宋志政，周潤(rùn)聲

（山東科技大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，山東青島 266590）

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀、簡(jiǎn)介及危害

1.1 土壤重金屬污染簡(jiǎn)介

土壤重金屬污染是指重金屬或其化合物通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤造成的污染，分為自然和人為兩種污染類型。重金屬污染涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、人類生產(chǎn)生活等許多方面，其中，重金屬是對(duì)土壤環(huán)境影響比較大的重要污染物類型。從礦山開(kāi)采到成為工業(yè)品的各個(gè)階段，污水灌溉、農(nóng)藥化肥的使用都增加了土壤中重金屬的負(fù)荷。

1.2 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及城市污染的加劇，重金屬污染日益嚴(yán)重。目前，土壤的重金屬污染普遍存在于世界各個(gè)國(guó)家中。2014年發(fā)布的全國(guó)土壤污染調(diào)查公報(bào)中顯示，全國(guó)土壤總超標(biāo)率為16.1%，而重金屬污染占有較大比重。環(huán)境監(jiān)測(cè)總站的資料顯示，我國(guó)重金屬污染中，最嚴(yán)重的是Cr、Hg、Pb 和As 四種重金屬污染，其中，鎘和砷污染的比重最大，約占被污染耕地的40%[1]。

1.3 土壤重金屬污染的危害

1.3.1 對(duì)土壤肥力的影響

重金屬在土壤中大量積累會(huì)導(dǎo)致土壤性質(zhì)發(fā)生變化，從而影響了土壤營(yíng)養(yǎng)元素的供應(yīng)和物理特性。

1.3.2 對(duì)植物的危害

重金屬可以影響植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的吸收和利用，引起養(yǎng)分缺乏；也可以在植物體內(nèi)富集，擾亂代謝，使細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育停止。重金屬對(duì)植物的毒害作用大小與植物種類、環(huán)境條件等因素有關(guān)。

1.3.3 對(duì)微生物和酶的危害

重金屬可以影響微生物的群落結(jié)構(gòu)、種群增長(zhǎng)特征以及生理生化和遺傳特征。重金屬也會(huì)影響酶的活性，對(duì)土壤中不同酶進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：與N、P、S 等循環(huán)有關(guān)的酶受重金屬脅迫作用顯著，與碳循環(huán)有關(guān)的酶受脅迫影響較小。

1.3.4 對(duì)人體健康的危害

土壤重金屬污染導(dǎo)致的結(jié)果是影響人和其他生物的健康，土壤重金屬污染是逐年積累的，具有隱蔽性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)污染時(shí)，往往危害已經(jīng)達(dá)到很嚴(yán)重的程度。近年來(lái)，我國(guó)耕地重金屬污染情況越發(fā)嚴(yán)重，部分農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全令人擔(dān)憂。

2 我國(guó)土壤重金屬污染相關(guān)問(wèn)題的研究歷程

2.1 起步階段（1949—1979年）

新中國(guó)成立之初，百?gòu)U待興，包括土壤污染在內(nèi)的環(huán)境問(wèn)題尚未出現(xiàn)；到二十世紀(jì)七十年代，環(huán)境問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn)，相關(guān)的科研實(shí)踐等工作開(kāi)始展開(kāi)。

2.2 基礎(chǔ)階段（1979—2000年）

在此期間，“中國(guó)土壤元素環(huán)境背景值研究”列入“六五”和“七五”計(jì)劃，并在1995年發(fā)布了我國(guó)第一個(gè)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—95）。

2.3 快速發(fā)展階段（2000年至今）

進(jìn)入21世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展導(dǎo)致環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，引起了科研人員、政府和社會(huì)的廣泛關(guān)注。

科研方面，土壤修復(fù)進(jìn)入國(guó)家自然科學(xué)基金委的目錄，與土壤污染有關(guān)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目先后得到國(guó)家“973計(jì)劃”和“863計(jì)劃”的支持，重金屬污染土壤修復(fù)的基礎(chǔ)理論不斷完善，論文的發(fā)表數(shù)量迅速上升。同時(shí)，土壤污染防治立法和政府監(jiān)督管理等方面也都穩(wěn)步推進(jìn)，并取得了顯著成效。

3 重金屬在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化

3.1 重金屬在土壤中的形態(tài)

重金屬在土壤中的形態(tài)主要有：水溶態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)[2]。形態(tài)分析方法主要有：Tessier 連續(xù)提取法，超臨界流提取法，BCR 法，超聲提取法等。

3.2 影響形態(tài)分布的因素

影響土壤中重金屬形態(tài)分布的因素有很多，總的來(lái)說(shuō)可以分為兩大類：一類是土壤內(nèi)因，如pH 值、土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)、膠體和離子含量、Eh 值、營(yíng)養(yǎng)元素等；另一類是人類活動(dòng)。同種金屬的存在含量不同，形態(tài)分布也會(huì)存在差異。

3.3 重金屬在土壤中的遷移

重金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化是指在自然環(huán)境空間位置的移動(dòng)和存在形態(tài)的轉(zhuǎn)化，以及由此所引起的富集與分散過(guò)程。重金屬在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化主要分為物理遷移、物理化學(xué)遷移、化學(xué)遷移和生物遷移四大類[3]。

4 重金屬污染土壤的修復(fù)

重金屬污染土壤的修復(fù)是指利用物理、化學(xué)和生物等方法將土壤中的重金屬清除或?qū)⑵涔潭ㄔ谕寥乐薪档推溥w移性和生物有效性，從而降低重金屬的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)健康的危害[4]。

4.1 物理修復(fù)

物理修復(fù)技術(shù)主要基于土壤理化性質(zhì)和重金屬的特性，通過(guò)物理方法來(lái)分離或固定土壤中的重金屬，來(lái)降低環(huán)境中重金屬含量。物理修復(fù)方法主要有物理分離，土壤蒸汽浸提，固化/穩(wěn)定化，玻璃化，熱力學(xué)，電動(dòng)力學(xué)以及低溫冰凍等修復(fù)技術(shù)[5]。

4.2 化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)是向土壤中投加一些化學(xué)試劑，改變土壤的pH、Eh 值等理化性質(zhì)。通過(guò)對(duì)重金屬的吸附、氧化還原和沉淀等作用鈍化土壤中重金屬，以減輕重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害。在重金屬污染土壤修復(fù)中，化學(xué)修復(fù)是應(yīng)用較多的一類修復(fù)技術(shù)。常用的化學(xué)修復(fù)方法有：化學(xué)淋洗技術(shù)、土壤改良技術(shù)以及電動(dòng)化學(xué)技術(shù)等。

4.3 植物修復(fù)

植物修復(fù)是利用植物對(duì)一種或幾種重金屬的吸收、積累、降解、固定、轉(zhuǎn)移等特性來(lái)對(duì)重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)[6]，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究最多的一類修復(fù)技術(shù)。超富集植物的發(fā)現(xiàn)和研究，為植物修復(fù)的應(yīng)用和推廣提供了條件。植物修復(fù)的主要類型包括植物萃取、根際過(guò)濾、植物降解、植物揮發(fā)、植物固定和植物刺激等。

4.4 微生物修復(fù)

土壤中的細(xì)菌、真菌等微生物具有個(gè)體小、易培養(yǎng)、分布廣、代謝能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。環(huán)境中長(zhǎng)期存在的重金屬使得自然界中形成了一些能改變重金屬理化性質(zhì)，從而影響重金屬遷移和轉(zhuǎn)化的微生物。經(jīng)過(guò)微生物的吸附、吸收、沉淀和氧化還原等作用，重金屬離子被轉(zhuǎn)化為低毒或無(wú)毒的物質(zhì)，從而降低了重金屬對(duì)環(huán)境的危害。

4.5 聯(lián)合修復(fù)

以上介紹的修復(fù)方法中，每一種都有各自的優(yōu)勢(shì)和不足，或是修復(fù)的效率、成本，或是對(duì)生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)。如果將以上幾種修復(fù)方法按照被修復(fù)土壤的實(shí)際情況進(jìn)行搭配組合，會(huì)取得更好的修復(fù)效果。常用的聯(lián)合修復(fù)方法主要有：植物-微生物聯(lián)合修復(fù)、化學(xué)誘導(dǎo)強(qiáng)化植物修復(fù)、農(nóng)藝措施強(qiáng)化植物修復(fù)等。

5 發(fā)展與展望

近年來(lái)，土壤重金屬污染事件接連不斷，污染形勢(shì)令人擔(dān)憂。如今，國(guó)家在土壤重金屬污染方面的環(huán)保政策和立法工作正在逐步完善，“綠水青山，就是金山銀山”的環(huán)保理念深入人心，土壤重金屬污染治理與修復(fù)的相關(guān)科研工作也取得了快速的發(fā)展。在新的環(huán)保形勢(shì)下，我國(guó)的土壤重金屬污染態(tài)勢(shì)一定會(huì)得到有效控制，土壤環(huán)境會(huì)得到良好的改善。