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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇重金屬污染的措施，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號 X52 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）15-0247-01
重金屬是指比重在4.0以上（大概60種）或比重在5.0以上（45種）的元素，而對于農田土壤中重金屬污染，主要是指具有生物毒性且對農作物易造成污染的鉛、鎘、銅、鋅、鎳、鉻等重金屬[1-5]。一般情況下，重金屬是以環境可適的濃度廣泛分布于自然界中。但隨著社會的發展以及人類活動的加劇，包括對采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等活動的日益增多，造成鉛、汞、鎘、鈷等生物毒性顯著的重金屬元素及其化合物進入大氣、水、土壤中，隨著時間的推移，在生物體中存留、積累和遷移，從而引起更嚴重的污染問題，對環境造成不可逆的危害[6-9]。
1 農作物污染來源
1.1 農業生產活動中農藥及化肥的使用
農藥及化肥的使用保證了農作物的產量，但與此同時也帶來了環境污染的負面效果。其中由于農田長期、廣泛地使用農藥，已異化了害蟲、草的耐藥性，進而促使農藥的藥量不斷加大，造成惡性循環，對環境、農作物以及人類都造成了更深層次的傷害。與此同時，為了追求更高的農作物產量，大量并且更加頻繁地使用化肥，造成了重金屬在農作物體內的富集，使得重金屬含量不斷攀升。如汞主要來自含汞的廢水和不恰當的灌溉，鎘、鉛污染主要來自農用塑料薄膜中的熱穩定劑等，銅、鋅污染主要來源于有機肥、化肥和農藥的使用。馬耀華等人通過對上海地區菜園土的研究發現：經過一個種植期的施肥后，農作物體內的鎘含量從0.10 mg/kg攀升至0.32 mg/kg。
1.2 工業污染
工業污染對于農作物的危害形式則體現在2個方面：一是工業、礦業廢水以及棄渣的排放。工業污水和工業棄渣是重金屬的重要載體。尤其是對于一些金屬冶煉廠等高污染企業，廢渣、廢水中的重金屬含量極高，若未經處理就隨意堆放或直接混入土壤則會對生態環境造成非常大的危害。二是工礦企業排放的煙塵上吸附著大量的重金屬，導致重金屬以氣溶膠的形式進入大氣，經過大氣的降水等形式的干濕沉降進入到土壤中去，從而對農作物造成污染。因此，在農業土壤中，工礦企業周圍的土壤中重金屬含量一般會較其他地區高很多，因而污染也嚴重很多。
1.3 大氣污染
李其林等人通過研究表明：鉛、鎘、汞、砷與大氣污染有直接的關系。如鉛可來源于汽車含鉛汽油燃燒后排放的尾氣、輪胎中添加的鋅以及發動機及車體零部件中的銅經過磨損后進入環境中等。Viard et al發現造成公路兩側表層土壤和植物發生重金屬污染的主要途徑是機動車釋放的重金屬微粒在近路側發生沉降。Garcia et al通過對公路兩側土壤和植物中鉛、鎘、鋅、銅等含量的測定，認為道路兩側重金屬污染的主要來源是機動車，并提出在公路長期運營前提下路側土壤會發生顯著的重金屬累積等觀點。Nabul et al通過研究認定高速公路兩側土壤和葉菜類蔬菜中存在重金屬累積和污染。劉廷良等研究發現，路兩旁的土壤中鋅的重要來源即為汽車輪胎添加劑中的鋅。目前，我國城市化進程迅速推進，機動車等交通工具數量激增，因此其排放至大氣中的污染物質也日益增加，從而導致重金屬在道路附近的農業土壤中累積。生物毒性顯著的重金屬元素如鉛、鎘等，隨著公路運營過程而長期存在，對人體健康安全存在著潛在影響。
2 重金屬對農作物的危害機理
土壤酶是土壤中一種生物化學反應的生物催化劑。在多數情況下，土壤酶是以復合體的形式吸附在土壤膠體顆粒表面，只有部分會溶解于土壤的溶液中。在土壤中的各種生物化學反應過程都有土壤酶參加，如動植物殘體和微生物殘體的分解過程，腐殖質的分解及其合成有機化合物的水解與轉化過程，還有某些無機化合物的還原、氧化反應等等。土壤酶的活性能夠反映出某一種土壤在特定狀況下生物化學過程的相對強度。因此，測定相應酶的活性，可以間接了解某種物質在土壤中的轉化情況。
依據相關研究可知，土壤酶活性的大小與重金屬的污染程度存在一定的相關性。土壤中的許多酶大部分是由微生物分泌的，并且它們和微生物共同參與土壤中物質與能量的循環。Kandeler et al通過對土壤中13種酶的研究發現，與土壤中碳循環有關的酶受到重金屬的抑制較小，而與土壤氮、磷、硫循環有關的酶受到重金屬抑制作用比較明顯。同時，Kuperman et al的研究成果指出：隨著重金屬濃度的增加，幾乎所有的土壤酶活性明顯降低了10～50倍。生物酶一般為蛋白質，而重金屬可與蛋白質發生絡合反應，使得蛋白質變性沉淀，因而酶也就失去活性。有研究者將在金屬冶煉廠及化工廠等高污染企業附近的受到重金屬污染的土壤與未被污染的土壤相比，土壤中脫氫酶、蛋白酶、堿性磷酸酶及硫酸酯酶的活性均受到了明顯的抑制。
3 重金屬對農作物危害的表現形式
對于重金屬元素含量超標的地區則會引起植物生理功能的紊亂、營養不均衡，最終使植物枯萎甚至死亡。此外，汞、砷能夠有效地減弱和抑制土壤中硝化、氨化細菌活動，影響氮元素的供應。重金屬在農田土壤系統中的污染過程具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點，不容易被人所發現，這樣會使危害更加嚴重，農田重金屬污染不僅會使土壤中的肥力下降，導致農作物的產量和質量減少，而且會通過食物鏈最終危害人類的健康。重金屬還會對生殖障礙造成影響，影響胚胎的正常發育，威脅兒童和成人的身體健康等。
4 應對措施
4.1 化學方法
治理重金屬污染的化學方法可歸納為2種。一是土壤解毒劑的研發與應用。土壤解毒劑是一種以凝灰巖為主要材料的合成硅，它除含有鈣和硅這2種元素之外，還含有少量的鐵、錳、鎂及鉀等，可對土壤中殘留的農藥進行無害化處理，同時農藥在分解后的產物又能促進細菌的繁殖，對被重金屬污染的土壤起到一個輕度進化的作用。二是檸檬酸的研制。美國能源部下屬的Brookhaven National Laboratory的科學家發明了一種檸檬酸。該種酸能夠有效地從土壤和垃圾中分離出生物毒性顯著的重金屬污染物，并隨之將其轉變成為有具有可利用價值的物質。該種新方法幾乎可以清除土壤和垃圾中所有的具有顯著生物毒性的重金屬鎘、鉛、鋅、銅以及放射性物質比如鈾、鉑、鉆、艷、鍶等。經過該種檸檬酸的處理后，土壤中具顯著生物毒性的重金屬可大大減少。
4.2 生物技術
利用生物方法凈化土壤這一農作物的生長載體中的復合污染，在現如今對于土壤污染防治與修復，生物修復技術得到廣泛的推崇。日本往原公司研制出利用生物技術迅速凈化土壤復合污染的技木，即在污染的土壤中混入肥料和微量的無害酸，從而使受到污染而失去活性的土壤恢復固有的呼吸作用。然后通過迅速消耗土壤中的氧而形成強烈的還原效應，達到治理污染修復農作物生長環境的目的。
5 參考文獻
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關鍵詞 蔬菜；重金屬；污染；防治措施；廣東東莞
中圖分類號 X56 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）13-0227-01
東莞市位于廣東省中南部，屬珠江、東江沖積平原，土地肥沃，有豐富的土地、森林資源，瀕臨南海，地處北回歸線以南，屬于南亞熱帶海洋性氣候，年平均氣溫22.3 ℃，降水量1 780.4 mm，日照量1 780.4 h，具有良好的農業生產氣候條件。蔬菜在東莞農業生產中占據了極其重要的地位，一直以來是我國供港蔬菜的生產和出口基地，2014年東莞蔬菜的播種面積保持在2萬hm2左右，隨著經濟的發展，大量工廠產生的廢氣廢水致使蔬菜中重金屬檢出率很高[1]。蔬菜重金屬污染問題不僅影響了東莞市蔬菜出口和菜農收入，還影響消費者的健康。本文在綜述東莞蔬菜重金屬污染狀況的基礎上，提出生產過程中的多種防治措施。
1 蔬菜重金屬污染現狀
近年來，東莞城市化和工業化快速發展，大量工廠的出現，給農業土壤帶來了嚴重的污染過，特別是土壤重金屬污染。經過調查，珠江三角洲典型地區中山市與東莞市鉛、鎘的污染比較嚴重，平均有13.2%的蔬菜樣品中鉛與鎘的含量超過國家衛生標準的允許量[2]。土壤中鎘污染為5種重金屬中最嚴重，平均污染指數超過警戒線4倍，為嚴重污染等級[1]。東莞市菜地土壤整體受到了輕度的重金屬污染，以西北部污染較為嚴重，東北部污染最輕[3]。東莞市土壤中主要受到Cd和Hg污染，許多蔬菜對重金屬都有積累能力，例如芥蘭對汞和鉻積累的能力較強，空心菜、白菜和油菜對鉛、鎘的積累能力強。
2 蔬菜重金屬污染來源
2.1 大氣污染
東莞市有一些大型的蔬菜基地位于交通繁忙地帶或毗鄰高速公路。大氣污染主要來源于工業生產、汽車尾氣排放。大量的有害氣體和粉塵中含有重金屬。氣體中的重金屬經過自然沉降和水沉降進入土壤。污染物以二氧化硫、煙塵和粉塵為主，其次還有氮氧化物、一氧化碳、硫化氫、氟、鉛等。
2.2 水污染
東莞市的蔬菜用地環境受到周邊企業工業“三廢”、城鎮生活垃圾和農業垃圾等涌入河道，使得河道里的水資源受到污染，污水中的重金屬隨著灌溉進入農田。
2.3 土壤污染
土壤污染表現在肥料元素積累過多、多種重金屬污染嚴重、農藥和有機物污染物殘留量高等方面。過度施肥造成土壤酸化，導致土壤鹽漬化，土壤中的污染物主要包括Hg、Cd、As、Zn、Pb等重金屬。
3 防治措施
隨著社會的不斷發展，環境污染問題日益突出。蔬菜重金屬污染具有潛伏性、地域性、長期性、難治理性等特點，其防治應堅持“預防為主，防治結合、綜合治理”的基本方針。針對東莞蔬菜重金屬污染提出幾點防治措施。
3.1 合理規劃蔬菜生產基地
隨著社會工業經濟的不斷發展，城鎮化水平不斷提高，工業產區與農業生產區不斷向郊區轉移。蔬菜生產基地應該遠離工業產區和城市生活污染區，選擇環境較好的地區作為蔬菜生產基地。除此之外，對基地的環境要進行實時動態監測與評價。
3.2 隔絕污染源，控制重金屬流入食物鏈
治理重金屬污染問題，首先最重要的是從源頭上做起，控制和消除污染源。在農業生產方面，減少化肥和農藥的使用量，減少其在土壤中的殘留。此外，對于用來灌溉的水源，要制定相應的標準，禁止使用污水進行灌溉。土壤中的重金屬主要通過植物的吸收積累，進而通過食物鏈對人體造成危害。因此，控制植物對重金屬的吸收，可減少其在植物可食部分的積累量。
3.3 根據不同蔬菜累積重金屬的能力，合理布局
對于不同區域主要污染重金屬，篩選出選擇可食部分低累積重金屬的蔬菜作物或對污染重金屬有強抗性的蔬菜品種栽培，并合理安排茬口進行輪作。
3.4 改良土壤結構，提高土壤重金屬污染的抵抗能力
從源頭上改善土壤的組成與結構，從而減少土壤中的重金屬，降低作物對重金屬的吸收累積量。改變土壤中重金屬的存在形態，如增加有機肥的使用量，可增加土壤膠體對重金屬的吸附能力，使得重金屬元素不易被作物吸收，也可促使土壤中某些重金屬的形態發生變化，從而有效降低其毒性[4]。
4 參考文獻
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土壤微生物重金屬污染
0引言
所謂土壤重金屬污染是指由于人類活動，使重金屬含量明顯高于原有含量，并造成環境質量惡化的現象。面對土壤重金屬污染的加劇，迫切需要監測和防治重金屬污染的有效措施。近幾年興起的微生物修復，引起人們越來越多的關注。
1重金屬對土壤微生物生物量的影響
土壤微生物生物量在一定程度上能代表參與調控土壤中能量和養分循環以及有機質轉化的對應微生物的數量。Dar研究指出砂壤土、壤土和粘土中施用0.75%的污泥，土壤微生物生物量碳增加7%-18%左右，砂壤土中增加較明顯，壤土和粘土中則較少。Khan等試驗研究了鎘和鉛對紅壤中微生物的影響，當其濃度分別為30 ng/g和150 ag/g時導致生物量顯著下降。
2重金屬對微生物活性的影響
2.1重金屬污染對土壤基礎呼吸的影響
土壤呼吸是土壤與大氣交換CO2的過程，是土壤碳素同化和異化平衡的結果。Fliebbach等報道在土壤中施人含低濃度重金屬和高濃度重金屬的淤泥時，其土壤呼吸強度會隨著重金屬濃度的增加而上升。Chander等研究認為，含高濃度重金屬的土壤中微生物利用有機碳更多地作為能量代謝，以CO2的形式釋放，而低濃度重金屬的土壤中微生物能更有效地利用有機碳轉化為生物量碳。
2.2重金屬污染對土壤酶的影響
酶是一種生物催化劑，土壤中進行的各種生物化學過程，都是在酶的參與下實現的。Marzador等研究指出，在Pb污染土壤中脫氫酶活性的大小明顯地受土壤水分含量的影響，但土壤水分變化對磷酸酶活性的影響不十分明顯。因此，磷酸酶活性被認為是評價Pb污染土壤的一種較為合適的指標。
2.3重金屬污染對土壤生化作用過程的影響
通常把土壤生化作用強度作為土壤微生物活性的綜合指標之一。Wilke研究了幾種重金屬和非重金屬污染物（如Cd、Cr、Pb）如對氮素轉化的長期影響，發現除Se和Sn外，其它污染物均能抑制有機氮素的礦化作用。重金屬污染引起微生物體內代謝過程的紊亂，也影響微生物的代謝功能，而微生物生理生化反應必然影響到土壤的生化過程，改變了土壤的質量狀況。
3土壤重金屬污染的微生物修復
微生物本身及其產物都能吸附和轉化重金屬。微生物還可以通過直接、間接的代謝活動溶解重金屬離子。代謝產生的有機酸和氨基酸可溶解重金屬及含重金屬的礦物，也可以加速重金屬元素從風化殼中的釋放。
鑒于土壤微生物本身對重金屬的吸附和轉化，國內外已經開展了對微生物的金屬抗性和生物修復的可行性研究，并將此技術應用于實踐。這必將緩解土壤重金屬污染的嚴重局面，帶來健康的環境。充分利用微生物在土壤修復方面的特性，加強微生物修復的綜合技術的研究，是治理不同重金屬污染土壤的有效措施。
參考文獻：
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關鍵詞：金屬礦山；土壤重金屬污染；現狀；修復措施
中圖分類號： TD21 文獻標識碼： A
礦產資源作為人們生產生活的基本，這種資源的開發利用為發展國民經濟起到重要推動力的同時，也引發了比較嚴峻的環境問題。我國部分地區礦產資源豐富，隨著現代化工業的快速發展，越來越多的金屬礦山被開采，隨著礦山開采年份的延長，礦山周邊土壤環境中重金屬污染現象越來越嚴重，并逐漸為人們所關注，一旦土壤環境中的重金屬積累到一定程度就會引起土地退化、地表水和地下水污染，并通過植物進入食物鏈被人或動物攝取，危害人體健康。因此，有必要對這一問題進行密切關注，并采取相應的防治措施。
1、金屬礦山土壤重金屬污染和危害
1.1金屬礦山土壤重金屬污染的來源
金屬礦山周邊土壤中的重金屬, 除本身由于地球化學作用而可能造成背景值偏高外,其它則主要來源于金屬礦產開采、洗選、運輸等過程中廢氣、廢水的排放及固體廢物的堆放。露采或坑采的鉆孔、爆破和礦石裝載運輸等過程產生的粉塵和揚塵中含有大量的重金屬, 經過雨水的淋溶進入周邊土壤；廢水主要包括礦坑水，選礦、冶煉廢水及尾礦池水等，廢水以酸性為主, 以含有大量重金屬及有毒、有害元素為特征。有色金屬工業固體廢棄物主要是指在開采過程中產生的剝離物和廢石, 以及在選礦過程中所排棄的尾礦，這些固體廢物若在露天堆放，容易迅速風化，并通過降雨、酸化等作用向礦區周邊擴散, 從而導致土壤重金屬污染。
1.2金屬礦山土壤重金屬污染的影響
土壤重金屬污染的影響主要體現在以下三點：首先，淋溶作用。是指在降水的淋溶作用土壤中的重金屬向下滲透到深層土壤或地下水層。其次，被人或動物的吸入。由于受污染的土壤直接暴露在環境中，人或動物就會通過土壤顆粒物等形式直接或間接地吸入到體內。從而損壞人或動物健康。最后，就是通過植物吸收利用進入食物鏈，進而對食物鏈上的生物產生毒害。
1.3金屬礦山土壤重金屬污染的特點
與其它污染形態有所不同的是, 金屬礦山含重金屬廢棄物種類繁多，并且土壤重金屬污染有其自身特點，對環境的危害方式和污染程度都不一樣，主要表現為:第一點，土壤重金屬污染往往要通過對土壤及農作物樣品進行監測后才能確定，具有滯后性和隱蔽性。第二點，重金屬在土壤中不容易遷移、擴散和稀釋，很容易在土壤中不斷積累而超標，具有累積性。第三點，重金屬污染的自然降解是非常困難的, 積累在土壤中的重金屬很難靠稀釋作用和自凈作用來消除，具有難治理性和不可逆性。
1.4金屬礦山土壤重金屬污染的危害
土壤被污染后，大部分污染物質能較長時間存在于土壤環境中,難以消除，易被人們所忽視。土壤重金屬污染的主要危害包括:首先，影響植物生長。土壤中的重金屬通過雨水淋溶作用向下滲透, 不僅會導致地下水的污染，還會被金屬礦山周圍的植物吸收，影響植物的生長發育。其次，危害人體健康。受污染的土壤直接暴露在環境中,為人或動物所吸收后，會嚴重危害人體健康。最后，降低土壤的生態功能。重金屬污染能明顯影響土壤的理化性質，進而降低土壤微生物量和活性細菌量，減少土壤系統中的生物多樣性, 從而影響土壤生態結構和功能的穩定。
2、金屬礦山土壤重金屬污染的治理途徑
2.1物理方法
物理修復是借助物理手段去除土壤中污染物的技術。分為熱力修復、蒸汽浸提修復等熱處理，及 電動力學修復、壓裂修復、穩定化修復、物理分離修復工程措施法。一般情況下，熱處理法主要針對汞污染，效果比較明顯，但工程量較大，耗能較多，且易使土壤有機質和土壤水遭到破壞。而工程措施是利用外來重金屬多富集在土壤表層的特性，去除受污染的表層土壤后，將下層土壤耕作活化或用未被污染活性土壤覆蓋，從而將耕作層土壤中的重金屬濃度降至臨界濃度以下。
2.2物理化學方法
物理化學方法通常分為三種：一種是電動修復法。這是一門新的經濟型土壤修復技術，在不攪動土層的基礎上，在包含污染土壤的電解池兩側施加直流電壓形成電場梯度,土壤中的重金屬通過電遷移、電滲流或電泳的途徑被帶到位于電解池兩極的處理室中并通過進一步的處理，從而實現污染土壤樣品的減污或清潔。一種是土壤淋洗法。是指利用有機或無機酸等淋洗液將土壤固相中的重金屬轉移至液相中,再把富含重金屬的廢水進一步回收處理。一種是玻璃化技術法。對某些特殊重金屬利用電極加熱將重金屬污染的土壤熔化，冷卻后形成比較穩定的玻璃態物質。
2.3化學方法
化學修復是利用加入到土壤中的化學修復劑石灰、 沸石、 鈣鎂磷肥等與污染物發生化學反應，有效降低重金屬的水溶性、 擴散性和生物有效性,促使土壤中的重金屬元素轉化為難溶物，從而使污染物被降解或毒性被去除或降低的修復技術。
2.4農業方法
農業生態修復是近幾年新興的修復技術，是因地制宜地調整一些耕作管理制度，在重金屬污染土壤中種植不進入食物鏈的植物，選擇能降低土壤重金屬污染的化肥，或增施能夠固定重金屬的有機肥等措施來降低土壤重金屬污染，從而改變土壤中重金屬的活性，降低其生物有效性，減少重金屬從土壤向作物的轉移，從而達到減輕其危害的目的。
2.5生物方法
污染土壤的生物修復分為植物修復技術、微生物修復技術和動物修復技術。植物修復技術是指利用自然生長或遺傳工程培育的植物及其共存微生物體系，清除污染物的一種環境治理技術。微生物修復技術是指利用土壤中某些微生物的生物活性對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，把重金屬離子轉化為低毒產物，從而降低土壤中重金屬的毒性。動物修復技術是指利用土壤中某些動物能吸收重金屬的特性，在一定程度上降低污染土壤中重金屬含量。與其它治理重金屬污染的技術相比生物修復技術設施較簡便、投資較少、無二次污染，但是治理效率低。
3、今后的發展方向
在各種修復技術中，工程修復技術雖然效果好，但費用昂貴，難以用于大規模污染土壤的改良，而且常常導致土壤結構破壞、生物活性下降和土壤肥力退化。而農業措施雖然周期長，但只適用于輕度污染的土壤。生物修復費用低廉，而且能帶來一定的經濟效益，還具有一定的生態效益，是一種較為理想的方法，但也存在著對土壤肥力、氣候、水分、鹽度等自然和人為條件要求嚴格、對一種或兩種重金屬選擇性修復等問題。植物修復技術作為一種新興高效、綠色廉價的生物修復途徑，現已被科學界和政府部門認可和選用，并逐步走向商業化。盡管存在上面這些難點， 重金屬污染土壤的植物修復技術作為一種新興的環境友好型修復技術，在今后環境污染治理中有望發揮不可替代的作用。
4、結語
近年來，我國金屬礦業迅速發展，所造成的重金屬污染日益加劇，而現有的重金屬污染土壤的修復技術很多雖然很多，但都有其局限性，難以達到預期效果，因此，還需要將多種修復技術科學地結合起來綜合應用，取長補短，才能達到更好的效果。
參考文獻：
關鍵詞：重金屬土壤 生態治理 示范
1 概述
土壤是國家最重要的自然資源之一，是人類賴以生存的物質基礎，也是生態環境的重要組成部分。近年來，隨著工礦業的迅速發展，土壤重金屬污染已日益嚴重，危及人類健康，已成為不可忽視的環境問題。
目前我國土壤污染的總體形勢相當嚴峻。一是土壤污染程度加劇。據不完全統計，目前全國受污染的耕地約有1.5億畝，污水灌溉污染耕地3250萬畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬畝，合計約占耕地總面積的1/10以上。二是土壤污染危害巨大。據估算，全國每年遭重金屬污染的糧食達1200萬噸，造成的直接經濟損失超過200億元。土壤污染造成有害物質在農作物中積累，并通過食物鏈進入人體，引發各種疾病，最終危害人體健康。土壤污染直接影響土壤生態系統的結構和功能，最終將對生態安全構成威脅。三是土壤污染防治基礎薄弱，土壤污染尤其是重金屬污染治理成本高且很難徹底根除。
廣西是經濟欠發達地區，特別是山區，人多地少，土地資源非常珍貴，礦區的土壤被污染后給當地的農業生產和人民生活帶來了嚴重影響，要解決歷史遺留的土壤重金屬污染問題，需要大量的資金，地方政府和農民都難以承受。因此以生物修復技術為理論基礎，研究對廣西重金屬污染土壤進行安全高效的生態治理模式，創建適合于廣西經濟和環境條件的生態治理示范基地，為“十二五”廣西重金屬污染防控提供有力的技術支撐十分必要的。
2 系統分析與設計
廣西西南部土壤屬于赤紅壤，呈酸性至強酸性。在酸性條件下重金屬的生物有效性比堿性條件下高，且土壤酸性也不利于植物生長。如何讓土壤中的重金屬最快最多的遷移至植物地上部分，是植物修復生態處理技術的核心和關鍵，其中涉及土壤，土壤微生物和植物三者的相互作用。土壤的重金屬污染種類和程度，土壤的酸堿度，土壤的養分等基本理化性質，包括土壤中的微生物種類等，均對植物吸收和積累重金屬產生直接的影響。對植物來說，植物生長速度和地上部生物量，植物地上部對重金屬的積累機制等直接決定了植物修復的效果。針對廣西典型酸性土壤特征，本研究提出開發一套符合廣西地理氣候特點和經濟發展水平的重金屬污染土壤生態處理技術，并建立示范工程。
主要研究內容包括：示范點的土壤改良措施研究、植物的選定、大田試驗及土壤改良。
總體技術路線如下：
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3 項目實施
根據調查結果，確定項目實施地點定于大新縣鉛鋅礦場區附近某一水稻田。試驗田面積約280m2。將示范地點的土壤采回，通過盆栽和小區試驗，選定重金屬超積累植物、低積累植物主栽品種及套種方式；篩選出合適的土壤改良措施。
大田試驗：在添加土壤改良劑石灰，泥炭，海泡石的基礎上種植東南景天，紅蛋和玉米，研究不同套種方式和不同改良劑對修復效果的影響。
在添加泥炭，有機肥，硫酸銨，尿素等不同N肥的基礎上種植東南景天，玉米和紅麻，研究不同套種方式和不同施肥方式對修復效果的影響。
3.1 土壤重金屬的去除效果：采用收獲植物地上部所帶走的重
金屬質量占40cm表層土壤重金屬質量之比來計算生態系統的清除率。2009年，通過石灰＋泥炭處理土壤，種植東南景天和玉米，該植物生態修復系統對Zn和Cd的清除率分別為1.4%和7.6%。2010年通過石灰＋泥炭處理土壤，種植東南景天和玉米，該植物生態修復系統對Zn和Cd的清除率分別達到2.4%和5.2%。通過兩年兩次實驗，植物生態系統對該示范點的土壤Zn和Cd清除率可達3%以上。
在無進一步污染情況下，通過本項目的實施，預計將土壤Zn降低至農田土壤安全標準需要25-30年，將土壤Cd降低至農田土壤安全標準需要10-15年。
3.2 對生態環境的恢復效果：本項目的示范點原先是當地農民
種水稻的水田。由于重金屬污染嚴重，由國家補貼已不讓繼續種植水稻。在春季雨水多發時節，土地表面有一些雜草生長。到夏季至秋冬季，雨水偏少，當地無其他灌溉措施，土壤干旱時雜草不生，土壤嚴重，對當地生態環境造成很大影響。通過本項目的實施，使植物全部覆蓋的土壤，減少水土流失，防止土壤粉塵進入空氣中，凈化當地空氣，美化環境，保持生態平衡，提高當地居民的生態環境質
量。
3.3 增加農民的經濟收入：由于耕地荒置造成當地農民的經濟收入減少。本項目通過套種紅麻和東南景天，可以在一定程度上增加一些經濟收入。收獲的東南景天可用于提取次生產物－紅麻由于不是食用作物，其纖維中的重金屬積累量較低，不會造成食品安全危害。
4 結論與討論
通過本項目的實施，最終形成了一套適用于廣西酸性土壤特點和廣西經濟發展條件的生態治理模式。
該模式包括以下三個方面：
一是土壤改良措施：受重金屬污染的土壤往往酸性強，土壤嚴重板結，營養成份低，因此在種植植物前必須對土壤進行改良。根據土壤的pH、板結情況及營養成分，添加以石灰、泥炭及有機肥按一定比例混合形成的土壤改良劑，從而改善土壤狀況，提高植物的存活率。將土壤改良劑施到土地上再通過機器深翻，把土壤改良劑與土壤顆粒充分混勻，再適當灌水平衡。
二是植物吸收技術：在土壤改良的基礎上，以東南景天為吸收和積累重金屬的關鍵植物，輔以低積累玉米或紅麻等經濟作物與東南景天間套種，在實現修復功能的同時保證農戶一定的經濟收入。其中東南景天種植密度為15×15cm，玉米種植密度為40×50cm。玉米采用穴播，每穴2粒種子，一年兩季（根據各地實際情況而定）。種植的第一年，屬于東南景天養護期，僅收獲2次（10月及次年3月），第二年起每年可收獲東南景天3次（每年6月和10月及次年3月）。如果東南景天套種玉米，每年玉米可收獲2次（6月及10月），如果東南景天套種紅麻，每年紅麻收獲1次（10月）。生長期間，每次施適當有機肥作為基肥，在生長1-2個月后可追施N肥或復合肥20公斤/畝。
三是收獲及處理方案：東南景天的收獲方式為離地面10公分以上割斷地上部分，曬干，交由相關部門處理。玉米需要做重金屬檢測，達標部分可用于飼料或相關用途；若重金屬含量超出飼料衛生標準，只能用作生產生物燃料。紅麻若檢測達標可用于麻類纖維等相關用途，若重金屬含量超標則需交由相關部門處理。
綜上所述，本項目以廣西典型酸性土壤為研究對象，篩選出最佳的土壤改良措施和植物主栽品種及套種方式，利用土壤－微生物－植物自然生態系統自身的凈化和清除能力，開發一種全生態型治理土壤重金屬污染技術，并進行了大田試驗。通過兩年大田試驗結果證明，該技術可將土壤中Zn和Cd降低3％以上，達到考核指標的要求。
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關鍵詞：危害 重金屬污染 土壤修復
土壤是地球表面的疏松表層，它是人類賴以生存的重要自然資源，并且在生態環境中占有重要地位。而近年來，隨著工業的快速發展和鄉鎮城市化，土壤重金屬污染日益嚴重，由此會破壞人類生態環境，從而影響人們的健康，因此，土壤重金屬污染的修復技術已成為一個研究熱點。
一、土壤重金屬污染的危害
隨著工農業的快速發展，多種工業如采礦、冶煉、電鍍、廢電池處理、金屬加工等的排放以及農業中各種農藥，化肥的施用均是土壤重金屬污染的來源。據報道，全世界平均每年排放Hg約1.5萬噸，Cu 340萬噸，Mn 1500萬噸，Pb 500萬噸，Ni 100萬噸[1]。土壤重金屬污染具有污染面積達、積累時間長、不易被微生物降解、有明顯的生物富集作用等特點，被重金屬污染的土壤會嚴重影響到農作物的生長和發育，從而導致農作物的減產并污染農作物。安志裝等人[2]研究發現鎘與巰基氨基酸和蛋白質的結合會引起氨基酸蛋白質的失活，甚至使植物死亡。另外，土壤中的重金屬會被農作物吸收并在農作物體內富集，通過食物鏈進入人體，從而嚴重危害人體健康。
二、土壤重金污染修復技術
1.物理化學修復技術
1.1化學固化
化學固化法指的是通過在土壤中加入土壤固化劑來改變土壤的有機質含量、礦物組成、pH值和Eh值等理化性質，再經重金屬的吸附或共沉淀作用來調節其在土壤中的移動性，從而降低其共生物有效性。固化劑將污染土壤中的重金屬固定后，不僅可以減少重金屬通過徑流和淋洗作用對地表水和地下水的污染，而且被污染的土壤還有可能重建植被[3]。雖然化學固化法可以固化土壤中的重金屬，但固化劑只是改變重金屬在土壤中的存在形態，重金屬仍留在土壤中，因而該方法還有待進一步的研究探討。
1.2電動修復
電動修復是近年來快速發展的技術，其作用機理是將電極對插入被污染的土壤中，在通入微弱電流形成電場，使土壤中的重金屬在電場形成的各種電動力學效應下定向移動，在電極區附近富集，從而將重金屬處理或分離。
對于低滲透的粘土和淤泥土的修復，電動修復是常用的技術。鄭喜坤等人[4]研究了電動修復技術對沙土中Pb2+、Cu3+等重金屬離子的去除效果，結果表明，重金屬離子的去除率達99%以上。電動修復技術是一種原位修復技術，它可以有效的去除土壤中的重金屬離子，并且經濟效益好，是一種可行的修復技術。
1.3土壤淋洗
土壤淋洗是一種適用于治理大面積重廢污染土壤的方法。所謂淋洗，是指利用提取劑（包括有機或無機酸、堿、鹽、表面活性劑和聚合劑等）將土壤中的固相重金屬轉化為液相，土壤在經水淋洗處理后可歸回原位利用，而對于富含重金屬的廢水也可進行回收處理，從而達到修復土壤的目的[5]。吳華龍等人[6]研究了被銅污染土壤修復的有機調控機理，研究結果表明，外加EDTA對降低紅壤對銅的吸收率與加入的EDTA量的對數量顯著負相關。土壤淋洗法雖然處理量大，處理效率高，但會造成二次污染，因此，尋找一種既能提取各種形態重金屬又不破壞土壤結構的提取劑將成為土壤淋洗法的研究熱點。
2.植物修復
植物修復是指在被重金屬污染的土壤中，種植某種特定的植物，利用該植物對重金屬的耐性和超富集作用將重金屬移出土壤，使土壤中的重金屬降低到可接受的濃度，達到重金屬污染修復的目的。
根據其修復過程和作用機理可將植物修復技術分為4種：①植物萃取技術，即利用超富集植物將重金屬從土壤提取出來，并將其轉移，貯存到地上部分，然后通過植物收割來對重金屬進行集中處理的過程[7]。韋朝陽等人[8]研究發現了一種大葉井口草，它對As的富集有明顯的效果，其地上部分最大含量可達694mg/Kg。②植物固化技術，即利用耐金屬植物及其根系微生物的一些生物化學作用降低重金屬的活性，使其固化，從而減少對土壤的危害。該方法主要適用于有機質含量的礦區污染土壤的修復。③根圈生物技術，即利用植物根際分泌物和根際脫落物刺激細菌和真菌的生長，通過細菌和真菌對重金屬的吸附固定作用，是重金屬礦化的過程。④植物揮發技術，即利用植物根系的吸收、積累和揮發作用減少土壤中一些揮發性污染物，及植物將污染物吸收到體內后將其轉化為氣態物質釋放到大氣中[9]。
3.工程措施
工程措施是比較經典和傳統的修復土壤重金屬污染的方法，主要包括客土、換土及深耕翻土等方法。通過客土、換土或者將深耕翻土與污土混合，使土壤中重金屬的含量降低，減少重金屬對土壤植物的毒害，從而使農產品達到食品衛生標準[10]。
客土法是將干凈的土壤覆蓋在已受污染的土壤上混勻，從而降低土壤中污染物的濃度；換土法是用干凈的土壤代替受污染的的土壤，對于換出的土壤應進行處理，防止二次污染的發生；深耕翻土是將表層已受到污染的土壤翻至深層，從而使土壤中污染物的濃度降低。
三、結語
目前運用于修復土壤重金屬污染的技術有很多，但每種修復技術對于土壤重金屬污染修復均有一定的弊端，并且對于不同類型的土壤受重金屬的污染的程度的不同，單一的使用某種技術并不能達到理想的效果，因此，在實際應用中，應綜合多種修復技術的優點，互取優勢，研究出新型的具有高效，低耗的修復技術。
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關鍵詞：礦區 重金屬污染 物理修復 化學修復 生物修復
The research progress of remediation methods on heavy metal contaminated mining lands
ZHANG Zhi-Ming, HUANG Zhan-Bin, SHAN Rui-Juan, SUN Peng-Cheng
School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing, 100083, China
Abstract：The problem of heavy metal pollution in processing of mineral resource development becomes serious, and the remediation method is a very important topic. This paper analyzed the methods of physical remediation, chemical remediation and biological emediation for heavy metal remediation in mining lands, and points out the characteristics of each method. By analyzing, the article proposed that joint remediation, phytoremediation, and chemical modified materials remediation are important directions of heavy metal contaminated soil remediation.
Key words: mining land; heavy metal pollution; physical remediation; chemical remediation; biological remediation
1. 引言
我國礦產資源豐富，為國家經濟建設做出了巨大的貢獻，是工業經濟的重要支柱，促進了社會進步，但在礦產開采和冶煉過程中也存在一系列嚴重的環境問題。
首先，礦產開采會占用大片土地，并可能造成地質災害。在采礦的過程中產生大量的礦渣，包括選礦渣、尾礦渣及生活垃圾等。據統計，中國鐵礦石開采經選礦后68%以上為尾礦，黃金礦開采選礦后幾乎100%為尾礦[1]。超過90%的礦區廢棄物采取堆放處理，占用了大片的土地。我國礦山多為地下開采，常常導致地表裂縫與塌陷，嚴重危及到地表的人類活動。
其次，礦山開采過程破壞生態環境，造成環境污染。礦區大片植被遭到破壞，表土剝離，加劇了水土流失，引起了土壤退化，導致生態失衡。礦產開采中產生的廢棄物成分復雜，含有大量的酸性、堿性或有毒的物質，這些物質能對周邊地區造成嚴重的影響。
許多礦物有重金屬伴生，礦物開采過程中常產生重金屬污染。重金屬具有長期性，穩定性和隱蔽性的特征，同時重金屬元素會在植物體內積累，并通過食物鏈富集到動物和人體中，誘發癌變或其他疾病[2]，危害人類健康。如鉛中毒會影響人的神經系統、造血系統和消化系統等，鎘中毒則會引起骨痛病。礦區土壤重金屬污染已不容忽視，到了亟待解決的地步。
礦區固體廢棄物和礦山酸性廢水是礦區土壤中重金屬的主要來源。尤其是在Pb/Zn礦、Fe/S礦的開采過程中, 尾礦廢石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的沖洗和雨水的淋濾下進入土壤并累積起來。而酸性廢水則使礦區中的重金屬元素活化，以離子形態遷移到礦區周邊的農田土壤或河流中，導致土壤和河流中重金屬含量遠遠超過背景值[3]，影響農產品品質和飲水健康。另外，在礦石采礦、運輸及排土過程中，塵埃污染也是礦區周邊土壤中重金屬的一個來源。
在發達國家和地區，礦區廢棄地治理已達50%以上[4]，而我國還不到10%。近年來，我國開始重視礦區重金屬污染的治理，如中國污染場地修復科技創新與產業發展論壇中來自全國各地的重金屬污染場地修復專家一起商議湖南重金屬污染礦區的治理措施，并對各方法的實用性做了分析。土壤重金屬的各個修復方法可以降低重金屬的濃度或生物可利用度，降低對生態環境及人類健康的危害。
重金屬污染土壤的修復中，方法的選擇至關重要。本文在闡述了重金屬污染土壤的基本修復原理后，著重分析了土壤重金屬污染的物理修復法、化學修復法和生物修復法，為土壤中重金屬的去除、固化及鈍化提供了理論依據。
2. 重金屬污染土壤的修復技術
國內外用來修復土壤污染的方法較多，在具體的應用過程中多為交叉使用，一般分為三大類，即物理修復方法、化學修復方法和生物修復方法[5]。其修復原理如下：
（1）加入化學改良劑轉化重金屬在土壤中的存在化學價態和存在形態，使其固化或鈍化?；蛘卟捎梦锢硇迯偷确椒ǎ怪亟饘僭谕寥乐蟹€定化，降低其對植物和人體的毒性；
（2）利用重金屬累積植物、動物、微生物吸收土壤中的重金屬，然后處理該生物或者回收重金屬；
（3）將重金屬變為可溶態、游離態，然后進行淋洗并收集淋洗液中的重金屬，達到降低土壤中重金屬含量的目的[5]。
3. 物理修復法
物理修復法是基于機械物理的工程方法，它主要包括客土、換土和翻土法、電動修復法和熱處理法三種。
3.1 客土、換土和翻土
客土法是指向被重金屬污染的土壤中加入大量干凈土壤，覆蓋在土壤表層或混勻，使重金屬濃度降低至低于臨界危害濃度，從而達到減輕污染的目的[6]。對移動性較差的重金屬污染物（如鉛）采用客土法時，相對較少的客土量也能滿足要求，可減少工程量。
換土法是指把受重金屬污染的土壤取走，代之以干凈的土壤。該方法適用于小面積嚴重污染的地區，以迅速地解決問題，并防止污染擴大化。此方法要求對換出的受污染土壤進行妥善處理，以防止二次污染[7]。
翻土法是指深翻土壤，使表層的重金屬污染物分散到更深的土層，達到減少表層土壤污染物的目的。
在礦區重金屬治理的過程中，換土法治理較為徹底，而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金屬污染物，相反把重金屬繼續留在土壤中，因此這兩種方法只適用于移動性差的重金屬污染物，以免土壤中重金屬污染物對地下水造成污染。
3.2 電動修復
電動修復法是由美國路易斯安那州立大學研究出的一種治理土壤污染的原位修復方法，該方法近年來在一些歐美發達國家發展很快。它適合修復低滲透粘土和淤泥土，可以控制污染物流向[8]。
在電動修復過程中，利用天然導電性土壤加載電流形成的電場梯度使土壤中的重金屬離子（如鉛、鎘、鋅、鎳、鉬、銅、鈾等）以電遷移和電透滲的方式向電極移動，然后在電極部位進行集中處理。鄭喜坤等[9]在沙土上的實驗表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金屬離子的除去率可達90%以上。該方法不攪動土層，且修復時間較短[10]，是一種可行的修復技術。
3.3 熱處理
熱處理法是利用高頻電壓釋放電磁波產生的熱能對土壤進行加熱，使一些易揮發性有毒重金屬從土壤顆粒內解吸并分離，從而達到修復的目的[11]。該技術可以修復被Hg和As等重金屬污染的土壤。
雖然物理修復方法取得了一定的成果，但其還存在局限性?？屯痢Q土和翻土法操作起來花費具大，破壞土壤結構，使土壤肥力下降，同時還依然需要對換土進行堆放或處理；電動修復法在實際運用中受其他多種因素影響，可控性差；熱處理法對氣體汞不易回收。
4. 化學修復法
4.1 化學改良劑
該方法是指向重金屬污染土壤中添加化學改良劑，通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，改變其在土壤中的存在形態，使其鈍化后減少向土壤深層和地下水遷移，從而降低其生物有效性。
常用的化學改良劑有石灰、碳酸鈣、沸石、硅酸鹽、磷酸鹽等，不同改良劑對重金屬的作用機理不同。
如施用石灰或碳酸鈣主要是提高土壤pH值，促使土壤中鎘、銅、汞、鋅等元素形成氫氧化物或碳酸鹽等結合態鹽類沉淀。
如當土壤pH>6.5時，Hg就能形成氫氧化物或碳酸鹽沉淀[12]。沸石是一種堿土金屬礦物，通過吸附、離子交換等降低土壤中的重金屬生物有效性。黃占斌等指出對于鉛、鎘復合污染土壤，環境材料腐殖酸對鉛有顯著固定作用，而高分子材料SAP及材料組合（腐殖酸、高分子材料SAP和沸石）對鎘起到明顯固定作用。A.Chlopecka等發現沸石、磷石灰等能降低重金屬Pb、Cd的移動性，且能夠減少玉米和大麥對重金屬Pb、Cd的吸收量。
4.2 化學淋洗
化學淋洗修復法是指在重力或外壓下向污染土壤中加入化學溶劑，使重金屬溶解在溶劑中，從固相轉移至液相，然后再把溶解有重金屬的溶液從土層中抽提出來，進行溶液中重金屬的處理過程[15]。利用此方法開展修復工作時，既可以在原位進行，也可采用異位修復[16]。
原位化學淋洗修復法要在污染地進行全部過程，包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液處理等。
由于原位化學淋洗過程形成了可遷移態污染物，因此要把處理區域封閉起來避免污染擴大化；異位化學淋洗修復法則要把重金屬污染土壤挖掘出來，用化學試劑清洗，以去除重金屬，再處理含有重金屬的廢液，最后清潔后的土壤可以回填或作其他用途。
化學淋洗法的關鍵在于試劑的選擇，可用來淋洗土壤重金屬的試劑主要有鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氫氧化鈉、EDTA等?，F已證明EDTA是針對重金屬污染最有效的提取劑，但其價格昂貴，且對EDTA的回收還存在技術問題[17]。
5. 生物修復法
生物修復法是通過植物、微生物或者動物的代謝活動，降低土壤中重金屬含量方法。它主要包括植物修復法、微生物修復法、動物修復法和菌根修復法四種。
5.1 植物修復
植物修復是將對重金屬有超累積能力的植物種植在污染土壤上，待植物成熟后收獲并進行妥善處理（如灰分回收）。
通過該種植物可將重金屬移出土壤，達到治理污染的目的。對于修復重金屬污染土壤，植物修復法主要有植物鈍化、植物提取和植物揮發三種。
植物鈍化是指利用植物根系分泌物降低重金屬的活性，從而減少重金屬的生物毒性和有效性，并防止其進入地下水和食物鏈，減少對人類健康的威脅。
如植物分泌的磷酸鹽與土壤中的鉛結合成難溶的磷酸鉛，使鉛得到固化。除直接與重金屬發生作用外，根系分泌物導致的根際環境pH值和Eh值的變化也可轉變重金屬的化學形態，使重金屬固化在土壤中。
但是這種方法并未將重金屬去除，因此環境條件的改變仍有可能活化重金屬。
植物提取是指利用重金屬超累積植物從污染土壤中吸收重金屬，并將其轉移、儲存在植物地上部分（莖或葉），隨后收割地上部分并集中處理其中的重金屬，從而達到降低土壤重金屬含量的目的。蔣先軍等發現，印度芥菜對銅、鋅、鉛污染的土壤有良好修復效果。夏星輝[22]指出蕨類植物對鎘的富集能力很強，楊柳科能大量富集鎘，十字花科的蕓苔能富集鉛，芥子草能富集鉛、錫、鋅、銅等。在英國和澳大利亞等國家，一些對重金屬有高耐受性的植物的培育已經商業化。
植物揮發是指植物將其吸收的重金屬轉化為可揮發態，并揮發出植物的過程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+，然后使之轉化成氣態HgO后，通過蒸騰作用從葉片蒸發出來。這種方法只適用于具有揮發性的重金屬污染物，應用范圍較小。同時，該方法將污染物轉移到大氣中，對大氣環境造成一定影響。
5.2 微生物修復
微生物修復法是利用微生物對重金屬的親和吸附作用將其轉化為低毒產物，從而降低污染程度。
雖然微生物不能直接降解重金屬，但其可改變重金屬的物理或化學特性，進而影響重金屬的遷移與轉化。微生物修復重金屬污染土壤的機理包括生物吸附、生物轉化、胞外沉淀、生物累積等。通過這些過程，微生物便可降低土壤中重金屬的生物毒性[23]。
由于細胞表面帶有電荷，土壤中的微生物可吸附重金屬離子或通過攝取將重金屬離子富集在細胞內部。微生物與重金屬離子的氧化還原反應也可降低重金屬的生物毒性，如在好氣或厭氣的條件下，異養微生物可將Cr6+還原為Cr3+，降低其毒性。杜立棟等[24]從鉛污染礦區土壤中篩選出一株青霉菌，對人工培養基中有效鉛的去除率達96.54%，且富集效果比較穩定，可應用于鉛污染礦區土壤的生物修復。
5.3 動物修復
土壤重金屬污染的動物修復是指利用土壤動物在自然條件或人工控制下，在污染土壤中生長、繁殖等活動過程中對污染物進行富集和鈍化等作用，從而使污染物降低或消除的一種修復技術。
在評價污染物的生態學危害研究中，科研工作者對土壤動物并未給予足夠的重視，所以與微生物修復相比，國內外的相關報道還不多。而在眾多土壤動物中，普遍認為蚯蚓是改良土壤的能手，并且對土壤污染具有指示作用，具有巨大的修復污染土壤潛力。
朱永恒等[25]研究得出蚯蚓對重金屬的富集量隨著污染濃度的增加而增加，蚯蚓體內的Pb、Cd和As的含量和土壤中這三項元素的含量具有良好的相關性。且蚯蚓體內的金屬硫蛋白和溶酶體機制可以解毒重金屬。除蚯蚓外，腐生波豆蟲及梅氏扁豆蟲等動物對重金屬也有明顯的富集作用[27]。土壤動物不僅直接富集重金屬，還和微生物、植物協同富集重金屬，改變重金屬的形態，使重金屬鈍化而失去毒性。
5.4 菌根修復
菌根是指土壤中真菌菌絲與植物根系形成的聯合體。成熟的菌根是一個復雜的群體，包括真菌、固氮菌和放線菌，這些菌類有一定的修復重金屬污染的能力。
菌根真菌可通過分泌特殊的分泌物改變植物根際環境，從而使重金屬轉變為無毒或低毒的形態，降低其毒性，起到促進重金屬的植物鈍化作用。申鴻等[28]通過對菌根的研究發現，菌根玉米地上部銅濃度降低24.3%，根系銅濃度降低24.1%，表明菌根植物對銅污染土壤具有一定的生物修復作用。黃藝等[29]采用根墊法和連續形態分析技術，分析了生長在重金屬污染土壤中有菌根小麥和無菌根小麥根際銅、鋅、鉛、鎘的形態分布和變化趨勢，發現菌根可調節根際中土壤重金屬形態降低重金屬的生物有效性。
此外，菌根還能使菌根植物體中重金屬積累量增加，強化植物提取的效果。
6. 結論與展望
國外關于土壤污染物重金屬的研究，澳大利亞、美國、德國等國家比較深入，尤其是澳大利亞。其研究主要集中在利用沸石等物質降低重金屬在土壤中的遷移性或者利用超富集植物對土壤中的重金屬元素進行吸收以降低重金屬的濃度。
國內關于土壤重金屬的污染治理也具有此趨勢，但對于動物修復的機理還不是很明確。
由于礦區污染土壤中重金屬種類多樣且濃度較高，單一修復手段難以取得滿意的修復效果。因此在實際修復過程中應根據污染物性質、污染程度、土壤條件等因素，綜合利用物理、化學和生物等修復方法，因地制宜地開展重金屬污染土壤聯合修復。在礦區重金屬污染治理方法中，化學與生物聯合修復方法具有廣闊的應用前景。該方法將化學修復法與植物修復、微生物修復等生物修復法聯合，在添加鈍化劑、表面活性劑等之后植物對復合重金屬污染土壤的修復有顯著的效果。該方法相對于其他修復方法（如物理法中的電動修復法），具有成本低廉、操作簡便和效果顯著的優點，適合大規模的污染土壤修復。
雖然重金屬污染土壤的修復取得了一定的成果，但局限性仍然存在，如用于植物修復的超積累植物大部分植株矮小、生長緩慢且生長周期長，因而修復時間較長，且植物揮發作用使可揮發性重金屬易對大氣和人類造成傷害，故需要進一步加強機理研究以避免二次污染。澳大利亞等國家雖已經篩選出有效吸收重金屬的植物，并部分商業化，但大面積普及難度較高。植物的鈍化作用與投加化學改良劑法并沒有將土壤中的重金屬離子去除，只是暫時的固定，當環境條件發生改變時，重金屬有可能再度活化而危害地下水及植物。
針對這些問題，我們應利用基因工程等手段開展重金屬積累植物或菌根的篩選，以提高重金屬的積累量，達到去除或簡化重金屬污染的目的。
同時，一種單一的化學改良劑很難有效地處理多種重金屬污染土壤，故針對礦區土壤中重金屬的多樣性及各種重金屬間的相互作用，應將各種改良劑配施并開發復合穩定劑，并利用工程手段或技術避免已鈍化重金屬的再度活化，降低重金屬對人類威脅程度。此外，還可以通過化學方法和生物方法在時間和空間上的合理組合，結合應用中的配套措施（如作物的輪作和間作），與土壤化學固化和植物修復搭配，使一定時期內重金屬污染土壤得到改良和修復，取得生產安全和環境安全的效果。
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【關鍵詞】土壤 重金屬 植物修復 經濟 美觀
隨著現代工業的發展和農業的現代化，工業三廢的排放，農業化肥與有機農藥的大量施用，生活污水的不斷排放，城市污泥，礦床的開采等大量的污染物進入土壤環境，土壤污染日益嚴重。其中重金屬污染在土壤污染中不僅面積大，并且殘留時間長。當土壤中的重金屬含量積累到一定程度，會對土壤―植物系統產生毒害作用，導致土壤退化、農作物的產量和品質下降，每年因重金屬污染帶來的糧食減產達1000多萬噸，被重金屬污染的糧食每年達1200萬噸，年經濟損失在200億以上[1]。另外，重金屬可以通過植物的吸附作用進入植物體內，另外還可以通過徑流和淋洗等作用污染地表水和地下水，最終能通過接觸和食物鏈等途徑危害人們的生命健康[2]。
1 重金屬的概念及土壤重金屬的來源
1.1 重金屬的概念
重金屬是在工業生產和生物學效應方面均具有重要意義的一大類元素，在化學概念上，還沒有明確的的定義，但是目前還是有了廣為接受的概念，那就是元素的密度大于6g/cm3，具有金屬性質（延展性、導電性、穩定性、配位特性等，且原子數目大于20的元素）。其中常見的重金屬有鎘、鉻、汞、鉛、銅、鋅、銀、錫等。重金屬離子（如Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Ni2+和Co2+等）是植物代謝必需的微量元素，但如果它們過量則具有相當毒性。環境污染方面所涉及的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷，還包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等。土壤一旦受到外界污染就相當難治理，通常具有以下幾個特點：累積性；隱蔽性和滯后性；不可逆轉性[3]。
1.2 土壤重金屬的來源
伴隨著工業化和城市化的發展，重金屬在土壤中的含量日益增加，重金屬侵入土壤的主要途徑有：
（1）礦產資源的開采。由于現代化發展的需要和技術的發展，各種礦藏不斷的被發現、開采、加工和利用，產生了大量的采礦廢棄場地，大量的采礦廢水，廢氣，進而引起了土壤的重金屬污染。（2）化肥和農藥的大量使用?，F代農業生產中，不節制的隨意濫用化肥和農藥，導致農業土壤中重金屬含量急劇增加，進而形成農業土壤的重金屬污染。（3）污水灌溉和污泥的利用。城市污泥的農業利用和含有重金屬的污水的農業灌溉都對是引起土壤重金屬污染的來源。（4）汽車尾氣的排放。由于汽車工業的發展，越來越多的汽車進入家庭，汽車排放的尾氣對公路兩旁的土壤重金屬污染尤為嚴重[4]。
2 植物修復的概念和類型
對土壤重金屬污染的治理，目前常用的有淋濾法、客土法、吸附固定法等物理方法以及生物還原法、絡合浸提法等化學方法。但這些方法往往投資昂貴、需用復雜設備條件或打亂土層結構，對大面積的污染更是無可奈何。如據報道，對1hm2面積的污染土壤進行工程法治理（客土），每1m深度土體的耗費高800～2400萬美元。如此驚人的代價迫使人們不得不尋求另外途徑。近年來出現的植物修復恰恰為人們提供了一種價廉且有效的土壤重金屬污染治理方法?！爸参镄迯汀笔侵笇⒛撤N特定的植物種植在重金屬污染的土壤上，而該種植物對土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，將植物收獲并進行妥善處理（如灰化回收）后即可將該種重金屬移出土體，達到污染治理與生態修復的目的[5]。
3 結合地理位置合理種植植物使作用發揮到極致
（1）在服務期滿的礦區，由于所處的位置是比較偏僻的山區。種上可以修復受重金屬污染的土壤并據有利用價值的林木，而且在被利用時，不揮發所富集的重金屬。以免產生第二次污染，造成對人體的傷害。（2）在城市公路兩邊旁和重金屬污染的企業廠界的圍邊綠化方面，種上具有觀賞價值又能富集重金屬的植物。在美化城市的同時減少汽車尾氣和企業排放的廢氣廢水對土壤帶來的重金屬污染，并且修復已被污染的土壤。（3）由于大量的化肥和農藥，污水灌溉和污泥的利用，導致重金屬污染土壤的。是否能在農作物輪耕時，選擇一種既有利于均衡利用土壤養分和防治病、蟲、草害；能有效地改善土壤的理化性狀，調節土壤肥力，又能吸附或富集重金屬的植物。從而減少其對環境和人類健康的風險。
4 植物修復技術的展望
植物修復技術是一種支持可持續性發展的環境修復技術，并以其高效、經濟、清潔、美觀等優勢解決了環境中的持久性污染物問題，占領了世界重金屬污染土壤的修復市場。植物修復技術雖然也存在一些諸如生物量小、影響因素較多等不足。但通過適當的強化措施可以使其揚長避短，更好地為修復重金屬污染土壤服務。今后很長一段時間植物修復的研究熱點仍將集中在超富集植物的篩選與優化上。為提高植物修復效率可以嘗試將植物修復技術和其它修復技術聯合以發揮各自的優勢。例如：化學試劑加強、電刺激、磁感應等，這將有助于拓展植物修復的實施領域和應用前景。
我國土壤重金屬污染的來源更加廣泛，污染形態日趨多樣。重金屬污染土壤的面積在逐漸擴大，程度在不斷加深，急切需要有成熟高效的植物修復技術加以市場化應用。雖然我國對植物修復的研究起步較晚，但我國是一個植物資源豐富的國家，植物類型眾多，通過大量的篩選工作肯定能找到適合本土推廣種植的超富集植物。加上豐富的農業經驗和傳統的精耕細作，對重金屬污染土壤植物修復的大規模使用將會起到更大的促進作用[6]。
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1.引言
我國礦產資源豐富，為國家經濟建設做出了巨大的貢獻，是工業經濟的重要支柱，促進了社會進步，但在礦產開采和冶煉過程中也存在一系列嚴重的環境問題。首先，礦產開采會占用大片土地，并可能造成地質災害。在采礦的過程中產生大量的礦渣，包括選礦渣、尾礦渣及生活垃圾等。據統計，中國鐵礦石開采經選礦后68%以上為尾礦，黃金礦開采選礦后幾乎100%為尾礦[1]。超過90%的礦區廢棄物采取堆放處理，占用了大片的土地。我國礦山多為地下開采，常常導致地表裂縫與塌陷，嚴重危及到地表的人類活動。其次，礦山開采過程破壞生態環境，造成環境污染。礦區大片植被遭到破壞，表土剝離，加劇了水土流失，引起了土壤退化，導致生態失衡。礦產開采中產生的廢棄物成分復雜，含有大量的酸性、堿性或有毒的物質，這些物質能對周邊地區造成嚴重的影響。許多礦物有重金屬伴生，礦物開采過程中常產生重金屬污染。重金屬具有長期性，穩定性和隱蔽性的特征，同時重金屬元素會在植物體內積累，并通過食物鏈富集到動物和人體中，誘發癌變或其他疾病[2]，危害人類健康。如鉛中毒會影響人的神經系統、造血系統和消化系統等，鎘中毒則會引起骨痛病。礦區土壤重金屬污染已不容忽視，到了亟待解決的地步。礦區固體廢棄物和礦山酸性廢水是礦區土壤中重金屬的主要來源。尤其是在Pb/Zn礦、Fe/S礦的開采過程中,尾礦廢石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的沖洗和雨水的淋濾下進入土壤并累積起來。而酸性廢水則使礦區中的重金屬元素活化，以離子形態遷移到礦區周邊的農田土壤或河流中，導致土壤和河流中重金屬含量遠遠超過背景值[3]，影響農產品品質和飲水健康。另外，在礦石采礦、運輸及排土過程中，塵埃污染也是礦區周邊土壤中重金屬的一個來源。在發達國家和地區，礦區廢棄地治理已達50%以上[4]，而我國還不到10%。近年來，我國開始重視礦區重金屬污染的治理，如中國污染場地修復科技創新與產業發展論壇中來自全國各地的重金屬污染場地修復專家一起商議湖南重金屬污染礦區的治理措施，并對各方法的實用性做了分析。土壤重金屬的各個修復方法可以降低重金屬的濃度或生物可利用度，降低對生態環境及人類健康的危害。重金屬污染土壤的修復中，方法的選擇至關重要。本文在闡述了重金屬污染土壤的基本修復原理后，著重分析了土壤重金屬污染的物理修復法、化學修復法和生物修復法，為土壤中重金屬的去除、固化及鈍化提供了理論依據。
2.重金屬污染土壤的修復技術
國內外用來修復土壤污染的方法較多，在具體的應用過程中多為交叉使用，一般分為三大類，即物理修復方法、化學修復方法和生物修復方法[5]。其修復原理如下：（1）加入化學改良劑轉化重金屬在土壤中的存在化學價態和存在形態，使其固化或鈍化?；蛘卟捎梦锢硇迯偷确椒ǎ怪亟饘僭谕寥乐蟹€定化，降低其對植物和人體的毒性；（2）利用重金屬累積植物、動物、微生物吸收土壤中的重金屬，然后處理該生物或者回收重金屬；（3）將重金屬變為可溶態、游離態，然后進行淋洗并收集淋洗液中的重金屬，達到降低土壤中重金屬含量的目的[5]。
3.物理修復法
物理修復法是基于機械物理的工程方法，它主要包括客土、換土和翻土法、電動修復法和熱處理法三種。
3.1客土、換土和翻土
客土法是指向被重金屬污染的土壤中加入大量干凈土壤，覆蓋在土壤表層或混勻，使重金屬濃度降低至低于臨界危害濃度，從而達到減輕污染的目的[6]。對移動性較差的重金屬污染物（如鉛）采用客土法時，相對較少的客土量也能滿足要求，可減少工程量。換土法是指把受重金屬污染的土壤取走，代之以干凈的土壤。該方法適用于小面積嚴重污染的地區，以迅速地解決問題，并防止污染擴大化。此方法要求對換出的受污染土壤進行妥善處理，以防止二次污染[7]。翻土法是指深翻土壤，使表層的重金屬污染物分散到更深的土層，達到減少表層土壤污染物的目的。在礦區重金屬治理的過程中，換土法治理較為徹底，而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金屬污染物，相反把重金屬繼續留在土壤中，因此這兩種方法只適用于移動性差的重金屬污染物，以免土壤中重金屬污染物對地下水造成污染。
3.2電動修復
電動修復法是由美國路易斯安那州立大學研究出的一種治理土壤污染的原位修復方法，該方法近年來在一些歐美發達國家發展很快。它適合修復低滲透粘土和淤泥土，可以控制污染物流向[8]。在電動修復過程中，利用天然導電性土壤加載電流形成的電場梯度使土壤中的重金屬離子（如鉛、鎘、鋅、鎳、鉬、銅、鈾等）以電遷移和電透滲的方式向電極移動，然后在電極部位進行集中處理。鄭喜坤等[9]在沙土上的實驗表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金屬離子的除去率可達90%以上。該方法不攪動土層，且修復時間較短[10]，是一種可行的修復技術。
3.3熱處理
熱處理法是利用高頻電壓釋放電磁波產生的熱能對土壤進行加熱，使一些易揮發性有毒重金屬從土壤顆粒內解吸并分離，從而達到修復的目的[11]。該技術可以修復被Hg和As等重金屬污染的土壤。雖然物理修復方法取得了一定的成果，但其還存在局限性?？屯痢Q土和翻土法操作起來花費具大，破壞土壤結構，使土壤肥力下降，同時還依然需要對換土進行堆放或處理；電動修復法在實際運用中受其他多種因素影響，可控性差；熱處理法對氣體汞不易回收。
4.化學修復法
4.1化學改良劑
該方法是指向重金屬污染土壤中添加化學改良劑，通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，改變其在土壤中的存在形態，使其鈍化后減少向土壤深層和地下水遷移，從而降低其生物有效性。常用的化學改良劑有石灰、碳酸鈣、沸石、硅酸鹽、磷酸鹽等，不同改良劑對重金屬的作用機理不同。如施用石灰或碳酸鈣主要是提高土壤pH值，促使土壤中鎘、銅、汞、鋅等元素形成氫氧化物或碳酸鹽等結合態鹽類沉淀。如當土壤pH>6.5時，Hg就能形成氫氧化物或碳酸鹽沉淀[12]。沸石是一種堿土金屬礦物，通過吸附、離子交換等降低土壤中的重金屬生物有效性。黃占斌等指出對于鉛、鎘復合污染土壤，環境材料腐殖酸對鉛有顯著固定作用，而高分子材料SAP及材料組合（腐殖酸、高分子材料SAP和沸石）對鎘起到明顯固定作用。A.Chlopecka等發現沸石、磷石灰等能降低重金屬Pb、Cd的移動性，且能夠減少玉米和大麥對重金屬Pb、Cd的吸收量。
4.2化學淋洗
化學淋洗修復法是指在重力或外壓下向污染土壤中加入化學溶劑，使重金屬溶解在溶劑中，從固相轉移至液相，然后再把溶解有重金屬的溶液從土層中抽提出來，進行溶液中重金屬的處理過程[15]。利用此方法開展修復工作時，既可以在原位進行，也可采用異位修復[16]。原位化學淋洗修復法要在污染地進行全部過程，包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液處理等。由于原位化學淋洗過程形成了可遷移態污染物，因此要把處理區域封閉起來避免污染擴大化；異位化學淋洗修復法則要把重金屬污染土壤挖掘出來，用化學試劑清洗，以去除重金屬，再處理含有重金屬的廢液，最后清潔后的土壤可以回填或作其他用途。化學淋洗法的關鍵在于試劑的選擇，可用來淋洗土壤重金屬的試劑主要有鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氫氧化鈉、EDTA等?，F已證明EDTA是針對重金屬污染最有效的提取劑，但其價格昂貴，且對EDTA的回收還存在技術問題[17]。
5.生物修復法
生物修復法是通過植物、微生物或者動物的代謝活動，降低土壤中重金屬含量方法。它主要包括植物修復法、微生物修復法、動物修復法和菌根修復法四種。
5.1植物修復
植物修復是將對重金屬有超累積能力的植物種植在污染土壤上，待植物成熟后收獲并進行妥善處理（如灰分回收）。通過該種植物可將重金屬移出土壤，達到治理污染的目的。對于修復重金屬污染土壤，植物修復法主要有植物鈍化、植物提取和植物揮發三種。植物鈍化是指利用植物根系分泌物降低重金屬的活性，從而減少重金屬的生物毒性和有效性，并防止其進入地下水和食物鏈，減少對人類健康的威脅。如植物分泌的磷酸鹽與土壤中的鉛結合成難溶的磷酸鉛，使鉛得到固化。除直接與重金屬發生作用外，根系分泌物導致的根際環境pH值和Eh值的變化也可轉變重金屬的化學形態，使重金屬固化在土壤中。但是這種方法并未將重金屬去除，因此環境條件的改變仍有可能活化重金屬。植物提取是指利用重金屬超累積植物從污染土壤中吸收重金屬，并將其轉移、儲存在植物地上部分（莖或葉），隨后收割地上部分并集中處理其中的重金屬，從而達到降低土壤重金屬含量的目的。蔣先軍等發現，印度芥菜對銅、鋅、鉛污染的土壤有良好修復效果。夏星輝[22]指出蕨類植物對鎘的富集能力很強，楊柳科能大量富集鎘，十字花科的蕓苔能富集鉛，芥子草能富集鉛、錫、鋅、銅等。在英國和澳大利亞等國家，一些對重金屬有高耐受性的植物的培育已經商業化。植物揮發是指植物將其吸收的重金屬轉化為可揮發態，并揮發出植物的過程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+，然后使之轉化成氣態HgO后，通過蒸騰作用從葉片蒸發出來。這種方法只適用于具有揮發性的重金屬污染物，應用范圍較小。同時，該方法將污染物轉移到大氣中，對大氣環境造成一定影響。
5.2微生物修復
微生物修復法是利用微生物對重金屬的親和吸附作用將其轉化為低毒產物，從而降低污染程度。雖然微生物不能直接降解重金屬，但其可改變重金屬的物理或化學特性，進而影響重金屬的遷移與轉化。微生物修復重金屬污染土壤的機理包括生物吸附、生物轉化、胞外沉淀、生物累積等。通過這些過程，微生物便可降低土壤中重金屬的生物毒性[23]。由于細胞表面帶有電荷，土壤中的微生物可吸附重金屬離子或通過攝取將重金屬離子富集在細胞內部。微生物與重金屬離子的氧化還原反應也可降低重金屬的生物毒性，如在好氣或厭氣的條件下，異養微生物可將Cr6+還原為Cr3+，降低其毒性。杜立棟等[24]從鉛污染礦區土壤中篩選出一株青霉菌，對人工培養基中有效鉛的去除率達96.54%，且富集效果比較穩定，可應用于鉛污染礦區土壤的生物修復。
5.3動物修復
土壤重金屬污染的動物修復是指利用土壤動物在自然條件或人工控制下，在污染土壤中生長、繁殖等活動過程中對污染物進行富集和鈍化等作用，從而使污染物降低或消除的一種修復技術。在評價污染物的生態學危害研究中，科研工作者對土壤動物并未給予足夠的重視，所以與微生物修復相比，國內外的相關報道還不多。而在眾多土壤動物中，普遍認為蚯蚓是改良土壤的能手，并且對土壤污染具有指示作用，具有巨大的修復污染土壤潛力。朱永恒等[25]研究得出蚯蚓對重金屬的富集量隨著污染濃度的增加而增加，蚯蚓體內的Pb、Cd和As的含量和土壤中這三項元素的含量具有良好的相關性。且蚯蚓體內的金屬硫蛋白和溶酶體機制可以解毒重金屬。除蚯蚓外，腐生波豆蟲及梅氏扁豆蟲等動物對重金屬也有明顯的富集作用[27]。土壤動物不僅直接富集重金屬，還和微生物、植物協同富集重金屬，改變重金屬的形態，使重金屬鈍化而失去毒性。
5.4菌根修復
菌根是指土壤中真菌菌絲與植物根系形成的聯合體。成熟的菌根是一個復雜的群體，包括真菌、固氮菌和放線菌，這些菌類有一定的修復重金屬污染的能力。菌根真菌可通過分泌特殊的分泌物改變植物根際環境，從而使重金屬轉變為無毒或低毒的形態，降低其毒性，起到促進重金屬的植物鈍化作用。申鴻等[28]通過對菌根的研究發現，菌根玉米地上部銅濃度降低24.3%，根系銅濃度降低24.1%，表明菌根植物對銅污染土壤具有一定的生物修復作用。黃藝等[29]采用根墊法和連續形態分析技術，分析了生長在重金屬污染土壤中有菌根小麥和無菌根小麥根際銅、鋅、鉛、鎘的形態分布和變化趨勢，發現菌根可調節根際中土壤重金屬形態降低重金屬的生物有效性。此外，菌根還能使菌根植物體中重金屬積累量增加，強化植物提取的效果。
摘要：隨著我國經濟的快速發展，人口的日益增多，受污染的土壤面積在逐步增加，據不完全統計，從1980年至1998年，受污染土壤面積已增加至約占耕地總面積的1/5。值得注意的是，我國鄉鎮工業的“三廢”排放對土壤環境帶來的污染問題，在鄉鎮工業發達地區，局部土壤環境污染十分嚴重。據調查，我國土壤環境污染中危害比較嚴重的是重金屬銅和汞的污染，有些地區居民已出現“骨痛癥”的癥狀。此外，城市污水中污泥的農業利用，以及城市垃圾、廢礦渣、有毒廢棄物的堆存、處置，花化肥農藥以及農用地膜的大量使用，公路兩旁土壤的多環芳烴及鉛污染等，對土壤環境產生極大的威脅。因此，深入研究各種環境污染物質在土壤環境中的遷移、轉化、降解、殘留等行為特征和變化規律，探尋經濟合理、有效的綜合防治措施，加強立法與管理，保護土壤資源，是一項復雜而艱巨的任務。
關鍵詞：重金屬污染 環境影響 治理
中圖分類號：TE08文獻標識碼： A
重金屬污染時指由重金屬及其化合物引起的環境污染，主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。重金屬的污染主要來源工業污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。工業污染大多通過廢渣、廢水、廢氣排入環境，在人和動物、植物中富集，從而對環境和人的健康造成很大的危害。
重金屬污染物是一類典型的優先控制污染物。環境中的重金屬污染與危害決定于重金屬在環境中的含量分布、化學特征、環境化學行為、遷移轉化及重金屬對生物的毒性。重金屬污染與其他有機化合物的污染不同，不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環境中降解。目前中國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤引起嚴重的環境污染。對人體毒害最大的重金屬有5種：鉛、汞、砷、鎘、銘。這些重金屬在水中不能被分解，人飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結合生成毒性更大的有機物。以各種化學狀態或化學形態存在的重金屬，在進入環境或生態系統后就會存留、積累和遷移，造成危害。如隨廢水排出的重金屬，即使濃度小，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝的體表吸附，產生食物鏈濃縮，從而造成公害。如日本的水俁病，就是因為燒堿制造工業排放的廢水中含有汞，在經生物作用變成有機汞后造成的；又如痛痛病，是由煉鋅工業和鎘電鍍工業所排放的鎘所致。汽車尾氣排放的鉛經大氣擴散等過程進入環境中，造成目前地表鉛的濃度已有顯著提高，致使近代人體內鉛的吸收量比原始人增加了約100倍，損害了人體健康。
重金屬污染在環境中難以降解，能在動物和植物體內積累，通過食物鏈逐步富集，濃度成千上萬甚至上百萬倍的增加，最后進入人體造成危害，是危害人類最大的污染物之一。國際上，許多廢棄物都因含有重金屬元素被列到國家危險廢物名錄，近些年隨著我國工農業生產的快速發展，我國出現了重金屬污染頻發、常發的狀況。2010 年4月至6月，浙江省政協組織成立調研組，通過召集省有關單位負責人座談，向社會公眾征集意見建議，并赴杭州、臺州及所轄的路橋、溫嶺等部分縣（市、區）進行實地調研，全面了解食品藥品安全情況。調研結果顯示，在浙北、浙中、浙東沿海三個區域中，城郊傳統的蔬菜基地、部分基本農田都受到了較嚴重的影響。工業“三廢”及城市生活污染物排放，引起重金屬污染農田。調研組有關負責人表示，這些城郊重金屬對土壤的污染，主要是近十多年造成的，主要是人為的污染，這會直接威脅到百姓的生命健康。2011年3月中旬，在浙江臺州市路橋區峰江街道，一座建在居民區中央的“臺州市速起蓄電池有限公司”（以下簡稱“速起蓄電池公司”）被曝出其引起的鉛污染已致使當地168名村民血鉛超標。由于重金屬污染事件在我國頻繁發生，使得我國開始重視重金屬污染的治理。
常見的重金屬土壤治理的方法包括化學法、生物法、物理法、熱力學方法等，每種方法又包含不同的技術，每種技術又可以采用不同的施工方案實施?；瘜W法主要通過將重金屬污染土壤與化學穩定劑混合來實現重金屬的穩定化，而石灰等穩定劑通常不能有長期的治理效果，分子鍵合是目前業界關注的一種以長期穩定性為特點的修復藥劑。生物法一般有植物修復和微生物修復等。植物修復通過超積累植物吸收土壤中的重金屬，比較安全但是修復周期長；微生物修復通過土壤中微生物降解重金屬，但是影響修復效果的因素較多，目前應用較少。熱力學方法可以通過高溫來使重金屬玻璃化，但是成本很高。
重金屬的生物修復技術不僅效果好, 投資少,運行費用低, 且杜絕了二次污染, 還有利于生態環境的改善, 在治理污染的同時, 還可以獲得一定的經濟效益, 有報道植物吸收技術的成本可能不到各種物理化學處理技術的10 % , 并且通過回收和出售植物中的重金屬, 還可以進一步降低植物修復的成本。生物修復技術在重金屬污染治理方面雖然取得了一些成功, 但目前還有許多問題有待進一步的研究。(1) 有關重金屬對微生物的抑制效應及吸附機理的研究。(2) 如何從功能和成本兩個方面開發優良的生物吸附劑。(3) 如何通過遺傳工程構建高效降解微生物菌株及創造超累積轉基因植物。(4) 研究重金屬污染的環境中植物根系與根際環境微生物類群的相互作用, 篩選可供應用的耐重金屬并植物生中回收貴重金屬,取得直接的經濟效益; (3) 植物本身對環境的凈化和美化作用更易被社會所接受; (4) 植物修復過程也是土壤有機質含量和土壤肥力增加的過程,被修復過的土壤適合多種農作物的生長。
近些年，重金屬污染事件提醒國人以及國內學者增加了對重金屬污重金屬污染的重視，2010年我國召開了重金屬污染研究會議，把重金屬污染控制列入國家頭等大事，國內學者關于重金屬污染的研究也進一步加深，相信國家的重視及大量物力財力的投入，使得重金屬污染方面的展開迅速而全面的展開，讓我們看到治理重金屬污染問題就在眼前。
關鍵詞：蔬菜基地；土壤；重金屬污染；湖北省
中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6563-05
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.060
土壤是人類生產食物最基本的生產資料和人類活動的基本場所。隨著現代工業和農業的迅速發展、城市化進程不斷加快和人類活動的影響，重金屬通過各種途徑進入土壤并累積吸附在土壤中。由于重金屬遷移程度小，在土壤中很難去除，通過蔬菜根部到植株中，嚴重影響品質，同時對人體健康帶來較大隱患。因此，深入了解重金屬污染對蔬菜的影響，提高農產品質量安全，減少重金屬對人類的危害十分必要[1]。
2000年初，對蔬菜產地重金屬污染狀況開始了研究。自2004年實行食品質量安全市場準入制度以來，人們對食品安全更加重視。農業部門積極大力推進“三品一標”工作，將“三品一標”認證工作作為確保農產品質量安全的重要抓手，開展產地環境評價和產品認證檢驗工作。對“三品一標”產地環境的評價工作，可以更進一步掌控蔬菜基地的重金屬污染狀況。如吉林省采用單因子污染指數法和綜合污染指數法，對龍井市近郊農田土壤重金屬Cu、Zn、Pb、Cd含量進行調查，重金屬污染程度為輕度污染，主要污染元素為Cd[2]。重慶市曾對永川區近郊蔬菜地土壤重金屬污染進行調查，其主要污染元素為Pb；從綜合污染指數方面來看，土壤污染處于警戒級和輕污染級[3]。
近幾年來，湖北省城鎮化的進度加快，多地遭受重金屬污染比較嚴重，曾有黃石市和大冶市關于重金屬污染整治方面的報道[4，5]。但關于湖北省蔬菜基地重金屬污染的系統研究報道卻不多。2012年張媛媛等[6]對武漢市蔬菜基地重金屬污染現狀進行了調查，選取武漢市江夏區、洪山區等地的24個蔬菜基地，分別對土壤的pH、EC、有機質含量以及Cu、Zn、Cd和Pb 4種重金屬含量進行調查和分析。結果顯示，24個采樣點的土壤重金屬含量均在《GB 15618-1995土壤環境質量標準》[7]限量標準以內，為蔬菜安全生產基地，但同時也提出采取多種措施控制重金屬污染源，高度重視土壤酸化比較嚴重的部分蔬菜基地。
湖北省是蔬菜種植大省，為保障蔬菜質量安全，各級政府大力推進“三品一標”產品認證。本研究以湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區的45個主要綠色食品蔬菜基地為調查樣點，通過實地采集土壤樣品，測定土壤pH和重金屬元素（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu）含量，分析并評價了8個地區蔬菜基地土壤重金屬的污染現狀，旨在為保障湖北省蔬菜基地的土壤安全和防治等提供一定參考依據。由于《GB 15618-1995土壤環境質量標準》的污染限量要求比較寬泛，可能會放松對土壤重金屬的污染預警。為了與目前高品質的食品安全要求相適應，同時采用《NY/T 391-2013綠色食品產地環境質量》[8]標準對6種重金屬含量進行評價。
1 材料與方法
1.1 樣品采集與處理
根據《HJ/T 166-2004土壤環境監測技術規范》[9]標準布設監測點并采集0～20 cm耕層土壤，每個蔬菜生產基地采集3個不同位置、不同點數的土樣，即每個基地抽取3份土樣，共采集土壤樣品135份。采集的土壤樣品經自然風干后，研磨過100目尼龍篩后混勻，保存于采樣袋中，待測。
1.2 樣品分析方法
土壤浸提后采用電位法測定土壤pH（PHS-3C型酸度計）；土壤鎘、鉛的測定方法采取石墨爐原子吸收分光光度法（GB/T 17141-1997）[10]；汞的測定方法采用原子熒光法（GB/T 22105.1-2008）[11]；砷的測定方法采用原子熒光法（GB/T 22105.2-2008）[12]；鉻的測定方法采用火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）[13]；銅的測定方法采用火焰原子吸收分光光度法（GB/T 17138-1997）[14]。
1.3 土壤重金屬含量評價
以《NY/T 391-2013綠色食品產地環境質量》標準中的旱田土壤環境質量要求標準值作為評價標準（表1），采用單因子污染指數法和內羅梅（Nemerow）綜合污染指數法[15]對土壤污染現狀進行評價。
單因子污染指數的計算公式為：Pi=Ci/Si
式中，Pi為土壤中第i種污染物的環境質量指數；Ci為第i種污染物的實際濃度；Si為第i種污染物的評價標準值。
式中，P綜為土壤重金屬的綜合污染指數；Pimax為測定點的單項污染指數中的最大值；Pave為測定點的所有污染物單項污染指數的平均值。
單因子污染指數法常用于評價土壤被某一重金屬的污染程度。而綜合污染指數法是一種兼極值的綜合評價方法，既考慮了單項元素的作用，又突出污染最嚴重元素的重要性，可以評定每一個測試點的土壤綜合污染水平。根據內梅羅污染綜合指數法，將土壤的污染情況劃分為 5個等級，污染等級劃分標準如表2所示。
2 結果與分析
2.1 不同地區蔬菜基地土壤pH和重金屬含量比較
湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區的45個主要蔬菜基地土壤的pH分布情況如圖1所示。由圖1可以看出，pH分布范圍為4.59～8.42。在45個蔬菜基地中，19個基地pH
如表3所示，湖北省8個地區的蔬菜基地土壤重金屬含量均沒有超出綠色食品產地環境質量標準（NY/T 391-2013）對旱田土壤環境質量的要求。參照湖北省土壤背景值[16]（未受人類污染影響的自然環境中化學元素和化合物的含量），45個基地中有6個基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累積最明顯，宜昌市有3個基地、黃岡市有1個基地Hg含量超出背景值；另外荊州市有1個基地的Pb含量超出了背景值，恩施州有1個基地的As含量超出背景值；但總體來說，超標率都不超過20%。被調查的所有基地重金屬Cd、Cr和Cu含量均低于土壤背景值，無明顯累積；武漢、荊門、十堰和咸寧被調查的蔬菜基地6種重金屬含量均低于土壤背景值。
2.2 不同地區蔬菜基地重金屬的含量差異
如表4所示，宜昌和十堰市蔬菜基地的Cd含量平均值最高，荊州市的最低；黃岡市蔬菜基地的Hg平均含量最高，是荊門市的3.8倍；恩施州土壤As含量高，是十堰市的2.6倍；黃岡市的Pb平均含量最高，咸寧市的最低；黃岡市的Cr平均含量最高，比恩施州的高出28.84 mg/kg；黃岡市蔬菜基地的Cu平均含量最高，咸寧市的最低。但相同市區不同取樣地點的重金屬含量差異比較大，如黃岡市編號為J44基地的Cd含量是J45的3.6倍，而J45基地的As含量是J44的3.2倍。
2.3 土壤重金屬污染評價結果
2.3.1 單因子污染指數評價 湖北省各地區蔬菜基地土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6種重金屬元素的單因子污染指數和評價結果見表5。由表5可以看出，湖北省8個地區45個被調查的基地上述6種重金屬單項污染指數均小于1，說明8個地區蔬菜基地的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu含量均未超恕5荊州地區的Cr和黃岡地區的Cr、Cu的單項污染指數均超過0.7，表明這兩個地區的Cr、Cu污染處于警戒線級別，需要及時預防。
2.3.2 綜合污染指數評價 僅使用單因子污染指數法進行評價不能反映土壤的整體污染情況。而綜合污染指數法是一種兼極值的綜合評價方法，可以評定土壤綜合污染水平。從表5還可以看出，湖北省8個地區的綜合污染指數均小于1，根據土壤環境質量分級標準可以判斷這些地區的蔬菜基地污染水平處于尚清潔狀態。但是黃岡市的土壤綜合污染指數大于0.7，表明該地區的蔬菜基地污染水平雖然處于尚清潔狀態，但重金屬污染達到了警戒線。
3 結論與討論
3.1 結論
通過對湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區的45個主要綠色食品蔬菜生產基地進行田間采樣和室內分析，試驗結論如下：
1）所調查的45個基地pH
2）武漢、荊門、十堰和咸寧地區被調查的蔬菜基地6種重金屬含量均低于土壤背景值。另外4個地區有6個基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累積最明顯，表現為宜昌市的3個基地、黃岡市的1個基地Hg含量超出背景值。但總體來說，超標率都低于20%。
3）不同地區蔬菜基地重金屬的含量差異比較大。黃岡市蔬菜基地的Hg平均含量是荊門市的3.8倍，Cr平均含量比恩施州的高出28.84 mg/kg；相同市區不同取樣地點的重金屬含量差異也比較大，如黃岡市2個蔬菜基地的Cd和As含量差異達到了3倍以上。
4）單因子污染指數評價結果表明，湖北省8個地區的Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6種重金屬單項污染指數雖然均小于1，含量未超標，但黃岡Cr、Cu和荊州Cr的單項污染指數均超過0.7，表明這兩個地區的Cr、Cu污染臨近警戒線。
5）綜合污染指數評價結果表明，黃岡市的重金屬綜合污染指數大于0.7，土壤等級為2級，臨近警戒線。其他地區的土壤重金屬綜合污染指數均小于0.7，土壤等級為1級，均處于安全狀態。
3.2 討論
所調查的湖北省45個蔬菜基地中有19個基地土壤pH小于6.5，占比42.2%，接近50%，一般造成土壤酸化的原因有3個方面：①降水量大而且集中，淋溶作用強烈，鈣、鎂、鉀等堿性鹽基大量流失；②施石灰、燒火糞、施有機肥等傳統農業措施的缺失，使耕地土壤養分失衡；③長期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因。Singh等[17]認為土壤重金屬含量與土壤pH大小有關，pH越小，重金屬被解吸的越多，活性越強，越容易被植物吸收，因此土壤酸化會導致重金屬向植物體內遷移和累積。應結合不同蔬菜對土壤pH不同要求采取合適措施改良土壤的酸堿性，例如對于酸性土壤，可增施熟石灰、草木灰等[18]來中和土壤的酸性；對于堿性土壤，可施用沸石[19]和燃煤煙氣脫硫副產物[20]等減少土壤的堿性，并且每年應對土壤pH進行跟蹤調查。
8個地區蔬菜基地重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu含量均沒有超出綠色食品環評標準的限量值，適合發展綠色食品。但是根據湖北省土壤背景值的要求，有個別蔬菜基地的重金屬超標，特別是宜昌市有3個基地的Hg超標。由于土壤中重金屬的來源是多途徑的，根據該地區所處的環境推測原因主要有：①基地多處于山區地帶，地礦中含有一定量的重金屬元素，地質背景的原因可能導致土壤重金屬含量超標；②該地區的蔬菜種植基地多屬于傳統蔬菜種植基地，常年施肥（肥料中含有一定量重金屬元素）使得土壤中重金屬含量增加。雖然Hg含量超標率不到20%，但是還是要引起重視。
被調查的8個地區只有黃岡市的綜合污染指數達到2級，處于警戒線，其他地區均處于安全狀態?？赡茉蛴校孩僭摰貐^被調查的蔬菜基地太少，數據離散程度過大；②蔬菜基地位于山區地帶，地質背景的原因可能導致土壤重金屬含量較高。由于綜合污染指數計算時只是依據pH分級，沒有科學地細分，當綜合污染指數大于0.7時，酸性和堿性土壤對重金屬吸附水平差別較大，特別是土壤pH0.7時，重金屬活性將會大大增加，很容易吸附在土壤中最后被植物吸收；而另一方面不同植物可能對重金屬吸附水平也不同，故P綜>0.7時，蔬菜中重金屬含量也不一定超標。因此如何更加科學評價基地污染還需要做進一步研究。
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關鍵詞 土壤；蔬菜；重金屬污染；評價；浙江杭州
中圖分類號 X53；X56 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）20-0247-02
蔬菜是人們生活中不可缺少的副食品，為人體提供所必需的多種維生素和礦物質，城鎮化速度的加快及工業的迅速發展，使得環境污染問題日益加重，致使蔬菜中重金屬和農藥殘留含量急劇增加，給人類健康造成了嚴重傷害。重金屬積累特點及其對環境的污染是目前蔬菜重金屬研究的重點。城市及其郊區是重金屬污染的重要區域，了解和掌握土壤和蔬菜重金屬的污染現狀，對指導當前和以后蔬菜無公害化生產和環境保護等方面具有重要指導意義。
1 杭州市土壤重金屬污染現狀
謝正苗等[1]調查杭州市4 個蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu的含量，結果發現蔬菜基地土壤中重金屬的含量雖然未超過國家土壤重金屬環境質量標準，符合無公害蔬菜的發展要求，但已超過其自然背景值。4個調查區中拱墅區土壤中重金屬含量大于其他3個區；江干區蔬菜基地土壤—蔬菜中重金屬的空間變異很大。老城區近50%的土壤屬于Ⅲ類以上，幾乎無Ⅰ類土壤，有些特色產品的種植土壤甚至存在一定的環境風險[2]。城市土壤中的磁性物質對重金屬有顯著的富集作用，杭州市土壤的磁性物質含量分別是0.20%～2.75%（平均值0.75%），磁性物質對重金屬的富集系數大小為Fe>Cr>Cu>Mn>Pb>Zn[3]。
郭軍玲等[4]研究發現杭州市蔣村土壤已受到Zn 的明顯污染，污染等級為輕污染，喬司和下沙土壤重金屬為高度累積，七堡和蔣村土壤重金屬達到嚴重累積程度。李 儀等[5]研究發現杭州市區表土Pb、Cd和Hg含量隨離城市距離增加而下降，土壤中重金屬Pb、Cd和Hg的積累主要與大氣沉降有關；同一區塊中茶園表土重金屬Cu和Zn含量明顯高于附近林地土壤，施肥等農業措施對茶園土壤Cu和Zn的積累有較大的影響。
2 杭州市蔬菜重金屬污染情況
杭州市野外常見野生蔬菜鉛的超標率達87.5%，鎘的超標率為12.5%，銅和鋅無超標現象[6]。小青菜和小白菜中Pb超標，但Zn、Cu未超標，其富集系數順序為Zn>Pb>Cu，且小青菜更易受重金屬污染，其重金屬含量均大于小白菜[1]。
宋明義等研究發現，根莖類蔬菜中Cd、Pb常超標，葉菜類蔬菜中除Cd、Pb常超標外，Hg也常超標，豆類和茄果類情況相對較好，未發現超標現象。其中，半山附近蔬菜中Cd、Zn含量接近國家食品衛生規定的標準限值，蔬菜和水稻中以Pb超標情況較嚴重；江干區蔬菜基地的蔬菜重金屬污染也較為普遍，不同蔬菜品種中均有重金屬超標現象[2]。王玉潔等[3]研究發現蔬菜的可食部位和非可食部位Pb含量均出現嚴重超標現象，樣本超標率達100%；但是4種蔬菜可食部位含Cu量和含Zn量均未出現超標現象，部分蔬菜根系含Cu量和含Zn量卻出現超標現象。
3 蔬菜重金屬的吸收與富集規律
3.1 不同區域的差異性
北方地區蔬菜重金屬污染相對南方地區輕，南方地區污染形勢最為嚴峻的為Cd，這可能是由于南方土壤pH值低、有機質含量等決定的重金屬存在形態、活性有關。由于土壤中Cd的化學活性最強，全國范圍內Cd污染最為嚴重[7]。
重慶市小白菜中的As質量比在南岸區菜市場中可達0.068 mg/kg，但在渝中區只有0.012 mg/kg，二者相差5.7倍；渝中區菜市場藕中Hg質量比為0.189 1 mg/kg，但在北碚區菜市場中只有0.056 7 mg/kg，二者相差3.34倍[8]。
3.2 不同種類的差異性
基因型差異使得同一種蔬菜對重金屬元素的吸收、累積特點各不相同。此外，土壤粘粒含量、有機質含量、pH值等土壤環境條件都會導致蔬菜中重金屬含量差異[9]。
重金屬污染以鎘和鉛為主，根莖類和瓜果類較為突出；鎘污染最嚴重，排序為：根莖類、瓜果類、豆類、葉菜類；芋頭和蔥中鎘污染均超標，最大超標倍數分別達到1.9倍和5.1倍[10]。葉菜類蔬菜中鋅、銅、鉛平均含量均高于瓜豆類蔬菜，只有鎘的平均含量低于瓜豆類蔬菜[11]。不同種類和類型的蔬菜對重金屬的富集能力不同，Zn：葉菜類>瓜果類>根莖類；As：葉菜類>根莖類>瓜果類；Hg：根莖類>瓜果類>葉菜類[8]。
3.3 同種蔬菜對不同重金屬的吸收和富集差異性
蔬菜對Cu、Zn、Pb的相對富集能力基本一致，其富集系數順序為Pb>Cu>Zn[3]。同一種蔬菜吸收不同重金屬的能力不同，富集元素的規律是Cd>Zn、Cu>Pb、Hg、As、Cr。也有發現當Zn、Cd、Cu混施時，Cd的存在促進了大豆葉片中Zn的積累，而Cu的存在則使Zn和Cd的濃度降低[12]。
3.4 不同部位的差異性
重金屬在植株體內各部位的分布狀況不同。一般在進入器官積累多。菠菜Cd的積累量為葉片、根>莖，而Cd和Cu的積累量依次為葉片>根>莖桿，Pb的積累量則依次為根>莖>葉片；青菜葉片中的Cr、Cd、Pb、Cu等的含量均高于莖[12]。銅和鋅含量地下部要比地上部高，蒲公英地上部的銅和鎘含量明顯高于地下部，地上部分別是地下部的2.80倍和1.92倍；野三七地上部的鉛含量也比地下部高，是地下部的1.21倍；水芹地上部的鎘含量也高于地下部，是后者的1.53倍[6]。
4 評價方法
對重金屬污染評價方法有很多，主要以指數法最多，其中指數法分單項因子污染指數法和綜合污染指數法。
某樣點蔬菜的污染程度單項污染指數Pi是根據蔬菜中污染物含量與相應評價標準進行計算，其計算式為Pi=Ci/Si。式中，Ci表示污染物實測值；Si表示污染物評價標準。Pi1 為污染。
綜合污染指數法主要考察高濃度污染物對環境質量的影響，可以全面反映各污染物對土壤的不同作用。目前，內梅羅綜合污染指數法在國內應用較為普遍。
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