土壤汞污染修复技术研究进展
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收稿日期：２０１９－０４－２４ 基金项目：云南大学 研 究 生 创新 创 业 训 练 项 目 （２０１８ｚ０７７）； 国家自然科学青年基金 （５１４０８５３２）。 通信作者：陈金全 （１９７９－），男，博士。
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球汞污染的重要来源［４］。 土壤汞污染也具有明显的人为源特征。郭晓冬
等对吉林省春晖市春晖盆地农田重金属的调查显示， Ｈｇ具有明显的人为源特征，主要来源于电厂、居民 煤炭燃烧、煤炭开采运输扬尘、农药化肥等［５］。曾 凡俊等对江西萍江典型农村土壤的重金属污染调查 也符合上述特征［６］。目前，我国的汞污染主要集中 于贵州、吉 林、陕 西、湖 北， 辽 宁 和 重 庆 等 地［７］， 约有 ３２００万 ｈｍ２的耕地受到汞污染，重污染区分布 在汞工业厂区用地及工厂周围的农田，其他耕地大 都是轻度污染，由化肥农药的过度使用以及污水灌 溉引起，严重威胁粮食安全和人体健康。
我国是汞储备大国，也是土壤汞污染最为严重 的国家。近几年我国人为排汞量在全球排放中的比 重持续增大，每年达到 ６００ｔ左右［１］。２０１４年公布 的土壤污染状况调查公报显示，全国土壤污染的超 标率为 １６１％，污染类型以无机型为主，排名前 三的 无 机 污 染 物 依 次 为 镉、 汞、 砷［２］。 其 中， １６％的土壤汞浓度超标，主要是以轻度污染为主。 虽然我国土地辽阔，但是人均耕地面积不足世界平 均水平的 １／２。我国已把土壤修复产业发展与生态 安全提至国家战略高度。因此，汞污染土壤的修复 治理，可形成巨大的经济、社会和生态效益。 １ 土壤汞污染来源及危害
ｈｔｔｐ： 展 董佳
小白菜可食部分汞含量超标率随土壤汞含量的增大 而增加 ［２０］。 汞 污 染 对 土 壤 健 康、 食 品 安 全、 人 体 及社会安全有巨大的威胁，汞污染土壤的防治已引 起各国的关注，汞污染土壤的修复技术成为目前各 国科研工作者的研究热点。
关键词：汞；土壤污染；物理 ／化学修复；植物修复；微生物修复 中图分类号：Ｘ５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－９６５５（２０１９） 增 ２－００９２－０５
土壤是人类赖以生存和发展的基石，是保障 粮食安全生产的重要物质基础。由于工业、采矿业 等的快速发展，土壤重金属污染成为世界各国面临 的最为棘手的问题之一，在中国形势尤为严峻。汞 （Ｈｇ） 是一种高毒性的全球性重金属污染物，具有 很强的神经毒性和致畸作用，且积累效应和遗传毒 性明显，已被美国环保署 （ＥＰＡ） 列为优先控制污 染物之一。土壤汞污染问题已经成为世界性的环境 与健康问题。
汞会对土壤健康产生有害影 响［８］。汞 会 破 坏 微生物群 落 的 结 构 和 多 样 性［９］； 造 成 土 壤 中 原 生 动物物种的减少、多样性下降，进而影响到土壤生 态系统物 质 的 循 环 和 能 量 流 动［１０］。 此 外， 汞 通 过 影响植物的生理生化过程影响植物生长。经过根系 吸收的汞在高等植物体内积累，能与硫醇类蛋白质 结合，改变 ＡＤＰ和 ＡＴＰ中的磷酸盐，进而影响细 胞膜透性、抑制线粒体活性 。 ［１１］ 汞会损伤根冠细 胞膜的完整性，造成细胞中 Ｋ的急剧减少［１２］。高 等植物汞暴露，将使叶片光合作用和蒸腾作用减 弱，叶绿素合成和吸水能力降低，生物量明显降 低［１３］，且蛋白 质 的 合 成 速 度 减 慢， 根 系 活 力 严 重 下降［１４］。土壤 汞 污 染 除 影 响 土 壤 理 化 性 质、 抑 制 植物生长外，土壤中的汞会随食物链进入人体，造 成汞中毒。汞摄入量过多会影响生殖和发育，有致 畸、致癌、 致 突 变 作 用， 严 重 的 还 会 产 生 精 神 异 常［１５－１８］。在 ２５７ｍｇ／ｋｇ的汞污染土壤中种植的荸 荠果肉汞含量超过 《ＧＢ２７６２－２０１７食品安全国家 标准 食品中污染物限量》 的限定值 ００１ｍｇ／ｋｇ［１９］。
物理修复技术最常用的有：客土覆盖、深耕、 污染土壤移除、水泥固化、土壤淋洗物理分离法 等。主要通过减少汞含量，降低汞迁移率来防治土 壤汞污染。目前水泥固化法是至今处理汞渣废弃物 最有效的技术。仅在美国，重污染场地实地修复总 量的 ２４％由水泥固化法修复 。 ［２１］ 土壤淋洗物理分 离法是通过粒度分离、重选、浮选、水力旋流和磁 选等利用汞和土壤密度的显著差异进行分离。但其 不适合于粘度和腐殖质较高的土壤。热处理修复技 术则 是 通 过 高 温 （６００～８００℃） 使 化 合 物 分 解， 使得土壤中的汞以汞元素的形式挥发，降低土壤汞 浓度。但当温度达到 ５５０℃时，Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ的移动 性降低，影响后续的重金属去除 。 ［２２］ 且高温会对 土壤结构和理化性质造成损害。
环境科学导刊 ｈｔｔｐ： ／／ｈｊｋｘｄｋｙｉｅｓｏｒｇｃｎ ２０１９，３８（增 ２）
ＣＮ５３－１２０５／Ｘ ＩＳＳＮ１６７３－９６５５
土壤汞污染修复技术研究进展
董 佳，常军军，陈金全 （云南大学生态学与环境学院，云南 昆明 ６５００９１）
摘 要：介绍了土壤汞污染的来源和汞对环境及人体的危害，并对其修复技术，包括物理修复、化学 修复、植物修复、微生物修复等进行了综述，总结了各类技术的优势及局限性，并对部分技术的应用前景 进行了探讨。
环境中汞的来源包括自然源和人为源两个部 分。自然来源主要涵盖火山爆发、地热活动、含汞 矿物与土壤的风化、森林燃烧、植被叶表的蒸腾作 用［１，４］。人为源主要包括化石燃料的燃烧、含汞矿 物的开采、含汞产品和器械加工制造、金属提炼及 回收、垃圾焚 烧 等［３］。 人 为 源 被 认 为 是 现 阶 段 全
对汞污染的土壤和水体进行修复，以减少潜在 的毒性风险非常必要和紧迫。与有机污染物不同， 汞不能被降解。土壤中的汞一般以结合形态和化学 形态存在，吸附和解吸，氧化和还原作用是影响土 壤中含汞化合物迁移、残留和生物有效性的主要过 程。因此，利用这一物化反应将毒性离子汞和有机 汞转化为毒性较低或活性较低的物质，如元素汞或 硫化汞 （不会在食物链中累积），正在成为修复汞 污染土壤的重要途径。土壤汞污染治理的方法和技 术很多，主要分为物理化学法和生物法。 ２ 物理化学法
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球汞污染的重要来源［４］。 土壤汞污染也具有明显的人为源特征。郭晓冬
等对吉林省春晖市春晖盆地农田重金属的调查显示， Ｈｇ具有明显的人为源特征，主要来源于电厂、居民 煤炭燃烧、煤炭开采运输扬尘、农药化肥等［５］。曾 凡俊等对江西萍江典型农村土壤的重金属污染调查 也符合上述特征［６］。目前，我国的汞污染主要集中 于贵州、吉 林、陕 西、湖 北， 辽 宁 和 重 庆 等 地［７］， 约有 ３２００万 ｈｍ２的耕地受到汞污染，重污染区分布 在汞工业厂区用地及工厂周围的农田，其他耕地大 都是轻度污染，由化肥农药的过度使用以及污水灌 溉引起，严重威胁粮食安全和人体健康。
我国是汞储备大国，也是土壤汞污染最为严重 的国家。近几年我国人为排汞量在全球排放中的比 重持续增大，每年达到 ６００ｔ左右［１］。２０１４年公布 的土壤污染状况调查公报显示，全国土壤污染的超 标率为 １６１％，污染类型以无机型为主，排名前 三的 无 机 污 染 物 依 次 为 镉、 汞、 砷［２］。 其 中， １６％的土壤汞浓度超标，主要是以轻度污染为主。 虽然我国土地辽阔，但是人均耕地面积不足世界平 均水平的 １／２。我国已把土壤修复产业发展与生态 安全提至国家战略高度。因此，汞污染土壤的修复 治理，可形成巨大的经济、社会和生态效益。 １ 土壤汞污染来源及危害
ｈｔｔｐ： 展 董佳
小白菜可食部分汞含量超标率随土壤汞含量的增大 而增加 ［２０］。 汞 污 染 对 土 壤 健 康、 食 品 安 全、 人 体 及社会安全有巨大的威胁，汞污染土壤的防治已引 起各国的关注，汞污染土壤的修复技术成为目前各 国科研工作者的研究热点。
关键词：汞；土壤污染；物理 ／化学修复；植物修复；微生物修复 中图分类号：Ｘ５３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－９６５５（２０１９） 增 ２－００９２－０５
土壤是人类赖以生存和发展的基石，是保障 粮食安全生产的重要物质基础。由于工业、采矿业 等的快速发展，土壤重金属污染成为世界各国面临 的最为棘手的问题之一，在中国形势尤为严峻。汞 （Ｈｇ） 是一种高毒性的全球性重金属污染物，具有 很强的神经毒性和致畸作用，且积累效应和遗传毒 性明显，已被美国环保署 （ＥＰＡ） 列为优先控制污 染物之一。土壤汞污染问题已经成为世界性的环境 与健康问题。
汞会对土壤健康产生有害影 响［８］。汞 会 破 坏 微生物群 落 的 结 构 和 多 样 性［９］； 造 成 土 壤 中 原 生 动物物种的减少、多样性下降，进而影响到土壤生 态系统物 质 的 循 环 和 能 量 流 动［１０］。 此 外， 汞 通 过 影响植物的生理生化过程影响植物生长。经过根系 吸收的汞在高等植物体内积累，能与硫醇类蛋白质 结合，改变 ＡＤＰ和 ＡＴＰ中的磷酸盐，进而影响细 胞膜透性、抑制线粒体活性 。 ［１１］ 汞会损伤根冠细 胞膜的完整性，造成细胞中 Ｋ的急剧减少［１２］。高 等植物汞暴露，将使叶片光合作用和蒸腾作用减 弱，叶绿素合成和吸水能力降低，生物量明显降 低［１３］，且蛋白 质 的 合 成 速 度 减 慢， 根 系 活 力 严 重 下降［１４］。土壤 汞 污 染 除 影 响 土 壤 理 化 性 质、 抑 制 植物生长外，土壤中的汞会随食物链进入人体，造 成汞中毒。汞摄入量过多会影响生殖和发育，有致 畸、致癌、 致 突 变 作 用， 严 重 的 还 会 产 生 精 神 异 常［１５－１８］。在 ２５７ｍｇ／ｋｇ的汞污染土壤中种植的荸 荠果肉汞含量超过 《ＧＢ２７６２－２０１７食品安全国家 标准 食品中污染物限量》 的限定值 ００１ｍｇ／ｋｇ［１９］。
物理修复技术最常用的有：客土覆盖、深耕、 污染土壤移除、水泥固化、土壤淋洗物理分离法 等。主要通过减少汞含量，降低汞迁移率来防治土 壤汞污染。目前水泥固化法是至今处理汞渣废弃物 最有效的技术。仅在美国，重污染场地实地修复总 量的 ２４％由水泥固化法修复 。 ［２１］ 土壤淋洗物理分 离法是通过粒度分离、重选、浮选、水力旋流和磁 选等利用汞和土壤密度的显著差异进行分离。但其 不适合于粘度和腐殖质较高的土壤。热处理修复技 术则 是 通 过 高 温 （６００～８００℃） 使 化 合 物 分 解， 使得土壤中的汞以汞元素的形式挥发，降低土壤汞 浓度。但当温度达到 ５５０℃时，Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ的移动 性降低，影响后续的重金属去除 。 ［２２］ 且高温会对 土壤结构和理化性质造成损害。
环境科学导刊 ｈｔｔｐ： ／／ｈｊｋｘｄｋｙｉｅｓｏｒｇｃｎ ２０１９，３８（增 ２）
ＣＮ５３－１２０５／Ｘ ＩＳＳＮ１６７３－９６５５
土壤汞污染修复技术研究进展
董 佳，常军军，陈金全 （云南大学生态学与环境学院，云南 昆明 ６５００９１）
摘 要：介绍了土壤汞污染的来源和汞对环境及人体的危害，并对其修复技术，包括物理修复、化学 修复、植物修复、微生物修复等进行了综述，总结了各类技术的优势及局限性，并对部分技术的应用前景 进行了探讨。
环境中汞的来源包括自然源和人为源两个部 分。自然来源主要涵盖火山爆发、地热活动、含汞 矿物与土壤的风化、森林燃烧、植被叶表的蒸腾作 用［１，４］。人为源主要包括化石燃料的燃烧、含汞矿 物的开采、含汞产品和器械加工制造、金属提炼及 回收、垃圾焚 烧 等［３］。 人 为 源 被 认 为 是 现 阶 段 全
对汞污染的土壤和水体进行修复，以减少潜在 的毒性风险非常必要和紧迫。与有机污染物不同， 汞不能被降解。土壤中的汞一般以结合形态和化学 形态存在，吸附和解吸，氧化和还原作用是影响土 壤中含汞化合物迁移、残留和生物有效性的主要过 程。因此，利用这一物化反应将毒性离子汞和有机 汞转化为毒性较低或活性较低的物质，如元素汞或 硫化汞 （不会在食物链中累积），正在成为修复汞 污染土壤的重要途径。土壤汞污染治理的方法和技 术很多，主要分为物理化学法和生物法。 ２ 物理化学法
