关键词：土壤；重金属污染；法律对策
中图分类号：X53 文献标识码：A
文章编号：1005-913X（2017）06-0056-02
土壤-植物系统是生物圈中最为基础的结构，可以对太阳能进行有效转化。而土壤重金属污染就是人类在生产、生活过程中将重金属加入土壤，使重金属含量比自然含量显著高出，从而导致生态环境受损的状况。土壤重金属污染不仅会影响农作物的生长，而且会对空气、水等造成影响，所以说土壤重金属污染对人类生存有着关键影响。因为土壤重金属污染所带来的后果十分严重，所以对其进行有效防治已经成为环保工作中的重点。
一、土壤重金属污染的来源与环境标准
（一）土壤重金属污染的来源
随着社会的快速发展，生态环境污染问题越来越严重，而土壤重金属污染问题最为严峻。而造成土壤重金属污染来源的详细信息如表1所示。
（二）重金属土壤环境的质量标准
土壤是人类赖以生存的基础，如果重金属的含量过高，就会出现土壤重金傥廴咀纯觯为人类的生存、发展造成严重影响。所以重金属土壤环境的质量需要控制在相应范围内，以确保土壤的应用质量。而重金属土壤环境质量标准值如表2所示。
二、土壤重金属污染中存在的防治问题
（一）缺乏系统性的防治法规
我国对大气、水体、固体以及放射性物质的污染都制定了有针对性的法律法规，可以对其进行系统性的防治与处理。但是却没有针对土壤重金属污染制定系统性的法律，只是在其他防治立法中进行分散制定，所以说我国缺乏对土壤重金属污染进行防治的系统性法律。虽然许多污染防治立法中都对土壤重金属污染问题有所涉及，但是这些法律过于分散。这样不仅不利于对法律功能的充分发挥，而且不能对土壤重金属污染的防治效果提供确切保障。所以在制定土壤重金属污染防治法律时，需要对其系统性进行重点考虑。
（二）缺乏健全的预防机制
虽然我国也认识到对土壤重金属污染进行防治的重要性，但是在实际操作过程中依然是强调治理而忽略预防。首先，我国有对环境影响进行评价的机制，以对相应施工项目对环境可能产生的影响进行分析与评价，从而降低项目对环境的损害。虽然环境影响评价机制中对相应的生态环境准入机制进行了说明，但是随着社会、经济的高速发展，新型问题的不断出现，生态环境准入机制已经不能满足现在的发展要求。其次，我国目前没有出台对土壤重金属污染扩散进行有效控制的法律，无法降低受污土壤对人类生存所造成的影响。最后，现在我国土壤重金属污染问题治理状况不具备较高的透明度，大部分人们都不了解土壤重金属污染的原因与治理效果，所以不懂得如何从自身做起，降低土壤污染。
（三）缺少责任追究制度
土壤重金属污染责任追究制度就是在主体触犯相应法律后，强制其对有关责任进行承担的制度。但是目前我国缺少对土壤重金属污染责任进行有效追究的制度。首先，承担责任的主体一般就是土地的所有及使用人员，其范围太窄，不能对相关的企业、个人进行有效包含。同时我国没有制定相关法律对应承担的责任进行明确，致使国外许多重污染企业搬至国内，大大提升了我国土壤重金属污染的程度以及治理难度。其次，我国对造成土壤重金属污染主体的责任进行追究时，主要对其行政责任进行追究，但是有时责任主体对土壤的伤害是不可挽回的，可是我国却没有出台相应的法律法规，不能对其进行定罪。这样不仅体现出了责任追究制度中的严重缺失，而且不能对违法行为进行有效打击。最后，因为土壤污染的潜伏周期长，治理费用高、周期长，而我国又缺乏对责任进行有效归纳的原则，不能对污染主体责任进行有效追究。
三、土壤重金属污染防治的法律对策
（一）制定系统性的法律规定
以预防为主，防治兼顾的原则制定有针对性的土壤污染法规，同时以《环境保护法》为基础指导，制定有效的土壤污染防治制度，而其主要原则包括预防为主、民众参与、污染主体付费、社会和环境可持续健康发展等原则。另外，土壤污染防治法律是环保法律体系中的关键部分，是对土壤污染进行有效治理的根本，可以为相应法律体系的构建奠定基础。所以应该先建立相应的法律框架，然后以其为依据对土壤重金属污染防治的相关法律内容进行明确，从而使我国防治土壤重金属污染问题有法可依。所以想要对土壤重金属污染问题进行有效防治，只是构建一些原则性、概括性制度，是得不到明显效果的。只有先出台相应的土壤污染防治法，并以此为基础构建相应的法律体系，从而对我国土壤重金属污染问题进行有效解决。
（二）严格规定法律责任
严格追究污染主体的法律责任是有效开展土壤重金属污染防治工作的重点，所以首先需要做到对土壤重金属污染进行防治的过程中，单位、企业与个人都可能是造成土壤重金属污染的主体。对于无心所造成的污染问题，相关人员需要承担法律责任。同时还应该以污染情况为依据对不同的污染主体进行明确，并对污染原因进行查明，对责任主体范围进行扩大。其次，对土壤重金属污染防治工作的行政责任进行明确，可以以《水污染防治法》为参考，而所采用形式包括财产以及行为责罚。再次，对土壤重金属污染防治工作的民事责任进行明确，民事责任是整个责任体系中的重要部分。对民事责任进行制定的过程中，立法人员需要对相应的付费原则进行充分考虑。最后，刑事责任作为最为严厉的惩罚方式，在土壤重金属污染防治工作中具有十分重要的意义，但是我国刑法中缺乏对污染犯罪行为的明确定罪。所以国家对刑事立法进行构建时，需要对土壤重金属污染的刑事立法进行有效关注，只有这样才能有效提升我国土壤重金属污染的防治效果。
（三）增强执法力度
在环境污染执法过程中，如果行政机关不能对自己手里的权力进行恰当使用，就会使污染土壤的行为得到放纵。所以国家需要增强政府机关的执法力度。首先，对保护土壤的立法体系进行健全，其中包括全国统一性的立法，还有以区域特点为依据制定的地方性立法。健全的法律法规不仅是政府机关开展执法工作的前提，而且是政府机关落实执法工作的关键依据。所以对土壤保护的立法体系进行有效健全有着非常重要的意义。其次，构建完善的执法机构。以立法为依据，构建完善的执法机构，对相关基层执法部分进行独立于国家机构之外的构建，以有效提升执法效果。同时实施主管机构的垂直领导，以避免地方政府过度参与当地环保工作，从而消除政府权利对环保执法的不良影响。此外，环保行政部门的上下级需要对其关系进行良好处理，并以确保执法效率为前提，严格遵循执法的根本目的以及协调性的执法原则，从而有效落实土壤重金属污染的执法工作。再次，增强执法手段。以地方污染特点为依据，采用有针对性的防治方法，对土壤污染状况进行有效解决。同时对污染源进行有效调查，并进行针对性处理；最后，提升土壤污染的执法费用，增加高质量的执法设备。这样拥有充足经费以及高技术设备，可以满足土壤污染监测、执法的更高要求。
四、结语
土地资源是人类赖以生存的重要资源之一，并且是人类生存必须的前提。随着社会的快速发展，人类对土地的影响越加严重，并且两者之间的矛盾越来越激烈。同时随着社会改革的快速进行，人类需要面对更多的挑战与风险，而生态环境污染风险就是人类需要面临的最大风险。而土壤是生态环境的重要部分，土壤重金属污染对人类的生活、生产有着非常重要的影响，所以土壤重金属污染问题的防治至关重要。
（ 1．广西农垦甘蔗良种繁育中心，广西 龙州 532415； 2．广西南亚热带农业科学研究所，广西 龙州 532415）
摘要：在复合重金属污染耕地种植条件下，对甘蔗的苗期与拔节期吸收和富集土壤重金属的能力是否因品种不同而有差异进行了研究，以期筛选出重金属超低积累及适合当地种植的甘蔗品种。结果表明，各品种对于重金属的富集量从苗期到拔节期发生较大变化，差异性也有变化。在苗期各品种富集量最大的是As，最少的是Zn；而到拔节期则相反，富集量最大的是Zn，最少的是As。在复合重金属污染耕地条件下，相对于重金属Zn，在该土壤区域最适合种植园林9号；相对于重金属Cd，在该土壤区域最适合种植赣－18号；相对于重金属Pb，在该土壤区域最适合种植园林9号；相对于重金属As，在该土壤区域最适合种植园林17号。综上所述，园林9号、赣－18号、园林17号这3个品种比较适合在当地污染地上种植，其中以园林9号为相对最适合。
关键词 ：甘蔗；品种；污染土壤；重金属；
中图分类号：X53；S566．1 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）04－0810-04
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.04.011
收稿日期：2014－05－15
基金项目：广西科学研究与技术开发计划项目（桂科攻1347013－7）
作者简介：彭 崇（1988－），男，广西龙州人，助理农艺师，主要从事甘蔗选育与高产栽培工作，（电话）13507888827（电子信箱）442670063＠qq．com；通信作者，李恒锐（1988－），男，广西南宁人，助理农艺师，主要从事甘蔗选育与木薯杂交育种工作，（电子信箱）lihengtui88＠163．com。
重金属污染是土壤污染中面积最广、危害最大的环境污染之一［1］，已受到人们的广泛关注。2001年，广西地区环江县遭遇特大洪水，使农田遭受严重污染，洪水携带含硫尾沙进入农田，还原态硫氧化产酸导致土壤酸化［2］。甘蔗作为当地的主要经济作物之一，种植面积达1．233万hm2，甘蔗产业已成为该县经济发展的重要支柱和农民增收的主要来源［3］，然而土壤重金属污染是制约该县甘蔗增产的主要原因之一。翟丽梅等［4］研究了环江县铅锌矿尾沙坝坍塌对农田土壤的污染及其特征，结果表明，矿区下游污染区农田遭受As、Pb、Zn和Cd污染，致使土壤硫铁含量高、土壤酸性强、重金属活性强；土壤养分严重流失，导致土壤板结；同时还存在不同程度的反酸现象，使农作物成活率低、生长慢、品质低下，部分农作物歉收甚至绝收。
本试验研究了在复合重金属污染耕地种植条件下对甘蔗的苗期与拔节期吸收和富集土壤重金属的能力是否因品种不同而有差异，并根据土壤污染程度及当地的种植习惯，通过对不同甘蔗品种进行种植和筛选，以期筛选出重金属超低积累及合适当地种植且具有一定经济效益的甘蔗品种［5］，为当地农业生产种植及植物修复研究提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1．1 供试品种
试验选用8个甘蔗品种：桂糖02467（A）、粤糖96／86（B）、台糖88／99（C）、赣－18号（D）、园林18号（E）、园林17号（F）、福农15号（G）、园林9号（H）。
1．2 试验方法
试验设在环江县大安乡塘房村下吴江屯进行，供试土壤采自试验地的复合重金属污染农田，土壤质地为红壤土，其土壤理化性质及土壤重金属含量如表1、表2所示。
从表2可以看出，污染农田土壤中Cd、Zn、Pb含量均大于广西地区土壤的Cd、Zn、Pb背景值，分别是其相应背景值的598.3倍、5.0倍、6．1倍。与国家土壤环境质量标准值（GB 15618－1995）比较，污染农田土壤中Cd含量大于国家三级标准，Zn含量介于国家二级和三级标准间，As含量介于国家一级和二级标准间，Pb含量超过国家一级标准。可见4种重金属中除As、Pb外，Cd含量严重超标，Zn含量超过土壤中重金属的二级标准，对植物生长有一定的危害。
1．3 试验方法
1．3．1 试验设计 试验采用随机区组排列设计，共8个品种，设4次重复，共32个小区，每小区6行，小区面积15 m2。于2011年3月开始下种，按双行顶接法种植，每一区域撒石灰3 kg，施基肥复合肥0．5 kg（复合肥N∶P∶K＝21∶11∶13），田间管理与大田一致。
1．3．2 测定项目与方法 土壤样品的采集采用“S”形取样，主要测定土壤的理化性质及土壤重金属含量，包括有机质、速效磷、水分含量、全磷、全钾、全氮、速效氮、机械组成、阳离子交换、速效钾、重金属Pb、As、Cd、Zn的含量等。甘蔗重金属测定先用微波消解仪消解植物样品，然后再用电感耦合等离子光谱发生仪（ICP）测定重金属的含量。
1.3.3 数据处理 数据处理与分析采用Excel 2007及软件进行，数据表示为平均数±标准差。
2 结果与分析
2．1 不同甘蔗品种苗期重金属Zn、Cd、Pb和As含量及富集系数分析
重金属的富集系数是指植物中某一部位元素含量与土壤中该元素含量的比值，反映植物对重金属富集程度的高低或富集能力的强弱，说明重金属在植物体内的富集情况［6］。由于种植甘蔗主要是收获地上部，因此，本研究中富集系数采用植物地上部重金属含量与土壤中该重金属含量之比来表示。由表3可知，在甘蔗苗期，各品种的重金属含量均超过了一般作物的正常含量，重金属复合污染会导致作物体内重金属含量的升高。As是一种剧毒重金属元素，其含量以B的地上部最低，为49．45 mg／kg，A含量最高，达53．76 mg／kg，A具有较高As富集特征，各品种As含量差异不明显，富集系数在2．46～2．67；Zn含量以B的地上部含量最低，为20．13 mg／kg，D含量最高，达38．20 mg／kg，D、E与其他品种间存在明显差异；Pb含量以E的地上部最低，为53．52 mg／kg，G含量最高，达62．28 mg／kg，各品种间Pb含量差异不明显，富集系数在0．46～0．54；Cd含量以B的地上部最低，为3．14 mg／kg，C含量最高，达3．50 mg／kg，各品种间Cd含量差异不明显，富集系数在1．98～2．26。研究表明，Cd的含量低时，对作物没有毒害作用，但含量高时，Cd能阻止植物根的生长和细胞分裂［7］。
2．2 不同甘蔗品种拔节期茎、叶重金属含量及富集系数分析
甘蔗拔节期主要分析茎和叶两个部分，各品种的重金属含量相对于苗期变化很多，差异性也有变化，不同时期、不同品种、不同器官对重金属的吸收富集作用明显不同［8］。对于重金属As，各品种间茎含量以C与H含量较高，与其他品种均存在明显差异；对于重金属Zn，各品种间茎含量存在明显差异，D含量最高，H含量最低；对于重金属Pb，各品种间茎含量G与A差异最明显，而叶含量G与F差异最明显；对于重金属Cd，各品种间茎含量B与D、H差异最明显，而叶含量C与D差异最明显（表4）。
在甘蔗拔节期各品种对土壤重金属吸收和富集量不同［9］。对于重金属的富集量最大的是Zn，其次是Pb，再次是Cd，最小的是As。相对于重金属Zn，地上部（茎和叶）富集量最大的是C，说明该品种对Zn具有超强的吸收和富集能力［10］，富集量最小的是H；相对于重金属Pb，地上部（茎和叶）富集最大是G，富集量最小是H，H与其他品种甘蔗差异不明显；相对于重金属Cd，地上部（茎和叶）富集量最大是C，富集量最小是D；相对于重金属As，地上部（茎和叶）富集最大的是C，富集量最小是F。
2．3 苗期与拔节期各品种甘蔗对重金属富集量比较分析
对表3、表4比较可知，各品种对重金属的富集量从苗期到拔节期发生较大变化，在苗期时各品种富集量最大的是As，最少的是Zn，而到拔节期则相反，富集量最大的是Zn，最少的是As。相对于重金属Zn，在苗期富集量最少的品种是B，而拔节期是H。由于Zn是必需营养元素，在苗期各品种对Zn的富集差异较明显，而到拔节期对Zn的富集量差异不明显。种植任何品种差异不大，最适合种植H，因为它富集量最少；相对于重金属Cd，在苗期富集量最少的是B，拔节期富集量最少的是D，由于苗期各品种对Cd的富集量差异不明显，而拔节期各品种间差异明显，在该土壤区域最适合种植D；相对于重金属Pb，在苗期富集量最少的是A，拔节期富集量最少的是H，在苗期各品种对Pb的富集量差异不明显，而拔节期各品种间差异明显，在该土壤区域最适合种植H；相对于重金属As，在苗期富集量最少的是B，拔节期富集量最少的是F，在苗期各品种对As的富集量差异不明显，而拔节期各品种之差异明显，在该土壤区域最适合种植F。
3 结论
通过对试验结果处理分析得出，各品种对于重金属的富集量从苗期到拔节期发生较大变化，差异性也有变化。在苗期各品种富集量最大的是As，最少的是Zn，依次排列为As＞Cd＞Pb＞Zn；而到拔节期则相反，富集量最大的是Zn，最少的是As，依次排列为Zn＞Cd＞Pb＞As。在复合重金属污染耕地条件下，相对于重金属Zn，在该土壤区域最适合种植园林9号；相对于重金属Cd，在该土壤区域最适合种植赣－18号；相对于重金属Pb，在该土壤区域最适合种植园林9号；相对于重金属As，在该土壤区域最适合种植园林17号。综合上述，园林9号、赣－18号、园林17号这3个品种比较适合在当地污染地上种植，其中以园林9号为相对最适合的品种。
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关键词：稳定剂；重金属污染；TCLP；土壤修复
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）12-3042-05
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.12.013
Abstract：Two different types of soil were chosen as matrix and soluble Cd， Zn， Pb and Cu salt were added to form soil heavy metal contamination. USEPA TCLP test（Toxicity Characteristic Leaching Procedure，TCLP） were used to study the effect of remediation agent which is composed of calcium sulfide，calcium phosphate and calcium hydroxide. The results showed that：（1）Addition of soluble salts to the soil made the soil pH decrease. The more soluble heavy metal salt was added， pH decreased more. （2）The average percentage of water soluble view，Cd（12.9%）>Zn（7.1%）>Cu（3.4%）>Pb（0.7%）.（3）experimental program 1：0.5% calcium sulfide+1% calcium superphosphate+0.1% calcium hydroxide+20% water，experimental program 2 is：2% calcium sulfide+calcium phosphate or superphosphate 1%+0.5% calcium hydroxide+20% water.（4）For Cd and Zn， program 2 is superior in heavy metal reduction than project 2. Heavy metal reduction rate of is 89.7% for Cd and 99.7% for Zn in project 2，higher than project 1 with reduction rate of 88.9% for Cd and 95.7% for Zn. For Cu and Pb， program 1 is better than program 2，with reduction rate of 67.2% and 53.9% for Cu and Pb， respectively.
Key words：stabilizer；heavy metal pollution；TCLP；soil remediation
中国由铅酸电池、电镀、矿物开采以及冶炼等导致的土壤重金属污染往往引发环境[1]。如在2009年发生的陕西凤翔儿童血铅超标、湖南浏阳镉污染及山东临沂砷污染以及在广西环江、云南会泽、湖南湘江等地土壤重金属污染引起了社会广泛关注，成为公共环境事件。作为“化学定时炸弹”，土壤重金属污染呈现出污染持续时间长、污染隐蔽性强、不能被微生物降解、随食物链富集，最终危害人类健康[2]。中国受重金属污染土壤面积约2 000万hm2，占全部耕地面积的1/5，每年被污染的粮食多达1 200万t，土壤重金属污染亟需得到修复治理[3]。
目前常用的污染场地修复技术主要包括客土法/换土法、热脱附、稳定/固化（solidification/stabilization，S/S）、电动修复、化学淋洗、气提、生物修复、农业生态修复技术等[4]。与其他修复技术相比，固化/稳定化技术具有处理时间短、高效、经济等优势，美国环保局将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术[5]。根据场地修复技术年度报告（ASR），1982-2005年间美国超级基金有22.2%场地修复使用S/S技术[6]。
与固化技术的物理隔离污染物不同，稳定化技术通过稳定剂发生化学反应，改变重金属的形态，转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式，从而降低土壤重金属的生物有效性[7]。现有研究表明，通过固化作用形成的固化体会导致污染物从固化体中二次释放，而稳定化则不会涉及到这个问题[8]。
目前土壤重金属稳定化药剂有石膏、磷酸盐、氢氧化钠、硫化钠、硫酸亚铁、氯化铁[9]。此外，黏土矿物、高分子聚合材料、生物质基重金属吸附材料也作为稳定剂。在土壤重金属污染修复实践中所用的磷化合物种类较多。包括水溶性物质如磷酸二氢钾、磷酸二氢钙及磷酸氢二铵、磷酸氢二钠等，也有水难溶性物质如羟基磷灰石、磷矿石等[10]。磷酸盐加入污染土壤后，显著降低重金属有效态浓度，促使重金属（尤其是铅）向残渣态转化。磷酸盐稳定重金属的反应机理十分复杂，目前的研究将其大体分为3类：磷酸盐表面直接吸附重金属；土壤中重金属与磷酸盐反应生成沉淀或矿物；磷酸盐诱导重金属吸附[11]。
批处理是评估土壤中金属元素危害性的通用方法。为了评估固体废物遇水浸沥浸出的有害物质的危害性，中国颁布了《固体废物浸出毒性浸出方法-水平振荡法》（HJ 557-2009）、《固体废物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）及《固体废物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》（HJ/T 300-2007）。TCLP方法是EPA指定的重金属释放效应评价方法，用来检测在批处理试验中固体废弃物中重金属元素迁移性和溶出性[12]。该方法采用乙酸作为浸提剂，土水比（g∶mL）为1∶20，浸提时间为18 h。多重提取试验MEP（Multiple Extraction Procedure）方法可模拟设计不合理的卫生填埋场，经多次酸雨冲蚀后废物的浸出状况，通过重复提取得出实际填埋场废物可浸出组分的最高浓度。MEP试验也可用于废物的长期浸出性测试，其提取过程长达7 d。
本研究采用硫化物、无机磷化合物、碱等物质混合添加至土壤中，结合TCLP浸出毒性鉴别标准评价方法，分析土壤重金属在不同配比修复剂情况下重金属浸出程度和土壤重金属有效性改变程度。
1 材料与方法
1.1 试验材料
采集两种不同的土壤，分别为校内菜园土（用X代表），潜山黄红壤（用Q代表）。硝酸铅、硫酸铜、四水合硝酸镉、七水合硫酸锌均为国药试剂。硫化钙、磷酸钙、氢氧化钙均为阿拉丁试剂。
1.2 试验方法
将校园菜园土与潜山土壤各1 kg风干过0.25 mm土筛。在潜山土壤（Q）、校园菜园土（X）中分别加入硝酸铅、硫酸铜、四水合硝酸镉、七水合硫酸锌，使其待测重金属含量至少超过国家3级标准（记为QA、XA）。在潜山土壤（Q）、校园菜园土（X）中加入上述药剂，使其待测重金属含量至少超过2倍国家3级标准（记为QB、XB）。6份土样分别加入330 mL去离子水，充分搅拌混合。置于阴凉处反应3 d，然后将6份土样分别平铺于干净纸上，置于室内阴凉通风处风干。
准确称取上述风干后的QA、QB、XA、XB土壤各200 g，采用两种稳定剂方案处理。方案1：加硫化钙0.5%+过磷酸钙1%+氢氧化钙0.1%+去离子水20%。方案2：加硫化钙2%+过磷酸钙1%+氢氧化钙0.5%+去离子水20%。潜山三级污染土壤经过两种稳定剂方案处理后的土壤样品记为QAF1，QAF2，其他类推。
潜山土壤（Q）和校园菜园土（X）土壤pH测定：土水比（g∶mL，下同）为1∶2.5，即10 g土加入25 mL去离子水，于恒温振荡器中，25 ℃条件下以150 r/min振荡30 min。
QA、QB、XA、XB土壤重金属测定：土壤重金属含量采用HC1-HNO3-HF消解，用原子吸收分光光度计进行测定。
QA、QB、XA、XB土壤重金属水溶态测定：在三角烧瓶中加入2.5 g风干土壤及25 mL去离子水，在（25±2） ℃条件下振荡2 h，过滤[13]。
TCLP浸提试验：将质量比为2∶1的浓硫酸和浓硝酸混合液加入到去离子水（1 L去离子水约加入2滴混合液）中，配制为pH 3.2的浸提液。按液固比为10∶1（L/kg）计算出所需浸提剂的体积，加入浸提剂，盖紧瓶盖后固定在翻转式振荡装置上，调节转速为30 r/min，于25 ℃下振荡18 h。过滤，原子吸收分光光度计测定浸提液重金属浓度[4]。
1.3 统计分析
本研究所列结果为3次重复的测定值。标准物质铜、锌、镉、铅溶液来自国家标准物质中心。4种重金属元素测定的变异系数（CV）均小于10%。
2 结果与分析
2.1 土壤重金属含量及土壤pH
土壤重金属含量及pH见表1。潜山土壤pH 6.38，大于校园菜园土壤pH 5.92。校园菜园土壤酸性较强。潜山土壤属于黄红壤，据咸宁市土壤普查其土壤pH在5.30～6.80之间[14]，此次测定的土壤pH在此范围内。从pH来看，X>XA>XB，Q>QA>QB。水溶性重金属盐的加入，土壤在吸附金属阳离子的同时释放出H+，使得各土壤pH均降低，并且随水溶性重金属盐加入量的增加，pH降低越多，缪德仁[15]的研究中也有类似报道。
从氧化还原电位值来看，校园土壤氧化还原电位值校园土壤（X）小于潜山土壤（Q），显示校园土壤还原性比潜山土壤强。随着水溶性盐的加入，土壤氧化还原电位值下降，还原性加强，并且随着水溶性重金属盐的加入增加，氧化还原电位值降低越多。
2.2 土壤重金属水溶态含量
土壤重金属水溶态含量代表了生物可利用性[16]。对于潜山土壤Q和校园土壤X，从水溶态的平均百分比来看，Cd（12.85%）>Zn（6.59%）>Cu（3.35%）>Pb（0.69%）。4种重金属中，除Cd的水溶态比例高于10%外，其他3种重金属的水溶态比例均低于10%。结果显示土壤Cd生物有效性最强，Pb的生物有效性最差。
对Cu和Pb来讲，土壤水溶性重金属盐添加量增加，水溶态的比例也增加（校园菜园土Cu从1.36%增加到5.01%，Pb从0.31%增加到0.40%，潜山土壤也是类似）。但是对于Cd和Zn来讲，在校园菜园土壤中，土壤水溶性重金属盐添加量增加，水溶态的比例反而降低（表2）。
2.3 TCLP浸提
表3是在两种土壤重金属修复剂处理下，经过TCLP浸提的结果。从表3可以看出，方案1和方案2均使校园菜园土壤和潜山土壤pH增加，如原土壤XA的pH为5.39，现在变为6.87和8.53。方案1和方案2均使两种土壤电位值增加，并且方案2比方案1更能显著增加土壤的氧化还原电位值（增加值在50 mV以上）。
表4列出了两种不同方案对土壤重金属溶液浓度的消减率。消减率计算公式为：
D=×100%
式中，D为土壤重金属溶液浓度的消减率（%），C0为土壤在没有加修复剂前的重金属水溶态浓度（mg/L）；C为经过不同稳定剂处理后再经过TCLP浸出液中重金属离子的浓度（mg/L）。
由表4可知，对Cd和Zn，方案2优于方案1。方案2中，Cd（89.7%）和Zn（99.7%）的消减率大于方案1中Cd（88.9%）和Zn（95.7%）的消减率。对于Cu和Pb，方案1优于方案2，方案1消减率Cu为67.2%、Pb为53.9%。
2.4 土壤重金属TCLP浸出率
污染土壤中各目标元素的TCLP浸出率采用下式进行计算：
L=×100%
式中，L为TCLP浸出率（%），C为TCLP浸出液中金属离子浓度（mg/L），V为浸提体积（L），CT为土壤重金属全量（mg/kg），m为TCLP浸提土壤质量（kg）。
供试土壤中重金属元素的TCLP浸出率其平均值按照大小顺序为Cd（12.8%）>Zn（7.1%）>Cu（3.3%）>Pb（0.7%），其比例与4种重金属的水溶态比例及大小相当，Cd最高，而Pb最低。
中国环保部制定了“危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别”（GB5085.3-2007），采用规定的浸提方法超过GB 5085.3-2007所规定的阈值，则判定该物质为具有浸出毒性的危害物质。TCLP是美国资源保护和再生法（Resource Conservation and Recovery Act，RCRA）法规指定的针对条款40CFR261.24的试验方法[17]。表5列出了国内外常见的4种设计重金属的质量限制标准。
在土壤4种重金属含量接近土壤质量标准3级及2倍3级标准值情况下，经过2种土壤修复剂的处理，TCLP浸提后，Cd和Zn符合表的所有要求。在方案1处理下，土壤Cu浸提符合表5的所有要求，土壤铅浸提除地表水环境质量标准（三类值）不符合外，其他标准均符合。
3 小结与讨论
环境定元素的生物有效性或在生物体中的积累能力或对生物的毒性与该元素在环境中存在的物理形态及化学形态密切相关。目前，应用较广泛的连续提取方法主要有两种，即欧共体标准物质局提出的三步提取法（BCR法）[18]和Tessier等[19]提出的五级提取法。中国地质调查局地质调查技术标准一生态地球化学评价（DD2005-3）将土壤重金属的形态分为水溶态（WS）、离子交换态（EXC）、碳酸盐态（Carb）、弱有机态（WOM）、铁锰氧化物结合态（CBD）、强有机态（SOM）、残渣态（RES）[20]。
在本试验中采用类似于DD2005-03的方法，水溶态采用去离子水在土水比为10∶1情况下振荡2 h。相比于作者在河南碱性土壤的形态分析，本研究中的各种重金属水溶态含量平均百分比[Cd（12.85%）、Zn（6.59%）、Cu（3.35%）]均大于河南碱性土壤[Cd（2.0%）、Zn（1.6%）、Cu（0.9%）]（无Pb的数据）[20]。结果均表示土壤重金属的生物有效性为Cd>Zn>Cu。
国外学者研究表明，重金属的形态与其生物可利用性存在一定的相关关系，其中植物中重金属浓度与土壤中交换态和碳酸盐结合态重金属有着显著的相关关系，土壤中重金属可交换态和碳酸盐结合态含量的升高会增加重金属的生物有效性[21-23]，在此基础上提出了RAC（Risk Assessment Code）风险评价方法。该评价方法分为4个风险等级：低（50%）。在本研究中土壤镉含量不到国家土壤质量标准值3级标准，其水溶态的比例大于10%，显示土壤镉有较高的风险等级。
pH 6时，含Zn2+溶液即析出白色氢氧化锌。Zn2+是两性物质存在下列平衡：
Zn2++2OH-=Zn（OH）2，Zn（OH）2+2NaOH=Na2[Zn（OH）4]
pH 8～10时，溶液中主要以Zn（OH）2为主，pH 11时生成可溶的锌的羟基络合物。在方案2中pH在8～10范围内。
当pH>7.5时，土壤中的Cd主要以铁锰氧化物结合态和残渣态等形态存在是导致土壤Cd生物有效性（Bioavailability）降低的主要原因[24]。Hoods等[25]研究表明，土壤添加石灰至pH 7时，胡萝卜和菠菜对重金属的吸收显著降低，与Cu和Pb相比，Cd和Zn的降幅更大。推测对于Cu和Pb，在较低的pH下形成磷酸盐沉淀。对Cd和Zn，是硫化物及磷酸盐和pH共同作用的结果。
土壤还原状态下，硫酸盐还原菌将硫酸盐变成硫化氢，Zn2+与S2-有很强的亲合力，土壤中的Zn2+转变成溶度积小的ZnS。在本试验中，添加的磷酸盐与土壤中Fe3+形成沉淀，土壤电位值应该降低，但是在TCLP试验强酸浸提下，电位值出现了升高。
本试验以两种不同性质的土壤为基质土壤，通过添加可溶性重金属盐的方法，得到不同污染程度的土壤，两种不同的快速土壤修复剂经过TCLP试验，得到以下结论：
1）土壤在添加可溶性盐后pH降低。可溶性重金属盐加入越多，pH下降越多。
2）水溶态的平均百分比来看，Cd（12.9%）>Zn（7.1%）>Cu（3.4%）>Pb（0.7%）。4种重金属中，除Cd的水溶态比例高于10%外，其他3种重金属的水溶态比例均低于10%。
3）Cd和Zn，TCLP浸提液浓度与pH呈负相关；Cu和Pb，TCLP浸提液浓度与pH呈正相关。
4）方案2消减率Cd（89.7%）、Zn（99.7%）大于方案1消减率Cd（88.9%）、Zn（95.7%）。对于Cu和Pb，方案1优于方案2。方案1消减率Cu为67.2%、Pb为53.9%。
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关键词：土壤污染 重金属 危害 修复方法
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[1-2]。随着近年来经济发展，工农业生产不断扩大，所产生的废水和废渣也不断增多，不但破坏地表植被，而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2，000万公顷，约占总耕地面积的1/5，其中工业“三废”污染耕地1，000万公顷，污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。
1. 土壤重金属污染的定义
在自然界，重金属以各种形态存在，常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等；其中既有对生命活动所需要的微量元素，如锰、铜、锌等；但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用，主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上，约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。
土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属累积到一定程度，含量明显高于背景，并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素，如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此，只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度，作物才表现出受毒害症状，或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值（GB15618-1995）[10]。
2. 土壤中重金属的来源、种类
土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展，重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出，部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲，土壤重金属污染源较广泛，即有自然来源，又有包括人类活动带入土壤的部分，目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。
2.1 污水灌溉
污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺，部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量虽然不多，但由于我国工业发展迅速，许多工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上，往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重，远离污染源头和城市工业区，土壤几乎不受污水中的重金属污染。
污灌在北方比较严重，因为我国北方比较干旱，水资源短缺严重，并且许多大城市都是重工业大城市，所以农业用水更加紧张，污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计，我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小，仅占6%，其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加，而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒；鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著，污染严重；用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。
2.2 农药和化肥污染
农药和化肥是重要的农用物资，对农业生产发展起到重要的推动作用，但如果不合理施用，则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素，过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素，其中氮、钾肥料含量相对较低，而磷肥中则含有较多的有害重金属，另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥，都可能导致土壤中重金属的污染。
2.3 矿山开采和冶炼加工
我国重金属矿产相对丰富，在金属矿山的开采、冶炼过程中，会产生大量废渣及废水，而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中，便可直接地造成土壤重金属污染，这在我国南方地区表现得尤为突出。
3. 重金属污染的特点及危害
3.1 重金属元素污染土壤的主要特点
在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分：一是土壤环境中重金属自身的特点，二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下：（1）形态变换较为复杂，重金属多为过渡元素，有着较多的价态变化，且随环境Eh，pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同；（2）有机态比无机态的毒性大；（3）毒性与价态和化合物的种类有关；（4）环境中的迁移转化形式多样化；（5）生物毒性效应的浓度较低；（6）在生物体内积累和富集；（7）在土壤环境中不易被察觉；（8）在环境中不会降解和消除；（9）在人体内呈慢性毒性过程。（10）土壤环境分布呈区域性；
过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变，重金属不易被土壤微生物降解，可在土壤中累积，也可通过食物链在人体内积累，危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染，就很难彻底消除，污染物还会向地下水和地表水中迁移，从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。
3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]
（1）土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺；（2）土壤污染给农业发展带来很大的不利影响；（3）土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性，有可能继续造成新的土地污染；（4）土壤污染严重危及后代人的利益，不利于可持续发展；（5）土壤污染造成严重的经济损失；（6）土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁；（7）土壤污染也是造成其他污染的重要原因。
4. 对重金属污染的防治及修复
4.1 对土壤污染的预防
目前，仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法，但控制污染源，是防止土壤污染的根本措施之一，同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源，即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度，通过土体自身的净化作用，降低污染。
（1）控制和消除工业“三废”
尽量利用循环无毒工艺，减少和消除重金属污染物的排放，对工业“三废”进行回收改善，使其化害为利，并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度，使之符合排放标准。
（2）土壤污灌区的监测和管理
在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制，监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化，避免引起土壤污染。
（3）合理施用化肥和农药
对于农药和化肥的施用，应以环保无毒为准则，禁止或限制使用高残留农药，大力发展高效、低毒、低残留农药，发展生物防治措施。为保证农业的增产，合理施用化学肥料和农药是必需的，但需控制好施用量，否则会造成土壤或地下水的污染。
（4）土壤容量和土壤净化能力的提高
在农业生产过程中，施用有机肥，改良松散型沙土，改善土壤胶体的种类和数量，增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量，从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属，提高土壤净化能力。
4.2 土壤中重金属污染的修复方法
（1）工程措施
工程治理措施是指在土壤环境中，用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土，换土，翻土，淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底，但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较容易引起土壤肥力效果降低。
（2）生物措施
生物治理是指利用能够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理，微生物治理，植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小，而缺点是在短期内不易得到治理效果。
（3）化学措施
化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术，目前，在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量，改变pH、Eh和电导等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显，而缺点是容易再度活化。
（4）农业措施
农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法，得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分，选择合适的农药、化肥，增施有机肥，选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高，而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。
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关键词：重金属；污染；土壤；
Abstract: At present, the soil heavy metal pollution research in our countries is a rather hot topic. In a broad range of data collection, based on the prevention and control of soil heavy metal pollution, the paper put forward some Suggestions and ideas.
Key Words: heavy metal; pollution; soil;
中图分类号：[TE991.3]文献标识码：A 文章编号：
一项由原国家环保总局进行的土壤调查结果显示，广东省珠江三角洲近40％的农田菜地土壤遭重金属污染，其中10％属严重超标。由于土壤重金属污染具有隐蔽性、不可逆性和持久性，对生态环境和人类健康影响深远，所以土壤重金属污染问题越来越受到人们的关注和重视。
一、土壤质量的涵义与土壤重金属污染
根据联合国粮食及农业组织（FAO）相关专家对土壤质量的定义，结合国内外尤其是美国、澳大利亚、欧盟等一些国家学者对土壤质量的普遍看法，所谓土壤的质量，与土壤中的重金属含量是决不可能画上等号的。我们不能认为土壤中重金属的含量低就认定土壤的质量高，反之亦然。根据对土壤质量的比较权威的定义，土壤的质量并不就是指土壤的质地，也不是指土壤为植物提供P、N、K等一些营养成分的能力，而是指能够支撑农产品的生产能力、保护生态环境、保护动物以及人类的健康与保护食品的安全等综合能力。FAO对土壤质量的定义主要是从测定土壤的生物、物理和化学性质的大概100多种指标而来。其中生物参数的指标是比较重要的。也就是说，代表土壤的生命活力主要是土壤中生物以及生物的多样性，其中土壤中的生物多样性就是土壤质量的核心组成，也就是土壤质量的内涵。
土壤具有同化和代谢外界环境进入土体的物质的能力，也就是常说的自净能力。当土壤中重金属的含量超过土壤的自净能力或者明显高于土壤环境基准或土壤环境标准，并引起土壤环境质量的恶化，这就是土壤重金属污染。
二、土壤中重金属污染的危害
（1）在自然生态系统中，大气环境、水环境和土壤环境的物质循环联系紧密，土壤的污染物会随着土层的迁移与地表径流，从而污染地下水、地表水，也会污染其他新的土壤，甚至会通过挥发产生大气污染。
（2）土壤中的重金属污染让紧张的耕地越来越短缺。由重金属污染造成土壤质量下降而导致耕地面积的减少，更加剧了对我国耕地红线的冲击。目前这种情况并没有出现减缓的趋势。
（3）重金属污染物通过影响土壤中某些微生物的数量与活性，从而影响土壤的活性。另外，重金属污染物大多对生物具有一定的毒害作用，因此土壤重金属的含量对农作物的产量有很大的影响，甚至会导致农作物的减产，所以土壤的重金属污染影响到农业生产的可持续发展。
（4）大多数重金属污染物难以降解，在生态系统中，生物富集现象显著，将直接或间接危害到处于食物链顶端的人类的身体健康。
（5）土壤的重金属污染物在迁移和转化的过程中，除了浓度的累积，毒性也可能会增加，例如汞的生物甲基化，这更加剧了土壤污染带来的危害。
三、土壤重金属污染的来源
（1）污灌。在缺水地区，污水灌溉解决了农用供水不足的问题，起着保证农作物产量的作用，同时也带来了土壤污染及地下水污染等问题。
（2）化肥、农药以及塑料薄膜的大量使用。不合理的农药和化肥的使用会使土壤被重金属所污染，某些化肥含有过量的重金属Zn、Cd、Pb等。农用塑料薄膜释出的Cd、Pb也会造成土壤重金属污染
（3）大气的沉降。工厂排放的烟气、粉尘等气体污染物经大气环流扩散，以干、湿的沉降方式进入到水体与土壤中。
（4）含重金属固体废弃物。工业废弃物、矿产的开采与冶炼产生的废渣、涉重金属企业污水处理系统产生的污泥等含重金属危险废物是土壤重金属污染的主要来源。
（5）交通运输的污染。交通运输中重金属的污染来源于汽车排放的尾气及轮胎磨损产生粉尘。
四、政府对防治土壤中重金属污染采取的措施
（1）提高涉重金属建设项目的准入门槛，有效控制新增污染源。对不符合产业布局、行业发展规划、环保规划的建设项目坚决不予上马。符合产业政策的涉重金属项目实行入园建设、统一规划布局、统一管理。
（2）摸清管理辖区地域，特别是农作物产地土壤质量状况，强化土壤重金属污染物的跟踪监测，划分种植功能区，对超标受污染的土壤进行修复。落实环保目标责任考核、行政问责制度，对超标区域实行挂牌督办、区域限批。
（3）推行清洁生产，加快涉重金属行业转型升级。通过实施清洁生产审核，从源头上削减重金属污染物的排放，提高资源利用效率，减少污染物末端治理的压力。
（4）加密对涉重金属企业污染物排放情况的监督性监测，对国控、省控重点企业至少每两月监测一次。强化企业自行监测，适时推行涉重金属污染源、重点流域在线监测监控。
（5）加强环境监管，严格环境执法。严厉打击涉重金属行业违法排污行为，对环保设施运行不正常、偷排、超标超总量排放等环保违法行为从严处罚，严格执行含重金属危险废物转移联单制度。
五、治理土壤中重金属污染的方法
（1）生物修复法。这种方法主要是通过一些特殊的微生物与植物把土壤中的重金属利用新陈代谢的作用去除或者转化其形态，降低重金属的毒性，使土壤得到一定程度的净化。
（2）热处理方法。热修复处理法的原理其实就是运用了污染物的热挥发性，利用高频电压所产生出来的电磁波，把土壤进行加热，使土壤中的污染物能够解吸出来，由此达到修复的目的。该方法对重金属汞的治理效果显著。
（3）排土、客土和水洗法。排土就是剥去表层受污染的土壤，客土就是在被污染的土壤上覆盖未受污染的土壤。水洗法是通过清水灌溉稀释或洗去重金属离子从而降低重金属污染物的含量。
（4）化学修复方法。这个方法是利用某些化合物与土壤中的重金属反应所形成的络合物，很容易和酸根离子发生反应产生沉淀的特点，通过投加一些改良剂到土壤里来降低土壤中重金属的迁移性，减少其含量，从而达到修复以及治理土壤的目的。
六、结束语
土壤中重金属污染问题隐蔽、危害大，难以治理。国土资源部曾公开表示，中国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失超过200亿元。经济发达地区普遍存在着土壤重金属污染问题。随着产业转移，一些东部地区的高能耗、高污染项目开始往中西部省份转移，中西部欠发达地区的土壤环境也面临着重金属污染的威胁。近年来频繁见报的重金属污染事故，时刻警醒着人们要重视土壤中的重金属污染的问题。
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关键词:土壤 重金属污染
1、研究背景
据我国农业部进行的全国污灌区调查，在140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。由此可见我国土壤受重金属污染的情况较为严峻[1]。
在环境污染研究中，重金属多指Hg,Cd,Pb,Cr以及类金属As等生物毒性显著的元素，其次是指有一定毒性的一般元素，如Zn,Cu,Ni,Co,Sn等。人们所说的土壤重金属污染主要是由于Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni,Hg,As8种重金属元素等引起的土壤污染。土壤是人类赖以生存的自然条件，如果土壤被重金属污染将直接导致粮食、蔬菜、瓜果等的重金属含量增加。同时因为重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，从而严重危害人体健康[2]。由于重金属在土壤中难以被分解、转化或吸收，所以充分认识土壤污染及危害，保护土壤，防治污染是十分重要的任务。
2、土壤重金属污染的特点
大多数重金属是过渡性元素，而过渡性元素的原子具有其特有的电子层结构，这使重金属在土壤环境中的化学行为具有下列一系列特点;
(1)重金属具有可变价态，它能在一定的幅度内发生氧化还原反应。不同价态的重金属具有不同的活性和毒性。
(2)重金属易在土壤环境中发生水解反应，生成氢氧化物;它也易与土壤中的一些无机酸发生反应生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物在土壤中的溶解度较小，所以重金属不易迁移而易累积于土壤中，从而降低了污染危害范围扩大的可能性，但却使变长了污染区的危害周期和加大了重金属危害程度。
(3)重金属作为中心离子，能够接受多种阴离子和简单分子的独对电子，生成配位络合物:还可与一些大分子有机物，如腐殖质、蛋白质等生成鳌合物。上述反应增大了重金属在水中的溶解度，进而使重金属在土壤环境中更易迁移‘从而增大了重金属污染区域范围。
重金属的所有这些化学特性，决定了重金属在土壤环境中具有多变的迁移特性。重金属污染的主要特点，除了污染范围广、持续时间长外，还有污染隐蔽性，而且它无法被生物降解，并可能通过食物链不断地在生物体内富集，进而可转化为毒害性更大的甲基化合物，对食物链中某些生物产生毒害，最终在人体内蓄积而危害人体健康。重金属的上述特性决定了其在污染和环境危害中的特殊作用。
3、土壤重金属污染的危害
土壤重金属污染对环境产生的危害主要有下列途径:
(1)受污染的土壤直接暴露在环境中，动物或人直接或间接地吸收了受污染的土壤颗粒等;
(2)土壤中的重金属通过淋溶作用向下缓慢渗透，从而污染了地下水;
(3)外界环境条件的变化，例如酸雨、施加土壤添加剂等因素，提高了土壤中重金属的活性和生物有效性，使得重金属较易被植物吸收利用，从而进入食物链后对动物和人体产生毒害作用。
4、重金属污染土壤治理方法
土壤重金属污染的治理，世界各国都开展了广泛的研究工作。目前，所采用的土壤重金属污染的治理方法主要有下列四种。
4.1生物措施
生物措施是利用生物的某些特性来适应、抑制和改良重金属污染土壤的措施。生物措施包括动物治理、微生物治理和植物治理三种方法。
动物治理是利用土壤中的某些低等动物(如虹蜕和鼠类)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。在重金属污染的土壤中放养蛆蜕，待其富集重金属后，采用电激、灌水等方法驱出蛆叫集中处理，对重金属污染土壤也有一定的治理效果[3]。
植物治理是利用有些植物能忍耐和超量累积某种或某些重金属的特性来清除污染土壤中的重金属。通常，它有三个部分组成:植物萃取技术、根际过滤技术、植物挥发技术。植物治理的关键是寻找合适的超积累或耐重金属植物。
生物措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境拢动少。缺点是治理效率低(如超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长)，不能治理重污染土壤(因高耐重金属植物不易寻找)和被植物摄取的重金属因大多集中在根部而易重返土壤等。
4.2工程措施
工程措施包括客土、换土、翻土、去表土等方法，适用于大多数污染物和多种条件。
客土是在污染土壤上加入未污染的新土;换土是将已污染的土壤移去，换上未污染的新土;翻土是将污染的表土翻至下层:去表土层是将污染的表土移去。这些方法能使耕作层土壤中重金属的浓度降至临界浓度以下，或减少重金属污染物与植物根系的接触而达到控制危害的目的。
用工程措施来治理重金属污染土壤，具有效果彻底、稳定等优点，是一种治本的措施。但由于存在实施繁复、治理费用高和易引起土壤肥力减弱等缺点。因而一般适用于小面积、重污染的土壤。
4.3农业措施
农业措施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，以及在污染土壤上种植不进入食物链的植物。
用农业措施来治理重金属污染土壤，具有可与常规农事操作结合起来进行、费用较低、实施较方便等优点，但存在有些方法周期长和效果不显著等缺点，农业措施适合于中、轻度污染土壤的治理。
4.4化学措施
化学措施是向污染土壤投加改良剂，增加土壤有机质，阳离子代换量和粘粒的含量，以及改变pH,Eh和电导等理化性质，使土壤中的重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。
用改良措施来治理重金属污染土壤，其治理效果和费用都适中，对污染不太重的土壤特别适用。但需加强管理，防止重金属的再度活化。
5、结论
随着土壤重金属污染日益加剧，土壤重金属污染的治理已成为当前研究的热点。土壤重金属污染具有高累积性和不可逆转性，污染一旦发生，仅依靠切断污染源的方法难以进行彻底恢复。目前，己有一些污染土壤治理的方法，但从其发展和需求来看，还须发展更加有效的治理技术。
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关键词 土壤；重金属污染；现状；修复技术
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）09-0229-03
重金属是指比重大于5.0 g/cm3的金属元素，包括Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Hg、As、Fe、Mn、Mo、Co等。通常自然界中重金属元素的背景值很低，其暴露不会对周围环境造成影响。但由于工业生产规模扩大，城镇化迅速发展，在农业生产中，污水灌溉和化肥、农药的使用量加大，导致土壤系统中重金属不断累积，明显高于其背景值，从而恶化了生态环境的质量，并通过食物链直接危害人体健康。据统计，全世界平均每年排放Hg约1.5万t，Cu 340万t，Pb 500万t，Mn 1500万t，Ni 100万t[1]。随着重金属污染问题的日益突出，土壤污染防治工作已在“十一五”期间被提上中国环境保护工作的重要议程，并成为第1个“十二五”国家规划。针对上述情况，笔者结合我国土壤重金属污染的现状，对当前土壤重金属污染的修复技术及其作用机理进行分析，并总结其各自的优势与不足，以期为综合治理土壤重金属污染提供参考依据。
1 我国土壤重金属污染现状
我国面临着相当严峻的土壤重金属污染问题。农业部调查数据显示[2]，我国约140万hm2的农业用地采用污水灌溉，受到重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%。据有关资料表明，我国重金属污染的农业土地面积为2 500 hm2左右，导致粮食减产逾1 000万t，并造成1 200万t以上的粮食被重金属污染，将各项经济损失进行合计，至少高于200亿元[3]。污染土地中，严重污染面积占8.4%，中度污染面积占9.7%，轻度污染面积占46.7%。Hg 和Cd 的污染面积最大。如上海农田耕层土壤Hg、Cd含量增加了50%，江西大余县污灌引起的Cd污染面积达5 500 hm2，沈阳张士灌区Cd污染面积达2 533 hm2。我国农田土壤污染除Cd、Hg污染外，Pb、As、Cr和Cu的污染也比较严重。以保定市污水灌区为例，其Zn、Cu、Pb、Cd的检出超标率分别达到100.0%、27.5%、50.0%、87.5%[4]。此外，我国菜地土壤重金属污染也较为严重[5-7]。广州市蔬菜地Pb污染最为普遍，As污染次之；重庆近郊蔬菜基地土壤重金属Hg和Cd出现超标，超标率分别为6.7%和36.7%；珠三角地区近40%菜地重金属污染超标，其中10%属严重超标。近年来，由于工业“三废”、机动车废气和生活垃圾等污染物的排放，我国城市土壤普遍受到不同程度的重金属污染，主要污染元素为Pb、Cd、Hg。且城市土壤中大部分重金属污染含量普遍高于郊区农村土壤，并具有明显的人为富集特点[8]。
2 土壤重金属污染修复技术
2.1 物理修复
物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术，主要包括土壤淋洗法、工程措施法、电热修复法等。
2.1.1 土壤淋洗法。该方法是应用最多、应用最早、技术最成熟的物理修复方法。采用淋洗液（包括无机溶液清洗剂、复合清洗剂、清水、表面活性剂、有机酸及其盐清洗剂、螯合剂等）对土壤进行淋洗，使固相重金属转化为液相，重金属从土壤中转移到废水，再通过对废水进行回收处理，从而实现土壤的修复。Wasay et al[9]研究发现，EDTA和DTPA能有效地去除土壤中Hg以外的重金属元素，同时也提取出大量土壤营养元素。土壤淋洗法简便、成本低、处理量大、见效快，适用于大面积重度污染土壤治理，尤其是轻质土和砂质土。但这种方法在去除重金属的同时，易造成地下水污染及土壤养分流失。因此，既能提取各种形态重金属又不破坏土壤结构的淋洗液，将为该方法修复重金属污染土壤提供广阔的应用前景。
2.1.2 工程措施法。该方法是较为经典和传统的土壤重金属污染修复方法，包括深耕翻土、换土、客土等。深耕翻土与污土混合，或者通过换土和客土等手段，可以使土壤中重金属的含量有效降低，从而降低其对植物的毒害。不同的方式适宜于不同污染程度的土壤，重污染区的土壤宜使用换土和客土方法改良，而轻度污染的土壤则适宜于采用深耕翻土的方法进行修复。工程措施法的优势在于效果稳定和彻底，但是也存在一定的不足，如费用高、工程量大、易降低土壤肥力和破坏土壤结构，还有换出的污染土壤也存在二次污染的隐患，应妥善处理。据报道，对1 hm2面积的污染土壤进行客土治理，每1 m深土体需耗费高达800万～2 400万美元[10]。因此，工程措施不是一种理想的污染土壤修复方法。
2.1.3 电热修复法。该方法利用高频电压产生电磁波，再通过电磁波作用而产生热能，从而促使土壤中挥发性重金属得以分离，实现土壤的修复和改良。目前，该方法适用于修复受Hg或Se等可挥发性重金属污染的土壤。有研究表明，采用该法可使砂性土、黏土、壤土中Hg含量分别从15 000、900、225 mg/kg降至107、112、115 μg/kg，回收的Hg蒸气纯度达99%[11-12]。这种方法虽然操作简单、技术成熟，但能耗大、操作费用高，也会影响土壤有机质和水分含量，引起土壤肥力下降，同时重金属蒸气回收时易对大气造成二次污染。
2.2 化学修复
化学修复也是一种原位修复技术，即通过向重金属污染土壤中添加改良剂，以调节和改变土壤的理化性质，使重金属发生沉淀、吸附、拮抗、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列化学反应，降低其在土壤中的迁移性和被植物所吸收的可能性，从而达到治理和修复污染土壤的目的。常用的改良剂有石灰性物质[13-15]、磷酸盐化合物[16-17]、硅酸盐化合物[18]、金属及其氧化物[19-20]、黏土矿物[21-23]、有机质[24-26]等，其作用机理见表1。这种方法虽然简单易行，但其不足在于它只是改变了重金属在土壤中的存在形态，却没有把重金属从土壤中真正分离出来，如果土壤环境发生变化，容易造成其再度活化，引起“二次污染”。
2.3 生物修复
生物修复是利用生物（主要是微生物、植物和动物）的新陈代谢作用吸收去除土壤中的重金属或使重金属形态转化，降低毒性，净化土壤。该方法是运用生物技术治理污染土壤的一种新方法，具体包括微生物修复法、植物修复法、动物修复法等。由于该方法效果好、易于操作，日益受到人们的重视，已成为污染土壤修复研究的热点。
2.3.1 微生物修复。该方法是通过微生物进行作用，将土壤中重金属元素进行沉淀、转移、吸收、氧化还原等，从而对污染土壤进行修复。如柠檬酸菌能够与Cd形成CdHPO4沉淀；无色杆菌、假单胞菌能够使亚砷酸盐氧化成砷酸盐，从而降低As的转移和毒性；还有些微生物能够把剧毒的甲基汞降解为毒性小、可挥发的单质Hg[3]。尽管微生物修复引起极大重视，但大多数技术仍局限在科研和实验室水平，很少有实例报道。但随着分子生物学的发展，一些如细菌表面展示技术、噬菌体抗体库技术、酵母表面展示技术等[27]，有望在治理土壤重金属污染中发挥重要作用。
2.3.2 植物修复。植物修复广义上是指利用植物提取、吸收、分解、转化、固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称；狭义上是指利用耐性和超富集植物将污染土壤中的重金属浓度降低到可接受的水平。根据其修复过程和机理，植物修复法可分为以下4种：①根部过滤[28]，即通过耐性植物根系对重金属的吸收并保持在根部。常用的植物有水生植物、半水生植物以及个别陆生植物，如向日葵、耐盐野草、宽叶香蒲等。该法多应用于修复水体的重金属污染。②植物稳定[29]，即利用植物根际的一些特殊物质，使土壤中污染物转化为相对无害物质的方法。常用的植物有印度芥菜、油菜、杨树、苎麻等。该法多应用于治理废弃矿场和重金属污染严重地区。③植物挥发[30]，即利用植物吸收土壤中的重金属，并将其转化为可挥发状态，通过植物叶片等部位挥发出去，以降低土壤中重金属的含量。常用的植物有印度芥菜以及湿地上的一些植物。该法多应用于修复污染土壤中含有挥发性的重金属（如Hg、Se等），但易造成大气污染。④植物提取[31]，即利用超富集植物从土壤中吸取重金属，并将其转移、贮存到地上部，然后通过收获，从而达到去除污染土壤中重金属的目的。目前，已发现超富集植物有700种以上，且广泛分布于约50科中，并主要集中在十字花科。该法适用面广，对于修复多种重金属污染土壤均有效。
植物修复法成本低，对环境扰动小，能绿化环境，具有良好的社会、经济、环境综合效益，适用于大规模污染土壤的修复，属于真正意义上的绿色修复技术。但该方法也有一定的缺点：一是超富集植物生长缓慢，常受土壤类型、气候、水分、营养等环境条件限制，导致修复污染较严重土壤的周期长；二是修复过程局限在超富集植物根系所能伸展的范围内；三是超富集植物只能积累某一种重金属，而土壤污染大多是重金属的复合污染；四是超富集植物需收割并作为废弃物妥善处置，将对生物多样性存在一定的威胁。
2.3.3 动物修复。动物修复是利用土壤中的某些低等动物（如蚯蚓等）吸收重金属的特性，在一定程度上降低受污染土壤的重金属比例，以达到修复重金属污染土壤的目的。有研究表明[32]，蚯蚓在其耐受浓度范围内，对重金属的富集量随着重金属浓度的增加而增加，同时对重金属的选择性受其体内酶的影响。但这种修复方法不足在于低等动物吸收重金属后可能再次释放到土壤中，造成二次污染。
2.4 农业生态修复
农业生态修复是近几年新兴的修复技术，它是通过改变耕作制度、调整作物品种、调控土壤化学环境（包括土壤pH值、水分、氧化还原电位等）、改变土地利用类型、增施有机肥（堆肥、厩肥、植物秸秆等）、控施化肥等措施，以减轻重金属对土壤的危害[33]。我国在这一方面研究较多[34-36]，并取得了一定的成效。这种方法具有投资少、无副作用等特点，适用于中轻度污染土壤，但也存在修复周期较长、效果不太显著等不利因素。
3 结语
综上所述，目前重金属污染土壤的修复技术很多，但就单一技术来看，任何一种修复技术都有其局限性，难以达到预期效果，进而无法大力推广。而且土壤重金属污染修复作为一项系统工程，不仅需要土壤学、植物生理学、遗传学、环境工程学、分子生物学等多个学科的共同努力，还需要多种修复技术的综合应用，即将物理修复、化学修复、生物修复科学地结合起来，取长补短，才能达到更好的效果。
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关键词：重金属污染;污染物来源;预防措施
中图分类号：F124.5 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）31-0300-02
土壤污染是指由于具有生理毒性的物质或过量的植物营养元素进入土壤，超过土壤的自净能力，从而导致环境恶化。而土壤重金属污染主要受人类活动的影响，通过大气、水以及农资等使重金属进入到土壤中，导致土壤中重金属的含量明显高于环境背景值，并造成土壤环境恶化和污染。
一、土壤重金属污染的概念
通常地说，重金属是指密度大于5.0以上的元素，这些元素大约有45种元素。但由于不同的重金属在土壤中的毒性差别较大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、铬、钴、汞、镍、锡、镉、铅、钒等。硒、砷虽然不是金属，但由于它的某些性质及毒性与重金属相似，因而也将硒、砷列为重金属范畴。由于锰和铁在土壤中自然含量相对较高，一般不列为重金属。
土壤重金属污染是指人类不合理活动将重金属物质带入到土壤中，导致土壤中重金属含量明显高于可承受的合理含量、并造成土壤质量退化、生态与环境恶化与破坏的现象。有些重金属是土壤本身含有的，如植物生长所必须的锰、铜、铁、锌等。只有当进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和可忍受范围时，作物才会出现中毒症状，或作物生长并未受重金属的危害但是其金属的含量超过人畜承受的标准，造成人畜的重金属危害时，也可以认为土壤已经被重金属污染了。
二、重金属的来源与分布
土壤中重金属元素按其化学生物性质可以分为两类：一类是在一定浓度范围内可以促进并维持生物健康生长的必需元素，但如果金属浓度超过可承受范围，就会有机体中毒现象的发生，如锌、铜、锰等;另一类则是影响生物正常生长且有害与生物的健康的元素，如镉、汞等。
引起土壤重金属污染的途径有许多种，土壤中本身含有的重金属，不属于污染的对象，因为这些重金属的含量一般不构成对土壤的污染。从环境学上来看，土壤重金属的污染来源，主要是人类的工农业生产活动和生活活动引起的土壤重金属远高于土壤本身含有的重金属的含量，造成土壤污染[1]。
（一）有毒气体的排放
有毒气体如汽车尾气、煤的燃烧、化工厂产生的有毒气体以及轮胎转动磨损产生含重金属的大量粉尘等，进入大气后随着大气流动把有毒气体中的重金属带进土壤或水体中。以陕西省为例，2012年全省的工业废气排放总量达到14 767.4亿立方米，烟尘排放量为385 522.4吨，这些废气和烟尘含有大量的Cu、Zn、Pb、Co、Cd，主要来自含铅汽油的燃烧，汽车轮胎磨损产生的含铅的粉尘等。污染物的分布呈现一定的规律，一般成条带状和片状分布，如果汽车尾气作为重金属的污染源，它的分布主要以公路、铁路为中心向两侧辐射，中心污染较重，远离公路两侧的土壤污染程度逐渐减弱，另外随着时间的推移，不同重金属污染在土壤中具有很强的叠加效应，加剧了土壤污染[2]。而经过自然和雨水沉降进入土壤的重金属污染，多以有毒废弃的堆积物、工厂烟囱为中心，向四周扩散，导致城市的郊区土壤污染为主，距离城市越远污染也就越小，其中污染程度还与人口密度，城市土地利用程度，重工业水平等密切相关。
（二）农药、化肥和塑料薄膜的使用
在用农药喷洒作物时一般只有少部分落在农作物体上，而大部分都落到地表从而进入土壤，其中一些农药中含有某些有害的重金属如汞、铅、砷等，其残留有效期长达几十年。因此，长期使用含重金属农药也会在一定程度上造成农田土壤的重金属污染;尤其化学肥料中的磷肥含有大量的重金属，虽然在短时期内会对农作物的生长起到促进作用，然而长期使用会对土壤起到破坏作用。农用塑料薄膜在土壤中长期存在，在阳光照射下分解产生大量的Cd、Pb也会造成土壤重金属的污染。
（三）污水灌溉农田
污水灌溉也是造成土壤重金属污染的一个重要途径，城市里的生活污水、商业污水和工业污水等未经处理直接排入河流，造成河流污染。河流水体中含有大量的重金属离子，农民朋友们利用这些污水灌溉农田，长期灌溉就造成土壤中重金属含量过高，引起突然污染。据相关资料显示，2014年上半年西安日排生活污水130万吨，其中110万吨得到处理，有20万吨的污水直接排放。河全段水质Ⅳ类，污染源主要为生活污水，因该地区市政管网没有接通，导致周边楼盘小区的生活污水流入河。在位于西安市阿房一路附近的不足2公里的河段上，两岸分别有30多个大小不一的排污管，这些排污管正在不断地向河内排放黑黄色污水，河面上泛起一片白色泡沫，气味刺鼻难闻。这些污水流入渭河，然后被渭河两岸的农民抽水灌溉农田，造成土壤污染。
（四）矿山废水污染
各种有色金属矿山的开采、治炼、矿渣排放的过程中都会产生酸溶液的矿液，并通过矿山排水和降水沉降进入土壤直接或间接地导致土壤的重金属污染，对人们的健康构成严重威胁。根据近期的全国土壤污染调查结果来看，部分地区土壤重金属污染严重，全国土壤总的点位超标率为16.1%，从污染分布看，南方土壤污染重于北方;长江三角洲、珠江三角洲和东北老工业基地等部分区域土壤重金属污染突出。西南、中南地区土壤重金属超标范围大;隔、汞、砷、铅含量分布呈现从西北到东南逐渐升高的趋势。在有色金属长期开采的地区，金属冶炼以及含重金属的工业废水废渣排放造成土壤污染，导致粮食重金属超标。最近令人担忧的“镉大米”和重金属蔬菜事件还萦绕在人们的心里。
三、土壤重金属的危害
土壤重金属产生的危害主要有以下几个途径：（1）暴露的土壤受到重金属的污染，通过土壤影响植物，又经过食物链为动物和人类所吸收。（2）通过降水作用使重金属溶于雨水中，通过雨水的沉降地表和地下径流使水体发生污染。（3）外界环境条件因素的刺激下提高了土壤中重金属的活性，使重金属较容易为植物吸收利用通过食物链进而对人类和动物产生毒害作用。（4）为提高土壤肥力和病虫害的防治，往往会在植物生长期添加含有微量重金属的化肥和农药，植物会吸收部分重金属，进而进入食物链而导致动植物受害。据国家环保局统计，中国每年重金属污染的粮食达1 200万吨，直接经济损失200亿以上。
四、控制土壤重金属污染的对策和措施
（一）控制土壤重金属污染的对策
目前治理土壤重金属污染的技术主要集中在土壤修复，通常包括生物修复、化学修复、工程修复和农业修复。生物修复技术是最近十多年用于治理土壤重金属污染的一种技术，主要是指利用各种类型生物的分解和净化作用把土壤中的重金属分解成各种无机盐、水和二氧化碳的工程技术。这种技术通过两种途径来实现，一是通过生物各种形式的作用进而改变重金属的化学形态，使重金属得到固定或解毒，降低重金属在土壤中的活性不易被植物吸收;二是通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化和固定作用。生物修复技术主要包括微生物和植物的修复技术，其修复效果较好、投资较低、且易操作和便于管理，且不易产生二次污染。因而逐渐受到重视，成为重金属污染修复研究的热点。
化学修复是通过向重金属污染的土壤中施加改良剂，降低重金属生物的有效性而达到修复的目的。如果被污染的土壤呈酸性，可采用石灰、矿渣等碱性物质作为改良剂，达到酸碱中和，降低重金属的含量，从而有效降低植物体的重金属浓度[3]。如果土壤中Hg污染为主，可使Hg形成难溶性的碳酸汞、氢氧化汞或水合碳酸汞，明显降低汞的有效性和作物吸附[4]。在碱性土壤中施用磷酸盐类物质可使重金属形成难溶性磷酸盐。在一定PH值下，重金属能被铁、锰氧化物所固定。常见的用于治理土壤重金属污染的稻草、牧草、紫云英、家畜粪肥以及腐殖酸等，这些物质通过其活性与重金属元素Zn、Mn、Cu、Fe发生化学反应，降低重金属的有效性。
（二）控制土壤重金属污染的预防措施
各种土壤修复的措施都有各自的优缺点，比如工程修复虽然治理比较彻底，然而大量被污染的土壤被置换或覆盖，实施的费用非常高，不从根本上治理，被更新的无污染的土壤又很快再次被污染，并且还要对换出的污染土壤进行堆放或处理。其他的修复方法效果不是很好，局限的范围很小。所以如果不解决污染的源头，所有的治理都是治标不治本的措施，达不到根本解除土壤重金属污染的目的。因此，预防比治理更重要。
1.宏观上加大环保宣传力度和提高工艺水平
土壤重金属污染属于环境污染的重要组成部分，把环境保护概念写入学生教材，对国民进行全民生态教育。环境教育包括环保习惯和环境专业知识教育两个部分，家庭垃圾分类等习惯养成教育从幼儿园开始进行，环境专业知识教育贯穿整个教育体系。环境保护不能只依靠法律法规去强制执行，重要的是改变人们的观念，从根本上杜绝污染的源头。
2.微观上严格控制污染物的排放
土壤重金属污染主要是由工业“三废”排放，所以要严格控制污染物排放，城市和乡镇的新、扩、改建设项目要严格执行环境影响评价制度，以及污染物的总量控制系统，严格执行工业“三废”排放标准颁发的状态，尽量减少污染物的排放。化肥、农药、农用塑料薄膜含有重金属元素，建立一个科学合理的生产和使用技术规范，应该限制单位面积农田的数量，品种和施肥方法，更多的有机肥料和生物肥料，加强监测农田的化肥和农药残留。
参考文献：
[1] 庞奖励.西安污灌区土壤重金属含量及对西红柿影响的研究[J].土壤与环境，2001，（2）：94-97.
[2] 郑喜.土壤中重金属污染与防治[J].地质通报，2002，（1）：79-84.
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