土壤重金属范文

导语：如何才能写好一篇土壤重金属，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。

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一、密云区菜田污染现状

北京市密云区菜田面积达3.7万亩，涉及17个镇、124个村。我们对密云30个蔬菜园区土壤中重金属元素镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）含量进行测定，并按照国家相关标准对土壤环境质量及潜在生态风险进行评价。结果显示，研究区内镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）含量平均值分别为0.11、0.06、5.97、24.45、20.79、67.68、83.34、22.18 毫克/千克，均未超出土壤环境质量国家二级标准限值，土壤质量达到了保障农业生产、维护人体健康的安全水平。但与北京市土壤重金属背景值相比，铜（Cu）、铬（Cr）、锌（Zn）元素含量平均值分别为北京环境背景值[镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）元素背景值0.119、0.08、7.09、18.7、24.6、66.7、57.5、26.8毫克/千克]的1.31、1.01、1.45倍，超出环境背景值的比例分别为66.7%、43.3%、93.3%，甚至有小部分区域达到了中度污染和重度污染水平。若考虑重金属的环境毒性，镉（Cd）和汞（Hg）的潜在风险贡献率[镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）的潜在生态风险系数分别为27.57、28.93、8.42、6.54、4.23、2.03、1.45、4.14，风险系数越大，潜在风险越高]较高，有小部分区域达到了一般潜在风险级别。总体来说，密云菜园土壤受到一定人类活动影响，重金属有所累积，尤其对铜（Cu）、铬（Cr）、锌（Zn）、镉（Cd）、汞（Hg）的污染应引起重视。

二、重金属从何而来

土壤中重金属的主要来源为以下五个方面：

1. 污水灌溉

包括城市生活污水、工业废水、石油化工污水等，尤其在我国的北方地区，由于水资源严重短缺，采用工矿业污水灌溉农田的情况十分普遍。

2. 大气沉降

如工厂废气、汽车尾气等，成分复杂且迁移扩散面大，通过自然沉降和降水进入土壤造成污染。

3. 化肥不合理施用

尤其是一些磷肥、钾肥和复合肥，其原料矿石中含有一定量的镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pb）、砷（As）等重金属，在长时间的传递和富集后，污染问题随即显现出来。

4. 畜禽粪便和有机肥

目前，一些含铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）制剂常作为饲料添加剂在饲料生产中广泛应用，以杀死畜禽体内的寄生虫，促进牲畜生长，这使得畜禽粪便及有机肥中的重金属含量明显增加。

5. 农药

农药中常含有各类重金属元素，如福美砷等含砷农药、醋酸苯汞等有机汞杀菌剂、波尔多液等无机铜素杀菌剂和丙森锌等含锌农药，如施用不当，便会引起污染；此外，还有工业废渣、电子垃圾、地下水等也是土壤重金属污染的重要来源。

密云区的农业生态环境质量普查结果显示，区域内工矿企业污染较少、农药施用量较少、养殖场数量多。土壤重金属污染主要来源为化肥、有机肥的施用和畜禽养殖业的废弃物，尤其是有机肥的投入量过高，在北京郊区各区中仅次于大兴，排名第二；此外，部分农灌水质存在潜在砷（As）、汞（Hg）污染。

三、污染土壤怎样种出安全农产品

在农业生产中，对已受到一定程度污染的土壤，通过有效措施可以大大降低重金属对农作物的毒害。

1. 科学合理施肥

化肥与有机肥配合施用、科学配比、平衡施肥，改变大量、过量施肥的传统习惯，不使用未经无害化处理的有机肥料及不符合相应标准的化肥。

此外，不同化肥品种在重金属含量和化学性质上存在一定差异，对土壤中的重金属数量和有效性可产生不同程度的影响。有研究表明，施用铵态氮肥能降低作物根际土壤pH值，提高作物根际重金属活性，促进作物吸收，而硝态氮肥则相反。因此不同类型化肥的选择供应也可作为控制作物吸收重金属的一种措施。

2. 施用生物有机肥

生物有机肥是指以动植物残体为来源并经无害化处理、腐熟的有机物与特定功能微生物复合而成的肥料，兼具微生物效应和有机肥效应。研究发现生物有机肥可以改变重金属的存在形态且对重金属有很强的吸附性能，从而使重金属无法进入食物链。但对于不同性质的土壤和不同种类的重金属，修复效果也不同，因此要有针对性的选择合适的生物有机肥。

3. 秸秆还田

还田的秸秆在腐熟分解过程中产生的有机酸、糖类及含氮、硫杂环化合物，能与金属氧化物、金属氢氧化物及矿物的金属离子发生络合反应，改变土壤重金属的形态，降低其生物有效性，从而减少其对土壤生物和农作物的毒害。在秸秆腐熟过程中，可施入适量石灰，以减轻有机酸对作物根系的毒害作用。

4. 深耕、深翻

深耕、深翻土壤使聚集在土壤表层的重金属分散到更深的土层，从而降低重金属浓度。深耕深翻还能降低土壤容重、调节土壤含水量、加速土壤有机物腐殖化过程、提高土壤有机质含量。此方法适用于重金属背景值较低或底层重金属浓度较低的土壤。

5. 施用石灰

土壤中的重金属一部分以阳离子形式存在，这部分重金属的迁移性大、生物可利用性高、危害最大。在蔬菜保护地，长期施肥使北方碱性土壤酸化，加入少量石灰性物质，可提高土壤pH值，促进重金属生成碳酸盐、氢氧化物而沉淀，降低土壤中重金属的有效性，从而抑制作物对重金属的吸收。须注意的是，不宜连续大量施用，否则会破坏土壤结构，不利于作物生长。

四、土壤重金属污染如何修复

目前，土壤重金属污染主要采用物理工程措施、化学治理措施、生物修复措施进行治理。

1. 物理工程措施

物理工程措施主要有两种：

①客土、换土法。即在被污染的土壤上覆盖非污染土壤或挖除污染土壤而换上非污染土壤，此方法切实有效，但需花费大量人力财力，只适用于小面积严重污染土壤的治理。

②电动力学法。即在土壤中插入一些电极，把低强度直流电导入土壤以清除污染物，此方法不适于砂性土壤。

2. 化学治理措施

化学治理措施是利用化学提取修复方法，即运用试剂和土壤中的重金属作用，形成溶解性的重金属离子或重金属――试剂络合物，最后从提取液中回收重金属，并循环利用提取液。此方法费用较低，仅适用于砂性土壤等渗透系数大的土壤或轻质土壤的地表污染修复。

3. 生物修复

生物修复主要包括微生物修复和植物修复。

①微生物修复是通过改变重金属存在的氧化还原状态及吸附作用降低重金属的毒性。

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关键词：土壤；重金属；污染；修复技术

中图分类号：X53 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033020

1 土壤重金属污染分析

造成土壤重金属污染严重化的主要原因就是人类活动的影响。土壤重金属污染主要来源是工业、农业以及城市生活垃圾等。特别是工业污染影响最为严重，产生的三废是主要的污染源。都会间接或者直接的排放到土壤中，对土壤成分的影响最为直接。城市汽车尾气等也会通过其他途径在土壤中得到释放，融合到土壤中改变其成分。一些农业生产活动将使用污水，或者是含农药成分较高的水源。长期使用以及堆砌垃圾也会提升土壤重金属含量。一些重金属含量较高的生活用品，例如温度计、电池等随意丢弃，能够加重对土壤的重金属污染。对环境资源的破坏也会使土壤成分发生改变。土壤重金属污染问题已经成为影响国民经济水平发展和人们生活质量提升的最为重要的因素。

2 土壤修复技术

2.1 玻璃化技术

将含有重金属的土壤放置在高温高压的环境中，通过长时间的放置，在经过冷却之后土壤中会形成较为坚硬的玻璃化物质。这是土壤中的重金属固化之后的表现。玻璃化技术能够避免土壤中的重金属物质发生转移，达到固定重金属的目的。但是玻璃化技术需要大量的电能，在修复成本上相对较高，没有得到广泛的应用。一般情况下只是针对较小面积的土壤开展的修复。玻璃化技术形成的物质不能够被充分的进行降解，只能够实现对土壤中的重金属进行固化。熔化重金属物质需要全面的计算成本。并且针对的重金属物质的不同特性，在价格的体现上也具有差异性。成本核算结果相对较大，因此为了能够控制资源、成本的投入使用。在技术开展的过程中需要控制含水量，适当添加粘土等，这样能够获取到特殊处理效果。并且玻璃化之后形成的物质能够进行循环使用，作为填充剂等材料。

2.2 固化稳定

在受到重金属污染的土壤中添加固化稳定剂，在通过物理或者化学处理过程对土壤中的重金属物质进行降解的技术。固化主要是将土壤中的重金属物质进行包裹，这样重金属物质就会形成相对稳定的状态。避免重金属物质进一步的释放。在土壤中添加适当的稳定剂，能够对重金属物质进行沉淀，使重金属吸附在相对固定的物质上。降低重金属物质的移动。固化稳定方式是使重金属物质发生钝化，这样就能够使重金属物质减少向地下移动，控制重金属的沉积。也能够在一定程度上限制重金属通过食物链方式转移到人体中，使人们能够避免受到威胁。选择合适的固化稳定剂是进行重金属治理的关键。固化稳定剂自身不能够含有重金属，不要产生二次污染。固化稳定剂的成本要得到控制，能够持续的对重金属发挥固化稳定作用。赤泥、石灰、蒙脱石等都能够起到很好地固化稳定作用。土壤重金属污染程度是固化稳定剂应用量的主要因素。通过详细计算分析重金属污染程度，制定充分的用量。固化稳定技术需要对污染土壤开展长期监控， 避免土壤中的重金属在特定条件下得到激活，再次污染土壤。

2.3 生物修复技术

主要是利用植物、微生物等的生命代谢对污染的土壤进行的治理。通过微生物作用改变土壤中化学形态，起到固定重金属或者降解的作用。提升土壤生命物体的移动效果。植物对土壤中的重金属进行提取、分解，吸收其中存在的有毒物质，对土壤进行固化，转变成分。通过植物将重金属进行汇总集中处理。植物的根系能够更好地进行重金属过滤。植物修复技术是利用自然植物的综合效应开展的修复，受到植物种类、土壤成分等多种因素的影响。能够同时对污染的水资源进行修复。具有环境美化的功能，促进土壤中有机物质含量的提升。增强土壤肥力，构建有助于植物生长的环境。但是植物对于重金属修复的耐性受到限制，只能够对中等以下土壤重金属污染开展修复。特别是一种植物一般情况只能够针对一种重金属修复，并且在修复的过程中很有可能激活其他重金属。但是基因工程的发展正在逐渐的解决这种问题。针对植物修复技术的弱点进行了转基因植物的研究，更好地发挥植物修复技术的功能。生物吸收使重金属含量降低。生物修复技术效果明显，并且成本投入较少，方便开展管理。不会产生二次污染。生物修复技术受到人们的特别关注。

3 结语

土壤重金属污染严重的威胁到人们的生命安全。使农作物生产受到影响。土壤与大气、水资源等环境有着密切的联系。开展土壤重金属修复技术的研究将会保证农产品质量，对提升人们的生命安全保障具有重要现实意义。通过多样化形式进行土壤重金属污染的修复。由于土壤重金属污染具有复杂性特点，因此要构建高效率、低成本、实用性的土壤修复技术体系，在实践中不断地进行检验推广。在不影响农产品产量的同时，充分的调动农民积极性参与到土壤治理过程中。

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然而，仔细分析一下相关消息，笔者认为，按此方式得出的“污染图”应该比较粗糙，难以符合公众的预期。

首先是精度问题。据媒体报道，该“污染图”以1：20万图幅为基准网格单元，每一个网格都布设采样点位。这表明，该污染图属于中比例尺范围，以此为基准的网格单元采样点大体上是25平方公里采集1个样点。

但实际上，土壤重金属污染具有高度不均性特点。以水污染为例，其污染与地形高度相关，常常存在某条河流的一边存在重度污染而另一边却洁净无污染，这一块田存在污染、但相邻的一块田洁净无污染的现象。

1：20万和1：25万是中国目前主要的中比例尺区域地质调查，也是中国的基础地质工作。但以中比例尺的图幅制作的重金属元素的“人类污染图”，在精度上有存疑之处。

其次是计算方法。据媒体报道，“每个点位都采集一个深层土壤样品和一个表层土壤样品。深层样品来自1米以下，基本代表未受人类污染的自然界地球化学背景；表层样品来自地表25厘米以浅，是自然地质背景与人类活动污染的叠加。用表层含量减去深层含量，即得出重金属元素‘人类污染图’。”

不难看出，这个“污染图”是以重金属总量进行的计算。这种计算看起来很合理，但事实上，重金属的总量并不能准确反映其毒性，重金属的毒性主要反映在其“活性”部分，即常说的“有效性”（即对植物产生的影响）。

事实上，表层样品来自地表25厘米以浅的土壤，正因为有“人类活动”，土壤的很多性质与1米以深的样品有着极为显著的差别。作为反映重金属毒性的“活性”部分也因此有着极大的差别，不仅重金属总量，“表层含量减去深层含量”同样难以表达“人类污染图”的毒性。

第三是重金属的数量问题。报道称，中国正在建立“涵盖81个化学指标（含78种元素）的地球化学基准网地”。从学术研究的角度出发，此举意义重大。

但在工业上真正划入重金属的，只有10种金属元素：铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋。而从土壤—植物系统的角度来说，国际学界认为，只有镉、钴、硒等元素对动物和人类健康造成危害的风险最大。因为食物链而造成人体健康受损的，主要是镉和硒。

虽然重金属数量很多，但各种重金属的毒性及其地球化学（研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学）行为相差甚远，对人类的影响程度不同，从食物链的角度来看，也只有关键的几个。

第四，与土壤污染治理的关系。

有人说，“人类污染图”有助于土壤重金属的治理。但笔者认为，成功的土壤污染治理（尤其是农田）的前提是，必须对土壤本身的性质特征有一个透彻的了解，才能对症下药。同时，土壤污染具有高度的不均匀性、高度的局部性和区域性，而“人类污染图”的采样密度难以为土壤重金属治理提供翔实和足够的基础资料。

重金属在土壤中经历各种物理、化学和生物学过程，在复杂多相的土壤体系中，重金属以各种各样的形态如水溶态、交换态、有机物结合态、铁锰结合态和残余态存在，这些形态对植物的有效性（即能被植物利用的程度）不同，且随着土壤条件的变化（如土壤酸化），一些形态会发生相互转化。

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关键词 重金属；钴；土壤污染；修复

中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）07-0222-02

目前，全球经济迅速发展的同时也造成了日趋严重的环境污染问题，其中土壤重金属污染备受瞩目[1]。重金属在土壤中高度富集，恶化土壤环境质量，影响农作物的产量和品质，严重危害土壤的生态循环，其通过食物链进入人体，危害人们的身体健康，威胁人类的生存环境[2-4]。在各种重金属中，高浓度的钴明显抑制植物生长发育，因此土壤中钴污染越来越受到人们广泛的关注[5-7]，钴含量高的农产品也会损害人和动物的健康，造成心肌和胰腺损伤，降低甲状腺浓缩碘的能力等[8]。

1 重金属钴污染土壤的特性和危害

土壤中含钴量为0.05～65.00 mg/kg，中值为8 mg/kg。岩石风化的土壤，钴的浓度变化不大，如含钴为59 mg/kg的玄武岩风化后含钴为81 mg/kg，略有富集[9-10]。试验结果表明：钴在土壤溶液中浓度为0.10～0.27、1.00、5.90 mg/L时，分别对西红柿、亚麻、甜菜有毒害作用[11-12]。钴浓度为10 mg/L时，可使农作物死亡。美国规定灌溉用水钴的最大容许浓度为0.2 mg/L。前苏联提出生活供水水源中钴的最大浓度为1 mg/L，渔业用水为0.01 mg/L[13-14]。随着人类对钴元素的开发和利用，钴污染越来越严重，主要的污染来源有矿藏开采、原子能工业排放的废物、核武器试验的沉降物、医疗放射性、科研放射性等。钴是植物生长的必需微量元素，是维生素B12的组成成分，适量的低浓度钴对植物生长有促进作用，但是如果浓度过高将使植物受到毒害作用[15]。重金属污染物对土壤的污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性，不仅降低土壤质量，导致农作物产量和品质的下降，还危害人类健康。如果环境被具有放射性的钴污染，其放射性是持久的，随着衰变逐渐降低，放射性会严重影响周围动植物的生长和发育，如果食用了含放射性钴的食品，会导致脱发，严重损害人体血液内的细胞组织，造成白血球减少，引起血液系统疾病，如再生贫血症，严重的会使人患上白血病（血癌），甚至死亡[16-18]。因此，修复重金属污染钴土壤，受到科学家们的广泛关注。

2 治理重金属污染土壤的方法

目前国内外采用多种方法且多为交叉使用方法来修复和治理重金属污染的土壤[19-22]，一般分为3类，即化学修复法、物理修复法和生物修复法。化学修复法包括2种，一种是化学淋洗[23]，是指污染土壤中加入化学溶剂，通过外压或者重力作用，将重金属溶解在溶剂中，实现重金属转移至液相态，然后将溶液抽提出土层，再对溶液中重金属进行处理；另一种是化学改良剂[24]，土壤添加改良剂以后，可以通过对重金属的产生拮抗、氧化还原、吸附、沉淀等作用，使重金属在土壤中的存在形态发生改变，然后进入土壤深层或地下水迁移，从而降低其生物有效性。物理修复法是基于机械物理的工程方法，主要包括3种，即翻土、换土和客土法、热处理法和电动修复法。生物修复法是通过各种生物的代谢活动降低土壤重金属含量，包括4种，即菌根修复法、微生物修复法、植物修复法及动物修复法。澳大利亚等国的研究较为深入，主要集中在利用超富集植物对土壤中的重金属元素进行吸收，但大面积普及难度较高[25-26]。利用沸石等物质降低重金属在土壤中的迁移等方面。国内也开展了关于土壤重金属的污染治理研究，但仍然存在局限性，对于动物修复的机理还不是很明确，植物修复易造成植株生长缓慢、植株矮小、生长周期长等。

3 治理钴污染土壤的方法

钴分为2类，即不具有放射性和具有放射性，不具有放射性钴就是一般的重金属元素。目前，国内外对土壤中的重金属钴元素的研究主要集中在测量其含量、钴在植物中迁移规律以及钴对植物生长的影响[27-28]，而钴污染土壤修复方法研究较少，在实践中还是采用重金属污染土壤常规的3种修复方法，即物理修复法、化学修复法和生物修复法。具有放射性钴污染主要是由于矿藏的开采、钴的利用、科学研究、核电站等造成的，对其处理国内外采取的主要方法是把污染的土壤封存起来，集中到一个地方，进行自然衰变，避免人和动物进入，但是矿藏污染比较难以控制，污染面积较大，由于自然界本身作用规律，迁移速率较快，对环境影响比较严重。辐射剂量较高的钴污染土壤用固定的桶装起来，放到处置场进行处置，每个国家都有专门的放射性污染处置场，这需要花费较大的人力和物力，而且占用地方比较大，时间较长。近年来，科学家们正开展常规重金属污染土壤修复方法和放射性污染土壤处理方法联合研究，利用生物修复法选择富集度高的植物种植在被放射性物质污染的土壤中，放射性物质从土壤转移到生物体内，达到了浓缩放射性物质的目的，同时美化了环境，减少了污染，然后再集中焚烧植株，进一步浓缩放射性物质，这给后续处理节省了大量人力、物力、财力等[29-31]，如日本福岛核电站事故发生后，日本科学家们在被放射性污染的土壤中种植了向日葵、油菜等植物。

4 展望

随着钴污染日益加重的情况，钴污染土壤修复技术的研究和应用势在必行。物理方法和化学方法不仅费用昂贵而且常常导致土壤结构破坏，土壤生物活性下降和土壤肥力退化等，同时对具有放射性钴污染土壤不能降低或者消除其放射性，生物修复法和放射性处理方法结合起来无论从技术上还是从实践应用方面都是切实可行的，其优势明显可见。联合修复技术今后应加强以下几个方面的工作：一是加强对国内超高积累钴植物的筛选工作，开展对富集钴植物的培育工作，把生长慢、低生物量的超富集钴植物，培育成生长快、生物量大的植物，进行推广、商业化。二是钴富集植物收获后的处理，具有放射性的主要采用焚烧法，然后再集中桶装；不具有放射性的采取堆肥法、高温分解法、灰化法等多种处置技术。探求既有经济效益，又能使污染物得到妥善处置的修复植物产后处理技术还需要不断努力。

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关键词 土壤 重金属污染 植物修复

中图分类号：X53 文献标识码：A

0引言

造成我国土壤重金属污染的原因复杂多样，如生活废物、矿业废物的随意堆放，污水、废水灌溉，农药和化肥的不合理使用等。土壤污染具有普遍性，世界各国都有局部土壤存在不同程度的污染。全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu约340万t、Pb约500万t、Mn约1500万t、Ni约100万t。数量巨大的重金属进入土壤对生态环境，给人类健康带来严重危害，特别是重金属污染土壤上种植的农作物产品，通过饮食进入人体，使重金属在体内逐渐富集，可能造成人体制畸制癌的风险。因而，人们对重金属污染的土壤采取了一系列修复措施。如易操作的客土、异位等物理修复方法，但其工程量大而且没有真正解决土壤的重金属污染；添加化学物质调节土壤理化性质或pH的化学修复方法，但费用高而且存在二次污染。相比较而言，利用超富集植物吸收土壤中重金属的特性，对重金属污染的土壤进行修复具有更好的应用前景。

1植物修复原理

植物修复这个概念的提出距今已有几十年的历史。它在20世纪80年代初发展起来，是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术总称。植物在去除土壤中重金属的过程中发生了复杂的多相反应，其反应机理也十分复杂。学者们经过大量研究发现，植物修复的机理主要依靠植物的萃取作用、根系过滤作用、植物挥发作用和植物固定化作用。而植物修复作用途径有两个：一是改变土壤中重金属的化学状态，使其由有效态转变为固定态；二是通过植物吸收、代谢从而降低土壤中重金属含量。第一个途径通过固定土壤中的重金属从而降低了重金属进入农作物内进而危害人体的潜在风险。第二个途径通过降低土壤中重金属含量从而使其慢慢降低到土壤中重金属的本底值，进而减轻甚至消除其危害。

2 超富集植物

通常认为特定植物积累某种或多种重金属元素含量，如Cr、Co、Ni、Cu、Pb等含量达到1000mg/kg以上，积累的Mn、Zn含量在10000mg/kg以上，积累的Cd含量在100mg/kg以上，我们成称这样的植物为超富集植物。经过多年研究发现了有的植物只能富集一种重金属，而有的能富集两种或多种重金属，如Cd/Zn超富集的东南景天。然而，能够富集多种重金属的超富集植物很少，而土壤污染往往是多种重金属污染，其余重金属的存在会对植物的生长和富集带来不利影响。因此，发现或培育能够富集多种重金属且富集能力强、修复效率高的超富集植物成为了当前植物修复研究的热点。从超富集植物这个概念的提出到超富集植物的陆续发现，乃至进行盆栽试验和实验田的种植经历了漫长的时间，科研工作者做出来大量的努力，取得了一定的成果。然而，超富集植物往往只对一种重金属有吸收能力，且植物的生物量小、生长速度缓慢。此时，强化超富集植物的修复效率就具有必要性。

3植物修复强化

植物修复的缺陷使得它治理重金属污染土壤的修复效果往往并不理想。此时，通过添加外来物质提高其生物量或者吸收能力就显得十分必要。常用的措施有添加螯合剂、添加表面活性剂和调节pH。当螯合剂投加到土壤后，和土壤重金属发生螯合作用，能够形成水溶性的金属-螯合剂络合物，改变重金属在土壤中的赋存形态，提高重金属的生物有效性，进而可以强化植物对目标重金属的吸收。常用的人工合成螯合剂有EDTA，EDDS等，常用的天然螯合剂有小分子酸如柠檬酸等。表面活性剂具有亲水亲脂的特性，表面活性剂经土壤界面吸附和重金属缔合后，通过降低表面张力和增流作用， 解吸被吸附的重金属。从而增加植物对重金属的吸收，增大其吸收能力，提高其修复效率；重金属的溶解浓度与其所处环境的pH密切相关，同时所处环境的pH也会对植物生长带来重大影响。所以，通过人工调控控制其pH在一个适宜范围内亦可以增加其修复效率。除此之外，添加根际促生菌或者进行电动修复也是强化植物修复效果的方法，亦有很多学者做了大量研究并取得了一定成果。

4结论与展望

植物修复在治理重金属污染上具有的优势使得植物修复的研究日趋深入，克服其存在的缺点，具有广阔的应用前景。通过添加外来物质，克服超富集植物具有生物量小、生长慢等缺点。同时，考虑到成本和二次污染的问题，开发出高效价廉且环保的物质，应用于植物修复的过程，培育或者寻找能够富集多种重金属的超富集植物具有十分重要的意义。

参考文献

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[5] 徐良将，张明礼，杨浩，土壤重金属污染修复方法的研究进展[J].安徽农业科学，2011，39（6）：3419-3422.

篇6

关键词：土壤污染；重金属；蔬菜基地

收稿日期：2011-05-20

基金项目：国家自然科学基金项目（编号：40963001）资助

作者简介：金联平（1985―），男,安徽颍上人,硕士研究生,主要从事热带海岛地表过程与环境评价的学习与研究。

中图分类号：X852

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2011）06-0001-02

1 引言

重金属是指密度4.0以上的约60种元素或密度在5.0以上的45 种元素。As 和Se是非金属,但是它们的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷和硒列入重金属污染物范围内［1］。重金属污染已成为全世界人们极为关注的焦点之一。随着全球经济化的迅速发展,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。重金属在土壤中的高富集直接影响农作物的产量并使其品质下降［2］，并可通过食物链危害人类的健康; 也可导致大气和水环境质量的进一步恶化; 即使重金属富集程度不高,亦可能阻碍土壤中微生物群体的多样性和活力,从而严重影响作为营养循环和持续农业基础的土壤的生物量和肥力［3］。蔬菜基地的健康发展关系着人们的饮食安全和我国蔬菜的正常出口,因此治理蔬菜基地土壤重金属污染具有重要的理论意义和现实意义。

2 蔬菜基地土壤重金属污染物来源

土壤中重金属元素的来源主要有两种方式：自然因素来源,主要受成土母质和成土过程对土壤重金属含量的影响；受人为因素的影响,在各种人为因素中,则主要包括工业、农业和交通等来源引起的土壤重金属污染。

2.1 大气降尘污染

大气中的有害气体主要是由工厂排出的有毒废气,因其成分复杂,迁移扩散污染面大,长期对土壤造成严重污染。工业废气的污染大致分为两类，气体污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氢化合物等; 气溶胶污染,如工业粉尘、烟尘等固体粒子及烟雾、雾气等液体粒子,它们通过沉降或降水进入土壤,造成污染［4］。公路、铁路两侧农田土壤中的重金属污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染为主,它们来自于含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损产生的含Zn 粉尘等,汽油中添加的抗暴剂烷基铅会随着汽车尾气污染公路两侧100m范围内的土壤［5］。

2.2 农药、化肥等农用物资的不合理使用

农药能防治病、虫、草害,如果使用得当,可保证作物的增产,但它是一类危害性很大的土壤污染物,施用不当,会引起土壤污染。施用化肥是农业增产的重要措施,但不合理的使用,也会引起土壤污染［6］。长期大量使用氮肥,会破坏土壤结构,造成土壤板结,生物学性质恶化,影响农作物的产量和质量。

2.3 固体废物对土壤的污染

工业废物和城市垃圾是土壤的固体污染物。例如,各种农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用,如果管理、回收不善,大量残膜碎片散落田间,会造成蔬菜基地“白色污染”。还有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入农田,造成土壤重金属污染,如磷钢渣作为磷源施入农田时,土壤中发现有Cr 的累积［7］。

2.4 污水灌溉和污泥施肥

污水中的重金属随着污水灌溉进入农田后以不同的方式被土壤截留固定从而引起污染。污泥中含有大量的有机质和N、P、K等营养元素,但同时也含有大量的重金属,随着大量的污泥进入农田,农田中的重金属的含量在不断增高,导致农作物中的重金属残留过多,如施用污泥和污水是造成蔬菜重金属残留的一个主要原因［8］。

3 蔬菜基地土壤重金属污染的特点

3.1 潜伏性和滞后性

重金属在土壤中不易随水淋溶,不能被微生物分解,具有明显的生物富集作用,重金属主要通过对作物的产量和品质的影响来表现其危害。因此,土壤污染具有较长潜伏期。由于土壤、污染物及地域的复杂性,土壤一旦受到污染,其治理不仅见效慢、费用高,而且受到多种因素的制约［9］。

3.2 单向性和难治理性

进入土壤中的重金属不能被微生物降解,易积累,所以一旦土壤被重金属污染,很难恢复。某些被重金属污染的土壤可能要100～200年时间才能够恢复,因此土壤的重金属污染一旦发生通常很难治理,而且其治理成本较高、治理周期较长。

3.3 间接性和综合性

土壤重金属对人的危害主要是通过食物链或者渗滤进入地下水体实现的。在生态环境中,往往是多种重金属污染同时发生,形成复合污染,且污染强度显示出放大性［10］。

4 蔬菜基地土壤重金属污染的危害

4.1 直接危害农产品的产量和质量,造成经济损失

土壤重金属污染物直接危害农作物的正常生长和发育,导致产量下降,品质降低［11］,造成经济损失。中国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1 000万t,被重金属污染的粮食多达1 200万t,合计经济损失至少200亿元［12］。加入WTO之后,农产品的重金属超标问题对我国农业冲击更大。

4.2 威胁生态环境安全与人类的生存健康

土壤一旦被重金属污染后,其危害性远远大于大气和水体的污染。有研究表明,重金属污染能明显影响土壤微生物群落,降低土壤微生物量和活性细菌量,对土壤重金属综合污染指数的相关分析表明,在土壤综合污染较轻的情况下,土壤微生物多样性较高,随着重金属综合污染指数的增加,微生物多样性呈指数式迅速下降［13］。土壤重金属污染使污染物在植物、蔬菜、水果等食物中Cd、Pb、Cr 、As 等重金属含量超标或接近临界值,从而使重金属通过食物链富集到动物和人体,最终危害人类健康［14］。

5 蔬菜基地土壤重金属污染的治理

由于农田土壤重金属污染的特点,其治理应立足于“防重于治”的基本方针［15］,坚持“预防为主、防治结合、综合治理”。对未被污染的土壤采取预防措施,要控制或消除污染源；对已经污染的土壤则要采取积极治理措施,将污染控制在最低限度。目前,大多数治理方法尚处于探索阶段,治理方法各有利弊［16］。

5.1 控制污染源,减少污染的排放

控制污染源,即控制进入农田土壤中的污染物的数量和速度,使其在土体中缓慢地自然降解,而不致迅速而大量地进入农田,超过土壤的承受能力,引起土壤污染［17，18］。严格做好蔬菜基地的规划,做到土壤的合理安全有效利用,按规划的目标实施,防患于未然。合理使用化肥、农药,重视开发高效低毒低残留的化肥、农药。

5.2 修复被重金属污染的蔬菜基地土壤

修复措施主要包括客土、换土和深耕翻土等。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,从而使农产品达到食品卫生标准［19］。对土壤重金属污染严重的地段,依靠切断污染源的方法则往往很难恢复,有时要靠深耕客土、淋洗土壤等方法才能解决问题。另外开展植物修复技术的研究及培养抗性微生物等。其他治理技术见效较慢、成本较高、治理周期较长。

参考文献：

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篇7

关键词：重金属;土壤污染;修复；植物修复

一、土壤重金属的来源

1、自然环境形成的污染源。土壤重金属污染的一个来源是自然界本身的变化形成的。由于自然界的风雨变换，岩石受到了风化的反应。因为一些岩石含有不少的重金属元素，除了抗风能力强的岩石如石英受影响较小，基本很少会出现重金属物质风化泄露的问题外，一些抗风能力弱的岩石如碳酸盐类岩石就会较明显的影响到土壤中的重金属含量。另外，大气中也存在着一定的重金属，诸如火山爆发、森林火灾、风力扬尘这些自然状况发生的都会出现重金属物质悬浮在空气中，在降尘之后进入土壤，从而造成土壤重金属污染。一旦这些污染物被植物、水体吸收，还会进一步影响到更大的范围。最后，自然界的土质污染也是土壤重金属污染的一个主要源头，由于岩浆以及重金属本身的质变作用，部分含有大量重金属物质的工业矿床会随着地下水、土壤层本身的发育变化而发生性质改变，一些被搬运的突然和岩石物质会含有大量的重金属物质。

2、人为因素造成的土壤重金属污染。现代生活节奏越来越快，各种城市化的脚步也越来越快，工农业面临着大跨步式发展。工农业生产中各种有色金属的应用非常广泛，这就直接造成了重金属的环境污染。一些工矿企业，诸如采矿、冶金、纺织染料等等企业的重金属排放都是比较严重的，经常可见在这些企业对外排放的废水呈现深黑色、恶臭的状态。当然了，由于这些企业通常只在一些地区造成局部地区的土壤重金属污染，然而城市中的突然重金属污染同样不可小觑，最为严重的就是汞和铅的污染，如汽油的燃烧就造成了重金属污染物的排放，另外，农业中化肥、农药也是土壤重金属污染的主要始作俑者。由于化肥本身的原料中就含有一定的重金属物质，因此长期使用化肥务必会使土壤造成不可逆转的重金属污染。

二、重金属污染土壤的治理途径

1、改土法。此法适用于小面积污染严重的土壤治理,一种方法是在被污染的土壤上覆盖一层非污染土壤;另一种方法是将污染土壤部分或全部换掉,覆土和换土的厚度应大于耕层土壤的厚度.此方法最早在英国、荷兰、美国等国家应用,对于降低作物体内重金属含量,治理土壤重金属污染是一种切实有效的方法.但是,由于该方法需花费大量的人力与财力,并且在换土过程中,存在着占用土地、渗漏、污染环境等不良因素的影响.因而,并不是一种理想土壤重金属污染的治理方法.

2、电化法。此法是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种净化土壤污染的原位修复的方法,也可称为电动修复(Electroremediation).此法在欧美一些国家发展很快,已经进入商业化阶段.其原理是,在水分饱和的污染土壤中插入一些电极,然后通一低强度的直流电,金属离子在电场的作用下定向移动,在电极附近富集,从而达到清除重金属的目的,对Cr的清除效果要优于其它几种重金属.采用的电极最好是石墨,因为金属电极本身容易被腐蚀,容易引起二次土壤污染.电极的多少、间距及深度,电流的强度一般根据实际需要而定.此法经济合理,特别适合于低渗透性的黏土和淤泥土,每立方米污染土壤需要100美元左右.而且,可以回收多种重金属元素.但对于渗透性高、传导性差的砂质土壤清除重金属的效果较差.

3、冲洗络合法。用清水冲洗重金属污染的土壤,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.为防止二次污染,再利用含有一定配位体的化合物冲淋土壤,使之与重金属形成具有稳定络合常数的络合物;或用带有阴离子的溶液,如碳酸盐、磷酸盐冲洗土壤,使重金属形成化合物沉淀,已有研究表明,CaCO3在酸性红壤和K2HPO4对碱性的碳酸盐褐土重金属Cd污染的治理效果较为显著[9].此种方法适用于对面积小、污染重的土壤治理,但同时也容易引起某些营养元素的淋失和沉淀.

4、热处理法。对于具有挥发性的重金属汞,热处理法可将其有效地从土壤中清除去.其原理是向汞污染土壤通入热蒸汽或用低频加热的方法,促使其从土壤中挥发并回收再处理.在处理土壤时,首先将土壤破碎,向土壤中加入能够使汞化合物分解的添加剂.然后,再分两个阶段通入低温气体和高温气体使土壤干燥,去除其它易挥发物质,最后使土壤汞汽化,并收集挥发的汞蒸汽.有试验表明,应用热处理法可使砂性土、粘土、壤土中Hg含量分别从15000mg/kg、900mg/kg、225mg/kg降至0.07mg/kg、0.12mg/kg和0.15mg/kg,回收的汞蒸汽纯度达99%.热处理法对于修复Hg污染土壤是一种行之有效的方法,并可以回收Hg.它的不足之处是易使土壤有机质和土壤水遭到破坏,而且需消耗大量能量。

总之,用工程治理土壤重金属污染,对于污染重、面积小的土壤具有治理效果明显、迅速的优点,但对于污染面积较大的土壤则需要消耗大量的人力与财力,而且容易导致土壤结构的破坏和土壤肥力的下降。

三、结语

以上谈到的这些处理土壤重金属污染的方法经实践证明都有较好的效果，相关研究人员又发现了植物对重金属污染的防治技术，这是对付土壤重金属污染的更好方式。一些对重金属富集能力较强的植物往往是植株矮小，生长速度慢，且容易受到生长环境的限制，但是与常规的填埋法比起来仍然有很大的优势，因此我们下一步应该加大对植物的筛选和修复技术的研究，从而提高土壤重金属污染的处理力度。

参考文献：

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[2]陈怀满.土壤―植物系统中的重金属污染[M].北京:科学出版社, 1996:71-85

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关键词：重金属 采样方法 消解方法 测定方法

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0220-01

土壤与人类的生活密不可分。即使经济技术高速发展，土壤仍旧是人类最基本的生产物质的载体。然而，随着城市化与工农业的发展，由此造成的环境污染问题越来越严重。重金属、农药、化肥等污染都是比较典型的污染。其中，重金属是一种难以降解的污染物，具有生物累积性、富集性等特点。通过污水灌溉农田、大气沉降等途径进入土壤。影响土壤理化性质，最终直接或间接影响人类健康。

该文综合了几种土壤重金属消解和测定方法，为今后解决土壤重金属污染这一难题提供帮助。

1 采集土壤样品方法

对角线布点法适用于污水污染的田块；梅花形布点法适用于污染程度均匀的土壤；棋盘式布点法适用于地形较不均匀的土壤；网格布点法适用于地势平坦的土壤。

2 土壤样品预处理

土样在室内风干、磨碎，分别过尼龙筛，贮存、备用。

3 土壤样品消解方法

3.1 酸式消解法

测定土壤中重金属常选用的消解方法是酸式消解法。消解常用的土样混合酸消解体系有：盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸、硝酸-氢氟酸-高氯酸、硝酸-硫酸-磷酸等。为了加速溶解土壤中的重金属组分，也可以添加其他的氧化剂或还原剂，如高锰酸钾、五氧化二钒等。在消解过程中，需要严格控制好消解的温度和时间。温度如果过高，消解样品的时间将会变短。还可能将样品的溶液蒸干，这样会导致最后测定结果偏低。

3.2 碱熔消解法

碱熔消解法是将土样与碱混合，在高温下熔融，使土样分解。张晔霞等[1]称取了0.5 g土样于铝坩埚中。加入过氧化钠，搅拌均匀。放于马弗炉内，高温熔融。熔融后取出土样，冷却。移入烧杯中，加微沸水浸取，加HCl提取。将溶液转移至容量瓶中，冷却后定容。该方法消解土样，样品完全消解且操作简便，快速，不会产生大量的酸蒸气，但由于使用了大量的试剂，会引入大量的可溶性盐和污染物质。

3.3 高压釜密闭消解法

该方法是将用水润湿土壤样品并加入混合酸，摇匀，放入能密封严格的聚四氟乙烯坩埚内，放置在耐压的不锈钢套筒中，放入烘箱内加热（温度一般低于180 ℃）的消解方法。该法具有用酸量少、易挥发元素损失少、并且土壤样品可以同时进行消解等特点。其不足之处是：观察不到坩埚内的分解反应过程，只能在冷却后开封才能判断样品是否消解完全；消解的土壤样品质量一般不超过1.0 g，使测定的元素含量极低的称样受到限制。

3.4 微波消解法

微波消解法是称取土样放入聚四氟乙烯消解罐中，加入混合酸，摇匀，将聚四氟乙烯消解罐套上套筒，放入微波消解仪中消解的方法。微波消解是将土样与混合酸作为发热体，从内部加热，几乎没有外部的热传导损失，所以微波消解的热效率非常高，并且利用微波能激烈搅拌和充分混匀土样，使其消解速度加快。刘善江等[2]准确称取0.5 g左右干燥的土样，加入5mLHNO3和2mLHF，充分混合均匀。把装有样品的消解管放进高压消解罐中，拧上罐盖，进行微波消解。消解后取出消解管，放置在温度智能控制电加热器上，温度调至140 ℃等酸近干。将管中溶液转移至50 mL容量瓶中定容，然后才可以对消解后的土样进行测定分析。

4 土壤重金属含量的测定分析

4.1 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）是基于等离子体为激发光源的原子发射光谱的测定分析方法，可用于多元素的测定。与其他土壤重金属含量测定分析的方法相比，ICP-AES法具有以下几个优点：分析灵敏度高、分析速度快、分析准确度和精密度较高。ICP-AES法也有不足之处，不足之处在于它的设备和操作费用相对较高，而且样品一般需要转化为溶液（直接固体进样会降低准确度），该法对有些元素的测定分析不明显。于云江等[3]在实验中利用该方法同时测出了Hg，Cr，Cd等元素的含量，并对这几种元素进行了评价分析，取得了较好的结果。

4.2 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是在紫外光和可见光范围之内，处于气态的基态原子的外层电子对原子共振辐射线的吸收强度，来测定被测元素含量多少的分析方法，是一种特定的原子测量光辐射的吸收方法。该方法主要适用于样品中微量或痕量组分的分析。但该法在原则上不能多种元素同时测定。阮心玲等[4]利用石墨原子吸收法测定Cd的含量，可以精确地测定出元素含量的多少，并进行了分析。

4.3 分光光度法

分光光度法，是在一定波长范围或特定波长，测定被测物质的光的吸光度，并对该物质进行定量和定性分析的方法。

5 结语

随着环境污染的加剧，土壤污染逐渐受到了社会的广泛关注，人们尤其对土壤重金属的关注日益增加。在不断进步的科学技术下，土壤重金属含量的测定方法有了很大的发展。各种分析测定仪器的操作不仅简单快速，选择性好，而且检测精度和灵敏度都得到了一定的提高。它们在测定重金属含量方面的应用越来越广泛，使得土壤重金属的测定变得更加简单和准确。

参考文献

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篇9

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.

篇10

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)释放的物理性障碍;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。

参考文献

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