重金属污染的治理方法范文

导语：如何才能写好一篇重金属污染的治理方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：重金属污染；土壤污染；生物修复；超量积累

作为人类发展的基础，土壤资源往往在城市化以及工业化的发展之下出现了不同程度的污染以及破坏。在这样的背景之下，我国的土壤容易受到重金属的污染而危害人类的生命安全。本文基于此，分析探讨国内外土壤重金属污染防治技术以及相关研究的发展。

1 土壤重金属污染预防的发展历程

1.1 预防体制

基于世界各国城市化以及工业化发展程度的日益加深，各国家普遍存在土壤重金属污染的问题。为了进一步促进各类问题的解决，世界各国加强了对于土壤重金属污染预防。关于土壤重金属污染预防的发展历程，笔者进行了相关总结，具体内容如下。

日本为了进一步促进土壤重金属污染问题的解决，颁布了《土壤环境标准》《土壤污染对策法》等法律法规，而我国自改革开放之后，逐步加强了对于环境问题的关注，并于1989年颁布《中华人民共和国环境保护法》，开始了我国土壤重金属污染问题的处理，随后中国在该法律的基础之上进行修订工作，从而实现了对于污染物排放的限制与处理。

1.2 预防技术

为了进一步实现按土壤重金属污染问题的解决，各国逐步提出了清洁生产的概念。在这样的背景之下，欧共体于1979年宣布推行工业清洁生产的政策。在这样的背景之下，该区域的农业生产部门加强了对于各类先进生产技术的运用，从而实现了农业的清洁生产，规避了农业化学产品的超量使用对土壤污染。

事实上，这种从源头上降低污染源的措施，能够降低了土壤中重金属离子的引入，从而实现了土壤资源的保护。

2 土壤重金属污染治理方法

目前，我国处于经济结构转型期间，土壤重金属污染的问题也较重。在这样的背景之下，为了实现我国社会的绿色、低碳、可持续发展，我国的有关部门加强了对于该类问题的解决。关于常见的土壤重金属污染治理方法，笔者进行了相关总结，具体内容如下。

2.1 工程治理法

所谓的工程治理法，指的是相关单位借助物理原理以及方法进行土壤重金属污染问题的解决。在传统的工程治理过程中，工作人员多借助换土、翻土等方法进行作业，但伴随着科学技术的不断变更，我国有关部门逐步采用淋洗法、电解法、热处理等办法进行作业。

一般而言，工程治理方法在运行的过程中具有效果显著等特点，但是其因为工程复杂、工程量等问题进而导致工程成本的进一步增加。此外，该方法在运用的过程中往往因为维护措施不到位而导致部分土壤中的金属元素被迁移到其他地区，造成土壤重金属污染面积的扩大，难以真正改善土壤的重金属污染现状。

以日本富士县神通川流域的土壤重金属污染防治为例，为了降低土壤中的镉元素，相关单位加强了对于工程治理法的运用。在这一过程中，工程单位去除污染区域15cm的表土，并压实心土，并采用淋洗法对污染土壤进行清洗。

2.2 农业治理

所谓的农业治理，指的是通过优化、完善传统的耕作管理制度，实现土壤重金属污染的降低。在这一过程中，工作人员需要依据重金属污染的实际状况而选择相应的植物种植，从而实现了对于土壤中重金属元素的消除。此外，在农业治理的过程中，作业人员还需要合理选择花费，从而降低土壤中的重金属元素。

学者林汲等人就通过实验分析发现了硅藻土有机肥能够实现对于Cd、Zn重金属离子的吸收，从而降低了土壤中的重金属离子。一般而言，该方法在运行的过程中普遍存在操作简便、费用低的特点，但是由于其仍旧未能够从根本上消除重金属污染，进而导致其只能够作为辅助手段进行处理。

在进行广西壮族自治^环江县废矿土壤污染治理的过程中，中科院地理所环境修复中心陈同斌率团队，借助蜈蚣草等植物开展了土壤重金属处理工作，并成功修复1280亩重金属污染农田。

2.3 生物治理

生物治理方法在运行的过程中主要借助生物生命代谢活动的开展，从而降低了环境中重金属污染的浓度。从而确保部分受到污染的土壤能够恢复到初始状态。一般而言，生物治理方法在运用的过程中因为参与治理的主角不同，故而分为动物修复、微生物修复以及植物修复。

所谓的动物修复技术，指的是有关部门以及人员利用土壤中的低等动物进行土壤中重金属的吸收，从而实现了土壤中重金属含量的进一步降低。相关的研究表明，蚯蚓的出现能够实现对于硒、铜元素的吸收。事实上，该方法在推行的过程中也具有一定的问题：诸如低等动物往往会将吸收的金属元素再次释放到土壤中，从而造成了二次污染。

微生物修复技术则是利用土壤中的微生物进行各类金属元素的吸收。目前，最为常用的微生物就是――真菌。真菌在生存的过程中往往能够分泌一定量的氨基酸、有机酸等物质，从而实现了对于重金属的溶解。目前，从相关的研究分析可以发现：微生物修复技术在运行的过程中具有较为光明的前景，且能够较好的实现我国土壤重金属问题的解决。

植物修复技术的运行原理主要是在污染的区域种植特定植物，从而借助植物的生长过程实现对于重金属的吸收以及化解。目前，植物提取技术获得了相关研究人员的重视，并由此促进了土壤重金属问题的解决。现阶段，最为常用的植物有遏蓝菜、高山甘薯等。

仍旧以日本富士县神通川流域的土壤重金属污染防治为例，土壤重金属处理单位在含镉100mg/kg土壤上进行苎麻的种植，从而由此实现对于土壤中镉元素含量的降低。该地区在采取生物法治理土壤重金属污染的过程中，实现了镉元素含量降低27.6%。

3 发展论述

为了进一步促进我国土壤重金属污染问题的解决，我国的有关部门需要从法律的角度出手，加强对于各类土壤重金属污染法律法规的制定。此外，我国还需要加强对于清洁生产的发展，并大力运用清洁能源。而在已经发生的土壤重金属污染问题，作业人员需要加强植物修复技术的运用。

4 结束语

为了进一步促进我国土地重金属污染问题的解决，我国的有关部门以及人员需要采取科学的方式进行问题解决。本文基于此，分析探讨土壤重金属污染预防的发展历程（预防体制、预防技术），并就常见的土壤重金属污染治理方法进行分析，最后论述了我国土壤重金属污染问题解决的措施。笔者认为，随着相关措施的落实到位，我国的环境问题必将得到显著的改善。

参考文献

[1] 李录久，许圣君，李光雄，张祥明，王允青，刘英，况晶.土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].安徽

农业科学，2014（1）：156-158.

[2] 董文洪，杨海，令狐文生.土壤重金属污染及修复技术研究进展[J].化学试剂，2016（12）：1170-1174.

[3] 廖健.土壤重金属污染及其化学修复技术的研究进展[J].中国石油和化工标准与质量，2013

（24）：30+28.

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关键词：土壤重金属； 污染特点； 治理策略

1 引言

在环保领域对重金属污染的定义是能够使生物遭受显著毒性的金属，这些物质包括汞元素、铅元素、锌元素、钴元素、镍元素、钡元素等，有时候也包括锂元素与铝元素等等。一项来自研究机构的调查统计数据表明，近年来全球汞排放量达每年1.5万吨，铅排放量达每年500万吨，这些元素进入农田和城市，为所经地区的土壤带来严重的重金属污染，这些污染一方面能够影响地下水和农作物的品质，另一方面也通过食物链对当地居民产生不容忽视的影响。当前，如何进行土壤重金属污染的分析、评估、预防和治理，是一个世界性的问题，本文首先从土壤重金属的主要来源和土壤重金属污染的危害两个方面分析了重金属污染的现状，在此基础上进一步阐述了土壤重金属污染的空间差异以及污染整体的形态特征，最后深入论述了土壤重金属污染的预防以及修复策略。本文的成果对于环境保护和土地利用均有着比较好的理论价值和实践意义。

2 土壤重金属污染现状分析

2.1重金属来源分析

（1）交通运输

我国正在进行着大规模的城镇化建设，各类交通工具的数量近年来一直呈现出大幅攀升的态势，因此其排放的废气也逐年增加，导致土壤里重金属元素逐步累积，形成污染。以汽车为例，污染源包括尾气排放、汽油燃烧、轮胎磨损等，会逐渐排放出铅、汞、铜、锌等重金属元素，一方面对大气质量造成破坏，另一方面也导致土壤重金属超标。

（2）工业和矿产业

工业生产会排放出重金属元素，以烟尘或者废气废水的形式进入大气与土壤，而大气中的重金属则会逐渐沉降入土。工业生产中的废渣是更加主要的重金属污染来源，比如金属冶炼企业、电解铝企业、电镀企业等，在其日常生产排放的废渣中含有大量的重金属元素，如果在不经处理的情况下随意露天堆放，或者直接倾倒进土壤中，会为土壤带来极大的污染。

（3）燃煤释放

煤的燃烧会向大气中排放大量的污染物质，并逐渐沉降入土壤中。我国的燃煤企业，包括火力发电厂和钢铁企业等，会排放大量的汞金属，其中约三分之一的汞元素最终进入土壤。一些经济发达的大城市，汞元素的排放有其严重，这些污染能够为城市的环境质量和生态系统带来致命的影响。

（4）居民垃圾

居民如果将大量垃圾不加分类地堆放在户外，由于垃圾中存在不少未经处理的废弃物，例如电池等，将会使其中的重金属逐步渗透和扩散至周围的环境中，逐步导致土壤的重金属污染。

3 土壤重金属的污染治理策略

土壤重金属的污染的治理，可以从预防和修复两方面进行着手。

3.1重金属污染预防策略

控制污染，应从源头做起。因此在农村地区，应注重灌溉用水的质量，谨慎使用污水灌溉。在农田使用杀虫剂和肥料时也应合理用量，并且坚决杜绝汞含量超标的农药，也应禁止使用含镉化肥等对环境带来危害的农药和杀虫剂。对于城市地区的工业企业，则应严格控制对三废的排放。而居民区则应对废弃垃圾进行再回收利用或者分类处理。对于日益增多的交通工具，则应改善燃油质量、并积极鼓励以新型环保燃料代替传统燃油，从而减少废弃物的排放。

此外还应以完善的法规控制重金属排放。土壤污染已经被国际相关领域视为化学炸弹，是一个极其严峻而棘手的问题。只有通过立法的方式才能使污染的防范和治理进入可持续发展的轨道。而我国的环保法治进程目前尚需加速。举例来讲，当前有不少养殖户所购买的饲料里往往含有铜、铅等重金属，而禽类和畜类一旦食用并排出体外，便会对土壤形成污染，而我国当前并未将重金属列在畜禽养殖业污染物排放标准里，形成管理的漏洞。因此，亟需制定切合我国实际的法律法规进行重金属污染的防范。

3.2重金属污染治理策略

随着国际上对于土壤重金属污染的重视以及研究成果的和应用，在重金属污染治理方面有许多值得借鉴的策略，下面分别进行简述：

3.2.1 基于物理法的重金属污染治理

物理法治理又可以进一步分为以下几种方法：

一是热解吸法，这种方法以加热来把一些具有较强会发特性的重金属进行解吸和收集，再妥善处理或者合理利用。以汞元素为例，美国已经形成了比较成熟的基于热解析法的汞元素回收，并在现场治理中取得了较好的效果，使用此项处理方法的地域已经在汞含量方面达标。

二是电化法，这种方法以电解原理进行污染土壤的处理。在受到污染的土壤里设置石磨电极，并以1～5毫安的电流进行激励，从而在阴极收集到金属阳离子，并进行处理或者再利用。这种方法对于铅元素和二甲苯等物质的处理效果比较好。

三是洗土法，这种方法通过试剂与土壤里所含有的重金属物质发生反应，并最终生成可溶于水的金属离子，通过对提取液进行处理，得到重金属，再进行处理或者回收利用。这种方法非常适合于对铜金属、镍金属、铅金属和铂金属的回收处理。

四是玻璃化法，这种方法以电极对受到污染的土壤进行加热，从而使之进入熔化状态，在其最后冷却时，便会变成玻璃状态。这种方法尚在实验中，其成本较高，目前尚未得到的面积推广。

3.2.2基于化学法的重金属污染治理

这种方法在受到污染的土壤中按比例注入一定的化学试剂，从而改良土壤本身的性质，达到减轻重金属活性的作用，可以降低作物对土壤里重金属的富集效应。化学法治理主要指的是土壤添加物法，把一定充分的有机物料或者改良剂加入受污染的土壤之中，能够通过化学作用而使重金属离子沉淀，再对其进行收集，从而减轻污染；还可以通过化学试剂中的酸性物质与重金属元素反应，生成难溶于水的物质，从而使土壤污染得到减轻。这种方法适用于镍离子、锌离子等重金属物质的治理。

3.2.3基于生态工程的重金属污染治理

这种方法可以是在已经被重金属污染的土壤之上加厚一层正常土壤，或者把受到重金属污染的土壤全部挖除，也可以通过灌溉的方式，逐渐使受污染土壤中的重金属物质渐渐迁移到地层深处等，也能对土壤污染起到一定的作用。

3.2.4基于生物的重金属污染治理

这种方法可以通过植物或者微生物等来修复土壤质量。某些植物的根系可以吸收被污染土壤中的重金属，例如蜈蚣草被证实可以有效降低土壤中砷的含量；微生物则可以通过细胞转化作用使被污染土壤中的重金属沉淀或者氧化，从而使其对土壤的影响显著降低。

4 结束语

在世界各地，尤其是经济较为发达的地区均存在着较为严重的土壤重金属污染，重金属的来源是多方面的，当前，学界和环保组织对重金属的污染一般聚焦于污染程度的定性描述和分析。事实上怎样才能实现对重金属污染源进行量化分析，同样对治理逐渐严重的土壤污染有着不容忽视的作用，因此量化分析将是重金属污染研究的发展方向。当前，我国尚未构建完善的城市和农村地区土壤重金属污染的监控网络，因此并不能及时准确地检测土壤重金属污染状况，也难以为土壤重金属污染的治理提供必要的依据。只有制定出严格而适用的土壤重金属评价标准，才能有利于土壤的保护，从而推动经济的可持续发展。■

参考文献

[1]高晓宁.土壤重金属污染现状及修复技术研究进展[J].现代农业科技.2013（09）

[2]郭翠花，黄淑萍，原洪波，等.太原市地表土中五种重金属元素的污染检测及评价[J].山西大学学报（自然科学版），2010，18（2）：222-226.

[3]史贵涛，陈振楼，李海雯，王利，许世远.城市土壤重金属污染研究现状与趋势[J].环境监测管理与技术，2012，18（6）：9-12.

[4]凌辉，谢水波，唐振平，刘岳林，周帅.重金属污染土壤的修复方法及其在几类典型土壤修复中的应用[J].四川环境.2012（01）

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关键词：重金属;污染;防治;对策

一个地区长期进行矿山开采、加工以及利用重金属作为原料的工业发展，如不重视对重金属污染物有效防治，重金属污染物将在土壤、大气、水中逐渐累积，从而形成重金属污染。本文以南京市重金属污染的产生、排放为例，对重金属污染产生的原因进行分析，并提出治理污染的对策。

1.南京市重金属污染物产生和排放现状

南京市的重金属污染主要来源于工业；南京市13个区县中涉及重金属污染物产排的企业数为82家；重金属污染物排放主要通过废水和废气排放。

涉重废水排放总量为1075.24万吨/年，废水中各重金属污染物排放量分别为汞（Hg）0.27kg/a、镉（Cd）25.86kg/a、总铬（Cr）449.24kg/a、六价铬（Cr6+）361.14 kg/a、铅（Pb）174.67kg/a、砷（As）2.81 kg/a、铜（Cu）698.03 kg/a、镍（Ni）96.23kg/a；涉重废气排放总量为74591.10×104m3/a，废气中各重金属污染物排放量分别为汞（Hg）0.032kg/a、镉（Cd）52.66kg/a、铬（Cr）28.85kg/a、铅（Pb）150.68kg/a、砷（As）39.43kg/a。

含重金属危险废物产生量为4956.33t/a，其中综合利用量为3123.67t/a，处置量为1706.06t/a，贮存量为126.6t/a，排放量为零。

2.南京市重金属污染的主要原因

通过对南京市涉及重金属污染的企业的调查分析，南京市重金属污染的主要原因有以下几个方面：

（1）企业规模以中小型为主，分布散乱

南京市涉重企业规模普遍偏小，分布散乱，遍布区县各处，污染物未能全部稳定达标排放，废水、废气治理措施较传统、简单，很多企业大部分企业未能进入工业园区进行统一管理，为环境监管带来了很大的不便，也为加快区域内资源共享、信息公开化建设设置了障碍。

（2）产业结构不尽合理，发展方式粗放

近年来，南京市一直致力于产业结构的调整，目前正处于产业结构的转型期，仍有一部分高投入、高耗能、高污染的企业未被淘汰，特别是一些涉重的中小型企业，工艺落后，经济基础薄弱，从经济、技术等各方面开展重金属污染治理的难度又都比较大，即使企业关闭，重金属累积的特性也会给企业所在区域带来隐患。

（3）法规制度建设滞后，环境标准不健全

目前我国还没有重金属污染治理和土壤污染治理的专门法规，南京市主要按照现行的《环境空气质量标准》和《地表水环境质量标准》中对重金属的控制要求对涉重企业进行管理；现行标准主要针对污染源达标排放提出，不涉及重金属的累积效应，关于人体健康的重金属环境标准不健全。

（4）基础工作薄弱，相关技术欠缺

由于长期对重金属污染忽视，重金属的监测、防治技术研究等基础工作较为薄弱，南京市重金属污染物整体排放情况和环境受污染程度尚未完全摸清，对重点防控企业、区域及污染隐患的危害程度掌握不够。同时重金属污染的科学研究、技术政策等还远远滞后于污染防治的迫切需求。

（5）污染隐蔽性强，治理周期长

重金属元素化学性质稳定，通过水、气、固废等多种途径可以在环境中长期积累，并通过食物链逐级富集，最终进入人体累积，使得留在人体的重金属含量成倍放大，传统的环境达标观念由于重金属的富集特性失去效用，待累积到一定程度发生污染事件时大多已经造成了极为严重的后果。一旦环境受到污染，需要比常规污染物治理更长的治理周期、更多的治理成本和更高的治理难度。

（6）环境监管能力不足，监管难度大

长期以来，南京市对重金属污染重视力度不够，各级环保管理仍主要针对常规污染物的管理，重金属污染监管措施不完善，特别是企业废气中重金属污染的管理几乎为空白；各级环保监测系统建设均主要注重常规性污染物指标监测，重金属监测能力不足，缺乏高精确度重金属检测仪器。

3、重金属污染防治对策

消除重金属污染除了对污染进行治理、对环境进行修复外，更需要对可能出现的重金属污染进行预防，从根本上解决重金属污染的问题。

（1）大力推行清洁生产审核，提升企业清洁生产水平

通过清洁生产审核，对企业的生产、产品或提供服务全过程的定性和定量分析，找出高物耗、高能耗、高污染的原因，有的放矢的提出对策、制定方案，从源头减少和防止重金属污染物的产生。对国内外现有的先进技术、工艺进行科研攻关，研究和开发具有自主知识产权、符合国内重金属行业发展要求的清洁生产核心技术和装备。

（2）严格控制企业、区域内部重金属污染物排放

严格控制区域内企业的重金属废气排放，重金属废气需进行处理，排放口达标率为100%；强化无组织废气收集、治理技术，在运输、生产的过程中减少无组织废气对环境的危害。区域严格执行《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》等有关法规，实现固废的全面无害化处理。

（3）开展重金属排放企业专项整治。

要结合环保专项行动，对涉及排放重金属的企业进行全面排查和整治，彻底解决工艺落后、污染严重的铅酸蓄电池、铅冶炼等企业的环境安全隐患，严厉惩治涉及重金属的环境违法违规问题。对位于饮用水源保护区的企业一律停产关闭；对污染治理设施不正常运行、长期超标及超量排放的企业一律停产治理；对发现重大环境安全隐患的企业一律停产整改，整改不到位的坚决予以关闭。

（4）加快区域内资源共享、信息公开化建设

通过信息交换中心的企业环境行为公开披露的功能，把建设项目审批程序、重金属污染物排污费缴纳标准、资源型企业可持续发展准备金制度、达不到环保要求的重金属企业名单和来信来访处理等信息全部向社会亮相公开，主动接受广大公众和社会各界监督，督促企业保护环境。。

（5）加强政府行政干预、监督管理

加强政府行政干预，建立健全环境执法机构，加强和充实环境执法力量，制定赔偿和生态补偿等管理政策和其他约束性政策。实施环境保护目标责任制，明确环境保护目标的分管部门和分管领导，奖惩制度，并定期检查与考核目标落实情况；落实环境行政执法责任制，规范环境执法行为，加强环境执法硬件水平；建立和落实岗位责任制及其考核要求。

（6）建设区域环境风险预防和应急体系

区域必须建立统一的风险防范组织管理机构，根据《国家突发环境事件应急预案》，制定区域重金属环境事件应急预案，建立环境风险应急监测和管理系统，制定园区安全、健康与环境风险防范政策，初步建立区域安全与健康、风险防范体系。开展社会风险防范宣传教

育，提高人们的风险防范意思，要求区域内企业对紧急事故能够做出快速反应，及时采取补救措施，减少环境危害和企业的经济损失。

（7）加速已污染区域修复治理工作

对已造成重金属排放的重点区域，要重点抓好土壤污染本底调查，布设更密集的监测位点，采样分析重金属污染现状，针对各区域的污染程度和污染特征，制定详细的区域重金属污染修复治理计划，并作为重金属污染修复试点，选择成熟的修复方案，进行可行性研究，改善质量，防范风险。

（8）开展重金属污染健康危害监测与诊疗

建立和完善覆盖全市的重金属污染健康监测网络，建立重点防控区健康监测和报告制度、敏感人群定期体检制度，完善重金属污染健康危害评价、人群健康体检及诊疗和处置等工作规范。开展重金属环境与健康危害的调查研究。定期对重点防控区域内潜在风险人群有计划地进行健康检查，对可能发生的健康危害进行预警，对需要治疗的人群积极诊疗。

（9）对发生事故的区域实行限批

重点防控区内如发生涉重污染事故，需对肇事企业立即停产治理，情节严重则由地方政府责令关闭，对外环境造成的影响应进行评估，采取相应措施，减轻或消除对外环境和人群造成的影响，在事故处理结束前对区域内所有涉重项目实行区域限批。

4.总结

重金属污染是一个长期累积而形成的，必须在重金属污染产生之前进行预防，对重金属污染必须进行源头治理，从根本上解决重金属污染问题。

参考文献

[1]徐林通 土壤重金属污染防治方法综述 知识经济 2011年第21期 86；

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关键词：矿区 重金属污染 物理修复 化学修复 生物修复

The research progress of remediation methods on heavy metal contaminated mining lands

ZHANG Zhi-Ming, HUANG Zhan-Bin, SHAN Rui-Juan, SUN Peng-Cheng

School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing, 100083, China

Abstract：The problem of heavy metal pollution in processing of mineral resource development becomes serious, and the remediation method is a very important topic. This paper analyzed the methods of physical remediation, chemical remediation and biological emediation for heavy metal remediation in mining lands, and points out the characteristics of each method. By analyzing, the article proposed that joint remediation, phytoremediation, and chemical modified materials remediation are important directions of heavy metal contaminated soil remediation.

Key words: mining land; heavy metal pollution; physical remediation; chemical remediation; biological remediation

1. 引言

我国矿产资源丰富，为国家经济建设做出了巨大的贡献，是工业经济的重要支柱，促进了社会进步，但在矿产开采和冶炼过程中也存在一系列严重的环境问题。

首先，矿产开采会占用大片土地，并可能造成地质灾害。在采矿的过程中产生大量的矿渣，包括选矿渣、尾矿渣及生活垃圾等。据统计，中国铁矿石开采经选矿后68%以上为尾矿，黄金矿开采选矿后几乎100%为尾矿[1]。超过90%的矿区废弃物采取堆放处理，占用了大片的土地。我国矿山多为地下开采，常常导致地表裂缝与塌陷，严重危及到地表的人类活动。

其次，矿山开采过程破坏生态环境，造成环境污染。矿区大片植被遭到破坏，表土剥离，加剧了水土流失，引起了土壤退化，导致生态失衡。矿产开采中产生的废弃物成分复杂，含有大量的酸性、碱性或有毒的物质，这些物质能对周边地区造成严重的影响。

许多矿物有重金属伴生，矿物开采过程中常产生重金属污染。重金属具有长期性，稳定性和隐蔽性的特征，同时重金属元素会在植物体内积累，并通过食物链富集到动物和人体中，诱发癌变或其他疾病[2]，危害人类健康。如铅中毒会影响人的神经系统、造血系统和消化系统等，镉中毒则会引起骨痛病。矿区土壤重金属污染已不容忽视，到了亟待解决的地步。

矿区固体废弃物和矿山酸性废水是矿区土壤中重金属的主要来源。尤其是在Pb/Zn矿、Fe/S矿的开采过程中, 尾矿废石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。而酸性废水则使矿区中的重金属元素活化，以离子形态迁移到矿区周边的农田土壤或河流中，导致土壤和河流中重金属含量远远超过背景值[3]，影响农产品品质和饮水健康。另外，在矿石采矿、运输及排土过程中，尘埃污染也是矿区周边土壤中重金属的一个来源。

在发达国家和地区，矿区废弃地治理已达50%以上[4]，而我国还不到10%。近年来，我国开始重视矿区重金属污染的治理，如中国污染场地修复科技创新与产业发展论坛中来自全国各地的重金属污染场地修复专家一起商议湖南重金属污染矿区的治理措施，并对各方法的实用性做了分析。土壤重金属的各个修复方法可以降低重金属的浓度或生物可利用度，降低对生态环境及人类健康的危害。

重金属污染土壤的修复中，方法的选择至关重要。本文在阐述了重金属污染土壤的基本修复原理后，着重分析了土壤重金属污染的物理修复法、化学修复法和生物修复法，为土壤中重金属的去除、固化及钝化提供了理论依据。

2. 重金属污染土壤的修复技术

国内外用来修复土壤污染的方法较多，在具体的应用过程中多为交叉使用，一般分为三大类，即物理修复方法、化学修复方法和生物修复方法[5]。其修复原理如下：

（1）加入化学改良剂转化重金属在土壤中的存在化学价态和存在形态，使其固化或钝化。或者采用物理修复等方法，使重金属在土壤中稳定化，降低其对植物和人体的毒性；

（2）利用重金属累积植物、动物、微生物吸收土壤中的重金属，然后处理该生物或者回收重金属；

（3）将重金属变为可溶态、游离态，然后进行淋洗并收集淋洗液中的重金属，达到降低土壤中重金属含量的目的[5]。

3. 物理修复法

物理修复法是基于机械物理的工程方法，它主要包括客土、换土和翻土法、电动修复法和热处理法三种。

3.1 客土、换土和翻土

客土法是指向被重金属污染的土壤中加入大量干净土壤，覆盖在土壤表层或混匀，使重金属浓度降低至低于临界危害浓度，从而达到减轻污染的目的[6]。对移动性较差的重金属污染物（如铅）采用客土法时，相对较少的客土量也能满足要求，可减少工程量。

换土法是指把受重金属污染的土壤取走，代之以干净的土壤。该方法适用于小面积严重污染的地区，以迅速地解决问题，并防止污染扩大化。此方法要求对换出的受污染土壤进行妥善处理，以防止二次污染[7]。

翻土法是指深翻土壤，使表层的重金属污染物分散到更深的土层，达到减少表层土壤污染物的目的。

在矿区重金属治理的过程中，换土法治理较为彻底，而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金属污染物，相反把重金属继续留在土壤中，因此这两种方法只适用于移动性差的重金属污染物，以免土壤中重金属污染物对地下水造成污染。

3.2 电动修复

电动修复法是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种治理土壤污染的原位修复方法，该方法近年来在一些欧美发达国家发展很快。它适合修复低渗透粘土和淤泥土，可以控制污染物流向[8]。

在电动修复过程中，利用天然导电性土壤加载电流形成的电场梯度使土壤中的重金属离子（如铅、镉、锌、镍、钼、铜、铀等）以电迁移和电透渗的方式向电极移动，然后在电极部位进行集中处理。郑喜坤等[9]在沙土上的实验表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率可达90%以上。该方法不搅动土层，且修复时间较短[10]，是一种可行的修复技术。

3.3 热处理

热处理法是利用高频电压释放电磁波产生的热能对土壤进行加热，使一些易挥发性有毒重金属从土壤颗粒内解吸并分离，从而达到修复的目的[11]。该技术可以修复被Hg和As等重金属污染的土壤。

虽然物理修复方法取得了一定的成果，但其还存在局限性。客土、换土和翻土法操作起来花费具大，破坏土壤结构，使土壤肥力下降，同时还依然需要对换土进行堆放或处理；电动修复法在实际运用中受其他多种因素影响，可控性差；热处理法对气体汞不易回收。

4. 化学修复法

4.1 化学改良剂

该方法是指向重金属污染土壤中添加化学改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，改变其在土壤中的存在形态，使其钝化后减少向土壤深层和地下水迁移，从而降低其生物有效性。

常用的化学改良剂有石灰、碳酸钙、沸石、硅酸盐、磷酸盐等，不同改良剂对重金属的作用机理不同。

如施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pH值，促使土壤中镉、铜、汞、锌等元素形成氢氧化物或碳酸盐等结合态盐类沉淀。

如当土壤pH>6.5时，Hg就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀[12]。沸石是一种碱土金属矿物，通过吸附、离子交换等降低土壤中的重金属生物有效性。黄占斌等指出对于铅、镉复合污染土壤，环境材料腐殖酸对铅有显著固定作用，而高分子材料SAP及材料组合（腐殖酸、高分子材料SAP和沸石）对镉起到明显固定作用。A.Chlopecka等发现沸石、磷石灰等能降低重金属Pb、Cd的移动性，且能够减少玉米和大麦对重金属Pb、Cd的吸收量。

4.2 化学淋洗

化学淋洗修复法是指在重力或外压下向污染土壤中加入化学溶剂，使重金属溶解在溶剂中，从固相转移至液相，然后再把溶解有重金属的溶液从土层中抽提出来，进行溶液中重金属的处理过程[15]。利用此方法开展修复工作时，既可以在原位进行，也可采用异位修复[16]。

原位化学淋洗修复法要在污染地进行全部过程，包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液处理等。

由于原位化学淋洗过程形成了可迁移态污染物，因此要把处理区域封闭起来避免污染扩大化；异位化学淋洗修复法则要把重金属污染土壤挖掘出来，用化学试剂清洗，以去除重金属，再处理含有重金属的废液，最后清洁后的土壤可以回填或作其他用途。

化学淋洗法的关键在于试剂的选择，可用来淋洗土壤重金属的试剂主要有盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氢氧化钠、EDTA等。现已证明EDTA是针对重金属污染最有效的提取剂，但其价格昂贵，且对EDTA的回收还存在技术问题[17]。

5. 生物修复法

生物修复法是通过植物、微生物或者动物的代谢活动，降低土壤中重金属含量方法。它主要包括植物修复法、微生物修复法、动物修复法和菌根修复法四种。

5.1 植物修复

植物修复是将对重金属有超累积能力的植物种植在污染土壤上，待植物成熟后收获并进行妥善处理（如灰分回收）。

通过该种植物可将重金属移出土壤，达到治理污染的目的。对于修复重金属污染土壤，植物修复法主要有植物钝化、植物提取和植物挥发三种。

植物钝化是指利用植物根系分泌物降低重金属的活性，从而减少重金属的生物毒性和有效性，并防止其进入地下水和食物链，减少对人类健康的威胁。

如植物分泌的磷酸盐与土壤中的铅结合成难溶的磷酸铅，使铅得到固化。除直接与重金属发生作用外，根系分泌物导致的根际环境pH值和Eh值的变化也可转变重金属的化学形态，使重金属固化在土壤中。

但是这种方法并未将重金属去除，因此环境条件的改变仍有可能活化重金属。

植物提取是指利用重金属超累积植物从污染土壤中吸收重金属，并将其转移、储存在植物地上部分（茎或叶），随后收割地上部分并集中处理其中的重金属，从而达到降低土壤重金属含量的目的。蒋先军等发现，印度芥菜对铜、锌、铅污染的土壤有良好修复效果。夏星辉[22]指出蕨类植物对镉的富集能力很强，杨柳科能大量富集镉，十字花科的芸苔能富集铅，芥子草能富集铅、锡、锌、铜等。在英国和澳大利亚等国家，一些对重金属有高耐受性的植物的培育已经商业化。

植物挥发是指植物将其吸收的重金属转化为可挥发态，并挥发出植物的过程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+，然后使之转化成气态HgO后，通过蒸腾作用从叶片蒸发出来。这种方法只适用于具有挥发性的重金属污染物，应用范围较小。同时，该方法将污染物转移到大气中，对大气环境造成一定影响。

5.2 微生物修复

微生物修复法是利用微生物对重金属的亲和吸附作用将其转化为低毒产物，从而降低污染程度。

虽然微生物不能直接降解重金属，但其可改变重金属的物理或化学特性，进而影响重金属的迁移与转化。微生物修复重金属污染土壤的机理包括生物吸附、生物转化、胞外沉淀、生物累积等。通过这些过程，微生物便可降低土壤中重金属的生物毒性[23]。

由于细胞表面带有电荷，土壤中的微生物可吸附重金属离子或通过摄取将重金属离子富集在细胞内部。微生物与重金属离子的氧化还原反应也可降低重金属的生物毒性，如在好气或厌气的条件下，异养微生物可将Cr6+还原为Cr3+，降低其毒性。杜立栋等[24]从铅污染矿区土壤中筛选出一株青霉菌，对人工培养基中有效铅的去除率达96.54%，且富集效果比较稳定，可应用于铅污染矿区土壤的生物修复。

5.3 动物修复

土壤重金属污染的动物修复是指利用土壤动物在自然条件或人工控制下，在污染土壤中生长、繁殖等活动过程中对污染物进行富集和钝化等作用，从而使污染物降低或消除的一种修复技术。

在评价污染物的生态学危害研究中，科研工作者对土壤动物并未给予足够的重视，所以与微生物修复相比，国内外的相关报道还不多。而在众多土壤动物中，普遍认为蚯蚓是改良土壤的能手，并且对土壤污染具有指示作用，具有巨大的修复污染土壤潜力。

朱永恒等[25]研究得出蚯蚓对重金属的富集量随着污染浓度的增加而增加，蚯蚓体内的Pb、Cd和As的含量和土壤中这三项元素的含量具有良好的相关性。且蚯蚓体内的金属硫蛋白和溶酶体机制可以解毒重金属。除蚯蚓外，腐生波豆虫及梅氏扁豆虫等动物对重金属也有明显的富集作用[27]。土壤动物不仅直接富集重金属，还和微生物、植物协同富集重金属，改变重金属的形态，使重金属钝化而失去毒性。

5.4 菌根修复

菌根是指土壤中真菌菌丝与植物根系形成的联合体。成熟的菌根是一个复杂的群体，包括真菌、固氮菌和放线菌，这些菌类有一定的修复重金属污染的能力。

菌根真菌可通过分泌特殊的分泌物改变植物根际环境，从而使重金属转变为无毒或低毒的形态，降低其毒性，起到促进重金属的植物钝化作用。申鸿等[28]通过对菌根的研究发现，菌根玉米地上部铜浓度降低24.3%，根系铜浓度降低24.1%，表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。黄艺等[29]采用根垫法和连续形态分析技术，分析了生长在重金属污染土壤中有菌根小麦和无菌根小麦根际铜、锌、铅、镉的形态分布和变化趋势，发现菌根可调节根际中土壤重金属形态降低重金属的生物有效性。

此外，菌根还能使菌根植物体中重金属积累量增加，强化植物提取的效果。

6. 结论与展望

国外关于土壤污染物重金属的研究，澳大利亚、美国、德国等国家比较深入，尤其是澳大利亚。其研究主要集中在利用沸石等物质降低重金属在土壤中的迁移性或者利用超富集植物对土壤中的重金属元素进行吸收以降低重金属的浓度。

国内关于土壤重金属的污染治理也具有此趋势，但对于动物修复的机理还不是很明确。

由于矿区污染土壤中重金属种类多样且浓度较高，单一修复手段难以取得满意的修复效果。因此在实际修复过程中应根据污染物性质、污染程度、土壤条件等因素，综合利用物理、化学和生物等修复方法，因地制宜地开展重金属污染土壤联合修复。在矿区重金属污染治理方法中，化学与生物联合修复方法具有广阔的应用前景。该方法将化学修复法与植物修复、微生物修复等生物修复法联合，在添加钝化剂、表面活性剂等之后植物对复合重金属污染土壤的修复有显著的效果。该方法相对于其他修复方法（如物理法中的电动修复法），具有成本低廉、操作简便和效果显著的优点，适合大规模的污染土壤修复。

虽然重金属污染土壤的修复取得了一定的成果，但局限性仍然存在，如用于植物修复的超积累植物大部分植株矮小、生长缓慢且生长周期长，因而修复时间较长，且植物挥发作用使可挥发性重金属易对大气和人类造成伤害，故需要进一步加强机理研究以避免二次污染。澳大利亚等国家虽已经筛选出有效吸收重金属的植物，并部分商业化，但大面积普及难度较高。植物的钝化作用与投加化学改良剂法并没有将土壤中的重金属离子去除，只是暂时的固定，当环境条件发生改变时，重金属有可能再度活化而危害地下水及植物。

针对这些问题，我们应利用基因工程等手段开展重金属积累植物或菌根的筛选，以提高重金属的积累量，达到去除或简化重金属污染的目的。

同时，一种单一的化学改良剂很难有效地处理多种重金属污染土壤，故针对矿区土壤中重金属的多样性及各种重金属间的相互作用，应将各种改良剂配施并开发复合稳定剂，并利用工程手段或技术避免已钝化重金属的再度活化，降低重金属对人类威胁程度。此外，还可以通过化学方法和生物方法在时间和空间上的合理组合，结合应用中的配套措施（如作物的轮作和间作），与土壤化学固化和植物修复搭配，使一定时期内重金属污染土壤得到改良和修复，取得生产安全和环境安全的效果。

参考文献

[1] 蔡嗣经,杨鹏.金属矿山尾矿问题及其综合利用与治理[J].中国工程科学,2000,2(4):89-92.

[2] 黄铭洪,骆永明.矿区土地修复与生态恢复[J].土壤学报,2003,40(2):161-167.

[3] 张溪,周爱国,甘义群等.金属矿山土壤重金属污染生物修复研究进展[J].环境科学与技术,2010,33(3):106-112.

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[6] 李永涛,吴启堂.土壤重金属污染治理措施综述[J].热带亚热带土壤科学,1997,6(2):134-139.

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[关键词] 农田土壤 重金属污染 现状 方法

[中图分类号] S158.4 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2013）09-0037-02

土壤是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成的。土壤和母质层的区别表现在形态、物理特性、化学特性以及矿物学特性等方面。由于地壳、大气和生物圈的相互作用，土层由矿物和有机物混合组成。疏松的土壤微粒组合起来，形成充满间隙的土壤形式。相对密度在4.5g/cm3以上的金属称作重金属。土壤中的重金属累积后对人体的危害相当大，能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症（如肝癌、胃癌、肠癌和畸形儿）等。

一、土壤重金属污染的定义

土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引发的问题统称为土壤重金属污染。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库，废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中富含难溶解的重金属进入土壤，加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统，造成严重的土壤重金属污染[1]。

二、重金属污染物的来源

污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）等元素。主要来自于固体废物，如乱扔旧电池、电子线路板；工业选矿垃圾等的堆集；含重金属的废水未达标排放，被污染地下或地表水径流、渗透；重金属粉尘的沉降等。如汞主要来自含汞废水，镉、铅主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则来源于杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。

三、土壤重金属污染的特点

1.隐蔽性和滞后性

大气污染、水体污染和废弃物污染等一般通过感官就能发现，而农田土重金属污染往往要通过对土壤样品的分析化验、对农作物残留检测，甚至通过研究人畜健康状况后才能确定。因此农田土重金属污染从产生到问题出现通常会经过较长的时间，并具有一定的隐蔽性。

2.不可逆性和难治理性

如果大气和水体受到了污染，切断污染源后通过稀释作用和自净化作用也可能会使污染问题逆转。但是累积在农田土中的难降解重金属则很难靠稀释作用和自净化作用来加以消除。某些被重金属污染的土壤可能需要 100～200年的时间才能恢复原状。因此土壤重金属污染一旦发生后通常很难治理，而且其治理成本比较高、治理周期也比较长。

3.表聚性

农田土中的重金属污染物大部分残留于土壤耕层中，很少向土壤下层移动。这是由于土壤中存在有机胶体、无机胶体和有机-无机复合胶体，它们对重金属有较强的吸附能力和螯合能力，这就限制了重金属在土壤中的迁移。因此农田土中的重金属污染物很少向土壤下层移动，大部分残留在土壤耕层，这就导致农作物污染，进而危害人类的健康。

四、我国土壤重金属污染现状

我国的土壤重金属污染物主要来源于污水灌溉、工业废渣和城市垃圾等。污水中占有较大比例的工业废水的成分比较复杂，不同程度地含有微生物难以降解的多种重金属，是土壤重金属污染物的主要来源。

目前我国因农药和重金属污染的土壤面积已经达到上千万公顷，污染的耕地约有一千万公顷，占耕地总面积的10%以上。全国每年受重金属污染的粮食高达l200万吨，因重金属污染而导致的粮食减产高达1000多万吨，经济损失至少有200亿元。华南有的地区接近50%的农田遭受镉、砷、汞等重金属污染；广州近郊因为污水灌溉而污染的农田有2700公顷，因使用污泥造成1000多公顷的土壤被污染；上海的农田耕层土壤汞、镉含量增加了50%；天津市近郊因污水灌溉而导致超过两万公顷农田受重金属污染。国内蔬菜重金属污染的调查结果显示，我国菜地土壤重金属污染形势严峻，珠三角地区接近40%菜地重金属含量超标，其中10%属“严重”超标；重庆市的蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞，近郊蔬菜基地的土壤重金属汞和镉出现超标情况，超标率分别为6.7%和36.7%；广州市的蔬菜地铅污染最为普遍，砷污染次之[2]。

五、土壤重金属污染的危害

重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的方式净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。金属有机化合物（如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等）比相应的金属无机化合物毒性要强得多；可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大；六价铬比三价铬毒性要大等。

重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害。有关专家指出，重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，只能调整种植品种来加以回避。

六、重金属污染土壤的修复

土壤被污染后，为了避免其对植物的生长和通过食物链对人类造成危害，需要将其从土壤中清除掉。重金属污染土壤的修复技术主要有两种，一是改变重金属元素在土壤中的存在形式，使其由活化态转变为稳定态；二是从土壤中去除重金属元素，使土壤中重金属元素的浓度接近或达到背景含量的水平[3，4]。当前采用的治理方法主要有以下三种：

1.工程治理

即用物理（机械）原理治理重金属污染的土壤，主要有热处理技术、淋滤法、洗土法以及深翻法；

2.生物修复

即针对土壤中的重金属具有生物迁移这一特点而提出的一项净化措施，即利用某种特殊的植物、动物或者微生物能吸收土壤中的重金属污染物从而达到净化的目的；

3.改良剂

即投入各种土壤的改良剂，主要用于调节酸碱度和化学组分，使重金属能够以生物有效性低，毒害程度弱的形式存在。

国内对于土壤污染的治理已有过不少探索，从治理的手段上可以分为物理、化学和生物措施。物理和化学措施主要采用直接换土法、电化法、稳定固化法等方式。但物理和化学措施只适用于有限时空的土壤治理，大规模采用该方式成本太高，也不便于实施。而生物措施则主要利用动物、植物、微生物的生物作用，所用设施相对简单，成本低廉，更适合大规模应用。传统的植物修复技术是利用重金属超富集植物（多为草本植物）的种植吸收土壤内的重金属元素，但在实际应用中存在较大限制，且需要每年进行种植和收割，增加了土壤修复的成本。所以，寻找和培育重金属高富集能力的木本植物成为一个亟待解决的问题。

七、结束语

土壤重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、难被生物降解等主要特点，并可能通过食物链不断地在生物体内富集，甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物，对食物链中某些生物产生毒害，或最终在人体内积累而危害健康。为了预防土壤重金属污染，我们应当树立环保意识，充分认识其危害性，从小事做起，在根本上去除污染来源，杜绝废水、废气的任意排放，及时处理城乡垃圾，不滥用化肥农药。如何恢复重金属污染地区的本来面目也是一个长期性的课题，需要我们不断努力作进一步的探讨。

参考文献

[1]孙铁珩， 李培军， 周启星等. 土壤污染形成机理与修复技术， 北京， 科学出版社， 2005.

[2]周建利， 陈同斌. 我国城郊菜地土壤和蔬菜重金属污染研究现状与展望， 湖北农学院学报， 2002，22（5）：476-480.

[3]董丙锋. 土壤环境质量及其演变的影响因素污染防治技术， 2007， 2： 53-55.

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关键词：矿山 重金属 生物修复

矿产资源是人类生产和生活的基本源泉之一，是社会经济发展的重要基础，我国目前95%的能源和80%的原材料是依靠开发矿产资源来提供的，因此我国经济的发展离不开矿业，但是矿业又是个污染相当大的行业。随着我国经济的快速发展，矿山的开采不断加大，矿山的开采伴随着很多环境问题的产生，破坏了自然生态环境，其中矿业废水中含有大量的重金属，对环境污染严重，污染水源，对人体健康构成威胁。因此必须有效地处理矿山固废以及废水。

1、矿山重金属的来源

金属矿山开发的开采、选洗、冶炼都会向环境中排放重金属元素，原生硫化物矿床在开采利用过程中，废弃的硫化物经过长期的自然氧化、雨水淋滤而导致重金属元素大量进入矿区。硫化矿物的氧化反应速率除与反应时间、温度、硫化矿物的含量、种类有关外，还与外界环境如氧气、水、生物活动特别是氧化铁杆菌等有关。固体废物的风化可以导致重金属元素的淋滤释放，特别是铅锌矿、汞铊矿在开采利用过程中，尾矿废石中的铅、锌、砷、铊以及伴生组分如镉、铬、铜在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。

土壤中重金属元素的迁移分布行为受到土壤pH值、有机质、矿物组成、阳离子代换量等性质的制约，如铊在土壤中的含量与有机质含量有明显的正相关性，而与土壤中的粘土矿物含量呈负相关性。通常情况下，表层土壤中含铊量较高，深层土壤与土壤下伏的基岩中含铊量低，锰矿物对重金属元素有着强烈的固定作用，这使得重金属元素在土壤中的含量明显高于河流沉积物。

2、重金属的危害分析

重金属在土壤一植物系统中迁移直接影响到植物的生理生化和生长发育，从而影响作物的产量和质量。当土壤被重金属污染后，重金属在土壤中累积，当达到一定程度便会对作物产生不良影响，不仅影响作物的产量和品质，而且通过食物链最终影响人类健康。如铅能伤害人的神经系统，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，如1955年发生在日本神通川地区的“痛痛病”，就是因为该地区的土壤一植物系统受到镉的污染；1953年日本水俣氮肥厂的乙酸乙醛反应管排出含有氯化甲基汞的汞渣流入水体，有毒物质被鱼、虾、贝类食人后，由食物链进人人体，导致了“水俣事件”的发生。在中国，随着污灌面积不断扩大，土壤重金属的污染问题日趋严重，如沈阳、兰州、桂林、萍乡等地重金属污染均较明显；湖南株洲的冶炼厂和化工厂附近地区的重金属汞、镉、铅的含量均超标，对人和家禽健康危害很大。土壤重金属污染对人类健康造成的威胁已引起世界各国科学工作者的普遍关注，对其治理成为目前研究的难点和热点。

3、矿山重金属污染的生物修复技术

生物修复，指一切以利用生物为主体的环境污染的治理技术。它包括利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将污染物稳定化，以减少其向周边环境的扩散。这是一种利用各种天然生物过程而发展起来的现场处理各种环境污染的技术，生物修复的处理费用比较低，而且对环境的影响也比较小、生物处理的效率相对也比较高。

3.1植物修复

植物修复技术是利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称，也就是将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理后即可将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的。植物提取是目前研究最多并且最有前景的方法。目前发现的具有超累积能力的植物约400多种。植物提取技术首先要筛选出超累积植物，植物提取利用植物从土壤中吸收金属污染物，并在植物地上部分富集对植物体收获后进行处理，从而降低了土壤中重金属的含量。

植物修复技术目前已经广泛地应用于对土壤重金属污染的治理，但是在运用的过程中产生了很多的问题，比如植物修复技术并不能从根本上消除重金属污染的问题，而是将重金属从土壤中吸收或吸附到植物体内或根部.然而如何防止富集在植物中的重金属重新流入到环境和食物链中，怎样有效的处理植物中的重金属以及防止产生二次污染等。

3.2微生物修复

除了植物修复技术外，重金属污染的处理措施还包括有微生物技术。土壤重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。在长期受某种重金属污染的土壤上，生存着数量众多的、能适应重金属污染的环境并能氧化或还原重金属的微生物类群。对于某些重金属污染的土壤，可以利用微生物对重金属进行固定、移动或转化，改变它们在环境中的迁移特性和形态，从而进行生物修复。微生物主要通过生物吸附和富集作用、溶解和沉淀作用、氧化还原作用和菌根真菌与土壤重金属的生物有效性关系对土壤中重金属活性产生影响。

3.3动物修复

土壤中的某些低等动物（如蚯蚓和鼠类）能吸收土壤中的重金属，因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。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。

4、结论

酸性矿山废水和尾矿是造成矿山重金属污染的主要原因，因此，在以后的矿山重金属污染研究中，测定矿区有毒、有害重金属元素的总量及其在不同环境介质中的赋存相态，区分重金属元素的来源及其在矿区的运移途径；综合利用重金属元素污染的评价方法，从环境地球化学工程学的原理和方法出发，加大矿山重金属元素的污染治理和生态修复工作等方面还有很大的发展空间。

参考文献：

[1]刘敬勇，常向阳，涂湘林.矿山开发过程中重金属污染研究综述.矿产与地质.2006年l2月

[2]杨先伟，张满满，王润沛，陈龙雨.矿山重金属污染及植物修复研究进展；2010年第21期

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关键词：大数据；湘江流域； 重金属污染；治理绩效；路径

中图分类号：K928.42 文献标志码：A 文章编号：1003-949X（2015）-12-0096-02

大数据作为互联网时代和信息社会的一种新的管理技术和变革力量，它对湘江流域重金属污染治理绩效的提高具有重要作用，其路径主要有：

一、加强信息分析和决策支持

一是树立大数据决策意识，把大数据理念融入到治理决策之中。在湘江流域重金属污染治理中，要注重治理数据的采集、存取和处理。跟踪数据的变化和趋势，特别是要深入分析数据变化的原因，所蕴含的信号和有价值的信息，为湘江流域重金属污染治理决策作依据和参考。要转变传统决策习惯，把依靠有限的信息和个人经验转变为依靠更广泛、更全面、更开放的大数据信息分析和挖掘上来，用数据说话，用海量的大数据信息分析和挖掘辅助治理决策，提高决策的针对性和有效性。大数据分析离不开高质量的数据和高水平的数据管理。在湘江流域重金属污染治理中，要打破传统的条块分割，部门林立，各自为政的“碎片化”治理体制，建立覆盖不同部门、地区、层级，不断动态更新的湘江流域重金属污染治理的大数据建设标准和数据共享平台，改变过去信息封闭和分割弊端，在专用数据库的基础上，加强信息集成，增加信息透明度，实现不同地区、部门和层级数据交换和信息共享，减少治理决策的信息成本。二是充分发挥大数据技术对非结构性数据分析优势，为湘江流域重金属污染治理决策提供更全面准确的信息支持。湘江流域重金属污染治理决策涉及大量非结构性数据信息，这些数据字段较长，字段由不同单位构成，单位下又分更细小的次级单位或次次级单位，非常复杂，但其蕴含的信息比较丰富，对决策可能非常重要，但传统的数据分析技术方法很难对其进行分析和挖掘。大数据技术在对非结构性数据分析和挖掘方面具有独特的优势，通过大数据技术对非结构性数据的可视性分析，可以为湘江流域重金属污染治理决策提供更全面、内涵更丰富、更有价值的决策信息支持。三是运用大数据动态、海量信息分析和处理能力，改变传统静态、封闭的决策模式。传统决策的信息分析更多是一种静态下部分机构或部门的数据分析，这种数据来源渠道狭窄，数据不够全面，而且数据更新不及时，缺乏时效性，很难为湘江流域重金属污染治理决策提供科学依据和参考。在海量信息和快速变化的大数据时代，对湘江流域重金属污染治理提出了更高要求，传统静态、封闭的决策模式不适应大数据时代的发展形势，需要改进治理决策模式，采用大数据技术进行动态、全面、海量的数据分析和挖掘，为治理决策提供强有力的信息支持。四是加强大数据对湘江流域重金属污染治理的前瞻性、预测性和可行性分析。科学决策一个重要内容就是进行前瞻性、预测性和可行性分析，这种分析可以提高决策的预见性和科学性，减少或避免决策失误和成本，提高决策的绩效。从湘江流域重金属污染治理决策的情况来看，目前对湘江流域重金属污染治理的前瞻性、预见性和可行性分析明显不够。大数据技术分析一个重要应用领域就是预测性分析，通过对大数据的分析，挖掘其特点，然后建立科学的预测模型，接着把有关数据导入模型，即可进行前瞻性和预测性的分析。另外，大数据在对决策进行可行性分析方面也具有比较优势。在湘江流域重金属污染治理决策中，要充分利用大数据技术对其进行前瞻性、预测性和可行性分析。

二、注重综合治理和系统协调

一是建立系统性和网络化的大数据治理平台。要打破传统的条块分割的“碎片化”治理体制，按照财权和事权相统一的原则，加强中央政府及其有关部委对湘江流域，特别是跨省区段的治理职责，统一治理，加强协调，分工合作。要按照大部门体制的要求，调整和整合湘江流域各区段有关部门的管理职能，理顺职权关系，形成治理合力。在职能调整和机构改变的过程中，各地区、部门要充分利用大数据技术特点和优势，建立系统性、网络化的大数据治理平台，实行治理信息统一采集、存取、处理、分析、挖掘和呈现，将被动、分割、封闭、碎片化的污染治理转变为主动、整体性、网络化、开放式的污染治理。二是构建动态、可视化的大数据治理模式。湘江流域重金属污染的传统治理更多的是静态的、不可视化的治理模式。大数据技术可以改变这种治理模式。在大数据背景下，可以对不同地区、部门、单位和个人数据信息进行快速的、同步的分析，挖掘出有治理价值的信息，并且可以进行动态更新和追踪分析，实现从静态到动态的治理转变。另外，大数据分析最基本的要求就是可视化分析，它可以象看图说话一样，简单、直接、直观地呈现大数据特点，很容易被数据使用者认知和接受。因此在湘江流域重金属污染治理中运用大数据技术，不仅可以实现静态治理，还可以实现可视化治理，大大提高治理的实效性。三是建立责任明晰、广泛参与、信息透明的大数据监督和协调机制。在湘江流域重金属污染治理的传统监督中，由于监督主体、对象和利益相关方众多，难以形成合力，制约了监督绩效。特别是传统监督习惯依赖于体制内监督机构和力量，对社会团体、自愿组织、广大民众等体制外监督力量重视不够，没有充分考虑和调动其积极性、主动性和创造性。湘江流域重金属污染是涉及广泛，关系到社会每位成员切实利益的大事，离开社会民众参与的监督体系是很难想象的，也是很难取得成效的。随着广大社会民众环保意识的增强和民主参与能力的提高，社会监督的力量和作用越来越明显。因此，大数据技术可以把不同的社会阶层和力量，不同监督主体和对象统一纳入监督体系。通过统一的大数据平台，建立监督主体、对象和利益相关方数据库，并进行信息集成，实现信息交流和交叉共享，形成责任明晰、广泛参与、信息透明的大数据监督机制。在监督过程中，也可以通过数据信息分析，及时掌握存在的问题及其深层次原因，便于针对性地进行协调和处理。

三、构建监测和预警体系

近些年来湘江流域重金属污染累积性比较严重，其危害造成的突发性事件的概率和频率大幅增加，有必要构建全流域的水质水量监测和预警系统，对流域的水质水量进行在线、动态、适时监测，建立健全湘江流域重金属污染监测和预警模型，运用大数据技术对监测数据进行分析和挖掘，对可能导致的污染突发性事件提前预警并准备，避免和减少损失。一是数据的采集。增加湘江流域水质水量监测断面及其数据监测的频率和密度，全部断面监测采用在线自动生成方式提取数据，数据提取后构建专门的数据库，全部数据库实现统一平台共享。二是数据导入和存储。将采集的数据库导入到一个集中的大型分布式数据库或分布式数据存储集群或云存储中。在导入过程中或导入后，可以对数据进行简单的分类等预处理或运用Storm等进行流式计算。三是数据分析和挖掘。运用Greenplum、Exadata、Infobright、Hadoop、云计算技术等对存储的海量数据进行分类和关联分析。然后根据不同主题和需要，选择Kmeans、SVM、Na・ve Bayes、Apriori等不同的算法，运用Mahout等工具对数据进行挖掘，寻找有价值的信息。四是建立监测和预警模型。监测模型主要是构建包括运行指标、异常指标等在内的监测指标体系，然后根据该指标体系进行动态监测，形成湘江流域重金属污染治理方案库。预警模型主要是构建包括警情指标、警兆指标、警源指标在内的预警指标体系，并结合数据挖掘算法和动态监测数据进行预警算法模拟，形成科学合理的预警结果。五是结果呈现和应用。预警结果可以采取关系图、标签云和可视化云计算等方式进行呈现，根据不同的主题和需求进行应用。

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关键词：矿区；重金属污染；修复；土壤

中图分类号：F124.5 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）18-0286-02

引言

中国是世界上重要的重金属矿区之一，分布着大量的优质重金属矿，丰富的重金属资源为中国国民经济的健康稳定发展提供了资源保障。然而，长期以来在重金属矿区开采的过程中，由于开采技术、资金缺乏及管理方面等原因，对矿区周围的土壤与环境造成了严重影响，从而引发了大量的生态环境问题。

矿业废弃地一般都含有大量的重金属，这些废弃地以尾矿和废弃的低品位矿石的重金属含量最高。重金属通过地表生物地球化学作用释放和迁移到土壤及河流中，而这些受重金属污染的水又通过灌溉方式进入农田，并通过食物链进入人体，从而对矿区附近居民的健康和生存环境构成严重威胁 [1]。通常情况下，有色金属矿区附近的土壤中，铅、铜、锌含量分别为正常土壤中含量的 10～40倍、5～200倍、5～10 倍 [2]。

一、矿区土壤重金属污染现状

铅锌矿区重金属污染现状越来越严重，已经损害了人民的群众健康。如在20世纪60年代，日本曾发生的第二公害病―骨痛病，便是由于食用被镉废水污染了土壤生产的“镉米”所致。王新等对辽宁省铁岭柴河Pb―Zn矿区的土壤一岩石界面的重金属行为特性进行了研究，结果表明该矿区土壤Cd、Pb、Zn元素含量分别是当地背景含量的11倍、4.5倍、3倍，大大超过了当地背景含量水平；Cd作为制约当地农业用地的限制性元素，超过国家土壤环境质量标准5.8倍；矿区附近玉米中Pb、Cd含量分别是国家食品卫生标准16～21倍、5.7～9.7倍[3]。湖南省由于有色金属矿山开采引起的Pb、Cd、Hg、As等重金属污染，受污染面积达2.8万km2，占全省总面积的13%。部分地区土壤中Pb、Cd、Hg、As高出正常值数倍至数百倍，从而出现了地方病。王莹以上虞某废弃铅锌尾矿山为研究对象，研究了土壤中重金属含量及污染状况，结果表明：尾矿山周边各采样点土壤 As、Zn、Pb 和 Cu 平均含量为 328 mg.kg-1、1 760 mg.kg-1、2 708 mg.kg-1和 287 mg.kg-1，均超过土壤环境背景值，各元素含量变异强度为：As>Pb>Cu>Zn[4]。

二、矿区土壤重金属修复技术

重金属是农业环境和农产品的一个重要污染物质。对土壤重金属污染的修复技术常用的有物理修复和化学修复。物理修复主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤―植物系统产生的毒害。化学修复就是向土壤投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、沉淀作用，以降低重金属的生物有效性。但由于重金属元素在环境中具有相对稳定性和难降解性，至今仍未找到可供大面积应用的重金属污染治理方法。

近年来出现的植物修复，具有投资和维护成本低、操作简便、不造成二次污染、具有潜在或显在经济效益等优点，并且其更适应环境保护的要求，因此越来越受到高度重视。植物修复是一种经济、有效且非破坏性的修复技术，主要利用自然生长或遗传培育植物对土壤中的污染物进行固定和吸收。通常包括：植物提取，即植物对重金属的吸收。目前已发现有400 多种植物能够超积累各种重金属，一些超积累植物能同时积累多种重金属，如羊蕨属植物和具有富重金属性的苋科植物对土壤中重金属的吸收率达到 100%。蒋先军等的研究发现，印度芥菜对Cu、Zn、Pb 等中等污染土壤具有良好的修复效果[5]。有证据表明，柳树和白杨能从土壤中去除一定量的重金属，净化低污染的土壤；植物挥发，即通过植物使土壤中的某些重金属（如Hg2+）转化成气态（HgO）而挥发出来；根际过滤，即利用植物根系过滤积淀水体中的重金属；植物稳定，即利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害的物质。有研究发现，树木可以存活并生长于含有较高浓度的多种重金属污染的土壤上。经监测，桦树和柳树的一些树种可以耐受铅和锌[6]。

结论与展望

矿区土壤的重金属污染是矿区所面临的重大生态环境问题，具有自己独有的特征，在治理的过程中应因地制宜地选择恰当的治理方式。

物理、化学等方法对于矿山土壤的修复存在耗能、耗钱、对土壤结构损害较大等缺点，从保护生态环境出发，这些方法均对矿山生态环境的恢复作用不明显，而植物修复成本较低，可以稳定土壤、控制污染、改善景观、减轻污染对人类的健康威胁，所以在修复矿山土壤重金属污染的过程中，越来越多的国家选择使用植物修复技术。近年来，中国金属矿业迅速发展，所造成的重金属污染日益加剧，植物修复技术的研究更具有广阔的市场，并逐步走向商业化，同时中国有广袤的国土、丰富的资源、复杂多样的地理条件，蕴藏着大量超富集植物，为中国开展有关植物修复技术的研究提供了良好的基础。

参考文献：

[1] 郑奎，李林.中国铅锌矿区的重金属污染现状及治理[J].安徽农业科学，2009，（30）.

[2] 薛强，梁冰，刘晓丽.有机污染物在土壤中迁移转化的研究进展[J].土壤与环境，2002，（1）：90-93.

[3] 王新，周启星，任丽萍.矿区农产品质量及土壤─岩石界面重金属行为特性的研究[J].农业环境科学学报，2004，（3）：459-463.

[4] 王莹，赵全利，胡莹，等.上虞某铅锌矿区周边土壤植物重金属含量及其污染评价[J].环境化学，2011，（7）.

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关键词：土壤；重金属污染；法律对策

中图分类号：X53 文献标识码：A

文章编号：1005-913X（2017）06-0056-02

土壤-植物系统是生物圈中最为基础的结构，可以对太阳能进行有效转化。而土壤重金属污染就是人类在生产、生活过程中将重金属加入土壤，使重金属含量比自然含量显著高出，从而导致生态环境受损的状况。土壤重金属污染不仅会影响农作物的生长，而且会对空气、水等造成影响，所以说土壤重金属污染对人类生存有着关键影响。因为土壤重金属污染所带来的后果十分严重，所以对其进行有效防治已经成为环保工作中的重点。

一、土壤重金属污染的来源与环境标准

（一）土壤重金属污染的来源

随着社会的快速发展，生态环境污染问题越来越严重，而土壤重金属污染问题最为严峻。而造成土壤重金属污染来源的详细信息如表1所示。

（二）重金属土壤环境的质量标准

土壤是人类赖以生存的基础，如果重金属的含量过高，就会出现土壤重金傥廴咀纯觯为人类的生存、发展造成严重影响。所以重金属土壤环境的质量需要控制在相应范围内，以确保土壤的应用质量。而重金属土壤环境质量标准值如表2所示。

二、土壤重金属污染中存在的防治问题

（一）缺乏系统性的防治法规

我国对大气、水体、固体以及放射性物质的污染都制定了有针对性的法律法规，可以对其进行系统性的防治与处理。但是却没有针对土壤重金属污染制定系统性的法律，只是在其他防治立法中进行分散制定，所以说我国缺乏对土壤重金属污染进行防治的系统性法律。虽然许多污染防治立法中都对土壤重金属污染问题有所涉及，但是这些法律过于分散。这样不仅不利于对法律功能的充分发挥，而且不能对土壤重金属污染的防治效果提供确切保障。所以在制定土壤重金属污染防治法律时，需要对其系统性进行重点考虑。

（二）缺乏健全的预防机制

虽然我国也认识到对土壤重金属污染进行防治的重要性，但是在实际操作过程中依然是强调治理而忽略预防。首先，我国有对环境影响进行评价的机制，以对相应施工项目对环境可能产生的影响进行分析与评价，从而降低项目对环境的损害。虽然环境影响评价机制中对相应的生态环境准入机制进行了说明，但是随着社会、经济的高速发展，新型问题的不断出现，生态环境准入机制已经不能满足现在的发展要求。其次，我国目前没有出台对土壤重金属污染扩散进行有效控制的法律，无法降低受污土壤对人类生存所造成的影响。最后，现在我国土壤重金属污染问题治理状况不具备较高的透明度，大部分人们都不了解土壤重金属污染的原因与治理效果，所以不懂得如何从自身做起，降低土壤污染。

（三）缺少责任追究制度

土壤重金属污染责任追究制度就是在主体触犯相应法律后，强制其对有关责任进行承担的制度。但是目前我国缺少对土壤重金属污染责任进行有效追究的制度。首先，承担责任的主体一般就是土地的所有及使用人员，其范围太窄，不能对相关的企业、个人进行有效包含。同时我国没有制定相关法律对应承担的责任进行明确，致使国外许多重污染企业搬至国内，大大提升了我国土壤重金属污染的程度以及治理难度。其次，我国对造成土壤重金属污染主体的责任进行追究时，主要对其行政责任进行追究，但是有时责任主体对土壤的伤害是不可挽回的，可是我国却没有出台相应的法律法规，不能对其进行定罪。这样不仅体现出了责任追究制度中的严重缺失，而且不能对违法行为进行有效打击。最后，因为土壤污染的潜伏周期长，治理费用高、周期长，而我国又缺乏对责任进行有效归纳的原则，不能对污染主体责任进行有效追究。

三、土壤重金属污染防治的法律对策

（一）制定系统性的法律规定

以预防为主，防治兼顾的原则制定有针对性的土壤污染法规，同时以《环境保护法》为基础指导，制定有效的土壤污染防治制度，而其主要原则包括预防为主、民众参与、污染主体付费、社会和环境可持续健康发展等原则。另外，土壤污染防治法律是环保法律体系中的关键部分，是对土壤污染进行有效治理的根本，可以为相应法律体系的构建奠定基础。所以应该先建立相应的法律框架，然后以其为依据对土壤重金属污染防治的相关法律内容进行明确，从而使我国防治土壤重金属污染问题有法可依。所以想要对土壤重金属污染问题进行有效防治，只是构建一些原则性、概括性制度，是得不到明显效果的。只有先出台相应的土壤污染防治法，并以此为基础构建相应的法律体系，从而对我国土壤重金属污染问题进行有效解决。

（二）严格规定法律责任

严格追究污染主体的法律责任是有效开展土壤重金属污染防治工作的重点，所以首先需要做到对土壤重金属污染进行防治的过程中，单位、企业与个人都可能是造成土壤重金属污染的主体。对于无心所造成的污染问题，相关人员需要承担法律责任。同时还应该以污染情况为依据对不同的污染主体进行明确，并对污染原因进行查明，对责任主体范围进行扩大。其次，对土壤重金属污染防治工作的行政责任进行明确，可以以《水污染防治法》为参考，而所采用形式包括财产以及行为责罚。再次，对土壤重金属污染防治工作的民事责任进行明确，民事责任是整个责任体系中的重要部分。对民事责任进行制定的过程中，立法人员需要对相应的付费原则进行充分考虑。最后，刑事责任作为最为严厉的惩罚方式，在土壤重金属污染防治工作中具有十分重要的意义，但是我国刑法中缺乏对污染犯罪行为的明确定罪。所以国家对刑事立法进行构建时，需要对土壤重金属污染的刑事立法进行有效关注，只有这样才能有效提升我国土壤重金属污染的防治效果。

（三）增强执法力度

在环境污染执法过程中，如果行政机关不能对自己手里的权力进行恰当使用，就会使污染土壤的行为得到放纵。所以国家需要增强政府机关的执法力度。首先，对保护土壤的立法体系进行健全，其中包括全国统一性的立法，还有以区域特点为依据制定的地方性立法。健全的法律法规不仅是政府机关开展执法工作的前提，而且是政府机关落实执法工作的关键依据。所以对土壤保护的立法体系进行有效健全有着非常重要的意义。其次，构建完善的执法机构。以立法为依据，构建完善的执法机构，对相关基层执法部分进行独立于国家机构之外的构建，以有效提升执法效果。同时实施主管机构的垂直领导，以避免地方政府过度参与当地环保工作，从而消除政府权利对环保执法的不良影响。此外，环保行政部门的上下级需要对其关系进行良好处理，并以确保执法效率为前提，严格遵循执法的根本目的以及协调性的执法原则，从而有效落实土壤重金属污染的执法工作。再次，增强执法手段。以地方污染特点为依据，采用有针对性的防治方法，对土壤污染状况进行有效解决。同时对污染源进行有效调查，并进行针对性处理；最后，提升土壤污染的执法费用，增加高质量的执法设备。这样拥有充足经费以及高技术设备，可以满足土壤污染监测、执法的更高要求。

四、结语

土地资源是人类赖以生存的重要资源之一，并且是人类生存必须的前提。随着社会的快速发展，人类对土地的影响越加严重，并且两者之间的矛盾越来越激烈。同时随着社会改革的快速进行，人类需要面对更多的挑战与风险，而生态环境污染风险就是人类需要面临的最大风险。而土壤是生态环境的重要部分，土壤重金属污染对人类的生活、生产有着非常重要的影响，所以土壤重金属污染问题的防治至关重要。

篇10

愈演愈烈的镉大米危机，牵出了土地遭重金属污染的现实。中国水稻研究所与农业部稻米及制品质量监督检验测试中心2010年的《我国稻米质量安全现状及发展对策研究》称，我国1/5的耕地受到了重金属污染，其中镉污染的耕地涉及11个省25个地区。

土壤重金属污染如看不见的幽灵一般渗透进了我们的生活。这些幽灵隐藏在土壤里，它们不仅使作物减产，还沿着植物根系攀缘，侵袭进入大米、蔬菜等各种常见的农作物，最终到达人体内，如累积到了足以致病的剂量，则会对人类健康造成严重危害。它们分布范围广、隐蔽性强，消灭它们是一项费时费力成本高的工程。

经过近半个多世纪的摸索后，科学家们如今正在组建一个植物军团，用来抵挡重金属污染的攻击，它们是400多种超富集植物，善于从土壤中吸收各种重金属，对付不同类型的重金属污染时各有所长。配备了化学强化或者微生物强化的武器之后，它们的战斗力更加超群。

但是，矿山废水、工业废水等污染源头如果没有得到遏制，重金属污染的幽灵就不会从大地上撤退，这将是一场永不停歇的战争，而人类和植物这一方，将永难获胜。

方法不少，效果一般

植物修复技术是指利用植物的吸收、分解、挥发或固定土壤重金属作用，降低重金属在土壤中的含量和有效态含量，从而减小重金属的危害性。

中国科学院地理所研究院陈同斌曾在接受媒体采访时称，我国大多数城市近郊土壤受到了不同程度的污染，多地粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标或接近临界值。

以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害。若它们潜藏在土壤中则更隐蔽，污染暴露的时滞更长，容易被人们忽视，比水污染和大气污染更危险。

华南理工大学副校长、工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室主任党志介绍，对受到重金属污染的土地，修复的方法有很多种，但主要可以分为物理、化学和生物的方法。而实践证明单纯采用物理和化学的方法并不实用。

物理的方法是指某个地方的土地污染了，就把这个地方的土地拿走，换上干净的土。这种方法工程量大、费用高昂，只对局部的企业用地污染有效，无法解决大面积的耕地污染问题。

化学的方法是通过改变土壤的物理化学性质，使得重金属不能被植物吸收。“只有能溶于水的离子态和络合态的重金属才会被植物吸收，我们可以通过加一些化学物质比如石灰来改变土壤的PH值，让它呈碱性。重金属和氢氧根离子就能形成沉淀，变得不溶于水，植物就不会吸收了。”党志说。但是，植物根部会不断分泌一些物质，这些分泌物大部分是酸性的，时间久了，加进土壤里面的碱就被中和掉，不能起作用。而且，也不能一直往土壤里面添加化学物质，会改变土壤的性质，作物也难以生长。“化学的方法最大的问题是，无论加什么东西，重金属仍然存在于土壤中，只是限制了它的活性，没有把它去除。”党志说。

用植物吃掉重金属

正因如此，植物修复技术在诸多修复被重金属污染土地的技术中脱颖而出，其中植物提取是目前研究最多并且最有前景的方法。

植物提取的核心是战斗力超强的超富集植物。超富集植物的根系从土壤中吸取重金属，并将其转移、贮存到植物的地上部分，然后收割地上部分，连续种植超积累植物即可将土壤中的重金属降到可接受水平。一般来说，它们在地上部分的重金属含量能够达到普通作物在同等条件下的100倍以上。

事实上，早在1848年科学家们就发现，在一种被命名为“贝托庭芥”的植物叶片里，镍的含量达到了7900mg/kg。不过直到1977年，生物学家布鲁克斯（Robert Richard Brooks）才首次提出了“超富集植物”的概念。

党志介绍，从上个世纪70年代以后，尤其是80年代，在美国，超级基金（super fund，污染场地管理与修复基金）开始通过这种生物的方法，对矿山污染、重金属污染和有机物污染的土壤进行修复，有了很多成功的案例。

目前，从事利用植物修复技术来进行土壤污染修复的研究已经在逐渐增多，它们都在寻找更经济更适宜的超富集植物，并探索植物——化学和植物——微生物联合修复技术。

组建超富集植物军团

研究人员发现的对重金属具有超积累能力的植物有45科约400多种，其中73%为镍的超积累植物。十字花科遏蓝菜属是一种锌和镉的超积累植物，是超富集植物军团中的“作战高手”。实验显示，遏蓝菜地上部分锌和镉含量可分别达36000mg/kg和1140mg/kg，且地上部分锌含量高达26000mg/kg时植物尚未表现中毒症状。在镉浓度为19mg/kg的工业污染土壤种植收割天然遏蓝菜6次，即可将土壤中的镉下降至3mg/kg。

不过，并不是善于吸收重金属就能够被实际应用在重金属土壤的修复工程中。什么样的植物能够获得认可加入“超富集植物军团”呢？科学家们有一套严格的筛选标准。

能用于污染土壤植物修复的超积累植物必须应具备以下几个特性：即使在污染物浓度较低时也有较高的积累效率；能在体内积累高浓度的污染物；能同时积累多种重金属；生长快、生物量大；抗虫抗病能力强等等。

党志介绍，目前有很多人都在从事利用植物修复技术来进行土壤污染修复的研究，寻找筛选更经济更适宜的超富集植物，并探索植物——化学和植物——微生物联合修复技术。植物种下去以后，只有离子态的和络合态的重金属被植物吸收了，但其他态体不被植物吸收，检测浓度仍然很高，研究者们采取了植物——化学强化联合修复技术，通过添加一些化学物质，使得土壤里其他态体的重金属转化为活性状态。有些微生物在生长过程中会分泌出一些生物表面活性剂，可以活化重金属。通过筛选出这样的微生物，或者从微生物中将产生的活性剂提取出来，投放到土壤里，就是植物——微生物联合修复技术。

2011年，由党志主持的一个名为“污染物在土壤中的环境化学行为与修复机理研究”的项目，获得了广东省科学技术奖自然科学类一等奖，其中一项研究就是通过种植玉米加上化学强化来修复镉污染的土壤。

“西方国家人少地多，所以他们主要采用超累积的草本植物对污染土地进行集中治理，但是这条道路在我国行不通。”党志说，我国人多地少，希望既能够治理污染，也能给农民带来收益。因此，他们把目光转向玉米、向日葵、烟叶等经济作物。

党志说，当时他们考虑了好几种植物，其中一种是向日葵，它吸收重金属能力也很强。还有一种是玉米，“我们找了几十种玉米，种玉米做实验，最后确定一种玉米，对重金属吸收能力很强，加上化学强化机制，在白云区的蔬菜基地做了实验，修复效果不错。”

遭遇战还是持久战？

土壤修复的课题大部分是在做已受污染土壤的修复，但是实际上如果没有在源头上断绝污染，只是在末端做修复，这项工作没有多大的意义。

虽然植物修复技术在治理重金属污染方面是一条经济有效的途径，但仍然面临着许多待解决的问题。比如说一种植物通常只能忍耐或吸收一种或两种重金属元素，对土壤中其他浓度较高的重金属则表现出某些中毒症状，从而限制了植物修复技术在重金属复合污染土壤治理中的应用。

而且植物是活的有机体，需要有适宜的生长条件，对土壤肥力、气候、水分、盐度、排水与灌溉系统等自然条件有一定的要求，植物受病虫害袭击时会影响其修复能力。另外，植物根系一般较浅，对浅层土壤污染的修复最为有效，对深层土壤污染修复能力较差。

还有一个问题也在困扰着党志这样的研究者，“土壤修复以后，这么多的植物怎么办呢？”党志说，这些含有大量重金属的植物必须把它处理掉。目前的处理方法只是烧掉，并将灰烬作为危险废弃物去填埋。但这显然并不是一个令人满意的处理方法。

党志认为，向重金属污染土壤开战，不仅仅是技术上的问题，更大程度上是社会管理的问题。“土壤修复和大气、污水等修复有区别，比如工厂污水将河流污染了，工厂有处理这些污水的义务，大气污染物电厂也可以自己处理。但是土壤不一样，因为被污染的土壤都是公共的地方。”

“如果耕地需要让农民出钱来修复，这绝对是不可能的。找不到谁对污染的土壤负责，最后只好政府买单。有时政府愿意，农民也不愿意，他们害怕影响生产。”党志表示，“在现实的国情下，不要说大面积的修复，连大面积的种植都不可能实现。”

治本还须从源头抓起

由于土壤污染的隐蔽性，一直以来国家对土壤重金属污染的投入远远赶不上对水污染和大气污染投入的力度。但党志说，近些年来，国家也已经加大了对土壤污染修复的投入力度，成立了很多土壤修复的课题，他也参与了好几个。

“这些课题大部分是在做现在被污染土壤的修复，但是实际上如果没有在源头上断绝污染，只是在末端做修复，没有多大的意义。”党志研究发现，土壤中的重金属最主要的来源还是矿山，进行源头的治理才是治本之道。