毕业论文
土壤重金属污染的生物修复技术应用
现状与前景分析
摘要
随着我国工业和社会经济的发展，土壤重金属污染日益严重，其已成为当前我国面临的主要环境问题之一。土壤环境一旦受到污染，特别是重金属污染，其修复远比大气、水污染修复要难得多，且修复过程也较为复杂，所以人们开始着手于修复土壤重金属污染的研究技术。生物修复重金属污染土壤一直是国际上的难点和热点研究课题。本论文概述了我国土壤重金属污染的现状及其引起的危害，并以土壤中重金属污染物为对象，较为系统地综述了国内外重金属污染土壤生物修复（植物修复、微生物修复、动物修复等）技术的研究进展，结合当前土壤污染的新特点，提出了实际应用中存在的新问题，阐述了生物修复土壤重金属污染的应用现状，并对土壤重金属污染生物修复技术的应用前景进行了展望。
关键词：土壤，重金属，生物修复，前景分析
Abstract
Along with our country industry and the development of social economy，the soil heavy metal pollution is increasingly serious, which has become China's one of the most serious environmental problems. Once the soil environment pollution, especially heavy metal pollution, its repair than air, water pollution remediation will be more difficult, and the repair process is more complicated, so people began in the remediation of soils
contaminated with heavy metals research technology. Bioremediation of heavy metal contaminated soils have been the difficulty and hotspot. This paper summarized our country the status of soil heavy metal pollution and its hazards, and heavy metals in soil as the object, systematically summarized the domestic and foreign heavy metal contaminated soil bioremediation (plant repair, microbial remediation, animal repair) technology advances, combined with the current soil pollution new characteristic, put forward the actual application in the problem of existence, elaborated the bioremediation of soil contaminated by heavy metals and application status of soil heavy metal pollution, bioremediation technology application prospect.
Keywords：soil heavy metal bioremediation prospects analysis
引言
土壤是人类赖以生存的自然资源之一，同水、大气、生物等环境要素之间相互联系、相互影响。土壤层位于地球陆地表面，是一个有机无机的复合体，介于生物界和非生物界之间；土壤也是环境各要素剧烈作用的场所。因此，土壤与人和环境关系较为密切，土壤污染可引起和促进水体、大气、生物要素的污染。士壤是生态系统的重要组成部分，也是地球化学循环的储存库，对环境变化具有高
度的敏感性，所以土壤污染是环境污染的重要环节。土壤具有肥力，能够为人类生产各种作物，是人类赖以生存的、最基本的生产资料，一旦被污染，不仅会影响作物的正常生长发育，同时也使作物成为污染物被摄人人体，危害人类健康。土壤污染最终会导致土地资源的枯竭。
土壤环境一旦受到污染，特别是受到重金属污染，其治理和恢复比大气及水困难的多。从人们开始着手于修复土壤重金属污染的研究技术至今，生物修复重金属污染土壤一直是国际上的难点和热点研究课题。生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法，有很强的生命力。近年来，国内外对生物技术的研究十分活跃，有些国家已将此技术用于污染土壤的实际修复，并取得了显著的效果。此篇论文，对土壤中重金属的污染特点、危害及治理技术做了详细论述，由于土壤修复方面的研究在我国开展的时间不长，本论文中的疏漏和不当肯定不少，深盼导师们给予批评指正。
1 土壤中重金属污染的来源
在自然界的循环过程中，环境中大约有90%的污染物都将进入或经过土壤。土壤中重金属污染的来源按其分类，可分为自然来源和人为来源。在自然来源中，土壤的成土母质及成土过程既影响了土壤中重金属的含量，又使得重金属能在土壤环境中广泛分布；人为来源主要来自人类日常的生产、生活。
1.1 自然来源
自然来源主要来自于大气干湿沉降。伴随社会的迅速发展，大量燃烧石油和
煤碳以及汽车等排放的尾气等等，这些燃烧后的尾气排入大气，破坏了大气的正常组分，使空气中含有了大量的重金属元素，这些重金属元素既可直接沉降到土壤中或被土壤吸附，也可被植物吸收后，过植物传输土壤而引起土壤重金属污染。
1.2 人为来源
1.2.1 交通运输污染
尾气的排放、汽车轮胎和其他零部件老化和磨损、机油和燃油的泄露、路面磨蚀和货物抛洒以及刹车里衬机械磨损产生的粉末等是重金属主要交通污染源。含Pb汽油的燃烧是城市Pb污染的重要来源。Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等为道路两侧土壤中的主要污染物。我国环境界专家对公路旁土壤重金属污染作了研究, 结果表明Cu、Pb、Zn污染与机动车尾气排放有关。国外环保专家研究了尼日利亚某市公路旁土壤中Pb、Cd、Cu、Ni和Zn的分布规律, 得出重金属含量与距公路距离呈负相关关系的结论。我国公路旁土壤重金属污染也符合这个结论。
轮胎中添加的Zn发动机及车体部件使用的Cu，都会对交通道路两侧的土壤造成污染。交通运输对土壤形成的污染带大多集中分布在道路沿线两侧70m以内，当在道路两侧种植行道树和绿化带时，对于路旁土壤Pb、Cd、Cu和Zn重金属污染有显著防护效应。
1.2.2 工业污染
有色重金属矿床的开发冶炼是向环境中排放重金属最主要的工业污染源。工业生产造成土壤重金属污染的环境问题日益严重。包头市重金属Cu、Zn含量分别为全国土壤几何均值的1.85和2.26倍。云南省某选冶矿厂周边由于长期的工业生产使该区域受到Pb、Cd、Cr和Zn等重金属污染严重。大型综合城市成都城郊土壤重金属含量中以Cu、Pb、Zn最为突出，在东郊热电厂附近为Hg、Cd、As的高值区。
工业粉尘及垃圾焚烧的沉降也带来了土壤重金属污染。金属冶炼工业排放出大量含有重金属的粉尘，沉降于冶炼厂下风向的土壤表面，导致下风向的植被群落极度退化，最终退化为裸地。研究表明：重金属粉尘随着主导风向的漂移进入土壤生态环境，是造成矿场周围土壤重金属污染的主要原因，并且发现靠近矿区附近的土壤生物量明显低于远离矿区的土壤。垃圾焚烧过程中会产生大约2%～3%的飞灰，而飞灰中富含部分重金属，环境方面的专家采用原子荧光光谱仪和X射线衍射仪发现在熔融飞灰中有Cr、Mn、Cu、Pb、Ba、As等重金属元素。电子垃圾的不当处置也是引起土壤污染的一个原因。电子废物一般含有Pb、Cd、Hg、六价铬、聚氯乙烯、溴化阻燃剂等有害物质。余晓华、罗勇等人通过对电子废物焚烧活动造成的重金属污染进行测定，发现污染区的土壤微生物系统中无论微生物生物量碳还是土壤呼吸与对照区相比均受到显著影响（ｐ﹤0.05）。
1.2.3 农业生产来源
由于现代农业生产大量使用化肥、农药，化肥在促进生物生长，农药在杀灭虫害、杂草的同时既会造成土壤和农作物污染，也会带入一些重金属，由于重金属元素的累积作用，造成土壤中重金属元素的含量不断上升，从而引起污染。而在一些污水处理普及率高的地区，污水处理后污泥常施用于农田用作为农作物生长肥沃土，但由于工业污泥成分复杂，里面不同程度地含有重金属及其他有害物质，由此而引发的危害也难以估计。
土壤重金属污染还来自于污水农用灌溉，由于中国水量分布的不均匀性，导致部分地区水资源的匮乏，加上部分工业废水未经处理直接排入河流，使得这些污水成为农业灌溉用水的主要组成部分之一。污水灌溉是属于面源污染，一旦污染，受污染的面积将很大，而含重金属浓度较高的污染表土易在降水的作用下进人水体中，从而再次引发水体污染，如此往复，恶性循环。由此可见，污水灌溉引起的土壤重金属污染危害性，已对农业及日常生活、生产产生了很大的不良影响。
1.3 其他来源
土壤中重金属的其他来源如含重金属固体废弃物堆积、金属矿山酸性废水的污染等，甚至于在饲料的添加剂中的高含量Cu和Zn，在其作为肥料施入农田后也会对土壤造成危害。我国的固体废弃物不仅来自于国内，还来自于国外的进口。
最近，环境保护部、商务部、国家发展改革委、海关总署、国家质检总局近日联合发布《固体废物进口管理办法》。环境保护部有关负责人表示，《固体废物进口管理办法》的实施将促进废物进口和利用企业进一步提高环境保护意识和水平，规范我国固体废物进口管理工作，防止境外废物非法进境，维护我国环境安全。这位负责人说，2010年，我国废纸、废塑料、废五金、废钢铁、铝废碎料、铜废碎料等可用作原料的固体废物实际进口达4000多万吨。而这些进口垃圾也造成了土壤重毒重金属的污染。
2 土壤中重金属元素的主要形态以及污染形式
2.1 土壤中重金属元素的主要形态
土壤中重金属的形态是多样的。总的来讲，土壤重金属大体可分为可吸收态部分、交换态部分和难吸收态部分，也可以根据生物有效性的大小，将重金属划分5种形态，可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态和残渣态。可吸收态部分，是指土壤溶液中游离的重金属离子或可溶性重金属化合物。一般来讲，土壤中可吸收态的重金属很少，只有当受到污染时，才
可能有较多可吸收态重金属，并且逐渐转化为其他形态的重金属。交换态部分，是指位于离子交换位点上和专性吸附在无机土壤组分上的重金属离子，以及被土壤胶体和土壤颗粒表面吸附的重金属，如可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态。难吸收态部分，即难溶态复合物，在土壤中，难溶态的重金属含量最高，很难被生物利用或潜在迁移性很小，如硫化物及有机结合态和残渣态。随着土壤环境一些理化性质的改变，如土壤粘粒矿物组成、酸碱性、氧化还原状况等，难吸收态重金属也会向交换态重金属转化，并处于动态平衡中。
2.2 土壤中重金属的污染形式
土壤重金属污染物主要是指汞、镉、铅、铬、锌、铜、镍、钴、锡以及类金属砷等。重金属污染土壤主要有以下方式：土壤中的重金属通过雨水淋溶作用向下渗透, 导致地下水污染；受污染的土壤直接暴露在环境中, 通过土壤颗粒物等形式直接或间接地为人或动物所吸入；外界环境条件的变化如酸雨、某些土壤添加剂等因素提高了土壤中重金属的生物可利用性, 使得重金属较容易地为植物吸收利用而进入食物链, 对食物链上的生物产生毒害。与有机污染物不同的是,由于土壤中的重金属具有生物不可降解性和相对的稳定性, 使得重金属污染土壤的修复比较困难。
3 土壤重金属污染引起的危害
3.1 土壤重金属污染影响植物生长
土壤中重金属含量超过其自净能力后，土壤的理化性质和土壤中的微生物群落结构会受到不良影响。土壤中的重金属污染物通过根系吸收进入植物体，诱导其体内产生对代谢系统具有毒害作用的物质，间接影响植物生长。如镉与含巯基氨基酸和蛋白质的结合引起氨基酸蛋白质的失活，对催化酶的伤害引起酶催化代谢的紊。另外，镉胁迫下H2O2会在植物体内过量积累，影响体内氧化还原系统的正常运转，诱发细胞的防御机制崩溃或者细胞死亡，表现出叶片绿色减退、生长缓慢、植株矮小、产量下降甚至死亡。有些植物必需或非必需重金属元素在低浓度时对植物生长有促进作用，但当其超过一定浓度后就会抑制植物生长甚至对植物产生毒害作用。相关专家张晓薇等利用原子吸收分光光度法来测定不同质量分数的Pb对植物生长的影响，结果显示，当Pb质量分数在0～500 mg /kg的范围内，玉米的发芽率、生物量和其长势都随Pb质量分数的升高而增大；但当Pb的质量分数大于500 mg /kg 时，玉米的发芽率、生物量及长势都是随着Pb 的质量分数的升高而降低。
土壤重金属的污染程度直接影响粮食和蔬菜的产量和品质。采用CdCl2稀溶液浇灌花生植株，花生产量均表现出先增后减的趋势。李波等对沪宁高速公路两侧土壤和小麦重金属污染状况进行了研究，土壤中铅最大污染指数3.26，小麦籽粒中
铅含量超标率达99%以上，最大超标倍数达1.73倍。国内大城市的蔬菜也存在不同程度的重金属污染，如天津市郊蔬菜等食品中的镉污染、沈阳市郊蔬菜等食品中的镉、汞污染、长春市郊蔬菜等食品中铅污染等都存在严重超标现象。现
3.2 土壤重金属污染对人体健康的危害
重金属污染物通过食物链的传递到达人体，在人体内的某些器官中富集，和蛋白质、酶等物质相互作用，使其失去活性，造成人体急性或者慢性中毒，日本发生的水俣病和骨痛病等公害事件就是重金属污染引起的。
常见的公路路域土壤铅污染是一种严重的环境毒和神经毒，土壤中的铅能够通过皮肤接触和食物进入人体内与多种器官亲和，对儿童的威胁尤其突出，主要表现为心血管、神经和泌尿等系统的损伤。铅中毒不仅使中毒者本人受害，而且影响后代，铅进入孕妇体内会通过胎盘屏障，影响胎儿发育，造成畸形等。安徽怀宁、浙江德清和台州、广州紫金等地近千人血液中铅含量超标，这些“血铅事件”表明铅污染已经严重威胁到人们的生命健康。镉是一种人体的非必需元素，具有免疫系统毒性、肾脏毒性、骨骼系统毒性、神经系统毒性、心血管系统毒性、生殖系统毒性，甚至遗传毒性，对人体危害相当严重。砷是一种生物毒性显著的类金属元素，可与细胞内琉基酶结合而使其失去活性，砷还有致癌作用，能引起皮肤癌，潜伏期可达几十年之久。皮肤接触含铬物质可引起过敏性皮炎或湿疹，进入呼吸道则引起咽炎、支气管炎。另外，铜、锌是人体健康不可缺少的微量元素，但在体内积累过多也会出现恶心、呕吐、腹泻、腹部疼痛、贫血、抽搐等中毒现象。
未经处理的工业与生活废水经污灌或任意排放进入土壤后，大量的重金属元素可在土壤中富集，从而进入食物链，对人体健康造成影响。据调查发现，成都、沈阳张士污灌区常见病发生率明显高于对照地区，其中张士污灌区居民癌症死亡率达0.117%，尿镉质量浓度也高达3.83ug·L-1，明显高于对照区。不仅如此，在一些地区重金属镉的污染甚至已发展到生产“镉米”的程度；在汞污染严重的污灌区，生产出的稻草平均含汞量高达1.24mg·kg-1，超过背景值27倍。
4 土壤中重金属污染的特点及污染现状
4.1 土壤中重金属污染的特点
4.1.1 污染范围广
由于土壤环境的特殊的作用及位置，一旦土壤受到污染，大气、水等相关环境也会受到影响。污染范围逐渐扩大，波及很广。
4.1.2 持续时间长和难治理性
由于重金属无法被生物降解，土壤一旦被污染通常需要很长时间才可恢复，
重金属元素的难迁移性，使污染元素的停留时间很久，且治理成本较高、治理周期较长。
4.1.3 污染隐蔽性
重金属无色无味，很难被人的感觉器官察觉，在一定时期内在环境可承载范围内不会表现出对环境的危害，而一旦其含量超过环境承载范围，或者环境条件变化时，可能引起重金属的活化，从而引发生态污染，导致严重的生态危害。4.1.4 联合污染
在土壤环境中，单个重金属污染物通过食物链不断地在生物体内富集，甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物，由此而引发的污染时有发生，但更多表现为多种金属元素及其转化的化合物同时产生作用，即多种污染物一起形成联合污染，联合污染中包括协同污染和拮抗污染。
4.2 我国土壤重金属污染现状
据国家环保总局的调查，目前我国一些地区土壤污染严重，对生态环境、食品安全和农业发展都构成威胁。据不完全统计，目前全同受污染的耕地已达1000万hm2，约占耕地总面积20以上，每年因为土壤污染造成的经济损失达200亿元，其中每年因重金属污染的粮食达1200万t。而目前我国受Cd、As、Cr、Pb等重金属污染的耕地面积近2000万hm2，约占总耕地面积的1/5。据资料显示我国的耕地和大多数城市近郊农田都受到了不同程度的污染，如北京市通惠河灌区土壤铅含量近年来有所升高，凉水河灌区的锌、镉、汞也有明显上升；一些位点的汞、锌已超过国家土壤环境质量标准(GB15618—1995)的极限值。长期的污水灌溉已经引起了土壤以及稻米、小麦等粮食作物中镉等重金属元素的积累，国内蔬菜重金属污染调查显示，我国菜地土壤重金属污染形势更为严峻。珠三角地区近40%的菜地重金属污染超标，其中10%属于“严重”超标。重庆蔬菜重金属污染程度为Cd>Pb>Hg，近郊蔬菜基地土壤重金属Hg和Cd出现超标，超标率分别为6.7%和36.7%。广州市蔬菜地铅污染最为普遍，砷污染次之。保定市污灌区土壤Pb、Cd、Cu和Zn的检出超标率分别为50.0%、87.5%、27.5%和100.0%，蔬菜中Cd的检出超标率为89.3%。天津市土壤重金属污染已经形成环境问题，东丽、西青和津南菜田土壤的重金属污染均为3级，属于轻度污染，北辰菜田土壤的重金属污染，达到了中度污染。此外，在重庆、香港、贵州、福建、河北、广西、汀西、海南、珠江三角洲、北方河套地区等许多省市地区都发现了不同程度Hg、Cd、Pb、Cr、AS、Cu、Zn、Ni污染。我国的一些主要水域如淮河、长江流域、太湖流域、胶州湾等也发现了重金属污染。我国土壤污染除Cd、Hg 污染外，Pb、As、Cr和Cu的污染也比较严重。
我国农田也受到了重金属严重的污染，目前我国农药、重金属等污染的土壤
面积已达上千万公顷，污染的耕地约0.1亿hm2，占耕地总面积的10%以上，多数集中在经济较发达的地区。全国每年受重金属污染的粮食多达1200万t，因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万t，合计经济损失至少200亿元。华南地区部分城市有50％的农地遭受Cd、As、Hg等重金属污染。广州近郊因污水灌溉而污染农田2700hm2，因施用污染底泥造成1333hm2土壤被污染，污染面积占郊区耕地面积的46％。上海农田耕层土壤Hg、Cd含量增加了50％，天津近郊因污水灌溉导致2.3万hm2农田受重金属污染，沈阳张士灌区重金属污染面积达2500多hm2。
随着工业的发展和人们的物质需求日益增长，由此带来的土壤重金属污染越来越严重，已严重影响到粮食安全和人类健康。众多研究人员对重金属污染土壤的修复技术进行了大量卓有成效的研究，并不断找到新技术、新方法和新材料。目前生物技术一直是专家们研究的较为普遍的一种修复重金属污染土壤的技术，也一直是国际上的难点和热点研究课题。下面就对生物修复技术的原理、优点及应用前景系统的综述。
5 土壤重金属污染生物修复技术
生物修复技术是利用生物的生命代谢活动降低环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害，从而使污染的土壤部分地或完全地恢复到原始状态。生物修复技术包括植物修复技术、微生物修复技术和动物修复技术。生物修复机理是利用生物(主要是微生物、植物和动物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属毒性。这种技术主要通过2种途径来达到对土壤中重金属的净化作用：①通过生物作用，改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性；②通过生物吸收、代谢，达到对重金属的削减、净化与固定。
生物修复与其他治理重金属污染的技术相比，具有成本低、无二次污染及处理效果好等优点，是替代物理化学修复的一种非常具有优势的方法。与理化方法相比，生物修复不止一个功能基团组起作用，并且结合生物代谢活性系统，使生物修复具有更大的效用，能达到对污染土壤永久修复的目的。
5.1 土壤重金属污染的植物修复技术
5.1.1 植物修复技术的概念
植物修复（Phytoremediation）是指将某种特定植物种植在重金属污染的土壤上，以该植物对重金属的忍耐和超量积累为基础，最后通过植物收割并进行处理，将重金属移出土壤，达到重金属污染修复目的。土壤重金属污染的植物修复可分为植物萃取技术、植物固化技术、根圈生物修复技术和植物挥发技术。目前，在土壤重金属污染的生物修复中应用较早、较广泛的是植物修复技术。
5.1.2 植物修复措施
植物修复的过程包括对污染物的吸收、清除、原位固定和分解转化，即植物萃取技术、植物固化技术、根圈生物修复技术、植物转化技术。
①植物提取技术
植物提取技术（Phytoextration）又称植物萃取，是利用金属积累植物或金属超积累植物将金属从土壤中提取出来，转移并富集到植物根部和枝叶等可收割部分，使金属离子从土壤转移到植物的过程。
植物提取修复重金属污染土壤的过程和机制涉及根系的吸收,根向地上部的转移以及地上部的积累。整个过程共分为四个部分：1）土壤中重金属的释放。交换态的重金属具有较大的溶解性, 比其它形态更易被植物吸收。但碳酸盐结合态同样也易于溶解,研究认为植物对重金属的吸收与交换态及碳酸盐结合态关系最为紧密；2）根对金属离子的吸收。在重金属污染的土壤里，植物对重金属的吸收由于环境浓度差异大而存在被动吸收。但有研究发现:在重金属污染土壤上种植超积累植物，当土壤溶液中Zn浓度较低时,植物地上部积累的Zn随土壤溶液中Zn 浓度的增加而迅速增加。但当土壤溶液中Zn浓度较大时，增加土壤溶液中Zn浓度并不能增加植物对Zn的吸收。这说明超积累植物对土壤溶液中的重金属离子可能存在主动吸收的过程；3）金属离子从根到地上部的运输。金属离子被根吸收后,由于受根膜选择性限制,需要其它有机物如柠檬酸、苹果酸等作为选择体才能进入根内部。在根膜的外表面,选择体与土壤溶液中的水化镍离子复合,然后选择体-Ni 复合物穿过根膜进入内表面,与转运体结合成三键复合物。这种转运体很可能是一种氧的供体。进入木质部后,三键复合物释放出Ni后断开,选择体又返回根重复这一过程。这一理论认为:对植物有毒的水化镍离子不是在植物体内形成的,在植物体内镍以复合态存在。4）植物地上部对金属离子的忍耐和积累。植物地上部能忍耐高浓度的金属离子,可能的原因是与氨基酸或羧酸形成金属络合物。
植物提取利用耐受并能积累重金属的植物吸收土壤环境中的金属，将它们输送并贮存在植物体的地上部分,通过种植和收割植物而去除土壤中的重金属。这些植物有两大类:超富集植物和诱导的积累植物。前者是指一些具有很强的吸收重金属并运输到地上部积累能力的植物；后者则是指一些不具有超积累特性但通过一些过程可以诱导出超量积累能力的植物。
超富集植物是指能超量吸收重金属并能将其运移到地上部的植物，对其的界定一般考虑两个因素：植物地上部富集的重金属达到一定的量；植物地上部的重金属含量高于根部。目前，国际上报道的Cu、Cd、Ni、Pb 等超富集植物已有500多种，其中约73%为Ni的超富集植物，我国目前发现的超富集植物有：Mn超富集植物商陆；Cd超富集植物油菜、宝山堇菜和龙葵；As超富集植物蜈蚣草、大叶井边草、井栏边草、金钗凤尾蕨和斜羽凤尾蕨；Pb超富集植物羽叶鬼针草、紫
穗槐、绿叶苋菜和土荆芥；续断菊超富集Pb、Zn；翅瓣黄堇和东南景天超富集Cd、Zn；苎麻和圆锥南芥超富集Pb、Zn和Cd。植物提取的效益取决于植物地上部分重金属含量及其生物量，但目前已知的超富集植物多数生长慢、生物量小，且为连坐生长，机械作业难。因而寻找和培养生物量大、生长速率快、生长周期短的超累积植物，是提高植物提取技术效益的长期策略。超富集植物由于具有很强的吸收和积累重金属的能力, 从而在修复重金属污染土壤方面表现出极大的潜力,其对某种重金属的累积量是普通植物的10～500倍以上。
诱导的积累植物是指一些不具有超积累特性但通过一些过程可以诱导出超量积累重金属能力的植物。目前，具有高生物量的可用于诱导植物提取的植物有印度芥菜、玉米和向日葵等，研究较多的螯合剂有EDTA、HEDTA、NTA、DTPA、EGTA和EDDAH等，能促进土壤固相中重金属的释放，提高植物提取修复的效率。但施用螯合剂可能对地下水带来二次污染，产生新的环境问题，也常会影响植物生长，甚至死亡。因此，螯合剂的应用必须科学合理，以避免产生生态安全问题，而且在实际应用中，螯合剂的价格昂贵，该技术在经济上也未必可行。植物提取修复技术是目前应用最多、最有发展前景的土壤重金属污染植物修复技术。
②植物固化技术
植物固化技术（Phytostabilization），也称原地惰性化技术（Inactivation），它是一种实地固化技术。该技术首先用土壤添加剂（soil amendments）诱导土壤中的污染物形成难溶化合物，使其的迁移活化性能降低，再利用种植在污染土壤表层的耐重金属植物降形成绿色覆盖层，以减少污染物在土壤剖面的淋滤，从而减少重金属被淋滤到地下水或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性。植物固化技术不能将土壤中的污染物去除，只能控制污染物的迁移和扩散，该技术实用性很强，尤其适合大面积污染场地修复。同时，该技术在使用时受到pH、土壤特性、土壤养分、有毒金属离子的含量、土壤添加剂以及气候条件等因素的影响。
植物固化的作用:一是通过根部累积、沉淀、转化重金属,或通过根表面吸附作用固定重金属；二是保护污染土壤不受风蚀、水蚀,减少重金属渗漏污染地下水和向四周迁移污染周围环境。如植物可通过分泌磷酸盐与铅结合成难溶的磷酸铅, 使铅固化而降低铅的毒性；植物能使毒性较高的Cr6+转变为基本没有毒性的Cr3+ 。这类植物一般具有两个特征: 一是能在高含量重金属污染土壤上生长；二是根系发达及分泌物能够吸附、沉淀或还原重金属。值得注意的是植物稳定修复并没有从土壤中将重金属去除,只是暂时将其固定,当土壤环境发生变化时重金属仍可能重新活化并恢复毒性,因而没有彻底解决重金属污染问题。
植物在这个过程中主要有两种功能：1）保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移。重金属污染土壤常缺乏植被，而荒芜的土壤更易
遭受侵蚀和淋漓作用，使污染物向周围环境扩散，稳定污染物最简单的办法是种植耐金属胁迫植物复垦污染土壤；2）通过根部积累和沉淀金属或根表吸收金属来加强土壤中污染物的固定。
国外研究专家Cunningham等研究发现，一些植物可降低Pb在土壤中的生物有效性，缓解其对环境中生物的毒害作用。此外，植物还可通过改变根际环境如pH值来改变污染物的化学形态，在这个过程中根际微生物细菌和真菌也可能发挥作用。植物稳定修复只是暂时将其固定，在减少重金属污染物向四周扩散的同时，也减少其对土壤中各种生物的危害。但是一旦环境条件发生变化，重金属的可利用性就可能随之发生变化，因而该修复技术并没有彻底地解决重金属污染的问题。由于其作用与治理效果的差距，目前很少有研究报道，而植物稳定修复若与原位化学钝化技术相结合，可能会显示出更大的应用潜力。
③根圈生物修复技术
根圈生物修复技术（Rhizosphere bioremediation）是通过植物根际分泌物和根际脱落物作用刺激细菌和真菌的生长，并使污染物矿化的过程。该技术可以使土壤中有机碳、细菌和真菌的含量增加，利于对土壤中有机物的降解。Fletcher 等研究表明，桑树、桑橙树和苹果树根部释放出的黄酮类化合物和香豆素物质可并诱导降解PCBs和PAHs。
我国这面专家有了相应的研究。肖艳平等研究表明丛枝菌根真菌对砷污染的土壤修复具有积极作用。赵光进行了能促进植物吸收土壤重金属的产酸菌筛选研究，结果表明，筛选出的凝结芽孢杆菌可使镉和铅明显钝化。
④植物的挥发修复技术
植物挥发技术（Phytovolatilization）是植物通过蒸发作用将具有挥发性的金属挥发释放到大气中，达到修复重金属污染土壤的目的。该技术可去除土壤中的硒、汞和砷，其应用效果取决于植物的蒸发速率，跟温度、降水量、湿度、日照及风速有十分密切的关系。植物挥发通过植物及其根际微生物的作用，将土壤中挥发性污染物挥发进入大气，不需收获和处理含污染物的植物体，是一种有潜力的植物修复技术。
植物挥发是利用植物根系分泌的一些特殊物质或微生物使土壤中的某些重金属转化为挥发形态，或者植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中。一些植物在体内能将Se，As和Hg等甲基化而形成可挥发性的分子，释放到大气中去，目前这方面研究较多的是金属Hg和非金属元素Se。杨麻可使土壤中三价硒转化为低毒的甲基硒挥发去除；海藻能吸收并挥发砷，烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的单质汞。一些农作物如水稻、胡萝卜、大麦和苜蓿等及一些水生植物如灯心草属、鸢尾、蒲儿菜等也有较强的吸收并挥发土壤中（水）
硒的能力。Banuelos等研究表明，杨麻可使土壤中三价硒转化为低毒的甲基硒挥发去除；海藻能吸收并挥发砷。另有研究表明，烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的单质汞；一些转基因植物，如拟南芥也能将有机汞和无机汞盐转化为气态单质汞。
植物挥发技术也不需要处理含污染物的植物，不失为一种经济有效且具有潜力的修复技术，但是该技术存在着弊端，即该方法将污染物转移到大气中，有可能产生二次污染问题，对人类和生物具有一定的风险，所以仍会对大气环境造成污染。因而该技术的应用尚存不少疑虑。
5.2 土壤重金属污染的微生物修复技术
5.2.1 微生物修复技术的概念
微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。主要包括生物富集（如生物积累、生物吸着）和生物转化（如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解）等作用方式。
微生物在被污染的土壤环境去毒方面具有独特作用，已被用于进行土壤生物改造或土壤生物改良, 高效微生物降解活性就地净化污染土壤。受到重金属污染的土壤，往往富集多种耐重金属的真菌和细菌，微生物可通过多种作用方式影响土壤重金属的毒性。可用于重金属修复的微生物主要是土著的真菌（酵母）和细菌。不同类型微生物对重金属污染的耐性也不同, 通常为真菌> 细菌> 放线菌。
5.2.2 微生物修复技术的原理
微生物对重金属的生物吸附机理有三种，主要表现在：①胞外络合作用，一些微生物能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白、脂多糖等，具有大量的阴离子基团，与金属离子结合；某些微生物产生的代谢产物如柠檬酸是一种有效的金属螯合剂，草酸则与金属形成不溶性草酸盐沉淀；②胞外沉淀作用在厌氧条件下硫酸盐还原菌及其他微生物产生的硫化氢与金属离子作用,形成不溶性的硫化物沉淀。第三，胞内积累作用,重金属进入细胞后,通过“区域化作用”分布在细胞内的不同部位,可将有毒金属离子封闭或转变成为低毒的形式。由于微生物对重金属具有很强的亲合吸附性能,有毒金属离子可以沉积在细胞的不同部位或结合到胞外基质上,或被轻度螯合在可溶性或不溶性生物多聚物上。一些微生物如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌以及某些藻类,能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量阴离子的基团,与重金属离子形成络合物。
微生物能够通过自身的代谢活动作用于重金属元素是因其体内携带重金属抗性基因。重金属抗性基因是微生物在自然条件或人工诱导下产生的抗重金属毒性
的遗传因子，可以激活和编码金属硫蛋白、操纵子、金属运输酶和透性酶等，通过利用这些物质与重金属结合、形成失活晶体或促进重金属排出体外等机制对重金属进行解毒。研究显示，重金属抗性基因很可能位于细菌质粒上。如丁香假单胞菌和大肠杆菌均含抗Cu 基因，芽孢杆菌和葡萄球菌含有抗Cd和抗Zn 基因，产碱菌含抗Cd、抗Ni 及抗Cr基因，革兰氏阳性和革兰氏阴性菌中含抗As 和抗Sb 基因。
5.2.3 微生物对重金属离子的修复方式
①微生物对重金属离子的溶解和沉淀
在土壤环境中，微生物能够利用有效的营养和能源，在土壤滤沥过程中通过分泌有机酸络合并溶解重金属。微生物对土壤重金属离子的溶解方式主要是通过各种代谢活动直接或间接地进行，其代谢作用能产生多种低分子量的有机酸，如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等。国外专家研究发现，在营养充分的条件下，微生物可以促进Cd的淋溶，从土壤中溶解出来的Cd主要和低分子量的有机酸结合在一起；在比较不同碳源条件下微生物对重金属的溶解时，发现以土壤有机质或土壤有机质加麦秆作为微生物碳源均可促进重金属的溶解。
②微生物对重金属离子的生物吸附和富集
土壤微生物可通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子，或通过摄取必要的营养元素主动吸收重金属离子，并将重金属离子富集在细胞表面或内部。
王亚雄等研究表明，类产碱单胞菌和藤黄微球菌对Cu2+、Pb2+的吸附受pH 值影响，当pH 值为5~6时吸附Cu2+、Pb2+最为适宜，pH 值过高或过低均不利于对以上元素的吸附。
③微生物对重金属离子的氧化还原
土壤中的一些重金属元素可以多种价位形态存在，它们以高价离子化合物存在时溶解度通常较小，不易发生迁移，而呈低价离子化合物存在时溶解度较大，较易发生迁移。
中国科学院微生物研究所戴欣、王保军等研究烟草头孢酶F2在含有200 mg/L HgCl2的液体培养基中生长16h后的汞量变化发现，汞量减少90%，HgCl2能被还原成汞元素，约有12%的汞挥发到大气中，7%的汞被菌体吸附，其余以元素汞的形式沉积在培养液底部。微生物还能将环境中一些重金属元素氧化，某些自养细菌如硫-铁杆菌类能氧化As3+、Cu+、Mo4+、Fe2+等，通过氧化作用使这些金属离子的活性降低。
5.2.4 微生物修复土壤重金属污染的效果
微生物可以提高重金属的生物有效性，从而有利于植物的吸收。土壤中有些微生物可以通过分泌有机酸降低土壤的pH，从而提高土壤重金属的生物有效性。有
研究指出，土壤中重金属的生物有效性低是植物修复的主要限制因素。重金属的生物有效性越高，越有利于植物吸收重金属，从而降低土壤重金属含量。在土壤中接种根际微生物和外生菌根真菌，能提高土壤中重金属的有效态浓度。此外，微生物还能够通过自身代谢降低重金属的毒性。土壤中微生物种类和数量多，代谢旺盛，受到重金属污染的土壤，往往富集多种耐重金属的真菌和细菌，微生物可通过多种作用方式影响土壤重金属的毒性，主要是通过生物吸附和生物转化来对土壤中重金属进行吸收、沉淀、氧化和还原等作用，把重金属离子转化为低毒产物，从而降低土壤中重金属的毒性。
5.3 动物修复技术修复土壤重金属污染
动物修复是利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓)能吸收土壤中的重金属这一特性，通过习居的土壤动物或投放高富集动物对土壤重金属吸收、降解、转移，以去除重金属或抑制其毒性。动物修复的生理基础包括：①生物体内普遍存在一种金属硫蛋白，能与重金属结合形成低毒或无毒的络合物；②生物体代谢产生一些富含一SH的多肽(如Pc)。能与重金属螯合，从而改变其存在状态；③生物体内存在多种编码金属转运蛋白的基因(如最早克隆的Zn转运蛋白基因和Fe转运蛋白基因)，这些基因编码的转运蛋白能提高生物对金属的抗性。
动物修复在国外有较长的研究史，国内研究则处于摸索阶段。Laverack报道；蚯蚓消化道组织提取液中有蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶和脂肪酶等。Ross和Carins 在种植黑麦草的土壤中引入蚯蚓，结果发现转化酶、淀粉酶、磷酸酶等活性升高，磷酸酶活性升高被认为是蚯蚓对磷活化作用的主要原因。需要指出的是，大多数土壤动物对土壤酶活性的影响是通过微生物实现的，尤其是对真菌的取食过程释放的多种酶。我国相关专家戈峰等研究表明，饲养在牛粪和生活垃圾中的蚯蚓对硒和铜元素的富集能力很强，且富集铜的能力比富集硒的能力强，其最高富集硒和铜量分别为332.5和1376.0 mg/kg。蚯蚓也能通过提高土壤重金属的活性使得植物吸收重金属的效率增加。俞协治等通过模拟土壤污染试验发现蚯蚓活动能明显提高红壤Cu的生物有效性，使得红壤中DTPA提取态Cu的含量明显增加，从而提高植物对重金属的吸收和富积效率。当土壤中Pb的质量分数为170~180mg/kg 时，蚯蚓的富集系数为0.36。在被Pb污染的土壤中投放蚯蚓，待其富集重金属后，采用电激、清水等方法驱出蚯蚓集中处理，对于治理被Pb污染的土壤也有一定的效果。
动物修复技术还包括将生长在污染土壤上的植物体、果实等饲喂动物,通过研究动物的生化变异来研究土壤污染状况,或者直接将土壤动物,如虹蝴、线虫饲养在污染土壤中进行有关研究。这种途径虽能在一定程度上减少土壤中重金属含量，但低等动物吸收重金属后可能再次释放到土壤中造成二次污染。
6 土壤重金属生物修复技术应用现状
据查阅资料和调查研究发现国内外已有部分地区把生物修复土壤重金属技术应用到实际生活中，现举几个实例来说明。
实例一，1991年由纽约的一位艺术家MelChin在环境科学家Chaney、Homer 和Brown的协助下，进行了为期3年的“雕刻”大作，即在明尼苏达州圣保罗遭受Cd污染的大地上，成功地塑造了一个巨大的“环境艺术品”。该艺术品由5种植物组成：遏蓝菜属、麦瓶草属。长叶莴苣、Cd累积型玉米和Zn、Cd抗性紫洋芋。利用这件艺术品为工具“剔除”了土壤重Cd的毒性，将一片光秃秃的死地转变为生机盎然的活土。据研究表明，在含Cd为19mg/kg的工业污染土壤中种植天蓝遏蓝菜6次，可是土壤中Cd下降到3mg/kg。
实例二，1994年，龙育堂进行了苎麻对稻田土壤汞净化效果的研究。水稻田该种苎麻后，总汞残留系数由0.94降到0.59。种植苎麻有以下好处。①受Hg污染的土壤恢复到背景值的水平所需的时间极大的缩短了，在土壤Hg含量为82 mg/kg下，水田要86年而旱地只要10年；在土壤Hg含量在49 mg/kg下，水田要78年，而旱地只要9.2年；在土壤Hg含量24.6 mg/kg下，水田要67年，而旱地只要8.0年。②切断了食物链对人体的伤害。③有可观的经济收益，苎麻价值在正常情况下比水稻高50%。苎麻是耐汞植物，土壤Hg在70mg/kg以下时苎麻产量不受影响。Heaton等利用一种转基因植物—盐蒿和陆生植物拟南芥、烟草去除土壤中无机汞和甲基汞，这些植物携有经修饰的细菌汞还原酶基因，可将根系吸收的Hg2+转化成低毒的Hg，从植物中挥发出来，而转入能表达细菌有机汞裂解酶基因的植物可以将根系所吸收的甲基汞转化成结合态Hg2+，拥有这两种基因的植物可有效地将离子态汞和甲基汞转化为Hg而通过植物挥发释放入大气中。
实例三，我国专家陈同斌等通过初步筛选后，以室内盆栽试验最终确定As的超富集植物种。成功找到三种As的超富集植物。其中无蜈蚣草叶片富集As达0.5%，为普通植物的数十万倍；能够生长在含As为0.15~3%的污染土壤和矿渣上，具极强的耐砷毒能力；其地上不与根的含砷比率为5:1，显示其具有超常的从土壤中吸收富集砷的能力。目前盆栽试验又发现蜈蚣草施用高浓度磷后，植株在吸收大量磷的同时，对砷的吸收能力也显著增强，P和As之间并不表现为拮抗作用，而是一种协同作用。因为P是植物生长所必需、对植物生长有利的大量营养元素，而As确是植物不需要、对其产生毒害作用的痕量元素。过去一直认为，植物中P和As通过同一系统进行吸收和转运，两者之间表现为拮抗作用。即植物对P吸收增加就会抑制As的吸收；同样，吸收As的增加，对P的吸收就会减少。因此施磷肥往往减少植物对As的吸收。一些科学家还推测，As毒害植物的机理也许是由于As取代能量代谢物质三磷酸腺苷中的P，从而干扰了植物的能量代谢。陈同斌
的研究结果表明，施磷肥有助于蜈蚣草对As的吸收和累积，但并没有导致As对植物的毒性增加，因此施磷肥可以提高蜈蚣草的As含量和总吸As量。这表示，在植物修复技术应用上，可以通过施磷肥大幅度提高蜈蚣草对As的吸收量和除As的效果，从而提高其修复As的效率。因此，可通过进一步研究，将P物质制成提高植物超量富集土壤中As的特制添加剂。
实例四，近些年来，中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所和美国南卡罗来纳州大学的科学家经过3年合作努力，培育出世界上首次具有明显食Hg效果的转基因烟草。他们的转基因烟草“吃”汞，不仅效率高，而且本身不留残毒。科学家先从微生物中分离出一种可将无机Hg转化为气态Hg的基因，经过序列改造，再将其转入烟草，这种烟草即可“吞食”土壤和水中的Hg，转化为气态Hg后，再释放到大气中。选择烟草治Hg污染的原因是烟草具有植株大、生长快、吸附性强、种植范围广、基因易转移等特点。实验表明，这种转基因烟草还可吸收Au和Ag，因此具有多种推广价值。此外，中国科学院南京土壤研究所吴龙华博士等研究了印度芥菜对土壤中Cu的修复效果，得出施用EDTA3mmol/kg 可显著或极显著地增加芥菜各组织Cu含量、芥菜叶和根对Cu的吸收量，从而极显著地增加了芥菜的Cu总吸收量。低量氮肥配施高量磷肥可获得最高的Cu吸收总量和最大植物修复效率。
7 土壤重金属生物修复目前存在的问题
虽然生物修复技术有成本低、修复效果好等优点，但在修复土壤重金属污染的过程中仍存在着相应的问题，例如二次污染、处理成本高等，下面就着重阐述植物修复和微生物修复存在的问题，至于动物修复就不再做介绍了。
7.1 植物修复存在的问题
重金属是一类价值昂贵的金属，如何将超富集植物中的重金属提纯、回收利用是需要加强研究的一面。研究当中发现有些植物虽然具有富集重金属的能力，但重金属富集的部位往往在地面以下，如①根部，这种富集对于重金属的提取和利用都比较困难，因此并没有在真正意义上去除土壤重金属；②植物修复受季节变化等环境因素的限制，难以在世界范围内引种；③修复植物生长周期较长，难以满足快速修复污染土壤的需求；④重金属在地面以上部分的富集是去除土壤重金属的有效手段，但对于地面以上植物体重金属的提取及回收利用的报道比较少，通常采取的方法是收集地面以上的植物残体进行焚烧、填埋，这也往往会造成重金属的二次污染和资源浪费。
金属超富集植物农作和植保技术没有形成，需要实践经验积累逐渐发现问题和解决问题遥。重金属在植物体内的存在形式、植物对重金属超量吸收和积累及解毒机制、超富集植物与根际微生物共存体系的作用以及根际土壤环境条件对重
金属的生物有效性制约机理等一系列基础理论问题，有待于进一步探索。超富集植物体内重金属的回收再利用方面应加强研究，对于收获物的处理研究较少，目前仅对灰分中重金属质量分数为10%~40%的植物采用冶炼回收，对于不能回收利用的收获物如何避免二次污染，还需进一步探索。
7.2 微生物修复技术存在的问题
微生物修复技术多元，可进行原位修复、异位修复及原位—异位联合修复。原位修复操作简单，对原有的土壤环境破坏程度低。然而，加入到污染环境中的微生物可能由于种间竞争或难以适应环境导致目标微生物或其代谢活性的丧失，其田间试验效果不理想。同时微生物修复受各种环境因素的影响较大，pH、温度、氧气、水分等均可影响微生物活性从而影响修复效果。因此，为降解菌提供适宜条件以促进其生长繁殖至关重要。
为解决上述问题，近年来微生物修复研究工作着重于筛选和驯化特异性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、寿命和安全性，修复过程参数的优化和养分、温度、湿度等关键因子的调控等方面，以实现针对性强、高效快捷、成本低廉的微生物修复技术的工程化应用。某些微生物可在极端环境条件下生存，若通过基因技术使其具有高效降解能力，则对治理极端环境条件下的污染有利。通过添加菌剂和优化作用条件发展起来的污染土壤原位、异位微生物修复技术有：生物堆沤技术、生物预制床技术、生物通风技术和生物耕作技术等。
随着生物修复技术中的生物工程技术，如基因工程、酶工程、细胞工程等的广泛运用，生物修复的处理效率得到很大提高，可行性与有效性逐渐增强，处理成本进一步降低，被广泛接受和采纳。然而，该项技术还未到达成熟阶段，尙存在技术瓶颈有待突破，我国的研究水平与国际水平间还存在较大差距。例如，我国筛选出超积累植物数量少，全世界已鉴定到的超积累植物有400多种，其中由我国发现的还不到10 种；目前所发现的大多数超积累植物存在生物量少，生长速度慢，适应性弱等特点，限制了对超积累植物的规模利用；我国的研究方向以追踪国际前沿为主，自主创新性不足，研究成果影响因子低；植物修复的产业化和商业化与国际水平有较大差距，对植物修复材料的处理及资源化利用研究较少。
8 生物修复土壤重金属的前景分析
随着人们对土壤中重金属污染危害的严重性的认识，大批的学者持续不断对被重金属污染的土壤的修复进行反复的研究，不断地有新方法、新技术的产生，参考徐良将、张明礼、杨浩的关于土壤重金属污染修复方法的研究进展，认为未来的重点和难点包括选育重金属污染土壤修复的植物、生物工程技术和基因工程技术的应用、多种修复技术的综合应用、建立监管体系和过程量化数学模型和制定、完善法规，强化防治意识。下面就着重阐述下植物修复和微生物修复的前景
分析。
8.1 植物修复前景展望
植物修复作为一项新兴的高效修复技术，具有应用范围广、成本低、生态综合效益好等优点，但该技术研究和应用时间较短，在理论体系、修复机理及技术上仍需进一步完善，以下两个方面的研究仍有待加强。
8.1.1植物重金属转运蛋白的研究
关于植物重金属转运蛋白已有不少研究，细胞内多种重金属转运蛋白基因的转录水平与重金属离子积累间的联系已被揭示，但植物重金属转运蛋白的基因片组段尚未完全破解；转运不同重金属的蛋白间的相关研究、不同植物间的重金属转运蛋白间表达或修饰的变化、通过基因转移来培育能转运多种重金属的植物等问题将是当前研究的热点。
重金属离子进入植物体细胞是在重金属转运蛋白的参与下完成的。重金属转运蛋白包括吸收蛋白和排除蛋白两大类，其中吸收蛋白主要有YSL蛋白家族、锌铁蛋白家族、天然抗性巨噬细胞蛋白家族等，排除蛋白包括Plb型、ATPases、CDF蛋白家族等。不同重金属在植物体中的积累量呈现出很大的差异：如Cs、Pb、Cu、Zn、As在水稻植株各组织中含量分别为根≥茎叶＞籽实。
8.1.2 超富集植物的筛选与培育
我国植物资源十分丰富，进行超积累植物资源调查，了解其分布，收集并建立超积累植物的数据库；通过重金属胁迫条件来筛选、培育吸收能力强，同时能吸收多种重金属元素，且生物量大的植物；利用育种方法培育超富集植物，或者通过分子生物技术培育超富集植物。
表8.1为对Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、Cr、As等重金属元素具有超富集性能的部分常见植物（对应相应重金属元素地上部分富集量大于地下部分富集量。超富集植物处理重金属污染的土壤具有投资少、效益高、对环境扰动小的特点，但研究发现，超富集植物的分布具有时空差异的特点，在空间分布上，超富集植物一般只生长在矿山区、成矿作用带或者有富含某种化学元素的岩石风化而成的地表土壤上，常构成一个独立的“生态学岛屿”，时间分布上主要表现在第四纪冰川作用对正常植物演化出超积累植物存在的控制作用。
表8.1常见重金属超富集植物
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策 (通用版) 摘要：矿山开采为经济发展提供了资源保证,但同时也带来了一系列生态环境问题。文章介绍了我国部分地区日益发达的金属矿业造成的土壤重金属污染状况,分析了重金属元素的在环境中的存在形态、释放机理、污染特征及其生物危害。指出了金属矿山土壤重金属污染目前尚存在的问题并提出了防治土壤重金属污染的具体措施。 关键词：重金属污染；修复技术；土壤；金属矿山 CurrentSituationofHeavyMetalPollutioninSoils andCountermeasures Abstract：Miningforeconomicdevelopmenttoprovidetheresources,butalsob
ringsaseriesofecologicalenvironmentproblems.Thispaperintro ducestheareaofourcountrypartincreasinglydevelopedmetalmini ngcausedthesoilheavymetalpollutionstatus,analysisofheavyme talelementsintheenvironmentofexistenceform,releasemechanis m,thepollutioncharacteristicsandbiologicalhazards.Metalmin esoilheavymetalpollutionispointedoutexistingproblemsandput sforwardspecificmeasurestocontrolsoilheavymetalpollution. 金属矿山既是资源集中地,又是天然的土水生态环境污染源。在开采过程中流失的重金属Ｐｂ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ等是土水生态环境的重要毒害元素。。随着矿山开采年份的增加,矿山周边土壤环境中重金属不断积累,污染现象日趋严重。重金属进入土壤环境后,扩散迁移比较缓慢,且不被微生物降解,通过溶解、沉淀、凝聚、络合、吸附等过程后,容易形成不同的化学形态。当其在土壤中积累到一定程度时,就有可能通过土壤—植物(作物)系统,经食物链为动物或人体所摄入,潜在危害性极大。因此,金属矿山土壤的重金属污染问题必须引起高度关注,并采取相应措施加以防治。
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
中国耕地土壤重金属污染概况 摘要：依托收集的耕地土壤重金属污染案例资料，建立了我国138个典型区域的耕地土壤重金属污染数据库，并利用《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）中的二级标准作为评价标准，测算了我国耕地的土壤重金属污染概况。研究表明：（１）我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右；（２）耕地土壤重金属污染等别中，尚清洁、清洁、轻污染、中污染、重污染比重分别为68.12%，15.22%，14.49%，1.45%，0.72%；（３）８种土壤重金属元素中，Ｃｄ污染概率为25.20%，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生Ni，Hg，As和Pb土壤污染，但是Ｚｎ、Ｃｒ和Ｃｕ元素发生污染的概率较小；（４）辽宁、河北、江苏、广东、山西、湖南、河南、贵州、陕西、云南、重庆、新疆、四川和广西１４个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染的多发区域，特别是辽宁和山西的耕地土壤重金属污染可能尤其严重。 关键词：土壤污染；重金属；耕地；污染概率 过去的50年中，大约有2.2万ｔ的Cr，9.39×10５ｔ的Cu，7.89×10５ｔ的Pb 和1.35×10６ｔ的Zn排放到全球环境中，其中大部分进入土壤，引起了土壤重金属污染。随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、
浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术 土壤是一个开放的缓冲动力学系统，承载着环境中50%～90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用，致使土壤中重金属含量逐年累积，明显高于其背景值，造成生态破坏和环境质量恶化，对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解，可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3]，从而影响产出物的生长、产量和品质，潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析，概述了土壤中重金属的来源，简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展，以期为土壤重金属污染修复提供参考。 1我国土壤重金属污染现状 随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展，一些企业盲目追逐经济利益，轻视环境保护，再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用，我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重，污染面积逐年扩大，危害人类和动物的生命健康。据报道，2008年以来，全国已发生100余起重大污染事故，其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤环境总状况体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548 万hm2土壤调查结果显示，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2，其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤
土壤重金属污染现状 摘要: 重金属作为一种持久性污染物已越来越多地被关注和重视. 重金属矿山的开采利用是造成当今世界重金属污染的主要原因,并已经严重威胁和影响人类的生存和发展.本文从我国重金属的利用入手,总结了我国近几年重金属污染的现状,分析了重金属污染物进入环境介质的途径和方式. 为促进我国矿业开发与环境的可持续发展和和谐发展,对重金属资源的合理开发利用提出措施和建议. 关键词: 重金属; 利用; 重金属污染 引言 所谓重金属污染,是指由重金属及其化合物引起的环境污染. 重金属矿山的开采及其产品的利用是重金属污染的重灾区,也是全球重金属污染的源头所在,对于矿山环境,重金属污染的主要危害对象是农作物和人. 其主要原因在于重金属被排入环境后具有永久性,且有明显的累积效应.随着人们对金属矿产品的需求量的不断增大,由此引发的环境问题日趋严重,重金属污染就是其中最为典型的一个. 以云南铅锌矿为例,云南拥有国内储量最大的兰坪铅锌矿和国内品位最富的会泽铅锌矿,它的开采量日益增大,产生的环境问题也随之日益增多,由于云南铅锌矿山布局分散,规模偏小,工艺技术落后,装备水平低,并且有相当一部分乡镇和个体私营企业没有专门的尾矿坝,尾矿、废水随意排放,加之由于当地开发无序,滥采滥挖,环保投入不足,导致矿山特别是铅锌矿山老化,品位下降,开采难度增大,造成了一定的环境污染,并使得生态环境的修复、改造和维护难以进行。 一土壤重金属污染的定义 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。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。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。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金
土壤中重金属污染研究现状 【摘要】近几十年来,随着人类对自然资源的过度开发和利用，农用化学物质种类、数量逐年增加，工业、城市污染逐渐加剧，导致土壤重金属污染日益严重。通过翻阅一些资料和文献，深入了解了土壤重金属污染的现状。本文分析了土壤重金属污染的概念，土壤重金属污染的相关特点，并归纳了土壤重金属污染的治理方式[1]。 关键词：土壤污染；重金属；防治措施；治理措施 2008年以来，全国已发生百余起重大污染事故，包括砷、镉、铅等重金属污染事故达30多起。频繁爆发的污染事故损失惨重，不仅增加了环境保护治理成本，也使社会稳定成本大增，而土壤污染修复所需的费用更是天价。 污染的加剧导致土壤中的有益菌大量减少，土壤质量下降，自净能力减弱，影响农作物的产量与品质，危害人体健康，甚至出现环境报复风险。一是生态关系失衡，引起生态环境恶化[2]。 1 土壤重金属污染的概念 土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染[3]。污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。 2 土壤重金属污染的影响 2.1 重金属在土壤中的形态 土壤中重金属形态的划分有两层含义，其一是土壤中化合物或矿物的类型，其二是操作定义上的重金属形态。土壤中重金属存在的形态不同，其活性、生物毒性及迁移特征不同，其生态效应和植物效应也不同。重金属能在一定的幅度内
重金属污染土壤修复实施方案 1工程内容 根据示范区内重金属污染区的地形地貌因子（地面坡度、覆土厚度、土层物质组成、灌溉条件）、土壤物理性质（容重、分散系数、初始入渗速度、孔隙度）、土壤化学性质（酸碱度、水溶性钙含量、氮磷钾含量）、生物因子（酶活性、微生物总量、呼吸强度）等指标，判定影响区域土壤修复与植被恢复的主要限制性因子。结合当地的气候条件及国内外相关重金属污染土壤治理修复研究技术等相关资料确定本次示范工程工程内容及总体思路： 将东岭锌业股份有限公司北侧兴隆场村涂家崖组10亩区域土壤污染严重的农田作为土壤重金属污染修复示范基地。对选取的示范基地首先进行土壤污染现状调查监测，在调查监测成果的基础上进行土地平整，一方面选取不同重金属富集植物种类及方法开展土壤重金属污染修复治理示范工作，另一方面选取不同淋洗剂采用土壤淋洗法治理修复受重金属污染土壤。对于植物修复技术，在示范区不同片区分别种植对重金属铅、镉、锌、砷等具有较强富集能的蜈蚣草、黑麦草、向日葵等绿色植物进行治理修复研究，其中，对种植向日葵片区开展在向日葵根部土壤混和添加不同人工合成的鳌合剂对比土壤重金属治理修复效果研究工作；对于物理化学修复技术中的淋洗法修复技术，在示范区内选取0.5亩土壤分别采用HCl、柠檬酸和Na2-EDTA三种常用淋洗剂和不同的淋洗次数等条件进行土壤
淋洗法重金属污染修复治理试验，利用一年时间初步取得示范治理成效，为区域土壤重金属污染治理修复工作全面开展打好坚实基础。2工程具体实施方案调查 2.1土壤现状调查监测 ①现状作采样工作图和标注采样点位图。 收集包括监测区域土类、成土母质等土壤信息资料。 收集工程建设或生产过程对土壤造成影响的环境研究资料。 收集造成土壤污染事故的主要污染物的毒性、稳定性以及如何消除等资料。 收集土壤历史资料和相应的法律（法规）。 收集监测区域工农业生产及排污、污灌、化肥农药施用情况资料。 收集监测区域气候资料（温度、降水量和蒸发量）、水文资料。 收集监测区域遥感与土壤利用及其演变过程方面的资料等。 现场踏勘，将调查得到的信息进行整理和利用，丰富采样工作图的内容。 针对示范区现状进行实地调查测量，确实示范区地形、地貌、面积、形状、地面坡度、覆土厚度、土层物质组成、灌溉条件、土壤物理性质、土壤化学性质、生物因子等指标。绘制示范区草图。 ②现状监测 根据初步调查结果，将示范区划分为近乎等面积的四个区块，在每个区块中心布设土壤环境质量现状监测采样点1个，共布设4个
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
论文课题土壤重金属污染现状及其治理方法 小组组长12549025 李思远 小组成员12549026 李康 12549028 王鑫 12549030 吴义超 土壤重金属污染现状及其治理方法随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内
国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%，其中轻度污染46.7%，中度污染9.7%，严重污染8.4%。 华南部分城市50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属污染；长三角地区有些城市大片农田受多种重金属污染， 10%的土壤基本丧失生产力。 2005年，长三角等地土壤重金属污染严重的情况，曾见诸报端，并引发舆论普遍关注和争议。土壤污染立法迫在眉睫。 对浙北、浙东和浙中的236.5万公顷农用地调查发现，不适合种农作物的农用地面积为47.2万公顷，占20%；浙北、浙中、浙东沿海三个区域中，属轻度、中度与重度重金属污染的面积分别占38.12%、9.04%、1.61%，城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。 第九届亚太烟草和健康大会中一项名为《中国销售的香烟：设计、烟度排放与重金属》的研究报告称：13个中国品牌国产香烟中铅、砷、镉等重金属成分含量严重超标，其含量最高超过拿大产香烟3倍以上！ 2009年8月，陕西凤翔县发现大量儿童血铅含量严重超标，后确认是附近的陕西东岭冶炼公司的铅排放所导致。 1.2国外 英国早期开采煤炭、铁矿、铜矿遗留下的土壤重金属污染经过300年依然存在。1996到1999年间，英格兰和威尔士尝试挖出污染土壤并移至别处，但并未根本解决问题。从20世纪中叶开始，英国陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规，并进行土壤改良剂和场地污染修复研究。 日本的土地重金属污染在上世纪六七十年代非常严重。其经济的快速增长导致了全国各地出现许多严重环境污染事件，被称为四大公害的痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病，就有三起和重金属污染有关。 荷兰在工业化初期土地污染问题严重。从20世纪80年代中期开始，加强土壤的环境管理，完善了土壤环境管理的法律及相关标准。国土面积4.15万平方
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/bb17329747.html, 土壤中重金属污染的现状研究 作者：董续郎朗 来源：《科学与财富》2016年第05期 摘要：土壤中重金属污染存在着巨大的环境风险。城市环境中的土壤重金属污染已经成 为普遍关注的环境问题。本文针对重金属污染的特点与来源，以及各国对土壤中重金属污染的现状进行研究，阐述了土壤重金属污染不同的危害，包含改变土壤性质的直接危害以及对空气环境和水环境的污染的间接危害，最重要的是这些危害导致对人类健康生活的影响。加强社会各界对土壤中重金属元素污染的认识，以推动对土壤中重金属污染的重视及研究。 关键词：土壤；城市：污染；重金属元素 土壤中的重金属污染已经成为当今环境科学中重要的研究内容，尤其是城市的土壤重金属污染越来越多的被人们关注。城市作为人们生活和生产高度聚集的场所，人口相对集中，种种人类活动都非常容易造成城市的污染。本文针对土壤重金属污染的来源及危害加以阐述，增加读者对土壤污染的重视。 1 土壤重金属污染概况 重金属指的是密度大于5.0g/cm3的45种化学元素，但是因为每一种重金属元素在土壤中的毒性区别很大，所以在环境科学中通常关注锌、铜、锡、钒、汞、镉、钴、镍、铅、铬、钴等。硒和砷两种非金属元素它们的毒性及某些性质与重金属相似，因此也将硒元素和砷元素列入重金属污染物的范围内[1]。由于土壤中本身含有的铁和锰含量较高，因而一般不太注意它 们的污染问题，但在某些强还原条件下，铁和锰所引起的毒害却不能被忽视[2]。 中国作为发展中国家，工业科学上的发展越来越重要，但是由此造成的污染也在加剧。城市作为人口密集的区域，汽车尾气的排放成为了土壤中重金属污染的主要来源。吴学丽[3]等 人运用地累积指数法研究了沈阳地区浑河、细河及周边农田的土壤中重金属污染状况，发现这些地区土壤中汞元素和锌元素含量较高。兰砥中[4]等人研究湘南某铅锌矿区事故之后导致周 围土壤的重金属污染情况，运用单因子指数和潜在生态风险指数评价土壤污染状况，发现该地区土壤中铅、锌、铜、镉等重金属污染严重，其中镉的污染指数最高。 国外学者早在20世纪末就针对城市中土壤中重金属污染进行研究，在英国的几大城市中对土壤中的汞、铅等重金属元素进行调查，他们观察到这几个城市中的土壤重金属污染与英国的工业发展活动与周围居民区的繁荣与否有着直接的关系。世界各个国家正逐步开展城市中土壤中重金属污染的研究。在对葡萄牙、苏格兰、斯洛文尼亚、西班牙、意大利和瑞典这6个欧洲国家城市土壤中的重金属总浓度进行调查研究，发现葡萄牙地区中汞的浓度比苏格兰低，可能是由于燃煤发电和取暖导致的[5]。
土壤重金属污染的危 害及修复
土壤重金属污染的危害及修复 摘要:土壤重金属污染问题越来越引起人们关注,阐明了土壤中重金属污染的来源、污染情况及造成的危 害,主要综述了目前国内专家、学者对土壤污染及生物修复的研究进展,结合我国具体情况,提出一些自己的看法. 关键词:土壤;重金属污染;生物修复 土壤重金属污染是指人类活动将重金属加入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量,并造成生态环境恶化 的现象[1].环境污染方面所指的重金属主要指对农作物和人畜生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr、以及类金属As,还包括具有毒 性的Zn、Cu、Co,Ni、Sn、V等污染物,后者在常量下对作物和人体是营养元素,过量时则出现危害.加强土壤污染的化学及生态 研究对推动绿色食品和生态农业的发展具有重要意义. 1土壤中重金属元素的来源和污染状况 除了来自于土母质本身的重金属,土壤重金属污染主要来自于人类活动.研究表明:Pb、Cd、Hg、As与大气污染有直接关 系[2].来源于象汽车含铅汽油燃烧排放的尾气、工农业生产、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的气体,它们经过自然沉降和 雨淋进入土壤.公路、铁路两侧土壤中的重金属污染主要是Pb、Cr、Zn,Cu、Co、Cd等,大气汞的干湿沉降也可引起土壤中汞含 量的增高.
城市大量的工业废水流入河道,其中含有的许多重金属离子,随着污水灌溉、污泥施肥而进入土壤.太原、淮阳污灌区土 壤中重金属的含量自污灌以来逐年增高.广州市郊污灌区农田中Pb、Cd、Hg、Cr、As等重金属污染超过临界值,残留超标率分 别达16%、100%、68%、16%和52%[3、4].研究还表明:用城市污水污泥改良土壤,重金属Hg、Pb、Cr的含量明显增加,青菜中 的Pb、Zn、Cu、Cd、Ni也增加[5]. 胡永定[6]通过对徐州荆马河区域土壤重金属污染成因的分析和研究,发现Cd是由垃圾施用和农灌引起的,Pb、Zn、Cu、Cr 是由垃圾施用引起的,As是农田灌溉引起的,Hg是各种途径都有.另外城市生活垃圾、车辆废弃物、垃圾堆放场附近土壤中重 金属的含量都高于当地土壤背景值,如北京郊区某垃圾场周边土壤中Cd含量是对照组的8倍.金属矿山的开采、有色金属的 冶炼排放的废水、重金属冶炼矿渣的堆放,工厂烟囱的排放物等,随着降雨淋溶被带入水环境或直接进入土壤,都会成为土壤 重金属的来源.许多研究表明:随着磷肥、复合肥的大量施用,土壤有效镉的含量在不断增加,作物吸收镉量也相应增加.据马 耀华等对上海地区菜园土研究发现:施肥后,Cd的含量从0.1mgkg- 1上升到 0.32mg kg- 1.魏秀国等人通过对广州市蔬菜地 土壤重金属污染状况调查及评价发现:铅污染最为普遍,其次是砷污染;就污染的程度而言,镉污染最为严重,其次为砷[7].
精心整理 重金属污染土壤修复方案 小组成员： 一、修复目标 一定区域内植被覆盖率95%以上，蜈蚣草种植2亩、黑麦草种植2亩、向日葵种植3亩、本土植物3亩。 （容量、1 2 1个，共布设4个监测点位进行土壤环境质量现状监测。 3、采样器具准备 工具类：铁锹、铁铲、圆状取土钻、螺旋取土钻、竹片以及适合特殊采样要求的工具等。 器材类、GPS、罗盘、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、铅笔、资料夹等。 4 采样、土壤采样样品流转、运输中防损、样品交接、样品制备、制样工具及容器、制样程序、风干、细磨样品、样品分装、样品保存。 五、土壤分析测定 1、测定项目 2 准确称取ρ1.19g/ml15mLHNO3ρ1.42g/ml10mlHF ρ为了达到良好的除硅效果应经常摇动坩埚。最后加入ρ1.67g/ml 冒尽。土壤分解物应呈白色或淡黄色) 斜坩埚时呈不流动的粘稠状。用稀酸溶液冲洗内壁及坩埚盖，温热溶解残渣冷却后，定容至100ml最终体积 3 标准方法(即仲裁方法) 六、土壤环境质量 1 I 他保护地区 上对植物和环境不造成危害和污染。 2、区块划分 特重污染区：采用淋洗法进行修复试验。 重污染区：采用螯合剂植物修复
一般污染区：采用富集性能好的植物 轻度污染区：采用本土现有植物修复 3、设计方案 4、田间管理 3次打药10 5、植物修复的栽植方案 式分片区开展种植。 1、施肥 2 ①、②、 3 ①、乔木栽植结束后做好管理。②、及 5cm1-2 5-10/m2,35-10g/m2,另早春及早秋应 6-7cm 4-10211月至31
土壤重金属污染现状及其治理方法摘要随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 关键词土壤重金属污染生物修复超积累植物 Abstract: With the rapid development of the society, the heavy metal pollution of the soil is growing worse and worse. Facing this situation, there have been many repairing technologies. The Bioremediation has a broad prospect and is at a premium. Keywords:heavy metal pollution of the soil；Bioremediation；hyper accumulator 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内 国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的
农田重金属污染现状及修复技术综述 [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 【关键词】农田土壤；重金属；污染；修复技术 1、重金属污染概述 随着矿产资源的大量开发利用，工业生产的迅猛发展和各种化学产品、农药及化肥的广泛使用，含重金属的污染物通过各种途径进入环境，造成土壤，尤其是农田土壤重金属污染日益严重。目前，世界各国土壤存在不同程度的污染，全世界平均每年排放Hg约1.5×104t、Cu约340万t、Pb约500万t、Mn约1500万t、Ni约100万t[1]。在欧洲，受重金属污染的农田有数百万公顷[2]；在日本受Cd、Cu、As等污染的农田面积为7224 hm2[3]。当前我国受Cd、Hg、As、Cr、Pb污染的耕地面积约2000×104 hm2，每年因重金属污染而损失的粮食约1000×104t，受污染粮食多达1200×104t，经济损失至少达200×108元[4]。 重金属污染物不能被化学或生物降解、易通过食物链途径在植物，动物和人体内积累、毒性大，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁[5]。因此，农田土壤重金属污染己成为当前日益严重的环境问题，其污染来源和修复技术也一直是国内外研究的热点和难点。了解农田重金属污染来源对重金属污染修复有着重要的指导意义。目前，重金属污染土壤的修复技术研究取得了长足发展，主要包括物理、化学、生物、农业生态和联合修复技术。本文综合了国内外农田重金属污染状况及来源，系统地介绍农田重金属污染土壤修复的不同技术，以及近年来国内外修复重金属污染农田土壤的一些重要案例，对农产品安全生产具有重要意义，同时为农田土壤重金属污染综合治理与修复提供。 2、我国农田重金属污染现状 对我国8个城市农田土壤中Cr、Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Hg和As的浓度进行统计分析，大部分城市高于其土壤背景值 [6]。农业部农产品污染防治重点实验室对全国24个省市土地调查显示，320个严重污染区，约548×104 hm2，重金属超标的农产品占污染物超标农产品总面积的80%以上。2006年前，环境保护部对
土壤修复技术及优缺点 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
土壤是植物生长繁育的自然基地，是农业的基本生产资料，是人类赖以生存的极其重要的自然资源。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。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。 不同污染类型的土壤污染，其具体治理措施不完全相同，目前，重金属土壤的修复技术主要有工程措施，物理化学方法，植物修复方法以及微生物修复方法。 工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。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。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法，在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 物理化学方法是当前重金属污染土壤修复研究的热点，也是最为成熟工程上应用最为广泛的修复技术，主要包括固化/稳定化技术，土壤淋洗技术，电动修复技术和电热修复技术等。 固化/稳定化技术是通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，从而降低污染物质的毒害程度。如通过施加水泥等固化土壤重金属的固化修复技术，或向土壤投入无机或有机改良剂，改变土壤的
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）： 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 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。城市工业、经济的发展，污水排放和汽车尾气排放等均能引起城市表层土壤重金属污染。而重金属污染对城市环境和人类健康造成了严重的威胁，因此对城市表层土壤重金属污染的研究具有重大意义。 对于问题1，先用MATLAB软件对所给数据进行处理，插值拟合得出8种主要重金属元素在该城区的空间分布图；再用内梅罗综合污染指数评价法建立模型进行求解。首先用EXCEL对数据进行分析，得出各区的8种重金属的平均浓度；然后结合MATLAB软件求出各 各种元素之间及其与海拔之间的相关系数矩阵和相关度；然后结合第一问给出的空间分布图和区域散点图，参照主要重金属含量土壤单项污染的指数，分析得出各重金属污染的主要原因主要来自工业区、主干道路区和生活区。 对于问题3，由上述问题的分析可以认为重金属的分布是连续的，物质的扩散从高浓度向低浓度进行。在模型一数据处理基础上建立遍历搜索模型，结合MATLAB软件求出重金属空间分布中的极值点即可能的污染源，得出极值点后再结合《国家土壤环境质量标准》通过MATLAB软件对极值点进行筛选，得出8种重金属元素的主要污染源。 对于问题4，对所建立的模型进行分析，找出了各个模型的优缺点。然后分析影响城市地质演化模型的因素，为更好地研究城市地质环境的演变模式，从动态和多元的角度出发，还应搜集采样点的长期动态数据和岩石、土壤、大气、水和生物等因素的相关信息，分别建立动态动态传播模型和城市地质环境的综合评价预测模型。 关键词：梅罗综合污染指数评价法污染等级相关矩阵遍历搜索模型污染源
省份主要污染金属研究团队典型修复案例 黑龙江主要为：As、Cd、Pb、 Cr、Hg,主要分布于哈尔 滨，齐齐哈尔，鸡西， 黑河等地区 ①省环境科学研究院 ②中科院新疆生态与地理研究所 暂无土壤修复方面的案例 吉林各市化工厂原址： Hg,Cd,Cr,Cu,Zn,Pb 九台市：Hg、As较重， 另外还有一些Pb,As,Cr ,Ni污染，长春市主要是 Pb和Ni污染 ①各市环境科学研究所 ②吉林省农业科学院 ③中国科学院东北地理与农业生态研究所 ④吉林大学环境与资源学院 暂无土壤修复方面的案例 辽宁主要为Hg、As、Cd 、Cr、Cu、Pb等元素； 辽源、四平和吉林地区的 农田存在不同程度的 Hg、Cd、As等元素污染， 张士、浑蒲、宋三3个 灌区污染较重，其次是沈 抚、八一、柳壕、锦州4 个灌区，旗口灌区污染相 对较轻。污灌区土壤主要 污染物为Cd，其次是Ni、 Hg和Cu。张士灌区的 Cd浓度和宋三灌区的 Hg浓度居8个灌区之 ①省环境科学研究院 ②各市环境科学研究所 ③辽宁省林业研究所 ④中国科学院沈阳应用生态研究所 ⑤大连理工大学环境与生命学院 沈阳冶炼厂 主要重金属：镉、铬、铅、砷等多种有害元素，属典型的复 合重金属污染企业 修复方案：根据分级分类处理的原则，将厂区内不同区块、 不同污染程度的土壤分成三类：特重污染地块一处，该部分 污染土壤将参照危险废物进行处理。把被污染的土壤挖出来 后封闭式运到垃圾填埋场填埋；重污染地块14块，总面积 22400平方米，该部分污染土壤将进行就地密闭封存处理； 其余279000平方米的中、轻污染地块，将采用硬覆盖、绿化 覆盖和渗沥液收集处理技术及相应的工程措施进行处理。同 时，在地下建设特殊刚性防渗层和地下水污染处理设施，控 制土壤对地下水的进一步污染。 页脚