土壤重金属污染研究

摘要：土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高引起的。本文从土壤重金属污染的研究現状出发，详细论述了土壤重金属迁移规律的影响因素，并提出了土壤重金属污染的修复措施。

关键词：土壤；重金属；修复措施

重金属污染是当今面积最广、危害最大的环境问题之一。土壤中重金属污染不仅降低土壤肥力和作物的产量与品质，而且恶化环境，并通过食物链危及人类的生命和健康。由于重金属污染毒性机制和生物效应的复杂性，重金属污染一直是当前研究的热点。因此，土壤重金属污染的治理对于环境质量的改善十分重要，土壤重金属污染的修复也是环境可持续发展的必然要求。

1.土壤重金属污染概述

土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属引入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于原有含量，并造成生态环境恶化的现象。例如在废蓄电池加工回收处理场地，土壤Pb的浓度高达12000mg/kg，而Cu和Zn也严重超标（1800～2200mg/kg）；在一些工矿区或污灌区的土壤也常受Cd、Pb、Cu的复合污染。土壤中多重金属元素或化合物之间以及重金属与土壤界面之间存在相互作用，使其污染土壤修复技术具有挑战性。

据统计，1980年我国工业“三废”污染耕地面积266.7万公顷，1988年增加到666.7万公顷，1992年增加到1000万公顷。目前，全国遭受不同程度污染的耕地面积已接近2000万公顷，约占耕地面积的1/5。全国目前约有1.3万公顷耕地受到Cd的污染，涉及11个省市的25个地区；约有3.2万公顷的耕地受到Hg的污染，涉及15个省市的21个地区。部分地区的重金属污染已相当严重，如广州郊区老污灌区，土壤中Cd的含量竟高达228mg/kg，平均含量为6.68mg/kg；沈阳张士灌区有2533hm2土地遭受Cd的污染，其中严重污染的占13%。据报道，目前我国污灌区有11处生产的大米中Cd含量严重超标。

2.土壤重金属迁移规律的影响因素

重金属在土壤—农作物系统中的迁移规律与元素本身的化学特性、土壤理化性质、农作物种类等有关，并且会因各种污染元素数量和迁移速度的差异，在不同类型土壤剖面中的积累状况不同。

2.1重金属元素自身理化性质对迁移规律的影响

不同种类重金属因其自身理化行为与生物有效性的差异，在土壤-农作物系统中的迁移化规律明显不同。研究表明同一土壤剖面中的Pb和Cr容易被土壤吸附而难以迁移，Cd的迁移率明显高于其他元素，Cd、As、Zn、Cu较易在农产品中积累，而Cr难以被吸收。重金属存在形态可分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态。作物对重金属元素的吸收与重金属元素在土壤中的存在形态密切相关，一般认为可交换态含量与蔬菜中重金属元素含量间有较好的相关性，在土壤中迁移能力也强。

2.2土壤理化性质对重金属在土壤中迁移规律的影响

土壤的理化性质是影响重金属在土壤中的存在形态以及重金属生物有效性的主要因素，土壤的理化性质主要包括pH值、土壤质地、土壤氧化还原电位（Eh值）、有机质含量等。土壤pH值主要通过影响土壤重金属的存在形态和土壤对重金属的吸附量，从而影响重金属的迁移和淀积行为。有机质对土壤重金属的影响极其复杂，小分子量有机质与重金属络合或螯合增加其移动性，大分子有机质通过提高土壤CEC而使重金属元素有效性降低，随着土壤有机质含量的上升，大部分重金属元素浓度降低，生物有效性降低。

3.修复措施

3.1生物修复

（1）植物修复技术对土壤性质和周围生态环境的影响小，是真正意义上的“绿色修复技术”。植物修复技术的效果与重金属在土壤中的生物可利用性密切相关。重金属元素主要富集在根部，茎叶含量相对较少。植物各部位对重金属的吸收与土壤中可交换态和碳酸盐结合态含量具有一定的相关性，尤其是茎叶相关性更强。由于土壤中残余态不能被植物吸收，植物主要吸收土壤中可交换态的含量，而土壤中铁锰氧化物结合态和有机结合态与土壤中可交换态的含量互相转换，因此，即使在没有新污染源的情况下，土壤中重金属并不能完全被植物吸收达到安全值。

（2）微生物修复。微生物对金属元素有浸出作用，主要包括胞内和胞外累积作用、胞外络合作用、氧化还原作用、甲基化和脱甲基化作用以及微生物在新陈代谢过程中改变介质的物理化学环境而促使金属元素溶出等作用。微生物通过向胞外周围环境释放无机和有机酸可以扰乱金属元素的地球化学形态。细胞外有机化合物中含有具多功能团分子结构的低分子量有机物，其可以改变可溶性金属离子的形态，使它们沉淀下来。

3.2化学修复

在一定条件下施用碳酸盐、磷酸盐、氧化物质促进沉淀形成，减少重金属对土壤的副作用和进入土壤的数量。土壤改良剂的选择必须根据生态系统的特征、土壤类型、作物种类、污染物的性质等来确定。但通过投加改良剂来治理重金属污染的土壤，需防止重金属的再度活化。淋洗法，通过淋洗使重金属移出根层，一般有以下2种方式：①含有某种配位体的溶液淋洗土壤，配位体倾向于与重金属形成具有一定稳定常数的络合物。②对轻壤质土壤消除重金属污染物时，应选用能与已知污染阳离子形成络合物的配位体的溶液冲洗土壤，用含有能与污染阳离子产生难溶性沉淀物的阴离子溶液继续冲洗土壤，调节冲洗液的组成与用量，使重金属在土壤一定深度形成难溶的间层。

4.结束语

土壤重金属污染是当前面临的重大难题之一，迫切需要解决。而今植物修复技术的发展和广泛应用，为解决土壤重金属污染提供了一条绿色通道。同时，作为微生物最大的聚居场所的土壤系统，不可忽视微生物的强大作用，应该积极开展研究，使其发挥更大的作用。单一化学手段治理土壤重金属污染，虽然有一定的成效，但是不可避免二次污染；而化学手段也不可摒弃，化学手段可以改良土壤，在一定程度上是其他手段所不可替代的。因此，建议可以继续推进生物修复技术的发展，同时，将物理、生物、化学修复手段结合起来，更好地治理土壤重金属的污染。

参考文献

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作者简介：

刘青（1992-），女，汉族，河南省许昌市人，郑州大学本科生，研究方向：环境科学。