重金属污染的修复方法范文

重金属污染的修复方法篇1

[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

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作者简介

重金属污染的修复方法篇2

关键词：地下水；重金属污染；原位修复技术

地下水是指地表以下，赋存于岩石空隙中的水。地下水是自然界水循环的重要组成部分，同时也是人类生存和发展所必需的重要资源。但是随着人类工业化和城市化进程的快速发展，矿产资源的开发与利用过度，使地下水环境的污染变得日益严重。特别是地下水的重金属元素污染，地下水中的重金属元素含量超标，通过食物链进入人的身体，严重影响了人们的身体健康，导致了各种罕见疾病的出现。

地下水重金属元素污染已经引起了国家的高度关注，与此同时国内专家学者积极参与地下水重金属元素污染治理技术的研究工作。在借b国外专家提出方法的情况下，根据国内的实际情况，使地下水重金属元素污染修复技术在大量的实践应用中得到不断的改进。

现在较为有效的地下水重金属元素污染修复技术已经达到十多种了，但由于诸多原因使得各种修复技术不利于推广使用和管理。本文主要是根据地下水重金属元素污染修复技术的方式，将修复技术分为原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术是指在基本不破坏土地和地下水的自然条件下，对于被污染对象不做搬运，而在原地进行修复的技术；异位修复技术是指被污染对象先做收集和抽提，将其转移到地面上，然后对其进行修复的技术。由于原位修复技术不但可以节约成本、减少修复的工程量、修复效果也较好，而且最大限度的减少污染物对环境的扰动。同时，专家学者也将原位修复技术作为地下水重金属元素污染治理的研究重点和主要方向。本文将重点介绍地下水重金属元素污染原位修复技术的主要方法。

1 地下水重金属元素污染的原位修复技术

在地下水重金属元素污染的原位修复技术中，将重点介绍处理效果好、处理周期相对较短的几种技术，主要包括可渗透反应墙修复技术（PRB）、原位生物修复技术和原位电动修复技术。

1.1 可渗透反应墙修复技术（PRB）

可渗透反应墙修复技术（PRB）是由美国在20世纪80年代提出的，目前在欧美国家作为地下水重金属元素污染原位修复技术主要的技术手段之一。可渗透反应墙修复技术（PRB）是通过在污染区域放置一个活性反应介质的被动反应区，当污染的地下水经过时，地下水中的污染物质与活性反应介质发生反应，污染物质被降解、吸附、去除和沉淀，使地下水中的污染物质能有效的降低，并且符合地下水的环境质量标准。

可渗透反应墙修复技术（PRB）对于地下水重金属元素污染的修复周期和效果，是由选择何种活性反应介质决定的。目前，在可渗透反应墙修复技术（PRB）的研究中主要是使用活性炭、Fe0、微生物、泥炭等物质作为活性反应介质。这些活性反应介质具有吸附和降解污染物能力强、持续的时间长、不会产生二次污染等特点。

FDi Natale等选择使用活性炭作为充填的活性反应介质，来建立对于地下水中重金属污染镉元素的吸附反应格栅，最后的结论显示，活性炭对地下水中镉元素吸附能力最强的时候，是在较高的酸碱度和低含盐量的条件下；李金英等使用体积比例为1：1：0.5的砂、零价铁、活性炭作为混合的活性反应介质，对地下水中重金属元素锰、锌、铬和硒的去除率分别达到了93%、89%、90%和87%。

1.2 原位生物修复技术

原位生物修复技术是指在基本不破坏地下水原始环境的条件下，利用地下水中原始的或通过人工培养放置于地下水中的特定微生物群，通过吸收、吸附和降解等作用使地下水中的重金属污染物减少，同时地下水系统的环境恢复正常。原位生物修复技术具有其它修复技术无法比拟的独特优势，主要表现在现场进行、能与其它修复技术联合使用、降解时间短、费用低等方面。

在治理地下水重金属元素污染的微生物研究中取得了大量的成果。Charm I S等发现在重金属元素超标的地下水和土壤中分布着多种可以让铬酸盐和重铬酸盐产生还原反应的微生物（如：产碱菌属、芽孢杆菌属等微生物），铬酸盐和重铬酸盐通过微生物的作用可以使六价铬转换成三价铬，同时铬的毒性也大大降低；任茂明在研究趋磁细菌对于去除地下水中重金属元素效果的实验发现了，趋磁细菌能够吸收外部环境中的铁元素，同时在体内形成具有磁性的铁的化合物。最后，研究结果表明了这种方法对于水中二价铁、三价铬、以及二价镍等重金属离子的去除率达到了95%以上。

1.3 原位电动修复技术

原位电动修复技术也称原位电化学动力修复技术，是利用电的动力学原理对污染体进行修复的一种有效的技术手段，特别是对于去除地下水重金属元素污染具有很好的效果。具体方式是通过施加直流电压形成电场的梯度，使地下水中的重金属离子向设定的方向发生迁移，并且在设定的地方对集中后的污染物进行处理。

近年来随着修复技术的不断发展，原位电动修复技术也在不断完善。尹晋等使用原位电动修复技术对地下水中的重金属污染物进行修复时，发现电动修复技术对铬有很高的去除率（三价铬的去除率明显低于六价铬）。

2 结束语

目前，地下水重金属污染问题在一定程度上得到很大的缓解，但是要想地下水重金属污染被彻底解决还有很长的路要走。同时，人类社会的快速发展对于水资源的需求也在日益加大，受污染水体与人类的需求之间存在巨大的矛盾，所以对于受污染水体的修复成为了当前社会的重大难题之一。随着对原位修复技术研究的不断发展，有大量的原位修复技术被应用于治理地下水的重金属污染中。当前，修复技术的联合应用于治理地下水重金属污染已经成为了新的研究方向，在实践中也取得了更好的修复效果。

参考文献

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重金属污染的修复方法篇3

关键词:土壤污染、生物修复、研究进展

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1原位修复技术：

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2异位修复技术：

异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1污染物的性质：

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。

3.2环境因子：

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3生物体本身：

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，

植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题：

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议：

随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。

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重金属污染的修复方法篇4

关键词：重金属土壤污染土壤修复

Abstract: this paper analyzes the heavy metal pollution of soil bioremediation technology research status, and the future prospect.

Keywords: heavy metal pollution of soil soil repair

中图分类号： Q938.1+3 文献标识码：A文章编号：

土壤中的重金属污染有长期性、不可逆性和隐蔽性的特点。当有害重金属累积到一定数量,不仅会使土壤发生退化,降低农作物的品质和产量,还会通过淋洗、径流作用污染到地表水甚至地下水,甚至可能因为人类吃到了直接受到毒害的植物而危害到身体。一直以来，国内外的技术人员都在积极研究对受重金属污染土壤的修复技术,并取得了不错的成绩。本文将具体介绍几种修复技术并展望其未来的发展。

一、重金属污染土壤修复技术的研究现状分析

（一）工程措施。主要分为深耕翻土、换土和客土。土壤仅受轻度污染时采用深耕翻土的方法, 而治理重污染区时则采用客土或者换土的方法。工程措施对于修复土壤的重金属污染有很好的效果, 它的优点在于稳定和彻底, 但也存在实施工程较大、投资费用较高, 且容易破坏土体结构使土壤肥力下降等问题。

（二）物理修复技术。主要分为电热修复、土壤淋洗、电动修复等。针对面积小且污染重的土壤进行修复, 适应性广，也是一种治本的措施, 但在操作中可能发生二次污染破坏土壤结构并导致肥力下降。

1、电热修复。电热修复是指通过高频电压产生热能和电磁波,加热土壤, 将土壤颗粒中的污染物解吸出来, 并从土壤内分离出易挥发的重金属,达到修复的效果。主要针对修复土壤被Se或Hg等重金属污染的情况。此外，也可以将土壤置于高温高压中,使之变成玻璃态物质, 最终从根本上修复了土壤中重金属的污染。

2、土壤淋洗。淋洗法是指用淋洗液冲洗受到污染的土壤,将吸附在土壤颗粒中的重金属变成金属试剂络合物或溶解性离子,再收集淋洗液并回收重金属。此法适用于轻质土壤,修复效果相对较好, 但其花费也相对较高。

3、电动修复。电动修复是指在电场的作用下, 用电迁移、电泳或电渗透的方式, 将污染物从土壤中带至电极的两端, 通过工程化的收集系统对其进行集中清理。目前该技术因其良好的修复效果已被发展进入商业化的阶段。

（三）化学修复。化学修复是指将天然矿物、有机质、固化剂以及化学试剂等物质加入土壤, 改变其Eh、PH值等理化性质, 并通过氧化还原、吸附、沉淀、抑制、络合螯合及拮抗等作用降低重金属本身的生物有效性。

（四）生物修复。生物修复是一种通过生物技术来修复土壤的新方法。主要利用生物去削减、净化重金属或降低其毒性。此法效果好又易于操作, 因而越来越受到人们的青睐, 成为几年来污染土壤修复研究中的热点。

1、植物修复技术。这是一种通过自然生长和遗传作用来培育植物对受重金属污染的土壤进行修复的技术。根据机理和作用过程的不同, 此修复技术又可分为植物提取、植物稳定和植物挥发三种类型。

⑴植物提取。用重金属超积累植物把从土壤中吸收到的重金属污染物转移到地上的部分, 再收割地上部分并对其进行集中处理,从而降低土壤中的重金属含量，并达到可以接受的水平。

⑵植物稳定。用超累积植物或耐重金属植物使重金属的活性降低, 减少了重金属通过空气扩散而污染环境或是被淋洗入地下水中的可能性。

2、微生物修复技术。通过土壤中存在的某些微生物能氧化、沉淀、吸收或还原金属物质, 从而降低了土壤中金属的毒性。此外, 存在于微生物细胞中的金属硫蛋白对Cu、Hg、Cd、Zn等重金属有强烈的亲和性,而且它对重金属也有富集作用最终能抑制毒性的扩散。但微生物只能对小范围污染的土壤进行修复，因此其能力有限。

二、对重金属污染土壤修复技术未来发展的展望

防止污染最根本的措施是控制并消除污染土壤的源头。所谓控制污染源，是指控制土壤中进入污染物的速度和数量，并通过自身的自然净化作用消化污染物，消除土壤污染。其具体措施包括：①推广闭路循环和无毒工艺，减少甚至消除排放污染物的行为，回收处理工业“三废”，变害为利；②加强对污灌区中用于灌溉的污水的水质监测，掌握水中污染物的含量、成分及动态，消除含有高残留污染物且不易降解的污染物随水流入土壤中的情况；③建立监测网络，对辖区内土壤环境的质量定期进行检测，并建立档案，按优先次序开展调查研究并制定实施相应对策。

在过去的20 年里,我国对重金属污染土壤修复技术的研究工程越来越重视,政府也一直致力于制定相应的策略来修复受到污染的土壤,但由于其高额的支出而难以被大规模应用在改良污染土壤的工作中。此外，实施中还常常因为措施不当而破坏了土壤结构，降低了生物活性，最终导致土壤肥力退化。鉴于我国国土宽广，土壤类型复杂多样，在对土壤污染现状进行调查时，要着重制定重金属在土壤中含量限额的环境质量标准，积极出台有关的土壤污染防止法，实施土壤污染的防治规划及具体措施,修订并贯彻开展污灌水质、粉煤灰及其余废弃物在农田中施用的标准等相关的基础研究。总之,当前我们迫切需要紧密结合土壤学、农业、遗传学、化学、微生物学、植物学、环境和生态学、微生物学等多种学科, 研究开发修复污染土壤的应用技术,加快对重金属污染土壤进行修复的步伐。

参考文献：

[1] 罗战祥;揭春生;毛旭东.重金属污染土壤修复技术应用.[J].江西化工.2010.（02）.

重金属污染的修复方法篇5

【关键词】污染土壤；微生物；修复原理；修复技术

土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一。由于矿山开采、金属冶炼以及工业污水和污泥的农业应用，大量的有毒有害重金属元素进入土壤系统，在土壤中的滞留时间长，具有难降解性、隐蔽性和不可逆性的特点，不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低，而且还可能通过食物链危及人类的健康和生命。

目前，用于土壤重金属污染治理的方法包括物理修复、化学修复和生物修复。物理修复、化学修复虽能达到一定的效果，但是能耗大、二次污染等问题也限制了其应用[1]，尤其对于大面积有害的低浓度重金属污染，更是难以处理。重金属污染土壤的原位生物修复是利用各种天然生物过程而发展起来的一种现场处理土壤环境污染的技术，可利用生物削减土壤中重金属含量或降低重金属毒性[2]。根据修复主体的不同，它主要分为微生物修复、植物修复和植物-微生物联合修复。微生物修复较物理修复、化学修复有着无可比拟的优越性，操作简单、处理费用低、效果好，对环境不会造成二次污染，可以就地进行处理等，具有很大的潜力和广阔的应用前景。

1.微生物修复机理

重金属对人的毒性作用常与它的存在状态有密切的关系。一般地说，金属存在形式不同，其毒性作用也不同。微生物不能降解和破坏重金属，但可以对土壤中的重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的。

1.1 微生物的转化作用

微生物对重金属的转化作用包括氧化还原作用、甲基化与去甲基化作用以及重金属的溶解和有机络合配位降解。土壤中的一些重金属元素可以多种价态和形态存在，不同价态和形态的溶解性和毒性不同，可通过微生物的氧化还原作用和去甲基化作用改变其价态和形态，从而改变其毒性和移动性。

1.1.1 氧化还原作用

微生物可通过改变重金属的氧化还原状态，使重金属化合价发生变化，改变重金属的稳定性。Silver等[3]提出，在细菌作用下氧化还原是最有希望的有毒废物生物修复系统。微生物能氧化土壤中多种重金属元素，某些自养细菌如硫-铁杆菌类 （Thiobacillus ferrobacillus）能氧化As、Cu、Mo和Fe等，假单孢杆菌属 （Pseudomonas）能使As、Fe和Mn等发生生物氧化，降低这些重金属元素的活性。微生物对重金属的转化作用常见的有对铬、汞、硒和砷等的转化。如假单胞菌（ Pseudomonadsp.） 可以把六价铬还原为三价铬，从而降低其毒性[4]。

1.1.2 甲基化与去甲基化作用

微生物可通过改变重金属的甲基化和去甲基化作用改变重金属的环境效应。Fwukowa从土壤中得到假单胞杆菌K-62，它能分解无机汞和有机汞而形成元素汞，元素汞的生物毒性比无机汞和有机汞低得多。Frankenber等通过耕作、优化管理、施加添加剂等来加速硒的原位生物甲基化，使其挥发而降低硒的毒性，此生物技术已在美国西部灌溉农业中用于清除硒污染[5]。有些真菌和细菌能使无机As转化为挥发性有机As，从而降低其毒性[6]。

1.1.3 重金属溶解或配位络合作用

一些微生物，如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团，与重金属离子形成络合物。如Bargagli在Hg矿附近土壤中分离得到很多高级真菌，一些菌根种和所有腐殖质分解菌都能积累Hg达到100 mg/kg土壤干重[7]。

1.2 微生物的积累和吸着作用

土壤中重金属离子有5种形态：可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态。前3种形态稳定性差，后2种形态稳定性强。重金属污染物的危害主要来自前3种不稳定的重金属形态[6]。微生物固定作用可将重金属离子转化为后两种形态或积累在微生物体内，从而使土壤中重金属的浓度降低或毒性减小。微生物固定作用有胞外吸附作用、胞外沉淀作用和胞内积累作用3种形式。其作用方式有以下几种：①金属磷酸盐、金属硫化物沉淀；②细菌胞外多聚体；③金属硫蛋白、植物螯合肽和其他金属结合蛋白；④铁载体；⑤真菌来源物质及其分泌物对重金属的去除[8]。

1.2.1 胞外吸附作用

胞外吸附作用主要是指重金属离子与微生物的产物或细胞壁表面的一些基团通过络合、螯合、离子交换、静电吸附、共价吸附等作用中的一种或几种相结合的过程[2]。许多研究表明细菌及其代谢产物对溶解态的金属离子有很强的络合能力，这主要因为细菌表面有独特的化学组成。细胞壁带有负电荷而使整个细菌表面带负电荷，而细菌的产物或细胞壁表面的一些基团如-COOH、-NH2、-SH、-OH等阴离子可以增加金属离子的络合作用[9]。研究表明，许多微生物，包括细菌、真菌和藻类可以生物积累（bioaccumulation）和生物吸着 （biosorption）环境中多种重金属和核素[10]。一些微生物如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团，与重金属离子形成络合物。

1.2.2 胞外沉淀作用

胞外沉淀作用指微生物产生的某些代谢产物与重金属结合形成沉淀的过程。在厌氧条件下，硫酸盐还原菌中的脱硫弧菌属（Desulfovibrio）和肠状菌属（Desulfotomaculum）可还原硫酸盐生成硫化氢，硫化氢与Hg2+形成HgS沉淀，抑制了Hg2+的活性[11]。某些微生物产生的草酸与重金属形成不溶性草酸盐沉淀。

1.2.3 胞内积累作用

胞内积累作用是指重金属被微生物吸收到细胞内而富集的过程。重金属进入细胞后，通过区域化作用分布在细胞内的不同部位，微生物可将有毒金属离子封闭或转变成为低毒的形式[12]。微生物细胞内可合成金属硫蛋白，金属硫蛋白与Hg、Zn、Cd、Cu、Ag 等重金属有强烈的亲合性，结合形成无毒或低毒络合物。如真菌木霉、小刺青霉和深黄被包霉通过区域化作用对Cd、Hg都有很强的胞内积累作用[13]。研究表明，微生物的重金属抗性与MT积累呈正相关，这使细菌质粒可能有抗重金属的基因，如丁香假单胞菌和大肠杆菌均含抗 Cu基因，芽孢杆菌和葡萄球菌含有抗Cd和抗Zn基因，产碱菌含抗Cd、抗 Ni及抗Co基因，革兰氏阳性和革兰氏阴性菌中含抗As和抗Sb基因。Hiroki[14]发现在重金属污染土壤中加入抗重金属产碱菌可使得土壤水悬浮液得以净化。可见，微生物生物技术在净化污染土壤环境方面具有广泛的应用前景。

2.重金属污染土壤微生物修复技术及其研究进展

微生物修复重金属污染的技术主要为原位修复和异位修复。微生物原位修复技术是指不需要将污染土壤搬离现场，直接向污染土壤投放N、P等营养物质和供氧，促进土壤中土著微物或特异功能微生物的代谢活性，降解污染物主要包括：生物通风法（bioventing）、生物强化法（enhanced-bioremediation）、土地耕作法（1and farming）和化学活性栅修复法（chemical activated bar）等几种。异位微生物修复是把污染土壤挖出，进行集中生物降解的方法。主要包括预制床法（preparedbed）、堆制法（composting biorernediation）及泥浆生物反应器法（bioslutrybioreactor）。

2.1 生物刺激技术

生物刺激即向污染的土壤中添加微生物生长所需的氮、磷等营养元素以及电子受体，刺激土著微生物的生长来增加土壤中微生物的数量和活性。关于这方面的研究国外文献已有报道。Reddy KR，Cutright T J对铬污染土壤的微生物修复进行的研究表明，限制铬污染场地修复进程的一个共同因素是污染场地通常缺乏足够的营养以供引进的外来微生物或土著微生物生长，以至这些微生物自身具备的还原Cr6+的潜力得不到充分发挥；为使其潜力得到充分发挥，需向其生活的环境中投加营养物质来刺激铬还原菌的新陈代谢和繁殖，促进铬污染土壤的修复[15]。HigginsT E将堆肥、鲜肥、牛粪、泥炭加入铬污染土壤进行原位修复，提高了修复效果[16]。

2.2 生物强化技术

生物强化技术即向重金属污染土壤中加入一种高效修复菌株或由几种菌株组成的高效微生物组群来增强土壤修复能力的技术。所加入的高效菌株可通过筛选培育或通过基因工程构建，也可以通过微生物表面展示技术表达重金属高效结合肽，从而得到高效菌株。

2.2.1 高效菌株筛选

高效菌株有2个来源：一是从重金属污染土壤中筛选；二是从其他重金属污染环境中筛选。从重金属污染土壤中筛选分离出土著微生物，将其富集培养后再投入到原污染的土壤，这是本土生物强化技术（本土生物强化技术是由日本科学家Ueno A等人于2007年首次提出的[17]）。筛选、富集的土著微生物更能适应土壤的生态条件，进而更好地发挥其修复功能。目前已从Cr（VI）、Zn、Pb污染土壤中筛选分离出菌种Pseudo-monasmesophillca和maltophiliaP，Barton等对这2种菌株去除Se、Pb毒性的可能性进行了研究，发现上述菌种均能将硒酸盐、亚硒酸盐和二价铅转化为不具毒性且结构稳定的胶态硒与胶态铅。Robinson等研究了从土壤中筛选的4种荧光假单胞菌对Cd的富集与吸收效果，发现这4种细菌对Cd的富集达到环境中的100倍以上[1]。

2.2.2 基因工程菌构建

基因工程可以打破种属的界限，把重金属抗性基因或编码重金属结合肽的基因转移到对污染土壤适应性强的微生物体内，构建高效菌株。由于大多数微生物对重金属的抗性系统主要由质粒上的基因编码，且抗性基因亦可在质粒与染色体间相互转移，许多研究工作开始采用质粒来提高细菌对重金属的累积作用，并取得了良好的应用效果[18]。

2.2.3 微生物表面展示技术

微生物表面展示技术是将编码目的肽的DN段通过基因重组的方法构建和表达在噬菌体表面、细菌表面（如外膜蛋白、菌毛及鞭毛）或酵母菌表面（如糖蛋白），从而使每个颗粒或细胞只展示一种多肽[19]。微生物表面展示技术可以把编码重金属离子高效结合肽的基因通过基因重组的方法与编码细菌表面蛋白的基因相连，重金属离子高效结合肽以融合蛋白的形式表达在细菌表面，可以明显增强微生物的重金属结合能力，这为重金属污染的防治提供了一条崭新的途径。

LamB、冰晶蛋白、凝集素、a-凝集素和葡萄球菌蛋白A都是表面蛋白，在微生物表面展示技术中用来定位、锚定外源多肽[20-21]。Sousa C等将六聚组氨酸多肽展示在E.coliLamB蛋白表面，可以吸附大量的金属离子，重组菌株对Cd2+的吸附和富集比E.coli大11倍[22]；Xu Z、Lee S Y将多聚组氨酸（162个氨基酸） 与Omp C融合，重组菌株吸附Cd的能力达32 mol/ g干菌[23]；Schembri M A等将随机肽库构建于E.coli 的表面菌毛蛋白FimH粘附素上，经数轮筛选和富集，获得对PbO2、CoO、MnO2、Cr2O3具有高亲和力的多肽[24]；KurodaK、UedM将酵母金属硫蛋白（YMT） 串联体在酵母表面展示表达后，四聚体对重金属吸附能力提高5.9倍，八聚体提高8.7倍[25]。表面展示技术用于重金属污染土壤原位修复的研究虽然取得了许多成果，但离实际应用尚有一段距离。其主要原因是用于展示金属结合肽的受体微生物种类及适应性有限，并且缺乏选择金属结合肽的有效方法[19]。

3. 结论与展望

从目前来看，微生物修复是最具发展和应用前景的生物修复技术，人们在微生物材料、降解途径以及修复技术研发等方面取得了一定的研究进展，并展示了一些成功的修复案例。但重金属污染土壤原位微生物修复技术目前还存在以下几个方面的问题：（1）修复效率低，不能修复重污染土壤。（2）加入到修复现场中的微生物会与土著菌株竞争，可能因其竞争不过土著微生物，而导致目标微生物数量减少或其代谢活性丧失。（3）重金属污染土壤原位微生物修复技术大多还处于研究阶段和田间试验与示范阶段，还存在大规模实际应用的问题。（4）微生物个体微小，难以从土壤中分离；重金属回收困难。

污染场地应用是各种生物修复技术研发的最终目的。一般说来，实验室的微生物修复研究，因修复条件较为理想化，扰因素极少，其修复可能很好。如一旦将室内的微生物修复技术放大到现场条件下，干扰因素复杂，一系列的新问题可能会出现，甚至可能会遭致完全否定等现象。因此，微生物修复技术的场地应用是一项复杂的系统工程，必须融合环境工程、水利学、环境化学及土壤学等多学科知识，创造现场的修复条件，如土地翻耕、农艺措施、添加物质、高效微生物、植物修复，季节更替等，构建出一套因地因时的污染土壤田间修复工程技术。

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重金属污染的修复方法篇6

关键词：土壤；重金属污染；危害；防治

引言

由于人类活动致使土壤中的微量金属元素超过土壤环境质量的标准值或土壤背景值的上限值[1]，导致生态环境质量下降和土壤环境恶化，从而对人体健康、其他生物、水体噪声危害的现象[2]，称之为土壤重金属污染。2013年年底中国国土资源部副部长王世元在土地调查新闻会上指出，中国内地中重度污染耕地大约为5000万亩；宋伟等对全国138个典型区域土壤污染案例的分析表明，我国耕地土壤重金属污染的比重占耕地总量的1/6左右[3-5]，造成国家经济效益的损失达200亿左右，可见我国土壤重金属污染形势并不乐观。文章结合我国土壤污染的现状，系统的提出防治措施，为今后土壤修复、治理等工作提供参考性建议。

1 我国土壤重金属污染现状

1.1 土壤重金属污染成因

土壤中的重金属元素主要指的是汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）、砷（As）、锑（Sb）和铋（Bi）这十种元素。影响土壤中重金属元素含量发生变化的原因有两个：一方面是在自然环境的作用，成土母质风化过程中自然积累的含量（本底值），之后在风、水等外力作用，经过物理和化学过程而改变其含量；另一方面，也是影响最大的方面，就是人类活动，随着工业化、城市化的发展，化学工业制造、金属矿山开采、生活废水排放、农药化肥不科学施用及污水灌溉等是重金属污染的主要来源途径。

1.2 土壤重金属污染的特点

隐蔽性：土壤污染需要人为对土样进行采集，检测并分析才能够得出是否存在隐患；不可逆性：重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，受污染的土壤可能需要花费上百年的时间才能够慢慢消除；长期性：将重金属存于土壤中，往往是呈垂直递减分布；难治理性：土壤污染需要通过物理、化学、生物等各种修复方法进行综合治理，才能达到比较好的治理效果。

1.3 土壤重金属污染的危害

土壤中的重金属虽然能够被作物自身吸收，但这并不会影响到作物的生长和发育，但经过食物链的富集作用，进入人体对人体健康存在极大的威胁；我国本来土地利用资源紧张，加之现在又受污染，使原有的形势更加紧迫，更威胁了子孙后代的生存；由于土壤污染具有长期性和不可逆转性，严重危及农业可持续发展和国民经济水平的持续增长。

2 土壤重金属污染的防治措施

要想对土壤重金属污染得到有效的修复，应从两个方面入手，一是预防，采取各种政策措施、制定法律法规切断污染源；二是治理，面对已经存在重金属污染的土壤，采用科学友好环境的方法综合治理。

2.1 土壤重金属污染的预防措施

2.1.1 加大环境监管和治理力度。首先政府部门应该组织相关科研单位和技术人员筛选出有助于治理环境的修复技术，选择具有代表性的污染地进行修复技术的应用，为治理更大范围的重金属污染区积累经验；其次监督部门应加大环境监管力度，从污染源入手，杜绝重金属对土壤产生污染，严格控制城市生产生活废水直接进入农田，杜绝污水灌溉农田；再者加强农业环境的监测，尤其是土壤污水灌溉区的动态监测，充分了解土壤中金属成分、含量的变化，做好预防工作。

2.1.2 倡导科学的农业生产种植。农业生产过程中的主体就是农民，他们对一方土地进行管理与规划。政府部门应该积极引导农业管理者科学的管理农药、化肥及除草剂等农用化学品。提倡有机化肥与无机化肥的并施，同时采取积极的预防措施，不仅能够有效减小土壤污染，还能够促使作物茁壮成长。大力发展低毒、高效、环境友好型的农药，严格控制农药的使用量、使用次数及使用时间，杜绝高残留高重金属农药的使用，因此发挥农药的积极作用。倡导地膜使用后，要积极及时的回收，防止其残留对土壤造成进一步的污染。

2.2 土壤重金属污染的治理措施

2.2.1 土壤物理修复技术。土壤物理修复技术主要是根据土壤自身理化性质及重金属性质，通过物理方法治理土壤中的重金属污染。最常见的方法，第一种就是客土、换土、深耕翻土，但是需要耗费较大的人力、物力及财力，并没有从根本实现重金属污染的治理；第二种是电动修复法，其利用电池原理，在电场作用下重金属离子开始迁移，使重金属离子富集到电极处在土壤表层就得以去除；第三种是固定/稳定化修复，常用来清除无机污染物质，使用成本低、设备易移动、稳定性强，但是因为许多技术的联合应用可能会致使土壤污染面积增大。

2.2.2 土壤化学修复技术。化学修复是将修复剂加入到污染物，其发生一定化学反应，实现土壤的毒性被去除或降低的效果。化学修复法有很多如土壤淋法、原位化学氧化修复技术、溶剂浸提法等。土壤淋洗能够用于大面积的轻质土和砂质土重金属污染治理，但是对于渗透系数较低的效果不好，也会造成植物必需营养元素的缺失；原位化学氧化修复技术是利用化学氧化剂（双氧水、高锰酸钾等）与污染物发生氧化反应，迫使污染物浓度降低，但是其不利影响就是可能产生气体，有毒副产物。

2.2.3 土壤生物修复技术。土壤生物修复技术是利用生物的生命代谢活动减少土壤环境有毒有害物的浓度，治理过程中花费成本较低、管理技术简单。生物修复技术包括微生物修复、植物修复及动物修复。近年来主要放在动物修复的研究上，对土壤动物蚯蚓进行了相关研究[6]，蚯蚓对重金属有一定忍耐和富集能力，通过不断吞食有机质土壤，经过其自身酶系统的作用，产生利于土壤环境的有机无机复合肥，促进了土壤重金属形态的转化，加速了土壤养分的循环。

2.2.4 农业修复技术。农业修复技术指的是改变耕作制度或利用农艺措施调节重金属对土壤的危害。改变耕作运行模式需要根据当地的具体情况，选择能够抵抗土壤污染的作物或植被。利用合理的农业措施进行修复，主要是通过合理的深耕措施及增施有机肥调节土壤的理化性质，从而调控污染物所处的污染环境。

3 结束语

土壤重金属污染的防治是环境监测的重要任务，是保障我国广大人民群众身体健康的根本，是促进国家经济快速发展的主要推力。采取科学有效的土壤污染防治措施，能够有效改善土壤结构，提高土壤肥力，降低土壤环境的污染。在未来的环境监测和农业生产中，政府和人民更应该携起手，爱护我们共有的生存土地，让重金属污染事件不再发生，远离人民群众，实现环境友好型的生存环境。

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重金属污染的修复方法篇7

Abstract： Soil pollution is one of the important environmental problems. This paper outlines the current physical remediation， chemical remediation and bioremediation Technique as well as their research in soil pollution treatment at home and abroad. Because each one has its good points and limitations， therefore， in order to overcome the disadvantages of a single method， play the strengths of different remediation technology， this paper puts forward several suggestions to comprehensive remediation technology of strengthening the research and development of contaminated soil.

关键词： 土壤污染；重金属；石油烃；持久性有机物（POPs）；土壤修复技术

Key words： soil pollution；heavy metal；petroleum hydrocarbon；persistent organic pollutants （POPs）；soil remediation technology

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）14-0313-02

0 引言

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。土壤介质是非均质的集合体，结构复杂，大量有机、无机胶体和氧化物相互交错、混杂，介质表面上的存在电场和剩余力场，具有巨大的表面能，能与土壤液、气相中的离子、质子、分子相互作用。与此同时，土壤中的生物体系非常丰富，包括微生物区系、微动物区系和动物区系，其中尤以微生物最为活跃。土壤生物使土壤具有生物活性，是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者。此外，土壤中的有机和无机的氧化性和还原性物质构成了一个复杂的氧化还原混合体系，土壤在这些物质的共同作用下表现出一定的氧化-还原特性。土壤的这些性质，使土壤具备了一定的自净能力。

虽然土壤自身的净化作用可以减少土壤中污染物的污染程度，但是如果进入土壤中的污染物含量在数量和速度上超过土壤的自净能力，即超过土壤的环境容量，终将会导致土壤的污染。土壤污染在中国已成为一个日益严重的问题。这些污染场地的存在带来了双重问题：一方面是环境和健康风险；另一方面是阻碍了城市建设和地方经济的发展。解决此问题最直接方法是场地修复[1]。

1 土壤修复技术

1.1 几种典型的土壤污染问题

1.1.1 重金属污染 采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类：第一类，对作物以及人体有害的元素，如汞、镉、铅及类金属砷等，因此，必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量；第二类，常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素，如铜、锌、铬、锰及类金属硒等，应控制其含量，使其有益作物生长和人体健康。

1.1.2 石油污染 石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染，土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥，炼油厂含油污水处理设施产生的油泥，也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等，其中环境优先控制污染物多达30种。

1.1.3 化肥污染 化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础，更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%，稳定在50%左右，但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。

1.1.4 农药污染 据初步统计，我国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据，全国47.5%的蔬菜农药残留超标，因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。

1.2 污染土壤的修复技术 现有污染土壤的修复途径包括：第一，降低污染物在土壤中的浓度；第二，通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性；第三；从土壤中去除[2]。下面介绍几种土壤的修复技术：

1.2.1 物理修复 治理污染土壤的方法在20世纪80年代以前仅仅限于物理法和化学法。如早期的焚烧法、换土法以及隔离法等都要求高温、人力以及机械设备等，不仅成本很高，最主要的是没有从根本上解决污染问题，这些处理方法仅仅是使污染物发生了转移，对这些污染物还需要进一步的处理，目前这些方法仅仅应用于处理一些突发的紧急事件。而现在出现的一些经济可行的新技术、新工艺等逐渐成为了研究的热点，如：电修复法、土壤气相抽提法及CSP法、热解析法等。

电修复法：将电极插入到受污染的地下水或土壤区域，在直流电的作用下形成直流电场，则土壤中的离子和颗粒物质会沿着电场方向发生定向的电渗析、电泳运动以及电迁移，使土壤空隙中的荷电离子或粒子发生迁移运动；热解析法主要用于修复有机物，它是通过加热升温土壤，收集挥发性污染物进行集中处理；土壤气相抽提法是一种原位修复技术，主要是去除石油污染土壤中挥发性或半挥发性的石油组分；CSP法是用煤和焦炭等含碳的物料当作吸附物，在90℃和强烈搅拌下通过煤表面强力吸附烃基污染物，然后用重选或浮选法将干净的土壤和吸附有烃基化合物的煤分开。

电修复法与传统的土壤修复技术相比具有经济效益高、不破坏现场生态环境以及接触毒物少的优点，更加适用于治理渗透系数低的密质土壤。而热解析法需要消耗大量的能力并且容易破坏土壤中的有机质和结构水，同时还会向空气会发有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤气相抽提法具有可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构及可回收利用废物等优点。

1.2.2 生物修复 在减少土壤中有毒有害物质浓度的时候利用生命的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态，这种修复土壤的方式为生物修复。目前有以下三类：

①微生物修复。土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用，微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。

影响微生物修复土壤的因素有很多，如温度、水分、pH以及氧气等。每种微生物对生物因子都会有一定的耐受范围，在同一个环境中，多种微生物就比一种微生物的耐受范围宽。如果环境的条件超过了所有定居微生物的耐受范围则微生物的修复作用就会停止。

②植物修复。利用能够富集重金属的植物清除土壤重金属污染的设想是美国科学家Chaney在1983年首次提出的，这就是植物修复技术。污染土的植物修复技术根据植物修复的机理和作用过程可以分为4种基本类型：植物提取、植物挥发、植物稳定和植物降解。

植物提取主要是靠植物吸收土壤中的污染物，这些污染物运输并储存在植物体的地上部分，通过种植和收割植物而达到去除土壤中污染物的目的；植物挥发净化土壤可以分为两种方式：一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物质的作用下转化为挥发态，其二是植物将土壤中的污染物吸收到体内在转换为气态物质释放到大气中；植物稳定是指植物通过某种生化过程使污染基质中污染物的流动性降低，生物可利用性下降；植物降解是通过植物根系分泌物与根际微生物联合作用而达到降解污染物的生物化学过程，这种主要是处理复杂的有机物。

以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、最有发展前景的技术；而植物挥发修复技术仅仅限于挥发性物质，将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定，因此应当谨慎采用；植物稳定修复仅仅是暂时固定污染物，当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性；因此，没有彻底解决土壤污染问题。

③动物修复。动物修复技术主要是通过土壤动物群来修复受污染的土壤，分为直接作用：吸收、转化和分解；间接作用：改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长。动物修复技术包括两方面内容：第一，生长在污染土壤上的植物体和粮食等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤的污染状况；第二，直接将蚯蚓、线虫类等饲养在污染土壤中进行研究。目前这项技术较多的应用在石油类污染中。

1.2.3 化学修复 化学修复是通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀作用，以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。常用的有以下几种：

第一，固化：为了控制污染物在土壤中的迁移，一般是将含有重金属的污染土壤与固化剂按照一定的比例进行混合，熟化后形成渗透性较低的固体混合物，从而隔离了污染土壤与外界环境的影响将污染物固封在固化物中；第二，稳定化：将污染物转化为不易溶解、迁移能力小以及毒性小的形式或状态，主要是通过在土壤中加入化学物质改变重金属的形态或价态实现的；第三，萃取法：使用有机溶剂对石油污染的土壤中的原油进行萃取主要是根据相似相溶原理进行的，萃取后对有机相进行分离，回收油用于回炼，而分离的溶剂循环使用。第四，淋洗法：受到污染的土壤经过清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗出污染物。

以上几种方式各有自己的优势和适用范围，因此在处理污染土壤时应当根据实际情况选择适宜的处理方式以达到预期的处理效果。如：固化适用于面积小但是污染严重的土壤；萃取法仅仅适用于受油污浓度较高的土壤；而化学氧化法虽然操作比较复杂但是可以灵活的应用于不同类型污染物的处理中[3]。

2 结语

土壤修复技术是一项涵盖地质学、化学、物理学、材料学、生物学和环境学的多学科综合技术。近年来，对石油污染土壤治理的研究很多，世界各国纷纷制定石油污染土壤的修复与治理计划，并取得很大进展目前土壤重金属污染物修复技术在探索中发展。物理修复、化学修复、生物修复技术本身都有明显的局限性。物理修复技术能量消耗高、需要专门设备、处理成本高、工作量大，只能处理小面积的污染土壤；化学法处理易破坏土壤团粒结构、处理成本高、存在二次污染的风险；生物修复存在过程缓慢、污染物降解的有些中间产物毒性甚至超过其自身，场地条件和环境因素对修复效率的影响大，修复效果不稳定。为克服单一方法的缺点，发挥不同修复技术的长处，研究开发土壤污染综合修复技术尤显重要。重点在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。

土壤修复技术是一项多学科的综合技术，涵盖了化学、材料学、地质学、物理学、环境学以及生物学等。通过本文我们知道物理修复技术能力消耗高、处理成本大而且需要专门的设备，它只能处理小面积的土壤污染；化学法处理成本高而且存在二次污染的风险；生物修复过程缓慢，场地条件和环境因素对修复效率影响较大，因此修复效果不稳定。为了发挥不同修复技术的长处而克服单一方法的缺点，必须研究和开发综合修复污染土壤技术，其重点是在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。

参考文献：

[1]谢剑，李发生.中国污染场地的修复与再开发的现状分析.世界银行，美国，2010，9.

[2]夏星辉，陈静生.土壤重金属污染治理方法研究进展[J].环境科学，1997，18（3）：72-76.

重金属污染的修复方法篇8

关键词：土壤污染；类型；修复

土壤污染是指人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。主要污染物质包括农业生产中使用的化肥、农药，城市周边工业释放的有机物、重金属、放射性物质、病原菌等。特别是在近年来，对着经济发展与城市化的加速，工矿企业导致的场地污染严重，使土壤遭受到严重的有机物污染和重金属污染，没有处理的污染场地将是定时炸弹，可能对国家可持续发展造成巨大影响，因此必须对土壤污染进行妥善修复，促进社会、经济、环境的可持续发展。

1土壤污染类型

1.1重金属污染？

采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类：第一类，对作物以及人体有害的元素，如汞、镉、铅及类金属砷等，因此，必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量；第二类，常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素，如铜、锌、铬、锰及类金属硒等，应控制其含量，使其有益作物生长和人体健康。

1.2石油污染

石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染，土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥，炼油厂含油污水处理设施产生的油泥，也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等，其中环境优先控制污染物多达30种。

1_3化肥污染

化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础，更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%，稳定在50%左右，但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。

1.4农药污染

据初步统计，我国至少有1300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据，全国47.5%的蔬菜农药残留超标，因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。

2土壤污染的特点

2.1土壤污染具有隐蔽性和滞后性

往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测，甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。因此，土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞后较长的时间。

2.2壤污染具有累积性

污染物质在土壤中不容易迁移、扩散和稀释，因此容易在土壤中不断积累而超标，同时也使土壤污染具有很强的地域性。

2.3土壤污染具有不可逆转性

重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解。对重金属污染，通常的方法有：利用植物吸收去除重金属、施加抑制剂、控制氧化还原条件、改变耕作制和换土、深翻等。土壤污染很难治理。积累在污染土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净化作用来消除。土壤污染一旦发生，有时要靠换土、淋洗土壤等方法才能解决问题，其他治理技术可能见效较慢。因此，治理污染土壤通常成本较高、治理周期较长。

3污染土壤的修复技术

土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术也有十多种，大致可分为物理、化学和生物三种方法。近年来，在政府财政支持下，我国开展了多个类型场地的修复技术设备研发。尽管可以罗列的土壤及地下水污染的修复技术很多，但实际上经济实用的修复技术很少。常用的污染场地修复技术主要包括挖掘、稳定/固化、化学淋洗、气提、热处理、生物修复等。

3.1挖掘

指通过机械、人工等手段，使土壤离开原位置的过程。一般包括挖掘^程和挖掘土壤的后续处理、处置和再利用过程。在场地修复的各个阶段和多种修复技术实施过程中都可能采用挖掘技术，如场地环境评估、修复活动中和后评估阶段。作为修复技术，本导则推荐挖掘只能作为修复方案的一部分，不适用于传统的挖掘一填埋技术方案。

3.2稳定/固化

指通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，降低污染物的危害，可分为原位和异位稳定/固化修复技术。原位稳定/固化技术适用于重金属污染土壤的修复，一般不适用于有机污染物污染土壤的修复；异位稳定/固化技术通常适用于处理无机污染物质，不适用于半挥发性有机物和农药杀虫剂污染土壤的修复。

3.3化学淋洗

指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水力压头推动清洗液，将其注入被污染土层中，然后再将包含污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术，可分为原位和异位化学淋洗技术。原位化学淋洗技术适用于水力传导系数大于10-3cm/s的多孔隙、易渗透的土壤，如沙土、砂砾土壤、冲积土和滨海土，不适用于红壤、黄壤等质地较细的土壤；异位化学淋洗技术适用于土壤粘粒含量低于25%、被重金属、石油烃类、挥发性有机物、多氯联苯和多环芳烃等污染的土壤。

3.4气提技术

指利用物理方法通过降低土壤孔隙的蒸汽压，把土壤中的污染物转化为蒸汽形式而加以去除的技术，可分为原位土壤气提技术、异位土壤气提技术和多相浸提技术。气提技术适用于地下含水层以上的包气带；多相浸提技术适用于包气带和地下含水层。原位土壤气提技术适用于处理亨利系数大于0.01或者蒸汽压大于66.66Pa的挥发性有机化合物，如挥发性有机卤代物或非卤代物，也可用于去除土壤中的油类、挥发态重金属、多环芳烃或二嗯英等污染物；异位土壤气提技术适用于修复含有挥发性有机卤代物和非卤代物的污染土壤；多相浸提技术适用于处理中、低渗透型地层中的挥发性有机物。

3.5热处理

指通过直接或间接热交换，将污染介质及其所含的有机污染物加热到足够的温度（150～540℃），使有机污染物从污染介质挥发或分离的过程。按温度可分成低温热处理技术（土壤温度为150～315℃）和高温热处理技术（土壤温度为315～540℃）。热处理修复技术适用于处理土壤中挥发性有机物、半挥发性有机物、农药、高沸点氯代化合物，不适用于处理土壤中重金属、腐蚀性有机物、活性氧化剂和还原剂等。

3.6生物修复

生物修复指利用微生物、植物和动物将土壤、地下水中的危险污染物降解、吸收或富集的生物工程技术系统。按处置地点分为原位和异位生物修复。生物修复技术适用于烃类及衍生物，如汽油、燃油、乙醇、酮、乙醚等，不适合处理持久性有机污染物。

4结束语