农田土壤重金属污染及污染修复技术研究进展

　　通过客土、换土和深耕翻土等措施，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤及植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则实用于重污染区。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。

　　3.2 物理修复

　　(1)电动修复是通过，在电场的作用下，土壤中的重金属离子(如Pb，Cd，Cr，Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，然后进行集中收集处理。研究发现，土壤pH、缓冲性能、土壤组分及污染金属种类会影响修复的效果。该方法特别适合于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。在沙土上的实验结果表明，土壤中Pb2+，Cr6+。 等重金属离子的除去率也可达90%以上。电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，并可以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。

　　(2)电热修复是利用高频电压产生电磁波，产生热能，对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤。另外把重金属污染区土壤置于高温高压下，形成玻璃态物质，从而达到从根本上消除土壤重金属污染的目的。

　　3.3 化学修复

　　化学修复是利用化学试剂、化学反应或化学原理来降低土壤中重金属的迁移性、生物可利用率，减少甚至去除土壤中的重金属，从而达到土壤的治理和修复。化学修复主要包括淋洗、淋洗—提取法、固化法、电化学方法和施用改良剂法等。淋洗法是用清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗被污染的土壤，又称洗土法或萃取法 。在多数情况下，为提高淋洗液的洗脱效率，需要在淋洗液中加入一些能增大重金属水溶性和迁移性的化学助剂；最常用的化学助剂是酸和鳌合剂，而后者对土壤的就地淋洗更适用，因为它们对环境的危害更小。淋洗土壤所用的主要的化学试剂有乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、酸、弱酸盐等。

　　向土壤投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，以降低重金属的生物有效性。该技术关键在于选择经济有效的改良剂，常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质，不同改良剂对重金属的作用机理不同。施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pM值，促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀。如当土壤pH>6.5时，Hg就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀。化学修复是在土壤原位上进行的，简单易行。但并不是一种永久的修复措施，因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。

　　3.4 生物修复

　　生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。由于该方法效果好，易于操作，日益受到人们的重视，成为污染土壤修复研究的热点。目前生物修复技术主要集中在植物和微生物两方面，国内对土壤重金属的植物修复方面研究较多，动物修复方面也有涉及在微生物修复方面国外研究较多。

　　3.4.1 植物修复

　　植物修复技术是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定3种类型。植物提取，即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部分并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。另外，加入一些有机络合剂来增加土壤中重金属的生物有效性也可提高植物对重金属的吸收。植物挥发，其机理是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染。目前这方面研究最多的是类金属元素Hg和非金属元素Se。植物稳定，利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。其机理主要是通过金属在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中重金属的固化。

　　3.4.2 微生物修复

　　微生物修复技术在修复重金属污染的土壤方面具有独特的作用。其主要作用原理有：微生物通过各种代谢活动产生多种低分子有机酸直接或间接溶解重金属或重金属矿物，可以降低土壤中重金属的毒性：微生物的代谢活动可以通过其氧化还原作用改变变价金属的存在状态，降低这些重金属元素的活性；微生物可以通过胞外络合作用，胞外沉淀作用以及胞内积累来实现对重金属的固定作用；此外，细胞壁具有活性，可以将金属螯合在细胞表面；微生物可以改变根系微环境，从而提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率。

　　4 结语

　　目前，我国农田土壤重金属污染情况相当严峻。由于重金属的不可逆转性，及其在食物链中的累积已引起广泛关注，重金属已被列入优先控制的污染物之一。土壤污染导致其他环境问题。土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表层土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。因此土壤污染防治极为重要，应以源头控制，即有效地降低污染物的排放，这主要有赖于国家环境政策与法规的不断完善和工矿企业技术革新的落实；在土壤污染防治的技术层面，即污染土壤的修复。将物理、化学、生物等修复手段综合起来处理污染问题将是重金属污染修复技术的发展方向之。