1、1土壤中重金属治理现状对 什 么 是 重 金 属 目 前 尚 无 严 格 的 定 义 ， 化 学 上 根 据 金 属 的 密 度 把 金 属 分 成 重 金 属和 轻 金 属 ， 常 把 密 度 大 于 4.5g/cm3 的 金 属 称 为 重 金 属 。 如 ： 金 、 银 、 铜 、 铅 、 锌 、 镍 、钴 、 铬 、 汞 、 镉 等 大 约 45 种 。从 环 境 污 染 方 面 所 说 的 重 金 属 是 指 ： 汞 、 镉 、 铅 、 铬 以 及 类 金 属 砷 等 生 物 毒 性 显 著的 重 金 属 。对 人 体 毒 害 最 大 的 有 5 种 ： 铅 、 汞 、 镉 、 铬
2、、 砷 。 这 些 重 金 属 在 水 中 不 能 被 分 解 ，人 饮 用 后 毒 性 放 大 ， 与 水 中 的 其 他 毒 素 结 合 生 成 毒 性 更 大 的 有 机 物 或 无 机 物 。有 毒 非 金 属 物 质 ： 砷 、 氟 、 氰 等 。土 壤 重 金 属 污 染 是 指 土 壤 中 重 金 属 过 量 累 积 引 起 的 污 染 。 污 染 土 壤 的 重 金 属 包 括 生物 毒 性 显 著 的 元 素 如 镉 、 铅 、 汞 、 铬 、 砷 ， 以 及 由 一 定 毒 性 的 元 素 如 铜 、 锌 、 镍 。这 类 污 染 范 围 广 、 持 续 时 间 长 、 污
3、 染 隐 蔽 、 无 法 被 生 物 降 解 ， 将 大 大 导 致 土 壤 退 化 ，农 作 物 产 量 和 质 量 下 降 ， 并 通 过 径 流 、 淋 失 作 用 污 染 地 表 水 和 地 下 水 。 过 量 重 金 属 将 对植 物 生 理 功 能 产 生 不 良 影 响 ， 使 其 营 养 失 调 。 汞 、 砷 能 抑 制 土 壤 中 硝 化 、 氨 化 细 菌 活 动 ，阻 碍 氮 素 供 应 。 重 金 属 可 通 过 食 物 链 富 集 并 生 成 毒 性 更 强 的 甲 基 化 合 物 ， 毒 害 食 物 链 生物 ， 最 终 在 人 体 内 积 累 ， 危 害 人 类
4、 健 康 。一、来源与分布土 地 被 重 金 属 污 染 ， 在 全 民 工 业 化 的 时 代 已 经 不 是 新 鲜 事 了 。 德 国 、 日 本 、 荷 兰 等发 达 国 家 也 都 时 有 发 生 ， 因 此 在 国 内 出 现 被 重 金 属 污 染 的 土 地 带 并 不 十 分 地 惹 眼 。 然 而 ，在 被 遗 忘 的 背 后 是 一 组 令 人 震 惊 的 数 据 。 中 国 工 程 院 院 士 罗 锡 文 今 年 10 月 10 日 表示 ， 全 国 3 亿 亩 耕 地 正 在 受 到 重 金 属 污 染 的 威 胁 ， 占 全 国 农 田 总 数 的 1/6， 而 广
5、 东 省未 受 重 金 属 污 染 的 耕 地 ， 仅 有 11%左 右 。全 国 1/6 的 土 地 已 经 被 重 金 属 污 染 ！ 这 是 一 个 多 么 可 怕 地 数 字 ！ 我 国 用 全 球 7%的 耕 地 养 活 着 世 界 22%的 人 口 ， 这 并 不 是 什 么 秘 密 。 但 是 ， 更 深 层 次 的 数 据 恐 怕 就 不会 有 多 少 人 知 道 了 。 据 全 国 人 大 农 业 与 农 村 委 员 会 早 前 透 露 ， 目 前 ， 我 国 耕 地 面 积 约 为18.26 亿 亩 ， 比 1997 年 的 19.49 亿 亩 减 少 1.23 亿 亩 ；
6、 目 前 ， 我 国 人 均 耕 地 面 积 由 10多 年 前 的 1.58 亩 减 少 到 1.38 亩 ， 仅 为 世 界 平 均 水 平 的 40%。 如 若 再 减 去 近 日 公 布 的 ，已 经 被 重 金 属 污 染 了 的 占 全 国 农 田 总 数 的 1/6 耕 地 ， 中 国 的 耕 地 面 积 保 护 形 势 将 不 仅仅 是 严 峻 。 土 壤 重 金 属 污 染 主 要 有 以 下 几 种 ：（ 一 ） 大 气 沉 降能 源 、 运 输 、 冶 金 和 建 筑 材 料 生 产 等 产 生 的 含 有 重 金 属 的 气 体 和 粉 尘 进 入 大 气 ， 通过 自
7、 然 沉 降 和 降 水 进 人 土 壤 。 据 估 计 全 世 界 每 年 约 有 1600 吨 的 汞 通 过 化 石 燃 料 燃 烧排 放 到 大 气 中 。 含 铅 汽 油 的 燃 烧 和 汽 车 轮 胎 磨 损 产 生 的 粉 尘 对 大 气 和 土 壤 造 成 铅 、锌 、 镉 、 铬 、 铜 等 污 染 。（ 二 ） 污 水未 经 处 理 的 工 矿 企 业 污 水 排 入 下 水 道 与 生 活 污 水 混 合 ， 造 成 污 灌 区 土 壤 重 金 属2汞 、 镉 、 铬 、 铅 等 的 含 量 逐 年 增 加 。 如 淮 阳 污 灌 区 土 壤 汞 、 镉 、 铬 、 砷
8、等 重 金 属1995 年 已 超 过 警 戒 线 ， 其 它 灌 区 部 分 重 金 属 含 量 也 远 远 超 过 当 地 背 景 值 。（ 三 ） 固 体 废 弃 物工 矿 业 固 体 废 弃 物 堆 放 或 处 理 过 程 中 ， 由 于 日 晒 、 雨 淋 、 水 洗 ， 重 金 属 极 易 移 动 ，以 辐 射 状 、 漏 斗 状 向 周 围 土 壤 、 水 体 扩 散 。 沈 阳 冶 炼 厂 冶 炼 锌 产 生 的 矿 渣 主 要 含 锌 、镉 ， 1971 年 开 始 堆 放 在 一 个 洼 地 场 所 ， 目 前 已 扩 散 到 离 堆 放 场 700 米 以 外 的 范 围
9、 。武 汉 市 垃 圾 堆 放 场 ， 杭 州 铬 渣 堆 放 区 附 近 土 壤 中 重 金 属 镉 、 汞 、 铬 、 铜 、 锌 、 铅 、砷 等 的 含 量 均 高 于 当 地 土 壤 背 景 值 。有 一 些 固 体 废 弃 物 被 作 为 肥 料 施 入 土 壤 ， 造 成 土 壤 重 金 属 污 染 。 磷 石 膏 是 化 肥 工 业废 物 ， 含 有 一 定 量 的 正 磷 酸 以 及 不 同 形 态 的 含 磷 化 合 物 ， 并 可 改 良 酸 性 土 壤 ， 因 而被 大 量 施 入 土 壤 ， 造 成 了 土 壤 中 铬 、 铅 、 锰 、 砷 含 量 增 加 。 磷
10、钢 渣 作 为 磷 源 施 入 土 壤 ，造 成 土 壤 中 铬 累 积 。湖 南 省 地 质 研 究 所 调 查 发 现 ， 按 照 我 国 现 行 标 准 ， “湖 南 粮 仓 ”洞 庭 湖 区 有 相 当数 量 的 稻 米 及 蔬 菜 重 金 属 含 量 已 超 标 。据 2005 年 对 洞 庭 湖 区 常 德 、 临 澧 、 益 阳 、 南 县 、 宁 乡 、 汨 罗 等 6 个 工 作 区 采 取的 早 、 晚 稻 米 分 析 ， 晚 稻 米 镉 含 量 平 均 有 0.23 至 0.26 mg /kg， 公 开 发 表 的 数 据 晚 稻镉 含 量 超 标 达 41.67%， 蔬
11、 菜 近 乎 全 部 超 标 。辽 宁 省 辽 河 流 域 农 业 地 质 调 查 数 据 也 显 示 土 壤 重 金 属 污 染 对 农 产 品 安 全 的 影 响 不 可忽 视 。 在 检 测 的 3984 项 重 金 属 元 素 中 ， 总 计 超 标 305 项 ， 超 标 率 达 到 7.66%。 大 宗农 作 物 中 的 镉 、 铬 等 元 素 超 标 问 题 比 较 显 著 ， 尤 其 是 沈 抚 灌 区 、 柳 壕 灌 区 和 新 城 子 灌区 等 ， 由 于 常 年 利 用 城 市 污 水 灌 溉 农 田 ， 土 地 污 染 和 粮 食 超 标 问 题 比 较 突 出 。 其
12、中，蔬菜超标区域主要集中在沈阳、锦州等重工业城市周边，例如沈阳细河蔬菜基地土地和地下水严重污染，农业生态环境恶劣，蔬菜品质低下。（ 四 ） 农 用 物 资农 药 、 化 肥 和 地 膜 长 期 不 合 理 施 用 ， 导 致 土 壤 重 金 属 污 染 。 杀 真 菌 农 药 含 有 铜和 锌 ， 被 大 量 地 施 用 于 果 树 和 温 室 作 物 ， 造 成 土 壤 铜 、 锌 累 积 达 到 有 毒 的 浓 度 。 如 在莫 尔 达 维 亚 ， 葡 萄 生 长 季 节 要 喷 5 12 次 波 尔 多 液 或 类 似 的 制 剂 ， 导 致 每 年 约 有6000 8000 吨 的 铜
13、 被 施 入 土 壤 。近 年 来 ， 地 膜 的 大 面 积 推 广 使 用 ， 不 仅 造 成 了 土 壤 的 白 色 污 染 ， 而 且 地 膜 生 产 过 程中 加 入 了 含 镉 、 铅 的 热 稳 定 剂 ， 增 加 了 土 壤 重 金 属 污 染 。二、重金属污染治理方法（一 ） 常 见 治 理 方 法土 壤 重 金 属 污 染 治 理 途 径 主 要 有 两 种 ， 一 是 改 变 重 金 属 在 土 壤 中 的 存 在 状 态 ， 使 其由 活 化 态 转 为 稳 定 态 ； 二 是 从 土 壤 中 除 去 重 金 属 。常 采 用 的 物 理 及 物 理 化 学 的 方 法
14、 时 热 解 吸 法 、 电 化 学 法 和 提 取 法 。 对 于 挥 发 性 重 金属 可 用 加 热 方 法 从 土 壤 中 解 吸 出 来 。 若 重 金 属 渗 透 性 不 高 且 传 导 性 差 则 用 电 化 学 法 除 去 。提 取 法 可 利 用 试 剂 和 土 壤 中 的 重 金 属 作 用 ， 形 成 溶 解 性 的 重 金 属 离 子 或 金 属 试 剂 络 合3物 ， 回 收 再 利 用 。(二 )工 程 物 理 化 学 法工 程 物 理 化 学 法 是 利 用 物 理 、 化 学 等 方 法 治 理 重 金 属 污 染 土 壤 的 方 法 。 在 重 金 属污 染
15、的 初 期 ， 由 于 污 染 较 集 中 ， 这 种 方 法 较 为 普 遍 采 用 ， 主 要 方 法 有 ： 客 土 法 、 冲洗 络 合 法 、 电 动 化 学 法 、 热 处 理 法 、 物 理 固 化 法 等 。 对 于 污 染 重 、 面 积 小 的 土 壤 运 用 物理 化 学 法 具 有 治 理 效 果 明 显 、 迅 速 的 优 点 ， 但 对 于 污 染 面 积 较 大 的 土 壤 则 需 要 消 耗 大 量的 人 力 与 财 力 ， 而 且 容 易 导 致 土 壤 结 构 的 破 坏 和 土 壤 肥 力 的 下 降 ， 因 此 对 于 大 面 积 重 金属 污 染 地
16、不 宜 采 用 这 种 方 法 。热处理法是将污染土壤加热，使土壤中的挥发性污染物挥发并收集起来进行回收或处理；电解法是使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走。（ 三 ） 生 物 修 复 法生 物 修 复 是 指 利 用 生 物 的 新 陈 代 谢 活 动 减 少 土 壤 中 重 金 属 的 浓 度 或 使 其 形 态 发 生 改变 ， 从 而 使 污 染 的 土 壤 环 境 能 够 部 分 或 完 全 恢 复 到 原 始 状 态 的 过 程 。 修 复 措 施 主 要 包 括植 物 修 复 、 微 生 物 修 复 和 动 物 修 复 等 。 因 其 具 有 效
17、果 好 、 投 资 省 、 费 用 低 、 易 于 管 理 与操 作 、 不 产 生 二 次 污 染 等 优 点 ， 日 益 受 到 人 们 的 重 视 ， 成 为 污 染 土 壤 修 复 研 究 及 工 程 运用 的 热 点 。1、 植 物 修 复 措 施植 物 修 复 措 施 是 以 植 物 忍 耐 和 超 量 积 累 某 种 或 某 些 化 学 元 素 理 论 为 基 础 ， 一 些 重 金属 污 染 区 存 在 着 对 重 金 属 具 耐 性 的 植 物 ， 这 些 植 物 通 过 排 斥 或 在 局 部 使 重 金 属 富 集 ， 使重 金 属 在 植 株 根 部 细 胞 壁 沉 淀
18、 而 “束 缚 ”其 跨 膜 吸 收 ， 或 与 某 些 蛋 白 质 、 有 机 酸 结 合生 成 不 具 生 物 活 性 的 解 毒 形 式 ， 从 而 提 高 了 对 重 金 属 伤 害 的 忍 耐 度 。 利 用 植 物 及 其 共 存微 生 物 体 系 清 除 环 境 中 的 污 染 物 是 一 门 新 兴 起 的 环 境 应 用 技 术 。 植 物 治 理 措 施 的 关 键 是寻 找 合 适 的 超 积 累 或 耐 重 金 属 植 物 ， 超 积 累 植 物 可 吸 收 积 累 大 量 的 重 金 属 ， 但 植 物修 复 措 施 也 有 局 限 性 ， 如 超 积 累 植 物 通
19、 常 生 物 量 低 ， 生 长 缓 慢 ， 效 果 不 显 著 。2、 微 生 物 修 复 措 施微 生 物 治 理 是 利 用 土 壤 中 的 某 些 微 生 物 对 重 金 属 具 有 吸 收 、 沉 淀 、 氧 化 和 还 原 等 作 用 ，从 而 降 低 土 壤 中 重 金 属 的 毒 性 。 原 核 生 物 （ 细 菌 、 放 线 菌 ） 比 真 核 生 物 （ 真 菌 ） 对 重 金属 更 敏 感 ， 利 用 此 原 理 在 土 壤 中 培 养 富 汞 细 菌 ， 将 这 些 细 菌 收 集 后 ， 经 蒸 发 、 活 性 碳 吸附 等 方 法 治 理 受 汞 污 染 的 土 壤
20、 。 当 前 运 用 遗 传 、 基 因 工 程 等 生 物 技 术 ， 培 育 对 重 金 属具 有 降 毒 能 力 的 微 生 物 ， 并 运 用 于 污 染 治 理 ， 是 土 壤 重 金 属 污 染 研 究 中 较 活 跃 的 领 域之 一 。土 壤 重 金 属 污 染 的 微 生 物 修 复 主 要 包 括 2方 面 ： 即 生 物 吸 附 和 生 物 氧 化 -还 原 。生物吸附是重金属被生物体吸附,如蓝细菌、硫酸还原菌以及某些藻类能够产生具有大量阳离子基团的胞外聚合物如多糖、糖蛋白等，并与重金属形成络合物；而生物氧化是微生物对重金属离子进行氧化、还原、甲基化和脱甲基化作用，降低土
21、壤环境中重金属含量。3、 低 等 动 物 修 复 措 施土 壤 中 的 某 些 低 等 动 物 （ 如 蚯 蚓 类 ） 能 吸 收 土 壤 中 的 重 金 属 ， 因 而 能 一 定 程 度 地 降低 污 染 土 壤 中 重 金 属 的 含 量 。 韩 国 有 科 学 家 运 用 蚯 蚓 毒 理 学 试 验 对 3 个 废 弃 的 砷 矿4及 重 金 属 矿 区 尾 矿 进 行 修 复 实 验 ， 研 究 表 明 蚯 蚓 对 锌 和 镉 有 良 好 的 富 集 作 用 。 由 此 可见 ， 在 重 金 属 污 染 的 土 壤 中 放 养 蚯 蚓 ， 待 其 富 集 重 金 属 后 ， 采 用
22、电 激 、 清 水 等 方 法 驱 出蚯 蚓 集 中 处 理 ， 对 重 金 属 污 染 土 壤 有 一 定 的 治 理 效 果 。（ 四 ） 农 业 治 理 方 法农 业 治 理 是 因 地 制 宜 的 改 变 一 些 耕 作 管 理 制 度 来 减 轻 重 金 属 的 危 害 ， 在 污 染 土 壤 上种 植 不 进 入 食 物 链 的 植 物 。 主 要 有 ： 控 制 土 壤 水 分 是 指 通 过 控 制 土 壤 水 分 来 调 节 其 氧 化还 原 电 位 ， 达 到 降 低 重 金 属 污 染 的 目 的 ； 选 择 化 肥 是 指 在 不 影 响 土 壤 供 肥 的 情 况 下
23、 ， 选择 最 能 降 低 土 壤 重 金 属 污 染 的 化 肥 ； 增 施 有 机 肥 是 指 有 机 肥 能 够 固 定 土 壤 中 多 种 重 金 属以 降 低 土 壤 重 金 属 污 染 的 措 施 ； 选 择 农 作 物 品 种 是 指 选 择 抗 污 染 的 植 物 和 不 要 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 。目 前 ， 土 壤 重 金 属 污 染 治 理 的 主 要 措 施 就 是 “预 防 为 主 ， 防 治 结 合 ”。 对 于 没 有被 污 染 的 土 壤 以 预 防 为 主 ， 切 断 污 染 源 ， 提 高 土 壤 环 境 容 量 ； 对 于 已 被 污 染 的 土 壤 主 要是 进 行 改 造 、 治 理 ， 以 消 除 污 染 。 土 壤 重 金 属 污 染 物 的 迁 移 转 化 非 常 复 杂 ， 治 理 极 其 艰难 ， 必 须 引 起 人 类 的 高 度 注 重 ， 杜 绝 土 壤 的 重 金 属 污 染 。
