土壤重金属污染的治理途径及

2.4 农业生态修复
农业生态修复主要包括两个方面：
农艺修复措施 生态修复。 。
3 土壤重金属污染修复技术研究展望
采用工程、物理化学方法修复重金属污染土壤，具有一定的局 限性，难以大规模处理污染土壤，并且成本高，破坏土壤本身结 构，易造成二次污染，对环境扰动大。 农业生态措施又存在周期长，效果不显著的特点。 植物修复在重金属污染治理中具有不可替代的优势，并以其 治理过程的原位性、治理成本的低廉性、管理与操作的简易性及 环境美学的兼容性而日益受到人们的重视，并成为污染土壤修复 研究的热点之一。因此，具有广阔的应用前景。以下几个方面将 成为该领域研究的重点。
土壤重金属污染的治理途径及 研究进展
朱燕华
前
言
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人 类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加 剧和农用化学物质的施用，土壤重金属污染日益严重， 几乎威胁着每个国家。土壤重金属污染是指比重大于5 的金属或其化合物在土壤环境中所造成的污染。目前， 全世界平均每年排放Hg约1．5万吨，Cu 340万吨，Pb 500万吨，Mn 1500万吨，Ni100万吨。我国受镉、砷、 铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm2,约占总耕 地面积的1/5。
3.1 超累积植物筛选与培育
超累积植物是在重金属胁迫条件下的一种适应性突变体，往往生 长缓慢，生物量低，气候环境适应性差，具有很强的富集专一。因此， 筛选、培育吸收能力强，同时能吸收多种重金属元素，且生物量大的 植物是生物修复的一项重要任务。针对某一具体重金属的超积累植物 一般要求其地上部分重金属含量大于一个临界值（表1）。
2.2 物理化学修复
A 电动修复 通电流 金属离子等向电极运输
污染土壤
达到治污目的
集中收集处理
电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，并可 以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。
B 电热修复 污染土壤 挥发性重金属分离 高频电压产修复目的 冷却后形成玻璃态物质
敬请批评指正 谢 谢！
C 土壤淋洗 污染土壤 淋洗液淋洗 土壤固相中重金属
达到修复目的
将液相回收处理
土壤液相中
D
化学修复
污染土壤
加入改良剂
降低重金属生物有效性
达到修复目的
Fig. 2. Biosolids compost amendment process: (a) initial rototilling; (b) surface preparation; (c) biosolids compost application; (d) forming a 6–8cm layer of biosolids compost; (e) rototilling to a depth of 20 cm; (f) emerging grass cover.
表1 超积累植物重金属含量临界值 元素 临界值 Cd 100 Ni 1000 Pb 1000 Cu 1000 mg/kg-1 Zn 10000 Mn 10000
转基因植物(Transgenic 3.2 转基因植物(Transgenic plants)
目前已发现的超积累植物大多存在根系浅、生物 量小、生长缓慢等缺点，使得其修复周期较长。这使 植物修复的工程应用受到限制，而经基因改造的植物 则可提高其应用性 。
3.4 生物修复综合技术的研究
重金属污染土壤的修复是一个系统工程，单一的修 复技术很难达到预期效果，必须以植物修复为主，辅 以物理化学、微生物及农业生态措施，增加重金属的 生物有效性，促进植物的生长和吸收，从而提高植物 修复的综合效率。因此，生物修复综合技术将是今后 重金属污染土壤修复技术的主要研究方向。
1、土壤重金属污染来源 土壤中重金属的浓度受自然成土条件和人 为活动的双重影响。通常条件下，自然土壤中 重金属的浓度较低，但近数十年来 ，人为活动 大大加剧了土壤中重金属的积累。
土壤中重金属主要来源于以下几个方面： 土壤中重金属主要来源于以下几个方面：
大气自然沉降及降水
污水灌溉
农用物资的 不合理使用
3.3 其他强化措施
添加螯合剂(如EDTA)，可以显著提高土壤中的金属活 性及植物的吸收、转移能力。但是，施用螯合剂在增加土 壤中重金属生物有效性的同时，也增加了重金属离子的移 动性，从而有可能对地下水的重金属污染带来更大的危险 性。 另外，可以通过向土壤中添加土壤酸化剂、营养物、 甚至微生物等途径来增强植物修复作用，其机理可以是增 强土壤中重金属的生物有效性，或者是增加超积累植物的 生长量。
Fig. 3. Grass cover before and after biosolids amendment.
2.3 生物修复 生物修复是利用生物技术治理污染土壤的 一种新方法。利用生物削减、净化土壤中的重 金属或降低重金属毒性。主要包含植物修复技 术与微生物修复技术两种方法。 。
植物修复技术(phytoremediation) 2.3.1 植物修复技术(phytoremediation) 是以植物忍耐和超积累某种或某些污染物的理论为基础， 利用自然生长或遗传工程培育的植物，清除环境中污染物 的环境污染治理技术。包括植物提取、植物挥发、植物稳 定三种方式 。 植物提取(phytoextraction) 植物提取 即利用重金属超积累植物(hyperaccumulators)从土壤中吸 超积累植物(hyperaccumulators) 超积累植物(hyperaccumulators) 取金属污染物，随后收割地上部并进行集中处理，连续种 植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。
工程措施 物理化学修复 生物修复 农业生态修复
2.1 工程措施
主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。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。工程措施是比较经典的土壤重金属 污染治理措施，它具有彻底、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。
污染的土壤
固体废弃物
图1 土壤中重金属污染来源
2 土壤重金属污染修复技术
隐蔽性 表聚性 土壤重金属污染特点 长期性 不可逆性
由于土壤重金属污染具有以上特点，且可经由水环境直接毒 害植物体，并可最终通过食物链危害人类健康。因此，其治理和 恢复的难度大，但又显得极为迫切。
目前，综合国内外各种研究，修复措施主要有四种： 目前，综合国内外各种研究，修复措施主要有四种：
植物挥发(phytovolatilization) 植物挥发 其机理是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物 质挥发到大气中，以降低土壤污染。目前研究较多的是 Hg和Se Hg Se。 Se 植物稳定(phytostabilization) 植物稳定 利用一些植物来促进重金属转变为低毒性形态的过程。 在这一过程中，土壤的重金属含量并不减少，只是形态发 生变化。
重金属zn/cd zn/cd超积累植物十字花科的天蓝 图1 重金属zn/cd超积累植物十字花科的天蓝 遏蓝菜（ 遏蓝菜（thlaspi caerulescens）。 ）
图2 铜草 （海洲香薷）
微生物修复技术(bioremediation) 2.3.2 微生物修复技术 微生物在修复被重金属污染的土壤方面具 有独特的作用。其主要作用原理是：微生物可 以降低土壤中重金属的毒性；微生物可以吸附 积累重金属；微生物可以改变根际微环境，从 而提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率。