時(shí)間：2024-01-31 14:53:59
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關(guān)鍵詞：土壤污染 重金屬 危害 修復(fù)方法
土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分[1-2]。隨著近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷擴(kuò)大，所產(chǎn)生的廢水和廢渣也不斷增多，不但破壞地表植被，而且其中有毒有害重金屬還隨廢水的排放及廢渣堆的風(fēng)化和淋濾進(jìn)入周邊土壤環(huán)境[3-6]。目前我國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染耕地面積近2，000萬公頃，約占總耕地面積的1/5，其中工業(yè)“三廢”污染耕地1，000萬公頃，污水灌溉的農(nóng)田面積已達(dá)330多萬公頃。
1. 土壤重金屬污染的定義
在自然界，重金屬以各種形態(tài)存在，常見的金屬元素有銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、鉬、金、銀等；其中既有對生命活動(dòng)所需要的微量元素，如錳、銅、鋅等；但大多數(shù)重金屬元素在環(huán)境中對環(huán)境都會有一定的污染作用，主要包括汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等對生物體具有顯著毒害作用的元素[7]。重金屬的密度一般在4.0以上，約60種元素。但是由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大，所以在環(huán)境科學(xué)中人們通常關(guān)注鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩、汞、鎘、鉛、鉻、鈷等。砷、硒是非金屬，但是它的毒性及某些性質(zhì)與重金屬相似，所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內(nèi)。由于土壤中鐵和錳含量較高，因而一般不太注意它們的污染問題，但在強(qiáng)還原條件下，鐵和錳所引起的毒害亦應(yīng)引起足夠的重視。
土壤重金屬污染是指由于人類在生產(chǎn)活動(dòng)中將重金屬帶入到土壤中，致使土壤中重金屬累積到一定程度，含量明顯高于背景，并可造成土壤質(zhì)量的退化、生態(tài)與環(huán)境的惡化現(xiàn)象[8]。土壤本身含有一定量的重金屬元素，如植物生長所必需的Mn、Cu、Zn等。因此，只有當(dāng)疊加進(jìn)入土壤的重金屬元素累積的濃度超過了作物需要和忍受程度，作物才表現(xiàn)出受毒害癥狀，或作物生長并未受害但產(chǎn)品中某種金屬的含量超過標(biāo)準(zhǔn)，造成對人畜的危害時(shí)，才能認(rèn)為土壤已被重金屬污染[9]。如土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值（GB15618-1995）[10]。
2. 土壤中重金屬的來源、種類
土壤重金屬污染主要是由工業(yè)產(chǎn)生的“三廢”以及污水灌溉、農(nóng)藥和化肥的不合理施用等農(nóng)業(yè)措施引起的。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，重金屬對土壤和農(nóng)作物的污染問題越來越突出，部分地區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)象十分嚴(yán)重?？傮w來講，土壤重金屬污染源較廣泛，即有自然來源，又有包括人類活動(dòng)帶入土壤的部分，目前主要來源為人為因素。主要包括大氣塵降、污水灌溉、工業(yè)廢棄物得不當(dāng)堆放、采礦及冶煉活動(dòng)、農(nóng)藥和化肥的過多施用等[11-12]。
2.1 污水灌溉
污水灌溉通常指的是使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。中國水資源較為緊缺，部分灌區(qū)常把污水作為灌溉水源來利用。污水的種類按其來源可分為城市生活污水、石油化工污水、工業(yè)礦山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金屬含量雖然不多，但由于我國工業(yè)發(fā)展迅速，許多工礦企業(yè)污水未經(jīng)分流處理而排入下水道與生活污水混合排放，從而造成污灌區(qū)土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金屬含量逐年累積[15-16]。在分布上，往往是靠近污染源頭和城市工業(yè)區(qū)土壤污染嚴(yán)重，遠(yuǎn)離污染源頭和城市工業(yè)區(qū)，土壤幾乎不受污水中的重金屬污染。
污灌在北方比較嚴(yán)重，因?yàn)槲覈狈奖容^干旱，水資源短缺嚴(yán)重，并且許多大城市都是重工業(yè)大城市，所以農(nóng)業(yè)用水更加緊張，污水灌溉在這些地區(qū)較為普遍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國北方旱作地區(qū)污灌面積約占全國90%以上。南方地區(qū)相對較小，僅占6%，其余則在西北地區(qū)。污灌不僅導(dǎo)致土壤中重金屬元素含量的增加，而且還會在人體內(nèi)富集。研究顯示我國沈陽、溫州和遂昌等地由于污水灌溉引發(fā)了人體鎘中毒；鞍山宋三污灌區(qū)土壤中Hg、Cd的累積顯著，污染嚴(yán)重；用處理過的污水灌溉是解決干旱地區(qū)作物需水問題的一條可行途徑。但由此導(dǎo)致的土壤污染特別是重金屬污染必須引起重視。
2.2 農(nóng)藥和化肥污染
農(nóng)藥和化肥是重要的農(nóng)用物資，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用，但如果不合理施用，則可導(dǎo)致土壤中重金屬污染。部分農(nóng)藥在其組成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金屬元素，過量或不合理使用將會造成土壤重金屬污染。肥料中含有大量的重金屬元素，其中氮、鉀肥料含量相對較低，而磷肥中則含有較多的有害重金屬，另外復(fù)合肥的重金屬含量也相對較高。施用含有重金屬元素的農(nóng)藥和化肥，都可能導(dǎo)致土壤中重金屬的污染。
2.3 礦山開采和冶煉加工
我國重金屬礦產(chǎn)相對豐富，在金屬礦山的開采、冶煉過程中，會產(chǎn)生大量廢渣及廢水，而這些廢渣和廢水隨著礦山排水和降雨進(jìn)入土壤環(huán)境中，便可直接地造成土壤重金屬污染，這在我國南方地區(qū)表現(xiàn)得尤為突出。
3. 重金屬污染的特點(diǎn)及危害
3.1 重金屬元素污染土壤的主要特點(diǎn)
在土壤環(huán)境中重金屬污染特點(diǎn)可以分為兩部分：一是土壤環(huán)境中重金屬自身的特點(diǎn)，二是重金屬元素在不同介質(zhì)中所表現(xiàn)的特點(diǎn)。具體特點(diǎn)如下：（1）形態(tài)變換較為復(fù)雜，重金屬多為過渡元素，有著較多的價(jià)態(tài)變化，且隨環(huán)境Eh，pH配位體的不同呈現(xiàn)不同的價(jià)態(tài)、化合態(tài)和結(jié)合態(tài)。重金屬形態(tài)不同則其毒性也不同；（2）有機(jī)態(tài)比無機(jī)態(tài)的毒性大；（3）毒性與價(jià)態(tài)和化合物的種類有關(guān)；（4）環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化形式多樣化；（5）生物毒性效應(yīng)的濃度較低；（6）在生物體內(nèi)積累和富集；（7）在土壤環(huán)境中不易被察覺；（8）在環(huán)境中不會降解和消除；（9）在人體內(nèi)呈慢性毒性過程。（10）土壤環(huán)境分布呈區(qū)域性；
過量的重金屬會引起動(dòng)植物生理功能紊亂、營養(yǎng)失調(diào)、發(fā)生病變，重金屬不易被土壤微生物降解，可在土壤中累積，也可通過食物鏈在人體內(nèi)積累，危害人體健康。土壤一旦遭受重金屬污染，就很難徹底消除，污染物還會向地下水和地表水中遷移，從而擴(kuò)大其污染。因此重金屬對土壤的污染是一類后果非常嚴(yán)重的環(huán)境問題。
3.2人類因土壤重金屬污染而遭受的危害[25]
（1）土壤污染使本來就緊張的耕地資源更加短缺；（2）土壤污染給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來很大的不利影響；（3）土壤污染中的污染物具有遷移性和滯留性，有可能繼續(xù)造成新的土地污染；（4）土壤污染嚴(yán)重危及后代人的利益，不利于可持續(xù)發(fā)展；（5）土壤污染造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；（6）土壤污染給人民的身體健康帶來極大的威脅；（7）土壤污染也是造成其他污染的重要原因。
4. 對重金屬污染的防治及修復(fù)
4.1 對土壤污染的預(yù)防
目前，仍未找到可廣泛應(yīng)用且行之有效的重金屬污染治理方法，但控制污染源，是防止土壤污染的根本措施之一，同時(shí)利用土壤的自凈作用對污染物凈化具有一定的預(yù)防作用。控制土壤重金屬污染源，即控制進(jìn)入土壤中的重金屬污染物的數(shù)量和速度，通過土體自身的凈化作用，降低污染。
（1）控制和消除工業(yè)“三廢”
盡量利用循環(huán)無毒工藝，減少和消除重金屬污染物的排放，對工業(yè)“三廢”進(jìn)行回收改善，使其化害為利，并嚴(yán)格控制工業(yè)生產(chǎn)中污染物排放量和濃度，使之符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
（2）土壤污灌區(qū)的監(jiān)測和管理
在污灌區(qū)對灌溉污水的重金屬元素進(jìn)行控制，監(jiān)測水中重金屬污染物質(zhì)的成分、含量及其變化，避免引起土壤污染。
（3）合理施用化肥和農(nóng)藥
對于農(nóng)藥和化肥的施用，應(yīng)以環(huán)保無毒為準(zhǔn)則，禁止或限制使用高殘留農(nóng)藥，大力發(fā)展高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，發(fā)展生物防治措施。為保證農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)，合理施用化學(xué)肥料和農(nóng)藥是必需的，但需控制好施用量，否則會造成土壤或地下水的污染。
（4）土壤容量和土壤凈化能力的提高
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，施用有機(jī)肥，改良松散型沙土，改善土壤膠體的種類和數(shù)量，增加土壤對有害重金屬的吸附能力和吸附量，從而減少重金屬在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金屬，提高土壤凈化能力。
4.2 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法
（1）工程措施
工程治理措施是指在土壤環(huán)境中，用物理或物理化學(xué)的原理來減少重金屬污染物的措施。主要包括客土，換土，翻土，淋洗液熱處理以及電解等方法。以上方法措施的治理效果相對徹底，但實(shí)工過程復(fù)雜、所需治理費(fèi)用較高且比較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夠在土壤中生存的生物的某些習(xí)性來抑制和改良土壤重金屬污染。Nanda Kumar P B A等發(fā)現(xiàn)某些特殊植物對土壤中的重金屬元素具有富集作用?？芏返妊芯空J(rèn)為食用菌對重金屬具有吸附作用。所用方法有動(dòng)物治理，微生物治理，植物治理等。生物措施的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施較為簡便易行、投資較少且對環(huán)境破壞小，而缺點(diǎn)是在短期內(nèi)不易得到治理效果。
（3）化學(xué)措施
化學(xué)治理方法是利用化學(xué)物質(zhì)和天然礦物對重金屬污染進(jìn)行的原位修復(fù)技術(shù)，目前，在許多區(qū)域得到應(yīng)用?；瘜W(xué)治理措施主要包括利用土壤改良劑、抑制劑，增加土壤有機(jī)質(zhì)、陽離子代換量和粘粒的含量，改變pH、Eh和電導(dǎo)等理化性質(zhì)，使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金屬的生物有效性?；瘜W(xué)治理措施優(yōu)點(diǎn)是治理效果相對較明顯，而缺點(diǎn)是容易再度活化。
（4）農(nóng)業(yè)措施
農(nóng)業(yè)治理措施是通過改變耕作方式和管理制度來達(dá)到降低土壤重金屬危害的方法。M.Puschenreiter等探討了利用農(nóng)業(yè)耕作措施治理土壤重金屬的方法，得出在不同污染地區(qū)種植不同的農(nóng)作物可有效降低重金屬的污染。治理方法主要包括控制土壤水分，選擇合適的農(nóng)藥、化肥，增施有機(jī)肥，選擇農(nóng)作物品種等。農(nóng)業(yè)治理措施的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、費(fèi)用不高，而缺點(diǎn)是需要較長治理周期卻治理效果不顯著。
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摘 要：一直以來，治理土壤中的重金屬污染都是全球各國亟待解決的一項(xiàng)難題。當(dāng)前我國土壤重金屬污染問題相對較為嚴(yán)峻，且引發(fā)這一問題的因素相對也比較復(fù)雜。而此種污染問題的出現(xiàn)，不僅會對生物的生長帶來極大的危害，還會降低作物的總產(chǎn)量，并對人的生命健康造成極大的威脅。對此，本文以土壤的重金屬污染為立足點(diǎn)，通過對我國土壤污染現(xiàn)狀和危害的分析，從而就緩解和解決土壤污染問題的策略展開研究。
關(guān)鍵詞：土壤重金屬污染；危害；修復(fù)技術(shù)
中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170230224
就土壤本身來看，其之所以會產(chǎn)生重金屬污染，主要是因?yàn)槿祟愒诨顒?dòng)期間將重金屬物質(zhì)帶入到土壤內(nèi)部，使得土壤內(nèi)的重金屬含量增多，破壞生態(tài)環(huán)境。隨著農(nóng)村人口數(shù)量的增長和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對化肥和農(nóng)藥使用量的增加，導(dǎo)致土壤中有害物含量增多，自身生態(tài)結(jié)構(gòu)和環(huán)境質(zhì)量被破壞。其中，重金屬是對土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)影響最大的一種元素。為了重塑土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)，提高土壤內(nèi)部環(huán)境質(zhì)量，解決土壤存在的重金屬污染問題勢在必行。
1 土壤污染現(xiàn)狀和危害
1.1 重金屬污染現(xiàn)狀
在2005年到2013年的12月，我國土地管理局第一次開展了有關(guān)全國土壤污染情況的調(diào)查研究。按照我國在2014年由國土資源部和環(huán)保部共同的有關(guān)《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》所公示的調(diào)查結(jié)果看：當(dāng)前我國土壤生態(tài)環(huán)境的狀況整體來講十分嚴(yán)峻，特別是重金屬污染問題，更是極為嚴(yán)重。在我國一些廢棄工礦所在區(qū)域的周邊位置，土壤的重金屬污染問題十分的突出。其中，我國有16.1%的土壤，重金屬污染總超標(biāo)率相對較重，11.2%超標(biāo)率屬于輕微范圍；而輕度超標(biāo)率和中度以上的超標(biāo)率分別達(dá)到了2.3%和2.6%。
1.2 重金屬污染的危害
同其他土壤污染類型相比，重金屬污染本身的隱匿性、長期性、不可逆性較強(qiáng)，且這種污染問題一旦出現(xiàn)，則很難消逝。一旦重金屬污染存在于土壤中，不僅很難被移動(dòng)，還會長時(shí)間滯留在其產(chǎn)生區(qū)域，不斷污染周邊土壤。與此同時(shí)，重金屬污染物不僅無法被微生物有效降解，還會借助植物、水等介質(zhì)，被動(dòng)植物所吸收，而后進(jìn)入到人類食物鏈之中，對人體健康a生威脅。從具體的情況來看，重金屬污染主要存在以下幾種危害類型：對作物生產(chǎn)造成不利影響。因?yàn)橹亟饘傥廴疚镌谕寥琅c作物系統(tǒng)遷移的過程中，會對作物正常的生長發(fā)育和生理生化產(chǎn)生直接影響，從而降低作物的品質(zhì)與產(chǎn)量。例如，鎘屬于對植物生長危害性較大的重金屬，如果土壤鎘含量較高，植物葉片上的葉綠素結(jié)構(gòu)就會被破壞，根系生長被抑制，阻礙根系吸收土壤中的養(yǎng)分與水分，降低產(chǎn)量；會對人體生命健康帶去影響。土壤中存在的重金屬污染物可以借助食物鏈對人體健康造成危害。例如，汞進(jìn)入人體后被直接沉入到肝臟中，破壞大腦的視神經(jīng)。
2 解決重金屬污染問題的方法
2.1 工程治理法
所謂的工程治理法，是通過利用化學(xué)或者是物理學(xué)中的相關(guān)原理，對土壤中的重金屬污染問題展開有效治理的一種方法?，F(xiàn)階段，工程治理法主要包括了熱處理法、淋洗法與電解法等[1]。在眾多重金屬污染處理方法中的處理效果更好、處理工藝的穩(wěn)定性更高。但該項(xiàng)方法處理過程和處理工藝復(fù)雜，需要花費(fèi)的成本高，且經(jīng)過該方法處理后的土壤，其本身的肥力會有所降低。
2.2 生物治理法
該方法指的是借助生物在生長過程中的一些習(xí)性，來達(dá)到改良、抑制、適應(yīng)重金屬污染的目的。在該項(xiàng)治理方法中最為常見的就是微生物、植物和動(dòng)物治理法。生物治理是利用鼠類和蚯蚓等動(dòng)物能夠吸收重金屬的特性；植物治理則是利用植物積累到一定程度可以清除重金屬污染，對重金屬具有忍耐力的特質(zhì)。工程治理法相比，生物治理方式投資相對較小、管理便利、對環(huán)境破壞性小等優(yōu)勢，但治理時(shí)間較長[2]。
2.3 化學(xué)治理法
化學(xué)治理法是通過向已經(jīng)被重金屬污染的土壤中投入適量的抑制劑和改良劑等其他化學(xué)物質(zhì)的方式，增加有機(jī)質(zhì)、陽離子等在土壤中代換量和粘粒含量，來改變被污染土壤電導(dǎo)、Eh、pH等其他理化性質(zhì)，使重金屬可以通過還原、氧化、拮抗、吸附、沉淀、抑制等化學(xué)作用被有效消除[3]。
3 結(jié)束語
在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升，重金屬對土壤污染程度逐漸加深的今天，對重金屬污染現(xiàn)狀，以及其可能會造成的危害等問題展開細(xì)致的分析與研究，并利用工程、生物、化學(xué)等方式來有效的緩解和治理土壤當(dāng)前存在的重金屬嚴(yán)重污染問題，能夠?qū)ξ覈寥赖纳鷳B(tài)環(huán)境和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，為我國城市發(fā)展和社會建設(shè)提供充足的土壤資源。
參考文獻(xiàn)
[1]崔德杰，張玉龍.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].土壤通報(bào)，2004（3）：366-370.
關(guān)鍵詞：重金屬；土壤改良；改良劑
中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.07.002
Abstract： The application of pesticide， fertilizer and industrial waste emission result in heavy metals to the environment. And it`s hard to transfer by food chain and also not easy to degradation. So it caused serious influence to human and environmental. The method of fixing and passivation of heavy metals in soil by applying the modifier is widely used because of its simple operation and economical and practical characteristics. At present， the improved agent types mainly include organic matter， alkaline substances， and clay minerals. The effect of the improved agent was mainly derived from the soil pH and the adsorption， complexation and precipitation of the modified agent itself and heavy metals. In the region where the soil heavy metal pollution is serious， the effect of the application of single modified agents is not very ideal， using the modified agent mixed with different agent can increase the effect to a certain extent.
Key words： heavy metal；soil improvement；improvement agent
1 土壤重金屬污染途徑
隨著工業(yè)化進(jìn)程的逐步深入，農(nóng)業(yè)發(fā)展加速，廢棄物逐步增多且相關(guān)處理措施不當(dāng)，這導(dǎo)致農(nóng)田中土壤重金屬含量逐步增加。農(nóng)業(yè)部曾對全國土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，重金屬超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品占污染物超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品總面積80%以上[1]，土壤重金屬超標(biāo)率更是達(dá)到了12.1%[2]。據(jù)國外相關(guān)研究得知，土壤重金屬含量已經(jīng)達(dá)到影響作物生長的地步[3-4]。而龍新憲等人的研究發(fā)現(xiàn)：土壤重金屬離子含量達(dá)到一定程度，這些重金屬離子將通過被植物吸收而進(jìn)入食物鏈，最終威脅人類身體健康[5-7]。同時(shí)，重金屬污染的表層土還會通過風(fēng)力和水力等作用進(jìn)入大氣引發(fā)大氣污染、地表水污染等生態(tài)環(huán)境問題[8]。
1.1 大氣運(yùn)動(dòng)
大氣運(yùn)動(dòng)是土壤重金屬污染來源的一個(gè)重要途徑[9]。大氣成分并不是一直不變而是隨著地球演化而變化，大氣中的成分做周而復(fù)始的循環(huán)，這其中就包括某些重金屬。近年來工業(yè)飛速發(fā)展，大量化石燃料被燃燒，其釋放的酸性氣體和某些重金屬粒子參與到大氣循環(huán)當(dāng)中。
大氣運(yùn)動(dòng)主要有2個(gè)方面體現(xiàn)。一方面來自工業(yè)、交通的影響，Bermudied等[10]研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)、交通影響重金屬的大氣沉降，如阿根廷爾多瓦省的小麥和農(nóng)田地表中的Ni、Pb、Sb等來自于此。Kong[11]通過對撫順市不同類型大氣PM10顆粒中的Cr、Mn、Co等多種重金屬含量檢測發(fā)現(xiàn)，機(jī)動(dòng)車排放、工業(yè)廢氣向大氣中排放重金屬而后進(jìn)行大氣沉降。另一方面來自礦山開采和冶煉[9]所帶來的大氣沉降也是土壤重金屬的重要來源，常熟某電鍍廠附近土地發(fā)現(xiàn)Zn和Ni的污染現(xiàn)象，該污染隨著距離增加而污染減輕，同時(shí)Zn的污染逐年加劇[12]
1.2 污水農(nóng)用
污水農(nóng)用指的是利用下水道污水、工業(yè)廢水、地面超標(biāo)污水等對農(nóng)田灌溉。據(jù)我國農(nóng)業(yè)部的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)灌溉區(qū)內(nèi)重金屬污染面積占灌溉總面積的64.8%，其中輕度污染占46.7%，中度占9.7%，重度占8.4%[13]。天津種植的油麥菜有60%受到污染[14]。昊學(xué)麗等[15]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沈陽市渾河、細(xì)河等河渠周邊農(nóng)田中Hg、Cd含量分?jǐn)?shù)高于遼寧土壤背影值，更是嚴(yán)重高出國家二級土壤標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)人員對保定、西安、北京等地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)上述地區(qū)的污灌區(qū)表層土出現(xiàn)不同程度的重金屬污染現(xiàn)象[16-17]。不僅國內(nèi)如此，國外也同樣有此問題，如倫敦、米蘭等地一直使用污水灌溉[18]。在缺水地區(qū)污水農(nóng)灌更是應(yīng)用廣泛，巴基斯坦26%的地方使用污水灌溉，加納則約有11 500 hm2使用污水灌溉，而墨西哥則達(dá)到了2.6×105 hm2[19]。杜娟等[20]模擬污灌的研究發(fā)現(xiàn)，表層土中的Zn、Cd、As等含量均有增加，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)土壤中的鹽分含量逐步累積
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關(guān)鍵詞：重金屬土壤污染土壤修復(fù)
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
中圖分類號： Q938.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
土壤中的重金屬污染有長期性、不可逆性和隱蔽性的特點(diǎn)。當(dāng)有害重金屬累積到一定數(shù)量,不僅會使土壤發(fā)生退化,降低農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量,還會通過淋洗、徑流作用污染到地表水甚至地下水,甚至可能因?yàn)槿祟惓缘搅酥苯邮艿蕉竞Φ闹参锒：Φ缴眢w。一直以來，國內(nèi)外的技術(shù)人員都在積極研究對受重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù),并取得了不錯(cuò)的成績。本文將具體介紹幾種修復(fù)技術(shù)并展望其未來的發(fā)展。
一、重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析
（一）工程措施。主要分為深耕翻土、換土和客土。土壤僅受輕度污染時(shí)采用深耕翻土的方法, 而治理重污染區(qū)時(shí)則采用客土或者換土的方法。工程措施對于修復(fù)土壤的重金屬污染有很好的效果, 它的優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)定和徹底, 但也存在實(shí)施工程較大、投資費(fèi)用較高, 且容易破壞土體結(jié)構(gòu)使土壤肥力下降等問題。
（二）物理修復(fù)技術(shù)。主要分為電熱修復(fù)、土壤淋洗、電動(dòng)修復(fù)等。針對面積小且污染重的土壤進(jìn)行修復(fù), 適應(yīng)性廣，也是一種治本的措施, 但在操作中可能發(fā)生二次污染破壞土壤結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致肥力下降。
1、電熱修復(fù)。電熱修復(fù)是指通過高頻電壓產(chǎn)生熱能和電磁波,加熱土壤, 將土壤顆粒中的污染物解吸出來, 并從土壤內(nèi)分離出易揮發(fā)的重金屬,達(dá)到修復(fù)的效果。主要針對修復(fù)土壤被Se或Hg等重金屬污染的情況。此外，也可以將土壤置于高溫高壓中,使之變成玻璃態(tài)物質(zhì), 最終從根本上修復(fù)了土壤中重金屬的污染。
2、土壤淋洗。淋洗法是指用淋洗液沖洗受到污染的土壤,將吸附在土壤顆粒中的重金屬變成金屬試劑絡(luò)合物或溶解性離子,再收集淋洗液并回收重金屬。此法適用于輕質(zhì)土壤,修復(fù)效果相對較好, 但其花費(fèi)也相對較高。
3、電動(dòng)修復(fù)。電動(dòng)修復(fù)是指在電場的作用下, 用電遷移、電泳或電滲透的方式, 將污染物從土壤中帶至電極的兩端, 通過工程化的收集系統(tǒng)對其進(jìn)行集中清理。目前該技術(shù)因其良好的修復(fù)效果已被發(fā)展進(jìn)入商業(yè)化的階段。
（三）化學(xué)修復(fù)?；瘜W(xué)修復(fù)是指將天然礦物、有機(jī)質(zhì)、固化劑以及化學(xué)試劑等物質(zhì)加入土壤, 改變其Eh、PH值等理化性質(zhì), 并通過氧化還原、吸附、沉淀、抑制、絡(luò)合螯合及拮抗等作用降低重金屬本身的生物有效性。
（四）生物修復(fù)。生物修復(fù)是一種通過生物技術(shù)來修復(fù)土壤的新方法。主要利用生物去削減、凈化重金屬或降低其毒性。此法效果好又易于操作, 因而越來越受到人們的青睞, 成為幾年來污染土壤修復(fù)研究中的熱點(diǎn)。
1、植物修復(fù)技術(shù)。這是一種通過自然生長和遺傳作用來培育植物對受重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)。根據(jù)機(jī)理和作用過程的不同, 此修復(fù)技術(shù)又可分為植物提取、植物穩(wěn)定和植物揮發(fā)三種類型。
⑴植物提取。用重金屬超積累植物把從土壤中吸收到的重金屬污染物轉(zhuǎn)移到地上的部分, 再收割地上部分并對其進(jìn)行集中處理,從而降低土壤中的重金屬含量，并達(dá)到可以接受的水平。
⑵植物穩(wěn)定。用超累積植物或耐重金屬植物使重金屬的活性降低, 減少了重金屬通過空氣擴(kuò)散而污染環(huán)境或是被淋洗入地下水中的可能性。
2、微生物修復(fù)技術(shù)。通過土壤中存在的某些微生物能氧化、沉淀、吸收或還原金屬物質(zhì), 從而降低了土壤中金屬的毒性。此外, 存在于微生物細(xì)胞中的金屬硫蛋白對Cu、Hg、Cd、Zn等重金屬有強(qiáng)烈的親和性,而且它對重金屬也有富集作用最終能抑制毒性的擴(kuò)散。但微生物只能對小范圍污染的土壤進(jìn)行修復(fù)，因此其能力有限。
二、對重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)未來發(fā)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頭。所謂控制污染源，是指控制土壤中進(jìn)入污染物的速度和數(shù)量，并通過自身的自然凈化作用消化污染物，消除土壤污染。其具體措施包括：①推廣閉路循環(huán)和無毒工藝，減少甚至消除排放污染物的行為，回收處理工業(yè)“三廢”，變害為利；②加強(qiáng)對污灌區(qū)中用于灌溉的污水的水質(zhì)監(jiān)測，掌握水中污染物的含量、成分及動(dòng)態(tài)，消除含有高殘留污染物且不易降解的污染物隨水流入土壤中的情況；③建立監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對轄區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境的質(zhì)量定期進(jìn)行檢測，并建立檔案，按優(yōu)先次序開展調(diào)查研究并制定實(shí)施相應(yīng)對策。
在過去的20 年里,我國對重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究工程越來越重視,政府也一直致力于制定相應(yīng)的策略來修復(fù)受到污染的土壤,但由于其高額的支出而難以被大規(guī)模應(yīng)用在改良污染土壤的工作中。此外，實(shí)施中還常常因?yàn)榇胧┎划?dāng)而破壞了土壤結(jié)構(gòu)，降低了生物活性，最終導(dǎo)致土壤肥力退化。鑒于我國國土寬廣，土壤類型復(fù)雜多樣，在對土壤污染現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查時(shí)，要著重制定重金屬在土壤中含量限額的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，積極出臺有關(guān)的土壤污染防止法，實(shí)施土壤污染的防治規(guī)劃及具體措施,修訂并貫徹開展污灌水質(zhì)、粉煤灰及其余廢棄物在農(nóng)田中施用的標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)的基礎(chǔ)研究?？傊?當(dāng)前我們迫切需要緊密結(jié)合土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)、遺傳學(xué)、化學(xué)、微生物學(xué)、植物學(xué)、環(huán)境和生態(tài)學(xué)、微生物學(xué)等多種學(xué)科, 研究開發(fā)修復(fù)污染土壤的應(yīng)用技術(shù),加快對重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的步伐。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：重金屬；土壤重金屬污染；生物修復(fù)技術(shù)
土壤重金屬污染問題越來越引起人們的關(guān)注，它具有長期性、累積性、潛伏性和不可逆性等特點(diǎn)。土壤一旦遭受重金屬污染，不僅危害大、治理成本高，而且較難以消除。 “十二五”期間，我國將元素鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）和砷（As）列為重金屬污染防控的重點(diǎn)元素。2014年4月，環(huán)保部和國土部聯(lián)合的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染嚴(yán)重。全國第二次土地調(diào)查結(jié)果顯示，我國中重度污染耕地大約為5000萬畝。
被重金屬污染的土壤不僅對作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)有影響，而且會通過食物鏈放大富集進(jìn)入人體，極低濃度就能破壞人體正常的生理活動(dòng)，損害人體健康[1]。土壤污染影響到整個(gè)人類生存環(huán)境的質(zhì)量。重金屬污染已成為一個(gè)亟待解決的環(huán)境問題。
1、土壤中重金屬的來源及危害
土壤中重金屬的來源可分為天然來源和人為來源。天然來源是由于土母質(zhì)本身含有重金屬，不同的母質(zhì)、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。人為來源主要是來自人類的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)以及生活垃圾，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出，黑色金屬、有色金屬、皮革制品、造紙、石油煤炭、化工醫(yī)藥、礦物制品、金屬制品和電力等行業(yè)，重污染企業(yè)用地及周邊土壤存在超標(biāo)現(xiàn)象。
近年來，突發(fā)性的環(huán)境污染事件驟增，特別是重金屬污染事件。突發(fā)的環(huán)境事件會導(dǎo)致重金屬在短時(shí)間內(nèi)高濃度地進(jìn)入環(huán)境，產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。2008年，我國相繼發(fā)生了貴州獨(dú)山縣、湖南辰溪縣、廣西河池、云南陽宗海等多起砷污染事件。2009年8月以來，又發(fā)生了陜西鳳翔兒童血鉛超標(biāo)、湖南瀏陽鎘污染及山東臨沂砷污染事件。2014年，湖南衡東縣兒童血鉛超標(biāo)事件，300多名兒童被查出血鉛含量超標(biāo)。據(jù)美國學(xué)者統(tǒng)計(jì)表明，城市兒童血鉛與城市土壤鉛含量呈顯著的指數(shù)關(guān)系[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國約有3萬多公傾土地受汞的污染，有1萬多公傾土地受鎘的污染，每年僅生產(chǎn)“鎘米”就達(dá)5萬t以上，而每年因污染而損失的糧食約1200萬t，嚴(yán)重影響了我國的糧食生產(chǎn)和食品安全[3]。這些重金屬污染事件有些是由于管理不當(dāng)、交通事故等人為原因?qū)е碌?，有些則是環(huán)境長期受到污染、污染物含量超過環(huán)境容量而突然爆發(fā)的結(jié)果?！吧槎尽薄把U”“鎘米”等重金屬污染事件頻發(fā)，讓重金屬污染成為最受關(guān)注的公共事件之一。重金屬污染問題已日益嚴(yán)重，土壤重金屬的治理和修復(fù)已迫在眉睫。
2.重金屬土壤污染治理生物修復(fù)技術(shù)
目前，國內(nèi)外較成熟的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)有物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法等，本文主要就土壤重金屬修復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)介紹。生物修復(fù)技術(shù)主要有植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)修復(fù)技術(shù)和組合修復(fù)技術(shù)。
2.1植物修復(fù)技術(shù)
根據(jù)Cunningham等人的定義，植物修復(fù)是利用綠色植物來轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化污染物，使其對環(huán)境無害[4]。根據(jù)機(jī)理的不同，土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)有3中類型：植物固定、植物揮發(fā)和植物提取。目前研究最多且最有發(fā)展前景的植物修復(fù)技術(shù)為植物提取。植物提取是指將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上，該種植物對土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，將植物收獲并進(jìn)行妥善處理（如灰化處理）后即可將該重金屬從土體中去除，達(dá)到治理污染與生態(tài)修復(fù)的目的，這種特定的植物被稱為超積累植物。植物修復(fù)法成本低，可有效避免二次污染，對環(huán)境擾動(dòng)小。目前，全球已發(fā)現(xiàn)的超積累植物大約500種，大部分是關(guān)于鎳的超富集植物。在我國已經(jīng)發(fā)現(xiàn)寶山堇菜、龍葵、馬藺、三葉鬼針草對Cd有富集作用，蜈蚣草[5]和大葉井口邊草[6]對As有富集作用，圓錐南芥[7]屬多重金屬富集植物，對Pb、Zn、Cd均有富集作用。植物修復(fù)技術(shù)可同時(shí)修復(fù)土壤及周邊水體；成本低；能夠美化環(huán)境，可提高土壤的肥力。植物修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)：超富集植物個(gè)體矮小，生長緩慢，修復(fù)周期很長；超富集植物對重金屬具有較強(qiáng)的選擇性和拮抗性；植物收割后，需要進(jìn)行特殊處理，否則易造成二次污染；異地引種將對當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有詷?gòu)成潛在威脅。適用于大面積農(nóng)田土壤修復(fù)。
2.2微生物修復(fù)技術(shù)
微生物修復(fù)技術(shù)是利用微生物（如藻類、細(xì)菌、真菌等）的生物活性對重金屬的親和吸附或轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物，從而降低重金屬的污染程度。微生物不能降解和破壞重金屬，但可通過改變它們的化學(xué)或物理特性而影響金屬在環(huán)境中的遷移與轉(zhuǎn)化。研究證明，土壤中鉻可以在微生物還原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性，以達(dá)到修復(fù)鉻污染土壤的目的[8]。微生物修復(fù)效果好、投資小、費(fèi)用低、易于管理與操作、不產(chǎn)生二次污染。但是微生物修復(fù)的專一性強(qiáng)，很難同時(shí)修復(fù)多種復(fù)合重金屬污染土壤；應(yīng)用難度大。
2.3農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)
農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)包括農(nóng)藝修復(fù)和生態(tài)修復(fù)，前者是改變耕作制度，調(diào)節(jié)種植作物品種，種植不進(jìn)入食物鏈的植物，選擇能降低土壤重金屬污染的化肥，或增施能夠固定重金屬的有機(jī)肥等來降低土壤重金屬污染；后者調(diào)節(jié)土壤水分、養(yǎng)分、pH值和土壤氧化還原狀況及氣溫、濕度等生態(tài)因素，調(diào)控污染物所處環(huán)境介質(zhì)，但該技術(shù)修復(fù)周期長、效果不明顯。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)環(huán)境友好，代價(jià)小。但需要大量的調(diào)研，基礎(chǔ)研究，改變種植習(xí)慣。適用于大面積低污染農(nóng)田土壤。
2.4組合修復(fù)技術(shù)
植物組合修復(fù)技術(shù)是將植物修復(fù)技術(shù)與其他土壤重金屬污染治理方法（比如物理、化學(xué)等修復(fù)技術(shù)）綜合利用形成的組合技術(shù)，與單一重金屬治理技術(shù)相比，植物組合修復(fù)技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。有代表的有螯合劑-植物組合修復(fù)技術(shù)，螯合劑與土壤中的重金屬發(fā)生螯合作用，形成水溶性的金屬―螯合劑絡(luò)合物，改變重金屬在土壤中的賦存形態(tài)，提高重金屬的生物有效性，強(qiáng)化植物對重金屬的吸收。另外還有基因工程-植物組合修復(fù)技術(shù)及微生物-植物組合修復(fù)技術(shù)等。
3、展望
隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，人們對土壤重金屬污染的認(rèn)識越來越深刻，越來越重視，如何防控和治理土壤重金屬已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在今后的土壤重金屬污染治理中，首先應(yīng)以源頭控制，即有效地降低重金屬污染物的排放，這主要有賴于國家環(huán)境政策與法規(guī)的不斷完善和工礦企業(yè)技術(shù)革新的落實(shí)。其次就是土壤的修復(fù)技術(shù)，針對土壤污染的復(fù)雜性、多樣性及復(fù)合性，在修復(fù)時(shí)要綜合考慮污染物的性質(zhì)、土壤條件、投資成本等各方面的因素，從單一的修復(fù)技術(shù)向多數(shù)聯(lián)合的修復(fù)技術(shù)、綜合集成的工程修復(fù)技術(shù)發(fā)展，選擇最適合的修復(fù)技術(shù)或組合， 達(dá)到高效、節(jié)約的雙重效果。
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【關(guān)鍵詞】化工行業(yè)；水體及土壤污染；重金屬污染
隨著化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對金屬礦產(chǎn)品的需求也呈現(xiàn)日益增長的趨勢。小到餐廳廚房的炊具以及珠寶首飾，大到核工業(yè)的核能物質(zhì)。而由金屬污染引發(fā)的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，其對生態(tài)系統(tǒng)中水體及土壤的破壞基本上難以修復(fù)，并且人為的改造和維護(hù)也很難進(jìn)行。尤其是前段時(shí)間的“牛奶河”事件再一次為我們敲響了環(huán)境保護(hù)的警鐘以及讓我們清楚地看到化工行業(yè)引起的水體及土壤重金屬污染的現(xiàn)狀和不爭的事實(shí)。
一、重金屬污染的種類及來源
所謂重金屬污染，是指由重金屬及其化合物引起的環(huán)境污染。尤其是由化工行業(yè)引起的水體及土壤重金屬污染具有永久性以及明顯的累積效應(yīng)。如下圖為重金屬在水體及土壤中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理[1]。
1.1 水重金屬污染
重金屬在水體中積累到一定的限度就會對水體-水生植物-水生動(dòng)物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，并可能通過食物鏈直接或間接地影響到人類的自身健康[2]。對水質(zhì)產(chǎn)生污染的重金屬主要有Cd、Pb、As、Hg、Cr和Co等。其中以Hg的毒性最大，Cd次之。此外，As由于其毒性可將其歸為重金屬污染。
1.2 土壤重金屬污染
土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)將重金屬帶入到土壤中，致使土壤中重金屬含量明顯高于背景含量、并可能造成現(xiàn)存的或潛在的土壤質(zhì)量退化、生態(tài)與環(huán)境惡化的現(xiàn)象[1]。污染土壤的重金屬包括生物毒性顯著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。
1.3 重金屬污染的來源
重金屬的污染主要來源化學(xué)工業(yè)污染，污染源主要有冶煉、化工、電鍍、電子、制革等行業(yè)排放的“三廢”等以及民用固體廢棄物不合理填埋堆放和大量化肥、農(nóng)藥的施用，使得各種重金屬污染物以單質(zhì)或離子形態(tài)進(jìn)入水體、土壤以及人體[2]。
二、重金屬污染的防治措施
2.1水體重金屬污染的防治對策
2.1.1 控制水體重金屬污染源
控制重金屬污染源，預(yù)防水體的污染。一方面要加強(qiáng)水資源的管理力度；另一方面要嚴(yán)格控制各種污水的排放源頭以及監(jiān)督、管理和控制有關(guān)工業(yè)部門和改革其生產(chǎn)工藝[3]。
2.1.2 水體重金屬污染的工程治理
目前常用的治理水體重金屬污染的工程工程措施主要有三類，即物理處理法、化學(xué)處理法及生物處理法[3]。
2.1.2.1 物理和化學(xué)方法
物理和化學(xué)方法屬于傳統(tǒng)處理重金屬污染水體的的措施，包括沉淀法、螯合樹脂法、高分子捕集劑法、天然沸石吸附法、膜技術(shù)、活性炭吸附工藝以及離子交換法等[4]。物理和化學(xué)方法具有凈化效率高、周期較短等優(yōu)點(diǎn)；但存在選擇性小、流程長、操作麻煩以及處理費(fèi)用高等缺點(diǎn)。
2.1.2.2 生物處理法
生物處理法相對常規(guī)水處理法有投資小、成本低以及工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。國外，Groudeva等[5]（2001） 對用生物修復(fù)水體的重金屬污染作了最新的綜述?？傊?，水體有害重金屬的生物修復(fù)技術(shù)有著廣泛、低廉的原材料及很好的前景。
2.2 土壤重金屬污染的防治對策
土壤受重金屬污染后，蓄積在土壤中的有害重金屬能遷移到水、空氣和植物中難以消除[6]。因此，土壤受重金屬污染應(yīng)以“預(yù)防為主”。
2.2.1 綜合防護(hù)措施
控制和消除土壤的重金屬污染源，同時(shí)采取消除土壤中的重金屬污染物或控制重金屬污染物遷移轉(zhuǎn)化的措施，使其不能進(jìn)入食物鏈[6]。
2.2.2 生物防治
土壤污染物質(zhì)可通過生物降解或植物吸收而凈化土壤。如羊齒鐵角蕨植物對土壤中Cd的吸收率可達(dá)10%，多年可使土壤Cd含量降低50% [7]。
2.2.3 施加抑制劑
土壤施加某種抑制劑，可改變重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，減少作物吸收，如使用石灰可增加土壤PH，使Cu、Zn、Hg、Cd等金屬或氫氧化物沉淀。研究表明，施用石灰后稻米含Cd量可降低30%[6]。
三、結(jié)論
隨著水體及土壤重金屬污染的日益嚴(yán)重化以及重金屬污染物進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后造成難以修復(fù)的危害，其正越來越為人們所了解和重視。目前重金屬污染的治理方法以物理化學(xué)方法為主，生物修復(fù)技術(shù)作為經(jīng)濟(jì)、高效和環(huán)保的治理技術(shù)在治理和防治重金屬污染方面將發(fā)揮更大作用。新型高效的水體及土壤重金屬污染防治措施有待優(yōu)化及創(chuàng)新。
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