重金属污染的修复方法篇1

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;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。

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重金属污染的修复方法篇2

关键词：畜禽养殖场；沼肥；重金属；修复技术；研究

中图分类号：S141文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.05.017

1畜禽养殖场沼肥重金属污染现状

沼肥（包括沼液和沼渣）是有机物厌氧发酵后的残余物，是一种优质有机肥。但近年来，随着沼肥的广泛应用，沼肥污染问题也越来越引起人们的重视。生猪、奶牛养殖是我国农业中的传统产业，规模化养殖也在不断扩大，已成为我国未来养殖业发展的趋势，但养殖业业主在追求效益最大化的同时，也带来了严重的环境污染问题。许多地方在规模化畜禽养殖过程中，为加快畜禽生长速度、提高饲料利用率和防止畜禽疾病，在饲料添加剂中大量使用铜、锌、铁、砷等中微量元素[1-2]。许多研究表明，饲料中添加铜对猪各阶段有明显的促生长作用[3-5]。目前，在我国及其他国家的生猪养殖中，使用高剂量铜作为猪的促生长饲料添加剂已相当普遍，但重金属元素在动物体内的生物效价很低，大部分随畜禽粪便排出体外，故畜禽粪便中往往含有高量的重金属，从而增加了农用畜禽粪便污染环境的风险[6]。而规模化养殖场的粪污经过处理后最终都会以沼肥、有机肥等形式进入土壤中，造成土壤污染和植株中毒。

当前，国内外对沼肥重金属污染问题的研究多集中在沼肥中重金属元素分布情况、沼肥对作物产量和品质的影响、沼肥对土壤的影响等[7-8]。钟攀等[9]分析了沼气肥中重金属含量，发现沼液毒性重金属的平均含量为全As>Cr>Cd>Pb>Hg，而沼渣则为全Cr>As>Pb>Cd>Hg。李健等[10]研究发现，配合饲料饲养法沼渣中As、Cd的含量远远超出规定的含量，Hg的含量也已接近极限值；而青饲料饲养法沼渣中主要重金属含量除Pb以外，其他重金属含量基本没有超过允许的范围。段兰等[11]对辽宁省昌图县的饲料、猪粪、沼肥以及连续施用沼肥6年的土壤进行取样测定，分析了沼肥从源头到土壤施用过程中重金属与抗生素类兽药的含量变化。结果表明，施用沼肥的土壤重金属类残留现象总体不明显，但Cu、Zn含量明显增高。高红莉等[12]研究指出，施用沼肥可以改善土壤环境，提高土壤肥力，明显提高作物产量和品质，对土壤重金属元素含量没有显著影响，但是青菜镉、铅含量超出国家标准，因此应谨慎施用。随着人们对农产品质量安全问题的日益关注，沼肥中的重金属特别是毒性重金属的含量将成为评价其质量安全的重要指标。

2土壤重金属污染修复技术

重金属污染物进入土壤后，不易随水迁移，不能被生物所分解，因而在防治上存在一定的困难。对于沼肥造成的土壤重金属污染，目前生产上常用的改良修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复等。即可通过土壤管理、重金属钝化、微生物降解等技术集成，降低土壤重金属对作物的生物有效性，减少作物的吸收，也可通过秸秆综合利用技术、高富集植物填闲种植等，降低土壤重金属的含量。

2.1物理修复技术

物理修复技术是通过各种物理过程将重金属污染物从土壤中去除或分离的技术。目前，土壤重金属污染物理修复主要包括电动修复、电热修复、土壤淋洗3种修复技术[13]。在这3种物理修复技术中，应用最多、技术最成熟的是土壤淋洗法，该法是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中，再用络合或沉淀的方法，使重金属富集并进一步回收处理的土壤修复方法。淋洗液主要有硝酸、硫酸、盐酸、草酸、柠檬酸、EDTA和DTPA等[14]。有研究指出当硫酸单独使用时，铜和铅的去除效果不理想[15]，而使用的盐酸/硫酸（1∶1）对污泥进行处理，重金属铜、铅、锌等去除率都达到60%以上，有的重金属去除率甚至可达100%。有机络合剂EDTA和DTPA等也能有效去除重金属，如EDTA能与许多重金属元素形成稳定的化合物，使用0.1mol·L-1EDTA去除Pb，发现EDTA对Pb的提取率可达60%[16]。

2.2化学修复技术

化学修复就是向土壤投入改良剂，如有机肥、作物秸秆、蛭石、石灰等，通过对重金属离子的吸附、氧化还原、沉淀等作用，以降低重金属对植物的危害和在植物体内的富集。有机肥可通过改变重金属的存在状态，或改变吸附体的表面性质，进而影响重金属的吸附。张敬锁等[17]研究发现有机质有很大的比表面积，对Cd2+有强烈的吸附作用，更主要的是有机质分解产生的腐殖酸可与土壤中的Cd2+形成鳌合物沉淀。石灰主要是通过提高土壤pH值，促进土壤中重金属元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀。

2.3生物修复技术

2.3.1植物修复技术植物修复技术是指通过植物系统及其根系移去、挥发或稳定土壤环境中的重金属污染物，或降低污染物中的重金属毒性，以期达到清除污染、修复或治理土壤目的的一种技术。植物修复经济有效、成本低，对环境扰动小，产生的富集重金属的植物可统一处理，甚至可以从这些植物体内回收重金属，可以长期、大面积的田间应用，还可绿化环境[18-19]。但在一些区域，简单地使用植物修复法难以起到预期效果，必须与物理化学法等结合起来使用[20]。目前，全世界已经发现超富集植物500多种：Cd超富集植物有商陆、龙葵等[21-22]；Cu超富集植物有燕麦鸭跖草、海州香薷等[23]；Pb超富集植物有裂叶荆芥、麻疯树等[24-25]；As超富集植物有大叶井口边草、蜈蚣草等[26-27]；Hg超富集植物有大米草[28]。以及Cd/Zn多重金属富集植物有伴矿景天[29]，Pb/Cu/Zn/Cd多重金属富集植物有朝天委陵菜[30]。

2.3.2微生物修复技术微生物修复是利用微生物如蓝细菌、菌根真菌以及某些藻类产生的多糖、糖蛋白等物质对重金属的吸收、沉积、氧化和还原等作用，减少植物摄取，从而降低重金属的毒性[31-33]。目前，微生物强化植物修复方面的研究多集中于菌根真菌，它在修复遭受重金属污染的土壤方面发挥着重要的作用[34]。通过筛选重金属抗性菌株、增强植物抗重金属能力来实现植物修复重金属污染土壤是非常有效的手段[35]。许友泽等[36]采用微生物淋溶法去除重金属，在最佳工艺条件下，污泥中Cd、Mn、Cu、Pb、Zn的浸出率分别高达88.0%，88.0%，69.0%，67.0%和83.0%。谢朝阳等[37]研究发现，在细菌的参与下，土壤胶体和粘土矿物对重金属离子的吸附能力有一定程度的增加。

2.4植物生长调节物质修复技术

植物生长调节物质能通过调节植物的生长状况来增强植物抗重金属胁迫的能力。在重金属胁迫下，利用水杨酸进行处理能促进植株生长，降低质膜透性，减少丙二醛的积累，从而增强植物抗重金属胁迫的能力[38]。赵鹂等[39]也研究发现，施加外源脱落酸能有效缓解汞胁迫下水稻种子的萌发活力，增强植株的抗逆性。

3结论

综上所述，当前许多地方在规模化畜禽养殖过程中，为了追求效益，往往在饲料添加剂中大量使用铜、锌、砷等中微量元素，而这些重金属元素大部分随畜禽粪便排出体外，从而增加了农用畜禽粪便污染环境的风险。针对当前规模化养殖带来的沼肥污染现状，本研究探讨了几种缓解重金属污染的技术，有些技术已经比较成熟，有些仍存在疑问，还需进一步完善。随着研究的深入，将会有更完善更成熟的土壤重金属污染修复技术应用到实际的生产中。

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重金属污染的修复方法篇3

关键词：土壤；重金属污染；防治

Abstract:suchasrapiddevelopmentofmodernagricultureandindustryatthesametime,thesituationofsoilheavymetalpollutionhasbecomeincreasinglyserious.Thisarticlemainlyfromthesoilheavymetalpollutionsourcesandpresentsituationanalysis,pointsouttheharmofsoilheavymetalpollutionatthesametime,putsforwardsomepreventionmeasures,andprovidesacertainreferenceforenvironmentalprotection,promotethesustainabledevelopmentandutilizationofthesoil.

Keywords:soil;Heavymetalpollution;Thepreventionandcontrol

中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言

土壤是城市生态系统的有机组成部分，是土壤圈中受人类活动影响最为强烈的部分，这类土壤广泛分布于公园、道路、体育场、城郊、垃圾填埋场、废弃工厂、矿山周围，有着不同于自然土壤的理化性质。重金属是有害元素，可通过吞食、吸入和皮肤吸收等主要途径进入人体，损害造血系统、消化系统，严重时则损害神经系统，直接对人特别是儿童的健康造成危害，还可通过污染食物、大气和水环境间接影响城市环境质量，危害人类健康。城市人口与土壤直接或间接接触的几率很高，相比于自然土壤或农用土壤而言，这类土壤的重金属污染更容易对人体健康造成危害。城市化所导致的环境恶化已成为影响居民健康的一个重要因素。因此，关注城市土壤的重金属污染来源及危害，有针对性采取污染治理措施，具有重要的科学价值和现实意义。

一、土壤中重金属污染的现状

在自然界的循环过程中，环境中的污染物很大一部分都会进入或者经过土壤。因为土壤中的重金属元素可能会通过食物链在生物体中聚集，从而造成人体内长期积蓄对人体造成危害。土壤中重金属的来源是多种途径的，除了大气干湿沉降的来源之外，农业生产、污水农用灌溉、等也可能会造成重金属对大气、土壤和水体的环境污染。

1.大气干湿沉降污染

伴随着社会的快速发展，工业生产、大量的石油以及汽车等排放的尾气等，它们燃烧之后的尾气进入大气后，使得空气中含有大量的重金属元素，它们主要是经自然沉降和雨淋沉降进人土壤，并且分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧，这些重金属元素既可以直接沉降到土壤中或者被土壤吸附，也可以被植物吸收后，通过植物传输土壤而引起土壤重金属污染。

2.农业生产污染

在农作物的成长过程中，为了促进生物的快速结果，往往会采用现代农业生产的方法，大量使用化肥、农药。而在使用含有铅、汞、福、砷等的农药的时候，由于重金属元素的长期积累，造成土壤中重金属元素的含量不断上升，导致土壤中重金属的污染。并且在有些地区，污水作为农田的常用水，因为工业污染的成分比较复杂，里面不同程度地含有重金属等有害物质，常常会引起一定的危害。

3.污水农用灌溉污染

由于城市工业化的快速发展，大量的工业污水成为农田灌溉的常用水。但是因为污水灌溉一般是属于面源污染，一旦污染，收到污染的面积就会很大。含有许多重金属离子的城市污水，进入河道，而进入土壤，从而引起水体污染，恶性循环，给人们带来无法估计的伤害，对农业及其人们的日常生活带来影响。

二、土壤重金属污染的危害

1.对城市生态景观植物危害

城市土壤受重金属污染后会形成土壤结块，同时重金属在土壤—植物系统中迁移会直接影响植物的生理生化和生长发育，从而引发土壤生物和植被退化等一系列较为严重的城市环境问题，直接危及城市居民的健康和安全。例如，镉是危害植物生长的有毒元素，如果土壤中镉含量过高，植物叶片的叶绿素结构会遭到破坏，同时根系对水分和养分的吸收会减少，根系生长受到抑制，从而阻碍植物生长，甚至引起植物死亡。

2.对人体的危害

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。如Pb能伤害人体的神经系统，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。

三、土壤中重金属污染的防治

土壤的重金属污染防治要想取得一定的成效，必须从预防和防治相结合的方式进行实施。也就是说要做到，预防为主，防治结合的方法。从某种意义上来说，治理重金属的污染一方面可以通过物理化学的方法去除土壤中的重金属污染物，另一方面可以改变重金属在土壤中的存在形态。

1.工程治理方法

工程治理的治理方法主要是依据物理和化学的原理来治理土壤中重金属污染的途径。一般是运用客土、换土、去表土和深耕翻土等措施来达到这种目的。客土主要是在被污染的土壤中加入没有被污染的新土；换土是将以污染的土壤移去,换上未污染的新土;翻土是将污染的表土翻至下层;去表土是将污染的表土移去等。冲洗络合法是用清水冲洗被重金属污染的土壤，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。另外，为了避免出现土壤的再次污染，可以利用一定比例的化合物进行土壤冲淋，使其能与重金属形成比较稳定的化合物，或者是利用带有阴离子的溶液，常用的是碳酸盐和磷酸盐进行，这样能收到比较好的效果，使重金属能形成多需要的沉淀。而对于低渗透性的粘土和淤泥土，我们可以用电动修复方法来完成，这样的重金属可以用到汞等。

这种工程治理的方法可以说收到的效果比较明确，而且具有较强的稳定性，但是往往实行以来会比较复杂，容易引起土壤肥力的降低。

2.农业治理方法

在治理土壤重金属污染的方法时，用到的农业治理方法一般是要改变一些耕作的管理来减轻重金属的含量和危害。这样就会对进入土壤中的有害物质有所降低。因为在污染土壤时，只要不进入食物链对人体的伤害就不会那么大。生活中我们可以利用控制土壤中的水分，来达到降低重金属污染的目的；在选择化肥时，选择最能降低土壤重金属污染的化肥，增加施加有机肥的利用，使其能够固定土壤中多种重金属以及降低土壤中重金属污染；还可以选择比较抗污染的植物并且不能在已经被污染的土壤上种植所需要的植物，以防止通过食物链的植物进入人体，对人体造成伤害。合理的利用农业生态系统工程措施,也可以保持土壤的肥力,改良和防治土壤重金属污染,提高土壤质量,并能与自然生态循环和系统协调运作。比如可以在污染区公路的两边种树、种花和种草，这样不但可以使得环境变得清新，还可以净化土壤，还可以进行农业的改良，就是在被污染的地区繁殖种子，然后在没有污染的地方种植，收获后把它们提取酒精，残渣压制纤维板,并提取糠醛,或将残渣制作沼气作能源。这种农业治理措施的比较切合实际，也比较容易实现，而且费用比较低，但是做起来的时间要求比较高，效果不会太显著。

3.物理修复

（1）电动修复

通过电流使土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，再集中收集处理。该方法适用于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。在沙土上的实验，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率也可达90%以上。电动修复不搅动土层，修复时间短，是一种经济可行的原位修复技术。

（2）电热修复

利用高频电压产生的电磁波对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤。

（3）土壤淋洗

利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理。该技术要求寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗液。目前用于淋洗土壤的淋洗液，包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。

4.化学修复

化学修复就是向土壤投入改良剂，将重金属吸附、氧化还原、拮抗或沉淀，降低重金属的生物有效性。常用改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质，不同改良剂对重金属的作用机理不同。化学修复简单易行，但它只改变了重金属在土壤中的存在形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。

结语

重金属污染土壤的治理是一个整体性的工程，需要多种治理技术。植物修复加上化学、微生物及农业生态措施，增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，能更好地提高土壤重金属修复的效率。因此，生物修复综合技术前景广阔。

参考文献

[1]崔德杰，张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[N].土壤通报，2004，35（3）

重金属污染的修复方法篇4

“据说每个中国人死了，倒在地上，拍扁了就是一张元素周期表，还是重金属含量很高的那种。”

因为“镉米事件”的频发，土壤重金属污染，这个因其隐蔽性而长期未受足够重视的问题，引起了公众的聚焦，一时间重金属似乎成了生命不能承受之“重”。事实上，随着我国城市化的推进，化工污染成为重大污染源。苯、酚、磷类有机污染及镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染严重，在对空气、水体造成污染的同时，也成为土壤中长期存在的“毒瘤”。

不少专家指出，重金属无论是污染水体，还是污染大气，最终都会回归土壤，造成土壤污染。

于是，一个无法回避的严峻事实是，在经过几十年的沉淀后，我国土壤重金属污染正进入集中多发期。

各种污染最终回归土壤“摆上桌”

据了解，土壤中的重金属主要来自工业企业排放的废水、废渣和废气。以种出“镉大米”的湖南为例，官方数据显示，湖南全省受重金属污染的土地面积达2.8万公顷，占全省总面积的13%。

作为全国闻名的有色金属之乡，湖南重金属污染的历史包袱异常沉重。在衡阳常宁水口山、株洲清水塘、湘潭竹埠港等涉重金属企业密集地区，许多耕地早已不适合继续耕种。当地环保官员表示，以前工业污水直接排入湘江，农民则用这样的水灌溉农田，日积月累，造成了周边土壤重金属含量超标。而此次“镉大米”事件，也许只是当地土壤重金属污染的冰山一角。

农业部农产品产地土壤重金属污染防治专家组成员、中国农业科学院资源与区划所研究员陈世宝表示，土壤是各种污染物废物的处理场所，重金属无论是污染水体，还是污染大气，在经过了迁移、转化后，最终都会回归土壤，造成土壤污染。

“其中，重金属污染耕地带来的直接后果是耕地质量下降，包括土壤的环境质量、肥力质量和健康质量的下降，导致农产品的品质下降，出口受限，同时对人体健康带来潜在危害，因而备受关注。”陈世宝说。

国土资源部曾公开表示，中国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失超过200亿元。而这些粮食足以每年多养活4000多万人。

来自“美杂志称中国移民体内重金属超标”的博文近日在微博中流传。博文称，去年，刊登在美国《移民与难民研究》杂志上的一份关于“纽约健康和营养检测调查报告”显示，来自中国大陆的移民血液中铅、镉、汞等重金属含量高于来自其他亚洲地区的移民。铅比其他亚洲新移民高出44%。

陈世宝表示，对于人体摄入危害物质的剂量或风险值，每个国家都根据自己国家的科技、经济技术水平及饮食结构等制定了相应的限量值，“我国也有对应的农产品食品限量值（2005版）。我国大米镉的限量值是0.2毫克/千克，这个标准要严于日本、欧洲等发达国家。”

中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌则在接受媒体采访时表示，“从污染面积上看，国内专家认为镉污染最严重，但如果从健康风险评估角度，我认为是类金属砷污染，因为砷的致命剂量非常小。”

土壤污染秘而不宣或怕引恐慌

在中国，到底有多少被重金属污染的土地，并没有一个官方的权威数据。翻开过往报道，对于土壤重金属污染的程度更是众说纷纭。仅有的一份比较权威的数据，则来自2011年10月25日，环保部部长周生贤在十一届全国人大常委会第二十三次会议的正式报告。其中提到，中国土壤环境质量总体不容乐观，中国受污染的耕地约有1.5亿亩，占18亿亩耕地的83%。

早在2006年到2010年，国家环保部与国土资源部便组织了一项耗资10亿的全国性土壤污染调查，只不过迄今为止调查结果始终未向公众公布。

今年1月，北京律师董正伟向环保部提交了申请全国土壤污染状况调查方法和数据的信息公开。1个月后，环保部以国家秘密”为由，拒绝了他的申请。6月，环保部公布的《2012年中国环境状况公报》也称，已经完成全国土壤污染状况调查。然而，相关信息依旧未公开。

对此，业内专家纷纷揣测土壤污染秘而不宣的原因：一是认为掌握的数据不是非常完整和准确，二是担心一旦公开很有可能会引起大量人群的恐慌。

“现在我们有太多的未知。”2013年陕西“两会”期间，省政协委员、西安交通大学李香菊教授提交了《加强“毒地”危害治理刻不容缓》的提案。李香菊表示，首先，我国耕地受重金属污染的程度、污染元素种类、污染面积均是未知；其次，修复目标，如何才算修复好，都不清楚。

由于土壤污染底数不清，导致污染原因、种类、范围和程度也成为盲点，防治措施也相应缺乏针对性。李香菊表示，“毒地”缺乏历史档案，信息透明度低，成为“毒地”害民的帮凶。土壤污染关系到农产品质量，涉及到食品安全，是重大的民生信息，在重大的民生问题上，公众有知情权，对其信息公开化是政府对民众的负责，“首先要建立‘毒地’档案，详细记录‘毒地’的污染类型、受污面积、污染程度，明确限制土地的用途等，禁止未经评估和无害化治理的污染场地进行土地流转和开发利用，不能在不透明的情况下以牺牲施工工人和居民的健康权利为代价。”

国土资源部正在绘制土壤重金属“人类污染图”

没有确切数据，专家们也只能用碎片拼接大致图谱，他们一致认可的是，南方比北方严重，重金属污染是土壤的头号杀手，工业化程度越高的地区重金属污染越严重。从我国西部（成都平原）向中部（江汉平原），至南部（珠江三角洲）地区，重金属污染呈逐渐加强的趋势，表现为分布面积增大，含量强度增高、元素种类增多。

从目前来看，全国多目标的区域地球化学的调查项目也已经发现，局部地区的土壤污染是严重的。比如说长江中下游的某些区域普遍存在镉、汞、铅、砷等异常。城市及其周边普遍存在汞和铅异常，而部分城市明显存在放射性异常。湖泊有害元素富集，土壤酸化严重。

研究证实，镉、汞等重金属元素与人类污染存在密切关系。重金属元素在土壤表层明显富集并与人口密集区、工矿业区存在密切相关性。和1994年左右采样相比，土壤重金属污染分布面积显著扩大并向东部人口密集区扩散。

幸而，近日有好消息传来：国土资源部、中国地质调查局表示，将全面会诊土壤重金属污染现状，正在绘制土壤重金属“人类污染图”。

据悉，我国正建立涵盖81个化学指标（含78种元素）的地球化学基准网：以1∶20万图幅为基准网格单元，每1个网格都布设采样点位，每个点位各采集1个深层土壤样品和1个表层土壤样品，深层样品来自1米以下，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”。

土壤污染后修复要一百年

更坏的消息是，土壤被污染后我们无法指望它像空气和水一样自我修复。

“理论上说，重金属污染土壤是可以被修复的，但完全恢复其生态功能很难。”陈世宝告诉记者，目前世界各国针对重金属污染土壤提出的修复措施有很多种，污染土壤修复主要包括2大原理：遏制（in-aituremediation）与去除（reinove，ex-situ）。基于上述2大原理，污染土壤修复主要有隔离包埋、固化稳定、热冶分离、化学稳定、电动修复、客土和翻土、土壤淋洗及生物修复等（包括植物修复），但每种措施都存在一定的应用局限性。

“重金属一旦进入土壤，再进行修复非常困难，需要花费大量的时间和经费。针对我国污染农田污染特点：（程度低、面积大、需安全持续利用等），原位化学钝化（以降低重金属在土壤-植物系统中的迁移转化为核心）技术由于其经济有效、修复时间快、易于操作、适用范围广等优点，比较适合我国重金属污染农田的修复，具有较好的环境、经济和社会效益，并且已取得重要进展。”陈世宝说。

以上世纪70年代日本富山县土壤修复为例，一共863公顷（12945亩）农田，总共投入3，4亿美元，花费了33年时间进行客土法修复完成，平均每亩修复费用近18万元人民币。

值得注意的是，日本对于大米的镉限量标准为0.4毫克/千克，而我国镉米限量值仅为0.2毫克/千克，健康风险控制是要严于其他发达国家的，大米中镉限量标准严，意味着土壤中镉的质量标准也相应地严格。

陈世宝表示，以日本镉污染土壤修复案例来说，如果按照我国大米镉标准，那么修复成本和时间将更加巨大，修复措施也更加困难。

从中国现实操作来看，污染场地修复的资金来源大致可以分为4类：地块的原业主方、地块的获得方、地块的修复方BT模式（Build和Transfer的缩写形式，意即“建设-移交”，是政府利用非政府资金来进行基础非经营性设施建设项目的一种融资模式）垫付、相关贷款与基金。

李香菊则强调，要强化土壤修复中政府的主导责任。对于环境污染，无论出于“谁受益谁治理”，还是出于“谁污染谁治理”，在不少污染土壤的国有、集体企业已经破产的情况下，政府作为产权所有者应承担修复责任。管住源头防止先污染后治理

业内专家们一致认为，当务之急是控制源头污染。

“在重金属污染防治中，须源头控制-过程阻断-末端治理相结合，其中，源头控制是关键。‘千万要防止再走先污染后治理’的经济发展之路，这也是目前我国所提倡的生态文明的核心内容之一。”陈世宝说。

好在国家层面已开始意识到这个问题的严重性，出台了一系列政策措施，

2011年，国务院批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，规划将内蒙古、江苏、河南、江西、湖北、湖南、广东、广西等14个省区列为重点治理省区，有138个区域被列为重点治理区域，采矿、冶炼、铅蓄电池、皮革及其制品、化学及其制品五大行业的4452家企业被纳入重点监控。同时，中央财政专门设立了重金属污染防治资金。

据了解，3年来，国家已经拿出了97亿元支持重金属污染治理，在以打击重金属违法企业为主的环保专项执法行动中，全国31个省（区、市）政府近两年已关闭了1000多家重金属污染严重的企业。

另根据《全国土壤环境保护“十二五”规划》，十二五期间，用于全国污染土壤修复的中央财政资金将达到300亿元，包括受污染农田、城市棕色地块及工矿区污染场地。

重金属污染的修复方法篇5

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0.05～65.00mg/kg，中值为8mg/kg。岩石风化的土壤，钴的浓度变化不大，如含钴为59mg/kg的玄武岩风化后含钴为81mg/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、5.90mg/L时，分别对西红柿、亚麻、甜菜有毒害作用[11-12]。钴浓度为10mg/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0.2mg/L。前苏联提出生活供水水源中钴的最大浓度为1mg/L，渔业用水为0.01mg/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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重金属污染的修复方法篇6

随着人类活动日益频繁以及工业的不断发展，人类不得不面对随之而来的污染难题。如何保护我们赖以生存的家园？如何让不堪重负的地球始终绿意盎然？如何让人类与自然生态始终和谐相处？如何科学的修复不可避免的环境及土壤污染？等等，这一系列摆在人类面前的难题极大地考验着人类的智慧。

科技的价值正体现在与现实困境的有效互动。在污染难题面前，生态环境科学家周启星无疑是一位积极前行的学者，将坚韧和执着书写在其不懈的探索中，把使命和责任融入进了一位有追求科学家的社会担当中。对于他而言，思考和创新是一种无上的乐趣，为生态和谐作出奉献才是他事业永恒的追求。

污染危害

2005年的广东北江韶关段镉严重超标，2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故，2008年广西河池市砷污染饮用水事件，2011年紫金矿业及渤海蓬莱油田漏油……重金属污染日益严重，仅“血铅超标”事件，就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、福建、广东、四川、江苏和山东等省。

国家环保部数据显示，2009年重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标，引发32起。2011年2月，国家环保部部长周生贤在出席有关重金属污染综合防治“十二五”规划会议时也谈到，“从2009年至今，我国已经有30多起重特大重金属污染事件，严重影响群众健康。”

据周启星介绍，重金属污染不像大气污染，既闻不到，也看不到，被重金属污染的水体或土壤，即使含量很低，只要超标了对人体伤害也会很大。而且，不同于其它污染物的可降解特性，重金属污染物不仅不可降解，还能在环境中累积和循环，由此也加重了对人群的危害。

积极应对

周启星教授解释，因为进入土壤中的重金属在大多数情况下不止一种，所以土壤的重金属污染具有复杂性。土壤的重金属污染除了一些主要的有毒重金属污染之外，还有一种情况，那就是有一些毒性小的重金属，如锡、碘和硒等，它们在有机污染物的交互作用下，毒性会变得比较复杂，对动植物和微生物均会造成更大的危害。

由于上面提到的这些特点，导致土壤重金属污染的治理变成一件棘手的事情，纷繁复杂、千头万绪的原因和污染状况让土壤重金属污染的治理只是停留在初级探索的阶段，很难找到切实有效的方式来进行治理，这也就涉及到了土壤污染治理所面临的极大困难。

为此，作为专家，周启星在科技领域做出了积极的回应，他主持了多项重要课题：国家杰出青年科学基金项目――金属-有机复合污染生态化学过程及分子机制研究；国家自然科学基金重点项目――土壤污染微界面过程及其分子诊断与调控原理；国家自然科学基金面上项目――沙蚕Nereisdiversicolor耐污染的生态毒理化学研究等。

相关的科技成果为我国重金属污染的防治带来了新的思路和启发。但要科学防治污染，光有科学家的努力是不够的。为此周启星教授还建议国家应积极支持，同时相关部门应该尽快完善相关的政策和指导文件，以对日益严重的重金属污染进行有效的治理。

周启星教授介绍说，目前我国使用的《土壤环境质量标准》是1995年制定的，由于实施的标准十分陈旧和落后，导致无法解决一些现实新问题，亟待修订和完善。

科学修复

对环境污染的治理并不是简单的修补，而是如何用高科技手段进行无害化的生态修复，只有这样，才是我们生态可持续发展的保证。

周启星教授介绍，目前污染土壤修复技术有待进一步提高，也是土壤污染防治中比较突出的问题。土壤重金属污染的修复技术不够发达，没有有效的修复技术来处理和净化被重金属污染过的土壤，使得对土壤重金属污染的修复还停留在初级阶段。目前普遍使用的污染土壤修复方法主要有三大类：物理修复法、化学修复法和生物修复法。其中，物理方法的缺点是费时费工，且成本较高；使用化学修复方法则容易引起其他问题，如出现二次污染，因此在使用的时候应考虑可能会造成的后果，慎重使用。生物修复方法的缺点是需要花费较长的时间进行修复，有时修复也不会很彻底。

为此，有着深厚科学积淀的周启星教授不断地进行着探索和创新，他的污染生态学以及复合污染生态学等理念与方法的提出与创新，并在此理念基础上进行的相关技术创新，为我国污染难题的解决提供了极具价值的启发和产业技术。

走在行业前沿的周启星教授很早就对土壤生态修复的方式进行探索和研究，该技术成本低廉、治理的本位性和永久性等优点，是人们很看好的一种修复技术。虽然周启星教授在相关的领域作出了很多有效的研究并主持了许多科研项目，但他也坦言，由于该研究和开发刚刚起步，在应用上还并不成熟，我们仍在进行更加深入和广泛的研究。

任重道远

为生态和谐，周启星教授除了尽情释放自己的专业智慧外，还不断地鼓与呼，将一位科学家应有的社会担当也融入到了自我价值的实现中。

污染土壤和沉积物以及污染地下水的解决，任重道远。周启星教授认为，应该从问题的根源做起。目前，我国的经济发展还是粗放式的，环保意识仍然淡薄、片面追求经济效益等，这些做法也都给土壤重金属污染提供了方便的条件。因此，要在土壤重金属污染防治方面取得真正的成绩，就要在源头上尽量控制重金属污染的产生和扩散，同时应进行相关的宣传，提高大家保护土壤环境的意识，在重金属污染的源头上进行控制和预防，才能达到真正的治理污染的目的。

周启星教授还建议我国尽快完善相关的法律法规，明确相关规定，这是完成土壤污染预防和治理修复非常重要的一步。据了解，目前相关部门正在进行相关法律法规的制定，相信在这些法律法规出台了之后，污染土壤的防治和修复就会有法可循，防治工作就能更加顺利一些。