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摘 要 目前，土壤重金属污染问愈加严重，已威胁到人们的“饭袋子”。介绍目前土壤重金属污染来源及危害进行，重点阐述重金属污染土壤的治理方法，并对重金属污染土壤治理的未来发展动向提出展望。
关键词 土壤；重金属污染；治理；化学修复；生物学修复
中图分类号：X53 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.08.058
土壤作为人类赖以生存的自然资源之一，目前正承受着社会、经济快速发展所带来的环境压力。据调查，全国土壤总的点位超标率为16.1%，南方土壤污染重于北方，长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大[1]。土壤重金属污染问题已经引起了政府部门、媒体、群众等的重视，土壤重金属污染的相关研究对于污染的和防治与治理具有重要意义。本文详细介绍了重金属污染土壤的治理方法，并对其未来的发展动向提出了展望。
1 土壤中重金属污染的来源和危害
从重金属污染途径来看，我国土壤污染主要有4个渠道，分别是废水灌溉渗透、废气沉降、固体废弃物堆积和非法或不合理使用农药、化肥。耕地土壤一旦被重金属污染，将会导致土壤退化，引起农作物减产、或直接导致农作物不可使用。受污染的土壤还可能在自然条件的作用下污染水体、气体等其他环境，通过直接接触或间接接触进入食物链，不仅危害人体健康，更威胁整个生态系统的稳定。此外，土壤污染常具有隐蔽性和滞后性，积累性和协同性，连带性和不可逆转性，从而导致土壤污染不容易被发现，一旦发现就已积累过多，难于治理。
2 土壤重金属污染的修复技术
鉴于土壤重金属污染的严重危害，人们对重金属污染的治理和修复进行了大量研究。土壤重金属污染的主要修复技术包括：工程措施、物理化学法、化学修复法、植物修复法、农业生态修复法和联合修复技术等。
工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土，其中以客土法为主，但从高危害区转移污染物到低危害区，并没有真正解决问题。浪费土地、渗漏液污染、危害周边生态等也是填埋法的缺点，因此在当今的土壤修复并没有被推广使用，仅适合用于小面积集中污染土壤。
物理化学技术包括化学固化、土壤淋洗和电动修复。化学固化方法就是加入可以改变土壤理化性质的固化剂，通过重金属的共沉淀或吸附等作用降低其在土壤中的迁移性和生物有效性，并固定在土壤中。化学固化方法是原位固化法，且固化剂多廉价易得，这大大降低了修复成本，但使用该法重金属仍滞留在土壤中，且对土壤危害性较大，土壤破坏后一般不能恢复原始状态，不宜进一步利用，而且对其长期有效性和其对生态系统的影响不甚了解。土壤淋洗是用淋洗液淋洗受污染土壤，把固相中的重金属转移到液相，从而达到去除重金属的目的。常用的土壤重金属的提取剂包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂等。土壤淋洗技术难操作，虽去除效果可以，但投资高，并可能造成土壤的二次污染，且提取剂的选择也未确定，故在大面积土壤污染中应用较少。电动修复技术的原理是有电流的电极在土壤或地下水区域形成电场，使土壤中的重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移的方式向电击棒附近集中。电动修复技术是一种原位修复技术，主要适用于低透水系数的受污染土壤和地下水的修复，已有商业化发展。但实验室模拟试验时虽常能有效地去除重金属离子，但也得到过相反的结果。这主要与控制着土壤溶液中重金属离子的吸附与解吸、沉淀与溶解的pH值有关，而且酸度对电渗速度也有明显影响，所以如何控制土壤pH值是电动修复技术的关键。
化学修复技术包括化学改良剂修复、表面活性剂修复和有机质改良。化学改良剂修复是在受污染的土壤中加入可以改变土壤性质的改良剂，使污染物发生多种物理化学作用，降低土壤中重金属的生物有效性。但要避免形成二次污染。用此法对中、轻度污染土壤的治理效果较理想，且费用适中，但对于不同土壤的施用量和修复效果，尚待研究。为防止重金属活化，在管理方面还需注意。表面活性剂修复即利用其某些特性，对土壤的表面电荷和吸收位能做出改变，或直接置换出土壤表面的重金属，使污染物在土壤溶液中以络合、螯合物的形式存在。此法增加了土壤中污染物的流动性，为清除土壤中重金属污染提供了一条新的途径[2]。有机质改良是指通过腐殖酸等有机质与重金属发生络合、螯合反应，使土壤中重金属的水溶态和交换态明显减少。有机质也可作为还原剂，促进土壤中的镉形成硫化镉沉淀，还可使毒性较高的六价铬转为低毒三价铬[3]。研究表明，有机质对污染的防治效果良好，对土壤环境效益不错，且经济易得，是未来治理土壤重金属污染的一个良好的方向。
生物学修复技术包括植物修复、微生物修复、植物-微生物联合修复和动物修复。植物修复是直接利用植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用把受污染土地或地下水中的污染物（重金属、有机物等）移除、分解或围堵的过程。它具有花费少、对土壤和河流生态环境影响小、无二次污染等优点。但植物修复的效果主要看其植株内重金属的含量和生物量，虽然连续植物提取的第一次田间试验获得了一定的成功，但目前已知的超积累植物绝大多数生长慢、生物量小，且大多数为莲座生长，很难进行机械操作。故一些学者对植物修复技术提出质疑，认为这些小型超积累植物不适宜大面积污染土壤的修复。微生物修复技术就是利用微生物对重金属的吸收和无毒化或低毒化转化的过程来修复被污染土壤的方法。微生物修复技术具有处理费用低、效率高、对环境影响小、对土壤肥力和代谢活性无影响等优点。但微生物修复受到各种环境因素的影响较大，有时重金属通过微生物的生物转化作用可能产生毒性更高的衍生物且微生物并不能彻底降解重金属，它只能吸附、吸收或转化重金属，降低重金属的有效性。因此，该方法并没有显著效果。植物-微生物联合修复技术是利用土壤-植物-微生物组成的复合体系，发挥植物与微生物修复技术的各自优势，取长补短，共同降解污染物，提高修复效率，来彻底修复污染土壤[4]。通过遏蓝菜和锌抗性细菌实验和西红柿和镉抗性细菌实验表明供试菌株可促进植物生长，提高植物对重金属的吸收量。该技术由于具有对环境破坏小和可用于大面积的污染治理等优点而成为重金属污染土壤修复研究中的主攻方向之一。动物修复是利用某些具有可吸收重金属特征的动物吸收和转移土壤中重金属，再集中处理这些动物，从而降低污染土壤中重金属含量的方法。蚯蚓对土壤除了可以改善土壤的质量外还可以提高其肥力。腐生波豆虫和梅氏扁豆虫对Pb具有很高的富集量。但此法不适用于高浓度重金属污染土壤，对于具有较强修复能力的动物仍需继续深入研究。
农业生态修复方法包括农艺修复措施和生态修复。农艺修复措施就是对耕作制度，作物品种和肥料的择优选择。此法可明显提高农作物吸收重金属的能力，从而提高植物修复效率。生态修复是通过改变不同的环境要素，来调控污染物所在的环境条件。该技术花销少、对所处的环境改变较小，但花费时间长，效果不明显。
目前研究较多的联合修复技术除了植物—微生物联合技术以外，还包括物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术。化学淋洗和深层固定联合技术是一种有效的重金属污染土壤修复方法。用化学试剂淋洗铅锌污染水稻土壤的研究表明，耕作层污染土壤淋洗出的重金属可被固定在深层土壤，大大降低了地下水环境被污染的风险，实现重金属污染土壤的恢复和再利用。对物理化学和植物联合修复的结果表明交换电场和EDDS的联合作用时，利于植物对Cu/Zn的吸收。采用套种和化学淋洗对Zn/Pb/Cd复合污染土壤修复能力的研究结果表明该种联合修复技术使土壤修复加快，此法或是解决复合污染问题的有效方法。联合修复技术仍处于起步阶段，并没有大规模应用，且各项技术的相互间作用仍需要深入研究。
3 结论与展望
随着对土壤重金属污染认识的逐渐加深和人们对健康和环境的不断追求，单一简单修复技术对重金属污染土壤的修复效果并不理想，而将多种修复技术有效的结合，从而创造出在经济和效用等方面更具竞争性的修复方法，必将成为未来的发展趋势。此外，应加强修复过程对原生态系统的影响、修复后农作物的可食用性以及防范风险措施等问题的研究。
参考文献
[1]董文茂.保卫土壤-珠三角土壤污染调查[J].环境，2005（7）：6-9.
[2]戴树桂，董亮，王臻.表面活性剂在土壤颗粒物上的吸附行为[J].中国环境科学，1999，19（5）：392-396.
[3]何益波，李立清，曾清如.重金属污染土壤修复技术的进展[J].广州环境科学，2006，21（4）：26-31.
[4]牛之欣，孙丽娜，孙铁珩.重金属污染土壤的植物-微生物联合修复研究进展[J].生态学杂志，2009，28（11）：2366-2373.
（责任编辑：刘昀）
关键词 土壤；重金属污染；治理；化学修复；生物学修复
中图分类号：X53 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.08.058
土壤作为人类赖以生存的自然资源之一，目前正承受着社会、经济快速发展所带来的环境压力。据调查，全国土壤总的点位超标率为16.1%，南方土壤污染重于北方，长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大[1]。土壤重金属污染问题已经引起了政府部门、媒体、群众等的重视，土壤重金属污染的相关研究对于污染的和防治与治理具有重要意义。本文详细介绍了重金属污染土壤的治理方法，并对其未来的发展动向提出了展望。
1 土壤中重金属污染的来源和危害
从重金属污染途径来看，我国土壤污染主要有4个渠道，分别是废水灌溉渗透、废气沉降、固体废弃物堆积和非法或不合理使用农药、化肥。耕地土壤一旦被重金属污染，将会导致土壤退化，引起农作物减产、或直接导致农作物不可使用。受污染的土壤还可能在自然条件的作用下污染水体、气体等其他环境，通过直接接触或间接接触进入食物链，不仅危害人体健康，更威胁整个生态系统的稳定。此外，土壤污染常具有隐蔽性和滞后性，积累性和协同性，连带性和不可逆转性，从而导致土壤污染不容易被发现，一旦发现就已积累过多，难于治理。
2 土壤重金属污染的修复技术
鉴于土壤重金属污染的严重危害，人们对重金属污染的治理和修复进行了大量研究。土壤重金属污染的主要修复技术包括：工程措施、物理化学法、化学修复法、植物修复法、农业生态修复法和联合修复技术等。
工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土，其中以客土法为主，但从高危害区转移污染物到低危害区，并没有真正解决问题。浪费土地、渗漏液污染、危害周边生态等也是填埋法的缺点，因此在当今的土壤修复并没有被推广使用，仅适合用于小面积集中污染土壤。
物理化学技术包括化学固化、土壤淋洗和电动修复。化学固化方法就是加入可以改变土壤理化性质的固化剂，通过重金属的共沉淀或吸附等作用降低其在土壤中的迁移性和生物有效性，并固定在土壤中。化学固化方法是原位固化法，且固化剂多廉价易得，这大大降低了修复成本，但使用该法重金属仍滞留在土壤中，且对土壤危害性较大，土壤破坏后一般不能恢复原始状态，不宜进一步利用，而且对其长期有效性和其对生态系统的影响不甚了解。土壤淋洗是用淋洗液淋洗受污染土壤，把固相中的重金属转移到液相，从而达到去除重金属的目的。常用的土壤重金属的提取剂包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂等。土壤淋洗技术难操作，虽去除效果可以，但投资高，并可能造成土壤的二次污染，且提取剂的选择也未确定，故在大面积土壤污染中应用较少。电动修复技术的原理是有电流的电极在土壤或地下水区域形成电场，使土壤中的重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移的方式向电击棒附近集中。电动修复技术是一种原位修复技术，主要适用于低透水系数的受污染土壤和地下水的修复，已有商业化发展。但实验室模拟试验时虽常能有效地去除重金属离子，但也得到过相反的结果。这主要与控制着土壤溶液中重金属离子的吸附与解吸、沉淀与溶解的pH值有关，而且酸度对电渗速度也有明显影响，所以如何控制土壤pH值是电动修复技术的关键。
化学修复技术包括化学改良剂修复、表面活性剂修复和有机质改良。化学改良剂修复是在受污染的土壤中加入可以改变土壤性质的改良剂，使污染物发生多种物理化学作用，降低土壤中重金属的生物有效性。但要避免形成二次污染。用此法对中、轻度污染土壤的治理效果较理想，且费用适中，但对于不同土壤的施用量和修复效果，尚待研究。为防止重金属活化，在管理方面还需注意。表面活性剂修复即利用其某些特性，对土壤的表面电荷和吸收位能做出改变，或直接置换出土壤表面的重金属，使污染物在土壤溶液中以络合、螯合物的形式存在。此法增加了土壤中污染物的流动性，为清除土壤中重金属污染提供了一条新的途径[2]。有机质改良是指通过腐殖酸等有机质与重金属发生络合、螯合反应，使土壤中重金属的水溶态和交换态明显减少。有机质也可作为还原剂，促进土壤中的镉形成硫化镉沉淀，还可使毒性较高的六价铬转为低毒三价铬[3]。研究表明，有机质对污染的防治效果良好，对土壤环境效益不错，且经济易得，是未来治理土壤重金属污染的一个良好的方向。
生物学修复技术包括植物修复、微生物修复、植物-微生物联合修复和动物修复。植物修复是直接利用植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用把受污染土地或地下水中的污染物（重金属、有机物等）移除、分解或围堵的过程。它具有花费少、对土壤和河流生态环境影响小、无二次污染等优点。但植物修复的效果主要看其植株内重金属的含量和生物量，虽然连续植物提取的第一次田间试验获得了一定的成功，但目前已知的超积累植物绝大多数生长慢、生物量小，且大多数为莲座生长，很难进行机械操作。故一些学者对植物修复技术提出质疑，认为这些小型超积累植物不适宜大面积污染土壤的修复。微生物修复技术就是利用微生物对重金属的吸收和无毒化或低毒化转化的过程来修复被污染土壤的方法。微生物修复技术具有处理费用低、效率高、对环境影响小、对土壤肥力和代谢活性无影响等优点。但微生物修复受到各种环境因素的影响较大，有时重金属通过微生物的生物转化作用可能产生毒性更高的衍生物且微生物并不能彻底降解重金属，它只能吸附、吸收或转化重金属，降低重金属的有效性。因此，该方法并没有显著效果。植物-微生物联合修复技术是利用土壤-植物-微生物组成的复合体系，发挥植物与微生物修复技术的各自优势，取长补短，共同降解污染物，提高修复效率，来彻底修复污染土壤[4]。通过遏蓝菜和锌抗性细菌实验和西红柿和镉抗性细菌实验表明供试菌株可促进植物生长，提高植物对重金属的吸收量。该技术由于具有对环境破坏小和可用于大面积的污染治理等优点而成为重金属污染土壤修复研究中的主攻方向之一。动物修复是利用某些具有可吸收重金属特征的动物吸收和转移土壤中重金属，再集中处理这些动物，从而降低污染土壤中重金属含量的方法。蚯蚓对土壤除了可以改善土壤的质量外还可以提高其肥力。腐生波豆虫和梅氏扁豆虫对Pb具有很高的富集量。但此法不适用于高浓度重金属污染土壤，对于具有较强修复能力的动物仍需继续深入研究。
农业生态修复方法包括农艺修复措施和生态修复。农艺修复措施就是对耕作制度，作物品种和肥料的择优选择。此法可明显提高农作物吸收重金属的能力，从而提高植物修复效率。生态修复是通过改变不同的环境要素，来调控污染物所在的环境条件。该技术花销少、对所处的环境改变较小，但花费时间长，效果不明显。
目前研究较多的联合修复技术除了植物—微生物联合技术以外，还包括物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术。化学淋洗和深层固定联合技术是一种有效的重金属污染土壤修复方法。用化学试剂淋洗铅锌污染水稻土壤的研究表明，耕作层污染土壤淋洗出的重金属可被固定在深层土壤，大大降低了地下水环境被污染的风险，实现重金属污染土壤的恢复和再利用。对物理化学和植物联合修复的结果表明交换电场和EDDS的联合作用时，利于植物对Cu/Zn的吸收。采用套种和化学淋洗对Zn/Pb/Cd复合污染土壤修复能力的研究结果表明该种联合修复技术使土壤修复加快，此法或是解决复合污染问题的有效方法。联合修复技术仍处于起步阶段，并没有大规模应用，且各项技术的相互间作用仍需要深入研究。
3 结论与展望
随着对土壤重金属污染认识的逐渐加深和人们对健康和环境的不断追求，单一简单修复技术对重金属污染土壤的修复效果并不理想，而将多种修复技术有效的结合，从而创造出在经济和效用等方面更具竞争性的修复方法，必将成为未来的发展趋势。此外，应加强修复过程对原生态系统的影响、修复后农作物的可食用性以及防范风险措施等问题的研究。
参考文献
[1]董文茂.保卫土壤-珠三角土壤污染调查[J].环境，2005（7）：6-9.
[2]戴树桂，董亮，王臻.表面活性剂在土壤颗粒物上的吸附行为[J].中国环境科学，1999，19（5）：392-396.
[3]何益波，李立清，曾清如.重金属污染土壤修复技术的进展[J].广州环境科学，2006，21（4）：26-31.
[4]牛之欣，孙丽娜，孙铁珩.重金属污染土壤的植物-微生物联合修复研究进展[J].生态学杂志，2009，28（11）：2366-2373.
（责任编辑：刘昀）