土壤重金属污染

环境问题之李成见

土壤重金属

摘要：当前，世界各国很重视对重金属污染治理方法研究，并开展广泛的研究工作。根据处理方式，处理后土壤位置是否改变，污染土壤治理技术可分为:原位(Insitu)治理和异位(Exsitu)治理。异位治理环境风险较低，见效快且系统处理预测性较高，但成本高、对环境扰动大。相对来说，原位治理则更为经济实用，操作简单。根据治理工艺及原理的不同，污染土壤治理技术可分为：工程治理措施和物理化学修复两大类。工程治理措施主要包括：客土、换土、去表土和深耕翻土等措施；物理化学修复主要包括：固化/稳定化、电动修复、络合淋洗、蒸汽浸提、氧化还原、农业修复、生物修复等。

关键词：土壤污染，重金属，生物转基因，客土，治理

土壤是矿物质和有机物材料并能相互作用的一种复合物。土壤可以从表层到最底层。但是我想主要所谈论的是土壤表面的最顶层。最顶层包含着沙，淤泥，黏土等各种不同的有机混合物; 它们被认为是帮助植物生长的丰富营养的土壤最表层。土壤表层是生长好植物庄稼的关键。表层也是能找到最有营养的土壤肥料的地方。

土壤重金属污染特点

（1）、重金属不能被微生物降解，是环境长期、潜在的污染物；（2）、因土壤胶体和颗粒物的吸附作用，长期存在于土壤中，浓度多成垂直递减分布；

（3）、与土壤中的配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子、腐蚀质等)作用，生成络合物或螯合物，导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性；

（4）、土壤重金属可以通过食物链被生物富集，产生生物放大作用；（5）、重金属的形态不同，其活性与毒性不同，土壤pH、Eh、颗粒物以及有机质含量等条件深刻影响它在土壤中的迁移和转化。

一、土壤重金属污染来源：

（1）、随着大气沉降进入土壤的重金属

大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外，重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进人土壤。据Lisk报道，煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属，石油中含有相当量的Hg(O.02～30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中1O%～30%沉降在距排放源十几公里的范围内，据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。

（2）、随污水进入土壤的重金属

利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术，主要是把污水作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量很少，但是，由于我国工业迅速发展，工矿企业污水未经分流处理而排人下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年增加。

（3）、随固体废弃物进入土壤的重金属

固体废弃物种类繁多，成分复杂，不同种类其危害方式和污染程度不同。其中矿业和工业固体废弃物污染最为严重。这类废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。

（4）、随农用物资进入土壤的重金属

农药、化肥和地膜是重要的农用物资，对农业生产的发展起着重大的推动作用，但长期不合理施用，也可以导致土壤重金属污染。绝大多数的农药为有机化合物，少数为有机-无机化合物或纯矿物质，个别农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属。

其中污染最为严重的当是随固体废物进入土壤的重金属，而对矿业和工业的固体废物的治理也是最为关键的。

生物修复

生物治理目前有俩种主要方法分别为：

（1）、选择金属耐性物，既能够耐受金属毒性，也能够适应干旱和极端贫瘠的基质条件，特别适用于稳定和改良矿业废弃地。在一定管理条件和水肥条件下，耐性植物能在废弃地上很好地生长，随着耐性植物对基质的逐渐改善，其他野生植物也逐渐侵入，最终可形成一个稳定的生态系统。金属富积植物能够在含不同重金属的基质上正常生长，在植物体内往往积累大量的重金属(1 000Ⅱlg／kg以上，干重)，因此，可以通过反复的种植和刈割的方法，即可除去土壤中的大部分重金属，它特别适用于解除轻度重金属污染的矿业废弃地土壤。

（2）、引入固氮生物。利用生物固氮作用在重金属含量较低的废弃地进行土壤改植被重建显出很大的作用和潜力。。对于具较高重金属毒性的废弃地，必须用相应的工程措施(如掺入一定比例的污水污泥等)以解除其毒性，保证植物结瘤固氮。菌根能够有效地利用基质中的磷，而且不受尾矿中富含金属的毒害，所以将其接种于相应的共生树种，可以较好地适应废弃地的生境，这对尾矿上植物定居起着重要作用，达到一定的改良目的。

而在生物治理当中我们可以转基因工程对植物基因进行改造，使植物可以对污染区域特定重金属进行吸收，通过基因工程提高植物对重金属的耐性，增加重金属在植物体内的积累，其中我们选取的植物也可以是农作物，当然我们是不能使产物进入食物链，我们可以将产物加工生产工业酒精或者工业淀粉等，获取一部分效益，但土壤中特定重金属减少到规定范围后，我们可以换取选择另一种作物进行土壤重金属吸收。

其中转基因植物吸收中只有具有生物有效性和可用性的金属才能被吸收，而且作用越大越容易被吸收，这是植物的吸收机制。然后就是转运机制，如何将金属从根运输到叶，转运体将将金属离子运送出根的共质体，转送到木质部，而其中的蒸腾作用可能驱动了金属在木质部的运输，不同的整合体可能参与了金属在木质部的运送。一旦金属进入到叶细胞，植物必须金属被转移到目的地，膜金属运体以及金属螯合蛋白可能参与这一过程，金属硫蛋白是富含半胱氨酸的低分子量蛋白，对金属阳离子具有高亲和力，金属通过半胱氨酸残基上与金

属络合成无毒或者低毒的络合物。

很多基因参与了金属的吸收、转运、区室化、化学转化以及植物对金属的耐性，通过表达这些基因来提高植物体内原有的效率。

三、客土

客土是在已经污染的污染的土壤的上面覆盖未被污染的土，客土是指非当地原生的、由别处移来用于置换原生土的外地土壤，通常是指质地好的壤土（沙壤土）或人工土壤。制作满足这些条件的客土，仅依靠自然土壤是不够的，还需人工添加其他物质。参见的添加物有：1）纤维材料，即可增加客土的有机质含量，又可防止土壤粒子散落；

2）各类肥料（无机肥和有机肥），提供植物生长所需营养元素；

3）土壤改良剂（如保水剂、粘合剂和土壤稳定剂），提高客土保水性，增强团粒结构和稳定性。

可以在客土的同时加入一些是使超标金属离子性质相反的离子，使污染物络合沉淀，我们，在覆盖新土壤的地面，可以选择种植一些乡土植物，进行植物修复，乡土植物是指在当地生长并常见的植物，乡土植物在城市景观设计等方面有着广泛应用。乡土植物对本地的生态不会产生影响，但是外来植物扰乱生态平衡﹑破坏自然环境与人文景观以及对人们生活的严重影响等各种弊端。

四、结语

治理土壤中的重金属污染是一个系统的工程，只靠某一个单一修复技术是不行的，在具体治理过程中，要根据实际被污染的情况而选择