重金屬污染土壤的修復(fù)措施1.土壤重金屬來源與分布

1.1伴隨大氣沉降進(jìn)入土壤的重金屬1.2隨污水進(jìn)入土壤的重金屬1.3隨固體廢棄物進(jìn)入土壤的重金屬1.4隨農(nóng)用物資進(jìn)入土壤的重金屬1.1伴隨大氣沉降進(jìn)入土壤的重金屬大氣中的重金屬重要來源于能源、運(yùn)送、冶金和建筑材料生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體和粉塵。除汞以外，重金屬基本上是以氣溶膠的形態(tài)進(jìn)入大氣，通過自然沉降和降水進(jìn)人土壤。1.2隨污水進(jìn)入土壤的重金屬

運(yùn)用污水澆灌是灌區(qū)農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)古老的技術(shù)，重要是把污水作為澆灌水源來運(yùn)用。污水按來源和數(shù)量可分為都市生活污水、石油化工污水、工業(yè)礦山污水和都市混合污水等。1.3隨固體廢棄物進(jìn)入土壤的重金屬

固體廢棄物種類繁多，成分復(fù)雜，不一樣種類其危害方式和污染程度不一樣。其中礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物污染最為嚴(yán)重。此類廢棄物在堆放或處理過程中，由于日曬、雨淋、水洗重金屬極易移動(dòng)，以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴(kuò)散。有某些固體廢棄物被直接或通過加工作為肥料施入土壤，導(dǎo)致土壤重金屬污染尚有某些固體廢棄物來自于污水處理1.4隨農(nóng)用物資進(jìn)入土壤的重金屬

農(nóng)藥、化肥和地膜是重要的農(nóng)用物資，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起著重大的推進(jìn)作用，但長(zhǎng)期不合理施用，也可以導(dǎo)致土壤重金屬污染。肥料中重金屬含量一般是磷肥>復(fù)合肥>鉀肥>氮肥。2.重金屬污染土壤的特點(diǎn)和危害2.1普遍性2.2不可逆性2.3表聚性2.4土壤中重金屬危害2.1普遍性

伴隨工業(yè)化生產(chǎn)的普及，重金屬污染日趨普遍。早在五六十年代，日本的“骨痛病”就是由于用含鎘廢水澆灌土壤導(dǎo)致土壤的鎘污染，導(dǎo)致稻米中鎘含量超標(biāo)而引起的；“水俁病”是由于土壤受到重金屬汞的污染而導(dǎo)致。

2.2不可逆性

土壤中的重金屬污染與有機(jī)污染物污染不一樣的是土壤中重金屬具有生物不可降解性和相對(duì)穩(wěn)定性，使得重金屬易在土壤中積累，并且修復(fù)困難。2.3表聚性

土壤中重金屬污染物大部分殘留于土壤耕作層，在一般環(huán)境條件下，較少向土壤下層遷移，這是由于土壤中存在有機(jī)膠體、無機(jī)膠體和復(fù)合膠體，它們對(duì)重金屬有較強(qiáng)的吸附和螯合能力，限制重金屬在土壤中遷移的能力，使重金屬易在土壤表層積累。2.4土壤中重金屬危害對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害重要有下列途徑:①受污染的土壤直接暴露在環(huán)境中，通過土壤粒物等形式能直接或間接地為動(dòng)物或人所吸??；②通過雨水淋溶作用，土壤中的重金屬向下緩慢滲透，也許導(dǎo)致地下水的污染；③外界環(huán)境條件的變化，例如酸雨、施加土壤添加劑等原因提高了土坡中重金屬的活性和生物可運(yùn)用性，使得重金屬較輕易為植物吸取運(yùn)用而進(jìn)人食物鏈，對(duì)動(dòng)物和人體產(chǎn)生毒害作用。3土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

3.1物理措施3.2化學(xué)修復(fù)3.3生物修復(fù)3.1物理措施

3.1.1換土法3.1.2玻璃化技術(shù)3.1.3電動(dòng)修復(fù)

3.1.1換土法

原理：用新鮮未受污染的土壤替代或部分替代原污染土壤,以稀釋原污染物濃度,增長(zhǎng)土壤環(huán)境容量。措施：（1）翻土：深翻土壤,使匯集在表層的污染物分散到土壤深層,到達(dá)稀釋和自處理的目的。（2）換土：把污染土壤取走,換人新的潔凈土壤.（3）客土法：向污染土壤內(nèi)加人大量的潔凈土壤,覆蓋在表層或混勻,使污染物濃度減少或減少污染物與植物根系的接觸。3.1.2玻璃化技術(shù)措施：將重金屬污染的土壤置子高溫高壓條件下，形成玻璃態(tài)構(gòu)造，使重金屬固定于其中，穩(wěn)定了土壤中的重金屬。特點(diǎn)：該技術(shù)可以從主線上消除土壤中重金屬的污染且清除速度快，但其技術(shù)工程量大、費(fèi)用高，常用于重金屬重污染區(qū)的急救性修復(fù)。3.1.3電動(dòng)修復(fù)原理和措施：將電極插入受污染土壤的溶液中，在電極上施加直流電壓，形成兩電極之間的直流電場(chǎng)。土壤中的污染物在電場(chǎng)作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，其重要運(yùn)動(dòng)機(jī)制有電遷移、電滲流以及電泳等。在這些機(jī)制作用下，污染物最終積累在電極附近，再用電鍍(吸附到電極上)或抽取電極附近的水等措施加以清除。運(yùn)動(dòng)機(jī)制：運(yùn)動(dòng)機(jī)制：（1）電遷移：如圖1，在土壤溶液中，帶正電的陽離子向陰極遷移，帶負(fù)電的陰離子向陽極遷移。遷移速度則取決于土壤一水體系的導(dǎo)電狀況，它的強(qiáng)弱則與電流的大小以及離子所帶電荷數(shù)等有關(guān)。

（2）電滲流：如圖1，由于土壤孔隙表面帶有負(fù)電荷，它與土壤微孔隙水中的離子形成了雙電層，在外加電場(chǎng)作用下，孔隙水向陰極流動(dòng)，同步隨孔隙水遷移的污染物質(zhì)則會(huì)富集在陰極附近，最終可以被抽出處理。（3）電泳：如圖1，是帶電粒子或膠體在外加電場(chǎng)作用下的遷移。土壤中的細(xì)小土壤顆粒、腐植質(zhì)及微生物細(xì)胞等膠體上吸附的污染物質(zhì)在外加電場(chǎng)下會(huì)隨之遷移，從而可以清除此類污染物質(zhì)。由于電動(dòng)修復(fù)過程中帶電土壤顆粒的移動(dòng)性小，電泳作用可以忽視。

重要電極反應(yīng)：陽極：2H2O-4e-

→O2↑+4H+；陰極：2H2O+2e-

→H2↑+2OH-PH控制措施（亦為電動(dòng)修復(fù)強(qiáng)化措施）：①中和陰極電解產(chǎn)生的OH一②將修復(fù)體系自身在陽極產(chǎn)生的H十和陰極產(chǎn)生的OH一互相中和。③通過添加無機(jī)和有機(jī)酸來中和OH一。如鹽酸、磷酸、乙酸等。④變化重金屬的沉淀區(qū)域。⑤還用某些其他措施控制OH一的遷移。3.2化學(xué)修復(fù)

3.2.1化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)(chemicalleachingandflushing/washingremediation)3.2.2化學(xué)固定（原位固定）

3.2.1化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)(chemicalleachingandflushing/washingremediation)原理和措施：在重力作用或通過水力壓頭推進(jìn)下，將能增進(jìn)土壤環(huán)境中污染物溶解或遷移的化學(xué)生物化學(xué)溶劑（清洗液）注入到被污染土層中，然后再將具有污染物的液體從土層中抽提出來后進(jìn)行分離和污水處理的技術(shù)。3.2.2化學(xué)固定（原位固定）原理和措施：通過往土壤中加入有機(jī)質(zhì)、沸石和磷酸鹽等外源添加物，調(diào)整和變化重金屬在土壤中的物理化學(xué)性質(zhì)，使其產(chǎn)生沉淀、吸附、離子互換、腐殖化和氧化還原等一系列反應(yīng)，減少其在土壤環(huán)境中的生物有效性和可遷移性從而減少這些重金屬元素對(duì)動(dòng)植物的毒性

外源物質(zhì)的選擇實(shí)際應(yīng)用過程中，最經(jīng)典的固定劑可分為有機(jī)、無機(jī)和有機(jī)一無機(jī)復(fù)合3種類型。

原位固定修復(fù)的局限：

①原位化學(xué)固定修復(fù)為低濃度下的面源污染的治理提供了也許,但金屬離子仍然還存留在土壤環(huán)境中,并也許伴隨環(huán)境條件的變化,生物有效性也也許變化。②在實(shí)地修復(fù)過程中,原位固定面臨某些實(shí)際問題：例如,在污染土壤中諸如石灰和水合離子氧化物之類的固定物質(zhì)能減少金屬離子水溶性和可互換性,但對(duì)植物吸取金屬離子的影響并不明顯。3.3生物修復(fù)

3.3.1微生物修復(fù)技術(shù)3.3.2植物修復(fù)3.3.3動(dòng)物修復(fù)3.3.4動(dòng)物微生物植物的交互作用3.3.1微生物修復(fù)技術(shù)原理和措施：①微生物在污染的脅迫下,可以從體內(nèi)分泌出具有絡(luò)合或分解轉(zhuǎn)化污染物能力的有機(jī)物質(zhì),使污染物的移動(dòng)性減少或極性變化,從而不輕易進(jìn)入生物體內(nèi)；②污染物在微生物分泌的胞外酶的作用下,在體外被分解轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)。增長(zhǎng)土壤中抗性微生物的數(shù)量,不僅可以減少污染程度,同步還可以提高土壤的肥力,這是一項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)效的技術(shù)3.3.2植物修復(fù)原理和措施：①植物提?。?采用對(duì)重金屬富集能力較高的植物，通過吸取和轉(zhuǎn)移過程將重金屬富集在可收割的部位②植物揮發(fā)：運(yùn)用某些植物的生理活動(dòng)來促使重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓳]發(fā)的形態(tài)，揮發(fā)出土壤和植物表。③植物穩(wěn)定（類似于化學(xué)固化）：通過植物的根系過濾、固定和鈍化使土壤中重金屬吸附于土壤表面，從而減少重金屬中土壤中的活性、減輕重金屬的污染④植物增進(jìn)：有些植物自身并不能吸取重金屬，但其根系分泌物(氨基酸、糖、酶等)可增進(jìn)根系周圍土堆中微生物的活性和生化反應(yīng)，有助于土壤中重金屬的釋放和微生物的吸取。超富集植物應(yīng)同步具有兩個(gè)特性：

Ⅰ是植物地上部(莖和葉)重金屬含量是一般植物在同畢生長(zhǎng)條件下的100倍。其臨界含量分別為Zn10000mg/kgCd100mg/kgAu1mg/kgPb，Cu，Ni，Co均為1000mg/kg;Ⅱ是植物地上部重金屬含量不小于根部該種重金屬含量。其實(shí),植物地上部生物量沒有明顯下降(與生長(zhǎng)在未污染土壤同種植物生物量相比)同步上部富集系數(shù)(BioaccurMulationcoefficient)不小于1也是必不可少的特性。九節(jié)木Ni酸模葉蓼澳洲堅(jiān)果Mn鴨跖草酮鴨跖草皺葉酸模印度芥菜3.3.3動(dòng)物修復(fù)原理：運(yùn)用土壤中的某些低等動(dòng)物（如蚯蚓、鼠類等）能吸取重金屬的特性，在一定程度上減少了污染土壤中的重金屬的含量，到達(dá)了動(dòng)物修復(fù)重金屬污染土壤的目的。近些年人們有關(guān)蚯蚓指示土壤污染的研究,重要放在蚯蚓對(duì)污染的指示作用上，并從如下三個(gè)方面著手：①通過調(diào)查污染區(qū)土壤中蚯蚓種群的數(shù)量和構(gòu)造反應(yīng)土壤污染狀況；②運(yùn)用蚯蚓對(duì)污染物進(jìn)行生態(tài)毒理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；③運(yùn)用蚯蚓的分子生物化學(xué)和生理反應(yīng)(生物標(biāo)志物)監(jiān)測(cè)土壤污染蚯蚓強(qiáng)化土壤污染修復(fù)的潛力分析：首先,污染區(qū)土壤一般具有惡劣的物理化學(xué)性質(zhì),而蚯蚓是改善土壤物理構(gòu)造!改善土壤通氣性和透水性，增強(qiáng)土壤肥力的能力。將蚯蚓引入土壤中,將有助于退化的污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)；另一方面,污染土壤中的微生物數(shù)量減少,活性減少。由于蚯蚓體內(nèi)能攜帶多種微生物,假如將蚯蚓引入污染土壤,隨同蚯蚓一起,可以向土壤中引入多種微生物。3.3.4動(dòng)物微生物植物的交互作用㈠動(dòng)物對(duì)植物：有關(guān)蚯蚓能增進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用已被大量研究證明，蚯蚓也能通過取食，排泄等生命活動(dòng)影響土壤-植物系統(tǒng)中重金屬的化學(xué)行為。㈡動(dòng)物對(duì)微生物：蚯蚓還能影響土壤微生物存在的種類，數(shù)量，活性,從而影響重金屬存在的種類和有效性。

總結(jié)

總的來說,物理化學(xué)技術(shù)修復(fù)重金屬污染土壤,不僅費(fèi)用昂貴,難以應(yīng)用于大規(guī)模污染土壤的改良,并且常常導(dǎo)致土壤構(gòu)造破壞，生物活性下降和肥力退化等。植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興的，高效的植物修復(fù)途徑已為人們所接受,并逐漸走向商業(yè)化。但該技術(shù)目前還處在田間試驗(yàn)和示范階段尚缺乏系統(tǒng)的評(píng)價(jià),需要更多的田間試驗(yàn)成果來支撐該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。從近期而言,選擇超積累植物的品種，土壤改良劑以及植物栽培等農(nóng)業(yè)措施是該領(lǐng)域的研究方向；