土壤重金属污染现状与修复技术研究

环境整治·ENVIR．CONTROL土壤重金属污染现状与修复技术研究梁家妮，马友华，周静2,3(1．安徽农业大学资源环境与信息技术研究所，安徽合肥230036；2．中国科学院南京土壤研究所，江苏南京210008；3．中国科学院红壤生态实验站，江西鹰潭335211)摘要：土壤是农业的基础，也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础。随着工业发展和农业生产的现代化，重金属污染已经成为一个危害全球环境质量的主要问题。本文通过土壤重金属污染的来源、现状、不同修复技术的原理、优缺点、前景作了概述，并重点对目前常用改良剂的修复效果、存在的问题、改良剂原位修复土壤重金属污染的作用机制以及国内外研究进展作简要综述及对未来趋势提出一些看法，为实现对重金属污染土壤进行有效的生态整治和安全高效的利用提供技术途径。关键词：重金属；修复；土壤污染；改良剂文章编号：1005—4944(2009)04—0045—05土壤是人类赖以生存的自然资源之一．也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础。随着工业发展和农业生产的现代化，重金属污染已经成为一个危害全球环境质量的主要问题l1]。重金属元素是一种潜在的污染物，很难被土壤微生物降解，它一旦污染土壤，治理将非常困难，因此，对重金属污染土壤进行改良修复已成为土壤学和环境科学领域的重要研究内容。1土壤重金属的来源及污染危害1．1土壤重金属的来源近年来，由于部分矿产开发中的选矿、冶炼工艺水平落后，个别矿区没有环保治理设备，大量废弃物未经处理直接投放环境，造成土壤重金属污染；化肥农药的过度使用也会造成土壤重金属的污染，氮肥和钾肥中重金属含量较少，磷肥中重金属含量较多；含铅及有机汞的农药的使用，造成土壤的胶质结构改变，营养流失，对农作物的产量及品质都造成极大的不良影响，同时为土壤重金属污染埋下了祸根；饲料添加剂中也常含有高含量的Cu和Zn[2]，这使得有机肥料中的Cu、Zn含量也明显增加并随着肥料施人农田，农村地区长期使用畜禽粪便作为有机肥以增加土壤肥力也有可能造成土壤重金属污染；汽车尾气的排放、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘的沉降所引起的以公路、铁路为中心成条带状分布的土壤重金属污染，其污染元素主要为Pb、cu、zn等元素[3_。1．2土壤重金属污染的危害土壤重金属污染首先会影响植物的生长发育，进而影响农作物的产量和质量。如镉与巯基氨基酸和蛋白质的结合引起氨基酸蛋白质的失活，甚至导致植物的死亡；如Cd通过形成过量的氧自由基，影响植物体内抗氧化酶活性，破坏细胞膜系统、蛋白、核酸等生物大分子，抑制水稻叶绿素合成和植株生长_5-6]。土壤重金属污染，给国家带来了严重的经济损失。据报道，每年全国因重金属污染而减产粮食1000多万t，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t，合计经济损失至少达到200亿元。此外，受土壤重金属污染的作物在植(作)物体中积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其他疾病等。2土壤重金属污染现状据统计，目前全国遭受不同程度污染的耕地面积已接近2000万hm，约占耕地面积的1／5t~。据农业部环境监测系统近年的调查，我国24个省(市)城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm，占监测调查总面积的20％；其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量Agro-Environment＆Development45环境整治·ENVIR．C0NTROL与总面积的80％以上，尤其是Ph、cd、Hg、cu及其复合污染尤为明显I8】。如天津近郊因污水灌溉导致0．23x10km农田受到污染；广州近郊因为污水灌溉污染农田27．0km，因施用含污染物的底泥造成13．3km的土壤被污染，污染面积占郊区耕地面积的46％；20世纪80年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明，大约60％的土壤和36％的糙米存在污染问题。3土壤重金属污染的修复技术目前，修复土壤重金属污染主要有以下几个途径。一是改变重金属在土壤中的存在状态，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是利用生物或工程技术方法从土壤中去除重金属；三是改变种植制度，避免重金属通过食物链影响生物和人体健康。具体的措施为化学固定、土壤淋洗、热脱附、蒸汽萃取、电动修复、生物修复法和农艺措施等。依据重金属污染的特点及改良修复技术的原理，目前重金属污染土壤的改良修复主要有物理修复、生物修复和化学修复3种。3．1物理修复根据物理修复技术的特点分为电动修复、改土、热处理等方法。3．1．1电动修复电动力修复也称作电修复、电动力土壤过程和土壤电化学污染治理。其原理是在土壤／液相系统中插入电极，通以直流电，土壤中的重金属污染物在电场、电化学等作用下，发生氧化还原反应，并迁移、富集于阴