重金属污染治理方法范文

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关键词 重金属；河道整治；修复；东大沟上游河道；甘肃白银

中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）16-0224-01

白银市地处黄河中上游，东大沟地区作为白银市的主要工业区之一，流域内分布着以资源开发、加工为主的有色金属、化工行业企业，流域周边企业排放废水和废渣中含有大量重金属，重金属具有高度迁移性，长期堆置不仅造成大量有价金属流失，而且对土壤、地下水等周边生态环境构成潜在污染威胁[1]。

1 东大沟污染现状

1.1 水环境质量现状

东大沟流域多个断面水质监测数据均不能满足《污水综合排放标准（GB 8978-1996）》中一级标准的要求。水质偏酸，氟化物含量超标，上游Zn、Cd的污染较为突出，下游COD、Cu、As污染显著。

1.2 土壤质量现状

东大沟上游有色金属加工企业重金属粉尘、尾水、废渣排放，导致河岸两侧土壤中重金属严重超标，土壤中重金属主要富集在地表以下0～20 cm，部分区域污染深度达到50 cm，土壤污染现状呈现以Zn为主的多种重金属复合污染现象。

1.3 底泥质量现状

底泥的污染来源于有色金属加工企业冶炼废渣堆放以及含重金属废水排放，通过对底泥样品的采样调查，底泥中重金属As、Pb、Cu、Zn的含量最高值均高于加拿大制订的NOAA标准，Pb、Zn 2种重金属的最大峰值分别出现于20、80 cm，而Cu的最大峰值则出现于40、80 cm，As的最大峰值出现于80 cm。

2 治理工艺及技术可行性

重金属污染河道治理工程主体工艺包括废渣及表层污染底泥异位贮存，表层污染底泥重金属固化/稳定化修复工程以及重金属污染植物修复[2-3]。

2.1 废渣及表层污染底泥异位贮存

2.1.1 治理工艺。由于河道自身情况较为复杂，底泥的深度也难以在抽样调查中完全体现，根据已有的调查数据，研究区域河道底泥挖掘深度拟定为50～120 cm，具体的挖掘情况应根据现场挖据底泥的颜色等进行定性判断，并且在挖掘过程中对50 cm深度的底泥进行再次取样分析，如果效果仍不能达标，需要继续向下挖掘，具体深度视分析结果而定。

河道疏浚的目的是对污染底泥沉积层采用工程措施，最大限度地将储积在该层中的污染物质移出，改善水生态循环，遏制自然水体退化。该次治理区域大部分底泥含水量较低，为了不增加底泥的水力负荷以及废水处理强度，采用机械疏浚的方式，底泥自然蒸发脱水干化与废渣密闭运至弃渣场妥善处置。

2.1.2 技术可行性。含Cu、Pb、Zn、As等重金属的废渣、底泥及土壤均未列入《国家危险废物名录》。根据对研究区域废渣及表层污染底泥的重金属浓度监测，pH值均在6～9，未超出《危险废弃物鉴别标准——浸出毒性鉴别（GB5085.3-2007）》中要求的pH值范围，属于一般工业固废。采用异位贮存方式是一种最为经济、适宜处理大量工业废渣且不受工业废渣种类限制的处理方式。

2.2 表层污染底泥重金属固化/稳定化修复

2.2.1 治理工艺。通过采样分析，选取含As、Zn、Cu、Pb等重金属离子污染程度均严重区域底泥进行固化/稳定化修复，由于底泥中含有As、Zn、Cu、Pb等多种重金属离子，且所含各种重金属离子的种类和含量存在不稳定性，为确保固化/稳定化处理达标，需要根据污染元素和污染浓度来选取药剂。

针对Zn、Cu、Pb的固化，通过加入天然矿物质混合药剂，经氧化还原反应、矿化作用、分子键合反应和共沉淀反应将交换态重金属离子转化为重金属的单质、硅铝酸盐、硅酸盐和多金属羟基沉淀物等自然环境中极稳定的物质，防止其被植物的根系所吸收；针对As的固化，采样铁锰复合氧化物，经吸附、氧化作用，实现重金属污染底泥的固定化修复。

2.2.2 技术可行性。固化/稳定化是向污染底泥、土壤或废渣中投加固化/稳定化制剂，改变土壤的酸碱性、氧化还原条件或离子构成情况，进而对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用产生影响的稳定化技术，实现重金属污染土壤的修复。采用该工艺处理后底泥中重金属的浸出浓度低于一般工业固废的入场标准，满足Pb浸出毒性低于5 mg/L、Cu浸出毒性低于75 mg/L、Zn浸出毒性低于75 mg/L、As浸出毒性低于2.5 mg/L的要求。

2.3 重金属污染植物修复

2.3.1 治理工艺。在清除废渣和浅层底泥后回填基质土种植重金属超富集植物，对剩余底泥和部分河岸进行植物修复。普通植物体内Pb含量一般不超过5 mg/kg，Cu的正常含量为5～20 mg/kg，过量重金属对普通植物有很大的毒性，在Zn、Pb、Cu复合污染土壤中，种植普通植物很难达到从污染土壤中快速清除Zn、Pb、Cu复合污染物目的。因此，需要选择对重金属有较强耐受及吸收能力的植物作为首选修复物种，并且超富集植物必须适应白银市当地气候，能够在当地很好地生长，才能保证较好的修复效果[4]。根据白银市当地土质情况及需修复的土壤现状，选取的修复植物为枸杞、红柳、沙枣、国槐、火炬、垂柳、土荆芥、披碱草、芦苇、紫花苜蓿等。

研究发现，禾本科多年生草本植物披碱草具有修复Pb污染土壤的潜力，狗尾草等对As有一定累积效果，且生物量大，为适宜的土壤重金属污染修复植物。紫花苜蓿等牧草对Pb等有较强的富集能力，是土壤Pb污染的理想修复植物，且拥有强大的根系和顽强的生命力，兼具水土保持效果，可用于干旱地区重金属污染的修复。灌木灯心草中的Pb含量测定符合Pb超富集植物，地上部分Pb富集量大于1 000 mg/kg的临界标准，转运系数大于1，在重金属污染土壤修复方面具有潜在的应用价值。上述植物均为当地常见物种，可以很好地适应当地环境，确保生长，同时对重金属具有一定的修复效果。

2.3.2 技术方案可行性。植物修复技术是利用植物来转移、容纳或转化污染物，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用达到土壤修复目的的方法，是一种成熟且发展迅速的清除环境污染的绿色技术[5]。该项目建设区表层50～120 cm表层污染底泥、废渣经处理后，剩余底泥仍具有不同程度的污染，需种植适应在当地生长的重金属超富集植物，以达到较好的治理效果。植物修复技术成本低廉，能增加土壤有机质肥力，且环境扰动小，大面积处理易为公众所接受，并有很好的绿化作用。

3 结语

由于长期遭受重金属毒害作用，东大沟河道生态功能已经完全丧失。针对东大沟典型重金属复合污染问题及生态脆弱的现状，采用异位贮存、固化/稳定化修复以及植物修复等重金属治理技术对区域内的底泥、废渣等介质进行无害化处理与处置，并建立重金属污染土壤植物修复示范区，可实现河道生态恢复和景观重建，初步恢复遭到重金属污染胁迫的东大沟河道生境。

4 参考文献

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论文关键词：城市土壤，重金属污染，污染治理

 

引言

城市是人类社会经济发展的必然产物。从18世纪以来人口不断向城市集中。如今随着各国工业迅猛增长，社会经济飞速发展，城市的数目和规模均不断扩大[1]。而城市环境是一个以人为中心的城市经济、社会生态的复合生态系统。目前，城市人口剧增，人类活动频繁污染治理，使得组成这个环境的水、空气和土壤时刻处于被污染的状况之下，影响着城市的可持续性发展中国。所以，建设一个绿色健康的城市环境是城市可持续发展的必然方向。

城市土壤是指受多种人为活动的强烈影响，原有继承特性遭到强烈改变的厚度大于或等于50cm的城区或郊区土壤[2]，是城市环境的重要组成部分，是城市生态系统地球化学循环的重要环节[3]，也是城市赖以存在发展的物质基础。当大量的重金属随着各种各样的人类活动进入城市土壤中，便造成这些元素在土壤中的积累。一般认为，土壤中污染物累积总量达到土壤环境背景值的2或3倍标准差时，说明土壤中该污染元素或化合物含量异常，已属土壤轻度污染；当土壤污染物含量达到或超过土壤环境基准或环境标准时污染治理，说明该污染物的输入、富集的速度和强度已超过土壤环境的净化和缓冲能力，则属重度土壤污染。由于城市人口密集，人类活动频繁，与土壤接触的机率很高，所以城市土壤的重金属污染更容易通过大气、水体或食物链而直接或间接地进入人体，威胁着人类的健康甚至生命。因此，研究城市土壤重金属污染现状并提出相应的治理对策是可持续发展城市所必需进行的重要的基础工作。

1.城市土壤重金属污染的现状

2.1 空间分布特征

由于城市土壤受人类各种活动的强烈影响，因此其重金属污染分布也呈现出

显著的空间差异。一般地，人口聚集的城市中心区域土壤重金属含量明显高于郊区和农田。对纽约市“市区－郊区－农区”土壤研究发现，重金属离子总量、重金属离子多样性等随着距市中心距离的增加而降低，重要污染重金属Pb、Cu、Ni、Cr的含量下降非常明显[4]。

在城市不同的功能区污染治理，重金属分布呈现出一定的规律性。一般的规律表现为：Pb的浓度为老工业区＞老居民区＞商业区＞开发区＞其它；Zn的浓度为老居民区＞商业区＞老工业区＞其它；Cu的浓度为老居民区＞商业区＞其它；Cd的浓度为老工业区＞老居民区＞其它[5 - 7]中国。

城市公园是人们与土壤直接接触较多的特殊区域。北京城区三十多个公园土壤Pb质量分数调查表明，尽管大多数公园土壤污染程度轻，但客流量大的故宫、颐和园等著名公园污染指数却远远高于其它公园[8]。

城市土壤重金属污染的另一特征是公路两侧一般为城市土壤重金属污染最严重的地带，且呈明显的带状分布[9]。在50 m～80 m内公路两侧土壤中铅污染相当严重，100 m外土壤中的铅含量没有明显增加[10]。

此外，建筑物的建设、垃圾的堆积填埋等严重破坏了自然土壤结构，土壤层次凌乱，重金属在其垂直剖面方向分布变异较大，不同功能区重金属元素在土壤中各层的聚集状况没有规律可循[11,12] 。

2.2城市土壤重金属污染的来源

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；另一方面污染治理，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[13]。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[14]。

燃煤释放也是土壤重金属重要来源之一， 195年中国燃煤排放汞302.9吨，其中向大气排放量为213.8吨，北京、上海等超大城市排汞强度较高[15]。虽然近些年燃料使用及供暖方式的改变已明显改善这些城市的空气污染状况，但过去燃煤释放并已沉降至城市土壤中的重金属对城市生态系统、环境及人体健康仍会产生长期效应。

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[16,17]，进入周围的土壤环境污染治理，成为土壤重金属污染的主要来源之一。此外，雨水淋洗也会使市区内堆放的垃圾中的重金属以有效态形式[18]渗漏释放到土壤中，使城市土壤局部重金属含量增加中国。而表生条件下以有效态形式存在的金属元素几乎不可能再结合为残渣态，重金属在土壤中迁移能力增加，进而污染地下水。

2.3城市土壤重金属污染影响人体健康的途径

城市郊区是市区蔬菜的主要供应基地。因此，土壤－蔬菜系统是城市人群暴露土壤重金属污染的主要途径之一。目前研究发现中国城郊菜地土壤已受到不同程度的重金属污染[19,20]，其供应的许多蔬菜中重金属含量已超过相应的标准。而西班牙的Nadal等通过建立评价模型发现工业地区甜菜中Cr的积累与摄入有可能导致癌症发生率增加[21]。

城区内，土壤中主要种植的是观赏性或净化空气的植物，通过土壤－植物食物链对人体造成健康危害的可能性不大。但公园土壤与游人皮肤接触[22]、儿童摄取[22]、风起扬尘被人体直接吸入等成为城市土壤直接接触人体危害健康的又一个主要途径。研究发现[23,24]沙尘暴时，扬尘中来源于土壤的重金属元素Pb、Zn、Cd、Cu等的浓度比平常高出3~12倍，可吸入颗粒物的质量浓度极高污染治理，人体吸入重金属的量因此增加。

2.城市土壤重金属污染的治理对策

城市土壤是城市生态环境的重要组成部分，是地球环境中进行物质、能量、信息交换的重要环节。当其中的重金属含量超过其环境承载力后，将通过地表径流、淋溶、大风扬尘等途径对地表水、地下水和大气环境产生危害。为了保证人类和谐地生活在高速发展的城市中和人类社会的可持续发展，寻找控制治理城市土壤重金属污染的有效方法势在必行中国。

3.1减少或切断重金属污染源，提高城市环境质量

在可持续发展理论和生态优先的原则下，改进生产工艺，实现绿色生产和循环经济，充分回收转换工业生产过程中产生的重金属有害物质，减少三废排放，禁止任意堆放工业生产的废渣，防止其中的重金属物质下渗到土壤或挥发到大气中。

减少煤的使用污染治理，开发清洁能源新技术，调整能源结构及能源供给方式，也是有效降低城市土壤重金属污染的有效措施。

分类收集处理城市垃圾，回收其中有用的重金属元素，在垃圾重金属不超标的情况下才能进行填埋、堆肥和焚烧。

3.2修复污染土壤，降低对人体的危害

由于土壤扬尘已成为城市大气重金属污染的主要来源。因此，可采取化学方法去除土壤中重金属。实验研究发现采用EDTA溶液淋溶去除土壤重金属的同时还可以回收利用这些物质，因此其成为去除城市土壤重金属的一种极有应用前景的方法。

当然，生物修复污染土壤有着工程措施无法相比的优势。种植植物不仅可以覆盖城市土壤，减少土壤扬尘的机会，而且还美化城市景观污染治理，净化空气，同时根据污染城市土壤的重金属元素种类有目的地选择植物种类合理搭配，可切实有效地从根源上修复城市土壤中的重金属污染。

3.3 建立城市土壤重金属健康评价标准

我国尚未制定出城市土壤重金属健康评价标准，不易界定城市土壤重金属污染，这不利于城市土壤不同功能的开发，因此应结合人体健康评估、土地利用方式和土壤中重金属赋存状态加大对城市土壤重金属健康评价体系研究的力度，尽快建立相应完整的评价标准，实现对城市土壤正确的评价，以便帮助政府相关部门制定出合理的法规，有效地保护、管理城市土壤和正确指导城市土壤的合理开发。

参考文献

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关键词：植物修复；污染治理；有机污染物；重金属

1引言

近年来，社会经济的迅速发展，导致环境受到严重污染，对人们的日常生活具有不利影响，这种情况将会导致经济可持续发展受挫。现阶段的环境污染主要是工业或者是人们日常生活垃圾造成，为此治理环境污染，就需要对污染物治理引起高度重视。现阶段，通常利用化学、物理方法对污染物进行处理，但是在处理过程中，极易造成二次污染，最为主要的是所耗费的成本较高，尤其是对大面积低浓度的污染物更是难以处理。随着科学技术的不断发展，植物修复技术的出现，促使环境污染治理出现了春天，其主要应用在污染的水体与土壤治理当中，具有操作简单、耗费成本少、不造成二次污染等优点。关于植物修复技术应用原理主要是利用植物、微生物与环境的相互作用，从而清除、分解以及吸收环境污染物质，进而恢复生态原有环境。

2植物修复技术在废水治理中的应用

2．1植物修复有机污染的一般原理

关于有机污染采取植物技术修复原理主要包括三方面的内容，分别是积累作用、降解转化作用以及催化作用。①积累作用，主要是植物将有机污染物加以吸收，并且在植物体内加以保存，从而使得污染物得到有效的分解；②降解转化作用，主要是现阶段土壤当中，富含了有机污染物（主要包括农药、油等），植物将其吸收进入体内，通过植物内部组织对污染物加以分解，并且储存在植物组织当中，或者是通过植物的光合作用，促使环境污染物得以全部分解为二氧化碳以及水；③催化作用，主要是充分发挥植物根系分泌特定的分泌物作用（酶、蛋白质、糖类、有机酸、酚等），从而使得土壤中有机污染物得以分解，并且将分解物提供给植物为养料，促进植物生长，在植物生长的情况下，分泌物增多，从而有助于加速有机污染物的分解［1］。诸如在美国生长的一种桑葚（MorusrubraL．），该植物根系就能够分泌一种多酚物质，能够加快聚氯联苯（PCB）的细菌生物的分解；再比如葫芦科植物，该植物根系就能够分泌出蛋白质，值得注意的是该种蛋白质与一般蛋白质具有本质的区别，其中含有氯芳香性物质TCDD，能够促进微生物的分解，并且一直以溶解状态呈现在人们面前。一种植物用于环境污染治理，通常情况下是特定的植物，并且其发挥的作用也是不尽相同。

2．2植物修复技术在富营养化水体及有机污染治理中的应用

随着社会经济的迅速发展，我国工业污染水以及人们日常生活污水大量排入湖泊当中，促使我国湖泊出现富营养化情况，或者是造成严重污染。根据有效调查数据显示污染的湖泊高达90％，造成湖泊水体富营养化的主要化学元素包括N、P元素［2］。为使湖泊水体富营养化得到有效的治理，现阶段，国家采用植物修复技术的主要方式是利用特定植物的修复功能。目前在全球范围内使用最多的有凤眼莲（EichhotmiacrassipesSo－mis）、喜旱莲子草（Al－ternantheraphiloxeroides）以及水浮莲（PistiastratiotesL．）等植物。诸如荷兰某厂在治理生活污水时，主要采用的是香蒲以及水浮莲，通常情况下，是保持10d停留时间之后，将可以得出一串数据，BOD5的去除率为79．8％，N元素去除率高达95％，大肠杆菌去除率高达98％。除此之外，存在少数国家，诸如日本就采用宽叶香蒲进行生活污水的治理，该种方式的治理通常情况下需要保持24d，才能确保处理效果［3］。总而言之，在对富营养化的水体进行处理时，通过植物修复技术进行水体的净化，不仅仅能够美化环境，还能够有效促进经济效益的增长。

3植物修复技术在重金属污染治理中的应用

3．1植物修复治理重金属污染的机理

现阶段，环境污染物主要包括化合物以及金属污染。金属污染的治理不同于化合物污染治理，化合物的治理主要通过植物的降解，从而实现污染物的消除，但是金属元素以及放射性核素造成的污染治理就不同于有机污染物，该种污染治理主要通过一种形态转化成为另一形态，或者是进行金属元素的扩散迁移，从而使得其发挥的作用实现逐步降低［4］。目前，通过植物修复技术治理重金属，主要方式包括四种类型，分别是植物富集、根系过滤、植物固化以及植物蒸发。①植物富集，该种方式主要是利用植物将重金属进行积累在植物内部，或者是将土壤当中超出部分的重金属通过植物根系加以分割，从而使得重金属污染得到有效的治理；②根系过滤，该种方式治理重金属污染，主要是利用耐重金属植物，或者是超积累植物促使重金属的活性得到有效的降低，从而使得重金属难以渗透到地下水或者是进入食物链当中；③植物固化，该种治理方式，主要是通过超积累植物或者是耐重金属植物，不断吸收污水当中的有毒重金属，并且将其沉淀以及富集在植物根部；④植物蒸发，该种方式主要通过植物根系对土壤当中极易挥发的重金属加以吸收，诸如汞、硒等，植物在吸收易挥发重金属之后，利用蒸腾作用通过叶片将金属蒸发，从而使得土壤中的金属污染得到有效的处理［5］。值得注意的是植物在修复环境时，任何一种的修复方式的修复效率，主要取决于植物特性。

3．2植物修复技术在重金属污染治理中的应用

在上述分析中，从中可以了解到重金属治理方式与有机污染物的处理方式完全不同，其主要通过转化，或者是积累方式。为此，在重金属污染治理过程中，通常情况下是利用超积累植物，该种植物主要的特点便是能够对重金属具有很强的解毒和积累能力。在英国Bak－er等人首次进行了田间试验，并且对实验结果进行了深入的研究，该项研究主要针对的是锌污染土壤，实验结果表明土壤中含锌444μg／g时，采用超积累植物（T．caerulescens）加以吸收，将会发现田间锌含量是土壤中16倍，同非超积累植物萝卜（Raphnussatinus）相比，含锌量比为1∶150，从这一数据就可以得出T．cae－rulesens从土壤中吸收的全锌量为30．1kg／hm2。此外，植物在治理放射性核素方面，同样具有较好的效果，通常情况下，在植物种植3个月之后，就可以使得土壤137Cs放射性强度减少3％。根据报道，在1986年切尔诺贝核电站发生了放射性元素的泄露，造成大面积土壤受到污染，在当时主要采用红根苋植物进行修复，并且取得了良好的效果［6］。此外，我国的周风帆早在1989年就对凤眼莲净化放射性核素60Co、65Zn、137Cs进行了深入的研究，从研究结果来看，凤眼莲对放射性核素具有较强的选择性吸收，并且相对而言，吸收度快，尤其是对钴与锌的吸收率很高，分别高达97％与80％，并且能够将其长时间存储在植物体内，从而有助于环境污染的治理。

4结语

随着社会经济的迅速发展，环境遭到了严重的污染，不利于经济的可持续发展，这就需要有关部门重视环境污染治理。化学方法以及物理方法进行治污，极易造成二次污染，并且所需成本较高，不利于经济效益的提升。植物修复技术的应用，不仅仅是一条生物学的、绿色的净化途径，还是一种有效的、廉价的绿色技术。两种治污技术进行比较，植物修复技术具有技术以及经济的优越性。目前植物修复技术在全世界治污当中得到了广泛的应用，但是由于实践起步较晚，存在经验不足等情况，为此还需要进行深入探究，从而促使其得到进一步的推广应用。

参考文献：

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篇4

[关键词]环境监测；土壤；重金属污染

中图分类号：X830 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0340-01

引言

在经济和社会发展的过程中产生了许多有毒有害物质，这些物质来源于生活垃圾、工业废物、矿山废渣等生活和生产的多个环节，这些物质往往含有多种重金属。随着沉淀和富集，无法被净化的重金属慢慢渗透并富集到土壤中。土壤是环境中的重要组成部分，承受着环境中约90%的污染物。同大气和水体环境中的污染物相比，土壤中的污染物更不易迁移，更易集中富集。由于重金属大多对人体有毒害作用，这种毒害作用随着含量的增多而增大；当重金属的浓度在一定范围下时，其毒害作用因在短时间内无法发现而容易被忽略；当重金属对人体的毒害作用显著发生时，多数是属于无法治愈且不可逆转的。

土壤中的重金属一般是通过食物链进而在人体内富集，当某种重金属的量超过安全阈值时就会严重危害人体健康。研究表明，人体内的有70%镉来源于大米和蔬菜，而大米和蔬菜中积累的镉大部分来源于土壤，少量来源于灌溉水和空气。镉会影响酶的活性，影响人正常的新陈代谢，可引发贫血、高血压、骨痛病等疾病，其危害长达数十年。

一、土壤中重金属的来源及我国的污染现状

工业“三废”排放、采矿和冶炼、家庭燃煤、生活垃圾渗出、汽车尾气排放等是我国重金属污染的主要来源。工业废水、矿坑涌水、垃圾渗滤液等液体成分复杂，是土壤重金属污染物的主要来源。

目前我国受污染的耕地约1.5亿亩，固废堆存地约300万亩，合计超过1.8亿亩。这些受污染的土地大多数集中在经济较发达的地区。全国每年受重金属污染的粮食多达1200万吨、因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万吨，合计经济损失至少200亿元。农业部环保监测系统曾对全国24省、市320个严重污染区土壤调查发现，大田类农产品超标面积占污染区农田面积的20%，其中重金属超标占污染土壤和农作物的80%。农业部调查发现：我国污灌区面积约140×104公顷，遭受重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%，其中轻度污染占46.7%，中度污染占9.7%，严重污染占8.4%，其中以汞和镉的污染面积最大。全国目前约有1.3×104公顷耕地受到镉的污染，涉及11个省市的25个地区；约有3.2×104公顷的耕地受到汞的污染，涉及15个省市的21个地区。国内蔬菜重金属污染调查结果显示：中国菜地土壤重金属污染形势更为严峻。珠三角地区近40%菜地重金属污染超标，其中10%属“严重”超标。重庆蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞，经调查其近郊蔬菜基地土壤重金属汞和镉均出现超标，超标率分别为6.7%和36.7%。广州市蔬菜地铅污染最为普遍，砷污染次之。保定市污灌区土壤中铅、镉、铜和锌的检出超标率分别为50.0%、87.5%、27.5%和100%，蔬菜中镉的检出超标率为89.3%。

二、防治土壤重金属污染的措施

1）施加改良剂

施加改良剂的主要目的是加速有机物的分解与使重金属固定在土壤中，如添加有机质可加速土壤中农药的降解，减少农药的残留量。

施用重金属吸收抑制剂（改良剂），即向土壤施加改良抑制物（如石灰、磷酸盐、硅酸钙等），使它与重金属污染物作用生成难溶化合物，降低重金属在土壤及土壤植物体内的迁移能力。这种方法起到临时性的抑制作用，时间过长会引起污染物的积累，并在条件变化时重金属又转成可溶性，因而只在污染较轻地区尚能使用。

2）控制土壤氧化-还原状况

控制土壤氧化-还原条件，也是减轻重金属污染危害的重要措施。据研究，在水稻抽穗到成熟期，无机成分大量向穗部转移，淹水可明显地抑制水稻对镉的吸收，落干则促进水稻对镉的吸收。

重金属元素均能与土壤中的硫化氢反应生成硫化物沉淀。因此，加强水浆管理，可有效地减少重金属的危害。但砷相反，随着土壤氧化-还原电位的降低而毒性增加。

3）改变耕作制度

通过土壤耕作改变土壤环境条件，可消除某些污染物的危害。旱田改水田，DDT与六六六在旱田中的降解速度慢，积累明显；在水田中DDT的降解速度加快，利用这一性质实行水旱轮作，是减轻或消除农业污染的有效措施。

4）客土深翻

污染土壤的排除，特别是重金属的土壤污染，在土壤中产生积累，阻碍作物的生长发育。防治的根本办法是彻底挖去污染土层，换上新土的排土与客土法，以根除污染物。但如果是地区性的污染，实际采用客土法是不现实的。

耕翻土层，即采用深耕，将上下土层翻动混合，使表层土壤污染物含量减低。这种方法动土量较少，但在严重污染的地区不宜采用。

5）采用农业生态工程措施

在污染土壤上繁殖非食用的种子、种经济作物或种属，从而减少污染物进入食物链的途径。或利用某些特定的动植物与微生物较快地吸走或降解土壤中的污染物质，而达到净化土壤的目的。

6）工程治理

利用物理（机械）、物理化学原理治理污染土壤，主要有隔离法，清洗法，热处理，电化法等，是一种最为彻底、稳定、治本的措施。但投资大，适于小面积的重度污染区。

近年来，把其它工业领域，特别是污水、大气污染治理技术引入土壤治理过程中，为土壤污染治理研究开辟了新途径，如磁分离技术、阴阳离子膜代换法、生物反应器等。虽然大多数处于试验探索阶段，但积极吸收、转化新技术、新材料，在保证治理效果的基础上降低治理成本，提高工程实用性，有着重要的实际意义。

结语

土壤中的重金属除了会通过植物吸收进而对生物产生毒害作用外，还会经由雨水淋滤及地表径流作用转移进入地表水系统，通过地表水和地下水的交互作用污染地下水体，进而对饮用水的安全构成威胁；土壤中的重金属还可能会缓慢的、微量的释放到空气中，对大气环境造成污染。土壤重金属污染是一个比较严峻的问题。开展土壤重金属的整治工作对社会、对人类意义重大。

参考文献

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当前耕地土壤重金属污染现状和特征

综合多部门调查结果判断，目前我国重金属污染耕地面积约1.8～2.7亿亩，主要分布在我国南方湘、赣、鄂、川、桂、粤等省区，污染区域主要为工矿企业周边农区、污水灌区、大中城市郊区和南方酸性水稻土区等。土壤重金属污染具有以下特征：首先，土壤重金属污染具有隐蔽性和滞后性，一般是看不见摸不着的。因此，很多人都会问土壤污染到底是不是病？比如说重金属镉污染，都看不到镉，无法让地方政府和老百姓感觉到有害。除非有表观现象，或者有继发性的毒害事件，才会引起人们对土壤污染的关注。其次，土壤污染呈现的危害一般是潜伏和间接的。我在湖南做了一个案例，试图找到土壤污染与人体健康间的关系。在一个信息隔绝的小村子里，土壤受到了污染，但这个地方的水是干净的，老百姓吃的蔬菜也是干净的。通过连续三年的观察，没有发现两者的必然联系。后来查找了国际上很多相关研究，确实发现土壤污染对人体健康没有直接的关系。再次，土壤中的重金属具有积累性和地域性。我国大面积的土壤重金属污染已经有了报道，包括我们自己也做了研究，多半与水系有关，具有一定的流域性，如发生在湘江流域、西江流域的土壤污染。最后，土壤重金属污染具有不可逆性和难以修复的特点。耕地土壤重金属污染为什么非常复杂？一是污染来源非常复杂，灌溉水、大气沉降、农业投入品都会影响耕地土壤中的重金属含量。二是农业的种类繁多，有水田、旱地，有的种小麦、有的种菜。因为种类繁多，所以目标值比较多样化，这就导致修复非常复杂。三是在耕地污染治理方面，部门管理割裂。由于重金属污染影响的目标非常多样，不同部门的关注点不同，与耕地有关的有农业部、粮食局、质量监督局，还有环保部、水利部、国土部等，这种部门割裂导致了土壤治理的复杂性。

国际修复的经验

国际上，美国和日本这些国家对于土壤污染的认识至少比中国早二三十年。美国1935年开始有土壤保护法，1978年因拉弗河（Love Canal）污染事件促使了超级基金法案的诞生，开始对污染场地治理和管理。目前，国际上关于土壤修复的经验非常多，已经有了比较完整的技术体系。按照位置变化，有原位、异位、原地、异地处理；按操作来讲有物理、化学、生物、综合方法。具体的技术体系有挖掘、填埋等一系列技术方法。但是这些技术的发展基本上以物理化学为基础，大部分是不适合治理耕地污染的。在为数不多的案例中，日本“痛痛病”发源地污染土壤花了30～40亿来治理，采用的是客土法；台湾的这种案例采取的方法是翻耕稀释法，也就是大家俗称的深耕改土。

同时，我也检索了国内外相关的科技文章，2005年到2010年之间大部分都是生物修复、植物修复、钝化修复。2010年以后，技术开始多样化。但是，1600多篇文献中大概有一半是针对污染场地的，一半是针对耕地的。治理污染场地的方法比较多样化，但治理污染耕地技术就比较简单，多半是固化/稳定化。SCI检索的大部分文章都是停留在机理研究。在耕地研究方面，中国的研究非常多，国际上基本上没有。

国内修复技术进展

中国真正关注土壤污染应该是在“十二五”期间，2006～2008年大家开始关注土壤污染，大规模研究也是在“十二五”后期。有几件较有影响的事情，其中有2000年启动的“863”项目，和2014年启动的湖南“长株潭”试点。

“十五”期间的一个“863”项目中有关重金属污染修复技术，主要是开展超富集植物的筛选，国家大约投入1000万元来进行技术研究和产品开发。“十一五”期间，国家投入相对改变了，在矿山修复、石油污染修复、多环芳烃污染农田修复方面，大概投入了2000万元。之后，国家环保部在“十一五”末期开展工业场地修复，这个阶段农田修复反而被忽略了。“十二五”末期的“长株潭”试点和“十三五”的重点研发任务，对耕地污染的治理越来越重视，投入更多。目前内常用的技术体系主要有如下5种：

一是原位钝化技术。通过吸附、耦合、沉淀、氧化还原反应，把重金属变成不活泼的，减少植物对重金属的吸收。该技术主要产品就是钝化材料，现在已经开发得非常多。从原来非常简单的含磷物质，到现在的纳米材料等，还包括各种新型材料，这是我国目前研究的热点。

二是植物阻隔技术。就是种植低吸收品种，一种是通过常规的筛选方法，一种是通过选育方法，这种技术是非常有效的，能够大幅度降低重金属在农产品中的累积。例如，低吸收的水稻品种和常规的水稻品种的镉吸收量相差一倍；不同的蔬菜品种，镉的累积有很大的差别。

三是超富集植物提取技术。这是我国发展最早的、在世界上最有话语权的技术，就是在污染区种超富集植物。所谓超富集植物，就是植物地上部污染物的积累量大于根部的积累量。最早提出超富集植物的是一位国外科学家，国内最早研究超富集植物的是南京大学马奇英教授和中科院地理科学与资源研究所陈同斌研究员，他们发现了蜈蚣草。目前，有很多团队比如南土所、浙江大学在做超富集植物提取的相关研究，很有成效。

四是种植结构调整。针对中高风险的农田，也就是说在重金属污染的田地，种植不具备超富集植物能力的经济作物，切断重金属往植物转运。很多人考虑能源植物、经济作物、中草药等，但最关键的，种植结构调整要形成新兴的产业。

五是农艺调控措施。我推荐这种方法，这是目前很多区域做示范时采用的方法。这种方法比较简单，比方针对镉，长期淹水就能够降低镉，通过施磷肥能够明显降低植物中砷的吸收，通过调整PH值也能够改变。

湖南重金属污染治理案例

2013年爆发的镉大米事件，严重影响了水稻生产和销售，造成不良影响，使“重金属污染问题”成为社会关注的焦点。2014年农财两部实施了“湖南重金属污染耕地修复及农作物种植结构调整试点”工作，近期我所作为委托方对试点工作进行第三方评估。湖南试点工作涉及耕地面积广、财政经费大、人口数量多，也是目前世界上规模最大的一个耕地污染治理工程。

耕地修复的总体原则就是“因地制宜、政府引导、农民自愿、收益不减”，主要修复技术就包括刚才讲到的5项技术。针对湖南重金属污染耕地，相关部门提出了“分区分类”治理方案，以农艺措施为主，实现“边修复边生产”。

湖南试点工作取得了不错的成效。就种植结构调整措施而言，从经济效益方面来说，我们发现不同替代作物的净收益差距还是很大的，其中蛋白桑的效益最好，其既可作为饲料，也可以作为蔬菜食用。从成本分析来看，人工成本投入是最大的，其次是物料成本和农机成本。

对于湖南试点工作情况，我们进行了大面积的访谈和问卷调查，访谈对象包括农民、种植大户、合作社等，发现目前试点工作还面临着一系列的问题：最关键问题是治理资金；技术落实不到位，导致整个试点面临着很大压力；社会力量，包括企业、合作社，总体上参与程度不够；修复方案设计与现实脱节。

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关键词：土壤污染 重金属 危害 修复方法

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[1-2]。随着近年来经济发展，工农业生产不断扩大，所产生的废水和废渣也不断增多，不但破坏地表植被，而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2，000万公顷，约占总耕地面积的1/5，其中工业“三废”污染耕地1，000万公顷，污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。

1. 土壤重金属污染的定义

在自然界，重金属以各种形态存在，常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等；其中既有对生命活动所需要的微量元素，如锰、铜、锌等；但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用，主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上，约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。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。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。

土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属累积到一定程度，含量明显高于背景，并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素，如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此，只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度，作物才表现出受毒害症状，或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值（GB15618-1995）[10]。

2. 土壤中重金属的来源、种类

土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展，重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出，部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲，土壤重金属污染源较广泛，即有自然来源，又有包括人类活动带入土壤的部分，目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。

2.1 污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺，部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量虽然不多，但由于我国工业发展迅速，许多工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上，往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重，远离污染源头和城市工业区，土壤几乎不受污水中的重金属污染。

污灌在北方比较严重，因为我国北方比较干旱，水资源短缺严重，并且许多大城市都是重工业大城市，所以农业用水更加紧张，污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计，我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小，仅占6%，其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加，而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒；鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著，污染严重；用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。

2.2 农药和化肥污染

农药和化肥是重要的农用物资，对农业生产发展起到重要的推动作用，但如果不合理施用，则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素，过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素，其中氮、钾肥料含量相对较低，而磷肥中则含有较多的有害重金属，另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥，都可能导致土壤中重金属的污染。

2.3 矿山开采和冶炼加工

我国重金属矿产相对丰富，在金属矿山的开采、冶炼过程中，会产生大量废渣及废水，而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中，便可直接地造成土壤重金属污染，这在我国南方地区表现得尤为突出。

3. 重金属污染的特点及危害

3.1 重金属元素污染土壤的主要特点

在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分：一是土壤环境中重金属自身的特点，二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下：（1）形态变换较为复杂，重金属多为过渡元素，有着较多的价态变化，且随环境Eh，pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同；（2）有机态比无机态的毒性大；（3）毒性与价态和化合物的种类有关；（4）环境中的迁移转化形式多样化；（5）生物毒性效应的浓度较低；（6）在生物体内积累和富集；（7）在土壤环境中不易被察觉；（8）在环境中不会降解和消除；（9）在人体内呈慢性毒性过程。（10）土壤环境分布呈区域性；

过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变，重金属不易被土壤微生物降解，可在土壤中累积，也可通过食物链在人体内积累，危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染，就很难彻底消除，污染物还会向地下水和地表水中迁移，从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。

3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]

（1）土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺；（2）土壤污染给农业发展带来很大的不利影响；（3）土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性，有可能继续造成新的土地污染；（4）土壤污染严重危及后代人的利益，不利于可持续发展；（5）土壤污染造成严重的经济损失；（6）土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁；（7）土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4. 对重金属污染的防治及修复

4.1 对土壤污染的预防

目前，仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法，但控制污染源，是防止土壤污染的根本措施之一，同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源，即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度，通过土体自身的净化作用，降低污染。

（1）控制和消除工业“三废”

尽量利用循环无毒工艺，减少和消除重金属污染物的排放，对工业“三废”进行回收改善，使其化害为利，并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度，使之符合排放标准。

（2）土壤污灌区的监测和管理

在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制，监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化，避免引起土壤污染。

（3）合理施用化肥和农药

对于农药和化肥的施用，应以环保无毒为准则，禁止或限制使用高残留农药，大力发展高效、低毒、低残留农药，发展生物防治措施。为保证农业的增产，合理施用化学肥料和农药是必需的，但需控制好施用量，否则会造成土壤或地下水的污染。

（4）土壤容量和土壤净化能力的提高

在农业生产过程中，施用有机肥，改良松散型沙土，改善土壤胶体的种类和数量，增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量，从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属，提高土壤净化能力。

4.2 土壤中重金属污染的修复方法

（1）工程措施

工程治理措施是指在土壤环境中，用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土，换土，翻土，淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底，但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较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够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理，微生物治理，植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小，而缺点是在短期内不易得到治理效果。

（3）化学措施

化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术，目前，在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量，改变pH、Eh和电导等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显，而缺点是容易再度活化。

（4）农业措施

农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法，得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分，选择合适的农药、化肥，增施有机肥，选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高，而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。

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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

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关键词：铅污染 重金属污染 治理 方法

土壤是人类赖以生存的必要条件，也是重金属元素在循环的过程中的必要环节。土壤的重金属污染是指在人类的生产活动中，排出重金属含量较高的物质散落在土壤中，在土壤中形成反应，超过一定时间后其土壤的微量金属含量值超过土壤本身的微量金属含量值，最终导致土壤重金属含量过高的一种现象。在重金属污染的土壤中耕作农作物，农作物也会受到重金属污染，人们长期食用后致使重金属在体内累积，严重危害了人们的身体健康，而降水、灌溉等使重金属从地表流入到地下水中，也可导致地下水重金属污染。铅污染是重金属污染之一，在治理铅污染的过程中，要以预防为主，防治兼施的方式进行治理。其治理方法包括物理方法、化学方法及生物方法。

一、土壤铅污染的治理方法

（一）物理方法

通过物理方法对土壤铅污染进行治理，主要以换土、隔离、客土以及电化学的方法进行处理，从而减轻土壤的铅污染并防止其扩散。

换土法是指将受到铅污染的土壤进行固定移除，移除后将没有被污染的土壤进行填补。隔离法是指以修建墙体的方式进行对铅污染区域的隔离，将其污染控制在一定的范围之内。受成本等方面的影响，隔离法只适用于受污染面积较小且污染相对严重的区域。客土法是将表层的土壤通过采用机器挖翻的方法与深层土壤调换，再向土壤调换处加入新土，从而降低被铅污染的土壤及植物的污染程度。电化学法是通过增加直流场，使土壤中的铅离子在直流场的作用下，发生氧化还原反应。从而达到去铅的目的。以上方法都能够对土壤铅污染进行有效的治理，但这些方法在实施的过程中会耗费大量人力物力和财力，而且对修复后的铅污染土壤进行处理的难度也很大，所以不适合广泛推广。

（二）化学方法

化学方法中主要采取化学修复的方法对铅污染的土壤进行治理。化学修复法是通过利用化学试剂加入到受铅污染的土壤中，使化学试剂与铅元素发生化学反应，而达到铅离子的降低或迁移。进行化学修复法的主要的方法有化学固定法、淋洗液洗脱法、螯合剂处理法、氧化还原法等方法。

化学固定法是通过固定剂与土壤中的铅元素进行化学反应，降低其生物有效性和迁移性，使土壤含铅程度降低，从而达到降低土壤铅污染的目的。淋洗液洗脱法是通过选取土壤淋洗液对铅污染的土壤进行淋洗，使铅离子由固体形态转化成液体形态，再将回收的淋洗液进行处理。螯合剂处理法也称为整合诱导修复技术，是通过促进植物对铅的超吸收而达到预期目的。常用的螯合剂主要有两种，分别是小分子有机酸类螯合剂和氨基多羧酸类螯合剂。此方法的优点在于能够快速降低土壤含铅量，缺点在于使用中存在水污染的风险，并能对植物产生危害。氧化还原法就是在受铅污染的土壤中添加还原剂，使其与土壤发生氧化还原反应，使土壤中的铅元素低化，从而降低土壤中铅的毒性和活性。

（三）生物方法

生物修复技术早在上世纪90年代初就已经兴起，它是一种新型治理土壤铅污染的技术，其方法旨在通过利用生物的一些特性来抑制土壤污染的生物方法，生物修复技术主要包括的内容有：植物修复技术、微生物修复技术、动物修复技术以及基因工程技术和细胞工程技术等。利用这些方法治理土壤铅污染的优势在于二次污染小、治理成本低、操作相对简单和治理效果显著。植物修复技术是指通过利用某些植物对土壤铅元素吸收的方法进行减少土壤中的铅含量，这种方法既快捷又简单方便，并且比较经济适用，符合生态发展要求，具有相当广泛的发展前景，其方法手段主要有植物挥发、植物提取和植物钝化三种。微生物修复技术是指通过利用微生物进行对土壤中铝元素进行化解，从而使土壤铝污染得以减轻。动物修复技术是指利用蚯蚓对矿山土壤污染进行治理，通过大量放养蚯蚓使之在土壤中对有毒物质进行体内分解，这种方法不仅治理成本低，而且还没有二次污染，是一种改良土壤的好方法。基因和细胞工程技术则是通过改变细胞内的关键酶或酶系统，可以提高微生物的降解速率，并形成降解有毒污染物的新型催化活性，从而对土壤铝污染进行治理。

（四）对污染源头的寻找与防治

如果土壤存在铝污染，则一定有其污染源，如果一昧的对铝污染进行治理，而不寻找其源头，那么治理也将毫无意义，所以，必须对造成土壤铝污染的污染源进行寻找，并杜绝铝污染现象的再次发生，而且找到污染源后必须通过以上方法去解决土壤铝污染问题，只有这样，土壤的铝污染才会得到根治。

二、土壤铅污染治理的意义

对土壤铝污染进行治理，具有重大的现实意义。

（一）对土壤铝污染进行治理可以使土壤的毒性减弱或消除，使土壤恢复正常的机能，从而适合植物的生长，为人类的生存环境的改善创造条件。

（二）污染是目前社会比较关注的公共话题，解决了土壤的铝污染，有利于可持续发展战略的实施。

（三）农作物的生长离不开优质的土壤，对土壤铝污染进行治理，利于农作物的种植，为人们的物质生活提供保障。从大的角度来讲，可以提升国家的粮食储备能力。

三、结束语

目前随着社会的不断发展，城市工业化不断加快，环境及土壤的污染也日益严重，因此对污染的治理工作显得尤为重要。针对污染的治理，需要我们采取适当的方法去进行，不要盲目的去进行治理，而导致土壤污染的状况恶化，要根据其污染的性质及污染的来源去进行综合治理，要利用科学技术进行对其改造，并以预防为主，防治兼施的原则去认真看待土壤的重金属污染。

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关键词：固化剂；重金属污染底泥；固化/稳定化修复技术

中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）13-0097-05

重金属是指相对密度在4.5g/cm3以上，或比重大于5的金属。与有机物不同，重金属无法被微生物降解，且能够富集在生物体内，因此重金属污染物潜在危害性大。由泥沙、黏土、有机质及各种矿物混合形成的底泥，经过一系列物理化学、生物、水体传输等作用而沉积于水体底部形成。重金属一旦进入水体，可通过吸附、络合、沉淀等作用，富集在河床表层底泥中，其在底泥中的含量可超过上覆水体含量数个数量级，成为水体重金属的储存库和归宿[1]。当环境条件变化时，部分重金属可能会通过解吸、溶解、氧化还原等作用，从底泥中释放，引起水体二次污染[2]。底泥中重金属的不断积累不仅对水生生物、沿河居民饮用水和农田安全灌溉构成严重威胁，还可能通过食物链危害人体健康。因此，对重金属污染底泥安全处置显得尤为必要。

当前国内外对于底泥中污染物的修复方法主要有4种，分别是原位固定、原位处理、异位固定和异位处理[3]。原位固定或处理是指对污染的底泥不进行疏浚而直接采用固化/稳定化或者生物降解等手段消除底泥污染的行为；异位固定或处理是指将污染的底泥疏浚后再进行处理，消除污染物对水体的危害的行为。原位处理的效率一般情况下低于异位处理的效率，且工艺过程控制较困难，不能彻底消除其毒性，所以原位处理技术并未在实际工程中广泛应用[4]。

固化主要是指向土壤或底泥中添加固化剂而形成石块状固体，并将污染物转化为不易溶解、迁移能力弱和毒性小的状态的过程[5]；或投加固化剂使底泥由颗粒状或者流体状变为能满足一定工程特性（如路基填料）的紧密固体，并将重金属包裹在固化体中，减少重金属向外界的迁移[6]；稳定化是指在底泥中投加螯合剂使重金属由不稳定态（水溶态、离子交换态）转变成稳定态（残渣态），显著降低重金属的生物活性[7]。利用固化/稳定化技术处理重金属污染底泥，是现阶段比较合理的处理方式[8-9]。本文将从当前我国底泥重金属污染现状及固化/稳定化修复技术发展进行综述，为底泥重金属污染综合治理与修复提供科学依据。

1 我国底泥重金属污染现状

1.1 底泥重金属污染物的来源 底泥中重金属的来源包括自然源和人为源2个方面。自然源中，成土母质及成土过程对底泥中重金属的含量影响较大；而人为源则是底泥中重金属的最重要来源。重金属通过各类废水、土壤冲刷、地表径流、大气降尘、大气降水及农药施用等途径进入水体后[10]，通过复杂的物理、化学、生物和沉积过程在底泥中逐渐富集。

1.1.1 各类废水 工业废水和城市生活污水是造成底泥重金属污染的重要原因。通常，河流沿岸分布着大大小小的企业，如印染厂、制衣厂、皮革厂等等。一方面，一些未经（充分）处理的废水直接进入水体；另一方面，尽管一些废水重金属污染物浓度未超标，但由于废水排放量巨大，使得水体和底泥吸纳了大量污染物，呈现缓慢污染的现象。同时，很多地方的生活污水没有连接到排污管网而直接排放入水体，当进入水体的污染物数量超过了水体的自净能力，导致水体质量下降和恶化，进而造成水体和底泥的污染。

1.1.2 固体废弃物 靠近城镇的河流周边经常随意堆放大量的建筑垃圾、生活垃圾，自然降水（尤其是酸雨）和排水使固体废弃物中所含的重金属元素以废弃堆为中心向四周环境扩散，进入水体，被底泥富集。另外，大型工矿企业的矿渣场（如馇、钢渣等）、灰渣场、粉煤灰场等，在雨水和地表径流的冲刷下，重金属会通过地表径流进入附近水体底泥中。

1.1.3 土壤冲刷 2014年国家环境保护部和国土资源部的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国耕地质量堪忧，Cd成为首要污染物（点位超标率7.0%），其含量呈从西北到东南、从东北到西南逐渐增加的趋势。2015年《中国耕地地球化学报告》显示，我国污染或超标耕地约0.076亿hm2，主要分布在湘鄂赣皖区、闽粤琼区和西南区。土壤中的重金属可通过降雨、地表径流等方式转移到底泥中。如磷肥中重金属Cd的含量较高，长期施用磷肥，会造成土壤中重金属Cd含量增大；规模化养殖场使用的有机肥料中大都含有重金属添加剂（如Zn、Cu等），这些有机肥料在农田施用时，会导致Zn、Cu等重金属元素含量增加。

1.1.4 大气沉降 交通运输、能源产业（发电厂）、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘，金属矿山的开采和冶炼、电镀等是大气中重金属污染物的主要来源。这类污染源中的重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气中，通过干沉降（主要是颗粒物）或湿沉降（主要是雨水）的方式进入水体、土壤，进而沉积到底泥中并最终影响人类健康[11-12]。

1.2 底泥重金属污染现状 滑丽萍等[13]通过搜集我国不同区域湖泊底泥重金属含量背景值发现，我国湖泊底泥重金属污染程度不均，临近工矿企业及人类经济活动区的湖泊底泥重金属污染较重，远离这些区域的湖泊则保持比较洁净的水体环境。张颖等[14]采用潜在生态风险指数分析法对松花江全江段表层沉积物调查发现，松花江表层沉积物中重金属Hg和As的空间分布离散性较大，Cd和Pb相对较均匀，整体上松花江重金属污染处于低度风险水平，仅个别断面处于中度风险水平。戴秀丽等[15]通过对太湖沉积物重金属含量的分析发现，太湖Cu的污染级别高于其他污染金属，且集中在太湖北部地区；Cr属轻度污染，但其空间分布较广且均衡，与周边污染点源关系密切。李鸣等[16]通过测定鄱阳湖湖区、入湖口及出湖口水体及底泥中重金属含量发现，鄱阳湖水体中重金属含量较低（远低于国家标准），但鄱阳湖底泥中重金属积累较严重，Zn、Cu、Pb、Cd的含量均超过背景值。张鑫等[17]对安徽铜陵矿区水系沉积物中重金属进行潜在生态危害评价表明，沉积物中Cu、Pb和Zn的含量变化大，Hg和Cr变化小，除Hg、Cr和Zn外，其他重金属都为强和极强生态危害。

2 固化/稳定化修复技术

底泥重金属污染按修复原理可分为物理、化学、生物及联合修复技术。由于目前尚缺乏经济高效的手段将重金属从底泥中直接去除，因此，通过化学手段降低重金属活性，减小污染物向食物链的迁移是进行底泥重金属污染修复的重要方法。固化/稳定化的目的是封闭污染物，最大程度地减少污染物释放到环境中，同时提高废物的物理力学性质。相比于微生物和植物修复的低效率、长周期以及物理修复高成本的缺点，固化/稳定化技术具有操作简单、成本低、效率高等优点。

固化剂的选择是重金属固化/稳定化修复技术的关键，固化/稳定化所用的惰性材料称为固化剂[18]，常用的固化剂类型为无机固化剂、有机固化剂和复配固化剂。无机固化剂主要有磷矿石、磷酸氢钙、羟基磷灰石等磷酸盐类物质以及硅藻土、膨润土、天然沸石等矿物；有机固化剂主要有草炭、农家肥、绿肥等有机肥料[27]。固化材料有水泥、粉煤灰、石灰和石膏粉等。

水泥固化主要产生起胶结作用的水化硅酸钙；粉煤灰与水泥混合使用产生水化铝酸钙和水化硅酸钙；粉煤灰主要起充填作用；石灰固化产生碳酸钙，具有一定的脱水作用；石膏固化产生钙矾石，具有充填作用[20]，具体如表1。

2.2 磷酸盐类固化剂 羟基磷灰石和磷酸氢钙等磷酸盐类固化剂效果好、性价比较高，磷酸盐将重金属元素吸附在其表面或与重金属发生反应生成沉淀或矿物[19]。陈世宝[21]等为了研究含磷化合物对固化/稳定化土壤中有效态铅的影响，向重金属污染的土壤中施加了不同性质的含磷化合物，结果表明，在重金属污染的土壤中加入羟基磷灰石、磷酸氢钙和磷矿粉能明显降低土壤表层的有效态铅含量，并且发现有效态铅的含量随施入的磷含量的增加而显著降低。

2.3 含铁类固化剂 一些研究表明，针铁矿、铁砂FeSO4、Fe2（SO4）3、FeCl3和石灰对As有良好的固定作用[25-27]。在碱性和氧化条件下，铁主要以Fe3+存在，水解生成Fe（OH）3。Fe（OH）3既能吸附不稳定扩散状态的胶体，起到水质净化的作用，又可以利用其自身带有正电荷的特性，强烈地吸附磷，降低底泥磷的释放。此外，Fe（OH）3还能与磷反应生成磷酸铁以及络合物（FeOOH-PO4）的形态而去除磷[28]。但含铁类固化剂的处理效果容易受氧化还原电位和pH值的影响，通常都需结合其他的辅助措施[5]。近年来出现的复合铁盐与高分子聚合铁盐，如复合亚铁、聚硫酸铁等被逐渐应用于重金属污染底泥的固化处理中且效果较好[29]。

2.4 铝盐类 作为底泥固化/稳定化应用最早和最广泛的铝盐，主要有硫酸铝（明矾）、氯化铝和聚合氯化铝等，其水解后形成的A1（OH）3絮状体，既能去除水体中的颗粒物并吸附底泥中溶出的磷[5]，又可以吸附水体中的重金属离子，如铬、铜、铅、锌等[30]。铝盐用于底泥钝化效果较稳定，不受氧化还原电位影响，成本低，且有效时间长。如在美国佛蒙特州的Morey lake，投加铝酸钠和明矾来控制底泥磷的释放，5年后该湖上层水体总磷浓度由20～30μg/L下降至10μg/L以下[31]。

2.5 天然矿物类固化剂 海泡石、沸石等天然矿物材料，颗粒小、比表面积大，矿物表面富集负电荷，具有较强的离子交换能力和吸附性。章萍等[32]向苏州河的污染底泥中加入了膨润土，结果表明，钙基膨润土对铜、铅和锌均具有较大的吸附性能，且溶液pH值升高时，对这3种重金属的吸附效果增强。

2.6 有机物料 农家肥一类的有机质用于固化/稳定化底泥中的重金属，作用机理主要是含有的胡敏素和胡敏酸等能够与底泥中的重金属离子发生络合作用，形成难溶物，以此降低重金属毒性及生物可利用性[19]。华珞[33]等向重金属污染的土壤中施加了猪厩肥进行固化/稳定化研究，结果显示，施入猪厩肥可以使土壤中的碳酸盐态锌和有效态锌的含量升高，而铁猛氧化物结合态镉、有效态镉及铁猛氧化物结合态锌的含量降低。Houben等[34]向重金属污染底泥中施加有机肥后，可交换态的铅、镉和锌的含量均有大幅度的减少，固化/稳定化效果明显。

2.7 复配固化剂 底泥和土壤中重金属污染多为复合污染，多种重金属之间有相互作用，且不同固化剂对不同重金属的固化效果存在差异。现阶段，通常将多种固化剂复配后再使用，以此达到对多种重金属污染高效修复的效果[19]。曾卉[22]等用海泡石、膨润土、硅藻土、沸石分别与石灰石以不同的质量比进行复配，对重金属污染的底泥进行固化试验，结果表明，石灰石与硅藻土以质量比2∶1复配时固化效果最好。

3 展望

近年来，水体污染治理力度不断加大，2015年2月《水污染防治行动计划》的颁布后，与水体水质密切相关的底泥重金属污染的治理也越来越得到人们的关注。2016年3月17日，中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要提出开展66.67万hm2受污染耕地治理修复和266.67万hm2受污染耕地风险管控，深入推进以湘江流域为重点的重金属污染综合治理。这些条例和规划纲要的，都有助于我国大气、土壤和水体环境质量的改善。因此，当前底泥重金属污染治理重要的是进一步减少进入水体和底泥的污染物，达到“控源”目的，以及针对历史遗留的重度污染底泥区进行修复和治理，减少底泥污染物的总量，实现“减存”目标。

然而，当前能够实现底泥污染物“减存”的方法成本高，操作复杂，少有推广应用。更多的是采用固化方法，降低污染物的活性，减少污染物对其他生物的毒性，且目前已经有一些实际应用案例。如1996年长春南湖湖区内用硫酸铝钝化底泥，显著增加了底泥中可溶性磷酸盐的去除率[35]。2006年，为了解决香港城门河水质恶臭问题，特区政府按照“生化处理为主，疏浚为辅”的原则，疏浚底泥29×104m3，采用投加硝酸钙原位钝化方法从根本上治理城门河淤泥，改善了城门河的生态环境[36]。

尽管如此，固化方法当前还存在很多不足。首先，对于固化剂材料本身，需要满足高效、不产生二次污染、低成本且操作便捷；其次，由于底泥性质差异大，对于多种重金属复合污染，既要考虑到重金属之间的相互作用，又要考虑到不同固化剂所针对不同重金属的固化效果的不同（如能够较好固定Cu、Cd、Pb的碱性固化剂，往往会增加As的活性），将多种固化剂复配之后使用，以达到高效修复的效果。

当前已经有不少学者在重金属底泥固化方面进行了大量的研究，但在实际的底泥固化中，仍存在固化效率不稳定、底泥固化速率差异大等现象，尤其是酸雨的作用可能会导致固化后底泥污染物的二次释放，可能会危害水生生物生存，甚至导致鱼类死亡。关于底泥固化修复技术的实施，国内还缺少自主生产的机械设备，如固化剂造粒设备、机械化投加固化剂设备等），需要加强研发，降低修复工程中对施工人员的健康的危害，提高可操作性。

因此，今后的一段时间内，在固化剂产品的研发上，要加强复合固化剂的研发力度，研发出高效、绿色、低成本、效果持久的新产品。同时，要加强固化机理的研究，明确固化剂产品的最佳投加环境条件，加强对固化修复技术装备的研发投入，降低对国外机械的依赖程度。最后，结合国内底泥重金属污染形势（如湖南湘江流域、广西环江流域、江西鄱阳湖流域），适当选取部分严重污染区，开展重金属污染底泥的固化修复示范试点，总结好的经验，进行更大范围的推广示范。

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篇10

环境材料又称生态材料或是环境功能材料，这个概念首次出现是在20世纪90年代，是日本东京大学山本良一教授提出的，环境材料包括新开发的环境材料和传统的现有材料两种，其概念是那些在加工、制造、使用和再生过程中的人类所需材料，其使用功能最大化但是环境负荷最低。环境材料的特点主要体现在以下三个方面，（1）先进性，就是指各自最主要的功能性；（2）环境的协调性，在材料的生产过程中，能够降低对资源以及能源的消耗，减少温室气体的排放，同时对废弃物的循环再利用起到了很大的作用，符合21世纪对于新材料性能方面的要求；（3）具有舒适性，即经济性，具有美观舒适的外形以及较强的经济实用性。循环再生材料、高分子材料、地环境复合材料等等都属于环境材料，目前在环保、农业生产和工业等领域都得到了广泛应用。

2在盐碱地的土壤改良中，环境材料的相关应用

2.1盐碱地的危害我国非常常见又十分严重的农业环境问题之一就是土壤盐碱化，在我国，盐碱地分布广泛、面积大，现有的盐碱化土地占耕地面积的比重约为20%，大多数位于西部的内陆干旱和半干旱地区，同时还有滨海地区。当土壤表层的易溶性盐分大于百分之零点六时就能称之为盐土，盐碱化了的土壤会因为盐分浓度过高而造成植物的吸水困难，或是植物在土壤中吸入的某种高浓度离子过多，在植物的体内大量积累使植物承受“单盐毒害”。另外，植物体内盐分过多会使其出现一系列的生理代谢失调状况，对光合作用造成不利影响，低盐浓度有助于呼吸而高盐浓度阻碍呼吸，加速了植物的蛋白质分解以及植物的死亡。

2.2环境材料与盐碱地的改良有很多方法可以改良盐碱地，比方说，物理措施、水利措施、化学措施以及生物措施等等，其中采用环境材料进行土壤改良是比较新的现代化化学措施，循环经济以及现代化工的发展推动了这种措施的广泛应用。目前，用于改良盐碱地的环境材料有两类，一类是起替换作用的加钙环境材料，例如石灰石、氧化钙、煤矸石和石膏等；另一类是起化学作用的加酸环境材料，例如硫磺、腐殖酸、硫酸铝以及酸性肥料等。

3在土壤重金属污染治理中，环境材料的相关应用

3.1土壤重金属污染的危害土壤重金属污染常常是由于工业与城市污染以及农业施肥和污水灌溉等引起的，城市化和工业化的加速使得土壤重金属污染更为严重。我国约有2500×104hm2的土地是受到重金属污染的，约占总农田面积的1/5。过量的重金属在土壤中会滞留在土壤耕作层，对植物生长有非常严重的影响，同时土壤中的重金属在土壤中会滞留很长时间，也不容易被微生物分解，时间久了，水以及种植在土壤中的植物就成为重金属危害传递的介质，给人类的健康带来不利的影响，然而治理与恢复难度也是十分大的。

3.2在土壤重金属污染治理中，环境材料的应用重金属污染土壤的修复技术分为四种，分别是生物措施、物理化学措施、化学改良措施和工程措施，其中包含微生物菌剂以及植物，以化学固化修复技术和生物修复技术应用最为广泛。从大的范围上来讲，化学固化修复是化学修复技术之一，往土壤里加重金属钝化剂和重金属固化剂，使土壤和土壤里的重金属的理化性质发生改变，这样土壤中的重金属的迁移能力和生物有效性会因为吸附和沉淀而降低。粘土矿物、磷酸盐、无机矿物、有机堆肥和微生物等都是常见的重金属稳定固化修复材料。其中有机材料和矿物材料可以对重金属发挥良好的稳定效应，这些有机质可以对土壤中的Cr6+进行还原，变为Cr3+从而降低其毒性，同时让重金属生成硫化物沉淀。而沸石、磷酸盐和含铁矿物等材料优点是便于获得、价格低廉并且高效，对重金属污染土壤的控制和修复作用明显。高分子保水材料是目前新发现的一种环境材料，对重金属有较好的固化作用，实验证明高分子化合物一方面可以让重金属对植物污染的作用降低，所以作物不会过多的吸收重金属；另一方面可以对土壤结构进行改良、转化养分并且直接给作物的根系提供水分。

4环境材料应用于农业抗旱节水中

农业的发展离不开水源，我国每年有约4×1011m3的水用于农业活动，约占总用水量的70%，而其中90%的水都用于农田灌溉。对于农业灌溉用水来说有三个问题最为显著，（1）水资源欠缺，干旱问题十分严重制约了农业灌溉的面积；（2）不能科学合理的利用那部分已被开发利用的水资源，出现了十分严重的浪费情况，例如宁夏回族自治区以及依旧运用农田漫灌的灌溉方式，灌溉水利用率仅有40%左右，而发达国家的利用率在90%左右；（3）水资源的污染情况非常严重。在农业抗旱节水中应用的环境材料主要有土壤保水剂与作物叶面抗蒸腾剂，这些都属于物理性材料的范畴。

5结语