重金属污染的修复方法范例(12篇)
重金属污染的修复方法范文篇1
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。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。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、福、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钻、镍、锡、钒等污染物。随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进人土壤，造成土壤严重污染。。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量，将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。
一、土壤重金属污染的来源
土壤重金属污染的来源主要包括工业，农业和交通过程所产生污染。
1.工业污染
矿产冶炼加工、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源，其排放的重金属可以气溶胶形式进入到大气，经过干湿沉降进入土壤；另一方面，含有重金属的工业废渣随意堆放或直接混入土壤，潜在地危害着土壤环境。随着城市化发展，大量污染企业搬出城区，原有的企业污染用地成为城市土壤重金属污染的突出问题。
2.交通污染
随着城市化发展，交通工具的数量急剧增加，汽车轮胎及排放的废气中含有Pb，Zn，Cu等多种重金属元素，进入周围的土壤环境，成为土壤重金属污染的主要来源之一。
3.农业污染
农业生产过程中农药、化肥和有机肥的不合理使用以及使用污水灌溉农田的行为都会造成土壤的重金属污染。在现代农业过程中，许多农药，如杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂、除学剂的大量使用引起土壤中As，Cu等污染。
二、土壤重金属污染的危害
受污染的土壤暴露在城市环境中，形成粉尘直接或间接进入动物和人体中，对人类产生危害。此外，郊区蔬菜基地土壤受到污染，重金属容易被植物利用而进入食物链.最终通过食物链影响人类的健康。曾昭华研究得出，癌的产生和发展与土壤环境中Sn元素质量分数有关，居住在Sn元素质量分数高的地区的人群癌症死亡率较高。现有的研究表明，城市土壤中的重金属可通过吞食、吸人和皮肤吸收等主要途径进入人体，直接对人特别是儿童的健康造成危害，还可通过污染食物、大气和水环境间接的影响城市环境质量和危害人体健康。儿童血液中Pt含量等间接结果表明，污染的城市土壤扬尘是影响人体健康的重要因素。据调查，中国儿童血铅超过国家标准（100g/L）者达二成，大城市超标率达60%以上，且市区普遍高于郊区；据美国学者研究网，城市儿童血Pb与城市土壤Ph含量呈显著的指数关系（血Pb=18.5+7.2xPb10.4）。土壤重金属污染儿素Pb，Cd，Ni，Hg，As，Cn.zn等人体中的积累都会对健康造成严重的危害。
三、土壤重金属污染治理方法
1.传统方法——生物修复法
生物修复技术是近年来发展起来的一种有效的用于污染土壤治理的方法，包括微生物、植物和动物等修复方法，具有成本低、无二次污染和处理效果好等优点，能达到对污染土壤永久清洁修复的日的。生物修复有原位和异位两种，原位微生物修复在西方发达国家应用较为普遍，是指在不破坏土壤基本结构的情况下，依赖于土著微生物或外源微生物的降解能力失除污染物。重金属污染土壤的植物修复主要是利用植物对重金属的吸收、富集和转化能力把土壤中残存的重金属吸收、富集到植物体内，然后收获植物，通过焚烧等方法回收重金属，减少进人土壤中重金属的含量。对于重金属污染土壤的植物修复，关键是寻找与筛选出超富集植物。动物修复法是土壤中的一些大型动物如蛆叫，能吸收或富集土壤中的残留农药，并通过其代谢作用，把部分农药分解为低毒或无毒产物。同时土壤中还生存着丰富的小型动物群，如线虫、跳虫、娱蛤、蜘蛛、土蜂等，均对土壤中的农药有一定的吸收和富集作用，可以从土壤中带走一部分农药。
2.新兴方法——污染生态化学修复法
污染生态化学修复技术是近年来兴起的一种技术，并被有关专家认为是21世纪污染土壤修复技术的发展方向。它是微生物修复、植物修复和化学修复技术的综合，具有比其他方法更好的优势，主要表现在：生态影响小，生态化学修复注意和土壤的自然生态过程相协调，其最终的产物为CO、水和脂肪酸，不会形成二次污染；费用低，紧密结合市场，容易被大众接受；应用范围广，可以在其他方法不能进行的场地进行，同时还可以处理地下水污染，易操作，容易推广。
3.新方法的提出——环境矿物学新方法
人们一直强调土壤自身的净化能力，但土壤自净化能力离不开土壤中矿物种对重金属的吸附与解吸作用、固定与释放作用，土壤中具体矿物的净化能力才真正体现土壤自身的净化能力和容纳能力。土壤中有毒有害元素含量的高低，并不是直接判定土壤环境质量优劣乃至土壤生态效应的唯一标志，关键问题是要揭示这些重金属在土壤中与各种无机物之间具有怎样的环境平衡关系。在国内外为寻求地下水和土壤有机污染的修复方法而直接对土壤中多种粘土矿物进行改性研究，即利用有机表面活性剂去置换天然粘土矿物中存在着的大量可交换的无机阳离子，以形成有机粘土矿物，可有效截住或固定有机污染物，阻止地下水的进一步污染，限制有机污染物在土壤环境中迁移扩散。但特别需要指出的是，在粘土矿物改性过程中，其中的固定态重金属也一并被置换出来，导致土壤系统中业已建立环境平衡被打破，使得土壤环境中解吸释放态重金属污染物总量大大增加。至此，土壤中重金属污染物既来源于土壤中活动态的重金属，又来源于改性粘土矿物时被置换释放出来的重金属。
参考文献
[1]张浩，王济，曾希柏.城市上壤重金属污染及其生态环境效应[J]环境监测管理与技术，2010.22（2）：11-18.
重金属污染的修复方法范文
随着污染物种类的增加，土壤污染表现出机理上的复杂性、形式的多样性和范围上的扩大化，土壤通过与大气、水的交换以及通过农作物等与人直接或间接的接触对人类的健康产生了极大的威胁。国内外环境工作者对此进行了大量的研究，逐渐认识到土壤中的污染物之间具有伴生性和综合性，即不同污染物之间产生联合作用，如：协同、相加、拮抗等，形成了复合污染。目前，无机-有机复合污染是我国污染土壤的基本特征之一，且土壤中重金属污染一般浓度相对较高，而有机污染物的浓度则比较低。
土壤复合污染研究已成为环境科学发展的重要方向之一，随着研究方法和技术手段的进步，以前研究中探讨不深的污染治理和修复研究也有了较大的进展。近年来，美国、德国、英国、荷兰等国家先后投入巨大的人力和财力，深入开展研究污染土壤修复，在物理、化学、化学和联合修复等方面均取得了相当显著的成果。
重金属污染的主要来源为冶炼业、电镀业，主要重金属污染物为：Pb、Cd、Cu、Cr、Zn，Ni和As。土壤重金属复合污染具有几个特点：①大多数金属的课移动性较差或迁移距离短；②重金属在土壤及生物体内蓄积；③重金属对植物造成的伤害具有潜伏性特征。从污染物的种类出发，土壤中重金属复合污染发生的主要类型有两种，分别是重金属元素之间构成的复合污染和重金属与有机污染物所构成的复合污染。
污染土壤修复是指利用物理、化学和生物手段，转移、吸收、降解和转化土壤中的危险污染物，使其浓度降低到可以接受的标准，或将有毒有害的污染物转化为无毒无害的物质。通过现有重金属污染土壤修复资料表明，对于重金属污染土壤的修复技术有物理修复、化学修复和生物修复、联合修复以及农业生态修复等。
物理修复方法主要有溶液淋洗法、物理工程措施、冻融法、固化稳定法和电动力法。溶液淋洗法是把土壤固相的重金属转移到土壤溶液中，在运用当中，常配合使用表面活性剂以提高淋洗效果。物理工程措施可以用于土壤重金属污染严重的地区，一些发达国家试行了固化技术和挖土深埋包装技术，但这种方法工程量大，并伴有污土的处理问题。电动力法主要是用于重金属污染土壤，在欧美一些国家发展很快，已经进入商业化阶段。其基本方法是将电极插入受污染的土壤场地或地下水区域，通过施加微弱电流，从而形成电场，利用电场产生的各种电动力学效应（包括电渗析、电迁移和电泳等）驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，从而将污染物富集到电极区，然后再进行集中处理或分离。作为一种新兴的原位修复技术，在污染土壤尤其是重金属污染土壤的修复中，电动力学已经显示了其高效性，尤其在传统方法难以治理的细粒致密的低渗性异质土壤以及不能改变地上环境的区域（如受污染区域上部有重要建筑物）修复中有独特的优势，且成本低于传统方法，适和无机/有机污染的饱和或非饱和土壤。
化学修复的原理与物理修复相比，利用了污染物的化学性质达到去除的目的。化学方法主要包括氧化法、还原法、溶剂萃取法和土壤改良剂投加技术等。表面活性剂增效修复（SER）是利用其的增溶-洗脱作用，提高土壤中污染物的溶液浓度，改善其生物可利用性，以达到修复的目的，在修复土壤有机物方面已经有所研究并取得了一定的效果，但是表面活性剂的二次污染和生态安全问题限制了它的广泛使用。
生物修复是指利用土壤中的植物、动物、微生物以及植物与微生物的综合体，吸收、富集或转化土壤中的污染物质，从而最终达到清除土壤中污染物的一类技术总称。生物修复是污染土壤修复方法的主体，其中应用最为广泛的是微生物和植物修复。同物理、化学方法相比，生物修复具有土壤理化特性破坏小、污染物降解高、二次污染小、处理成本低、应用广泛等特点，随着土壤修复要求的逐步提高，生物修复技术的推广得到了迅猛发展。
生物修复技术分为植物修复、动物修复和微生物修复。目前，用于修复的生物主要是植物和微生物，另外还有少量的原生动物。植物修复方法主要是利用了植物对污染物的吸收、降解、转化和挥发等。微生物修复机理包括生物吸附、细胞代谢、表面生物大分子吸收转运、生物吞饮、沉淀和氧化还原等。现在在实际应用中，最常见的是根际修复。根际修复是利用土壤中的微生物、植物、菌根真菌及其相互作用的根际和菌(丝)际环境，有效地降解土壤中的污染物。它克服了微生物修复和植物修复污染土壤的不足，是污染物植物修复的纵深研究，是一种复合的生物修复技术。根际修复具有经济、有效、实用、美观、原位非破坏型、无二次污染、可大面积应用等独特优点而越来越受到人们的重视，是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。
菌根修复是根际修复中的一种，与其它生物修复方法相比，菌根修复的优点有，通过外延菌丝显著增加了菌根与土体的接触面积。据报道外延菌丝与土体的接触面积可超过300m2；菌根和菌丝周围特殊的土体条件，为微生物生长和繁殖提供了良好环境，树木每克外生菌根可分别支持106个好氧细菌和102个酵母；在生物数量方面，菌根际微比周围土体高1000倍。菌根条件下，菌根与土体接触面积的扩大和微生物数量的增多为其修复污染土壤提供了良好基础。丛枝菌根(AM)是丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系相互作用的互惠共生体，在自然界中分布最广的一类菌根，AM真菌能与陆地上绝大多数的高等植物共生。
联合修复就是共用多种修复技术或以一种修复技术为主，辅以其他方法将土壤中的污染物去除。目前土壤污染大多属于复合污染，单一修复方法难以解决复合污染土壤修复问题，所以通过不同修复方法的组合可以满足污染土壤修复的实际需求。物理和化学联合修复弥补了某些修复方法存在的不足，提高了污染物降解速率，降低了修复费用；生物修复与物理化学修复联合的方法主要是以一种修复技术为主，其他的为辅来完善修复技术，如微生物进一步降解物理修复中的污染物使其去除效率更高；化学和生物联合修复也是为克服其不足而创造的，它常常利用某些化学物质加快生物降解过程或强化植物对污染物的吸收降解能力等。
重金属污染的修复方法范文篇3
【关键词】重金属；植物修复；土壤修复
前言
韶关市是重要的“有色金属之乡”，土壤重金属本底值浓度明显较高，根据2007年对韶关市的土壤抽样调查结果[1]，韶关市土壤中重金属的超标率为22.77%，8种主要重金属元素（Pb、Cd、As、Cr、Hg、Cu、Zn和Ni）均有不同程度超标，其中超标最严重的是Cd和As。加上韶关市的采矿、冶炼等有色金属行业发达，造成严重的工业重金属污染。大宝山区域就是典型的矿山重金属污染重点区域，重金属污染带来的环境影响和社会反响较大。
1.目的
本研究结合大宝山区域矿山土壤的特点，选择多个耐重金属/超富集能力的树种，确保和推广更为环保和高效的土壤修复工艺和方法，完成对土壤重金属污染修复的本土化试点示范研究。主要目的是研究植物修复重金属污染土壤的最优化工艺方法，并推广工程经验，同时，也为矿山修复植物的资源化利用进行前期探索研究。
2.方法选择
进行土壤重金属污染防治的工艺技术方案包括生物法、化学法和物理法。
（1）物理修复：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。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。
（2）化学修复：化学修复就是向土壤投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，以降低重金属的生物有效性。化学修复是在土壤原位上进行的，简单易行。但并不是一种永久的修复措施，因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。
（3）生物修复：包括植物修复和微生物修复，以植物修复为主。植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。研究表明，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以净化土壤或水体中的污染物，达到净化环境的目的，因而植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。
从成本、处理效果和生态环境效益等角度综合考虑，植物修复法具有成本投入少、收效快、环境效益大、能改善土壤结构、无二次污染等优点，是最优的土壤修复方法。同时，考虑到植物修复的缺点，本研究拟采用“植物修复为主，化学修复和物理修复为辅”的工艺方法。
3.修复措施和内容
主要措施包括土地平整、化学修复、物理修复、植物修复以及日常管理和监测等内容[2]。
①土地平整是将高低不平的地面通过移土和覆土填平；②化学修复是在进行土地平整时，要及时往污染土壤中投加化学修复剂（石灰），以中和土壤酸性，固化部分重金属；③物理修复措施主要是客土，由于矿区原为铜尾矿库遗址，为保证植物生长需要，在进行土地平整时，须进行客土覆土作业，工程实际覆土达1.5m以上，保证了植物根部与原矿区污染土壤的有效隔离；④植物修复：通过种植麻疯树[3]、东南景天[4]等超富集植物[5]和当地常见树种，采取乔灌草混交模式密植，对原荒地实现全面绿化。主要植物种植量如表1所示。⑤日常维护和保养：主要是对植物进行给水、防虫、施肥和病枯死细苗的补种，工期为1年。
表1植物修复措施工程量
草树种苗木株距×行距(m)种苗量（株/hm2或kg/hm2）
年龄种类
麻疯树1年实生苗5.0×2.5800株/hm2
桉树、双荚槐1年实生苗1.5×5800-1300株/hm2
东南景天扦插2m株距500株/km
狗牙根撒播50kg/hm2
蜈蚣草撒种0.2×0.2800kg/hm2
4.修复效果
通过开展一系列的修复治理工作，试验区域取得良好的效果。如表2所示，通过开展土壤修复试点示范研究，水土流失得到治愈，绿化率明显提高，固定了土壤中的重金属，大幅削减重金属外排量，矿区由原来的不毛之地变成“生态绿洲”。
表2重金属污染土壤修复前后对照一览表
类别修复前修复后
土壤pH值4.7~7.1不等，最低达到2.0可稳定维持中性水平（5.5~7.0）
绿化和景观建设土地，没有植被覆盖除混凝土工程以外，其它土地全部植物种草，覆盖率至少达到85%以上（目标值65%），人工景观和自然景观相互搭配，风景宜人
重金属排放随水土流失进入河水，污染下游生态环境重金属通过富集和固定，排放量锐减，每年减少水土流失带来的重金属削减量为Cu0.967kg/a、Pb0.084kg/a、Zn2.592kg/a和Cr0.028kg/a
土地使用状况水土流失，寸草不生，土地荒漠化，土地功能极低土壤得到改良，植被茂盛，土地功能较高，提高了后续的可开发利用水平
说明：重金属减排量是根据《广东省大宝山区域土壤修复项目前期工程（2010~2011）的竣工验收报告》的数据按治理面积类比得出的，数据仅供参考。
5.结论
（1）以“植物修复为主，化学修复和物理修复为辅”的工艺方法对矿区酸性土壤的修复切实可行，可在矿区土壤修复工程中推广应用；（2）成功选取了适应南方矿区环境生长的植物修复物种（东南景天和麻疯树）；（3）该修复方法提高了矿区绿化率，减少了重金属排放量，并改善了土壤结构。
参考文献
重金属污染的修复方法范文篇4
关键词：黏土矿物；土壤；重金属；钝化；进展
中图分类号：S156.99文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）02-0156-08
农田土壤重金属污染主要来自于铅矿、铅锌矿等开采的废水和废渣排放，矿山开采废气中重金属的U散、沉降，含重金属的工业废水排放与农田污水灌溉，含重金属农药、化肥与有机肥的大量施用，城市污水处理厂污泥排放和农用污染，以及含重金属的城市垃圾倾倒淋滤造成的农田土壤污染等。在过去几十年中，由于国家和地方政府对农田土壤重金属潜在污染的重视不够，导致目前我国农田土壤重金属污染呈现由点向面、由大中城市周边向远郊农村扩散的趋势，许多地区农田土壤重金属污染呈现出区域性和流域性污染发展态势，导致农田土壤环境质量恶化与农产品质量安全受重金属污染威胁十分严重，特别是在一些经济发达地区[1]。在南方酸性水稻区，如湖南、江西、湖北、四川、广西、云南、广东等地区，农田土壤重金属镉污染超标现象较为普遍，稻米镉超标明显。据有关文献不完全统计，我国耕地受到镉、铅、砷、铬、汞等重金属污染近2000万公顷，约占总耕地面积的1/6，其中重金属镉污染耕地面积占近40%，主要涉及11个省25个地区[2]。2014年4月17日环境保护部和国土资源部全国土壤污染状况调查公报指出，全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[3]。面对农田重金属污染面广、量大，尚未成熟的大面积修复治理技术的现状，本文重点就黏土矿物材料在农田土壤重金属特别是镉污染钝化修复中的研究进展进行了较为详细的综述，以期为我国农田土壤重金属污染钝化修复技术的进一步发展提供新的思路。
1农田土壤重金属污染修复技术
农田土壤重金属污染修复对技术要求很高，在目前国内外研究中，大量土壤重金属污染修复成熟技术主要来自场地，如固化/稳定化技术、淋洗技术、电动修复技术、热解吸法等，这些修复技术成本均较高，同时在场地土壤重金属污染修复中，基本不考虑修复后土壤环境质量。而农田土壤重金属污染修复在保证修复效果的同时，必须保障修复前后土壤环境质量不会产生明显变化，不会影响农业正常生产。因此，场地重金属污染修复中大量成熟技术难以复制到农田土壤重金属污染修复中应用。目前，适用于农田土壤重金属污染修复的技术主要包括以下4种：（1）农艺调控技术，主要包括通过良好农田水分管理措施、良好肥料运筹、良好耕作及轮作措施，以及酸性土壤pH值调节措施等，降低土壤中重金属有效性，阻控重金属向农作物可食部位的迁移累积；（2）高效钝化修复技术，主要是通过向农田耕作表层土壤中添加环境友好型钝化材料，借助土壤重金属在钝化材料表面及内孔的吸附、络合、沉淀、置换等作用，降低土壤中重金属离子的活性，实现重金属离子在土壤中的钝化/固定化，阻控重金属离子在土壤中向农作物根系的运移，降低农作物可食部位对土壤重金属的吸收累积，实现农产品安全生产；（3）植物修复技术，主要是利用筛选出的富集及超富集植物对农田土壤中重金属的吸收提取，降低土壤中重金属含量的一种修复技术；此外，植物修复技术中还包括：植物稳定化技术，即利用植物根系分泌出的化学物质与土壤重金属发生反应，实现对土壤有害重金属的钝化/稳定化等；（4）植物叶面阻隔技术，主要是通过在农作物叶面喷施微量元素（简称叶面微肥或叶面调理剂），抑制或拮抗农作物对土壤重金属元素的吸收累积。
在上述4种农田土壤重金属污染修复技术中，农艺调控措施和植物叶面阻隔技术一般修复效率较低，特别是叶面阻隔技术，修复效果还存在不稳定、异地复制效果较差的缺点，目前有关植物叶面阻隔机理尚不完全清楚。农艺调控措施中，水分管理技术特别对南方酸性镉污染水稻田具有较好的调控效果，但长期淹水需要大量清洁水源，在干旱季节将会导致水源困难，对该技术的应用将产生不利影响；良好肥料运筹将受到农作物对肥料需求的限制，对能够造成土壤重金属活化的肥料控制又会受到农作物正常生长的肥料需求影响，所以如何在通过良好施肥措施控制土壤有害重金属活性的同时实现农作物的健康生长仍然需要开展大量研究工作；酸性土壤pH值调节目前主要使用石灰，石灰的大量长期使用会产生一系列负面影响，而且效果也普遍较低，操作极不便利。植物修复技术一般适应于重度重金属污染农田，且修复时间长，修复过程中影响农作物正常活动，大量修复补偿经费政府将难以承受，该项技术大面积推广应用存在困难。钝化修复技术具有修复速率快、效果好、稳定性强、价格适中、操作简单等优点，特别适用于大面积重金属污染农田土壤的修复治理，是目前国内研究最为活跃的农田土壤重金属污染修复技术。
2钝化修复技术的发展历史
农田土壤重金属污染钝化修复与场地重金属污染固化修复技术不同，根据美国国家环保署（EPA）的定义，固化技术主要指将污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面封装上低渗透性材料，通过减少污染物暴露的淋滤面积以达到控制污染物迁移的目的，也称为稳定化技术。两者最大的差别包括所使用的修复剂不同，修复目标物土壤的用处差异。其中农田土壤重金属污染所使用的钝化剂主要是一些环境友好型材料，包括：黏土矿物、生物炭、含磷材料、有机物料、硅钙类材料等，而场地污染修复所采用的固化材料主要包括：无机粘结物质，如水泥等；有机粘结剂，如沥青等热塑性材料；热硬化有机聚合物，如尿素、酚醛塑料和环氧化物等，玻璃化物质等。所以，场地重金属污染土壤固化修复后基本失去了农用价值。
农田土壤重金属钝化修复研究主要开始于20世纪50年代，其研究思路来源于科研人员采用吸附剂吸附去除水体中有害重金属离子。通过科研人员大量研究发现，土壤重金属污染的危害主要源于存在于土壤中具有活性的那部分重金属离子，而重金属离子一旦被钝化或固定，使其活性下降，亦即降低其在土壤中的迁移性，其对植物的毒性将极大地下降，随后研究人员逐渐将这些重金属离子吸附剂应用到土壤重金属污染的吸附固定中。80年代以后，大量钝化材料，如黏土矿物材料、沸石分子筛材料、磷酸盐、石灰、有机物料、人工合成的沸石、污泥、含铁氧化物材料等被大量应用于土壤重金属Pb、Cd、As等污染的钝化修复研究中[4-15]。
由于不同重金属元素化学性质差异较大，在同一钝化材料表面的吸附、离子交换、络合等作用存在着明显的差别，而在重金属土壤毒性评价中常常用重金属离子的迁移性能来评估重金属元素在土壤环境中的归趋和生物学毒性。不同重金属离子间存在着独特的移动性能，所以在实际农田土壤重金属污染钝化修复中，一般难以找到单一的钝化修复剂用来降低大部分有害重金倮胱拥挠行性，而对土壤中微量元素和大量元素不产生吸附固定作用。在已有研究的大量钝化剂中部分适合于几种重金属离子，但对各种有害重金属离子的钝化效果还要取决于所加入钝化剂的量。
对于重金属污染程度较轻的农田土壤，可以根据重金属在土壤中的存在特性，向土壤中施加各种钝化修复剂，如黏土矿物、生物质、有机堆肥、人工合成沸石、橄榄皮等[16-20]，用以修复被重金属污染的土壤。当外源钝化剂添加到土壤中后，与重金属离子产生离子交换、吸附、表面络合和沉淀等一系列反应。各种钝化剂的钝化修复效果除了与添加的剂量有关外，还与所使用钝化剂的种类和添加的形式、钝化剂自身与重金属离子的物理化学性质等密切相关。例如，在实际研究过程中，由于低成本和高溶解性，常用Ca（H2PO4）2代替CaHPO4，以Ca（H2PO4）2和CaCO3进行混合，能明显降低重金属元素的可提取态浓度，有效地实现对重金属离子进行钝化。由于易溶解和反应，CaO是一种非常有效的钝化剂，尤其是在钝化固定重金属镉、铅和锌元素方面，它的添加会导致土壤pH值迅速升高，促使土壤中重金属镉、铅和锌等形成氢氧化物沉淀；同时，由于石灰具有较高的水溶性，它能更有效地渗入土壤孔隙中，比其它钝化剂具有更好的修复效果。如在土壤中添加石灰、红泥和高炉渣钝化修复镉、铅和锌污染，试验结果表明，3种钝化剂均可明显降低土壤中镉、铅和锌的有效态含量，红泥在降低生菜地上部重金属含量方面效果最好，与对照相比，生菜中镉、铅和锌含量降低分别达86%、58%和73%；红泥和石灰修复下，土壤呼吸强度、脲酶和脱氢酶活性明显增加[21]。
在土壤化学修复中，石灰是使用时间最久的钝化剂，但石灰在实际应用中由飘，农民撒施极不方便，而且在实际应用中发现施石灰对酸性水稻田Cd污染稻米降Cd效果并不十分理想，其中一个原因可能是由于Ca2+与Cd2+有相近的离子半径，所以导致已吸附在土壤颗粒上的Cd2+可被Ca2+重新置换到土壤溶液中而再次有可能被植物所吸收，导致施石灰降低作物吸收Cd的效果并不明显。同时发现施石灰降低土壤pH值维持时间较短，一般仅有2～3个月时间，土壤pH值又会迅速上升，这样需要反复增施石灰以便保持效果，而长期大量施用石灰又会导致土壤钙化、板结，影响农作物正常生长。此外，硫磺及某些还原性有机化合物可以使重金属可溶性转变成为高度难溶性的硫化物沉淀，磷酸盐类物质如磷灰岩、羟基磷灰石等可与重金属铅等反应形成难溶磷酸铅，可促进铅等重金属的沉淀，减少土壤中的铅离子等的可溶态和可提取态含量，但这些研究大部分仍然以实验室模拟试验为主。如国外相关科研人员在实验室利用Pb（NO3）2与天然磷矿石混合开展土柱试验，发现天然磷矿石可固定39%～100%的铅（BritishStandardsInstitution，1988）；Haidouti[22]采用盆栽试验，对含汞920μg/kg的污染土壤添加天然沸石进行处理并种植黑麦草和紫花苜蓿，研究发现土壤添加不同含量的天然沸石后，黑麦草和紫花苜蓿地上部和根部中汞的含量明显降低，分别减少50%和80%以上。因此，科研人员认为，在重金属污染土壤中添加少量沉淀剂如磷酸盐等，可以降低植物对重金属的吸收作用。但应该注意到的是向土壤中添加熟石灰、碳酸钙、硅酸钙和硅酸镁钙等化学物质，均会给土壤理化性质和微生物生长环境带来不同程度地不利影响，导致土壤环境质量下降，对作物生长产生不利影响。因此，需要进一步筛选和研究对土壤环境友好的重金属污染钝化修复剂。
3黏土矿物材料对农田重金属污染钝化修复
3.1黏土矿物材料的特性
利用天然矿物治理土壤重金属污染的方法是建立在充分利用自然规律的基础之上的，体现了天然自净化作用的特色，不会给农田土壤带来二次污染，具有环境友好型特点。黏土矿物（clayminerals）是黏土岩和土壤的主要矿物组成，是一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物[23]。除坡缕石、海泡石具链层状结构外，其余均具层状结构，颗粒极细，一般小于0.01mm，加水后具有不同程度的可塑性。自然界中一般还包括高岭土、蒙脱土、伊利石等。
海泡石是具有链式层状结构的纤维状富镁硅酸盐黏土矿物，由二层硅氧四面体片之间夹一层金属阳离子八面体组成，为2∶1型，其化学式为Mg8（H2O）4[Si6O15]（OH）4・8H2O，其中SiO2含量一般在54%～60%之间，MgO含量大部分在21%～25%之间，并常伴有少数置换的阳离子。我国是世界上少数几个富产黏土矿物材料海泡石的国家之一，但开发利用却十分滞后，目前仍以出口原料为主。由于海泡石比表面面积较大，理论计算其内表面可达500m2/g，仅次于活性炭，但其价格仅为活性炭的十几分之一，价格极其低廉，而且易于开采。因此，加强对海泡石的开发利用研究有着极其重要的意义。Onodera研究表明，用海泡石吸附水体中Cd2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+，在5min内即可达到平衡，说明海泡石对重金属不仅具有较强的吸附能力，而且吸附速率快。在水溶液pH值为5时，浓度分别为100mg/L的Cd2+、Pb2+、Hg2+溶液，经改性海泡石吸附处理后，重金属去除率均达到98%以上。pH值是影响海泡石吸附重金属能力的重要因素，pH值
3.2黏土矿物材料对农田土壤重金属钝化修复作用
黏土矿物钝化修复土壤重金属污染具有不同于其他修复技术的优点，如原位、廉价、易操作、见效快、不易改变土壤结构、不破坏土壤生态环境等，并且能增强土壤的自净能力[24]。国内外对黏土矿物钝化修复农田重金属污染开展了大量研究工作。研究表明，盆栽土壤经海泡石钝化修复后，pH值明显提高，有效态Cd含量则明显降低，与对照相比，在土壤重金属镉含量分别为1.25、2.50mg/kg和5.00mg/kg时，添加海泡石可使土壤Cd有效态含量分别降低11.0%～44.4%、7.3%～23.0%和4.1%～17.0%，海泡石钝化修复可以明显提高菠菜产量，在上述3种Cd浓度污染土壤下，海泡石钝化修复可使菠菜产量分别比对照增加2.76～5.11、0.68～1.40、1.48～7.12倍，在海泡石添加量为1%～10%时，菠菜地上部Cd含量分别比对照降低78.6%～300.4%、44.6%～169.0%和18.1%～89.3%[25]。采用蛭石χ亟鹗粑廴就寥佬薷幢砻鳎添加蛭石的土壤pH值由初始的4.17增加到5.99，土壤中Cu、Ni、Pb、Zn交换态和碳酸盐结合态含量明显降低，试验蔬菜莴苣和菠菜可食部位重金属含量降幅达60%以上[26]。王林等[27]通过盆栽试验研究表明，菜地土壤中添加海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐复配使用均能显著降低土壤提取态Cd、Pb的含量，最大降低率可分别达23.3%和47.2%，其中钝化材料复配处理效果要优于钝化材料单一处理。菜地土壤添加海泡石和磷酸盐，可在一定程度上提高土壤pH值，增加土壤对重金属离子的物理化学吸附作用，以及生成矿物沉淀等，促进污染菜地土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化，显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。
当前，我国南方酸性水稻田重金属Cd污染形势突出，土壤Cd污染约占重金属污染的40%，稻米Cd超标比较普遍，稻米安全生产面临较大挑战，迫切需要高效、稳定、价低、友好的钝化修复材料及其修复技术。国内外尽管在长达几十年的时间中开展了大量钝化修复技术研究，但由于欧美发达国家农田污染面积一般较小，大量土壤重金属污染修复技术研究主要以场地污染研究为主，国内有关农田重金属污染钝化修复技术虽然研究较多，但主要以实验室研究为主，田间小面积试验为辅，技术大面积复制的高效性、稳定性、长期钝化修复的环境友好性等尚不明确，现有技术的大面积推广应用仍然存在许多不确定性。因此，加强南方酸性水稻田重金属污染，特别是Cd污染的修复技术研究急迫而艰巨。在已经开展的钝化修复研究中，以黏土矿物材料研究较多。在大田试验研究中，海泡石分别与磷肥和生物炭复配用于农田重金属Cd污染钝化修复，当666.7m2海泡石添加量为1000kg时，可使糙米中Cd含量降低46.5%，当1000kg海泡石与333.5kg磷肥联合使用时，糙米镉含量降幅高达72.9%。当1000kg海泡石与333kg生物炭联合使用时，糙米中Cd的降幅可达63.6%，联合钝化效果几乎是海泡石与生物炭单一修复之和，表明海泡石和生物炭之间具有很好的兼容性[28]。黏土矿物材料对重金属离子的吸附作用是其重要特性之一，其吸附机理包括物理吸附、化学吸附和离子交换3种。重金属铅在农田土壤污染中，大部分被表层土壤所吸附固定，这是因为土壤中含有的伊利石、蒙脱土和高岭土对Pb2+的吸附作用要比对Ca2+的吸附作用力大2～3倍，因而导致铅在耕作层土壤中的迁移力较弱，土壤中的蒙脱土和高岭土对铬的吸附作用同样较强[29]。土壤对砷的吸附则以黏土矿物中铁铝的氢氧化物为主[30]。Kumpiene等[31]研究了采用斑脱土修复As污染土壤，添加10%的斑脱土即可使土壤中As的淋溶量减少50%。郝秀珍等[32]通过盆栽试验研究了添加天然蒙脱土和沸石对铜矿尾矿砂上黑麦草生长的影响，结果发现，尾矿砂中加入蒙脱土可以显著降低有效态锌含量，但对有效态铜的含量无明显影响。屠乃美等[33]通过田间试验研究了不同改良剂对铅镉污染稻田的改良效应，结果显示，对Pb、Cd污染的水稻田土壤，施加适量的海泡石和高岭土具有一定的改良效果，水稻的生长发育得到明显改善，产量获得了一定的提高，土壤和糙米中2种重金属的含量明显降低。在施用钙镁磷肥、石灰、海泡石和腐植酸的试验研究中，除腐植酸外，另外3种修复剂均可有效地降低土壤重金属Cd的有效态含量，降幅达26%～97%，稻米Cd降低率可达6%～49%，其中，海泡石效果最为显著，而腐植酸效果一般[34]。说明黏土矿物材料对农田土壤重金属污染具有较好的钝化修复效果。
3.3农艺措施对钝化修复效应及稳定性影响
在农田重金属污染钝化修复中，农艺措施、耕作制度及环境条件的变化等都有可能对土壤重金属钝化修复效应及稳定性产生一定的影响。王永昕等[35]在重金属Cd污染土壤黏土矿物材料海泡石钝化修复下，研究施用鸡粪对钝化修复效应的影响，结果表明，与对照相比，增施鸡粪可以显著降低小白菜地上部和根部Cd含量，降低幅度分别达26.9%～32.1%和7.7%～24.8%；在大田试验中，钝化修复下增施鸡粪小白菜地上部和根部Cd含量可分别降低7.5%和16.4%。不同钝化修复下菜地土壤有效态Cd含量均较对照呈现不同程度的降低。其中，海泡石钝化修复下，增施鸡粪效果最为明显，盆栽试验和大田试验下，土壤有效态Cd最大降幅分别为17.7%和10.3%。王朋超等[36]通过盆栽试验研究表明，在菜地重金属Cd污染钝化修复中，施加过磷酸钙和钙镁磷肥后，油菜地上部Cd含量与对照相比分别降低54.3%～86.7%和74.4%～79.6%，其中当过磷酸钙和钙镁磷肥施加量为中高剂量时，油菜地上部Cd含量降低至0.18mg/kg和0.10mg/kg。说明施加磷肥有利于菜地Cd污染钝化修复作用。淹水处理可使重金属Cd污染酸性稻田土壤处于还原状态，土壤pH值升高，OH-含量增加；此外，土壤中SO2-4被还原成S2-，均对Cd的沉淀有促进作用，有利于Cd污染酸性水稻田钝化修复的稳定性，而干湿灌溉和旱作均对镉钝化稳定性存在一定的不利影响[37]。总体来看，农艺措施对农田土壤重金属Cd污染钝化修复效应与稳定性具有一定的影响，而翻耕、轮作等钝化修复效应及稳定性影响目前研究较少。因此，在农田土壤重金属Cd污染钝化修复中如何发挥好农艺与耕作措施的协同强化作用，避免不利因素对钝化修复效应及稳定性的影响仍然需要通过开展大量研究工作，以便确定钝化修复中良好的农艺与耕作措施。
3.4黏土V物钝化修复对农田土壤环境质量的影响
农田土壤重金属污染钝化修复效应评价的一个重要方面就是环境友好性，即长期高效的钝化修复不应导致农田土壤板结、盐碱化和环境质量下降，影响农业稳产高产。目前，有关钝化修复对农田土壤环境质量影响研究较少，特别是长期跟踪监测研究更少，大量钝化修复研究主要集成在修复效应研究方面。连续2年酸性水稻田Cd污染土钝化修复试验表明，添加海泡石对土壤脲酶、磷酸酶活性和微生物量碳等均无明显影响，钝化修复提高了土壤过氧化氢酶活性，土壤微生物量N和真菌出现一定程度的降低[38]。在湖南省某地酸性Cd污染水稻田钝化修复试验中，稻田施用海泡石和坡缕石进行钝化稳定化，在水稻收获时，测定的土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性均有不同程度的提高，钝化修复明显有利于土壤中相关代谢反应的恢复，两种黏土矿物对土壤中水解氮含量无明显影响，但对土壤有效磷含量有一定的降低作用[39]。采集长期污灌菜地土壤进行盆栽试验表明，在黏土矿物材料海泡石钝化修复下，补充添加适量的鸡粪可明显提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，与对照相比，3种酶的含量分别增加14.0%～47.6%、2.0%～22.4%和6.4%～38.6%；大田试验条件下，3种酶的含量分别增加22.2%、5.5%和36.5%。说明在菜地土壤Cd污染黏土矿物材料钝化修复下，补充施加适量的鸡粪不仅可以起到强化Cd钝化修复效应，而且可以进一步提高土壤酶活性，改善Cd污染污灌菜地土壤环境质量[32]。孙约兵等[40]采用盆栽试验研究表明，海泡石钝化修复下，土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别增加14.2%～28.8%、23.5%～34.0%和5.1%～15.4%，真菌和细菌数量分别增加45.6%～96.5%和15.5%～91.7%。而Cd污染酸性水稻田土壤鸡粪和生物炭复配持续两年钝化修复后，各修复的土壤有效磷和碱解氮含量间并无显著性变化[33]。
总体来看，黏土矿物材料钝化修复重金属污染农田土壤，在不影响农作物产量及品质的情况下，对土壤环境质量不会产生有害影响，而且具有一定的改善土壤环境质量的作用，有利于农作物的生长和产量及品质的提高。
4展望
当前我国农田土壤重金属污染形势严峻，迫切需要研发高效钝化阻控修复材料和产品及易操作、可推广的钝化修复技术体系。黏土矿物作为一种环境友好型材料，在我国储量丰富，易于开采，价格适中，且其自身与土壤环境融合性好，对土壤环境具有改善作用，但在今后仍需加强对黏土矿物材料长期钝化修复稳定性、黏土矿物材料不同添加剂量及不同老化时间对土壤重金属钝化修复效应、农艺与耕作制度及环境条件变化对黏土矿物材料重金属钝化修复效应与稳定性影响、黏土矿物材料长期钝化修复对土壤环境质量影响、黏土矿物材料对农田重金属污染钝化修复机理、中重度重金属污染农田黏土矿物材料与其他技术联合集成技术以及钝化修复技术异地复制稳定性的研究等。针对农田土壤重金属不同污染程度、不同土壤特性，采取相应的施加剂量和修复技术方法，以实现对轻中重度重金属污染农田的高效钝化修复，实现农产品安全生产，保障人体健康。
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收稿日期：2016-11-18
基金项目：国家现代农业产业技术体系之棉花产业技术体系项目（CARS-18-10）；转基因新品种培育重大专项（2016ZX08005-003、2014ZX0800501B）；泰山学者建设工程专项（NO.ts201511070）
重金属污染的修复方法范文
关键词重金属；污染；治理；修复技术
中图分类号X53文献标识码A文章编号1007-5739（2013）10-0221-01
重金属对人类具有巨大的危害，能引起头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症（如肝癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌）、乌脚病、畸形儿等。随着社会经济的发展，我国重金属污染已越来越严重，重金属污染事故频发。例如，2005年的广东北江韶关段镉严重超标事件、2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故、2009年的湖南省浏阳市镉污染事件、2010年福建紫金矿业、2011年山东渤海蓬莱油田漏油、2011年云南曲靖铬渣非法倾倒、2012年广西龙江河的镉污染等。近年来，社会各界对重金属污染问题已经越来越关注，重金属污染治理技术的研究备受重视。
1物理化学修复技术
物理化学修复技术是利用机械、化学等技术治理重金属污染的方法。该技术在治理重金属土壤污染方面使用较多，其主要包括改土法、冲洗沉淀法、热处理法、污染物固化法等方法。例如，沈阳张士灌区土壤中[1]56.3%的Cd累积于土壤的上表层，利用改土法，去表层土，能够使稻米中的Cd含量降低50%左右。用物理化学方法治理重金属污染，对于面积小的土壤治理效果较好，但是该项技术费用较高，而且容易导致二次污染，因此难以大面积推广应用。
2农业化学调控技术
农业化学调控技术指利用化学改良剂等降低重金属的毒害。植物从土壤中吸收重金属的过程，受土壤pH值、施肥种类等因素影响。因此，能够通过调节土壤pH值、有机质等条件，改变土壤中重金属的扩散性，同时还能够减少其生物有效性。例如，可以通过施用石灰、矿渣等碱性物质或碱性肥料等手段，降低作物对土壤中重金属的吸收作用[2-3]。
3垃圾堆肥技术
垃圾堆肥中的重金属以残渣态形式存在，经过堆肥技术处理后，可以降低重金属含量，并能够促使重金属被生物吸收利用。如Saciragic研究蚯蚓及蠕虫处理下水道中的重金属污染，试验显示：①与对照相比，积累在蚯蚓体内的重金属含量非常高：Cu12倍、Pb10倍、Cr8倍、Zn715倍、Ni6倍、Cd415倍、Mn315倍、Co116倍；②在蠕虫堆肥中只有Fe的浓度增加了115倍，而其他元素均有所下降[4]。由此可见，利用垃圾堆肥技术处理重金属污染具有较好的研究前景。
4植物修复技术
植物修复技术即利用自然界中的植物修复重金属污染，其原理是利用植物对重金属的超富集能力来实现其对重金属污染的修复作用。该技术包括植物稳定、植物挥发、植物萃取等方法。例如，周青等[5]研究了镉对黄杨（Euonymusjaponica）、海桐（Ptiiosporumtobira）、冬青（Ilexpurpurea）、杉木（cunninghamialanceolata）以及香樟（Cinnamomumcamp-hora）5种植物的影响，研究结果显示叶片用CdCl2溶液培养2d后，Cd含量有所提高，分别为原来的602.94%、907.81%、2272.00%、1256.83%、979.72%。又如，一些植物对环境中土壤重金属Pb有固定作用，通过植物固定可减小Pb的生物可利用性，最终起到治理重金属Pb污染的作用[5]。植物修复技术相对于物理化学修复技术、农业化学调控技术和垃圾堆肥技术具有一定的优越性。但是这项技术也存在着许多问题值得进一步研究探讨，比如植物固定作用只是把一些重金属暂时固定，随着环境的变化，这些固定的重金属可能会重新回到原有的状态。
5微生物和动物修复技术
土壤中一些特殊微生物对特定重金属具有吸收、沉积等作用，这些特定微生物可以促进植物对重金属的吸收，达到治理重金属污染的目的。动物修复是利用如蚯蚓、鼠类等吸收重金属，这些动物通过食物链等作用降低土壤中重金属的含量。利用蚯蚓治理土壤中的重金属污染不但可以改善土壤的通气性和透水性，还具有增强土壤肥力等作用。
6结语
物理化学修复技术、农业化学调控技术、垃圾堆肥技术等是传统的重金属修复技术，这些技术对重金属污染治理都具有一定的效果。但是这些技术存在成本过高、产生二次污染、破坏土壤理化性质等问题，难以大面积推广应用。笔者认为，综合利用植物修复技术与微生物修复技术治理重金属污染具有很好的研究前景，虽然目前此技术尚处于起步和发展阶段，但是随着研究的不断深入，生物修复技术治理重金属污染必然会有广阔的发展前景。
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重金属污染的修复方法范文篇6
关键词：生物淋滤技术重金属污染河流底泥修复措施
中图分类号：X5文献标识码：A文章编号：1003-9082（2017）05-0227-01
在工业发展中，各地河流普遍遭受了较强的重金属污染，究其根源就在于排放了^多的固态废物。企业在燃烧矿物油或者煤炭的过程中，通常都会向附近河道中排放较大比例的重金属。在水体的作用下，重金属就会迅速沉入底泥，进而导致了底泥遭受的大规模污染[1]。最近几年，建立于生物淋滤基础上的河流底泥修复技术正在迅速获得改进，这项技术因此也构成了治理河流底泥的关键性措施。面对工业化的新形势，与河流底泥修复有关的技术措施都在不断更新，在此基础上也诞生了新式的生物淋滤技术。实质上，运用生物淋滤来消除底泥中的重金属污染，这个过程应当包含较多的技术环节，在这其中也会涉及到多样的修复手段以及修复措施。
一、生物淋滤法的基本特征
生物淋滤法，指的是把很难溶解的复合性重金属加以转变，然后运用固液分离的措施来消除离子态的重金属。在此过程中，微生物都应当发挥产酸与生物氧化的基础性作用。早在上世纪末，国外学者就成功回收了污泥内部的某些重金属物质，这项技术近些年来还在迅速更新。
在工业化的进程中，很多企业都可能向附近河流排放含有重金属的固态废物或者废水。这些废水混入河道，然后在水体冲刷的作用下沉入底泥，进而构成了较大面积的河道重金属污染。对此如果要进行修复，那么可以选择化学修复、生物修复或者物理修复的几类模式。相比而言，现阶段的生物淋滤措施更适合用于修复河流底泥。这是由于，生物淋滤本身具有简便性与高效性的优势，同时也在根源上消除了环境影响[2]。
二、修复河流底泥涉及到的要素
在进行生物淋滤的操作过程中，通常会受到氧化还原电位、水体酸碱度、含固率以及反应温度等多项要素影响。针对淋滤微生物而言，溶解重金属或者有机质的程度也与生物淋滤的综合效果密切相关。在这其中，氧化还原电位与酸碱值应当构成核心性的影响要素，对此需要予以全面的探究。
在完成生物淋滤的具体操作时，如果水体本身的酸碱值相对较低，那么底泥中的重金属就会快速析出。这种状况下，微生物产酸的总量也与酸碱值具有直接的联系。这是由于，生物淋滤都会伴随产酸的过程，二者是不可分割的。借助微生物的作用，就可以氧化低价的硫元素，在此基础上将其变成硫酸物质。研究结论可以显示：如果整体的酸碱度有所降低，那么嗜酸性的硫杆菌就可能迅速加快生长，对于耦合作用也进行了相应的促进[3]。此外，如果河流初始的酸碱值并不相同，那么与之相应的重金属溶出度也会受到较大影响。由此可见，技术人员如果要获得最大的金属溶出率，那么有必要密切关注整个过程中的水体酸碱度。此外应当明确的是，预先进行底泥的酸化操作并非必然进行的操作。
除了酸碱度之外，有机质也应当构成影响淋滤效果的重要因素。重金属对于各种类型的河流底泥都可能带来污染，这种污染主要表现为腐殖酸或者其他类型的污染。然而实质上，很多微生物既能溶出重金属，同时又可以构成自养菌。因此可以得知，如果底泥中包含了较大比例的有机质，那么微生物将会受到较严重的生长阻碍。除此以外，如果要顺利启动生物淋滤，则有必要向河流中加入可还原性的硫化物。这是因为，如果在微生物中加入较大比例的硫化物，那么整个的淋滤效果都会得以提高[4]。
三、未来的技术进展
随着工业化的迅速推进，各地河流普遍遭受了来源于重金属的河道污染。在遭受污染后，河流就会失去洁净性，情况严重时还可能伤害健康。面对新的形势，各地亟待探寻适合用来处理底泥污染的措施与手段。最近几年，生物淋滤用于处理河流重金属污染的方式体现了更强的技术优势，因而受到了更多企业的接受与认可。然而从目前来看，生物淋滤在河道底泥的修复过程中仍然表现为较长的耗时，与此同时也很难提高相率。受到多样要素的影响，现阶段进行的生物淋滤修复措施并没有实现推广。
未来在技术实践中，作为技术人员还要致力于构建实效性更强的底泥修复模式。通常情况下，淋滤微生物具有较多的类型，微生物之间也表现为相对复杂的关系[5]。这种状态下，如果能混合多样的微生物，那么就能借助复合菌群与自养菌的共同作用来消除金属污染，这种处理模式表现为更强的实效性。此外，技术人员也可以密切结合现阶段的基因工程，针对表面活性剂予以全面的研发。生物淋滤通常需要消耗较长的时间段，对此有必要在最大限度内缩短工艺流程，对于淋滤规模也要进行全面的放大处理。
结束语
面对工业化的新形势，重金属污染逐渐构成了全新的问题。这是由于，重金属很可能污染河道，因而也带来了显著的生态影响。相比于其他类型的底泥修复技术，建立在生物淋滤基础上的河道修复措施具有更显著的技术优势。然而截至目前，与生物淋滤有关的底泥修复技术仍然暴露了较多弊端，例如技术流程不够稳定、消耗过长的处理时间以及相率较低等。由此可见，现阶段的生物淋滤技术并没有真正实现成熟，对此仍然亟待加以改进。未来在修复河流底泥的实践中，作为技术人员还要归纳经验，综合运用多样化的措施与手段来提升生物淋滤修复底泥的实效性。
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重金属污染的修复方法范文篇7
1.土壤重金属污染的现状
重金属一般指密度在4.5g/cm3以上的45种元素。常见的对土壤造成污染的重金属包括锌、铜、铬、镍、铅、镉、汞等元素，它们不仅导致土壤退化、农作物产量和品质下降，还会通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水，并通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。据不完全调查，目前全国受污染的耕地约0.1亿ha，占全国耕地的1/10以上；而在土壤污染中，受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万ha，约占总耕地面积的1/5，其中工业“三废”污染耕地1000万ha，污水灌溉农田面积达330多万ha，据估算，全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。
2.土壤重金属污染的生物修复技术
2.1植物修复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污染土壤的技术总称，采用植物对重金属的忍耐和超量积累能力并结合共生的微生物体系来实现对重金属污染环境的修复。植物修复技术主要是包括了植物萃取技术；根际过滤技术；植物稳定技术；植物挥发技术。植物萃取是利用重金属积累植物或超积累植物将土壤中的重金属萃取出来，富集并运送到植物根部的可收割部分或植物的地上枝条部位；根际过滤是利用重金属超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集重金属；植物稳定是利用耐重金属植物或重金属超积累植物降低重金属的活性，从而减少重金属被浸淋到地下水或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性；植物挥发是指利用植物把土壤中的重金属转化为气体排出土壤，然后在集中起来处理。利用植物修复技术修复土壤重金属的焦点主要集中在对超富集植物的研究，超富集植物是指能超量吸收重金属并将其运移到地上部分的植物。
2.2微生物修复微生物可以降低土壤中重金属的毒性，吸附积累重金属，改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率。如硫酸还原菌、蓝细菌、动胶菌及一些藻类，它们能够产生胞外聚合物，这些胞外聚合物能与重金属离子形成络合物。微生物重金属修复的机理包括表面生物大分子吸收转运、细胞代谢、空泡吞饮、生物吸附和氧化还原反应等。利用微生物（包括细菌、藻类和酵母等）来减轻或消除重金属污染，国内外已有许多报道。相关研究表明微生物可使还原态重金属氧化，如无色杆菌、假单胞菌能使亚砷酸盐氧化为砷酸盐，从而降低砷的转移和毒性。菌根真菌能极大地提高铜在玉米根系中的浓度和吸收量，而玉米地上部分的铜浓度和吸收量变化不显著，这表明丛枝菌根有助于消减铜由玉米根系向地上部分的运输。许友泽等研究表明未灭菌土壤中土著微生物对Cr（Ⅵ）进行了修复，使溶出的Cr（Ⅵ）明显减少。通过7天的淋溶，培养基中未检测到Cr（Ⅵ）的存在，即铬污染土壤中Cr（Ⅵ）在7天内基本得到完全修复。但目前，大部分微生物修复技术还局限在科研和实验室水平，实例研究还不多，无法大面积推广，对于微修复技术还需做更深入探索。
3.展望
重金属污染的修复方法范文篇8
关键词：镉污染；农田；修复技术；农产品安全；发展趋势
中图分类号X53文献标识码A文章编号1007-7731（2017）06-0115-06
ResearchProgressonRemediationTechnologyofCadmium-contaminatedAgriculturalSoils
NiZhongying1etal.
（1AgriculturalandForestryTechnologyPromotionCenterofTongluCounty，Tonglu311500，China）
Abstract：CadmiumisoneofheavymetalsmostwidelyfoundinthepollutedagriculturalsoilsandagriculturalproductsinChina.RemediationofcadmiumcontaminatedfarmlandsoilsisalwaysthekeyanddifficultpointinthetreatmentofheavymetalpollutionofChina.Inrecentyears，agreatdealofresearchandexplorationontheremediationtechnologiesofcadmiumcontaminatedfarmlandsoilshavebeendoneatbothhomeandabroad，andtheeffectsofvariouskindsofpassivationagentandagriculturalmeasuresonreducingcadmiumaccumulationinagriculturalproductswerestudied.Severalmeasures，suchastheimplementationoflowabsorptioncropvarieties，engineeringmeasures，chemicalremediation，bioremediationandagronomicregulation，hadbeenputforward.Inthispaper，theapplicationeffects，mechanismandlimitingfactorsofvarioustechniquesinremediationofcadmiumcontaminatedsoilwerereviewed.ItissuggestedthattheclassificationmanagementandtheimplementationofjointremediationtechnologiesarethefuturedevelopmentoftheremediationofcadmiumcontaminatedfarmlandsoilsinChina.
Keywords：Cadmiumpollution；Farmland；Remediationtechnology；Agriculturalproductsafety；Developmenttrend
k是土壤等环境中活性较强的一种重金属，因毒性大、易被作物根系吸收而向籽实迁移并积累在农产品中，其对生态环境的影响远高于其他重金属，是我国农田土壤污染最为广泛和农产品中超标最为突出的重金属元素。根据《全国土壤污染状况调查公报》（环境保护部和国土资源部，2014），我国耕地土壤重金属的总超标率为19.4%，其中镉的点位超标率为7.0%，居我国土壤污染物首位[1]。同时，相关研究调查也证实，稻米等农产品中普遍存在镉的污染，在南方酸性红壤地区尤为突出[2-4]。环境中镉主要通过土壤-作物-食品链进入人体，有关镉污染土壤的修复一直是农业与环境科学领域研究的热点[5]，已初步形成了种植低吸收作物品种、工程措施、化学修复、生物修复和农艺调控等镉污染土壤修复技术[6]。这些技术主要通过以下3种途径达到农产品质量安全：一是减少作物对土壤中镉的吸收；二是改变镉在土壤中的存在形态，使其由活化态转变为稳定态；三是从土壤中去除镉，使镉接近或达到土壤本底水平。但目前这些技术多局限于室内模拟研究，尚处于试验阶段，在实际应用中还存在较大的局限性。本文分类评述了这些修复技术的效果、作用机理及限制因素，目的是为完善与发展镉污染农田土壤的修复技术提供借鉴。
1低吸收镉作物品种的筛选
研究表明，不同农作物对镉的吸收和积累存在很大的差别，同类作物的不同品种之间对镉的吸收和积累也有所不同。因此，在实际生产中，可利用可食部位镉积累较低的农作物来避免或减控镉进入食物链，这被认为是镉污染土壤持续安全生产的一条有效途径。
1.1低吸收镉作物品种水稻、小麦和玉米等禾谷类作物的产品（籽实）中易积累镉，容易丧失食用价值。水稻对镉有较强的生理耐受能力和富集能力，因而水稻籽粒中的镉积累常常较高。国内已在小麦、水稻、大白菜、油菜、玉米、花生、番茄等农作物上开展了镉低积累品种的筛选研究[7-9]，并以水稻品种的筛选研究最多，不同水稻品种的镉积累可以有1倍以上的差异[10]。例如，蒋彬等采用大田试验对239份稻米中镉含量进行了分析发现[11]，不同水稻品种籽粒中镉含量可在0.01～1.99mg/kg变化，不同基因型稻米中镉含量差异极显著。研究表明[12-14]：晚稻对镉的富集性显著大于早稻，籼稻品种糙米镉含量高于粳稻，生育期较长的高产品种的糙米中镉含量高于生育期较短的中、低产品种，杂交稻的镉含量高于常规稻，普通稻镉含量高于优质稻，超级稻吸收积累镉的能力显著高于普通杂交稻。
不同蔬菜种类对镉的富集能力也有明显差异[15]，镉在蔬菜中迁移累积：苋菜>叶用莴苣>菜苔>蕹菜>芥菜；蔬菜对镉的吸收整体表现为：叶菜类>花果类>块根类[16]。成都地区的研究表明[17]，不同蔬菜对镉的吸收：菠菜>芹菜>大白菜>韭菜>黄瓜>油菜>花菜>蕃茄>甘蓝；对长沙地区的比较研究发现[18]，不同蔬菜对镉的吸收能力：叶菜类>茄果类>豆类>根菜类>甘蓝类>瓜类。这些研究为利用镉低积累农作物减免镉污染农田对农产品的危害奠定了基础。
目前还没有明确的镉低积累作物标准，但一般认为种植镉低积累作物能降低农作物的镉吸收和积累，其食用部位镉含量低于国家食品卫生标准，能满足农产品安全食用的要求[19]。镉低积累农作物中镉的富集系数和转运系数常低于1；另外，镉低积累农作物对镉具有较强的耐受性，可正常生长在镉污染的土壤中。
1.2低积累机理农作物籽粒中镉的积累量与作物根系的形态、根对镉的吸收能力和生理活性、根表氧化膜以及镉在体内运输的不同有关[10]。水稻根系具有向根际释放氧气和氧化物质的能力，根际氧化还原电位高于土体，可使水稻土中大量的亚铁和亚锰等还原物质在水稻根表氧化形成铁锰胶膜，后者可减少土壤镉离子进入水稻体内[20，21]。不同水稻品种形成氧化铁锰胶膜的能力不同，因此它们对降控镉离子进入水稻体内的能力也有差异。研究还表明，金属转运蛋白在水稻对镉的耐性和积累中也起着重要作用[20]。不同水稻品种的这些转运蛋白基因有所差别，导致了镉在不同水稻品种体内运转的差异。根系是镉等重金属进入植物的门户，根系的形态和生理活性以及根与土壤环境的相互作用都会影响植物对镉的吸收。单位产量耗水量、根冠比高的水稻品种其糙米中镉含量相对也较高[10]。
1.3实际应用中的限制因素镉低积累农作物在控制镉吸收的潜力有限，因此，这一技术一般只适用于轻中度镉污染土壤的镉污染控制。另有研究表明[22]，因不同土壤的pH值、Eh、有机质等性状的差异，镉低积累作物在不同性状的土壤中其低积累效果也会有很大的差别。但至今有关镉低积累作物在不同土壤、气候条件下的适应性还不清楚，从而影响了镉低积累作物的推广应用，这也是这些作物在控制镉吸收效果不稳定的主要原因。
2镉污染土壤的化学修复技术
对土壤本身直接进行处理修复污染土壤的技术包括工程措施和化学修复。工程措施包括客土法、去表土法、电修复技术、淋滤法和洗土法等。客土法是在污染的土壤上加入未污染的新土来控制污染土壤对植物的危害；去表土法是将污染的表土移去来减少对植物的影响；电修复技术是通过在土壤外加一直流电场，在电解、电迁移、扩散、电渗、电泳的作用下促使重金属向阴极运动，通^工程化进行收集处理；淋滤法和洗土法是运用化学试剂与土壤重金属离子作用来降低土壤中重金属的浓度。目前，这些方法虽然短期内效果显著，但成本高、容易形成二次污染，主要用于场地重金属治理，在农田土壤镉污染修复的成功案例不多。而化学钝化治理方法就是向土壤中投入钝化剂（抑制剂，改良剂），通过增加土壤有机质、氧化物及粘粒的含量，改变土壤阳离子代换量、氧化还原电位（Eh）、pH值和电导等物理化学性质，来降低土壤镉等重金属生物有效性的方法，它是当前农田土壤镉污染治理的重要方法。与以上工程措施比较，化学修复方法对土壤结构影响不大，符合农业生产的需要。
2.1化学钝化剂的种类常用的钝化剂包括无机钝化剂和有机钝化剂两大类，无机钝化剂主要有工业废弃物（钢渣、炉渣）、石灰、赤泥、硅肥、钙镁磷肥、粉煤灰、白云石、粘土矿物（沸石、海泡石、膨润土、凹凸棒石）、拮抗物质等；有机钝化剂主要来源于有禽畜粪便、作物秸秆、泥炭、豆科绿肥和堆肥及天然提取高分子化合物等。其中，使用石灰是目前试验研究中应用较多的钝化剂。
2.2钝化机理化学钝化的机理主要是通过改变土壤性状来降低土壤中镉的活性，涉及沉淀固定、吸附及离子交换、离子拮抗、螯合等作用。但对多数钝化剂而言其作用机理往往不是单一的，常常是由多种机理共同作用。
2.2.1沉淀/固定作用多数钝化剂通过该作用来降低土壤中镉的有效性。施用石灰等碱性物质（包括石灰、生物质炭、白云石等）可明显提高土壤pH，降低土壤中镉的溶解度和活性。另外，当土壤中施入含碳酸根离子、硅酸根离子、氢氧根离子等的钝化剂时，镉离子可与这些阴离子发生作用生成难溶的碳酸镉、硅酸镉、氢氧化镉等沉淀，降低土壤镉的有效性，从而抑制作物对其的吸收。例如，钙镁磷肥中磷酸根离子可与镉离子结合，生成磷酸盐沉淀[23]。
2.2.2吸附及离子交换作用沸石等粘土矿物具有很强的离子交换能力，可通过离子交换和专性吸附吸持镉离子降低土壤中镉的有效性。另外，施用石灰可通过提高土壤pH，增加土壤胶体表面的负电荷，增强对镉离子的吸附，降低土壤中镉的生物有效性[24]。因有机质具有较高的比表面积和交换能力，因此，施用有机物料也能增加对镉的吸附[25]。
2.2.3离子拮抗作用有研究表明，镉能与许多营养元素包括锌、硒、铜、锰、铁、钙、钾、磷、氮等产生交互作用，它们之间的作用可以是协同、拮抗或无直接相关。镉离子与锌离子有相似的外层电子结构，两者可以互相竞争进入生物细胞上的结合位点，因此，施用锌可抑制玉米幼苗吸收镉。常用镉的拮抗物质有硫酸锌、稀土镧等。石灰中的Ca2+也能与Cd2+发生拮抗，降低土壤Cd2+的有效性[26]。
2.2.4螯合作用有机改良剂含有大量的氨基、亚氨基、酮基、羟基及硫醚等有机配位体，能与镉等重金属离子螯合形成难溶的螯合物，从而减轻重金属离子的生物有效性。
2.3应用效果众多试验都表明钝化效果随钝化剂添加量和钝化时间的增加而增加。据报道，在赤红壤中适当加入石灰后，可使土壤有效态镉含量大幅度降低；调节土壤pH值至7时能显著降低胡萝卜和菠菜中的镉含量[27]。南方酸性土壤中按0.7%比例添加石灰30d后土壤中有效态镉降低了28.17%[28]。向土壤中添加石灰和过磷酸钙可使大米镉含量下降45.1%[29]。生物炭是一种含碳量高、孔隙密度大、吸附能力强的多用途材料[30]，能明显减少土壤中有效态镉的含量，减少作物对重金属镉的吸收[31]。但生物炭的实际钝化效果因生物炭类型、土壤类型、作物种类等条件的不同而不同。在酸性土壤中投放钙镁磷肥能显著提高土壤pH，降低交换态和有效态镉含量，显著减少水稻对镉吸的吸收，且其后效持久[32]。据试验[54]，将300kg/hm2硅肥和1800kg/hm2钙镁磷肥混合施用，可使水稻增产33.3%～36.2%，同时糙米镉含量下降72.1%～84.2%。施用粉煤灰也可提高土壤pH，降低镉的迁移能力。基施5g/kg碱性煤渣，可使早稻糙米镉含量降低75.4%，晚稻糙米镉含量降低87.9%[33]。
赤泥是在铝土矿提炼氧化铝的过程中产生的废弃物，其对镉的吸附容量高达22.25g/kg[34]，其对土壤中的重金属离子有较好的固定能力，使其从可交换状态转变为键合氧化物状态，从而降低土壤中重金属离子的活动性。赤泥可明显提高酸性土壤的pH值，赤泥处理后有效镉的含量可比对照处理下降31%[35]，10%用量时可使牛毛草含镉量降低87%[36]，且其改良效果具有持续性。
用于修复土壤重金属污染的粘土矿物主要有沸石、海泡石、凹凸棒石、伊利石、高岭石、蒙脱石等。据试验，沸石可吸附土壤中镉等重金属，降低其生物有效性[37]，使盆栽莴苣叶片镉浓度降低86%。与普通沸石相比，纳米沸石不仅能显著提高大白菜生物量，也能显著降低土壤可交换态镉含量和大白菜镉含量及镉积累[38]。施用海泡石能显著促进空心菜的生长，降低空心菜中镉的含量[39]，减少水稻和萝卜对镉的吸收[40]，但其效果取决于土壤类型[41]。在镉污染土壤中施用少量凹凸棒石，可减少镉对玉米生长的毒害[42]。
叶面喷施锌、硒，在富积锌、硒的同时可使镉的吸收降低37.01%和31.63%[43]。稀土镧对小白菜、大豆吸收镉有抑制作用[44]，也可抑制玉米幼苗对镉的吸收。经过稀土处理的大白菜，与对照相比镉含量下降89.4%～98.08%[45]。
施用有机肥料可促使交换态镉向有机结合态和氧化锰结合态镉转化[46]，从而降低土壤有效镉含量。据报道，在小麦盆栽试验土壤中施加猪厩肥，能有效减少了土壤中有效态和铁锰氧化物结合态镉含量[47]；施用牛粪、猪粪等有机肥降低了土壤中DTPA提取的镉含量[48]。稻草和紫云英可显著降低红壤和潮土中可交换态镉的含量[49]。泥炭能吸附土壤中镉等重金属，降低其生物有效性[50]。但也有研究表明，长期施用有机肥可增加稻田土壤重金属污染风险，这主要与有机肥对金属离子的激活效应有关。另外，在有机肥施用时需充分考虑到肥源中镉等重金属的含量。
2.4存在问题由于钝化机理的特殊性，多数钝化剂只是通过各种作用暂时性地降低了镉的有效形态，随着土壤环境的改变或其他因素的变化，土壤中镉的形态可能随之又恢复到之前的不稳定状态，因此，钝化修复容易在后期给土壤带来二次污染的威胁。目前大部分重金属钝化研究都基于短期室内试验，缺乏长期观测研究，对其最合适用量和施用方法的研究相对较少，寻找钝化剂的最佳┝亢妥罴咽檬逼谟写进一步研究。此外，长期大量使用可能会造成土壤中某些微量元素的缺乏，不利于作物的生长。
3镉污染农田土壤的生物修复
镉污染农田土壤的生物修复是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染，包括动物修复、植物修复和微生物修复。
3.1动物修复技术动物修复是利用土壤中的某些低等动物如蚯蚓、鼠类等能吸收重金属的特性，在一定程度上降低了污染土壤中重金属含量，达到了动物修复重金属污染土壤的目的。目前利用低等生物进行镉污染修复的研究仍局限在实验室阶段。敬佩等的研究发现[51]，蚯蚓对镉具有较强的富集能力，富集量随着蚯蚓培养时间的延长而逐渐增加。但因受低等动物生长环境等因素制约，动物修复效率一般，并不是一种理想的修复技术。
3.2植物修复技术植物修复是指利用植物吸收、吸取、分解、转化或固定土壤中有毒有害污染物的技术的总称[52]，包括植物提取、植物挥发、植物降解、植物根滤和根际微生物降解，其中植物提取修复即利用超积累植物的特性来修复镉等重金属污染土壤应用最为广泛。超积累植物的概念最早由Brooks等于1977年提出，目前已发现400多种，涉及近20科、500种，其中十字花科较多，主要集中于芸薹属、庭芥属及遏蓝菜属。对镉污染土壤修复效果较好的超积累植物包括十字花科、禾本科在内的10余科植物[53-54]；我国已筛选出的镉超高富集植物主要有东南景天、宝山堇菜、中油杂I号、蒲公英、龙葵、小白酒花、园锥南芥等。除此之外，一些观赏性植物、农田杂草、木本植物也是镉污染土壤修复超积累植物来源[55-56]。某些超积累植物积累镉的含量可在0.1%以上。
镉超积累植物耐性机理主要有区隔化作用、抗氧化作用和螯合作用等。区隔化作用作为重金属进入植物体的第一道屏障，主要利用植物细胞壁中大量配体残基通过包括离子交换、吸附、配位络合等作用结合重金属，影响重金属离子向细胞内扩散，以达到解毒的作用。抗氧化系统是植物受逆境胁迫时抵抗不良影响的重要机制，保护细胞免受氧化胁迫的损伤。植物体内存在有机酸、氨基酸、植物螯合肽（PCs）和金属硫蛋白（MTs）等多种金属配位体，可与重金属元素发生螯合作用，将离子态的重金属转变成低毒或无毒的螯合态形式，从而降低了原生质体中游离态重金属浓度，减轻或解除了其毒害作用。
植物修复技术的优点是实施较简便、投资较少和对环境破坏小，但其也存在着一些不足，主要是这类植物往往生长缓慢、生物量低，修复周期长而难以广泛应用。但也有试验表明，通过向土壤中引入有益微生物、施用化学物质及肥料和采取农艺强化措施，促进超积累植物对养分的吸收，提高超积累植物修复镉污染土壤的效率[57]。
3.3微生物修复技术某些微生物可对土壤中重金属进行固定、迁移或转化，从而达到降毒和解毒的目的。微生物修复重金属污染土壤的原理主要包括微生物沉淀、微生物吸附和微生物摄取。一些微生物的代谢产物，如S2-、PO43-能与Cd2+反应生成沉淀，降低镉的毒性[58]。微生物细胞壁和其分泌的胞外聚合物（EPS）含有大量的化学基团，能直接吸附重金属[59]，减轻或解除镉的毒害作用。目前用于镉污染土壤修复的微生物涵盖了细菌（柠檬酸杆菌、芽孢杆菌、假单胞菌等）、真菌（根霉菌、青霉菌、木霉菌等）和某些小型藻类（小球藻、马尾藻等）[53，60]。微生物镉污染土壤修复方法作为一种绿色环保的修复技术，已引起国内外相关研究机构的极大重视，具有广阔的应用前景。但该类方法修复见效速度慢、修复效果不稳定，使得大部分微生物修复技术还局限在科研和实验室水平，实例研究少。
生物修复技术因具有资金投入少、操作成本低、对环境无二次污染等优势，在处理重金属污染土壤方面有着广阔的应用前景，随着现代分析科学和技术的发展，生物钝化技术有望在镉污染土壤的实地修复中发挥有效作用。但某些生物修复也不能将重金属从土壤中永久去除，一旦土壤环境理化特性发生变化，被钝化的重金属离子会被重新活化。
4镉污染的农艺调控技术
作物对镉的吸收受土壤质地、pH值、Eh值、阳离子交换量（CEC）、根际环境、养分含量、有机质组分等多种环境因子的影响，农艺控制措施一般是通过多种植物组合间作、轮作以及改变土壤水分状况和养分状况等，从而达到有效降低植物对镉的吸收的目的。
4.1水分管理土壤的Eh值可影响土壤镉的有效态而影响作物对镉的吸收，随着Eh值的降低，土壤中水溶性镉含量、水稻吸收镉的总量及地上部镉含量随之下降。由于Eh值主要受土壤淹水状况影响，故可通过控制土壤水分来调节Eh值，达到降低作物镉吸收的目的[61]。水稻全生育期淹水管理可促进土壤中产生H2S，后者可与Cd形成CdS沉淀，降低镉的生物有效性[61]。张雪霞等的土壤水分管理试验表明，水稻籽粒中镉积累：80%的最大田间持水量>最大田间持水量>前期淹水+抽穗扬花期烤田>全生育期淹水，全生育期淹水管理在能保证水稻产量的同时，可有效降低水稻茎叶、糙米中的镉含量。
4.2科学施肥施肥对植物吸收镉也有一定的影响。不同形态的氮肥可造成土壤-作物根际环境状况的变化，从而影响镉在根际土壤的化学行为，导致镉有效性的差异，也会影响作物对镉的吸收。硝态氮能提高根际土壤的pH值，降低土壤镉等重金属的活性，促进水稻等作物对镉等重金属的吸收，而铵态氮的作用则刚好相反。徐明岗等研究发现[62]，施用（NH4）2SO4、NH4Cl这2种氮肥至镉污染土壤会促进植物对镉的吸收。由于磷肥对土壤pH值的影响，当加入钙镁磷、磷酸氢钙和磷酸二氢钾等碱性磷肥时，pH值升高，镉的生物有效性降低。因此，在施用磷肥时，应考虑不同磷肥的化学性质及土壤性质的差异。钾肥对土壤中镉有效性的影响同样表现在影响土壤pH值和理化性质，在镉污染的水稻土中采用含硫钾肥较为适宜。贾倩等的研究表明[63]，钾硅肥施用可显著降低水稻茎叶和籽粒中镉含量。胡坤等[64]采用盆栽试验发现，镁和硫能通过抑制镉从秸秆向水稻籽粒的转移来降低籽粒的镉积累；铁、铜、锰、硼等处理都能有效地抑制镉从茎秆向籽粒的转移，从而减少水稻籽粒的镉含量；硒能改变镉在根亚细胞的分布，增强镉在根细胞壁上的吸附，从而降低水稻对镉的吸收。
4.3改变耕作制度耕作管理制度也可控制农作物中重金属的积累。在土壤镉污染严重的农田可通过选择抗污染的植物或不种植进入食物链的植物（例如，苎麻、桑树等）来防止农产品中镉的积累。
5研究展望
以上分析表明，通过近30年的试验研究国内外已形成了多种技术用于农田土壤镉污染修复。但由于土壤镉污染产生的广泛性及土壤生态系统的复杂性、多样性，现阶段普遍推广的土壤镉污染修复技术尚存在一些不足。其中较为突出的是现有技术耦合集成度低、标准化不足，难以大面积异地复制推广。因此，今后还需加强农田土壤镉污染修复技术的研究，逐步形成农田镉污染分区、分类、分级阻隔与钝化阻控治理方法，创建高效、低成本、环境友好的阻隔与钝化材料与产品，创建轻简化、可复制的农田重金属污染阻隔与钝化技术体系，实现农田镉污染“边修复边生产”，保证农产品质量安全和人体健康，维护农业可持续发展。为此，笔者建议从以下几个方面加强研究：
（1）做好源头控制：由于污染土壤的治理与修复需要花费大量的人力与资金，因此农田土壤镉污染控制应从源头抓起，以防为主，在阻禁一切镉污染渠道的基础上，发展清洁工艺，减少污染或不污染土壤。
（2）加强各类技术的适用性研究：应根据镉污染物性质（浓度、形态）、土壤条件、气候条件，确定相应的治理措施。在具体研究时，应重视研发高效、低成本的农田镉污染阻隔、钝化产品及标准化技术构建。
（3）加强联合修复技术研究：单一的修复方法常难以适应多种重金属复合污染土壤的修复，有必要采用化学、生物学联合修复的方法，并加以优化。化学修复可以与其他修复方式（如植物修复、微生物修复等）相结合，使对重金属污染的土壤从“减”、“控”、“阻”多方面同时进行，保证有一个健康稳定的土壤环境。此外，还需注重钝化剂与肥料配合施用的技术研究，开发钝化修复专用肥，使其既能钝化镉，又能保证粮食安全和节s劳力成本。
（4）加强开展各类技术的稳定性和长期性研究：对于钝化剂的选择，要保证其对重金属的钝化效果明显且简单易行，同时，从长远角度出发，钝化剂的施入不能对土壤环境造成剧烈变化，不能对土壤的基本理化性质产生相对较大的影响。
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重金属污染的修复方法范文1篇9
关键词:原位固定修复;重金属污染;土壤修复技术
中图分类号:X503文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)13-0031-02
原位固定修复工艺方法从成本和时间上能较好地满足治理土壤中重金属污染的要求。原位固定就是通过往土壤中加入固定剂,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,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,降低其在土壤环境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。目前在土壤修复中常用的固定剂包括无机固定剂、有机固定剂和有机-无机复合固定剂。该方法的优点是成本低,对重金属的固定时间长,对于大面积的面源污染有很好的修复前景。然而,固定剂使用不当,也会带来一系列的问题。本文对重金属污染土壤的原位固定修复进行了研究。
一、重金属污染土壤的原位固定治理技术
(一)原位固定治理技术的提出
重金属原位固定修复的研究开始于20世纪50年代,所制备的吸附剂最早来固定水体中不同重金属。后来,人们发现了重金属的毒性与其在土壤中的赋存形态有密切的相关性。一些基于降低重金属生物有效性的物质如沸石、水泥和石灰等被应用于固定土壤和沉积物中的重金属。原位修复技术才逐渐被应用到土壤重金属的吸附固定中。20世纪80年代以后,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。随着人们对土壤中重金属存在形态的进一步研究,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,植物吸收重金属的量取决于土壤中有效态重金属含量,而不是土壤中重金属的全量。
原位固定技术是指通过往土壤中加入固定剂,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,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,降低其在土壤环境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。由于其成本低廉、操作方便、效果快速,使其在对污染土壤的治理中得到广泛应用,尤其对耕作土壤中的面源污染的治理。
(二)原位固定治理技术应用的主要限制因素
目前,原位修复技术在应用中仍然存在一些困难:其一,每个固定剂都有其适用的土壤,土壤的成土母质、粘粒含量、pH等理化性质直接影响固定剂的修复效果。环境条件的改变,特别是降水多少等,也会影响固定剂对重金属的固定作用。因此,每一种固定剂应用于实践,都要有科学的技术参数作支撑。其二,化学合成的有机-无机复合体应用于重金属污染土壤修复,不仅治理成本过高,且有相当的环境风险。有些固定剂在土壤中还会引起土壤理化性质的改变,对植被造成不良影响。为此,我们提出用天然的有机、无机材料制备出有机-无机复合体,杜绝二次污染,并发展与之相应的有机-无机复合体原位钝化技术。其三,虽然吸附剂能将重金属固定住,但金属离子依然还存留在土壤环境中,并可能随着环境条件的改变,生物有效性也可能变化。所以,探寻将重金属从土壤中彻底取出的方法是非常必要的。
二、固定剂对土壤中重金属活性的影响
固定剂可分为有机、无机和有机-无机复合体三种类型。无机材料通过其对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。由于土壤化学性质和作物吸收关系复杂,这种效果具有地带性。有机物料对土壤中重金属的影响极其复杂,也有文章报道低分子有机物通过螯合作用活化土壤中重金属。有机-无机复合体对重金属的吸附、沉淀、凝聚、络合等能力大于单一的有机物或无机物。
(一)无机固定剂对土壤中重金属活性的影响
无机固定剂主要包括三种:(1)石灰、钢渣、高炉渣、粉煤灰等碱性物质,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用降低土壤中重金属的生物有效性;(2)羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸氢钙等磷酸盐,可增加离子吸附和沉降,减少水溶态含量及生物毒性;(3)天然、天然改性或人工合成的沸石、膨润土等矿物亦可提高固定效果。
但采用无机固定剂进行土壤改良往往需要较大的施入量,在某些情况下,可能诱发新的环境问题。如磷灰石的大量施用会使土壤累积较多的磷,对周围水体造成潜在的威胁。在一些修复过程中由于土壤过度石灰化,会使土壤中重金属离子浓度长期升高并导致农作物减产。在土壤中添加沸石或沸石类似的硅酸盐物质,可导致土壤溶液中可溶性有机碳(DOC)升高,最后是土壤中镉和锌的淋溶性加大。
(二)有机固定剂对土壤中重金属活性的影响
有机固体废物按其来源不同可分为第一性生产废弃物(作物秸秆、枯枝落叶等)、第二性生产废弃物(畜禽粪便等)、工副业有机废料(农畜产品加工废弃物)和人类生活废弃物(城乡生活垃圾、人粪尿等)4类。它们具有的活性基团(如:COO-、-NH、=NH、=PO4、-S-、-O-等),很容易作为配位体与重金属元素Zn、Mn、Cu、Fe等络合或螯合,钝化土壤中的重金属。
有机材料因其对提高土壤肥力具有十分重要的意义,且取材方便、经济,因此在土壤重金属污染修复中得到了广泛应用。有机材料可能通过几种途径降低土壤重金属的有效性:提高土壤pH,增加土壤固相有机质对重金属的吸附;有机分解产物与重金属形成难溶性沉淀(如硫化物);水溶性有机物与重金属结合形成不易被植物吸收的形态等。
但有机物料对土壤中重金属的影响极其复杂,也有文章报道低分子有机物通过螯合作用活化土壤中重金属。有研究表明,有机物料在后茬作物中促进了重金属的生物积累和毒性。王新等认为有机肥料选择不当不但起不到应有的效果,甚至还会有副作用。
(三)有机-无机复合固定剂对土壤中重金属活性的影响
有机-无机复合体包括城市固体废弃物、黄酸盐吸附剂、污水污泥、石灰化生物固体等,人工合成的大都是以天然粘土矿物和有机化学试剂合成有机-无机复合体。有机-无机复合体对重金属的吸附、沉淀、凝聚、络合等能力大于单一的有机物或无机物已被大量的研究所证实。
三、固定剂在治理重金属污染中的应用
(一)固定剂在水处理中的应用
固定剂在污水处理中的应用已经相当广泛。已有大量的研究表明,膨润土和沸石等固定剂及它们的改性产品能有效地治理含氮、磷、重金属离子废水及有机废水,为废水处理行业低成本、高效率的运转提供了一条行之有效的新途径。杭瑚等利用膨润土处理污水中的重金属离子,发现加入0.04%膨润土和0.006%的PAC可使低浓度污水中Pb2+脱除93.1%。还有研究发现,经过改性的有机膨润土对含50mg/L的Cr6+废水的去除率达到95%。
(二)固定剂在修复重金属污染土壤中的应用
固定剂原位修复重金属污染土壤因其易于实施性和成本低廉性,已经得到广泛应用。当然在使用过程中,也存在着一定的局限性和潜在风险。其改良效果也有很大程度的差异。无机和有机改良剂的修复效果不仅与重金属离子的种类有关,而且还受作物、土壤类型及环境因子的制约。
有机物质因其取材方便价格低廉,又对提高土壤肥力具有十分重要的意义,因此在土壤重金属污染改良中得到了广泛应用。李剑超等指出,在盆栽试验中,猪粪和泥炭均降低了潮土中水溶性Cu的含量,却没有降低红壤中水溶性Cu的含量。
武玫玲等研究表明,土壤中重金属离子浓度较低时,Fe、Mn氧化物对重金属离子的专性吸附随pH增大而升高,但是不同重金属离子开始吸附的pH值和达到最高吸附量的pH明显不同。氧化物和有机质对于控制土壤溶液中Cu的浓度所起的作用,远较粘土矿物重要,当土壤中Cu浓度低时,主要与游离氧化铁和有机质结合,呈现紧结合态,而当Cu浓度高时,则又出现大量的松结合态,这部分Cu主要是与水云母、高岭石等粘土矿物结合。因此含游离氧化铁和有机质高的土壤对外来铜的缓冲能力相对较强。因此从理论上来说,在修复Cu污染的土壤方面,固定剂施用在含游离氧化铁和有机质低的土壤中会表现出更显著的修复效果。
四、结语
纵观国内外研究发现:(1)重金属污染土壤钝化修复技术的研究已取得了一系列重要进展,无论是分别施用无机钝化剂、有机钝化剂,还是有机、无机钝化剂混合使用,都有成功的实例,但在不同的土壤类型、不同污染程度、不同重金属种类的研究结果各异;(2)钝化剂的需用量较大,尤其是无机钝化剂一般用量在5%左右时,钝化效果才较明显;(3)利用有机试剂和天然粘土矿物预制备的有机-无机复合体,能显著提高对重金属的吸附量,但多在水处理中的应用研究,应用于土壤污染修复,不仅成本过高,且可能诱发新的环境问题;(4)无论施用哪种钝化剂,最终被吸附钝化的重金属都留在土壤中,存在着潜在的环境风险。
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重金属污染的修复方法范文篇10
一、土壤重金属污染及其来源
土壤重金傥廴炯次人类在生产生活等社会活动中使得重金属进入土壤的行为，使得土壤中的重金属含量超标，进而导致危害生态环境。一般土壤重金属污染中重金属的种类主要有砷、锰、铬、铜、镉等，通常为多种重金属的复合污染情况。一旦土壤出现了重金属污染情况则会严重影响农作物的生长与收获，导致农作物产量减少、质量下降，严重者会危害人类健康。另外，土壤重金属还会对大气环境、水资源造成污染，影响范围十分广泛。因此，土壤重金属污染已经成为了世界各国重视的重大环保课题。
土壤重金属的来源包括以下几个方面：第一，在矿产开发过程中和冶炼过程中，由于矿区没有安设完善的环保治理装置，大量冶炼矿产废物直接抛弃户外，从而导致土壤出现重金属污染；第二，化肥农药的过度使用导致土壤出现重金属污染，重金属含量较多的磷肥、农药会导致土壤胶质结构改变，营养成分降低；第三，农作物肥料添加剂中含有大量的铜、锌，金属元素会伴随着肥料一同进入土壤，从而导致土壤出现重金属污染。
二、土壤重金属污染的修复技术
（一）生物修复技术
常见的生物修复技术有植物修复技术、动物修复技术等。植物修复技术主要是针对土壤重金属污染进行植物降解处理、植物挥发处理等，不同的处理方式拥有不同的处理机制。其中，植物降解主要是让重金属进入植物内部，通过植物生长机体演化过程转变重金属离子形态，从而降低其危害性。植物根系钝化是植物根系中的有机酸、多肽等物质与重金属离子融合，从而缓解重金属的移动性，降低重金属通过地下水或空气对土壤造成进一步污染的分析。并且，植物中富有的金属硫蛋白含有半胱氦酸，其能够与重金属结合形成无毒的络合物质，以改变重金属的离子形态。动物修复技术即为利用土壤动物经过吸收、分解等形式来转变土壤理化性质，丰富土壤肥力，使得植物与微生物在土壤中的生长，进而产生修复土壤重金属污染的作用。动物修复技术通常都是将土壤动物包括线虫、虹蝴饲养在受到重金属污染的土壤当中。
（二）化学修复技术
常见的化学修复技术有电力修复技术、土壤淋洗技术等。电力修复技术，其原理即为在土壤中插入电极，给土壤通电，从而使得土壤中存在的重金属物质能够在电力的作用下形成氧化还原反应，并且在迁移的作用下达到电极的阴极，进而实现去除土壤污染物的目的。电动修复技术在去除土壤重金属污染的过程中拥有能源消耗低、后续处理便捷、不会导致二次污染等优势，但是该技术仅仅适合在面积较小的土壤污染区域中应用，对于大面积的被污染土壤在技术可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技术就是通过使用淋洗药剂来去除土壤中的重金属物质。此技术适用于大面积、污染程度严重的土壤，特别是在土质为轻质土与砂质土的土壤处理中效果更优。
（三）物理修复技术
常见的物理修复技术有改土技术、玻璃化技术等。改土技术包括客土、深耕翻土等方式。通常来说，土壤重金属污染一般都附着在土壤表层，而客土法则是将大量干净无污染的土壤与被污染的土壤相混合，以尽量降低土壤污染物的浓度，并且减少重金属污染物与土壤植物根系的直接接触，从而实现降低土壤重金属对植物的损伤。深耕翻土法则是将土壤进行深耕翻覆，让位于土壤表面的重金属能够在土壤中扩散，从而综合降低土壤中重金属的整体浓度。虽然改土技术是一种有效的土壤重金属污染修复技术，但是在实施过程中需要投入较大的人力物力，经济效益不佳，无法从本质上去除重金属，是一种非理想的修复技术。玻璃化技术，即为把重金属污染的土壤放置在高温下进行玻璃化处理，在完成处理温度下降冷却后变成坚硬的玻璃体物质，土壤中的重金属完成固定处理，将其从土壤中清除即可。经过玻璃化处理技术后，土壤中的重金属物质将会始终处于稳定状态，重金属将会被永久固定。
三、结语
重金属污染的修复方法范文1篇11
[关键词]重金属污染；水体污染；土壤污染；生态修复
[中图分类号]X71/799[文献标识码]A[文章编号]1674-6848（2013）03-0005-11
一、重金属污染及其危害
目前，对于什么是重金属尚无严格的、被大家一致认可的定义。化学上一般根据金属的密度把金属分成重金属和轻金属。所谓重金属，是指相对密度在4.5g/cm3以上的金属。①在金属元素中，原子序数从23（V）至92（U）的天然金属元素共有60种，除其中的6种外，其余54种的相对密度都大于4.5g/cm3，因此，从相对密度的意义上讲，这54种金属都应该属于重金属。但是，在进行元素分类时，由于其中有的元素属于稀土金属，有的元素则被划归为难熔金属，所以，最终在工业上真正划入重金属的共有10种金属元素，即：铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、锡（Sn）、镍（Ni）、钴（Co）、锑（Sb）、汞（Hg）、镉（Cd）和铋（Bi）。在环境污染方面，我们所说的重金属，主要是指生物毒性显著的汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、铜（Cu）、钴（Co）、镍（Ni）、锡（Sn）、钒（V）、铍（Be）、铝（Al）以及类金属砷（As）等等。
在受污染的环境中，无论是在空气、泥土甚至饮用水中，都可能含有重金属，如引起衰老的自由基、对肌肤有伤害的微粒、空气中的尘埃、汽车尾气等，有些护肤品如润肤乳也可能重金属超标，甚至一些大米、小麦或水产品中也存在重金属过量的问题。这些重金属在化学上各有各的特性，在工业上各有各的用处，但它们都具有一个共性：当它们被吸入人体，并在人体中累积达到一定程度时，会造成慢性中毒。比如，汞被食入人体后，会直接沉入肝脏并对它造成伤害，而且汞对大脑视力神经的破坏也极大；含有微量汞的饮用水，长期食用会引起蓄积性中毒，如果每升水中汞的含量达到0.01毫克的话，则会引起强烈中毒。镉进入人体后会导致高血压，引起心脑血管疾病，并会破坏骨钙、引起肾功能失调。铅一旦进入人体就很难排除，会直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，从而造成先天大脑沟回浅，智力低下；对老年人则会造成痴呆、脑死亡等。总之，这些重金属中的任何一种进入人体并达到一定指标后，都能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛，并引发结石、癌症、乌脚病、白血病等多种疾病，从而给身体带来极大的危害。其中，一些重金属（如汞、铅、砷等）只要在人体内蓄积就会产生潜在的毒性，而另一些则通过氧、硫化物或氯化物形成化合物而具有毒性。
由于重金属污染的特殊性，其危害的严重性，以及重金属污染的难以排除和修复，所以，目前重金属污染被国际上公认为是对人类危害最大的污染形式之一。在界定重金属污染时，我们必须明白：虽然铜、锌等重金属元素是植物生长和代谢必需的微量元素，但当它们进入环境中的量超过环境的自净能力时，则具有相当的毒性，就会对生态系统造成污染、危害和破坏。此外，还应该知道的是：重金属污染并不只是近代才发生的现象，对距今7000年前格陵兰冰中铜浓度的检测表明，大约自2500年前开始水，（冰）中铜含量已超过自然水平，这种北半球早期的重金属污染是由于古罗马和中世纪原始的高污染炼铜技术所致，特别是在欧洲和中国，伴随着其“青铜时代”文明而来的则是难以避免的重金属污染。②但是，古代的重金属污染毕竟范围有限、程度不深，其危害性也并不明显，真正对人类造成重大危害的重金属污染还是发生在工业革命之后，尤其是自20世纪后期以来，随着工业化进程的步步深入，重金属污染才真正成为一个危害人类、困扰人类的严重问题。在我国，自20世纪晚期以来，不少地方的重金属污染问题也日趋严重，并引起有关部门的高度重视。
本文试图在对我国重金属污染现状进行描述的基础上，以江西省新余市的有关做法为例，对重金属污染的治理及其生态修复问题略陈管见，以期给其他受重金属污染的地区提供借鉴。
二、我国重金属污染的现状
要明白某一地区之所以会造成重金属污染，知道其污染源是问题的关键。所以，要考察某一地区重金属污染的现状，我们首先必须考察其来源。
（一）重金属污染的来源
重金属的来源非常广泛，传统上可以分为工业来源和农业来源。①其中，工业生产中的重金属污染，随着人们对金属矿产品需求量的不断增大而逐步加深；而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。在采矿、选矿、冶炼、锻造、加工、运输等工业生产过程中，会产生大量的重金属污染，这是国内国外都遭遇过的一个残酷现实。排放的废水、废渣等直接进入水体及土壤中，废气中的重金属经沉降作用也进入土壤等环境中，从而使得环境中重金属浓度严重超标。如作为“有色金属之乡”的湖南，采选、冶炼、化工等企业多分布于湘江流域，1966年，湘江水体中检测出铬、铅、锰、锌、砷等重金属；1978年，湘江已成国内污染最为严重的河流之一；20世纪90年代之后，湘江水质呈恶化趋势，工业污染导致的重金属污染日益严重。废弃尾矿也是重金属污染的一个重要来源。矿区堆放的尾渣是一个普遍存在的环境污染源。尾矿中的重金属含量通常很高，在迁移转化过程中往往会带来严重的环境污染问题。
由于重金属的难以分解性，重金属被排入环境后具有永久性，且具有明显的累积效应，由此引发的环境问题日趋严重。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，②它的开采量日益增大，而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，③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、废水随意排放了，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。④
在农业生产中，污水灌溉、农药、劣质化肥等的不合理使用，也是重金属重要污染的重要来源。以磷肥为例，生产磷肥的磷矿石成分复杂，含有较多的重金属如锌、铬、镍、铜、镉、铅等，对其不合理使用，则劣质化肥中的重金属杂质会直接导致土壤的被污染。⑤
随着城市化进程的加快，一些有别于以往的为城市所特有的污染来源亦随之产生，城市正在日益变成重金属污染的重要来源之一，污染过程主要包括污水处理中产生污泥的堆放、垃圾渗滤液的泄漏、含铅汽油的使用以及汽车交通等。污水处理厂产生的污泥中含有大量的重金属，如不经处理直接排放，会对土壤环境造成二次污染。城市垃圾在焚烧过程中产生的飞灰及堆放填埋过程中产生的渗滤液中的重金属量通常也会严重超标。含铅汽油的燃烧是城市铅污染的一个重要来源，汽车轮胎添加剂中使用的锌也导致城市土壤的锌污染。研究发现，交通密集公路带土壤中铅、铜、锌、镍、锰、钴的含量均显著高于交通非密集区域土壤中的重金属含量，交通主干道两侧土壤中重金属元素的含量显著高于公园土壤，这表明交通运输过程中产生的重金属污染是相当严重的。①
（二）我国重金属污染的总体状况
我国是一个重金属开发历史悠久的国家。早在商代，我国就已经很好地掌握了炼铜技术，并凭此进入到文明化程度很高的“青铜时代”。到了春秋战国时代，则很好地掌握了炼铁技术。新中国成立后，由于社会经济发展的需要，重金属矿产的开发利用更是得以飞速发展，尤其是近几年，我国重金属产量和对矿产品需求量快速增长。目前，为了满足日益扩大的需求量，我国还在建立190万t新铅产能以及290万t锌产能。由此可见，重金属资源是国民经济发展的基础和重要的组成部分。当然，就像一把双刃剑，重金属在促进国民经济发展的同时，也产生了种种环境污染问题：一方面，重金属资源的开发为我国社会经济的快速发展作出了巨大的贡献，另一方面，大量重金属资源的不良开发活动势必会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，对土壤、水源的破坏和污染均非常严重。②
据统计，目前全国不同程度遭受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积已接近2000万hm2，约占耕地面积的l/5，③且绝大部分未得到合理治理。据农业部环境监测系统近年的调查，我国24个省（市）城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2，占监测调查总面积的20%；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，铅、镉、汞、铜及其复合污染尤为明显。④如天津近郊因污水灌溉导致0.23×103km2农田受到污染；广州近郊因为污水灌溉污染农田27.0km2，因施用含污染物的底泥造成13.3km2的土壤被污染，污染面积占郊区耕地面积的46%；20世纪80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%的糙米存在污染问题。⑤又据我国农业部所作的全国污水灌区调查结果显示，我国目前污水灌区面积约140万hm2，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%，并且以汞和镉的污染面积最大。⑥此外，据统计，我国约有3万多公顷土地受汞的污染，有1万多公顷土地受镉的污染，每年仅生产镉米就达5万t以上，而每年因污染而损失的粮食约1200万t，严重影响了我国的粮食生产和食物安全。江西大余县污灌引起的Cd污染面积达5500万hm2，青岛市2.7-9%的农田土壤分别受到Cr、Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn等7种重金属的轻污染，沈阳张士污灌区多年使用沈阳市重工业部门排放的污水灌溉，有2533hm2土地遭受镉的污染，其中严重污染占13%，污水灌区人尿中镉的含量增高，癌症、风湿性关节炎、肾炎等平均患病率均高于清水灌区。⑦
（三）重金属污染的主要类型
与世界上其他许多被重金属污染的国家和地区一样，我国的重金属污染也是主要存在水体污染和土壤污染两种类型。
1.水体重金属污染
重金属污染已成为水环境面临的重要污染问题之一，著名的“公害病”——水俣病和骨痛病就分别是由重金属汞和镉污染引起的。重金属具有高毒性、持久性、难降解性等特点。一般而言，通过自然途径进入水体中的重金属一般不会对水体造成污染，但由于人类活动导致的大量含有重金属的污染物在进入水体之后，却既可以直接通过饮用水或生活用水作用于人体，也可以为水生动植物富集吸收而进入食物链，从而危害人畜安全。试验证明，镉质量浓度为1.0mg/L的溶液24h可使栅藻中毒，表现为细胞质萎缩以及叶绿体的被破坏。重金属对水生动物也有很强的毒害作用，短暂地暴露在高浓度的重金属溶液中的鱼类会产生应激反应，使鱼体的免疫能力降低。据研究，重金属铜、锌、锰的积累对鱼类的性别、体长都存在一定的影响。①
城市生活污水、工业废水和矿山开采、金属冶炼等所产生的污染物通过不同方式进入水中，是造成水体重金属污染的主要原因。目前，我国各大江河湖库普遍受到不同程度的重金属污染，其底质的污染率高达80.1%，而且已经开始影响到水体的质量。②据调查，2003年，黄河、淮河、花江、辽河等十大流域的流片，在不同程度上都遭受重金属污染，且都超标；2004年，太湖底泥中总铜、铬、铅均处于轻度污染水平；黄浦江干流表面沉淀物中镉背景值是正常值的2倍，铅则是背景值的1倍，而汞的含量也有明显的增加；苏州河中的铅全部超标，镉超标75%，汞则超标62.5%。总之，现在我国城市河流中的铅总量均超过了标准值，全国近岸河域海水中铅、汞、镉、铜等重金属也存在严重超标现象。③
2.土壤重金属污染
土壤是人类生态环境的重要组成部分，是人类赖以生存、生产、生活的主要自然资源之一，也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础。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，并已成为一个危害全球环境质量的主要问题。④
所谓土壤重金属污染，是指由于人类活动使重金属在土壤中的累计量明显高于土壤环境背景值，致使土壤环境质量下降和生态恶化的现象。其中，尤其受人们关注的是毒害性较大的汞、镉、铅、铬以及类金属砷。⑤重金属元素是一种潜在的污染物，很难被土壤微生物降解，它一旦污染土壤，便具有累积性、隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，⑥治理起来将非常困难。因此，对重金属污染过的土壤进行改良和生态修复，已成为土壤学和环境科学领域的重要研究内容。
土壤重金属污染是影响人类健康和环境质量的主要问题之一。由于自然地理环境各组成要素之间是相互渗透、相互联系、相互作用的，介于无机与有机成分之间的土壤的质量恶化，必然会导致水圈、大气圈、生物圈也相应地发生变化。如土壤中的有害金属会通过雨水的冲刷、携带和下渗向水体中迁移或流失；附着在土壤颗粒表面的重金属容易在风力作用下进入大气；另外，土壤中的有害物质会影响到土壤表面的植物、土壤动物、微生物。总之，土壤中的有害金属最终会通过植物富集经食物链影响人体健康，还可能会通过饮用水或大气浮尘来危害人体健康。如广西某铅锌矿区的开发引发土壤的镉污染，当地居民有很多人出现腰背酸痛、尿镉增高等症状。①另据美国学者统计表明，城市儿童血铅与城市土壤铅含量呈显著的指数关系。②另外，土壤重金属污染会抑制植物生长，进而影响农作物的产量和质量。如镉与巯基氨基酸和蛋白质的结合引起氨基酸蛋白质的失活，甚至导致植物的死亡；③镉通过形成过量的氧自由基，影响植物体内抗氧化酶活性，破坏细胞膜系统、蛋白、核酸等生物大分子，抑制水稻叶绿素合成和植株生长。④土壤重金属污染，给国家带来严重的经济损失。据报道，中国每年因重金属污染而减产粮食1000多万t，被重金属污染的粮食每年也多达1200万t，合计经济损失至少达到200亿元，这对于耕地资源有限、人口总量不断增加的中国来说，粮食的数量安全受到威胁；与此同时，由于重金属的污染，其质量安全也无法保障，许多地方的粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷等重金属含量超标或接近临界值，如江西省某县的耕地遭到一定程度的污染，形成670hm2的“镉米”区，从而引发比较严重的生态安全问题。⑤除耕地之外，我国不少的工矿区和城市也不同程度地存在土壤（或土地）重金属污染问题。⑥
不仅我国如此，土壤重金属污染也是一个让人头疼的全球性难题。比如，日本就是世界上土壤污染发现最早，也是污染较为严重的国家之一。目前，世界上许多国家的土壤正遭受不同程度的重金属污染。据统计，全世界平均每年向土壤系统排放的汞约为1万t、锰约为1500万t、铅约为500万t、镍约为100万t、铜约为340万t。⑦
三、对重金属污染的防治及其生态修复：以江西省新余市为例
重金属污染不仅会直接或间接地危害人体健康，而且对这种污染的生态修复是十分困难的。如今，重金属污染已经成为一个世界性的环境问题。鉴于这一问题的严重性和紧迫性，目前世界各国的实际部门和专家学者均非常关注重金属污染问题。在中国，对重金属污染的防治，以及对被污染环境的生态修复，亦被提上环境保护工作的重要议程。当然，由于重金属污染的特殊性及其生态修复的艰巨性，目前国际上都还没有找到一种可以一劳永逸地解决这一生态难题的可行方法。就此而言，江西省新余市在对重金属污染的防治，及其对被污染环境的生态修复方面的一系列探索，是值得充分肯定的。下面，我们就介绍新余市在这方面的一些好经验，以期给全国乃至全球遭受同样污染地区的实际部门提供借鉴，并给关注这一问题的专家学者提供一个鲜活的案例，以引发更深的思考。
作为一个老工业基地，新余市是江西省重金属污染比较严重的地区之一。众所周知，新中国成立后，新余市就较大规模兴起了煤矿、铁矿、金矿、铅锌矿开采，以及钢铁和有色金属冶炼，这些产业在推动新余经济发展的同时，也在一定程度上造成农村和城市部分区域水质、空气和土壤污染，重金属含量超标，危及生态环境，危及人民群众生产生活和生命健康。这些重金属污染问题怎么办？是归入历史旧账不闻不问，还是加大投入，采取新的手段抓紧治理？而治理需要大量财力，作为欠发达地区，钱从哪里来？所有这些问题，都成为新余市在科学发展进程中绕不过的坎。
实现生态与经济的协调发展，这是一个世界性的难题，但江西一直在努力探索。自2009年12月鄱阳湖生态经济区上升为国家战略以来，江西坚持用生态的办法治理污染，用生态的手段包装产业，用生态的模式发展经济，取得显著成绩，现有多项经济指标实现进位赶超，有的在全国或中部处于领先位置，森林覆盖率达到63.1%，位于全国前列。①而要推进生态与经济协调发展，首要的是解决好环境污染的治理问题。2011年初，国务院正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》，这是我国出台的第一个“十二五”专项规划，充分体现了党中央、国务院对重金属污染防治的高度重视。规划显示，“十二五”期间，将以目前受重金属污染最为严重的内蒙、江苏、浙江、江西等14个省区市为试点，全面启动砷、铅、铬、汞等重点污染物的源头减量和土壤修复治理工作，尤其提出对责任主体历史遗留场地土壤污染要加大治理修复的投入力度。为此，省领导多次走访调研，并强调：治理重金属污染是广大群众多年期盼解决的一个重大难题，解决好这一难题是各级党委、政府和领导干部义不容辞的重要责任；搞好环境保护和重金属污染治理，直接关系老百姓的生活生产乃至健康和生命，关系江西科学发展、绿色崛起的大局；要坚持探索多途径解决重金属污染土地的办法，继续加大扶持力度，努力打造有利于产业发展、污染治理的良好环境；加强重金属污染治理是一项造福百姓、惠及子孙的民生工程、民心工程、德政工程。
面对巨大的环境治理压力，近年来新余市认真贯彻落实省委、省政府的决策部署，始终把保护生态环境放在第一位，走绿色崛起之路。他们坚持以人民利益为先，以保护子孙后代为重，敢于面对和担当，把治理失去基本生存条件地区的环境污染问题，尤其是重金属污染，作为民生工程的头件大事和践行科学发展观的具体行动来抓，下大决心，综合治理，采取了一系列措施，着力推进环境综合再造，初步探索出一条生态与经济协调发展之路。其具体举措如下：
第一，政府高位推动，建立专项治理联动机制。2012年，新余市专门成立由常务副市长任组长、分管副市长为副组长、相关部门领导为成员的重点污染区域专项治理工作领导小组，明确了重金属污染防治工作由各县区人民政府负总责，政府主要领导为第一责任人，各牵头单位作为各项具体工作任务的责任单位，做到既各司其职、各负其责，又密切配合、通力协作。
第二，出台多项相关政策，加强环保机构建设，加大对重金属污染防治工作的监管力度。近年来，新余市先后出台了《新余市关于加快重金属污染防治工作的意见》、《新余市重金属污染综合防治“十二五”规划》、《新余市重金属污染综合防治2011年年度实施方案》、《新余市重金属污染综合防治2012年年度实施方案》以及《新余市农村重点污染区域专项治理实施方案》等文件。此外，领导小组办公室每月编辑一期专报，及时通报重金属污染的治理情况。为了防治重金属污染，新余市严格环境执法，从严规范企业行为。
第三，通过大力发展循环经济，加大节能减排力度，鼓励企业进行工艺改造和技术革新，对新上的项目进行严格的环保审批，从源头上杜绝了新污染源的出现。2012年，《新余市节能减排财政政策综合示范实施方案》正式获得财政部和国家发改委批复，成为全国节能减排财政政策综合示范8个城市中首个获批复的示范城市。《实施方案》着重强化重点企业节能减排，甄选了279个节能减排示范项目，预计总投资296.48亿元。这些示范项目的实施，将有力推动传统产业的改造升级，加快节能环保、新能源、新材料等新兴产业的发展进程，提升城市品位，改善投资环境，增强新余市产业竞争力和可持续发展能力。①
近年来，新余市通过支持和鼓励企业技术革新、发展循环型经济，累计实施技术改造项目300余个，投入技术改造资金数百亿元，这些技改项目的实施，不仅提高了企业的技术水平和装备水平，而且调整和优化了产品结构，全面提升了企业的市场竞争能力。作为耗能大户的新钢公司，近年来不断进行技术革新，先后淘汰一批落后的生产工艺和设施。三期技改总投资150亿元人民币，其中12%的资金约18亿元用于节能环保技术和设施的建设使用。通过技改，新钢实现用电不增加，劳动力不增加，用水不增加，没有废渣（全部用来生产微粉水泥）。此外，新钢还转变一批能耗高、污染大的工艺生产方式，使吨钢COD排放量下降77.72%，吨钢SO2排放量下降42.64%，吨钢氰化物、烟（粉）尘、挥发酚的排放量的下降比率均在90%以上。②新钢节能减排的示范效应，让新余市在节能减排的道路上走得更加坚定。
第四，大力开展水资源综合治理，出台保护水质的有关文件，加大对仙女湖、孔目江、袁河和全市山塘水库等水环境治理，开展普查，依法果断关停污染严重的企业，减少污染物排放，确保了饮用水安全。
新余市内居民饮用水主要来源于两个水源地：仙女湖和孔目江，其中孔目江水源地每年供水量远超仙女湖水源地。由于养殖饲料中会不可避免地含有部分污染水源的重金属物质如砷等，为保障居民饮用水的洁净安全，2012年新余市对袁河沿岸12家没有办理环保审批的养猪场和现有工矿企业中废水未能达标排放的企业下达责令整改通知书；在仙女湖、孔目江两个饮用水源地共建污水处理设施71套；投入1320万元全面拆除仙女湖区约2.5万个网箱；孔目江流域内的小一、二型水库及山塘实行“人放天养”，确保沿河两岸一公里范围内无涉重污染企业污染水质。据报道，2008年以来，新余依法关停仙女湖、孔目江、袁河两岸污染企业247家，其中工矿企业188家；2011年，又与33家污染企业签订了3年内自愿关闭的合同，同时先后投入4.7亿元，建成5个污水处理厂，并在重点企业大力开展废水、废气、废渣、噪声等24个治理项目的专项整治，彻底截断污染源。③
第五，在废弃矿区和受重金属污染土地大力发展花卉苗木产业，在促进农民增收的同时，也使受重金属污染的土地得到逐步修复。
国内外对受重金属污染的土地修复问题进行了长期的探索，从目前试验效果来看，主要有物理修复、化学修复以及生物修复这三种途径。其中，利用生物消减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性的生物修复途径是目前较为安全、无副作用但周期较长的绿色修复方法。它可以利用植物在生长过程中提取、挥发、稳定重金属含量，使土壤中的重金属含量降低到背景值以下，这些修复好的土地依然还可以种植粮食等农作物且达到安全食用标准。应该承认，这种做法是具有科学性和技术含量的。1983年，英国科学家Chaney就提出了利用超富集植物清除土壤中重金属污染的思想，即植物修复技术。Shefield大学Baker博士在英国首次利用遏蓝菜属植物（Thlaspicarulescens）修复了长期施用污泥导致重金属污染的土地，证实了这一技术的可行性；同时，他还提出连续种植超富集植物可实现金属生物回收的实际可能性。试验表明：十字花科遏蓝菜属植物、拟南芥（Arabidop-sisthaliana）、香根草（Vetiveriazizanioiaes）、黑麦（Leleiumperrious）、向日葵、白菜、豆科植物、桦树、柳树、杨树等，具有很大的吸取锌、镉、铅、镍、砷、铬、汞、硒和铜等重金属的潜力；其中，有些植物还可以有效地防控土壤侵蚀和滑坡，并降低土壤的盐度。目前，英国已开发出多种耐重金属污染的草本植物用于对污染土壤中的重金属和其他污染物的治理，并己将这些开发出来的草本植物推向商业化进程，还建立了超富集植物材料库。我国的相关科研单位也对重金属污染的土地修复问题开展了长期的、富有针对性的研究，取得较好的成果。
在对全市环境污染情况进行摸底调查的基础上，新余市最终确定以扶持苗木种植业来治理重金属污染。在这方面，新余市积极与国内外知名院校和科研机构合作，如与中国科学院亚林中心合作，对孔目江生态经济区200亩受重金属污染严重的区域进行了树种修复实验，实验表明：木荷、樟树和丹桂对锰具有一定的抗性和较高的重金属吸收能力，是较好的矿区绿化和修复兼用树种。在科学研究的基础上，该市选育了一些适合当地气候、土地条件和环境要求，适用于观赏、建材、工业原料且不会造成二次污染的树种和花草在全市推广，用于吸收、转化、降解污染物，移除土壤重金属，修复重金属污染土壤；同时，花大力气发展苗木产业，引进江苏阳光、新余景笙等10多家境内外林木种苗产业化龙头企业，目前大型苗木企业已发展到28家，其中苗木种植大户就有126家，集中连片开发的苗木基地则有13个。仅2011～2012年冬春之际，就新增苗木花卉基地2.42万亩（其中在重金属污染的土地上新种花卉苗木2.3万亩），全市花卉苗木总面积达到5.63万亩（其中受重金属污染土地种植3.6万亩）。预计到2015年，全市22万亩受重金属污染的耕地和5600亩废弃荒地、废弃矿区，可以基本实现苗木全覆盖。①
据了解，新余市在受重金属污染的耕地、荒山、矿山废弃地上种植花卉苗木，未改变土地的使用用途，未改变土地集体所有的性质，未改变家庭联产承包的组织形式，是一种在政策层面、操作层面的创新之举。通过发展苗木产业，既为企业找到发展机会，又为社会找到治理路径，既有经济效益，又有生态效益与社会效益，实现了多方共赢，意义深远。
第六，对少数受重金属污染严重、失去基本生存条件的村庄进行整体搬迁，并稳步推进后续民生保障工作，有效改善了群众的生产生活条件，保障了群众的身体健康。
为了改善受污染地区群众的生产和生活，新余市委、市政府加大投入力度，对污染区内的自然村实施整体搬迁，让他们住上新居，享受蓝天碧水。2012年，被市顺利完成渝水区袁河办事处赵家村、西邱村，分宜县分宜镇凤鸣村和高新区简家村4个村庄510户共1206人的搬迁工作。2013年，新余市拟搬迁634户共1845人。
通过一段时间的治理，新余市重金属污染治理工作取得了明显成效，重金属污染物排放量大幅下降，仙女湖和孔目江两个饮用水源保护区内的水质由2007年的三类提高到二类，城市饮用水质达标率达100%，新余先后被评为国家森林城市和国家园林城市。
四、几点启示：在推进生态与经济协调发展中实现绿色崛起
新余市坚持以政府为主导、以企业为主体、以科技为支撑，积极探索重金属污染的生态修复新路，切实保护和建设好一方青山绿水，使污染地区人民群众的生存条件逐步改善，生命健康免遭威胁。这一做法在一定程度上实现了经济发展和环境保护的有机统一，是对人民、对历史、对子孙后代的主动负责，是贯彻落实科学发展观的具体实践。总结新余市探索重金属污染生态修复的做法和经验，主要有以下几点启示：
第一，广辟渠道，破解资金难题
虽然新余市财政状况较好，但没有简单地依赖于财政、企业，而是广辟渠道、灵活运作，更多地向政策要钱、向市场要钱、向创新融资方式要钱。据孔目江区反映，他们的村民搬迁安置前期资金由政府垫付，然后将原村庄集体土地面向市场招商，引导企业参与治理，政府通过用土地运作收益补贴前期的资金投入，不仅不亏钱，还能略有盈余。新余市治理重金属污染的实践表明，环境不仅是资源，更是可以善加利用的社会资本。只要科学规划，精心经营，即使是劣质的环境资本也可以实现更大的价值，进而实现生态与经济融合，在绿水青山间收获“金山银山”。
第二，找到治理污染和发展经济之间的结合点，破解路径难题
例如，新余市在重金属污染土地上种植苗木，就收到了“一石四鸟”的效果：一是污染土壤开始得到修复；二是土地用途没有变，今后可以恢复粮食生产；三是促进了种植结构和经济结构的调整；四是找到了被关停企业的替代产业。此外，新余市采取土地出租、返租倒包、土地入股、公司+农户、公司带基地等多种形式，形成共同利益体，为治污工作团结了更多的力量。也正是因为找到了科学合理的路径，江西在重金属污染生态修复方面走在了全国的前列。
第三，坚持“治”和“理”相结合，破解权益保障难题
在治理污染过程中常常涉及多方利益体，要保障他们的合法权益不受损害，就要坚持“治”和“理”相结合。新余积极为关停企业找出路，凡是手续合法，就帮助他们联系落户新址，同时给予合理补偿，并为关停企业员工找出路，将其推荐给工业园区优先聘用。新余市还规定，对在重金属污染耕地上建设绿化苗木基地的，每亩一次性补助150元；对规划区范围内新建苗木花卉基地达到50亩以上的，除享受国家和江西省有关扶持政策外，实行市、县（区）连补三年的政策。同时，在村庄整体搬迁过程中，新余市稳步推进后续民生保障工作，市政府按照每户村民免费安置2套房子的政策实行搬迁，并给予其失地农民待遇和社会保障，群众满意，没有引发社会矛盾。关于搬迁居民远离耕地后的生活出路问题，新余市政府也在积极为搬迁村民寻找出路，千方百计地做好搬迁居民的民生保障工作。如搬迁后的分宜镇池塘村委凤鸣新村村民，由于位处江锂科技公司附近，政府正考虑让其村民承接该公司的职工食堂、职工子女幼儿园教育等后勤服务产业。
当然，在治理重金属污染方面，我们还得根据具体情况作具体分析，切不可把新余市的经验看成是放之四海而皆准的方法，比如，我们得考虑具体被污染地区的水文和土壤情况，还得考虑污染环境的具体是哪一种重金属。我们认为，关于如何进一步做好我国重金属污染的治理和生态修复工作，我们可以借鉴一些已经被国内外实践证明为行之有效的治理方法，并充分结合具体被污染地区的实际情况，开展行之有效的防治和修复工作。最后，我们再提出以下几点思考，以供相关实际部门或从事重金属污染治理者参考和借鉴：
1.从污染源头抓起。在土地规划时，就要充分考虑到企业的经营范围和污染、再度污染的可能性。在招商引资时，要严格限定污染企业对未开发土地的利用范围，对预计污染严重的企业采取一票否决制，坚决不予批准其建立厂矿。
2.相关科研部门应做好详细的被重金属污染的土壤和水源的数据收集工作，建立详细的数据库，及时上报被污染土壤、水源及其生态修复的相关数据，以供政府部门随时调整防治政策。
3.及时跟踪国际上最新的有关重金属污染问题的研究动态，对于一些前沿性的科研成果应及时引进或采纳，以便发现行之有效的治理具体重金属污染的方法。
4.发展苗木种植业时，应有针对性地选择种植对该地区重金属污染土壤吸附力较强的苗木品种，在优先保障其生态修复功能的同时，兼顾其经济效益。同时，加大生态修复力度，尽快把被重金属污染的土地转化为可再开发土地。
重金属污染的修复方法范文篇12
[关键词]农村地区；土壤污染；治理策略
中图分类号：Q938.1+3文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）33-0215-01
引言
土壤污染是指人类活动进入土壤并积累到一定程度的污染物，导致土壤环境恶化，对生物、水体、空气和人体健康造成危害。目前，除大气和水污染外，土壤污染已成为第三大环境污染。在我国，受污染的耕地面积达8000万公顷，占中国总耕地面积的63.5%。由于土壤污染不易被人感知，只能通过各种受体（动物和植物）和特殊的测试可以发现，往往没有引起足够的重视，而土壤污染治理成本高、周期长，缺乏有效的修复技术，增加了治理难度。土壤是农业赖以生存的资源，人们从土壤中获取食物，土壤污染直接造成农作物的污染，威胁着人们的健康。目前，我国农村地区的土壤存在着重金属污染问题，工业废水的排放，导致土壤中铅、汞、镉、铬、砷等重金属和有机污染物超标，也破坏了土壤层，导致某些物质过剩，影响土壤的正常使用。
1农村地区土壤污染类型
农村土壤污染主要有两个方面：第一，重金属污染，铅、汞、镉、铬、砷超标较严重。土壤中的重金属超过标准要求，砷和其他重金属，对肝脏系统、消化系统和免疫系统造成严重的危害，甚至造成器官损害。土壤污染的潜在污染时间长、隐蔽性强、重金属降解缓慢，可连续生产，污染损害大。第二，土壤有机污染。很多农村地区的化工企业，含有大量的有機物，例如，皮革厂废水含酚、硫化物、氨、表面活性剂、有机物会引起微生物疯狂生长，破坏土壤成分同时，一些有机结构，具有很强的致癌倾向，这样的农作物进入人体后可引起癌症。
2农村地区土壤污染来源
农村地区土壤污染来源有自然污染和人为污染，自然污染是指大自然周围的一些矿富集中心或材料形成的自然扩散，造成周围土壤的污染；人为污染包括“三废”污染，即不合理的农业生产、畜牧养殖和大气沉降。而工矿污染是造成土壤污染的主要原因。金属、冶炼、煤炭等排放的烟尘、灰尘等类型的铅和汽油、废水灌溉和废渣都会导致土壤污染。化肥施用不当会造成农田污染，如氮肥引起土壤酸化，磷肥造成重金属污染，钾肥造成土壤酸化或硫酸盐污染，土壤酸化除了影响农产品产量和质量，降低肥料利用率外，还加速了重金属在土壤中的活化，影响植物生长，危害生物健康食品链。
3土壤污染特点及危害
土壤污染具有隐蔽性、滞后性，持久性、累积性、地域性、不可逆性和难以治理性。管理困难，成本高昂。土壤污染会影响作物的产量和质量，影响土壤营养元素和形态的有效性，破坏土壤的矿物结构、理化性质、降低土壤肥力水平，严重的会直接危及生态安全、食品安全和人体健康，而且影响投资业务的业绩，对外贸易和一些重要的国际公约制约区域和国家的可持续发展。
4农村地区土壤污染治理策略
在农村地区，土壤污染对农作物安全生产直接相关。作物流入市场，为了保持中国粮食生产安全，针对土壤污染的存在，政府及相关部门应加强预防和控制措施，重点治理已污染的土壤，恢复土壤层结构，保证粮食作物的安全性。
4.1清理污染土壤
物理恢复是指利用物理手段消除土壤中的金属污染物和有机污染物，使农村发生污染的土壤正常种植，土壤重金属和有机质含量得到内部控制。或利用水泥灌注污染物固定，减少污染物在土层中继续流动。一些农村地区采用深基坑，减少土壤中的重金属含量。农业土壤恢复、物理修复方法是最基本的方法，不能完全解决土壤污染问题。
4.2污染物化学反应处理
化学修复方法常应用于污染严重的地区。同时，化学修复可以有效解决土壤生态修复过程中的污染物污染和环境破坏问题。修复技术最常用的有化学还原法、化学氧化法、化学浸出和电化学修复。化学浸出法是在污染土壤中使用有机化学溶剂，通过化学氧化反映去除污染物。主要使用化学氧化剂、还原剂和污染物氧化来修复还原土壤，减少土壤中污染物的毒性和流动性。原位修复是化学氧化还原的主要形式。
4.3微生物在污染控制中的应用
微生物具有强大的生命力，一些微生物以污染物为食，使污染物分解和消耗，所以土壤污染可以用微生物修复法。对微生物群落的引入可以有效地吸附土壤中的重金属离子，与金属离子的价态变化，降低游离金属离子含量。此外，土壤中微生物的生长会消耗有机质，有机质分解成简单的有机化合物，加速有机污染物的降解速度。微生物修复治理需要综合考虑土壤环境，如果土壤污染程度较高，细菌群落选择不合适，会导致微生物死亡，所以在污染控制中的应用微生物还需要进一步的研究。
4.4增加污染土壤区域内的植被种植
植物可以改善土壤结构，很多植物可以吸收污染物，污染物将被固定，吸收和分解。植被恢复通常侧重于污染物的提取，通常持续性植物提取技术是直接吸收土壤中的污染物，或用植被诱导萃取技术，以活性物质降低各种污染物的积累，提高污染物的萃取效率；植物对污染物具有较强的吸附选择性，将土壤中的污染物吸附固定，逐渐提高土壤结构，使土壤逐渐恢复到耕地的程度。
4.5加强农村环境保护法制建设，为农村环境保护提供法律保障
国家层面应对农村环境保护和农村污染防治专门立法，为农村土地污染防治提供具体法律规定、法律依据和法律保障。在立法技术上，将环保审批做为工商登记前置，对易污染、重污染企业，进一步严格政策门槛和法律准入，力争从源头控制污染。各级政府和有关部门要进一步明确农村环境保护和污染控制的权力和责任，完善农村环境管理机构，规范农村环境污染检测制度，建立科学的农村环境保护协调机制，避免农村环境执法难、管理难。在环境法律制度方面，应进一步完善农村公益诉讼机制，加强农村环境污染事故的民事、行政和刑事责任追究力度，尝试建立地方环境污染损害评估机制，向农村居民提供便利与污染损害鉴定服务。
5结语
综上所述，中小企业污水随意排放会造成地下水和农村灌溉水源和污染，近而对土壤产生污染。土壤污染防治应采用多种方法，利用化学反应处理和微生物处理方法对污染土壤进行净化，通过绿色植被减少土壤污染物浓度，确保粮食安全生产。
作者：丁伟
参考文献
[1]谢文明，于飞，冯晓宇，周影茹，孙力，孙海军，陈莹，卢伟伟，陆玉芳，陈贵，黄梦静，施卫明.太湖流域农村地区典型村镇土壤养分和水体污染现状调查[J].土壤，2014，04：613-617.