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1、重金属污染土壤生态修复研究进展摘要：土壤重金属污染不会被微生物降解、迁移性小、很难被清除、易在土壤中富集，一直备受国内外学者关注。研究土壤重金属污染规律，积极探索更有效、经济的污染修复新技术具有重要意义。目前重金属污染土壤的修复主要采用物理化学技术和植物修复技术。根据其作用过程和机理，物理化学技术主要包括化学固化、 土壤淋洗和动电修复； 植物修复技术包括植物稳定、植物挥发和植物提取。本文就各种修复技术的原理、 优缺点、 实用性及其国际研究与发展动态作一简述。关键词：土壤污染，重金属，修复措施，植物修复Progress in Research of Ecological Restoration
2、of Heavy Metals Pollution of SoilYifei Liu(The 2th class of Biotechnology , College of Life Science, Heilongjiang University, Harbin, )Abstract：The soil pollution of heavy metal is difficult to be decomposed by the microbe, and is difficult to move and be eliminated.The heavy metal is easy to enrich
3、ment in the soil. So it is concerned by many scholar in both at home and abroad always. To research the regulation of soil pollution of heavy metal and more effective and economical measure of prothetic technique is quite significative.Physio-chemical techniques and phytoremediation are the importan
4、t methods for solving heavy metal pollution of environment. According to the processes and mechanisms of reactions, physio-chemical techniques can be divided into chemical immobilization, soil washing and electrokinetic remediation, while phytoremediation includes phyto-stabilization, phyto-volatili
5、zation and phyto-extraction. The principles, advantages, disadvantages, feasibility and future research trends of techniques were reviewed. Key words：Soil pollution，Heavy metal，Repair measures，Phytoremediation 1前言随着现代工业的发展和人类的活动，重金属对生态环境的污染越来越严重。土壤重属污染和有机污染物污染有着很大的区别，绝大多数重金属在土壤环境中并不经历微生物或化学降解的过程，残留在
6、土壤中的重金属元素将发生渗漏进入地下水，或者是通过不同途径进入食物链，在食物链不同营养级中累积放大，这些重金属元素不但对土壤环境本身和农产品质量产生威胁，也将极大地影响人类和动物的健康。1大多数重金属在土壤中相对稳定且难以迁出土体，对土壤理化性质及土壤生物学特性(尤其是土壤微生物)和微生物群落结构产生明显不良影响，对土壤肥力起关键控制作用的过程如生物固氮、植物残渣分解、养料循环等破坏严重，从而降低土壤生态结构和功能的稳定性。迄今对土壤重金属污染修复的研究方法繁多，本文针对各种土壤重金属污染修复的新近方法作综合评述，进以探究对土壤重金属污染修复的意义。22 土壤重金属污染现状及来源2.1土壤重金
7、属污染现状主壤既是人类生存与发展的重要自然资源和整个陆地生态系统赖以存在憋基礁，又是人类生态环境的重要组成部分之一，对环境变化其有高度的敏感性，“健康”的土壤对于农业可持续发展和入类的生存非常重要。但是，随着世界社会经济的发展，工业、城市污染的加剧和农用化学物质的大量使用，全球范围内的土壤重金属污染问题日益严重，污染程度也在不断加深。3据资料报告，目前全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu 340万t、Pb 500万t、Mn l 500万t、Ni 100万t，其中樱当部分进入土壤环境。作为农业生产大国，我国的土壤重金属污染非常严重。根据调查资料初步统计，全国每年因土壤重金属污染而造成减产粮食
8、1 000万t，被重金属污染的粮食多达1 200万t，合计经济损失至少200亿元。42.2土壤重金属污染来源土壤中重金属污染物主要是来自电镀、选矿和制革等许多工业排放的废水、废气和废渣，以及煤灰尾砂，冶炼和其它更小的污染源。它们通过大气沉降、污水灌溉等形式污染土壤，其次还有农药化肥和塑料薄膜的使用、污泥施肥、重金属的废弃物的堆积、金属矿山的酸性废水污染也是造成土壤重金属污染的主要来源。含重金属废弃物的堆积对周边土壤环境构成一定的污染危害，污染的范围一般以堆弃物为中心向四周扩散。5在农业地区，特别是在西方国家的家庭园林中由于经常施用含砷农药，使得土壤中砷的残留量明显增加。热电厂燃煤对城市重金属污
9、染的行为属性表现为Pb属于直接污染大气和土壤，而Cu、zn、cr富集在煤渣样、煤灰样中会造成对城市土壤的污染。63土壤重金属污染的修复技术进展治理土壤中重金属污染主要有两种途径：一是固化作用，通过改变重金属在土壤中的存在形态，使其由活化态转变为稳定态，减少土壤中重金属的质量迁移率；二是活化作用，即从土壤中去除重金属，以使其存留浓度接近或达到背景值。73.1工程修复工程治理法主要指利用物理或物理化学的原理来治理地壤中的重金属污染，包括客土、去表土法、换土和深耕翻土等。8换土就是把污染土壤取走，换入新的干净土壤。客土法是向污染土壤内加入大量的干净土壤，覆盖在表层或混匀，使污染物浓度降低。翻土可以使
10、聚集在表层的污染物分散到深层，达到稀释和自处理的目的，去表土法指将污染的表层土壤移去。深耕翻土主要用于轻度污染的土壤，而客土和换土主要用于重度污染的土壤。工程措施治理重金属污染土壤具有彻底、稳定的特点，但工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降。93.2物理化学修复3.2.1化学固化重金属在土壤中的可移动性是决定其生物有效性的一个重要因素， 而移动性取决于其在土壤中的存在形态， 土壤的理化性质如有机质含量、 矿物组成、 H P值和Eh值均可影响重金属的形态及各种形态之间的转化，通过改变这些参数来调节重金属在土壤中的移动性。固化方法就是加入土壤添加剂（固化剂）改变土壤的理化性质， 通
11、过重金属的吸附或（共）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。103.2.2土壤淋洗土壤是一种异源的、 复杂的混合物， 重金属以多种方式与土壤组份发生各种反应， 包括离子交换、吸附、沉淀和螯合作用。Evans把土壤固持金属的机制分为两大类：1） 离子吸附在土壤组份（如粘土、 有机质）的表面，2） 形成离散的金属化合物沉淀（如氧化物、 碳酸盐、 硫酸盐等）。土壤淋洗是通过逆转这些反应机制， 把土壤固相中的重金属转移到土壤液相。将挖掘出的地表土经过初期筛选去除表面残渣， 分散土壤大块后， 与一种提取剂充分混合， 经过第二
12、步筛选分离后， 用水淋洗除去残留的提取剂， 处理后 “干净” 的土壤可归还原位被再利用， 富含重金属的废水可进一步处理回收重金属和提取剂。113.2.3动电修复 动电修复是指在污染土壤中插入电极对，并通以低直流电， 污染物 （包括重金属离子和有机污染物）在电场作用下向电极室运输， 从而通过工程化的收集系统收集起来， 进行集中处理。动电修复是一种原位修复技术， 近年来发展很快， 在一些欧美国家已进入商业化， 特别适合于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向， 从经济上来看，也是可行的。123.3植物修复主要通过两种途径净化土壤中的重金属：1)通过植物作用改变重金属的化学形态，使重会属固定
13、，降低其移动性和生物可利用性；2)通过植物吸收、挥发及降解代谢削减、净化、去除重金属。13重金属污染土壤的植物修复技术可以分为3类。1)植物提取技术。利用金属积累或超积累植物将士壤中的金属萃取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地卜的枝条部位，待植物收获后再进行处理。2)植物挥发技术。利用一些植物促进重金属转变为可挥发的形态，挥发出土壤和植物表面。3)植物固化技术。利用耐重金属植物或超积累植物降重金属的活性，从而降低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。14植物修复技术成本低，对环境扰动小，在清理重金属污染的同时，还可以清除污染土壤周围大气或水体中的污染物，有较高
14、的美化环境价值，易为社会所接受。此外，修复重金属污染的过程也是土壤有机质含量和土壤肥力增加的过程，修复过的十净土壤更适合多种农作物的生长。15植物固化技术能使地表长期稳定，有利于生态环境改善和野生生物的繁衍，而且维持固化的成本低。植物的蒸腾作用还可以防止污染物向下迁移，可把氧气供应给根际，促进有机污染物的降解。16但是，由于这项技术起步时间较晚，理论体系、修复机理和修复技术工艺还不成熟、不完善，因此，在基础理论研究和应用实践方面还有许多工作作要做。主要表现在以下方面：1)寻找更多的野超积累植物应用于矿山复垦、重金属污染土壤改良、污水净化和污染物固化；2)建立更多的示范性基地，获取经验并加以推广
15、；3)深化基础理论研究，包括植物中金属的存在形态、植物积累或超量积累金属的机理、土壤学和土壤化学因子对增加金属的植物可利用性的控制机理；4)研究耐重金属和超累植物及其根际微生物共存体系；5)分子生物学和基因工程技术的应用。173.4 农业生态修复农业治理法指采用一些因地制宜的改变耕作管理制度以减轻重金属危害，在污染土壤上种植不进入食物链的植物。农业生态修复是因地制宜的改变某些耕作管理制度或在污染土壤上种植不参与食物链循环的植物，减轻污染危害，通过以下措施实现农业生态修复。18控制土壤水分，调节其氧化还原电位(Eh值)，达到降低重金属污染的目的。在不影响供肥的情况下，选择最能降低土壤重金属污染的
16、化肥，利用有机肥能够固定土壤中多种重金属以降低污染的措施。选择抗污染的植物和不在重金属污染的土壤上种植进入食物链的植物。农业治理措施的优点是易操作、费用较低，缺点是周期长、效果不显著。194结语综上所述，重金属污染给环境、经济造成了巨大损失，给人类健康和社会的可持续发展带来严重危害。治理重金属土壤污染修复方法的研究与应用已取得一定进展，但总的来说各种技术都存在自身的优势与缺陷，治理重金属土壤污染时应该结合具体情况因地制宜，并且配合多种修复本法方同时使用。20参考文献:1 孙光闻. 重金属污染及治理研究进展J. 南方农业, 2007,1(2):41-522 郑喜珅,鲁安怀,高翔等. 土壤中重金属污染现状与防治方法J.土壤与环境,2002,11(1):79-843 王学锋,朱桂芬
