土壤重金属污染及修复方法研究进展

环保害舍　中国化工贸易　

Ｃｈｉｎａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｒａｄｅ　月　

土壤重金属污染修复技术研究进展　

王愚党向阳　

（西北民族大学化工学院，甘肃兰州７３００３０）　

摘要：本文概述了土壤重金属污染的来源于危害，主要综述了土壤重金属污染修复技术，并探讨了土壤重金属污染修复技术的研究进展。　

关键词：危害重金属污染土壤修复　

土壤是地球表面的疏松表层，它是人类赖以生存的重要自然资源，　

并且在生态环境中占有重要地位。而近年来，随着工业的快速发展和　

乡镇城市化，土壤重金属污染日益严重，由此会破坏人类生态环境，　

从而影响人们的健康，因此，土壤重金属污染的修复技术已成为一个　

研究热点。　

一、土壤重金属污染的危害　

随着工农业的快速发展，多种工业如采矿、冶炼、电镀、废电池　

处理、金属加工等的排放以及农业中各种农药，化肥的施用均是土壤　

重金属污染的来源。据报道，全世界平均每年排放Ｈｇ约１．５万吨，　

Ｃｕ　３４０万吨，Ｍｎ　１５００万吨，Ｐｂ　５００万吨，Ｎｉ　１００万吨…。土壤重金　

属污染具有污染面积达、积累时间长、不易被微生物降解、有明显的　

生物富集作用等特点，被重金属污染的土壤会严重影响到农作物的生　

长和发育，从而导致农作物的减产并污染农作物。安志装等人　研究　

发现镉与巯基氨基酸和蛋白质的结合会引起氨基酸蛋白质的失活，甚　

至使植物死亡。另外，土壤中的重金属会被农作物吸收并在农作物体　

内富集，通过食物链进入人体，从而严重危害人体健康。　

二、土壤重金污染修复技术　

１．物理化学修复技术　

１．１化学固化　

化学固化法指的是通过在土壤中加入土壤固化剂来改变土壤的有　

机质含量、矿物组成、ｐＨ值和Ｅｈ值等理化性质，再经重金属的吸附　

或共沉淀作用来调节其在土壤中的移动性，从而降低其共生物有效性。　

固化剂将污染土壤中的重金属固定后，不仅可以减少重金属通过径流　

和淋洗作用对地表水和地下水的污染，而且被污染的土壤还有可能重　

建植被＿３＿。虽然化学固化法可以固化土壤中的重金属，但固化剂只是　

▲HUANJINGYUFAZHAN

87应用技术土壤重金属污染修复技术研究进展张聪，张弦（云南省普洱市环境监测站，云南 普洱 665099）摘要：本文概述了国内外重金属污染土壤修复技术，分析了不同修复技术的特点，并针对各种修复方法，阐述了其修复条件、原理、应用实例，提出了植物-微生物联合修复将是土壤重金属污染修复技术的趋势。关键词：重金属污染；植物修复；植物-微生物联合修复；根瘤菌中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2018)02-0087-01DOI:10.16647/15-1369/X.2018.02.048Research progress on remediation technology of heavy metal pollution in soilZhang Cong, Zhang Xian(Puer Environmental Monitoring Station,Puer Yunnan 665099,China)Abstract: This paper summarizes on heavy metals contaminated soil remediation technologies, analyzes the characteristics of different techniques, and for a variety of repair methods, expounds its repair condition, principle, application, proposed plant microbial remediation will be heavy metal contaminated soil remediation technology trends.Keywords: Heavy metal pollution; Phytoremediation; Plant microbial combined repair; Rhizobium随着工业进程化的加速，人类活动范围的扩大，日常的生活垃圾，工业废气物的排放，以及农业上化学药剂的使用，都加速了重金属物质在土壤中的堆积，扰乱了土壤微生物群落的平衡，导致土壤中有机物质的含量的降低。从长远来看，由于土壤本身自我净化重金属的能力是极其有限的，重金属污染物一旦进入到土壤中就会长期存在，不仅对周围的生态环境造成威胁，而且可以通过食物链或生物圈等途径，直接或间接的威胁人类的生命，对人类的生存发展存在着极大的安全隐患，一旦爆发，其造成的污染后果基本上是不可逆转的。金属含量超过5g/m3，我们都统称为重金属。而实际生活中，通俗的说法指的是、汞、镉、铅以及类金属砷等，也包含一些相对来说毒性较小的重金属，如锌、铜等。目前，国内外研究较多的重金属为汞、镉、铅、铬、砷。而目前应用较多的土壤重金属污染修复技术包括物理修复、化学修复、植物修复、微生物修复、联合修复等。1 物理修复技术传统的物理修复技术有客土法、换土法、深耕翻土法（又称旋耕法）、电动修复。客土法指将已污染的土壤和未被污染的土壤混合在一起，使得被污染的土壤中的重金属含量降低到标准限度以下，从而减少污染物和植物根系的有效接触，增强被污染土壤的自我修复速度，从而达到控制污染的目的。但该方法的局限是仅适用于污染范围较小的大棚类土质。换土法是指用未被污染的洁净土壤替代被污染的土壤，该方法相对客土法成本较大，因而也仅仅适合于小范围的土壤污染，特别适合用于处理一些易扩散且难分解的土壤污染物。深耕翻土法又可以称为“旋耕法”，其具体方法只需采用深耕技术将土壤的上下耕作层的土层打碎、拌匀、翻动，以达到降低土壤中重金属含量的目的，该方法适用于污染程度较小、土壤耕作层较厚的重金属污染。电动修复则是目前应用较多的物理原位修复法，其方法为在外部电场的作用下，以水作为导体，直接在被污染土壤中插上电极，利用电场力作用使得重金属离子沿一定方向移动，最后到达污染物收集处集中处理，此法与以往的物理修复法有所不同，相对其他修复法具有高效、节能、原位修复等优势，故被称为“绿色修复技术”[1]。2 化学修复技术化学修复技术主要指土壤淋洗技术，其主要方法是利用清水或化学溶剂清洗土壤污染物，通过溶解、吸收或鳌和等方法将土壤中的重金属转移到清水或化学溶剂中。目前常用的淋洗剂主要包括无机酸、有机酸、碱性物质、螯合剂、表面活性剂类等。3 现代生物修复技术土壤重金属污染的生物修复是指通过动植物、微生物的新陈代谢等活动，从而达到降低或减少土壤中重金属的含量的目的。而目前比较热门的生物修复技术包括植物修复、微生物修复以及植物-微生物联合修复。3.1 植物修复植物修复技术主要指利用植物对土壤中重金属污染物质的吸收、分解、然后转移到植物的地上部分，通过对植物上部的收割出来，从而达到去除重金属污染物的目的。目前与重金属污染土壤有关的植物修复技术主要包括植物提取、植物固定和植物挥发。植物修复过程实际上是一个植物、土壤、重金属物质综合反应的过程，其修复过程受植物类型、土壤特性以及重金属特性等多种因素影响。例如，三叶鬼针草能够有效的吸收土壤中的Cd；植物商陆对Mn着有较好的吸收效果；通过温室砂培和土培的方法发现苍耳可富集土壤中的Pb。 植物修复技术与传统的物理、化学修复技术相比有着经济上和安全上的双重优势，主要体现在以下几个方面：（1）植物在修复被污染的土壤的同时可以对周边的相关水体环境进行修复，有着一举两得的作用；（2）一般重金属污染环境中能够生存的植物其价格较低廉，从经济的角度来说更加实用；（3）植物可提高土壤的有机物含量，增强土壤肥沃程度，生态效益显著。但是植物修复技术也有缺点，如植物对土壤中重金属含量的耐受性有限，植物修复不适合重度污染程度的土壤修复；土壤重金属污染往往是两种或两种以上重金属物质的混合污染，而一般一种植物只能单纯的修复被某一特定的重金属污染土壤。3.2 微生物修复(下转第89页)▲HUANJINGYUFAZHAN

土壤重金属Cr污染及其治理研究进展

吴泽鑫，邢文听，高青环

（河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州450052）

摘要：土壤重金属污染的防治与修复是近年来生态环境学科研究的热点。伴随铬工业的发展，土壤铬污染的事件逐渐增多，对农业造成的危害逐渐加大，随着食物链的扩大，对动植物和人造成的毒害也逐渐放大，土壤铬污染、农产品铬超标及其安全性问题已受到国内外广泛关注。本文旨在总结土壤重金属Cr污染现状、土壤中Cr来源、Cr相关化合物生态效应及当前的土壤重金属Cr污染修复机理及措施。关键词：土壤污染；重金属Cr；危害；生物修复中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1003－3467（2011）13－0033－04ResearchProgressofHeavyMetalCrPollutionatSoilandItsTreatment

WUZe－xin，XINGWen－ting，GAOQing－huan

（HenanChemicalIndustryResearchInstitueCo．Ltd，Zhengzhou450052，China）

Abstract：PreventionandrepairmentofsoilheavymetalCrpollutionishotspotofecologicalsciencere-

search．WiththedevelopingofCrindustry，thesoilCrpollutionaccidentincreasinggradually，theharmto

agricultureincreasinggradually；withtheenlargeoffoodchain，thepoisontoanimals，plantsandhuman

alsoamplifiering，thesoilCrpollution，chromiumoverstandardofagriculturalproductsanditssecurty

Ｐｏｐｕｌａｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　科学大众・科学教育　２０１２年第７期　土壤中金属镉污染危害与修复的研究进展　吴佩桐　（福建师范大学，福建省３５０１０８）　摘要：“镉米”问题的提出，各种疾病的出现，暗示了镉污染已经严重的危害着人们的身体健康，治理镉污染已经成为了一个世界性　的ｆ＊－ｌ￣。本文对土壤镉污染的现状、来源、对人体危害和治理修复方面进行了综述，并对今后镉污染的生物修复研究方向进行了展　望。　关键词：重金属镉；土壤污染；危害；　生物修复　中图分类号：Ｘ８２５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－３３１５（２０１２）０７—１７６—００２　镉为人体非必需元素，是以化合物状态存在于自然界中的，而　且在正常环境下是不会影响人的身体健康。进人人体的镉元素，大　部分会蓄积在积肝、肾之中。人体中的镉会有１／３被肾脏吸收，剩　余会微量的蓄积在如甲状腺、脾、胰和毛发等位置。镉会损伤肾小　管，患病者出现蛋白尿、氨基酸尿和糖尿等症状。世界卫生组织　（２００３）和美国环保局（１９９４）规定人体ｃｄ的最大允许摄入量均为　Ｉｕｇ・ｋｇ－１・ｄ－ｌｔ，］。本文从重金属镉对土壤的污染现状、对人体的危害　以及一些植物对镉污染的修复进行综述，并对此问题的研究进行　了展望。　一、土壤镉污染的现状与危害　１．镉污染的现状　自从２０世纪发现镉元素以来，镉出现于各个领域之中，产量　不断增长。广泛应用于核工业、电子业、电镀工业和化工业等领域。　近期出现一个新鲜的名词——“镉米”，据《新世纪周刊》和网络新　闻消息报道：经过调查发现，市场销售的大米中有１０％都存在镉金　属严重超标的问题，食用之后很大几率会导致“骨痛病”。镉污染不　仅造成了我国农产品的质量下降，而且威胁到人体健康。农业部在　２０００年对ｌ４个省会城市的２０００余个样品进行检测，结果表明：　蔬菜中的镉等污染超标率已高达近２５％；同时南京郊区的１８个检　测点对青菜叶样的分析结果表明：镉的含量全部超过食品卫生标　准，最多的超过有ｌ７倍之多　。　２．镉污染的来源　刘育红口将土壤中的镉污染的来源分为了以下六大类：　（１）大气中的沉降；（２）农药、化肥和塑料薄膜的使用；（３）污水　灌溉；（４）污泥施肥；（５）含有重金属废弃物的堆积；（６）金属矿山的　酸性废水。　总体来说工业化的高低对镉污染的轻重起了很大的决定，市　区的污染浓度远远大于农村和郊区。由于镉没有得到很好的处理，　长期的积累导致污染的加重。　３．镉污染的危害　在环境镉污染致健康损害研究中，一般认为尿镉浓度是反映　内暴露的指标，而尿１３　２－ＭＧ和尿ＮＡＧ酶为反映肾功能受损的指　标。有人发现尿１３２－ＭＧ和尿ＮＡＧ酶在男性中临界值为９９４、　１６　ｇ，ｇ肌酐，女性为７８４、１６．６ＩＸｇ，ｇ肌酐。ＷＨＯ建议尿镉的生物　阈值定为５　ｇ／ｇ肌酐，丛泽等人控制年龄因素后，尿镉≥３　ｇ，ｇ肌　酐组死亡率会随着尿镉的增加而成比例升高，Ｆｒｉｂｅｒｇ等发现，尿　镉≥１０ＩＸｇ／ｇ肌酐时，会出现肾小管损伤的情况。而当尿镉＞１８—　９ｔｘｇ／ｇ肌酐时，尿ｐ２－ＭＧ会超过１０００　ｇ，ｇ肌酐，而且会急剧上　升。Ｍ．Ｉｋｅｄａ认为尿镉浓度达ｌＯ～１２　ｇ，ｇ肌酐时可作为判定肾　功能减退的临界值，而吴训伟认为尿镉＞１０　ｇＣｓ肌酐的人群会造　成对肾脏不可逆性的损伤。Ｋｏｊｊ通过５年的追踪发现，在原先尿　ｐ　２－ＭＧ＞￣１０００　ｓ／ｓ肌肝的人群中，几乎所有的个体都会出现肾　小管功能恶化的情况，而＜１０００　ｇ／ｇ肌酐的个体并无明显变化。　国内学者『４１认为我国正常人群的尿Ｂ　２－ＭＧ９５％ＣＩ上限为４６５　ｇ／ｓ　肌酐。另有研究发现翻，当尿Ｂ２－ＭＧ＞￣１０００　ｇ／ｇ肌酐时，研究的人　群死亡风险比显著增加。　３．１镉对人体健康的多方面危害。前文提到镉为一种慢性致病　的重金属，长期积累在体内无法消除，其主要是通过消化道和呼吸　道两种途径进入人体，从而对人体的健康造成危害。早在２０世纪　中期，日本发生的十大公害事件之一的“疼痛病”就表明镉对人体　健康的危害已经开始。　重金属镉对人体危害大致可分为以下几种：　镉具有很强的致癌、致突变以及致畸作用。镉的急性吸人的毒　害表现为肺损害，吸入中等量的镉蒸气会引起铸造热，经过治疗数　天便可恢复，但如果大量吸入镉蒸气，严重者最终可导致死亡。　镉与含有巯基、羟基等多种基团的蛋白质分子结合会生成　镉一蛋白质，能引发高血压等多种疾病。　镉可通过一些生化反应置换出酶类金属后导致机体清除自由　基能力下降，从而引起氧化损伤。现在由于镉引起的氧化损伤已被　看作引发细胞毒性和导致癌变的一个重要机制。　镉可以影响细胞凋亡或增生的相关蛋白质和基因的表达，可　以诱导许多早期基因的表达异常；还与锌脂蛋白结合，取代锌，影　响了细胞内的调控系统，最后导致细胞的死亡［６１。　３．２镉污染对植物的生理化作用的影响。镉同样也不是植物的　必需元素，而且对植物的生长有着不利影响，植物体内的镉元素积　累达到一定浓度时就会表现出毒害的状态，例如阻碍植物根系的　生长或者抑制其水分和养分的吸收等等。　二、土壤镉污染的修复　目前，镉金属污染土壤的处理方式很多，主要有：化学治理、工　程处理、生物修复和农业生态修复等方面。　１．化学治理　化学治理的措施有很多种，但是这些方法都是只能在短期内　降低镉在土壤中的毒性及生物有效性，是一种原位修复方法，并没　有真正意义上的清除镉，潜在着再次造成污染的可能，而且化学治　理需要向土壤中投加试剂，会造成二次污染。所以此方法还需深入　的研究。　２．工程处理　工程措施包括换土法、客土法和电动力修复法等方法，工程措　施可取之处在于其稳定性高、见效快的优点，但存在着工程量大、　投资高并且会造成二次污染的隐患等许多缺点，不适宜应用于大　面积污染土壤的治理所以仍在深入的研究。　３．农业生态修复　现在农业生态修复方法已经广泛的应用于修复受重金属污染　土壤，农业生态修复措施是通过调节土壤的一系列性质致使土壤　中镉金属的活性受到改变，生物有效性被降低，从而减弱镉对植物　的毒害作用。　４．生物修复　生物恢复技术即利用微生物和植物削减（下转第１　７４页）　作者简介：吴佩桐。１９９０年生。男．汉族，黑龙人，福建师范大学本科学生，研究方向：环境科学。　一１７６