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摘要：介绍了土壤中重金属的来源和形态，综述了当前土壤修复常用的物理、化学和生物修复法的原理和特点，对比了各方法的优点、局限性及其实用性，并对土壤修复技术今后的研究方向进行了展望。
关键词：重金属；土壤污染；修复；研究；进展
土壤是地球生态环境的重要组成部分，也是数千年来人类得以生存发展的自然基础。然而随着人类社会不断地发展，人类的活动区域不断扩大，城市污染、工业、矿业以及农业等导致土壤的重金属污染日渐严重。导致土壤污染的重金属主要为毒性显著、对生物有害的元素，如汞（Hg）、铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）和类金属砷（As）等；和一些有一定毒性的元素，如铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）等。这些重金属污染物在土壤中迁移性差、停留时间长并且难以被微生物降解，除了可能使生态环境被破坏、使土壤退化之外，还会通过冲刷、径流和雨水淋溶等作用扩散，造成周围水环境污染。此外，重金属污染也可以通过自然生态系统食物链传递，对人类健康、甚至是生命造成危害。因此，不论是在国内还是国外，修复土壤重金属污染已逐渐成为了领域内研究实验的焦点。重金属污染土壤修复的方法主要可以分为物理修复、化学修复和生物修复。
1 重金属的来源与形态
按照进入途径土壤中重金属的来源主要可分为以下四种:①随大气沉降作用进入，重金属的主要来源是冶金、能源、交通和建材生产中产生的气体和粉尘；②随污水进入，重金属的来源主要是城镇生活污水、石油化工污水、混合污水等；③随固体废弃物进入，固体废物多数成分复杂且种类繁多，不同固废的危害和污染程度各不相同，其中来自矿业和工业的废弃物污染最严重；④随农用物资进入，重金属的来源主要是农药、化肥以及地膜的长期不合理施用导致。重金属进入土壤后，它的化学性质及存在形态决定了其在土壤中的迁移性和对人体的危害作用。重金属的形态通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种反应形成。根据Tessier分类法，按照土壤中重金属的活性和生物可利用性的大小，可以将其分为可溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态和残渣态，其中重金属污染主要是通过前三种形态造成的。
治理和修复土壤重金属污染的基本原理主要为以下两种:①去除土壤中重金属，减少有害物质的总量；②改变重金属在土壤中的存在形态，降低其迁移性和生物有效性，减轻对土壤的危害性。
2 土壤修复技术
选择重金属污染土壤的修复方式主要取决于污染物的特性，修复技术可以分为三类:物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。
2.1物理修复技术
2.1.1改土法
改土法包括客土法、换土法、深翻法等。①客土法，即在污染的土壤中加入大量洁净的土壤，然后通过翻耕使之混合，降低土壤中污染物浓度。②换土法，即利用洁净的土壤置换重金属污染土壤，再将污染土壤经过固化/稳定化后处理，然后进行填埋或送往水泥窑进行资源化利用，从而消除土壤污染。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆③深翻法，即将表层污染土壤原位翻耕至底层土壤，使得原来深层的洁净土壤成为新的表层土壤，从而减少污染物与植物根系的接触，减轻重金属危害。改土法在20世纪90年代前应用较广，但目前已逐渐被新型和复合修复技术所取代。
2.1.2动电修复法
动电修复是在污染土壤中插入一对电极，并通以直流电形成电场梯度，使重金属在电场作用下，通过电迁移、电泳或电渗的方式运输到电极两端，然后再集中收集进行进一步处理，从而达到清洁污染土壤的目的。其修复效果受到土壤pH值、离子强度、土壤组分以及污染金属种类的影响。国外学者自20世纪90年代起先后研究总结了动电修复的基本原理，建立了重金属在电场作用下的迁移初步模型。近年来，动电修复技术发展得很快。在国外，科研人员发展了如LasagnaTM技术、ElectroKleanTM电动分离技术等多种土壤电动修复技术，并在污染土壤的修复中成功应用。在国内，清华大学罗启仕等试验研究了一种新的非均匀电动力学修复技术，与传统电动修复法相比，其对土壤的pH值和水分的影响范围和程度较小，增加了系统稳定性；但在切换极性时，其电能消耗有所增加，这还有待进一步研究。
2.1.3热处理法
热处理法是利用高频电压产生的电磁波产生热能，来对土壤进行加热，将重金属从土壤颗粒内解吸出来，加快易挥发性重金属从土壤中分离，以此达到修复土壤的目的。
2.1.4玻璃化技术
玻璃化技术的一种方法是实施前在土壤中埋入金属或石墨等导电材料，利用电极加热将土壤及其中的重金属污染物熔化，待其冷却后形成较稳定的玻璃态物质；另一种方法是把污染的土壤和废玻璃或SiO2、NaCO3、CaO等玻璃组分一起在高温下熔融，同样等待冷却后形成玻璃态物质。这项技术能将土壤中的重金属固定在较稳定物质中，以此消除其污染。
2.2化学修复技术
2.2.1淋洗法
淋洗法是利用淋洗剂把重金属从土壤固相转移至土壤液相中去，再回收富含重金属的废水，然后通过沉淀或络合等方法，将重金属富集以去除。该法的关键在于选择一种合适的淋洗剂，不仅能提取土壤中的重金属，还不会破坏土壤结构。常用的淋洗剂很多，其中包括无机淋洗剂、有机淋洗剂、螯合剂和表面活性剂等。
目前，土壤淋洗法在国外尤其是日本、美国等已有较广泛应用，且其设备先进、自动化程度高。而在我国，虽然目前该项技术的工程应用实例比较少，但对于土壤淋洗的基础研究如其去除效果、淋洗剂的研发等已较为成熟，有待实验室对该法进行更多的室内模拟和应用，为进一步的推广应用提供理论和技术支持。
2.2.2化学固定法
化学固定法是利用固化剂改变土壤pH值等理化性质，通过对重金属的吸附、氧化还原作用、拮抗或沉淀作用改变其在土壤中的存在形态，从而降低重金属的迁移性和生物有效性，降低其对环境及人体健康的危险。
目前，在实际应用中化学固定法日渐成熟，已在金属污染土壤中得到较广泛的工程应用；而在实验研究上，陆续有报道使用纳米级无机材料做固化剂修复重金属污染土壤的研究。另外针对土壤中重金属的复合污染和多金属间的相互作用，多种稳定剂配合施用的研究和实验已日益增多并取得了一定成果。
3 研究展望
污染土壤的修复问题已经刻不容缓，但单独采用物理修复法、化学修复法来修复重金属污染土壤都有其局限性。目前新兴的高效绿色的修复途径——生物修复技术具有成本低廉、对环境扰动小的优点，易于被大众接受，然而该技术目前还不太成熟，有待进一步研究和试验。除此之外，在土壤修复技术的研究中，以下四个方面将成为其研究重点:
（1）生物修复技术中所使用的超累积植物的筛选和培育。超累积植物由于其大多生物量低、生长缓慢、专一性强等问题在实际应用中受到限制，因此迫切需要筛选和培育出吸收种类广、能力强并且生物量大的植物。
（2）对植物体内的重金属耐性、累积及转移机制等进行研究，利用基因改造或其他生物技术获得适合实际工程应用的超累积植物。
（3）土壤修复技术的联合使用。单一的土壤修复法难以达到预期效果，为提高土壤的修复效率，研究两种甚至多种技术接合的联合修复技术，以植物修复为基础，结合物理化学、微生物或动物修复技术，以期获得更好的成果。
（4）进一步研究重金属元素相互之间、以及和土壤中其他组分的交互作用，更好地发挥各土壤修复法的效果。
4 结语
我国土地资源短缺，土壤污染加重了用地供给的紧张程度，甚至威胁我国的粮食安全。今后一定时期内，土壤恢复工作显得尤为重要。
参考文献
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[5]罗启仕.非均匀电动力学修复技术对土壤性质的影响.环境污染治理技术与设备，2012.
论文作者:洪爽
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/22
标签：土壤论文; 重金属论文; 技术论文; 土法论文; 生物论文; 迁移性论文; 化学论文; 《防护工程》2017年第18期论文;