于低渗透性的粘土和淤泥土，我们可以用电动修复方法来完成，这样的重金属可以用到汞等。

这种工程治理的方法可以说收到的效果比较明确，而且具有较强的稳定性，但是往往实行以来会比较复杂，容易引起土壤肥力的降低。

2.农业治理方法

在治理土壤重金属污染的方法时，用到的农业治理方法一般是要改变一些耕作的管理来减轻重金属的含量和危害。这样就会对进入土壤中的有害物质有所降低。因为在污染土壤时，只要不进入食物链对人体的伤害就不会那么大。生活中我们可以利用控制土壤中的水分，来达到降低重金属污染的目的；在选择化肥时，选择最能降低土壤重金属污染的化肥，增加施加有机肥的利用，使其能够固定土壤中多种重金属以及降低土壤中重金属污染；还可以选择比较抗污染的植物并且不能在已经被污染的土壤上种植所需要的植物，以防止通过食物链的植物进入人体，对人体造成伤害。合理的利用农业生态系统工程措施,也可以保持土壤的肥力,改良和防治土壤重金属污染,提高土壤质量,并能与自然生态循环和系统协调运作。比如可以在污染区公路的两边种树、种花和种草，这样不但可以使得环境变得清新，还可以净化土壤，还可以进行农业的改良，就是在被污染的地区繁殖种子，然后在没有污染的地方种植，收获后把它们提取酒精，残渣压制纤维板,并提取糠醛,或将残渣制作沼气作能源。这种农业治理措施的比较切合实际，也比较容易实现，而且费用比较低，但是做起来的时间要求比较高，效果不会太显著。

3.物理修复

（1）电动修复

通过电流使土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，再集中收集处理。该方法适用于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。在沙土上的实验，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率也可达90%以上。电动修复不搅动土层，修复时间短，是一种经济可行的原位修复技术。

（2）电热修复

利用高频电压产生的电磁波对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤。

（3）土壤淋洗

利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理。该技术要求寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗液。目前用于淋洗土壤的淋洗液，包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。

4.化学修复

化学修复就是向土壤投入改良剂，将重金属吸附、氧化还原、拮抗或沉淀，降低重金属的生物有效性。常用改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质，不同改良剂对重金属的作用机理不同。化学修复简单易行，但它只改变了重金属在土壤中的存在形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。

结 语

重金属污染土壤的治理是一个整体性的工程，需要多种治理技术。植物修复加上化学、微生物及农业生态措施，增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，能更好地提高土壤重金属修复的效率。因此，生物修复综合技术前景广阔。

参考文献

[1]崔德杰，张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[N].土壤通报，2004，35（3）

[2]曾学云，吴群河. 重金属污染土壤植物修复基本机理及其发展方向[M]. 环境污染与防治，2004，26（4）

土壤重金属篇4

关键词:原位固定修复;重金属污染;土壤修复技术

中图分类号:X503文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)13-0031-02

原位固定修复工艺方法从成本和时间上能较好地满足治理土壤中重金属污染的要求。原位固定就是通过往土壤中加入固定剂,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化-还原等一系列反应,降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性,从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。目前在土壤修复中常用的固定剂包括无机固定剂、有机固定剂和有机-无机复合固定剂。该方法的优点是成本低,对重金属的固定时间长,对于大面积的面源污染有很好的修复前景。然而,固定剂使用不当,也会带来一系列的问题。本文对重金属污染土壤的原位固定修复进行了研究。

一、重金属污染土壤的原位固定治理技术

(一)原位固定治理技术的提出

重金属原位固定修复的研究开始于20世纪50年代,所制备的吸附剂最早来固定水体中不同重金属。后来,人们发现了重金属的毒性与其在土壤中的赋存形态有密切的相关性。一些基于降低重金属生物有效性的物质如沸石、水泥和石灰等被应用于固定土壤和沉积物中的重金属。原位修复技术才逐渐被应用到土壤重金属的吸附固定中。20世纪80年代以后,许多固定物质,如人工合成的沸石、生物固体、污泥和磷酸盐衍生物等应用于重金属污染土壤的原位固定中。随着人们对土壤中重金属存在形态的进一步研究,发现了重金属的毒性与其在土壤中存在的各种形态密切相关,植物吸收重金属的量取决于土壤中有效态重金属含量,而不是土壤中重金属的全量。

原位固定技术是指通过往土壤中加入固定剂,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化-还原等一系列反应,降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性,从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。由于其成本低廉、操作方便、效果快速,使其在对污染土壤的治理中得到广泛应用,尤其对耕作土壤中的面源污染的治理。

(二)原位固定治理技术应用的主要限制因素

目前,原位修复技术在应用中仍然存在一些困难:其一,每个固定剂都有其适用的土壤,土壤的成土母质、粘粒含量、pH等理化性质直接影响固定剂的修复效果。环境条件的改变,特别是降水多少等,也会影响固定剂对重金属的固定作用。因此,每一种固定剂应用于实践,都要有科学的技术参数作支撑。其二,化学合成的有机-无机复合体应用于重金属污染土壤修复,不仅治理成本过高,且有相当的环境风险。有些固定剂在土壤中还会引起土壤理化性质的改变,对植被造成不良影响。为此,我们提出用天然的有机、无机材料制备出有机-无机复合体,杜绝二次污染,并发展与之相应的有机-无机复合体原位钝化技术。其三,虽然吸附剂能将重金属固定住,但金属离子依然还存留在土壤环境中,并可能随着环境条件的改变,生物有效性也可能变化。所以,探寻将重金属从土壤中彻底取出的方法是非常必要的。

二、固定剂对土壤中重金属活性的影响

固定剂可分为有机、无机和有机-无机复合体三种类型。无机材料通过其对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。由于土壤化学性质和作物吸收关系复杂,这种效果具有地带性。有机物料对土壤中重金属的影响极其复杂,也有文章报道低分子有机物通过螯合作用活化土壤中重金属。有机-无机复合体对重金属的吸附、沉淀、凝聚、络合等能力大于单一的有机物或无机物。

(一)无机固定剂对土壤中重金属活性的影响

无机固定剂主要包括三种:(1)石灰、钢渣、高炉渣、粉煤灰等碱性物质,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用降低土壤中重金属的生物有效性;(2)羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸氢钙等磷酸盐,可增加离子吸附和沉降,减少水溶态含量及生物毒性;(3)天然、天然改性或人工合成的沸石、膨润土等矿物亦可提高固定效果。

但采用无机固定剂进行土壤改良往往需要较大的施入量,在某些情况下,可能诱发新的环境问题。如磷灰石的大量施用会使土壤累积较多的磷,对周围水体造成潜在的威胁。在一些修复过程中由于土壤过度石灰化,会使土壤中重金属离子浓度长期升高并导致农作物减产。在土壤中添加沸石或沸石类似的硅酸盐物质,可导致土壤溶液中可溶性有机碳(DOC)升高,最后是土壤中镉和锌的淋溶性加大。

(二)有机固定剂对土壤中重金属活性的影响

有机固体废物按其来源不同可分为第一性生产废弃物(作物秸秆、枯枝落叶等)、第二性生产废弃物(畜禽粪便等)、工副业有机废料(农畜产品加工废弃物)和人类生活废弃物(城乡生活垃圾、人粪尿等)4类。它们具有的活性基团(如:COO-、-NH、=NH、=PO4、-S-、-O-等),很容易作为配位体与重金属元素Zn、Mn、Cu、Fe等络合或螯合,钝化土壤中的重金属。

有机材料因其对提高土壤肥力具有十分重要的意义,且取材方便、经济,因此在土壤重金属污染修复中得到了广泛应用。有机材料可能通过几种途径降低土壤重金属的有效性:提高土壤pH,增加土壤固相有机质对重金属的吸附;有机分解产物与重金属形成难溶性沉淀(如硫化物);水溶性有机物与重金属结合形成不易被植物吸收的形态等。

但有机物料对土壤中重金属的影响极其复杂,也有文章报道低分子有机物通过螯合作用活化土壤中重金属。有研究表明,有机物料在后茬作物中促进了重金属的生物积累和毒性。王新等认为有机肥料选择不当不但起不到应有的效果,甚至还会有副作用。

(三)有机-无机复合固定剂对土壤中重金属活性的影响

有机-无机复合体包括城市固体废弃物、黄酸盐吸附剂、污水污泥、石灰化生物固体等,人工合成的大都是以天然粘土矿物和有机化学试剂合成有机-无机复合体。有机-无机复合体对重金属的吸附、沉淀、凝聚、络合等能力大于单一的有机物或无机物已被大量的研究所证实。

三、固定剂在治理重金属污染中的应用

(一)固定剂在水处理中的应用

固定剂在污水处理中的应用已经相当广泛。已有大量的研究表明,膨润土和沸石等固定剂及它们的改性产品能有效地治理含氮、磷、重金属离子废水及有机废水,为废水处理行业低成本、高效率的运转提供了一条行之有效的新途径。杭瑚等利用膨润土处理污水中的重金属离子,发现加入0.04%膨润土和0.006%的PAC可使低浓度污水中Pb2+脱除93.1%。还有研究发现,经过改性的有机膨润土对含50mg/L的Cr6+废水的去除率达到95%。

(二)固定剂在修复重金属污染土壤中的应用

固定剂原位修复重金属污染土壤因其易于实施性和成本低廉性,已经得到广泛应用。当然在使用过程中,也存在着一定的局限性和潜在风险。其改良效果也有很大程度的差异。无机和有机改良剂的修复效果不仅与重金属离子的种类有关,而且还受作物、土壤类型及环境因子的制约。

有机物质因其取材方便价格低廉,又对提高土壤肥力具有十分重要的意义,因此在土壤重金属污染改良中得到了广泛应用。李剑超等指出,在盆栽试验中,猪粪和泥炭均降低了潮土中水溶性Cu的含量,却没有降低红壤中水溶性Cu的含量。

武玫玲等研究表明,土壤中重金属离子浓度较低时,Fe 、Mn氧化物对重金属离子的专性吸附随pH增大而升高,但是不同重金属离子开始吸附的pH值和达到最高吸附量的pH明显不同。氧化物和有机质对于控制土壤溶液中Cu的浓度所起的作用,远较粘土矿物重要,当土壤中Cu浓度低时,主要与游离氧化铁和有机质结合,呈现紧结合态,而当Cu浓度高时,则又出现大量的松结合态,这部分Cu主要是与水云母、高岭石等粘土矿物结合。因此含游离氧化铁和有机质高的土壤对外来铜的缓冲能力相对较强。因此从理论上来说,在修复Cu污染的土壤方面,固定剂施用在含游离氧化铁和有机质低的土壤中会表现出更显著的修复效果。

四、结语

纵观国内外研究发现:(1)重金属污染土壤钝化修复技术的研究已取得了一系列重要进展,无论是分别施用无机钝化剂、有机钝化剂,还是有机、无机钝化剂混合使用,都有成功的实例,但在不同的土壤类型、不同污染程度、不同重金属种类的研究结果各异;(2)钝化剂的需用量较大,尤其是无机钝化剂一般用量在5%左右时,钝化效果才较明显;(3)利用有机试剂和天然粘土矿物预制备的有机-无机复合体,能显著提高对重金属的吸附量,但多在水处理中的应用研究,应用于土壤污染修复,不仅成本过高,且可能诱发新的环境问题;(4)无论施用哪种钝化剂,最终被吸附钝化的重金属都留在土壤中,存在着潜在的环境风险。

参考文献

[1]高翔云,汤志云,李建和,王力.国内土壤环境污染现状与防治措施[J].环境保护,2006,(4).

[2]杨苏才,南忠仁,等.土壤重金属污染现状与治理途径研究进展[J].安徽农业科学,2006,34(3).

[3]林强.我国的土壤污染现状及其防治对策[J].福建水土保持,2004,(3).

土壤重金属篇5

重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、福、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钻、镍、锡、钒等污染物。 随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进人土壤，造成土壤严重污染。。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量，将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。

一、土壤重金属污染的来源

土壤重金属污染的来源主要包括工业，农业和交通过程所产生污染。

1.工业污染

矿产冶炼加工、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源，其排放的重金属可以气溶胶形式进入到大气，经过干湿沉降进入土壤；另一方面，含有重金属的工业废渣随意堆放或直接混入土壤，潜在地危害着土壤环境。随着城市化发展，大量污染企业搬出城区，原有的企业污染用地成为城市土壤重金属污染的突出问题。

2.交通污染

随着城市化发展，交通工具的数量急剧增加，汽车轮胎及排放的废气中含有Pb， Zn， Cu等多种重金属元素，进入周围的土壤环境，成为土壤重金属污染的主要来源之一。

3.农业污染

农业生产过程中农药、化肥和有机肥的不合理使用以及使用污水灌溉农田的行为都会造成土壤的重金属污染。在现代农业过程中，许多农药，如杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂、除学剂的大量使用引起土壤中As ， Cu等污染。

二、土壤重金属污染的危害

受污染的土壤暴露在城市环境中，形成粉尘直接或间接进入动物和人体中，对人类产生危害。此外，郊区蔬菜基地土壤受到污染，重金属容易被植物利用而进入食物链.最终通过食物链影响人类的健康。曾昭华研究得出，癌的产生和发展与土壤环境中Sn元素质量分数有关，居住在Sn元素质量分数高的地区的人群癌症死亡率较高。 现有的研究表明，城市土壤中的重金属可通过吞食、吸人和皮肤吸收等主要途径进入人体，直接对人特别是儿童的健康造成危害，还可通过污染食物、大气和水环境间接的影响城市环境质量和危害人体健康。儿童血液中Pt含量等间接结果表明，污染的城市土壤扬尘是影响人体健康的重要因素。据调查，中国儿童血铅超过国家标准（100 g/L）者达二成，大城市超标率达60%以上，且市区普遍高于郊区；据美国学者研究网，城市儿童血Pb 与城市土壤Ph含量呈显著的指数关系（血Pb = 18. 5 + 7.2xPb10.4）。土壤重金属污染儿素Pb， Cd， Ni， Hg， As，Cn.zn等人体中的积累都会对健康造成严重的危害。

三、土壤重金属污染治理方法

1.传统方法——生物修复法

生物修复技术是近年来发展起来的一种有效的用于污染土壤治理的方法，包括微生物、植物和动物等修复方法，具有成本低、无二次污染和处理效果好等优点，能达到对污染土壤永久清洁修复的日的。生物修复有原位和异位两种，原位微生物修复在西方发达国家应用较为普遍，是指在不破坏土壤基本结构的情况下，依赖于土著微生物或外源微生物的降解能力失除污染物。 重金属污染土壤的植物修复主要是利用植物对重金属的吸收、富集和转化能力把土壤中残存的重金属吸收、富集到植物体内，然后收获植物，通过焚烧等方法回收重金属，减少进人土壤中重金属的含量。对于重金属污染土壤的植物修复，关键是寻找与筛选出超富集植物。动物修复法是土壤中的一些大型动物如蛆叫，能吸收或富集土壤中的残留农药，并通过其代谢作用，把部分农药分解为低毒或无毒产物。同时土壤中还生存着丰富的小型动物群，如线虫、跳虫、娱蛤、蜘蛛、土蜂等，均对土壤中的农药有一定的吸收和富集作用，可以从土壤中带走一部分农药。

2.新兴方法——污染生态化学修复法

污染生态化学修复技术是近年来兴起的一种技术，并被有关专家认为是21世纪污染土壤修复技术的发展方向。它是微生物修复、植物修复和化学修复技术的综合，具有比其他方法更好的优势，主要表现在：生态影响小，生态化学修复注意和土壤的自然生态过程相协调，其最终的产物为CO、水和脂肪酸，不会形成二次污染；费用低，紧密结合市场，容易被大众接受；应用范围广，可以在其他方法不能进行的场地进行，同时还可以处理地下水污染，易操作，容易推广。

3.新方法的提出——环境矿物学新方法

人们一直强调土壤自身的净化能力，但土壤自净化能力离不开土壤中矿物种对重金属的吸附与解吸作用、固定与释放作用，土壤中具体矿物的净化能力才真正体现土壤自身的净化能力和容纳能力。土壤中有毒有害元素含量的高低，并不是直接判定土壤环境质量优劣乃至土壤生态效应的唯一标志，关键问题是要揭示这些重金属在土壤中与各种无机物之间具有怎样的环境平衡关系。在国内外为寻求地下水和土壤有机污染的修复方法而直接对土壤中多种粘土矿物进行改性研究，即利用有机表面活性剂去置换天然粘土矿物中存在着的大量可交换的无机阳离子，以形成有机粘土矿物，可有效截住或固定有机污染物，阻止地下水的进一步污染，限制有机污染物在土壤环境中迁移扩散。但特别需要指出的是，在粘土矿物改性过程中，其中的固定态重金属也一并被置换出来，导致土壤系统中业已建立环境平衡被打破，使得土壤环境中解吸释放态重金属污染物总量大大增加。至此，土壤中重金属污染物既来源于土壤中活动态的重金属，又来源于改性粘土矿物时被置换释放出来的重金属。

参考文献

[1]张浩，王济，曾希柏.城市上壤重金属污染及其生态环境效应 [J]环境监测管理与技术，2010.22 （2） ：11-18.

[2]和莉莉，李冬梅，吴钢.我国城市上壤重金属污染研究现状和展 望[J]土壤通报，2008.39（5）：1210一1216.

土壤重金属篇6

关键词：土壤重金属污染；植物修复；理化方法；综合技术

中图分类号：X53文献标识码：A 文章编号：1005-569X(2009)05-0034-02

1 引 言

土壤是农业生产的基础,是人类最基本的生产资料和劳动对象。由于工业生产、矿山开采、农田污灌等原因，人类赖以生存的土壤受到不同程度的重金属污染。世界各国都面临不同程度的土壤重金属污染问题。据统计，我国约有1/5耕地受到重金属污染，每年被重金属污染的粮食多达1.2×107t。土壤重金属污染已成为全世界需要解决的环境问题。

目前土壤重金属污染治理的方法主要有客土法、石灰改良法、萃取法、化学淋溶法等。常规理化方法在污染土壤的改良和治理方面虽然具有一定的理论意义，但在实际应用上往往都存在一定的局限性。如加入土壤改良剂可降低土壤溶液中重金属离子的溶解度，但同时也导致某些营养元素沉淀而失效；客土法虽效果较好，但费用昂贵。而近年来迅速发展的植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点。

2 植物修复的概念及类型

植物修复又称绿色修复，是以植物忍耐、分解或超量积累某种或某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的一项环境污染治理技术。

重金属的植物修复主要分为下面几种类型：

2.1 植物吸收

植物吸收即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物,随后收割地上部并进行集中处理,连续种植该植物,达到降低或去除土壤重金属污染的目的。目前已发现有700 多种超积累重金属植物,积累Cr、Co、Ni等的量一般在0.1%以上，Mn、Zn可达到1%以上，如天蓝遏蓝菜地上部Zn含量为13000～21000 mg/kg，连续种植该植物14茬，污染土壤中Zn含量可从440 mg/kg降低到300 mg/kg[1]。

2.2 植物挥发

即利用某些植物根系吸收金属，促使重金属转变为可挥发形态，然后从土壤和植物表面逸出，以降低土壤污染。研究较多的是类金属元素Hg和非金属元素Se。湿地上的某些植物可清除土壤中的Se，其中单质占75%，挥发态占20～25%。

2.3 植物稳定

植物稳定指利用某些植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。其机理主要是通过金属在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中重金属的固化[2]。但植物稳定不是一种永久性的去除土壤中污染元素的方法。它只

能暂时地降低污染元素的生物有效性，并没有彻底解决土壤的重金属污染问题。

3 植物修复技术的优缺点

3.1 优点

植物修复技术的显著优点是其在工程中可以原位实施，减小对土壤性质的破坏和对周围生态环境的影响，可称是真正意义上的“绿色修复技术”。这种方法无需专门设备和专业操作人员，工程上易于推广和实施。其最大优势是其运行成本大大低于传统方法。据美国的实践，种植及管理约为200～10000＄／hm2，即污染土壤的处理费用仅为0.02～1.0＄／a•m2，比物理、化学处理的费用低几个数量级。当超富集植物地上部可富集10 000mg／kg的重金属、产量达到25 t／hm2 时，其每年可使表层土壤中重金属浓度下降125mg／kg。

植物修复技术的优势在于其符合人类可持续发展的最终目标。在目前地球环境污染越来越重，缺乏安全、廉价而有效的治理措施的情况下，植物修复技术以其潜在的巨大优势得到了社会的广泛关注和期待。

3.2 缺点

植物修复技术也具有一些自身的不足。主要表现在：

(1)超富集植物生长缓慢，修复重金属污染土地需时较长。例如英国洛桑试验站的植物修复工程，利用富锌的天蓝遏蓝菜修复444 mgZn／kg土壤使之达到330 mg／kg仍需13.4年[1]。

(2)植物修复土壤一般局限在植物根系所能延伸的范围内，一般不超过20cm土层厚度。

(3)大多数超积累植物只能积累某种重金属，而土壤污染大多是重金属的复合污染。

(4)富集了重金属的超富集植物需收割并作为废弃物妥善处置。

(5)异地引种对生物多样性存在一定的威胁。

4 提高植物修复效率的方法

鉴于超富集植物生物量普遍较低，生长缓慢，植物修复效率有限，研究提高修复效率的措施成为当前一项十分迫切的任务。可通过以下几种方式来强化植物修复：

4.1 螯合诱导植物修复

螯合诱导植物修复是通过向土壤施加螯合剂来提高植物对金属的吸收量。由于螯合诱导植物修复能大幅度提高植物对金属的累积，已成为目前研究热点之一。常用螯合剂有EDTA、NTA、EDDS、小分子量有机酸等。

4.2 转基因技术

转基因植物修复技术主要包括两方面：一是通过基因筛选试验选择生物量大且金属富集能力强的超富集植物；二是将超富集植物的基因克隆移植到生物量大的耐性植物体内。Song等[3]将ycf1基因克隆到植物上，转基因植物Pb、Cd含量分别提高了2倍和118倍。转基因植物在修复金属污染土壤方面有良好的应用前景，能有效的提高植物对金属的耐性以及富集能力。

4.3 其他方法

施加营养剂（磷肥、氮肥等），可以促进植物生长发育，提高植物的生物量，同时还可以释放被吸附的金属，从而提高植物修复效率[4]。

植物―微生物联合修复是植物修复研究的新领域。根际微生物不仅能促进植物生长，提高生物量，还能产生某些分泌物，活化重金属；同时刺激植物的离子转运系统，增强向上转运的能力[5]。但目前研究多处于盆栽实验阶段，距实际应用尚有一定距离。

表面活性剂因其对土壤中重金属具有增溶和增流作用，使重金属解吸，并能增加植物细胞膜的透性，促进植物对重金属的吸收，所以在植物修复方面也有一定的应用。另外，调节土壤pH、氧化还原电位等也能在一定程度上提高植物修复的效率。

5 结 语

植物修复技术是一项处于迅速发展中，具有广阔应用前景的新技术。该技术适用于中低强度污染的治理，成本较低，具有良好的综合效益。重金属污染土壤的修复是一个系统工程,单一的修复技术很难达到预期效果。综合技术的应用可以弥补单一技术的缺陷，修复技术的综合运用很可能为土壤重金属复合污染的有效治理找到突破口。因此,生物修复综合技术将是今后重金属污染土壤修复技术的主要研究方向。

参考文献：

［1］ Baker AJM.The possibility of insitu heavy metal decontam ination of polluted soils using crops of metal-accumulating plants[J].Resources,Conservation and Recycling,1994,11,41-49.

[2] 崔德杰等 土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报,2004,35(3).

[3] SONG WJ.Engineering tolerance and accumulation of lead cadmium in transgenic plants[J].Nature Biotechnology,2003,21.914-919.

[4] 徐功军.重金属污染土壤植物修复的强化措施研究进展[J].广东微量元素科学,2006(3).

土壤重金属篇7

关键词：土壤污染；重金属；防治

1 引言

随着我国加入世界贸易组织，经济全球化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。土壤重中金属污染不仅对生物的生存有危害，对于人类自身的危害同样十分严重。农村因农药的的大量使用从而导致土壤重金属污染严重，城市则因为工业原因导致土壤重金属污染严重。

而在处理重金属污染方面，目前国内有资质处理重金属污染的公司寥寥无几。由于我国经济的快速发展、工业化的快速发展使得土壤的重金属污染问题越来越严峻，土壤的重金属污染又与人民的生活息息相关，所以我们必须重视土壤重金属污染问题，研究其解决方法。

2 现状

根据我国有关权威相关部门的显示，目前在我国东部发达经济地区为数不多的耕地中，其中有超^七成以上的土地被污染，并且照这个趋势来看，如果不及时采取有效措施，污染的情况还会持续加剧，对地下水资源的质量和人们的身体健康构成严重威胁，影响十分恶劣。

根据国家环境监测中心的调查结果，我国的土壤污染种类多样，从重度金属污染到轻度污染、中度污染、高度污染都有不同程度的涉及，其中尤以重金属污染最为严重，由于重金属近年来在工程使用超标，在严重污染领域已经首当其冲，需要引起人们的高度重视。

镉、砷、汞等有毒重金属所导致的重金属污染比起传统的水污染影响是十分恶劣的，破坏力强，恢复时间久，修复速度慢 在一些重金属超标污染严重的工业区，我国有些城市的大片农田受多种重金属污染，超过十成的的土壤已经基本丧失土地生产力，近十年都无法进行耕种收获。

严峻的问题越来越导致周围环境的恶化和生态的变化，也开始引发人们的思考和行动，早在2005年，我国有关立法机关便通过了对污染的防御和治理的有关条款进行规定，要求企业和公司在生产过程中承担社会责任，减少污染物的排放，为人们的生命健康和生态环境的改善从法律角度提供了理论基础，让企业、公司有法可依。

3 污染来源

从上文的统计结果中我们可以看出，我国的当前主要污染以重金属为主，那么主要是哪些金属构成的呢？它们是怎么来的呢？研究表明，我国目前的重金属污染以镉、铅、铬、铜、锌等为主，其中镉的污染最为严重。而重金属的主要来源是人类的生产生活活动，例如工业污染物的排放、农业用水农药污染以及人类生活污水的排放等。

3.1 铅的来源

铅作为原料应用于蓄电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料等制造业；铅板制作工艺中排放的酸性废水中铅浓度最高，电镀废液产生的废水铅浓度也很高。

3.2 镉的来源

镉可以为钢、铁等电镀，提供一种抗腐蚀性的保护层，具有吸附性好且镀层均匀光洁等特点，因此工业上90%的镉用于电镀、颜料、塑料稳定剂、合金及电池等行业。

3.3 镍的来源

镍在废水中主要以二价离子存在，主要是硫酸镍、硝酸镍以及与许多无机和有机络合物生成的镍盐。电镀业、采矿、冶金、石油化工、纺织等工业，以及钢铁厂、印刷等行业是含镍废水的工业来源，其中以电镀业为主。

3.4 银的来源

硝酸银是常见银盐中唯一可溶的，废水中含银的主要成分也是硝酸银。硝酸银广泛应用于无线电、化工、机器制造、陶瓷、照相、电镀以及油墨制造等行业硝酸银有着广泛应，电镀业和照相业则是含银废水的主要来源。

4 土壤污染的修复

对于土壤的重金属污染处理方法，目前主要有四大类，即化学方法、工程方法、生物方法以及农业方法。

4.1 化学方法

该方法针对不同的土壤状况，选择合适的化学试剂加入土壤，用以去除土壤中的重金属，降低土壤中重金属的含量。也可抑制污染物质的再次溶出、扩散，从而最终达到降低重金属污染的目的。

4.2 工程方法

该方法是将污染的土壤移除后加入未污染土壤，并且对已污染的土壤进行处理，从而达到修复土壤的目的。可以对已污染土壤通过热处理（将污染土壤加热，使土壤中的挥发性污染物挥发并收集起来进行回收或处理）、淋洗（用淋洗液来淋洗污染的土壤）、电解（使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走）等方式加以处理。该种方法具有效果彻底、稳定等优点，但同时操作方式较为复杂、治理费用高并且易引起土壤肥力降低等缺点。

4.3 生物方法

该方法通过利用某些生物的特殊习惯以及生理功能来适应、改善土壤的重金属污染状况。利用蚯蚓和鼠类吸收土壤中的重金属，利用微生物的生物功能对土壤中的重金属进行吸附、沉淀、氧化、还原，降低土壤中溶解的重金属含量。该种方法实施简便，投资少，对环境极为友好，但是所需时间极长，短期内治理效果十分不理想。

4.4 农业方法

该方法通过因地制宜的改变一些耕作管理制度、在污染土壤上种植不进入食物链的植物来减轻重金属的危害。农村的土壤重金属污染的主要来源是农药的大量使用，因此改进耕种制度便显得极为重要。选择合理有效科学的耕种方式可以很大程度的降低土壤再次被污染程度，辅以生物方法可以解决长期的污染问题，并且对于环境很友好，非常值得提倡。

5 前景

土壤的重金属污染存在治理难、治理时间长的难题，因而如何有效的在不对土壤肥力造成影响的情况处理重金属污染就显得极为重要。而目前的大部分方法都处于实验室试验阶段，并没有合理有效的处理方式，因此研究出一种优秀的土壤重金属污染处理方式极为重要，目前我国土壤重金属污染形势十分严峻，可以说刻不容缓。

通过对以上一些土壤重金属污染修复技术的介绍，可以预测，在今后的重金属污染治理中，生物方法将发挥巨大作用。同时，修复过程不仅仅局限于一种修复方式，而将成为两种或多种修复方式共同作用的情况。因此，在我们了解各种修复方式的实际操作方法及其优缺点后，在应用过程中取长补短，才能更大的发挥其修复能力。并通过一些新的修复思路和方法的探索，为今后的研究指明方向，这还需要植物生理学、土壤学、生态学、化学、遗传学、环境保护学和生物工程等多个学科的共同努力来实现。

修复的成功和失败经验，特别是结合我国国情，加强研究，将会使我国污染土壤及地下水和地表水的生物修复的工作进入到一个崭新的阶段。

6 结语

重金属复合污染是当前土壤污染研究的重要科学问题。由于土壤中重金属复合污染的普遍性及它们在生态系统中具有多样、复杂的复合效应机制，包括协同作用、拮抗作用以及加和作用等，还有复合污染的复杂性和特殊性，因此，土壤重金属复合污染是很难治理的。因此我们要大力研究其治理方式，尤其是生物方法，在不破坏环境的前提下治理污染问题。

参考文献

[1]重金属污染土壤修复技术述评_何启贤

[2]重金属土壤污染修复技术初探_林帅

[3]土壤的重金属污染及其防治_张国印

[4]重金属污染及其生物修复_诸振兵

[5]土壤重金属污染修复技术及其研究进展_孙鹏轩

作者简介

土壤重金属篇8

霍汉鑫①HUOHan-xin；苏文湫①SUWen-qiu；朱亦珺①ZHUYi-jun；宋爽①SONGShuang；

董瑞芬②DONGRui-fen；陈斌①CHENBin；鞠丽萍①JULi-ping

（①北京矿冶研究总院，北京100160；②中国中元国际工程有限公司，北京100089）

（①BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy，Beijing100160，China；

②ChinaIPPRInternationalEngineeringCo.，Ltd.，Beijing100089，China）

摘要：Cd作为重金属污染物中毒性最强的元素之一，已经对我国土壤特别是农田土壤造成了严重污染。由于Cd在土壤环境中有不可降解性，其毒性具有隐蔽性与积累性，如果含Cd的污染物富集在动植物内，就可以通过食物链对人类的健康造成风险。当重金属进入土壤环境中，土壤的性质与水土环境因子会影响土壤与Cd的相互吸附关系，使得Cd在水土环境中的稳定性与迁移复杂多变。因此，本文对土壤与Cd的吸附机理与影响两者相互吸附的水土环境因子进行了综述。

Abstract:Asoneofthemosttoxicelementsofheavymetalscontaminantsinsoil,CadmiumhasledtoseriouspollutionforcultivatedsoilinChina.Sincethelowbio-degradability,Cadmiumcouldhasahighaccumulationabilitywithoutimpactingthegrowthofplants.Afterwards,Cadmiummayhasastrongriskandtoxicityeffectforhumanthroughfoodchain.OnceCadmiumappearsinsoil,thesorptionbetweensoilandCadmiumisimpactedbythedifferentfactorsofsoilandgroundwaterparameters,thestabilityandtransportationofCadmiumisalsoaffected.Therefore,thefactors(e.g.,pH,organicmattercontent,claymineralsdifferenttypesofelectrolytesandionicstrength,etc.)influencingthesorptionbehaviorbetweensoilandCadmiumiscriticallyreviewedandsummarized.

关键词 ：土壤；Cd；吸附；水土环境

Keywords:soil；Cadmium；sorption；water-soilenvironment

中图分类号：S153文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）21-0199-04

0引言

Cd是我国土壤重金属污染中“五毒”（Cd、Cr、Pb、As、Hg）中毒性最强的元素之一[1，2]。Cd是一种积累性的剧毒元素，其毒理性具有长期性与隐蔽性的特点，其在环境中不能被微生物降解，只会在环境中不断扩散、转化，最终通过富集效应在动植物内不断积累产生更大的毒性。人体某些器官中的Cd含量随着年龄的增长而增加，其危害往往需要数十年才能被发现，进而引起心血管系统疾病、肾脏功能失调、骨骼软化等疾病[3-5]。目前，我国有超过10万公顷的农业土壤已经遭受到了不同程度的Cd污染，而由于稻米对于Cd具有较强的吸附能力，也直接导致了我国多个地区稻米中Cd的含量超标，如贵州同仁、广西阳朔、湖南株洲、浙江遂昌、江西大余、辽宁李石等多个地区[6-9]。对Cd的环境行为、污染防治与修复等方面的研究一直受到广泛关注，并也已纳入我国“十三五”规划中重点工作内容。因此，对于土壤与Cd的吸附研究可以为土壤Cd污染的修复机理提供相关的理论基础，为土壤Cd污染的修复工程开展与实施提供依据。

1土壤Cd的限值与污染现状

环境中的Cd主要来自于天然形成与人类活动。其中天然状态下的Cd主要赋存于含Cd的岩石中，其含量约在0.01mg/kg-2.00mg/kg，而人类活动排入环境中的Cd主要存在于土壤、水环境与大气环境中[10，11]。

为了保证含Cd污染物在土壤中的含量对动植物、人体健康不造成不良影响，我国《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）中规定土壤中的Cd的背景值应小于0.20mg/kg，对于农业生产与人体健康的土壤限制应小于0.30mg/kg（pH≤7.5）或0.06mg/kg（pH>7.5），为保证农林生产和植物正常生长的土壤临界值应小于1.0mg/kg[12]。《食用农产品产地环境质量评价标准》（HJ332-2006）中规定食用农产品产地土壤环境质量标准应符合《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）中的规定。温室蔬菜产地环境质量评价标准（HJ333-2006）中规定当土壤pH<7.5时，土壤的Cd含量应小于0.30mg/kg；当土壤pH>7.5时，土壤的Cd含量应小于0.40mg/kg。在《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-84）中规定农用污泥中污染物控制标准值（即最高容许含量）应符合：在酸性土壤中（pH<6.5）应小于5mg/kg，在碱性土壤（pH>6.5）中小于20mg/kg。

2土壤吸附Cd的类型

土壤对Cd的吸附类型可分为非专性吸附与专性吸附两种。非专性吸附指的是土粒表面由静电引力对离子的吸附，即离子交换，Cd2+与土壤表面通过库伦作用力相互作用，是可逆吸附，发生速度快。专性吸附指的是非静电因素引起的土壤对离子的吸附，指的是土壤颗粒与Cd2+形成螯合物，Cd2+与有选择性地与土壤颗粒中有机质（如天然有机质）或可变电荷矿物（如铁锰氧化物）的氧原子或羟基产生内层络合，所以专性吸附是具有选择性，反应速度也较非专性吸附慢[13-15]。Cd2+与土壤颗粒的专性吸附可以用方程式：

S-OH+Cd2++H2OS-O-CdOH2++H+

式中S表示土壤颗粒的表面，-OH表示土壤颗粒表面的羟基。

3影响土壤与Cd吸附的要素

当重金属进入土壤环境中，土壤的性质与水土环境因子会影响土壤与Cd的相互吸附关系，使得Cd在水土环境中的稳定性与迁移复杂多变（图1）。

3.1pH对土壤吸附Cd的影响

土壤环境的pH是影响土壤颗粒与Cd2+吸附的重要因素之一[16，17]。在土壤显示酸性pH值时，土壤与Cd2+吸附的主要制约因素是土壤的表面性质，但随着土壤环境pH的增高，控制土壤与Cd2+相互吸附的主导因素则为Cd2+的水解、沉淀等反应，不同类型的土壤对于Cd2+的吸附差异也随之降低。

随着土壤环境pH值的升高（>7.5）[16]，Cd2+与水生成CdOH+生成，由于CdOH+与土壤吸附亲和力高于Cd2+，所以土壤有机质-Cd络合物的稳定性随pH升高而增强。其次，由于土壤环境pH升高，土壤溶液中H+与金属阳离子（如，Fe2+、Al3+、Mg2+等）含量降低，与Cd2+竞争吸附下降，也利于土壤与Cd吸附。此外，在碱性条件下，有利于形成Cd的氢氧化物、硫化物、磷酸盐和碳酸盐沉淀，有利用土壤与Cd2+相互作用[6，7，14，16]。

在酸性条件下，土壤中吸附反应起主控作用[16]。但随着土壤环境pH升高，在中性或碱性条件下，土壤中粘土矿物、水合氧化物和有机质表面负电荷增加，对Cd2+的吸附力增大。同时在氧化物表面对Cd2+的专性吸附、土壤有机质-金属络合物的稳定性随之增加。

3.2有机质对土壤吸附的影响

土壤中的有机质是影响土壤颗粒与Cd2+吸附的另一个重要因子[18-20]。这是由于土壤中的有机质含有大量的羧基、羟基，酚羟基等官能团，这些官能团可以与Cd2+发生反应，形成较为稳定的有机-Cd的络合物[21]。因此，土壤吸附Cd2+的含量与土壤中有机质的含量成正比。但在Cd低浓度时（0.001～0.1Cdμmol·kg-1），土壤与Cd2+的吸附也受到土壤中存在的可溶性有机质含量的控制。当Cd2+与这些可溶性有机质进行络合，Cd2+与土壤颗粒表面就会存在空间斥力，从而阻碍Cd2+与土壤颗粒之间的相互吸附[19]。

3.3粘土矿物对土壤吸附Cd的影响

土壤粘粒矿物因具有较大的阳离子交换能力和比表面积，因此对重金属具有较强的吸附能力，但根据粘土矿物表面官能团的不同，其对重金属Cd2+的吸附能力也有不同[19，22-24]。土壤粘粒矿物要包括层状硅酸盐粘土矿物、纤维状硅酸盐粘土矿物，非硅酸盐粘土矿物（非晶质粘土矿物）。研究发现非晶质粘土矿物中的铁氧化物对Cd2+具有较强的亲和性，土壤颗粒对Cd的最大吸附量与非晶质的铁氧化物含量呈正相关[25-32]。

3.4土壤中电解质对土壤修复Cd的影响

3.4.1电解质的离子强度

土壤水溶液中背景电解质的离子浓度对Cd2+的吸附也产生影响，随着土壤水溶液中离子强度的升高，Cd2+的活度系数会随之下降，并且无极络合物的含量也会增加，阳离子与Cd2+的竞争吸附效应也会升高，降低土壤颗粒对Cd2+的吸附能力，反之亦然。例如，当溶液pH为5，NaNO3的离子浓度从0.01mol/L增加到1.5mol/L时，土壤对Cd2+的最大吸附量由0.1mmol/kg减少至0.05mmol/kg。当土壤水溶液中电解质为Ca（NO3）2时，土壤对于Cd2+的吸附效果亦有类似的降低效果[33]。

3.4.2电解质类型

土壤水溶液环境中存在着不同种类的电解质，土壤颗粒对Cd2+的吸附性能主要受到阳离子类型的影响[34]。土壤中钙离子对土壤吸附Cd2+的影响要大于钠离子[34，35]。在以钠离子为主要阳离子土壤中Cd2+的吸附量是以钙离子为主要阳离子土壤的近5倍。如果土壤颗粒表面与钙离子吸附达到饱和，甚至可消除土壤颗粒与Cd2+的交换吸附能力。这是由于在水环境中钠离子产生的水化离子半径与钙离子相比要小，其对Cd2+的吸附点位的影响小；而钙离子与Cd2+则具有相似的水化半径，所以钙离子对土壤吸附Cd2+的影响远大于钠离子。

土壤水溶液中主要阴离子的类型也对土壤吸附Cd2+有一定影响作用。例如，对于0.005mol/L不同阴离子的钙盐（CaSO4、Ca(ClO4）2、CaCl2）为主要电解质的土壤，其对Cd2+最大吸附量顺序为CaSO4>Ca(ClO4）2>CaCl2，所以土壤中主要阴离子对Cd吸附的影响力为Cl->ClO4->SO42-[36]。

3.5土壤的氧化还原电位

土壤的氧化还原电位也可以通过影响土壤中硫元素的形态间接影响土壤对Cd2+的影响[16，37，38]。当土壤处于还原环境（如水分饱和状态或深层土壤），土壤或地下水环境中普遍分布的SO42-转化为S2-，从而使土壤环境中的Cd2+转化为CdS沉淀，降低土壤中Cd2+的含量，土壤对Cd的吸附量增加。当土壤处于氧化环境，S2-转化为SO42-，又可使得CdS沉淀中的Cd2+再次释放到环境中，土壤对Cd2+的吸附量明显减少[39，40]。

3.6其他影响土壤吸附Cd的因子

影响土壤颗粒吸附Cd2+的因素很复杂，不仅仅是有一个因子作用，往往是由几个或多个因子同时进行作用，且还因土壤自身性质的的差异而不同[41]。土壤颗粒与Cd2+的相互吸附还受到其他的因素的影响。例如，当土壤环境水溶液中的铁、铝、锰离子含量增加，由于竞争吸附的作用，土壤对Cd2+的吸附会明显下降；当土壤中的可溶性硅酸盐增加也会明显增加土壤对Cd2+的吸附做用。此外，土壤中的Cd2+还有可能取代粘土颗粒晶格中的金属离子Cd2+。此外，土壤水分含量也可通过影响土壤氧化还原电位间接改变土壤对于Cd的吸附[16]。

4结论

土壤颗粒与Cd2+的吸附受到土壤自身性质与土壤水土环境因子的影响。土壤与Cd2+的吸附既有专性吸附也有非专性吸附，吸附规律复杂。目前的研究工作多围绕单土壤单个因子对于Cd2+的吸附作用研究，对于多个离子同时作用影响的研究工作尚少，因此实验结果真实代表性差。在将来的研究工作中，应注重复合因子对于吸附Cd2+的作用影响，并结合相应的数学模拟工具，对土壤中Cd2+的吸附-解吸-迁移工作进行全面研究，为研发修复/钝化土壤中Cd的相关研究提供更全面的理论参数与机理支撑。

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