土壤重金属固定与稳定化
土壤是独立的、复杂的、能生长植物的疏松地球表层，是连接各环境要素的基本枢纽，也是结合无机界和生物界的中心环节。土壤可以看成一个独立的历史自然体，有着自己的生成发展过程，能在物质和能量的导入和输出过程中体现一个有机体的功能。土壤是一个复杂的系统，其物质组成和结构的复杂性，使得土壤有机体中的物质和能量迁移转化过程富有物理、物理化学和生物学等方面的复杂反应。土壤因为能生长植物和提供建筑设施的基本平台使它成为了人类赖以生存的物质基础，因此，“土壤是世代相传的，人类所不能出让的生存条件和再生产条件”一一马克思《资本论》，第三卷，1061页(严健汉，詹重慈，1985)[1]。土壤在承载着人类社会进步的同时也在承载着人类生存活动中带来的巨大扰动。在扰动过程中，一些改变或破坏土壤机体功能的物质进入土壤，当超过一定容量时，则形成土壤污染。随着工农业的迅速发展，各种外源污染物通过不同途径逐渐进入土壤，使土壤最终成为大量污染物的“汇”，土壤中污染物来源广泛，主要类型包括有机污染物和无机污染物两类。有机污染物主要指石油烃污染物、有机农药和一些持久性有机污染物等；而无机类污染物主要以重金属污染物为主，同时，一些富营养废弃物、放射性核素和致病生物等也能造成土壤污染。近年来，受污染土壤面积增加的趋势日益明显，据粗略统计，在过去的五十年里，排放到全球环境中的福达2.2万吨，铜93.9万吨，铅78.3万吨，锌135万吨，其中有相当部分进入土壤，致使世界各国土壤受到不同程度的重金属污染(王新，周启星2004)[2]。目前，中国受有机污染物(农药、石油烃和PAHs)污染农田达3600万公顷，其中受农药污染的面积约1300-1600万公顷；受重金属污染的耕地多达2000万公顷，每年重金属污染的粮食多达1000万吨，江西某县多达44%的耕地受到污染，形成670公顷的“镉米”区(周启星，宋玉芳，2004)[3]。1977年美国调查了50个废物堆放场，其中43个堆放场重金属污染了附近的土壤和地下水(Rod，1995; Thoraton, 1996)[4]。另外，污水灌溉和污泥土地施用等农作实践也农田造成了大面积的污染，如沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后，污染耕地2500多hm2，稻田含镉5-7 mg}kg 1，造成了严重的镉污染；天津近郊因污水灌溉导致2.3万hm2农田受到污染；广州近郊因为污水灌溉而污染农田2700 hm2，因施用含污染物的底泥造成1333 hm2的土壤被污染，污染面积占郊区耕地面积的46%；90年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明，大约60%的土壤和36%的糙米存在重金属污染问题(仲维科等，2001)[5]。
重金属污染作为土壤污染的重要类型之一，己逐渐成为普遍现象。由于土壤重金属污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性等特点，进入土壤中的重金属能进入食物链并在生物体内累积放大，使其对人类和其它生物产生极大的危害，也使土壤重金属污染逐渐成为人们关注的热点。
1、土壤健康及其动力学
近年来日益重视的土壤环境安全研究，暗示了土壤在发挥其生产力本质的同时，也在承受着功能上被破坏的风险。与此同时，人们对农业的理解己经发生了变化，作为农业活动的主要载体，土壤不仅仅是一个单独的操作系统，它是复杂生态系统的重要组成部分。对土壤的研究也己不能停留在一个简单意义上的承载和生产了，把土壤看作一个有机的生命体，从健康学的角度进行研究显得尤为重要。
2.1土壤健康的概念
近年来土壤健康(Soil health)和土壤质量(Soil quality)这样的术语经常出现在
一些科技文献中。人们对怎样区分土壤健康和土壤质量这两个概念各陈其辞。美国学者Doran认为，土壤质量和土壤健康在广义上指土壤实现其功能的潜力，在自然和人工生态系统边界内能够维持生物的生产力，改善环境质量和促进水体、空气以及动植物健康的功能(John and Doran, 2001)[6]。Pankhurst[7](1995)在其论文中把土壤健康和土壤质量定义为三个部分:持续的生物生产力、植物和动物健康水平的提高、环境质量的维持。目前大多数人所接受的土壤健康的概念为:土壤作为重要的生命系统行使各种功能的能力，也即在生态系统水平和土地利用的边界范围内，维持生产植物性和动物性产品的能力，维持或改善水和大气质量的能力，以及促进植物和动物健康的能力(周启星，2005)。
有人认为，科学家偏向于使用“土壤质量”，而生产者则更倾向于使用“土壤健康”，这并没有体现出土壤健康和土壤质量两者间本质上的区分。科学家常使用“土壤质量”是因为他们可用一些可以计量的内在指示因子来描述土壤在物理、化学和生物学上的特征(Doran et al., 1996)；而生产者和一些环境研究者常用土壤健康，是他们把土壤看作一个具备完整功能的整体，通过其功能在动植物等载体上的表现来描述土壤健康的动态变化。White[9]曾经这样定义土壤健康：反映出土壤作为一个生物系统；说明土壤在景观中的基本功能；比较特定土壤对其在气候、景观和植被格局中独特潜能的条件；设法能够提出有意义的趋势评价(梁文举等，2001)。大多数学者都接受土壤健康应从土壤生态功能的角度加以定义，土壤作为一个有机整体在自然和人为扰动下使其在生态系统中功能受损，我们称为土壤健康遭到破坏。可见，土壤健康和土壤质量在其定义上存在着一定的差别。
动物和人体均以土壤上生长的植物为食，因而动物和人体的健康与土壤健康息息相关。由于人们越来越注重饮食与健康，所以土壤健康的观点越来越广泛地在土壤研究和实践生产中得到关注。与此同时，土壤在陆地生态系统中的地位和作用以及土壤健康与大气和水健康的关系也逐渐被人们所认识。土壤健康不仅又植物的生长效率及品质有影响，而且对水体健康和大气健康都有影响。土壤抗准蚀的能力、作为地表水和地下水的过滤器、土壤吸附性能等都使土壤和水体环巷之间有着密切的关系;土壤还是陆地生态系统中最大的碳库和氮库，可以促进夕气分室中的碳向土壤分室转移，减少氮氧化物从土壤中的释放。从健康的角度习定义土壤生态系统功能，己经不能仅仅局限于其生产性，而应该将其与生态系统及环境联系起来，与土壤保护及持续农业联系起来。综上所述，我们认为，土壤质量通常被指为维持生态系统生产力和动植物健康而不发生土壤退化及其它生态环境问题的能力；而土壤健康强调的是土壤作为活生命体的功能，即一个健康的土壤既能持续生产出丰富而优质的作物产品，又能作为环境的重要组成部分供生态系统的服务功能。土壤健康不仅是维系植物健康生长与发育的基础，而与水体健康和大气健康有密切关系，并成为人体健康和动物健康的基本动力。
2.2土壤健康的基本要素
土壤具有为植物生长提供介质、调节和储藏水资源、为人类生活提供平台、以及作为环境缓冲器的服务功能。正是土壤的这四项主要功能，构成了土壤健康的基本要素。任何一个影响或改变土壤健康的因素都是以先作用在土壤健康这四个基本要素上为基础的。
1)植物健康生长
对于农业生产来说，健康土壤或是质量好的土壤，应该是肥沃和适合耕种白
土壤，能够在正常条件下生产出高质量的农产品。因此，土壤健康的首要条件是为作物种子发芽和根生长提供适宜的介质，包括不存在过酸或过碱等不宜生态条件以及对植物生长有害的其它条件；平衡地供给植物的营养;能够获得、接受储藏并及时释放供植物利用的水分；能够通过动植物残体的降解作用使营养物得以再循环;对有助于提高植物抵抗各种疾病的微生物群落起支持作用。
2)水分调控与储藏
土壤的蓄水能力不能看作土壤的单一作用，与生长其上的植物所组成的土壤—植物系统是保证土壤蓄水能力的基础。健康的土壤机体与植物之间在水分调主和储藏上相互依存。良好的水分调控与储藏能力能为植物发达根系提供条件，植物的根系也能使土壤机体调控与储藏水分成为可能。反之，土壤容易陷入贫痔板结、侵蚀、沙化和难以生长植物的恶性循环。雨水或雪水到达地面或进入土壤后有若干归宿：一是渗入土体中，然后在土壤中储藏起来，或者被植物吸收；二是直接穿过土体进入地下水中；三是作为径流沿着地表或表层土壤进行迁移进入到溪流或河流等更大的水域。土壤储水量往往取决于所获得的降水量，但是，一个健康土壤或者质量好的土壤，当有足够的降水量时，土壤作为活机体，能够储藏足够的水分，从而最大限度地促进作物的健康生长和发育，最终获得高质量的农产品。与此同时，产生的地表径流最小，带走的土壤沉积物最少(周启星，2005)。
3)为人类居住提供平台
土壤是人类环境重要的组成因素。土壤由于具有多方面作用，从而成为人类生存和发展的历史舞台。它一直在上演人类文明的兴衰与成败。历史上伟大的文明总是从肥沃健康的土壤上孕育而来，如古代尼罗河流域埃及王朝的繁荣，我国的长江和黄河流域，底格里斯河和幼发拉底河的谷地土壤，都是灿烂文明的诞生地。人类的居住环境也正是以这些健康土壤为基础。但当人口剧增，工业飞速发展时，土壤健康也在经历着前所未有的挑战。一些曾经肥沃的土壤受到严重的污染，污染物通过直接或间接的途径进入人体，人们在这样的土壤上居住，无疑增加了受害的风险，适合人类居住的土壤平台也在逐渐减少。
4)环境缓冲器
土壤不但能接纳并保持一定数量的营养物质源源不断地供给植物，而且在一定程度上，健康土壤还能使一些有毒有害污染物转化为低毒的形态或降解为对动物、植物和微生物无毒的成分，同时对地表水和地下水不会构成污染。但是，土壤实施这一功能的能力是有限的，而且对于健康状况受损的土壤进行功能修复也是有限的。因此，必须控制大量外来污染物进入土壤，否则，将对土壤健康产生危害，影响土壤机体的功能(周启星，2005)。
2.3土壤健康动力学的定义
土壤健康动力学是指土壤组分及其生态系统服务功能在时间上的动态变化，以维持土壤生产力的有益元素动态过程、促进动植物健康的土壤组分实践响应以及影响人体健康的土壤污染物归趋循环来表征土壤健康变化的动力学过程。从系统论观点来看，土壤是一个复杂、多相、多层次结构和开放性的动态系统。也就是说，不同层次的土壤变化都是土壤中物理的、化学的、生物的等各个动态过程的综合体现。在各个动态过程中，土壤的有机质含量、团粒结构、容重、pH、肥力和对外源物质的负载能力等都将随着时间变化而变化，尤其是在自然和人为因素的影响下，土壤的健康状态处于动态过程中。土壤健康状况的变化响应着土壤各种理化性状在时间上的动态变化，不同性质的土壤变化的时间尺度也不同，通常有可逆和不可逆的，瞬时的和延续性的，良性的和恶性的类型之分。因此，
评估土壤健康与否也不能仅从某些固有的生产力指标或环境质量指标静态地描
述土壤功能的变化，而应该从动力学的角度对土壤有机体进行动态的描述和评估。目前，并没有准确描述土壤理化性质动态变化的方程，对土壤水分、温度、溶质和某些有益元素组成的变化过程的定量描述与建模也是初步的，但要把土壤中全部组分、全部过程都加以考虑，上升到综合定量表征土壤健康的动态变化和系统服务功能依然需要进一步研究。
2、土壤重金属污染治理技术
在经历了历史上由于重金属污染带来的灾难后，人类对土壤重金属污染的关注不仅在公众意识上有了提升，也在实践中不断挖掘治理这种污染的方法。经过几十年的发展，各种治理技术不断更新完善，并根据各自特点在实践中得以逐步应用。在一般说来，常规的土壤重金属污染治理技术可以归纳为农业工程法、物理化学法和生物学三大类。农业工程技术包括客土、换土和深耕等措施；物理化学方法包括电动修复、电热修复、土壤淋洗、溶剂浸提和化学固定等；生物修复包括植物修复和菌根，微生物修复。近年来，植物修复和菌根、微生物修复作为一门新兴的修复技术越来越成为研究的热点。植物修复是通过一些非食用性植物提取收获达到去除土壤中重金属的目的，菌根和微生物修复是通过特殊微生物物质的吸收、分解和固定从而降低重金属的生物毒性。每种治理技术都存在其优劣性，针对不同土壤重金属污染的类型，人们也在选择不同的治理方法，例如对于污染程度非常严重的重金属点源污染，采取客土或化学萃取和淋洗的方法；而对于污染程度较轻的耕作土壤面源污染可以采取植物修复或化学固定的方法。另外根据土地利用方式不同，方法选择也有所不同。实地应用过程中，所有的方法都要经历修复成本和修复效率这样两个瓶颈，同时要接受二次污染的考验，研究过程中需对每一种方法可能出现的风险进行合理评价和规避。以下的几方面将是今后研究噬待解决的问题:
(1)植物修复过程中的生物量、修复的时间效率和复合污染条件下的植物筛选。
(2)化学固定过程中污染物的再次释放评估和监控。
(3)淋洗、浸提后的废液处理以及带来的二次污染。
(4)客土、深耕和热处理过程中对土壤结构的破坏。
(5)土壤修复过程中对地下水安全的威胁。
重金属污染土壤的修复是一个非常复杂的系统工程，单一的修复技术很难达到预期效果，往往需要通过多种措施综合利用以提高修复效率。在各种技术中，不断发展的强化措施将有利于进一步促进修复的预期效果，如植物基因工程技术、施肥技术和重金属活化技术等。
3、复合污染对重金属吸附—解吸行为的影响
3.1土壤对重金属的吸附
重金属在土壤中的吸附—解吸是其进入土壤环境后的重要化学过程之一。重金属在土壤中的解吸行为常被看作土壤吸附态重金属的释放过程，所以通过研究土壤重金属的吸附—解吸行为，可以预测土壤环境中重金属的迁移转化和归趋，为重金属污染土壤的修复防治提供科学依据。土壤由于其胶体的性质而具有巨大的比表面积，对土壤中重金属的吸附—解吸反应也是土壤比较重要的表面性质之一，其吸附机理主要包括非专性吸附和专性吸附两个方面。非专性吸附是由于静电引力和热运动平衡作用产生的离子吸附，吸附过程由土壤胶体表面与离子间的库仑力引起，吸附自由能为两者间的库仑作用能。非专性吸附的特征是被吸附离
子以水化离子的形态被吸持，被吸附离子与吸附点位之间没有电子转移或共享的电子对，而是被单层或数层水分子隔开。专性吸附亦称为配位体交换，主要发生在羟基化表面。专性吸附的特征是吸附离子与表面之间以共价键结合，吸附发生在土壤胶体双电层的内层或Stern层，被吸附离子可与配位壳中的羟基或水合基重新配位，并直接通过共价键或配位键结合在固相表面，形成的络合物为内围络合物。专性吸附的重金属离子与土壤矿物的结合力很强，且往往发生在表面的活性点位上，在一定条件下呈现吸附饱和性(于颖，2004)。
3.2有机物交互条件下影响重金属吸附—解吸的机理
自然环境中普遍存在着能与重金属离子结合的配位体，如无机配位体NH3+、P03-，以及由工业或生活废弃物带来的合成配位体如表面活性剂，以及具有络合能力的农药等。这些物质对重金属离子的吸附有明显影响，它们能使重金属水溶性、生物有效性发生一系列改变，同时，土壤中共存有机污染物分解所产生的CO2也可引起酸度降低，改变pH值，从而影响重金属离子的环境行为。重金属
在土壤有机质中的吸附主要是通过与有机官能团之间的络合作用产生，络合点位主要为羧基、羟基和胺基等。疏水性弱的有机污染物主要通过分配作用进入土壤有机质的碳链结构中，因此对重金属吸附的影响通常不会很强。但是，疏水性强的极性有机污染物，往往通过在土壤表面或粘土矿物表面产生静电吸附和氢键吸附，可能占据有效吸附位点而与重金属发生键型竞争吸附。此外，如果重金属与有机污染物之间有其它化学反应发生，彼此的吸附—解吸行为也将发生改变，导致吸附过程相互制约。从化学角度考虑重金属—有机污染物在土壤中的交互作用，主要包括配位、氧化/还原以及沉淀等。无机、有机污染物共存，最直接的结果
可能是形成配合物。如果有机污染物配位体与重金属形成一个不被土壤表面所吸附的配合物，那么这种配体将与土壤表面对重金属离子产生竞争反应(包括电性
效应)，从而阻止土壤对重金属的吸附。若配位体一方面与土壤吸附表面结合，
另一方面又与重金属离子相结合，此时配位体在吸附表面和重金属离子之间起着桥的作用，桥键合作用则增加重金属离子的吸附(王果，1994)。电性效应是络合作用影响重金属离子吸附的主要机制，如果形成的络合物的价数低于重金属离子原有价数甚至带有负电荷，对大部分层状硅酸盐矿物来说，络合作用降低了重属吸附强度，甚至还可能出现负吸附;但是对于正电荷表面如铁、铝氧化物等，络
合作用因降低重金属离子的正电性而增加吸附(Benjamin et al. 1982 )[9]。EDTA
的加入降低了Cu和Cd在土壤中的吸附(Chubin and Street, 1981)[10]。EDTA, DTPA
等降低了Zn在蒙脱石和土壤上的吸附(Asher and Bar-Yosef, 1982 )[11]。
4、重金属污染胁迫下土壤健康的化学固定调控
土壤健康质量调控的核心问题是污染土壤的调控和修复。对于土壤重金属污染调控技术，人们己经在生物学、农业工程学和物理化学等方面作过大量的研究，如植物修复法、微生物修复法、深耕和客土法、淋洗和玻璃化方法等。在大多数情况下，原位修复(例如固定、淋洗、生化降解和稀释等)更能显示出其修复的优越性。人们也急需一种低投入快速原位修复重金属污染土壤的方法，尤其对于农业活动中所造成的面源污染，高效灵便的原位修复方法依然是土壤污染治理的首要选择。在所有的这些原位修复方法中，通过添加外源物质原位固定土壤中重金属元素的革新工艺方法能更好的满足要求(Vangronsveld et al., 1996; Bolan etal., 2003a)[12]。外源添加物(如有机质、沸石和磷酸盐等)通过调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，并使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列反应，降低在土壤中的生物有效性和可迁移性，从而减少这些重金属元素
对动植物的毒性(Diels et al., 2002 )[13]。
4.1固定化调控的主要技术原理
由于基质的结构和离子迁移能力的差异性，土壤中重金属的固定有别于水体。在土壤中由于金属元素较低的溶解性和迁移性，使土壤中重金属固定的难度大于水体。但同时也使土壤重金属被固定下来成为更大的可能(Dermatas and Meng，1996；Ciccu et al.，2003)[14]。
以前有关土壤重金属原位固定的研究大多数侧重于实际应用，完整解释固定机理的理论并没有形成(Cao et al. 2003；Ciccu et al. 2003)[15]。对于外源添加物怎
样俘获土壤中金属离子；怎样从固定后的物质中重新释放；pH，温度与固定过
程之间存在怎样的关系等问题，人们并没有做出完整的回答。但在这个治理技术发展过程中，科学家们从不同的研究角度进行了一系列推测并得出了一定的结果。有的科学家用沉淀现象去解释固定的内在机理。但沉淀作用往往发生在二价金属元素上，沉淀产物的非饱和性、不确定溶解性和无定型弱结晶结构都不能合理地反映固定的全过程。因为仅从沉淀的角度来看，新形成的无定型弱结晶产物在土壤中随着老化过程的延长，其溶解性也在增加，并在干湿交替过程中不断经历溶解和沉淀的变化。在污染严重的地点，由于土壤中离散性盐离子的存在，沉淀现象时有发生，但沉淀产物往往又随着植物根从土壤溶液中吸收营养物质而溶(Harmsen，1977)[16]。一般说来沉淀只能作为固定中的一种现象，而不能看作为
机理的解释。与此现象相关的吸附作用在一定程度上更接近于解释固定作用的基本原理。通常说来吸附是指流体相中的被吸附物质经过物理化学作用聚集在吸附在表面的过程，土壤中的重金属元素能以水合离子、阴阳离子和无电荷联合体被吸附。金属元素在有机质和氧化物表面有很高的亲和性，对于碱性和碱土金属元素有很强的置换能力。固体物质表面周围一些自由金属离子的分布能够形成双层电子层，一层由吸附在固体表面的表面电荷形成，另一层由广泛分布在溶液中与固体相关的离子电荷形成。McBride和Mortland[17] (1974)推断了固体物质表面固定与吸附过程之间的内在关系：在溶液中，对于自然形成的与沸石类似的天然或人工形成的硅酸盐和矿物的栅格渗透，能为吸附金属元素打开表面架构，可交换的二价重金属离子，如Cd, Ni, Cu, Pb和Zn，经过脱水后深入蒙脱石表面的六边
形孔状物中，并进一步渗入八面型晶体层，从而降低粘土矿物的表面电荷。在这些孔隙中发生离子交换，随着孔隙中高水合性离子(如Na+)被低水合性离子(如
Ca2+, Mg2+)置换，或由于形成硅铝酸盐钙产生的粘连，能使大量相关的孔隙稳定
性提高，并随着大孔隙的消失，进一步与粒子和聚合体粘连，维持絮状粒子的分布和阻止膨胀，能维持和加强吸附质和吸附剂之间的稳定性。最后，渗透性能将随着空隙度大小及分布改变而改变，外源物质的量及压实程度使其有可能升高或降低。现有的数据表明，添加外源固定物质的压实土壤渗透性要低于单一的压实土壤(Dermatasand Meng, 1996; Bolan et al.，2003a)[18]。
总结起来，对于土壤环境中重金属离子的俘获和固定，可以从以下三个方面进行描述:一是在高pH值条件下产生固定，形成难溶性的复合物，使金属离子难以向地下水淋溶；二是：在固定过程中金属离子被整合到粘性复合体的晶体结构中，使其很难被溶解和渗滤；三是：金属离子被截留在粘性复合体低渗透性的基质中。
4.2固定调控物质的主要类型
重金属原位修复的研究开始于20世纪50年代，人们最早用吸附剂固定水体中的重金属。到70年代，随着人们对土壤重金属赋存形态的进一步研究，发现
了重金属的毒性与其在土壤中存在的各种形态密切相关(Agata and Jacek, 2000) 。一些基于改变土壤中重金属形态，降低重金属生物有效性的物质被应用于固定土壤和沉积物中的重金属，如沸石、水泥和石灰等。在接下来的二十年里，许多固定物质，如人工合成的沸石、生物固体、污泥和磷酸盐衍生物等应用于重金属污染土壤的原位固定中(Ihnat and Fernandes, 1996; Cao et al.，2003 ; Ciccu et al.2003)[19]。
表1-1有机类固定物质的来源与类型 Table 1-1 Resources and types of organic amendments for immobilization
材料重金属来源固定效果
MaterialHeavy metalResourceImmobilization
树皮B ark 木材加工厂的粘合重金属离子 锯末Sawdust 副产品(Bryant et al., 1992)
木质素络合后降低离了迁性 Xylogen (雷国元，2000) 壳聚糖蟹肉罐头厂废对金属离了产生吸附用 Chitosan 弃产品(Suran et al., 1998)
目一蔗渣提高对金属离了的固定率 Bagasse (Janusaet al.，1998) 家禽有机肥固定离了限制其活性 Poultry manure(ihnat and Fernandes ，1996) 牛粪有机肥提高有机结合态量 Cattle manure (Bolan et al.，2003c) 谷壳增加对金属离了的吸附量 Rice hulls (Roy et al.，1993) 活性污泥降低被植物所吸收镉的量 Milorganite(John and Van Laerhoven) 树叶番泄树，红木树有效结合游离态金属离子 Leaves 和松树(Suran et al., 1998)
秸杆棉花，小麦，玉降低金属离了的迁移性 Straw 和水稻(Suran et al., 1998)
由于不同的金属元素有着各自的特性，在这些特性中离子的移动性常常用来评估重金属元素在土壤环境中的归宿和生物学毒性(Bolan et al.，2003b; Cao et al.,2003)[20]。不同重金属离子有着独特的化学性质和移动性能，所以很难找出一种物质降低所有金属离子的移动性。在大量的固定物质中有些适合几种金属离子，但对各自的固定效果同时还取决于所加入固定物质的量。
实际应用过程中，典型的固定剂可分为有机、无机和有机—无机复合三种类 型。表1-6, 1-7和1-8概述了这些固定物质的来源与分类。从表中可以看出，天然资源和人类工农业生产的副产品均可以作为固定物质的来源，这种低成本的投入为提高化学固定化修复效率提供前提。
Zn, Pb, Hg Cd, Cr, Hg
Pb Cu, Zn, Pb, Cd Cd Cd, Cr, Pb Cd Cd, Cr Cd, Cr, Pb Cd, Pb, Hg, Cu 纸厂废水 甘蔗 家禽 牧场和养殖场 谷物种植 人工驯化合成
表1-2无机固定物质的来源与类型
Table 1-2 Resources and types of inorganic amendments for immobilization
材料重金属来源固定效果
MaterialHeavy metalSourceImmobilizationefficiency
石灰或生石灰Cd、Cu、Ni 石灰厂或降低离了淋溶迁移性
Lime and quicklimePb、Zn、Cr 碎石场(Jang et al., 1998)
磷酸盐Pb、Zn、Cd 磷肥和磷增加离了吸附和沉降
Phosphate salt Cu 矿(Naidu et al.,1994)
羟磷灰石Pb、Zn、Cu 磷矿加工降低金属离了在植物中
Hydroxy-apatite Cd 含量(Ma.eta1.,1993) 磷矿石Pb、Zn、Cd 磷矿把水溶态离了转变为残
Rock phosphate渣态(Diet, 1998; Li, 2001)
粉媒灰Cd、Pb、Cu 热电厂降低可提取离了的浓度
Fly ash Cr、Zn (Ciccu et al., 2001) 炉渣Cu、Pb、Zn 热电厂减少离了淋溶
Slag Cr (Deja, 2002)
棕闪粗面Beringite Zn、Cd 矾土矿减少植物体内金属离了含量
矾土Bauxite residue Cd、Pd矾土矿提高微生物生物量
波特兰水泥Cr、Cu、Zn 水泥厂俘获金属离了，降低其移动性Portland cementPb(Diet, 1998; Li, 2001)
斑脱土Pb火山灰减少植物体内的铅含量
Bentonite(Geebelen et al., 2002)
沙砾矿泥Zn、Cu、Cd 碎石场降低可提取离了浓度
Gravel sludge(Kreb et al., 1999)
铁钒石Cd、Cu、Pb矾土化学俘获金属离了
Ettringite Zn、Cr (Albino et al., 1996)
在重金属污染土壤的原位修复发展中，相对于以前较多阐述不同固定物质的固定效果，后来的研究则更多侧重于经济效益、环境风险的评价和固定混合物的再次利用，如城市固体废弃物利用。在考虑经济成本时，水泥和石灰一直被当作最为有效的固定物质。水泥曾经作为重要的稳定剂被广泛应用在重金属污染土壤及其它废弃物中。日本曾利用铁钒石作固定材料做过大量研究，铁钒石曾被认为是一种非常好的建筑材料，但由于其遇水后容易膨胀，导致建筑物有倒塌的危险因而被弃用，同时会把有毒的重金属再次释放出来(Detremas and Meng, 1996) 。因此在选取固定物质时首要先考虑的问题是最小的环境风险。
表1-3有机一无机复合固定物质的来源与类型 Table 3 Sources and types of organic-inorganic amendments for immobilization
材料重金属来源固定效果 MaterialHeavy metalSourceImmobilizationefficiency
城市固体废弃物Cd, Pb, Zn,降低金属离子的移动性 Municipal solid waste Cr(Bolan et al., 2003c)
Living earth 、泥炭Peat
Cr ，Cd ，Hg 不同降解阶段富含络合和吸附金属离子 泥炭苔Peat mossPb 有机质的土壤组分(Kertman et al., 1993)
Xanthate sorbent
4.3固定化调控土壤健康研究展望
固定化修复是污染土壤治理过程中一种非常有效的方法，尤其对于农业活动引起的程度较轻的面源污染具有明显优势，它作为一种环境安全手段必须解决以下两个问题后才能应用于实地污染土壤的修复过程中：(1)怎样监测评估重金属生物有效性的变化：(2)怎样保证和控制长时间的固定效率。现今，对于监测原位固定还没有一个具体的标准。但人们己经开始结合物理化学和生物学方法，对污染土壤中重金属固定效果进行初略评估。生物方法可以弥补物理化学方法中不能表述生物有效性和毒性的缺点。通过选择不同营养级的多种土著生物体进行毒性存活实验能满足生物方法评估固定修复风险的需要。土著生物体对重金属的毒性响应有很大的区别，怎样选择土著生物和相关指标进行实验将是生物评估的关键，选择当地的种植品种和典型的土著土壤动物能更准确地评估处理的效率和面临的风险。经济效益和环境风险分析能为评价固定修复效果提供依据，但现有的物理、化学和生物学分析手段仅仅能提供有限的信息，怎样长期监测土壤中金属元素生物有效性的变化，保证长期修复效率，评估固定物质对非选择污染元素的负面影响等问题，都将是今后固定化修复研究的重要内容。高效、低成本、环境安全以及对土壤扰动较小的固定剂，将是以后固定物质合成和筛选的主要目标。对于在环境变化胁迫下重金属重新离子的释放，将是评估固定效率和风险的重要内容，同时还需要有精准的数学模型描述固定和释放的动力学过程。
5、论文创新点
大量资料表明，土壤/沉积物中污染物的吸附—解吸作用并不是一个孤立的简单过程，吸附载体与化学污染物之间的结合可以是多种作用力综合作用的结果，化学污染在这种载体上的吸附可能有多种作用形式:包括在水介质存在时的渗透扩散；以范得华力、偶极—(诱导)偶极作用或其它弱分子间作用力方式与矿物表人类城市活动 人工合成 污泥
面结合；通过静电作用与响应的吸附位点结合等(孙铁布等，2001)。各种作用力形式和稳定性各不相同，在外界条件发生变化的时候，作用力形式和稳定性都可能发生改变，尤其是作用力弱，结合稳定性差的污染物容易被重新释放或“逃离”。这种影响吸附—解吸过程的外界因素也形式多样，例如土壤沉积物中有机质含量的变化，酸碱度的变化，温度的变化以及土壤矿物组成和溶解性有机质的变化等。目前，有关这些外界因素对吸附—解吸过程的影响己有较多研究(Gray et al.1999 ; Elzahabiand Yong, 2001; Shan et al. 2002)[21]。这些外界因素中，污染物之间的交互作用，尤其是有机和无机污染物之间的交互作用也是一个重要方面，然而目前关于污染物之间交互作用对其吸附—解吸过程影响的研究并不多。在研究区域内，前期调查表明福是土壤重金属污染的主要类型。同时在该地区，乙草胺和敌敌畏是最为普遍的除草剂和杀虫剂，乙草胺主要用来去除玉米、大豆、高粱、花生和白菜等作物用地中的一年生阔叶杂草；而敌敌畏则主要用来控制这些作物用地中的害虫。这些有机和无机污染物可能同时存在于土壤分室中并产生交互作用。在土壤中这些污染物的吸附—解吸过程己有阐述，例如王琪全[22]等(2000)研究表明，乙草胺在6种不同类型的土壤中的吸附常数Kaf (1/n)值与土壤有机质含量有较好的线性相关性，有机质含量越高，吸附力越强，并探讨了吸附机理，认为乙草胺在腐质酸上吸附时，可与腐质酸的羟基形成氢键，还可在腐质酸之间发生电子转移作用。本研究比较了乙草胺和敌敌畏这两种有机农药与镉交互作用条件下对镉在棕壤中吸附—解吸行为的影响，以期了解重金属—农药共存体系中，土壤重金属的滞留和释放机制，为重金属与农药复合污染及其对土壤健康的影响提供理论依据。
6、参考文献
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土壤重金属污染固化/稳定化治理技术 一、基本概念 固化/稳定化土壤修复技术指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来，或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，阻止其在环境中迁移、扩散等过程，从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。 固化/稳定化技术与其他修复技术相比，有费用低、修复时间短、可处理多种复合重金属污染、易操作、适用范围较广等优势，因此，美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。 二、常用的固化/ 稳定化技术系统 目前，常用的固化/ 稳定化技术主要包括以下几种类型：（1）水泥、石灰、粉煤灰等无机材料固化；（2）沥青、聚乙烯等热塑性有机材料和脲甲醛、聚酯等热固性有机材料固化；（3）玻璃化技术；（4）硫酸亚铁、磷酸盐、氢氧化钠、高分子有机物等药剂稳定化。由于技术和费用等方面的原因，以水泥、石灰、粉煤灰等无机材料为添加剂的固化/ 稳定化应用最广泛，占项目数的94%，在项目中使用无机-有机复合添加剂的占项目数的3%。 1、水泥固化 水泥基粘结剂是固化技术普遍使用的材料。在过去的50 年里水泥固定化处理重金属技术被广泛使用。水泥是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体。水泥固化的机理主要是在水泥的水化过程中，重金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应，最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体表面，同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境，抑制了重金属的渗滤。 水泥的种类很多，包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材，其中最常用的是普通硅酸盐水泥。影响水泥固化的因素很多，为达到满意的固化效果，在固化操作过程中要严格控制水灰比、水泥与废物比、凝固时间、添加剂和固化块的成型条件等工艺参数。如果被处理废物中含有妨碍水合作用的物质，仅用普通水泥处理就存在强度不大、物理化学性能不稳定等问题，需加入适当的添加剂，以吸收有害物质并促进其凝固，并降低有害组分的溶出率。活性氧化铝具有助凝作用，是常用的添加剂，
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮 件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问 题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他 公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正 文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反 竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：重庆交通大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 陈训教 2. 范雷 3. 陈芮 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：胡小虎 日期：2011 年9 月 12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文针对城市表层土壤重金属污染做出了详细的分析，对于本题中所提出的问题一，我们利用MATLAB软件对所给的数值进行空间作图，然后分别作出了八种重金属元素的空间分布特征，然后，我们利用综合指数（内梅罗指数）评价的方法，对五个区域进行了综合评价，得出结果令人满意。对于问题二，我们根据第一问和题目所给的数据进行综合分析，得出了重金属污染的主要原因来自于交通区含铅为主的大量排放，和工业区污水的大量排放等等。对于问题三，我们通过对问题一中的八张重金属元素空间分布的图可以看出，发现大多数金属都呈中心发散性传播，同时经过分析，我们发现，如果考虑大气传播和固态传播，很难得出结论，在交通区，由于是汽车尾气造成的传播，发现重金属的传播无规律可循等，所以，我们考虑液态形式的传播，以针对地表水污染物的物理运动过程，以偏微分方程为建模基础，通过和假设和模型参数的估计，得出了可能污染源位置，最后，我们对模型进行了稳定性检验即灵敏性分析和拟合检验，发现在参数变化在10%左右，模型的稳定性良好。最后我们全面分析了模型的优缺点，，最后可以用MATLAB软件得出相应的结果。为更好地研究城市地质环境的演变模式，测定污染源范围还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量，地下水流动方向以及每年的生物降解量，降雨量对重金属元素扩散的影响。一但有污染证据，我们可以在该污染源附近沿地下水流动方向设定更多采样点，由此，我们可以构造一个三维公式来计算污染物质浓度的浮动就可以模拟三维空间内的重金属分布影响。 关键字：表层土壤重金属污染 MATLAB 内梅罗指数偏微分方程稳定性检验灵敏性分析地质演变生物降解量
土壤重金属检测方法汇总 摘要：土壤重金属检测是土壤的常规监测项目之一。采用合理的土壤重金属检测方法，能快速有效地对土壤重金属检测和污染评价，并满足土壤的管理和决策需要。本文介绍了几种常用的土壤重金属检测方法，原子荧光光谱法，原子吸收光谱法，电感耦合等离子体发射光谱，激光诱导击穿光谱法和X射线荧光光谱，在介绍各个检测方法特性的同时，就灵敏度，测试范围，精确度，测试样品的数量等优缺点进行了对比。 关键词：土壤；重金属；检测方法 1. 前言 许多研究表明，种植物的质量安全与产地的土壤环境关系密切。重金属一般先进入土壤并积累，种植物通过根系从土壤中吸收，富集重金属，有时也通过叶片上的气孔从空气中吸收气态或尘态的重金属元素[1]。近几年，种植地因农药、肥料、生长素的大量施用及工业“三废”的污染，土壤重金属含量超标较严重且普遍，这不仅毒害土壤-植物系统，降低种植物品质，而且还会通过径流和淋洗作用污染地表水，尤其重要的是通过食物链的方式进入人体内，对于重金属的富集人体难以代谢，最终直接或间接危害人体器官的健康[2]。为此，解决这一难题，建设绿色食品和无公害食品生产基地，要求我们从土壤中的重金属检测分析抓起。本文介绍了土壤重金属的检测方法、并且对比各种方法优缺点。2．土壤中重金属检测方法 2.1 原子荧光光谱法 原子荧光光谱法是以原子在辐射能量分析的发射光谱分析法。利用激发光源发出的特征发射光照射一定浓度的待测元素的原子蒸气，使之产生原子荧光，在一定条件下，荧光强度与被测溶液中待测元素的浓度关系遵循Lambert-Beer定律[3]，通过测定荧光的强度即可求出待测样品中该元素的含量。 原子荧光光谱法具有原子吸收和原子发射两种分析方法的优势[4]，并且克服了这2种方法在某些地方的不足。该法的优点是灵敏度高，目前已有20多种元素的检出限优于原子吸收光谱法和原子发射光谱法；谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳，但其存在荧光淬灭效应，散射光干扰等问题[5]。该方法主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用[6]。突出在土壤中的应用如何，以下各方法均是这个问题，相比之下2.5写的比较好
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910365200.X (22)申请日 2019.04.30 (71)申请人 湖南省和清环境科技有限公司 地址 410001 湖南省长沙市高新区麓松路 459号东方红小区延农综合楼14楼 CYY-291房 (72)发明人 娄伟 王琦 刘天伦 李文博 肖启学 (74)专利代理机构 贵阳中新专利商标事务所 52100 代理人 胡绪东 (51)Int.Cl. C09K 17/06(2006.01) B09C 1/08(2006.01) C09K 109/00(2006.01) (54)发明名称 一种砷、镍复合污染场地土壤修复稳定剂及 其处理方法 (57)摘要 本发明公开了一种砷、镍复合污染场地土壤 修复稳定剂及其处理方法，包括以下成分及其配 比：含量为5 wt%的硫酸亚铁溶液、氢氧化钙溶液 和水，硫酸亚铁溶液中硫酸亚铁为FeSO 4?7H 2O， 硫酸亚铁溶液体积和待处理污染土壤质量比例 为0.3:100-0.5：100，加入的氢氧化钙溶液量为 确保待处理污染土壤的pH为6-8，加入的水量确 保土壤含水率为35-45%。本发明硫酸亚铁配合氢 氧化钙调节pH处理砷、镍污染场地污染土壤，不 仅降低成本，而且制备和使用方法简单。相比其 他方法，效果更好，与市面上其他相同效果的药 剂相对比，硫酸亚铁成本会下降能达到300%以 上，采用水剂施加，药剂与土壤接触更充分，养护 处理时间缩短了2/3，而且充分反应，处理效果更 佳。权利要求书1页 说明书8页 附图2页CN 110079323 A 2019.08.02 C N 110079323 A
版本1： 土壤中铜锌镉铬镍铅六中重金属全量一次消解测定方法.用氢氟酸-高氯酸-硝酸消解法,国家标准物质检测值和标准值吻合性很好,方便可行.具体方法: 准确称取0.5克土壤样品(过0.15mm筛)于四氟坩埚中,加7毫升硝酸+3毫升高氯酸+10毫升氢氟酸加盖,放置过夜(不过夜效果同),电热板上高温档加热(数显的控制温度300~350度)1小时,去盖,加热到近干,冷却到常温,然后再加3毫升硝酸+2毫升高氯酸+5毫升氢氟酸,高温档继续加热到完全排除各种酸,既高氯酸白烟冒尽,加1毫升(1+1)盐酸溶解残渣,完全转移到25毫升容量瓶中,加0.5毫升的100g/L的氯化铵溶液,定容,然后原子吸收分光光度计检测,含量低用石墨炉,注意定容完尽快检测锌,且锌估计需要适当的稀释.其实放置几天没有问题,相对比较稳定拉. 版本2： 1)称量0.5000g样品放入PTFE（聚四氟乙烯）烧杯中（先称量样品，后称量标 样），用少量去离子水润湿； 2)缓缓加入10.0mLHF和4.0mLHClO4（如果在开始加热蒸发前先把样品在混合 酸中静置几个小时，酸溶效果会更好一些），加盖后在电热板上200℃下蒸发（蒸发至样品近消化完后打开坩埚盖）至形成粘稠状结晶为止（2～3小时）； 3)视情况而定，若有未消化完的样品则需要重新加入HF和HClO4，每次加入都 需要蒸发至尽干；若消化完全则直接进行下一步； 4)加入4.0mLHClO4，蒸发至近干，以除尽残留的HF； 5)加入10.0mL的5mol/L HNO3，微热至溶液清亮为止。检查溶液中有无被分解 的物料。如有，蒸发至近干，执行步骤4（此时可以酌情减半加酸）； 6)待清亮的溶液冷却后，转入容量瓶，用去离子水定容至50mL（此时所得溶 液中硝酸含量为1mol/L），然后立即转移到新聚丙烯瓶中储存。 附： 现在一般做法是,砷汞用1+1的王水在沸水煮2小时,加固定剂(含5g/l重铬酸钾的5%硝酸溶液),在50毫升比色管中,固定,然后用原子荧光光谱仪测定砷汞.
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重，目前，全世界平均每年排放Hg约1.5万吨，Cu 340万吨，Pb 500万吨，Mn 1500万吨，Ni 100万吨。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。 土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。因此，治理和恢复的难度大。本文在讨论土壤重金属污染物来源和分布的基础上，评述土壤重金属污染修复技术研究进展，旨在为重金属污染土壤的有效修复提供科学的依据。 1 土壤重金属来源与分布 1.1 随着大气沉降进入土壤的重金属 大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外，重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进人土壤。据Lisk报道，煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属，石油中含有相当量的Hg(O.02～30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中1O%～30%沉降在距排放源十几公里的范围内，据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。例如比利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量就有Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g。 运输，特别是汽车运输对大气和土壤造成严重污染。主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘，据有关材料报导，汽车排放的尾气中含Pb量多达20～50 μg/L，它们成条带状分布，因距离公路、铁路、城市中心的远近及交通量的大小有明显的差异。Вериня等研究发现在公路两侧50m的距离有被污染的痕迹，每月每平方米累积的易溶性污染物在4～40 g。进入环境的强度顺序为：Cu、Pb、Co、Fe和Zn。在宁-杭公路南京段两侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染带，且沿公路延长方向分布，自公路两侧污染强度减弱。经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，与重工业发达程度、城市的人口密度、土地利用率、交通发达程度有直接关系，距城市越近污染的程度就越重，污染强弱顺序为：城市-郊区-农村。 1.2 随污水进入土壤的重金属 利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术，主要是把污水作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量很少，但是，由于我国工业迅速发展，工矿企业污水未经分流处理而排人下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年增加。淮阳污灌区土壤Hg、Ca、Cr、Pb、As等重金属1995年已超过警戒线。其它灌区部分重金属含量也远远超过当地背景值。 随着污水灌溉而进入土壤的重金属，以不同的方式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附，一般累积在土壤表层，自上而下递减。郑州污水灌区水中Hg的浓度达到O.242mg/kg，而土壤Hg含量O.194 mg/kg就会造成重度污染。污水中的As多以3价或5价状态存在，进入土壤后被铁、铝氢氧化物及硅酸盐粘土矿物吸附，也可以和铁、铝、钙、镁等生成复杂的难溶性砷化合物。而Cd很容易被水中的悬浮物吸附，水中Cd的含量随着距排污口距离的增加而迅速下降，因此污染的范围较少。Pb很容易被土壤有机质和粘土矿物吸附。Pb的迁移性弱，污灌区Pb的累积分布特点是离污染源近土壤含量高，距离远则土壤含量低。污水中Cr有4种形态，一般以3价和6价为主，3价Cr很快被土壤吸附固定，而6价Cr进入土壤中被有机质还原为3价Cr，随之被吸附固定。因此，污灌区土壤Cr会逐年累积。 1.3 随固体废弃物进入土壤的重金属
生物技术修复土壤重金属污染 任课教师：XXX 姓名：XXX 学号：XXX 专业：生物科学基地班 年级：XXX 学院：生命科学学院 成绩______________________
土壤重金属污染 摘要：随着社会经济特别是重工业的发展，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。污染治理已成备受关注的焦点。已有许多物理工程、化学修复、生物修复等技术相继涌现。本文就土壤重金属污染的现状、现有生物修复技术做综述。 关键词：重金属污染现状修复技术 Abstract：With the development of social economy especially heavy industry, the situation of soil heavy metal pollution is becoming more and more control has become the focus of the are many physics engineering, chemical remediation, bioremediation technology have article reviews the current situation, the existing soil heavy metal pollution bioremediation technology. Keyword：Heavy metal pollution status quo Technology to repair 前言：随着工农业的发展，土壤重金属污染问题日益严重，土壤中过量的重金属会被植物吸收到体内，通过食物链和生物富集作用对人体健康造成巨大危害。治理土壤环境重金属污染问题已成为当今的研究热点，而物理化学修复手段显然不能快速高效地解决这一难题，生物修复因其廉价、环境友好而备受青睐。[1] 1.现状 国内重金属污染现状 重金属资源是国民经济发展的基础和重要组成部分,一方面重金属资源的开发为我国社会经济的快速发展做出了巨大的贡献,另一方面大量的重金属资源开发活动势必造成严重的重金属污染,尤其是乡镇、个体矿山的开发,由于其各方面的技术、设备简陋,环保意识缺乏等原因对环境的破坏和污染是特别严重,甚至引发严重的环境污染事件,直接威胁到人类的生命安全. 中国的土壤重金属污染已较为严重和普遍，污染源主要是污灌、金属矿开采、冶炼与
土壤中重金属形态分析方法 赵梦姣 （湖北理工学院环境科学与工程学院） 摘要：介绍了土壤重金属的形态及各种分析方法, 重点说明了土壤中重金属形态分布及影响因素;讨论了影响土壤环境中重金属形态转化的因素, 重金属形态与重金属在土壤中的迁移性、可给性、活性的关系, 重金属污染土壤修复与重金属形态分布的关系。形态分析在一定程度上反映自然与人为作用对土壤中重金属来源的贡献, 并反映重金属的生物毒性。 关键词: 土壤; 重金属; 形态分析；分析方法 自20 世纪70 年代以来重金属污染与防治的研究工作备受关注，目前重金属污染物已被众多国家列为环境优先污染物。重金属的总量往往很难表征其污染特性和危害，环境中重金属的迁移转化规律、毒性以及可能产生的环境危害更大程度上取决于其赋存形态[1]，不同的形态产生不同的环境效应。土壤的重金属污染是当今面积最广、危害最大的环境问题之一，其所含的重金属可以通过食物链被植物、动物数十倍的富集[2], 但土壤中的重金属的毒性不仅与其总量有关, 更大程度上由其形态分布所决定。环境中重金属的迁移性、生物有效性及生物毒性与重金属污染物在土壤中的存在形态有关, 因此, 土壤中的重金属形态分析已成为现代分析化学特别是环境分析化学领域的一个热门研究方向。
1重金属的形态及形态分析方法 根据国际纯粹与应用化学联合会的定义,形态分析是指表征与测定的一个元素在环境中存在的各种不同化学形态与物理形态的过程[3]。形态分析的主要目的是确定具有生物毒性的重金属含量,当所测定的部分与重金属生物效应或毒性一致时,形态分析的目的就可实现。重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构态4个方面,由于土壤化学结构复杂及各种影响因素复杂多变,对土壤中的重金属形态分析,与水环境中重金属的分析方法:如溶出伏安法、离子选择电极法不同,土壤中重金属大多采用连续提取的形态分析方法对样品进行浸提和萃取,然后用原子吸收光谱法测定提取液中的每种形态重金属的浓度,许多学者关于土壤中重金属形态提出了不同的方法。FORSTNER[4]则提出了7步连续提取法,将重金属形态分为交换态、碳酸盐结合态、无定型氧化锰结合态、有机态、无定型氧化铁结合态、晶型氧化铁结合态、残渣态; SHUMAN[5]将其分为交换态、水溶态、碳酸盐结合态、松结合有机态、氧化锰结合态、紧结合有机态、无定形氧化铁结合态和硅酸盐矿物态8种形态;为融合各种不同的分类和操作方法,CAMBRELL[6]认为土壤中重金属存在7种形态,即水溶态、易交换态、无机化合物沉淀物、大分子腐殖质结合态、氧化物沉淀吸收态、硫化物沉淀态和残渣态;而具有代表性的形态分析方法是由TIESSER等人提出的[7]。将土壤或者沉积物中的金属元素分为可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态、有机物结合态与残渣态。在TIESSER方法的基础上,欧共体标准物质局(European
土壤重金属检测 第一部分：样品的采集 一个完整的环境样品的分析，包括从采样开始到出报告，样品分析流程为：采样→样品处理→分析测定→整理报告，大致可分为这四个阶段。这四个阶段所需时间及劳动强度为：样品采集6.0%，样品处理61.0%，分析测试6.0%，数据处理及报告27.0%。 1 土壤样品的采集 采集土样时务必要注意所采样品的代表性，即所采集的样品对所研究的对象应具有最大的代表性。采样要贯彻“随机”、“等量”和“多点混合”的原则进行采样 2 采样器具 工具类：不锈钢土钻、铁锹或锄头、土刀、取土器、竹片以及适合特殊采样要求的工具，分样盘、塑料布或塑料盆等用于野外现场缩分样品的工具。 器材类：GPS、照相机、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。 文具类：样品标签、采样记录表、现场调查表、铅笔、资料夹等；安全防护用品：雨具、工作鞋、药品箱等。 3 采样单元的划分 由于土壤的不均一性，导致同一研究区域各土壤具有差异性，同一块土壤中不同点也具有差异，故在实地采样前，应先根据现场勘察和所搜集的有关资料，将研究范围划分为若干个采样单元。 采样单元的划分，采样单元以土类和成土母质类型为主，其次根据地形、地貌、土上设施状况、土壤类型、农田等级等因素确定，原则上应使所采土样能使所研究的间题在分析数据中得到全面的反应。在一个采样单元中，如果用多个样点的样品分别进行分析，其平均值或其他统计值（如标准差或置信区间等）的可靠性，无疑要比单独取一个样品的分析结果更大，但这样做的工作量比较大。如果把多个样点的土样等量地混合均匀，组成一个“混合样品”进行测定，工作量就可大为减少，而其测定值也可得到相近的代表性，因为混合样品的测定值，实际上相当于各个样点分别测定的平均值。总体要遵循“同一单元内的差异性尽可
一、S/S技术介绍 1、原理 固化/稳定化(solidification/stabilization S/S)是将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂混合，从而将污染物捕获或固定在固体结构中的技术。这两个术语常结合使用但它们具有不同的含义：固化是在废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。 稳定化是将污染物转变为低溶解度、低迁移性及低毒性的物质的过程；稳定化不一定改变污染土壤的物理性状。 2、优缺点 优点 a)能快速控制污染物 b)对多重金属污染有明显优势 c)处理费用低 d)工艺过程简单 e)处理周期短 f)固化物能用于其它用途(如：建筑材料)缺点 a)不能有效去除重金属污染物毒 性 b)不能很好去除重金属污染物的 含量 c)土壤被破坏 d)需要大量固化剂 3、特殊金属处理 多价态金属（As、Cr）：通常需要使用氧化剂和还原剂进行处理 a)As：固化前先进行氧化处理，从3价转化成5价 b)Cr：固化前进行还原处理，从6价转化成3价 Hg：自然状态下具有挥发性 需进行预处理：采用活性炭吸附或反应形成HgS沉淀 4、常用参数及其作用 二、主要固化/稳定化材料 1、主要S/S材料 a)固化剂：水泥、火山灰、改性粘土、热塑材料 b)稳定化剂：腐殖酸、磷酸盐、石灰、氧化镁、铁盐
c)吸附剂：沸石、粘土、活性炭 d)其他：硫化物、聚硫化物、螯合物、水玻璃、污泥 2、可用作修复材料的副产物和废物 a)有机物：生物质固体物质、粪肥、堆肥、沼渣、造纸污泥、木屑、乙醇生产副产物 b)pH调节剂：石灰、草木灰、粉煤灰、制糖石灰渣、水泥窑石灰窑灰、赤泥、石灰稳定污泥 c)矿物质：铸造砂、钢渣、硫酸污泥、石膏、水处理污泥 三、搅拌混合与工程 1、异位稳定化 a)挖掘污染土壤 b)筛分污染土壤，除去大颗粒物质，减少污染土壤的稳定化量 c)对筛除的大颗粒物质进行清洗 d)对筛下土壤添加（粉末或泥浆添加），并混合均匀 e)养护（28d）和老化 f)检测和处置 四、浸出与评估 1、评估与测试 a)抗压强度 b)渗透系数 c)判断固化/稳定化处理过程成功与否主要是根据被处理过的有毒有害污染物抵抗自然界中可导 致污染物释放的物理及化学过程的能力，通过毒性浸出试验来确定 d)抗环境PH和Eh变化的能力 e)长期环境行为和环境影响（固结剂同污染物的相互作用、碳酸化、硫酸盐和氯化物侵蚀、风化 等） f)微观结构（XRD、SEM、EDX） g)风险评价 2、固化块性能评估 a)UCS：最低值要求，平均值要求； b)渗透系数：最高值要求，平均值要求，如：5x10-6to 1x10-6cm/sec ； c)浸出实验：最高值要求，平均值要求； d)场地概念模型
精心整理 精心整理 版本1： 土壤中铜锌镉铬镍铅六中重金属全量一次消解测定方法.用氢氟酸-高氯酸-硝酸消解法,国家标准物质检测值和标准值吻合性很好,方便可行.具体方法: 准确称取0.5克土壤样品(过0.15mm 筛)于四氟坩埚中,加7毫升硝酸+3毫升高氯酸+10毫升氢氟酸加盖,放置过夜(不过夜效果同),电热板上高温档加热(数显的控制温度300~350度)1小时,去盖,加热到近干,冷却到常温,然后再加3毫升硝酸+2毫升盐酸溶题,版本1) 2) 3) 4) 5) 6) 附： 现在一般做法是,砷汞用1+1的王水在沸水煮2小时,加固定剂(含5g/l 重铬酸钾的5%硝酸溶液),在50毫升比色管中,固定,然后用原子荧光光谱仪测定砷汞. 1 土壤消化（王水+HClO 4法） 称取风干土壤（过100目筛）0.1 g （精确到0.0001 g ）于消化管中，加数滴水湿润，再加入3 ml HCl 和1 ml HNO 3（或加入配好的王水4~5mL ），盖上小漏斗置于通风橱中浸泡过夜。第二天放入消化炉中，80~90℃消解30 min 、100~110℃消解30 min 、120~130℃消解1 h ，取下置于通风处冷却。
精心整理 加入1 ml HClO4于100~110℃条件下继续消解30 min，120~130℃消解1 h。冷却，转移至20mL容量瓶中，定容，过滤至样品存储瓶中待测。 注：最高温度不可超过130℃。消化管底部只残留少许浅黄色或白色固体残渣时，说明消化已完全。如果还有较多土壤色固体存在，说明消化未完全，应继续120~130℃消化直至完全。 2植物消化（HNO3+H2O2法） 称取待测植物1~2g（具体根据该植物对重金属吸收能力的强弱而定）于消化管中，加入5ml HNO3，盖上小漏斗置于通风橱中浸泡过夜。第二天放入消化炉中，80~90℃消解30 min、100~110℃消解30 min、120~130℃消解1 h，取下置于通风处冷却。加入1 ml H2O2，于100~110℃条件下继续消解30 min，120~130℃消解1 h。冷却，转移至20mL容量瓶中，定容，过滤至样品存储瓶中待测。 精心整理
土壤重金属污染状况及修复 中文摘要：重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物，动物和人体内累积，对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤重金属污染越来越严重，研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况，农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展，并针对各种修复方法，阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点，重点论述了植物修复的机理和应用，提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率，为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上，提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学—生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点，可提高复合污染的修复效率、降低修复成本，未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理，以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。 关键词：农田土壤；重金属；污染；修复技术 Abstract; Heavy metal pollution caused by toxic, easily in the food chain through plants, animals and humans in vivo accumulation of the ecological environment and pose a serious threat to human health. With the rapid development of industry, the widespread use of pesticides and fertilizers, agricultural soil heavy metal pollution is getting worse, research Soil Heavy Metal Pollution and Remediation Technology is important for the safety of agricultural products. Comprehensive Farmland Soil Heavy Metal Contamination at home and abroad, mainly from heavy metals in soils contaminated solid waste deposits and disposal of industrial waste atmospheric deposition, sewage unreasonable application of agricultural irrigation and agricultural materials. This paper reviews the related farmland abroad Heavy Metal Contaminated Soil Research Progress (physical restoration, chemical remediation, bioremediation, ecological agriculture and bioremediation) repair, and for a variety of repair methods, described its principle, to repair the condition, application examples its advantages and disadvantages, Focuses on the mechanism and application of phytoremediation, herbaceous and woody proposed bioremediation can effectively improve the efficiency of heavy metals in soils repair compound contaminated soil farmland soil heavy metals contamination fixes proposed a new way. Finally, the existing research and analysis based on the proposed joint repair techniques (such as bio-technology joint, joint technical and physical chemistry physical chemistry - Biotechnology United Technologies) can overcome the disadvantages of using a single repair means exist to some extent, can improve repair efficiency combined pollution, reduce repair costs, Future should further explore the mechanism of interaction between the United repair techniques, with a view to the comprehensive management of heavy metals in soils and pollution remediation provide a scientific basis. Keywords: Soil; heavy metal; pollution; repair technology 1 土壤中重金属的污染现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系，在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中，不可避免地会有外源重金属进入这个体系! 重金属对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气 中重金属的扩散、沉降、累积，含重金属废水灌溉农田，以及含重金属农药、磷肥的大量施用! 外来重金属多富集在土壤的表层!.工业生产上重金属释放到环境中的主要途径有采矿、冶炼、燃
实验题目土壤中重金属含量测定与污染评价 一、实验目的与要求 1、了解土壤的组成，了解土壤中重金属Cu对生物的危害及其迁移影响因素。 2、了解Cu, Pb, Cr, Cd, Zn ，Tl污染的GB标准。 3、掌握土壤消解及其前处理技术和原子吸收分析土壤中金属元素的方法。 4、掌握土壤中Cu的污染评价方法。掌握土壤中其它重金属的污染评价方法。 二、实验方案 1、实验原理 用盐酸－硝酸－氢氟酸－高氯酸混合酸体系消解土壤样品，使待测元素全部进入试液，同时所有的Cu都被氧化。在消解液中加入氯化铵溶液（消除共存金属离子的干扰）后定容，喷入原子吸收分光光度计原子化器的富燃性空气－乙炔火焰中进行原子化，产生的铜基态原子蒸汽对铜和铅空心阴极灯发射的特征波长进行选择性吸收，测定其吸光度，用标准曲线法定量。 2、实验试剂。 大学城各采样点土壤、盐酸GR、硝酸GR、氢氟酸GR、高氯酸GR、蒸馏水、（1+5）HNO 3 2、实验仪器： 原子吸收分光光度计、铜空心阴极灯、烧杯50mL（聚四氟乙烯）、移液管（1，2，5，10mL），滴管、50ml比色管，量筒及实验室常用仪器等。 3、实验步骤（土壤样品已经制备好，直接用就可以了）。 （1）土壤样品的消解。分别称取0.5g左右的三种土壤样品与50mL聚四氟乙烯烧杯中，用移液管量取2mL的水湿润，加入10mL的盐酸，在电热板上加热到溶液接近干燥，然后加入10 mL硝酸，继续加热到溶解物近干，用滴管加入5mL 氢氟酸并加热分解去除硅化物，接近干后加入5mL高氯酸加热至消解物不再冒白烟时，取下冷却。 （2）冷却完毕后，将残留物洗至50mL比色管，后加入2mL浓硝酸，并定容至标线，摇匀,静置. (3)由于溶液比较浑浊，干过滤后所得清液，用原子吸收分光光度计测其Cu
十种土壤修复技术解析 1、原位固化/稳定化技术 原理：通过一定的机械力在原位向污染介质中添加固化剂/稳定化剂，在充分混合的基础上，使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用，将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透系数的固化体，或将污染物转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散。 适用性：适用于污染土壤，可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物以及砷化合物等无机物;农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。不宜用于挥发性有机化合物，不适用于以污染物总量为验收目标的项目。 2、异位固化/稳定化技术 原理：向污染土壤中添加固化剂/稳定化剂，经充分混合，使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用，将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透系数的固化体，或将污染物转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散。 适用性：适用于污染土壤。可处理金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物以及砷化合物等无机物;农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。不适用于挥发性有机化合物和以污染物总量为验收目标的项目。当需要添加较多的固化/稳定剂时，对土壤的增容效应较大，会显著增加后续土壤处置费用。
3、原位化学氧化/还原技术 原理：通过向土壤或地下水的污染区域注入氧化剂或还原剂，通过氧化或还原作用，使土壤或地下水中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。 适用性：适用于污染土壤和地下水。其中，化学氧化可处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、 MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药等大部分有机物;化学还原可处理重金属类(如六价铬)和氯代有机物等。受腐殖酸含量、还原性金属含量、土壤渗透性、PH值变化影响较大。 4、异位化学氧化/还原技术 原理：向污染土壤添加氧化剂或还原剂，通过氧化或还原作用，使土壤中的污染物转化为无毒或相对毒性较小的物质。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。 适用性：适用于污染土壤。其中，化学氧化可处理石油烃、BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、酚类、 MTBE(甲基叔丁基醚)、含氯有机溶剂、多环芳烃、农药
受重金属污染的土壤修复方法 摘要：土壤的重金属污染已经成为不能忽视的危害人类健康的环境问题，本方案论述了受重金属镉污染的土壤修复技术，包括物理修复，化学修复，生物修复及联合修复的方法。 重金属元素是使农田受污染最普遍、生物毒性最强的，它在环境中的化学活性强、赋存形态多、移动性大、毒性持久，容易通过食物链的富集作用危及人类健康。因此，全面地了解土壤重金属镉污染现状、危害、赋存形态、迁移转化、有效性评价及治理方法对于采用新方法治理土壤镉污染，减弱其对作物的危害，实现土壤的可持续利用具有重要意义。 我国土壤重金属污染物超标情况，正式被确定为中国土壤的首要污染物。从不同的土地利用类型上看，镉是耕地的首要污染物，是林地、草地和未利用地的第二污染物。多地农作物镉超标，不仅造成巨大的经济损失而且严重危害居民健康，土壤重金属镉污染治理迫在眉睫。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属引入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于环境背景值，造成生态环境恶化的现象。工业生产中石油、矿物等的开采、冶炼加工及运输等过程，农业生产中污水灌溉、农药、劣质化肥等的不合理使用，城市生活中污水、污泥和垃圾等未经处理乱排、偷排等行为是造成土壤重金属污染的主要原因。逐渐成为全球性的环境问题。重金属对植物的毒性，在形态上主要表现为叶片失绿、卷曲，根、莲生长迟缓；生理方面多表现为蒸腾作用和光合作用受到抑制，引起氧化胁迫和膜的损伤等。植物体对重金属的吸收积累能够明显抑制其对韩、镁等矿物质元素的吸收和转运的能力，引起大量营养元素的缺乏和有效性降低。当植物体内重金属含量超过一定浓度后对叶绿素有破坏作用，并促进抗坏血酸分解，使游离脯氨酸积累，抑制硝酸还原酶活性，对植物体产生间接伤害。重金属也能对植物体产生直接危害， 土壤重金展污染的修复技术
土壤中重金属 镉的迁移转化 由于土壤的强吸附作用，镉很少发生向下的再迁移而累积于土壤表层，在降水的影响下，土壤表层的镉的可溶态部分随水流动就可能发生水平迁移，进入界面土壤和附近的河流或湖泊而造成次生污染土壤中水溶性镉和非水溶镉在一定的条件下可相互转化，其主要影响因素为土壤的酸碱度氧化- 还原条件和碳酸盐的含量。与铅铜锌砷及铬等相比较，土壤中镉的环境容量要小得多，这是土壤镉污染的一个重要特点。 铅的迁移转化 铅是人体的非必需元素土壤中铅的污染主要来自大气污染中的铅沉降和铅应用工业的三废排放土壤中铅的污染主要是通过空气水等介质形成的二次污染铅在土壤中主要以二价态的无机化合物形式存在，极少数为四价态多以 2)(PbOH、3PbCO或243)(POPb等难溶态形式存在，故铅的移动性和被作物吸收的作用都大大降低在酸性土壤中可溶性铅含量一般较高，因为酸性土壤中的 H+ 可将铅从不溶的铅化合物中溶解出来植物吸收的铅是土壤溶液中的可溶性铅绝大多数积累于植物根部，转移到茎叶种子中的很少。植物除通过根系吸收土壤中的铅以外，还可以通过叶片上的气孔吸收污染空气中的铅。 铬的迁移转化 铬是人类和动物的必需元素，但其浓度较高时对生物有害土壤中铬的污染主要来源于铁铬电镀金属酸洗皮革鞣制耐火材料铬酸盐和三氧化铬工业的三废排放及燃煤污水灌溉或污泥施用等土壤中铬通常以四种化合形态存在，两种三价铬离子3Cr 2CrO，两种六价铬阴离子Cr2O7和Cr2O4其中3)(OHCr的溶解性较小，是铬最稳定的存在形式，而水溶性六价铬的含量一般较低，但六价铬的毒性远大于三价铬的毒性土壤中的有机质如腐殖质具有很强的还原能力，能很快地把六价铬还原为三价铬，一般当土壤有机质含量大于 2 时，六价铬就几乎全部被还原为三价铬[7-9] 由于土壤中的铬多为难溶性化合物，其迁移能力一般较弱，而含铬废水中的铬进人土壤后，也多转变为难溶性铬，故通过污染进入土壤中的铬主要残留积累于土壤表层铬在土壤中多以难溶性且不能被植物所吸收利用的形式存在，因而铬的生物移作用较小，故铬对植物的危害不像 Cd、Hg等重属那么严重有研究结果表明，植物从土壤溶液吸收的铬，绝大多数保留在根部，而转移到种子果实中的铬则很少。 砷的迁移转化 砷是类金属元素，不是重金属但从它的环境污染效应来看，常把它作为重金属来研究土壤中砷的污染主要来自化工冶金炼焦火力发电造纸玻璃皮革及电子等工业排放的三废冶金与化学工业含砷农药的使用砷主要以正三价和正五价存在于土壤环境中 ,其存在形式可分为水溶性砷，吸附态砷和难溶性砷三者之间在一定的条件下可以相互转化当土壤中含硫量较高且在还原性条件下，可以形成稳定的难溶性32AsS。在土壤嫌气条件下，砷与汞相似，可经微生物的甲基化过程转化为二甲基砷 [sHACH23）（]之类的化合物由于土壤中砷主要以非水溶性形式存在，因而土壤中的砷，特别是排污进入土壤的砷，主 要累积于土壤表层，难于向下移动.一般认为，砷不是植物动物和人体的必需元素但植物对砷有强烈的吸收积累作用，其吸收作用与土壤中砷的含量植物品种等有关砷在植物中主要分布在根部在浸水土壤中生长的作物，砷含量较高.