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土壤重金属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。重金属是指比重等于或大于5.0的金属,如Fe、Mn、Zn、
Cd、Hg、Ni、Co等;As是一种准金属,但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似
之处,故在讨论重金属时往往包括砷,有的则直接将其包括在重金属范围内。由于土壤中铁
和锰含量较高,因而一般认为它们不是土壤污染元素,但在强还原条件下,铁和锰所引起的
毒害亦引起足够的重视。

当前,世界各国很重视对重金属污染治理方法研究,并开展广泛的研究工作。根据处理
方式,处理后土壤位置是否改变,污染土壤治理技术可分为:原位(Insitu)治理和异位(Exsitu)
治理。异位治理环境风险较低,见效快且系统处理预测性较高,但成本高、对环境扰动大。
相对来说,原位治理则更为经济实用,操作简单。

根据治理工艺及原理的不同,污染土壤治理技术可分为:工程治理措施和物理化学修复
两大类。工程治理措施主要包括:客土、换土、去表土和深耕翻土等措施;物理化学修复主
要包括:固化/稳定化、电动修复、络合淋洗、蒸汽浸提、氧化还原、农业修复、生物修复
等。

农业专家建议,遏制土壤重金属污染应推广土壤修复治理技术,政府相关部门要加强对
于工业废水、废气、矿业固体废弃物等综合治理和利用,积极发展高效、低毒、低残留的农
药,增施有机肥,改变耕作制度;对于过度开发的土壤应停耕或种植豆类植物,并全年禁用
化学农药,让土壤全面修复。[1]
1.山西省将投入1546万元治理监测重金属污染农田
2重金属污染土壤的修复技术
2. 1
物理化学技术
2. 1. 1
化学固化
所谓化学固化就是加入土壤添加剂(固化剂)改变土壤的理化性质通过重金属的
吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态,从而降低其生物有效性和迁移
性。但固化方法并不是一个永久性的措施,只是改变了重金属在土壤中的存在形
态,仍持留在土壤中。而且土壤很难恢复到原始状态,不适宜进一步利用,而且对其
长期稳定性和对生态系统的影响不甚了解,目前缺乏这方面的研究。因此很多学
者对这一方法持怀疑态度。
2. 1. 2 土壤淋洗
淋洗即利用提取剂将土壤中的固相重金属转移至液相中,含有提取剂的土壤经清
水洗涤后归还原位再利用,富含重金属的废液则进行进一步的处理。本技术的关
键在于提取剂的选择,即能提取重金属,又不破坏土壤的结构,但事实上很难找到。
而且,如果处理不当的话,引入的提取剂很有可能造成二次污染。因此美国的工程
技术人员在1988~1991年间对一个电镀厂造成的铬污染进行治理时,干脆利用
清水做为提取剂,4 年内使地下水的铬浓度从1923mg/ L 降至65mg/ L 。
2. 1. 3动电修复
动电修复是指在污染土壤中插入电极对,并通以直流电。使重金属在电场作用下
通过电渗析向电极室运输,然后通过收集系统将其收集,并作进一步的集中处理。
动电修复做为一种原位修复技术,近年来发展很快,并且从经济上而言也是可行的,
但由于土壤系统中组分的复杂性,经常出现实际应用与实验结果相反的现象,从而
使这一方法的商业化受到了限制。
2. 2
植物修复技术
植物修复是一种利用自然生长植物或遗传培育植物修复重金属土壤污染技术的
总称。根据其作用过程和机理,可分为植物稳定、植物提取和植物挥发三种方法。
其中,植物挥发主要是指金属元素Hg 和非金属元素Se ,不适用于对土壤铬污染
的治理。
2. 2. 1
植物稳定
植物稳定是利用耐重金属植物降低重金属在土壤中的迁移性,从而
减少重金属被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步造成环境污染的可能性。然
而,植物稳定并没有彻底清除土壤中的重金属,只是将其固定,使其对环境中的
生物暂时不产生毒害作用,没有从根本上解决重金属的污染问题。如果环境条件
发生变化,重金属的生物有效性又会发生改变。因此
,植物稳定的持久性令人怀疑。
2. 2. 2
植物提取
植物提取是指利用重金属超积累植物从土壤中富集一种或几种重金属,将其转移
并存贮至可收割的部分,经收割后进行集中处理。但是,超积累植物对金属具有
选择性,其它的金属对植物的生长有影响,这种影响甚至是致命的而且,超积累
植物生长慢、生物量小、大多数为莲座生长,很难进行机械操作,因而不适用于
大面积污染土壤的修复。
2. 2. 3
植物挥发
植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发减少土壤中的一些挥发性污染物
,主要是指金属元素Hg 和非金属元素Se 。这种方法对于土壤修复而言,不失
为一种有潜力的技术,但却将土壤中的污染物转移到了大气中具有很大的环境风
险。前面所述的土壤修复技术各有优缺点,但是应当指出,由于经济和技术上的
原因,例如成本高、实地应用经验不足及处理效果不稳定等,致使这些技术尚没
有进入商业化阶段。目前应用最广泛的还是挖掘和填埋,即使是在经济、技术发
达的西方国家诸如美国等也是如此。
2. 2. 4
微生物修复技术
有些微生物具有嗜重金属性,利用微生物对重金属污染介质进行净化,在水体污
染中被证明是一种很好的方法。如果用于土壤环境的处理,可能是一种行之有效
的方法,目前已进行了积极研究。据报道,日本发现一种嗜重金属菌,能有效的
吸收土壤,中的重金属,但存在着土壤与细菌分离的难题。如果得到妥善的解决
,将是一种很有发展前景的处理方法。
2.3
改良措施
施用改良剂、抑制剂等能有效地降低重金属的水溶性、扩散性和生物有效性
,从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力,减轻它们对生态环境的危
害。
2.3.1
固化方法
固化方法就是加入土壤固化剂来改变土壤的理化性质,并通过重金属的吸附或沉
淀作用来降低其生物有效性。污染土壤中的毒害重金属被固定后,不仅可减少向
土壤深层和地下水迁移,而且有可能重建植被。固化方法的关键在于成功地选择
一种经济而有效的固化剂[8 ] 。固化剂的种类很多,常用的主要有卜特蓝水泥、
硅酸盐、高炉渣、石灰、磷灰石、窑灰、飘尘、沥青、沸石、磷肥、海绿石、含
铁氧化物材料、堆肥和钢渣等。固化技术的处理效果与固化剂的组成、比例、土
壤重金属总浓度以及土壤中一些干扰固化的物质的存在有关。研究表明,在低石
灰水平下,土壤中有机质的主要官能团羟基和羧基与OH- 反应促其带负电, 土
壤可变电荷增加, 土壤有机结合态的重金属比较多;另外, Cd2 + 与碳酸根离子
结合生成难溶的CdCO3 ,且随着p值的增高CdCO3 含量增加, 在pH值大于515
时,粘土矿物和氧化物与重金属生成络合、螯合物, 性质稳定, 表明石灰是一种
良好的改良剂。固化方法能在原位固化重金属, 从而大大降低成本。但固化方法
并不是一个永久的措施,
因为它不仅需要大量的固化剂

,
还容易破坏土壤
,
使土壤不能恢复其原始状态
,
一般不适宜
于进一步的利用
;
因此
,
只适用于污染严重但面积较小的污染土壤修复。

2.3.2

添加还原性有机物质

还原性有机物质分解生成有机酸
,
如胡敏酸、富里酸、氨
基酸
,
或者糖类及含氮、硫杂环化合物等
,
能通过其活性基团与重金属元素
Zn

Mn

Cu

Fe
等络合或螯合
,
从而影响重金属的有效性。
常见的用于修复重金属污染土壤的有机物质主要
有未腐熟稻草、牧草、紫云英、泥炭、富淀粉物质、家畜粪肥以及腐殖酸等。重
金属污染严

重的农田
,
配合石灰施入猪厩肥能明显降低重金属
(Cu

Pb

Zn

Cd)
对水稻生长发育的危
害程度
,
显著提高产量
,
增产幅度在
2317 %

4119 %
之间。
施用有机肥等可增强土壤胶体对
重金属和农药的吸附能力
,
促进土壤中的镉形成
CdS
沉淀
,
促进
Cr6 +
转化为
Cr3 + ,
降低
其毒性。

2.3.3

拮抗作用

土壤环境中重金属之间具有拮抗作用
,
如重金属与
Sn

As

Zn

Cu

元素具有拮抗性
,
因此可向某一种金属元素轻度污染土壤中施入少量的对人体没有危害或
有益的与该金属有拮抗性的另一重金属元素
,
减少植物对该重金属的吸收以及土壤中重金
属的有效态。已有试验证明
,
土壤中适宜的
w
(Cd)
/
w
(Zn)
比可以抑制植物对
Cd
的吸收
[16 ] ,
因此
,
可以通过向
Cd
污染土壤中加入适量
Zn ,
调节
w (Cd) / w (Zn) ,
减少
Cd
在植
物体内的富集。研究表明
,
硅能降低植株对锰的吸收
,
同时提高植株对锰的耐受力
[17 ]