一、土壤重金屬污染的危害有哪些？如何消除和減少土壤的重金屬污染？

污染土壤的重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素。過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營養失調，鎘并州、汞等元素在作物籽實中富集系數較高，即使超過食品衛生標準，也不影響作物生長、發育和產量，此外汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細菌活動，影響氮素供應。重金屬污染物在土壤中移動性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進入人體后，潛在危害極大。消除和減少土壤的重金屬污染，首先應以預防為主。預防的重點應放在對各種污染源排放進行濃度和總量控制；對農業用水進行絕擾蔽經常性監測、監督，使之符合農田灌溉水質標準；合理施用化肥、農藥，慎重使用下水污泥、河泥、塘泥；利用城市污水灌溉，必須進行凈化處理；推廣病蟲草害的生物防治和綜合防治，以及整治礦山防止礦毒污染等。改良治理方面，分為物理化學生物三類。但三種方法聯合使用才是最佳途徑。因重金屬污染者采用排土、客土改良或使用化學改良劑，以及改變土壤的氧化還原條件使重金屬轉變為難溶物質，降低其活性；對有機污染物如三氯乙醛可采用松土、施加堿性肥料、翻耕曬壟、灌水沖洗等措施加以治理。這是針對污染嚴重且污染集中的土壤。生物方法，這是微生物和植物的作用大些。微生物的作用類似化學改良劑，將重金屬粒子轉化為難溶物質。植物的作用主要是吸附吸收土壤中的重金屬粒子，將土壤重金屬逐漸吸收。消除和減少土壤重金屬一定要注意防止二次污染，即土壤中的污水要采取措施不外流，種植在污染區域的植物，生長在污染地區的動物，不能食李拆用，不能進入人類的食物鏈。

二、土壤重金屬修復劑有哪些

土壤修復調理劑

鹽漬化土地調理

重金屬污染修復

土壤修復改良劑

沸石具有極強的吸附性、離子交換性、催化性、耐酸堿性、耐輻射性，無毒無害無殘余，對土壤污染治理、改善土壤貧瘠化、鹽漬化、解決土壤板結等題具有顯著效果，是治理土壤污染，發展綠色農業、有機農業的理想產品。

產品主要功能：

●銀源納?治污染：去除重金屬污染、放射性污染。

■?通過沸石與重金屬元素發生吸附、離子交換等反應，可將土壤中的鎘、鉻、鉛、砷、汞等重金屬污染裂汪物，以及鍶、銫等放射性元素固化、鈍化在沸石孔腔中，降低其生物有效性和在土壤中的遷移性，減少農作物吸收污染物質和向食物鏈轉移的風險，避免人們食用受污染的農作物而產生的中毒威脅。

■?特別是沸石具鋒沒有耐輻射性，對鍶、銫等放射性元素具有極好的去除作用，這是其他修復藥劑或環保材料所不能實現的功能。

三、重金屬污染土壤修復原理？

植物修復技術是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學元素的理論為基礎，利用植物及其共存微生物體系清除環境中污染物的一項環境污染治理技術。目前國內外對植物修復技術的基礎理論研究和推廣應用大多限于重金屬元素，因此狹義的植物修復技術也主要指利用植物清除污染土壤中的重金屬。但是，隨著對重金屬植物修復技術研究的深入，特別是重金屬耐受和超積累植物及其根際微生物共存體系的研究，植物修復技術的涵義和應用得到了延伸。如美國阿崗國家實驗室利用野生植物建立各種生物反應器，凈化石油天然氣生產過程中產生的污水及其污染物，如Newman等（1997）用白楊樹來修復三氯乙烯（TCE）污染的地下水。在這些植物修復技術中，根際耐性微生物和化學添加劑的強化作用使修復效果更加理想，大大改進了植物修復技術。

植物修復是生迅納物治污工程中一個非常獨特的治理技術，與物理的、化學的和微生物的處理技術相比，有其獨特的優點；但同時植物修復技術本身及發展過程中也存在一些問題，灶模需要進一步研究解決。植物修復技術的優缺點具體見表5-1。

表5-1 植物修復技術的優缺點（Glass 2000）

優點 缺點

成本低廉 修復時間較長，處理過程比物理化學處理慢

原位的、主動的修復 不能修復所有污染對象，只針對淺層地下水、表層土壤和沉積物

凈化與美化環境 生物降解產物的生物毒性還不清楚

增加土壤有機質和肥力 超積累植物吸收重金屬的分子、生化、生理過程有待深入闡明，限制了植物修復的潛力發揮

環境擾動小 食草動物對修復植物的取食行為使污染物進入食物鏈

大面積處理 修復植物的后期處置問題難以解決

易為公眾所接受 外來修復植物種類可能對當地畝辯沒的土壤、生物多樣性產生不良影響

土壤修復

土壤是人類賴以生存的重要資源，目前，我國土壤環境問題形勢嚴峻。礦區開采、企業三廢排放、化肥農藥等農用化學品過量施用、畜禽糞便和垃圾處理不當，以及土壤酸化等造成土壤重金屬和有機污染物污染問題日益突出。如何高效修復重金屬污染土壤已成為修復領域關注的焦點問題。

那么，什么是重金屬污染？怎么對重金屬污染土壤進行修復？今天，我們一起來聊聊重金屬污染土壤的修復技術——

一

什么是土壤重金屬污染？

土壤重金屬污染（heavy metal pollution of the soil），是指因人類活動使得土壤中的微量金屬元素含量超過背景值，因過量沉積而引起的含量過高，統稱為土壤重金屬污染。這些“重金屬”包括汞、鎘、鉛、鉻等毒性金屬元素和類金屬（如砷）等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素。

土壤重金屬污染少量是因自然原因產生，其主要來源還是因人為活動，如工礦企業生產的廢水、污泥等含重金屬廢物；農業生產中使用的農藥、殺蟲劑；冶煉企業和汽車排放廢氣的重金屬沉降等。

土壤重金屬污染對農業生產、人類食物、自然生態、水土環境、人居環雀段配境都會產生影響。近年來，隨著“毒地”、“鎘大米”等事件出現，我國對于重金屬污染土壤修復的關注力度也在逐漸加大。

重金屬污染土壤元素難以被自然降解，只會發生形態的變化和遷移。因此，各種修復技術都是圍繞“去除”這一核心來進行的。目前，重金屬污染的修復主要有兩種途徑：

1、改變重金屬的存在狀態，降低其活性，使其鈍化，脫離食物鏈，減小其毒性；

2、利用特殊植物吸收土壤中的重金屬，然后將該植物除去或用工程技術將重金屬變為可溶態、游離態，再經過淋洗，然后收集淋洗液中的重金屬，從而達到回收重金屬和減少土壤中重金屬的雙重目的。

一般來說，重金屬污染土壤修復技術大致可以分為：物理修復、化學修復、生物修復以及聯合修復等。

二

土壤物理修復技術

重金屬污染土壤物理修復技術主要包括物理工程措施、玻璃化技術、淋洗法、冰凍土壤修復技術、電動力學法和蒸氣浸提修復。

物理工程措施主要有排土、換土、去表土、客土和深耕翻土等措施。排土、換土、去表土和客土的修復施工工程量較大，且存在污土的處理問題。深耕翻土是采用深耕，上下翻動土壤層，降低表層土壤中的重金屬含量。

物理工程措施中較常見的是客土和污土相結合，將一定量的干凈客土和污土成比例混合，從而使得土壤中的重金屬含量降低。深耕翻土在污染較輕的土壤修復過程較常見，客土和換土多用于重污染土壤修復工程。目前，一些發達國家在土壤污染較重的地區試行土壤重金屬固化技術和挖土深埋包裝技術。

玻璃化技術是在高溫高壓條件下，被重金屬污染的土壤形成玻璃態結構，使得土壤中的重金屬被固定穩定化。玻璃化技術能夠從根本上去除土壤中重金屬的污染，去除速度快，但技術工程量大，且費用較高，比較多的是用于對重頃指金屬污染很重的區域進行搶救性燃檔修復。

土壤淋洗是通過注入和抽吸淋洗液，淋洗液和污染的土壤充分混合，土壤中的重金屬通過溶解、乳化和化學作用滲入到淋洗液中，隨淋洗液的吸出而去除的修復技術。該技術是將淋洗液注入污染的土壤，再用泵將吸附過污染物的淋洗液抽吸處理，一般需要用清潔的淋洗液反復多次淋洗，然后對污染的淋洗液進行收集處理與回用。

冰凍土壤修復是圍繞已知的污染源在地下以等距離的形式垂直安放合適的管道，再在管道內輸送入無害的冰凍劑，凍結土壤中的水分，形成地下凍土屏障，防止土壤中的重金屬遷移擴散。

電動修復技術是通過電流的作用，在電場的作用下，土壤中的重金屬離子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)以電透滲和電遷移的方式向電極運輸，然后集中收集處理。電動修復方法特別適合于低滲透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流動方向。有研究發現，土壤pH、緩沖性能、土壤組分及污染金屬種類會影響修復的效果。有研究者模擬Cd污染土壤，在電場強度為1V.cm-1的條件下研究修復效果，且較低的pH值和較高的氧化還原電位都有利于Cd的解吸并加速修復過程。

物理修復法是最通用的土壤修復法，廣泛應用于各種污染土壤情況。根據不同土壤質地、通透性和污染物類型，以及具體的修復后土壤可再利用價值，就可以選擇不同的土壤修復方法，在成本一定的情況下，達到良好的土壤修復效果。

三

土壤化學修復技術

相對于物理修復，重金屬污染土壤的化學修復技術發展較早，主要有以下幾種：

1. 土壤淋洗技術，可分為原位淋洗技術和異位淋洗技術兩種。

原位淋洗技術：在田間直接將淋洗劑加入污染土壤，經過必要的混合，使土壤污染物溶解進入淋洗溶液，而后使淋洗溶液往下滲透或水平排出，最后將含有污染物的淋洗溶液收集、再處理的技術。原位淋洗技術是為數不多的可從土壤中去除重金屬的技術之一。

影響技術有效性的重要因素是土壤的性質，其中最重要的是土壤質地和陽離子交換量。最適于砂粒和礫石占50%以上的、陽離子交換量低于10cmol/kg的土壤。淋洗劑對于促進污染物從土壤的解吸并溶入溶液是不可缺少的。淋洗劑應是高效的、廉價的、二次污染風險小的。常用的淋洗劑有水和化學溶液。溶液通常包括稀的酸、堿、螯合劑、還原劑、絡合劑以及表面活性劑溶液等。

1987～1988年間，荷蘭曾采用該技術(原位土壤淋洗技術)對一個鎘污染土壤進行處理。他們用0.001mol˙L-1 HCl對6000㎡的土地上大約30000 m的砂質土壤進行了處理。經過處理，土壤鎘濃度從原來的20mg˙kg-1以上降低到1mg˙kg-1以下，處理費用大約50英鎊˙m-3。

異位淋洗技術：將污染土壤挖掘出來，用水或其他化學溶液進行清洗使污染物從土壤分離開來的一種化學處理技術。質地較輕的土壤適合于本技術，黏重的土壤處理起來比較困難。一般認為，黏粒含量超過30%～50%的土壤不宜采用本技術。

有機質含量高的土壤處理起來也很困難，因為很難將污染物分離出來。土壤清洗技術適用于各種污染物，如重金屬、放射性核素、有機污染物等。美國的新澤西州，曾對19000t重金屬污染的土壤和污泥進行了異位清洗處理。處理前銅、鉻、鎳的含量均超過10000 mg˙kg-1，處理后土壤中鎳的平均濃度是25 mg˙kg-1，銅的平均濃度是110 mg˙kg-1，鉻是73 mg˙kg-1。

2. 原位化學氧化技術：主要通過混入土壤的氧化劑與污染物發生氧化反應，使污染物降解成為低含量、低移動性產物的技術。

在污染區的不同深度鉆井，利用泵將氧化劑注入土壤，從另一個井可將氧化劑抽提出來。含有氧化劑的廢液可以重復使用。原位化學氧化修復技術適用于被油類、有機溶劑、多環芳烴、農藥以及非水溶性氯化物所污染物的土壤。常用的氧化劑有K2MnO4、H2O2和O3，溶解氧有時也可以作為氧化劑。

1997年，在美國的阿拉巴馬州，曾采用原位化學氧化修復技術對一個受到高密度非液相液體污染的黏質土壤進行處理。

3. 溶劑提取技術，這是一種異位修復技術。在該過程中，污染物轉移進入有機溶劑或超臨界液體，而后溶劑被分離進一步處理或棄置。溶劑提取技術使用的是非水溶劑，因此不同于一般的化學提取和土壤淋洗。

處理之前首先準備土壤，包括挖掘和過篩。過篩的土壤可能要在提取之前與溶劑混合，制成漿狀。被溶劑提取出的有機物連同溶劑一起從提取器中被分離出來，進入分離器進行進一步分離。在分離器中由于溫度或壓力的改變，有機污染物從溶劑中分離出來。溶劑進入提取器中循環使用，濃縮的污染物被收集起來進一步處理，或被棄置。干凈的土壤經過濾和干化，可以進一步使用或棄置。干燥階段產生的蒸氣應該收集、冷凝，進一步處理。

這種土壤修復技術在實施過程中，不帶入新的污染物，不產生二次污染，不會對土壤環境、農作物和周邊環境以及人群健康產生不利影響，風險可接受。

四

土壤生物修復技術

土壤生物修復技術（Soil Bioremediation，也稱生物恢復、生物整治等），其利用生物技術和方法來消除土壤污染并使土壤功能恢復。廣義的土壤生物修復技術包括動物修復、植物修復和微生物修復。

動物修復中，最常使用的動物是蚯蚓。蚯蚓作為大型土壤動物，是土壤中的主要動物類型，其生物量占據土壤動物總量的將近三分之二。蚯蚓在土壤中的活動能夠促進枝葉的降解、有機物質的分解和無機化，并為土壤增添部分速效成分，微生物活動對促進硝化細菌活動、改善土壤理化結構有積極作用。蚯蚓在重金屬污染土壤修復中的作用，體現在蚯蚓對重金屬的耐性、富集吸收以及活化作用。專家研究表明，蚯蚓對重金屬有耐受性，并能夠吸收土壤中的重金屬，并對重金屬有富集作用，可以利用蚯蚓處理土壤和污泥中的重金屬污染問題。

植物修復指利用由植物本身及其根際圈微生物組成的體系清潔污染土壤，一般認為植物修復是利用重金屬超積累植物提取土壤中的重金屬，并從土壤中去除 。

超積累植物（Hyperaccumulator）這一概念最先由Brooks提出，用于命名莖中金屬鎳的干重含量大于1000mg/kg的植物。目前對超積累植物的認定已經不局限于對金屬鎳的積累，凡是能超量積累一種或者同時超量積累幾種重金屬元素的植物，都被認定為超積累植物。世界上已被認定為超積累植物超過400種，三分之二以上對Ni超量積累。

根據修復植物在某一方面的修復功能，可將植物修復分為以下五種基本類型：植物降解修復（Phytodegradation）、根際圈生物降解修復（Rhizosphere biodegradation）、植物提取修復（Phytoextraction）、植物揮發修復（Phytovolatilization）和植物穩定修復（Phytostabilization）。

植物修復對成本、技術要求較低，操作也簡便，如小花南芥對鉛鋅復合污染的治理、蜈蚣草對砷污染的治理等。但同時對植株的生物量和耐受性也提出更高要求，且受土質和氣候的影響較大，總體來看，還是處于發展中的一項技術。

土壤微生物是土壤中不可或缺的生命體，微生物的豐度和密度可以指示污染土壤的生態系統的穩定性，并具備修復土壤的潛能。微生物修復是指，利用天然存在的或者培養的功能微生物群，在適宜環境條件下（一般指適于微生物生長繁殖的條件），促進或者強化微生物代謝功能，從而將污染物的毒性降低或者無害化的生物修復技術。微生物修復技術的研究工作主要有篩選和馴化生物菌株，提高功能微生物活性和安全性，延長微生物壽命等。

通過添加菌劑和優化作用條件發展起來的場地污染土壤原位、異位微生物修復技術有：生物堆漚技術、生物預制床技術、生物通風技術和生物耕作技術等。運用連續式或非連續式生物反應器、添加生物表面活性劑和優化環境條件可提高微生物修復過程的可控性和高效性。

生物修復土壤技術研究已有一定的進展，但仍有許多技術和管理上的難題需要攻克。

五

聯合修復技術

重金屬污染土壤中，復合污染普遍，污染組合類型復雜，污染程度與厚度差異大，而且修復后土壤再利用方式的空間規劃要求也多不相同。這樣，單項修復技術往往很難達到修復目標，而協同兩種以上的土壤聯合修復技術就成為土壤污染修復的研究方向。

聯合修復技術包括微生物-動物-植物聯合修復、化學-生物聯合修復、物理-化學聯合修復、微波熱解-活性炭吸附聯合修復和溶劑萃取-光降解聯合修復等。利用氮摻雜二氧化鈦光催化技術修復農藥污染土壤，也是土壤聯合修復的一項新技術。

聯合修復技術不僅可以提高污染土壤的修復速率與效率，而且可以克服單項修復技術的局限性，實現對多種污染物復合、混合污染土壤的修復。

污染土壤的治理是一項任重而道遠的工作，作為污染土壤的施害者，我們同時也成為了受害者。治理污染土壤關乎民生，隨著“土十條”和“十三五生態環保規劃”的發布實施，土壤污染在“十三五”期間也成為生態環保經濟發展中的一場重要戰役。

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