重金属污染的修复方法
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重金属污染的修复方法范文第1篇
0 前言
近年来，我国食品安全形式非常严峻，有一部分原因就是农田遭到污染，尤其是重金属污染。据报道，目前我国受砷、铬、铅等重金属污染的耕地而积近2000万平方千米，约占总耕地而积的20%；其中工业“三废”污染耕地1000万平方千米，污水灌溉达330多万平方千米。重金属不能被土壤微生物所分解，易在土壤中蓄积或转化为毒性更大的化合物。土壤重金属污染的特点为长期累积效应、隐蔽性、不可逆性和一定的交互作用。土壤受重金属污染后，影响农作物并通过食物链等影响人体健康，造成中毒危害。另据国土资源部的最新调查显示：每年我国约有1200万吨粮食被重金属所污染，这些粮食足够养活4000万左右的人口，并且这种污染问题日益严重。因此，对农田重金属污染的治理显得尤为迫切。当前，土壤重金属污染的治理方法主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、以及生物修复方法。本文将重点介绍生物修复法在农田重金属污染治理中的研究进展，同时对生物修复法治理农田重金属污染的研究前景进行展望。
1 简介
生物修复法是指利用生物的生命代谢活动降低环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害，从而使污染的土壤局部地或完全地恢复到原始状态。其优点有：成本低、不破坏土壤生态环境、可以回收再利用贵金属、造成二次污染机会较少。缺点有：周期长、一种植物一般只能提取一种或者几种重金属、而植物固定只是将重金属暂时固定，如果土壤环境发生变化，重金属的毒性作用还有可能再次出现[1]。
2 生物修复法的分类
生物修复作用治理农田重金属污染方法可以分为动物修复法、植物修复法以及微生物修复法。它们有着不同的优缺点。因此，在利用生物技术处理重金属污染时，要结合当地实际，因地制宜，才能达到预期效果。
2.1 动物修复
动物修复是指土壤动物群通过直接的吸收、转化和分解或间接的改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长等作用而修复土壤污染的过程。有关动物修复的研究报道较少，主要集中在有机物和农药污染土壤的修复（如利用蚯蚓等修复）和富营养化水体的修复（如利用滤食性贝类、棘皮动物、河蟹等修复），对重金属污染土壤的动物修复机理仍处于探索阶段[2]。
2.2 微生物修复
利用土壤微生物的蓄积和降解作用来治理土壤重金属污染是一种高效的途径。国内外许多研究己证明，菌根在修复遭受重金属污染的土壤方面发挥着特殊的作用，他们减轻了植物在重金属污染的土壤中的受害程度[3]。
土壤重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度[4]。利用微生物（藻类、细菌和酵母等）来减轻或消除重金属污染，虽然微生物不能降解和破坏重金属，但是可以通过改变它们的物理或化学特性而影响金属在环境中的迁移和转化。其修复机理包括表面生物大分子吸收转运、细胞代谢、空泡吞饮、生物吸附和氧化还原反应等。微生物对上壤中重金属活性的影响主要体现在以下几个方面：①溶解和沉淀作用；②生物吸附和富集作用；③氧化还原作用。微生物修复技术种类繁多，可进行异位修复、原位修复以及原位/异位联合修复。其中，原位修复操作简单，对原有的土壤环境破坏程度低。微生物修复受各种环境因素的影响较大，氧气、pH、温度、水分等均可影响微生物活性进而影响修复效果，其田间试验效果不是非常理想。因此，为降解菌提供适宜条件以促进其生长繁殖至关重要，这也是今后研究的重点。
2.3 植物修复
植物修复技术是指通过植物自身及共存微生物体系，修复和消除由无机废弃物和有机毒物造成的土壤环境污染的一种技术。
我国野生植物资源丰富，生长在天然的污染环境中的耐重金属植物和野生超积累植物数不胜数。因此开发与利用这些野生植物资源对植物修复的意义十分重大。有关资料表明，大量植物对重金属Cr，Cd，Co，Pb，Ni，Cu，Zn等有很强的吸收积累能力。比如国内有人利用白菜修复重金属污染土壤，如丛孚奇等将白菜用于钥矿区重金属污染土壤的修复研究，结果表明磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液能显著提高白菜的地上部富集土壤中重金属元素的能力。李玉双[5]等以沈阳张士灌区重金属污染上壤为修复对象，采用盆栽试验，研究了乙二胺四乙酸（EDTA）对白菜富集重金属及其生长状况的影响。结果表明，EDTA能够提高白菜对上壤中Cu，Cd，Pd 和Zn的植物提取效率。
但是，由于超富集植物一般只能积累某些重金属元素，植物物种的选取受到不同地理气候条件的限制，同时富集植物和超富集植物生物量一般较少，生长速度慢，积累效率低。所以，利用野生抗性植物进行重金属污染土壤的治理还未取得理想结果。这就需要相关科研人员做进一步深入的研究，以求早日获得生长周期短，能吸附多种重金属，积累效率高的重金属富集吸收植物。
2.4 综合修复技术
由于每个地区的污染物来源不同造成各地污染情况有很大的差异。只用一种修复技术往很难达到目标。因此，开发复合修复方法成为土壤重金属污染修复的主要研究方向[6]。现今开始投入应用的复合修复技术的主要类型有动物/植物联合修复、化学/物化一生物联合修复以及植物/微生物联合修复。
3 展望
生物修复技术治理重金属污染土壤以其低成本、高效率、适用范围广和无二次污染等优点已成为重金属污染农田土壤治理中的一个全新研究领域和国内外有关学者研究的热点之一。但是由于其起步晚，难度大，其大部分研究还处于实验室阶段，尚不能有效地应用于重金属农田污染的治理中去，但随着不同学科（遗传学、土壤学、生态学、化学、生理学、环境保护学和生物工程）的相互配合。我们相信该技术会日趋成熟，并且为重金属污染农田的治理贡献出巨大的力量。
【参考文献】
[1]肖鹏飞，等.土壤重金属污染及其植物修复研究[J].辽宁大学学报：自然科学版，2004，31（3）：279-283.
[2]李宇飞.土壤重金属污染的生物修复技术[J].环境科学与技术，2001.34（12H）：148-151.
[3]王真辉.农田土壤重金属污染及其生物修复技术[J].海南大学学报：自然科学版，2002，12：386-387.
[4]阎晓明，何金柱.重金属污染上壤的微生物修复机理及研究进展[J].安徽农业科学，2002，30（6）：877-879，883.
重金属污染的修复方法范文第2篇
关键词：土壤污染；重金属；防治
1 引言
随着我国加入世界贸易组织，经济全球化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。土壤重中金属污染不仅对生物的生存有危害，对于人类自身的危害同样十分严重。农村因农药的的大量使用从而导致土壤重金属污染严重，城市则因为工业原因导致土壤重金属污染严重。
而在处理重金属污染方面，目前国内有资质处理重金属污染的公司寥寥无几。由于我国经济的快速发展、工业化的快速发展使得土壤的重金属污染问题越来越严峻，土壤的重金属污染又与人民的生活息息相关，所以我们必须重视土壤重金属污染问题，研究其解决方法。
2 现状
根据我国有关权威相关部门的显示，目前在我国东部发达经济地区为数不多的耕地中，其中有超^七成以上的土地被污染，并且照这个趋势来看，如果不及时采取有效措施，污染的情况还会持续加剧，对地下水资源的质量和人们的身体健康构成严重威胁，影响十分恶劣。
根据国家环境监测中心的调查结果，我国的土壤污染种类多样，从重度金属污染到轻度污染、中度污染、高度污染都有不同程度的涉及，其中尤以重金属污染最为严重，由于重金属近年来在工程使用超标，在严重污染领域已经首当其冲，需要引起人们的高度重视。
镉、砷、汞等有毒重金属所导致的重金属污染比起传统的水污染影响是十分恶劣的，破坏力强，恢复时间久，修复速度慢 在一些重金属超标污染严重的工业区，我国有些城市的大片农田受多种重金属污染，超过十成的的土壤已经基本丧失土地生产力，近十年都无法进行耕种收获。
严峻的问题越来越导致周围环境的恶化和生态的变化，也开始引发人们的思考和行动，早在2005年，我国有关立法机关便通过了对污染的防御和治理的有关条款进行规定，要求企业和公司在生产过程中承担社会责任，减少污染物的排放，为人们的生命健康和生态环境的改善从法律角度提供了理论基础，让企业、公司有法可依。
3 污染来源
从上文的统计结果中我们可以看出，我国的当前主要污染以重金属为主，那么主要是哪些金属构成的呢？它们是怎么来的呢？研究表明，我国目前的重金属污染以镉、铅、铬、铜、锌等为主，其中镉的污染最为严重。而重金属的主要来源是人类的生产生活活动，例如工业污染物的排放、农业用水农药污染以及人类生活污水的排放等。
3.1 铅的来源
铅作为原料应用于蓄电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料等制造业；铅板制作工艺中排放的酸性废水中铅浓度最高，电镀废液产生的废水铅浓度也很高。
3.2 镉的来源
镉可以为钢、铁等电镀，提供一种抗腐蚀性的保护层，具有吸附性好且镀层均匀光洁等特点，因此工业上90%的镉用于电镀、颜料、塑料稳定剂、合金及电池等行业。
3.3 镍的来源
镍在废水中主要以二价离子存在，主要是硫酸镍、硝酸镍以及与许多无机和有机络合物生成的镍盐。电镀业、采矿、冶金、石油化工、纺织等工业，以及钢铁厂、印刷等行业是含镍废水的工业来源，其中以电镀业为主。
3.4 银的来源
硝酸银是常见银盐中唯一可溶的，废水中含银的主要成分也是硝酸银。硝酸银广泛应用于无线电、化工、机器制造、陶瓷、照相、电镀以及油墨制造等行业硝酸银有着广泛应，电镀业和照相业则是含银废水的主要来源。
4 土壤污染的修复
对于土壤的重金属污染处理方法，目前主要有四大类，即化学方法、工程方法、生物方法以及农业方法。
4.1 化学方法
该方法针对不同的土壤状况，选择合适的化学试剂加入土壤，用以去除土壤中的重金属，降低土壤中重金属的含量。也可抑制污染物质的再次溶出、扩散，从而最终达到降低重金属污染的目的。
4.2 工程方法
该方法是将污染的土壤移除后加入未污染土壤，并且对已污染的土壤进行处理，从而达到修复土壤的目的。可以对已污染土壤通过热处理（将污染土壤加热，使土壤中的挥发性污染物挥发并收集起来进行回收或处理）、淋洗（用淋洗液来淋洗污染的土壤）、电解（使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走）等方式加以处理。该种方法具有效果彻底、稳定等优点，但同时操作方式较为复杂、治理费用高并且易引起土壤肥力降低等缺点。
4.3 生物方法
该方法通过利用某些生物的特殊习惯以及生理功能来适应、改善土壤的重金属污染状况。利用蚯蚓和鼠类吸收土壤中的重金属，利用微生物的生物功能对土壤中的重金属进行吸附、沉淀、氧化、还原，降低土壤中溶解的重金属含量。该种方法实施简便，投资少，对环境极为友好，但是所需时间极长，短期内治理效果十分不理想。
4.4 农业方法
该方法通过因地制宜的改变一些耕作管理制度、在污染土壤上种植不进入食物链的植物来减轻重金属的危害。农村的土壤重金属污染的主要来源是农药的大量使用，因此改进耕种制度便显得极为重要。选择合理有效科学的耕种方式可以很大程度的降低土壤再次被污染程度，辅以生物方法可以解决长期的污染问题，并且对于环境很友好，非常值得提倡。
5 前景
土壤的重金属污染存在治理难、治理时间长的难题，因而如何有效的在不对土壤肥力造成影响的情况处理重金属污染就显得极为重要。而目前的大部分方法都处于实验室试验阶段，并没有合理有效的处理方式，因此研究出一种优秀的土壤重金属污染处理方式极为重要，目前我国土壤重金属污染形势十分严峻，可以说刻不容缓。
通过对以上一些土壤重金属污染修复技术的介绍，可以预测，在今后的重金属污染治理中，生物方法将发挥巨大作用。同时，修复过程不仅仅局限于一种修复方式，而将成为两种或多种修复方式共同作用的情况。因此，在我们了解各种修复方式的实际操作方法及其优缺点后，在应用过程中取长补短，才能更大的发挥其修复能力。并通过一些新的修复思路和方法的探索，为今后的研究指明方向，这还需要植物生理学、土壤学、生态学、化学、遗传学、环境保护学和生物工程等多个学科的共同努力来实现。
修复的成功和失败经验，特别是结合我国国情，加强研究，将会使我国污染土壤及地下水和地表水的生物修复的工作进入到一个崭新的阶段。
6 结语
重金属复合污染是当前土壤污染研究的重要科学问题。由于土壤中重金属复合污染的普遍性及它们在生态系统中具有多样、复杂的复合效应机制，包括协同作用、拮抗作用以及加和作用等，还有复合污染的复杂性和特殊性，因此，土壤重金属复合污染是很难治理的。因此我们要大力研究其治理方式，尤其是生物方法，在不破坏环境的前提下治理污染问题。
参考文献
[1]重金属污染土壤修复技术述评_何启贤
[2]重金属土壤污染修复技术初探_林帅
[3]土壤的重金属污染及其防治_张国印
[4]重金属污染及其生物修复_诸振兵
[5]土壤重金属污染修复技术及其研究进展_孙鹏轩
重金属污染的修复方法范文第3篇
关键词：土壤重金属； 污染特点； 治理策略
1 引言
在环保领域对重金属污染的定义是能够使生物遭受显著毒性的金属，这些物质包括汞元素、铅元素、锌元素、钴元素、镍元素、钡元素等，有时候也包括锂元素与铝元素等等。一项来自研究机构的调查统计数据表明，近年来全球汞排放量达每年1.5万吨，铅排放量达每年500万吨，这些元素进入农田和城市，为所经地区的土壤带来严重的重金属污染，这些污染一方面能够影响地下水和农作物的品质，另一方面也通过食物链对当地居民产生不容忽视的影响。当前，如何进行土壤重金属污染的分析、评估、预防和治理，是一个世界性的问题，本文首先从土壤重金属的主要来源和土壤重金属污染的危害两个方面分析了重金属污染的现状，在此基础上进一步阐述了土壤重金属污染的空间差异以及污染整体的形态特征，最后深入论述了土壤重金属污染的预防以及修复策略。本文的成果对于环境保护和土地利用均有着比较好的理论价值和实践意义。
2 土壤重金属污染现状分析
2.1重金属来源分析
（1）交通运输
我国正在进行着大规模的城镇化建设，各类交通工具的数量近年来一直呈现出大幅攀升的态势，因此其排放的废气也逐年增加，导致土壤里重金属元素逐步累积，形成污染。以汽车为例，污染源包括尾气排放、汽油燃烧、轮胎磨损等，会逐渐排放出铅、汞、铜、锌等重金属元素，一方面对大气质量造成破坏，另一方面也导致土壤重金属超标。
（2）工业和矿产业
工业生产会排放出重金属元素，以烟尘或者废气废水的形式进入大气与土壤，而大气中的重金属则会逐渐沉降入土。工业生产中的废渣是更加主要的重金属污染来源，比如金属冶炼企业、电解铝企业、电镀企业等，在其日常生产排放的废渣中含有大量的重金属元素，如果在不经处理的情况下随意露天堆放，或者直接倾倒进土壤中，会为土壤带来极大的污染。
（3）燃煤释放
煤的燃烧会向大气中排放大量的污染物质，并逐渐沉降入土壤中。我国的燃煤企业，包括火力发电厂和钢铁企业等，会排放大量的汞金属，其中约三分之一的汞元素最终进入土壤。一些经济发达的大城市，汞元素的排放有其严重，这些污染能够为城市的环境质量和生态系统带来致命的影响。
（4）居民垃圾
居民如果将大量垃圾不加分类地堆放在户外，由于垃圾中存在不少未经处理的废弃物，例如电池等，将会使其中的重金属逐步渗透和扩散至周围的环境中，逐步导致土壤的重金属污染。
3 土壤重金属的污染治理策略
土壤重金属的污染的治理，可以从预防和修复两方面进行着手。
3.1重金属污染预防策略
控制污染，应从源头做起。因此在农村地区，应注重灌溉用水的质量，谨慎使用污水灌溉。在农田使用杀虫剂和肥料时也应合理用量，并且坚决杜绝汞含量超标的农药，也应禁止使用含镉化肥等对环境带来危害的农药和杀虫剂。对于城市地区的工业企业，则应严格控制对三废的排放。而居民区则应对废弃垃圾进行再回收利用或者分类处理。对于日益增多的交通工具，则应改善燃油质量、并积极鼓励以新型环保燃料代替传统燃油，从而减少废弃物的排放。
此外还应以完善的法规控制重金属排放。土壤污染已经被国际相关领域视为化学炸弹，是一个极其严峻而棘手的问题。只有通过立法的方式才能使污染的防范和治理进入可持续发展的轨道。而我国的环保法治进程目前尚需加速。举例来讲，当前有不少养殖户所购买的饲料里往往含有铜、铅等重金属，而禽类和畜类一旦食用并排出体外，便会对土壤形成污染，而我国当前并未将重金属列在畜禽养殖业污染物排放标准里，形成管理的漏洞。因此，亟需制定切合我国实际的法律法规进行重金属污染的防范。
3.2重金属污染治理策略
随着国际上对于土壤重金属污染的重视以及研究成果的和应用，在重金属污染治理方面有许多值得借鉴的策略，下面分别进行简述：
3.2.1 基于物理法的重金属污染治理
物理法治理又可以进一步分为以下几种方法：
一是热解吸法，这种方法以加热来把一些具有较强会发特性的重金属进行解吸和收集，再妥善处理或者合理利用。以汞元素为例，美国已经形成了比较成熟的基于热解析法的汞元素回收，并在现场治理中取得了较好的效果，使用此项处理方法的地域已经在汞含量方面达标。
二是电化法，这种方法以电解原理进行污染土壤的处理。在受到污染的土壤里设置石磨电极，并以1～5毫安的电流进行激励，从而在阴极收集到金属阳离子，并进行处理或者再利用。这种方法对于铅元素和二甲苯等物质的处理效果比较好。
三是洗土法，这种方法通过试剂与土壤里所含有的重金属物质发生反应，并最终生成可溶于水的金属离子，通过对提取液进行处理，得到重金属，再进行处理或者回收利用。这种方法非常适合于对铜金属、镍金属、铅金属和铂金属的回收处理。
四是玻璃化法，这种方法以电极对受到污染的土壤进行加热，从而使之进入熔化状态，在其最后冷却时，便会变成玻璃状态。这种方法尚在实验中，其成本较高，目前尚未得到的面积推广。
3.2.2基于化学法的重金属污染治理
这种方法在受到污染的土壤中按比例注入一定的化学试剂，从而改良土壤本身的性质，达到减轻重金属活性的作用，可以降低作物对土壤里重金属的富集效应。化学法治理主要指的是土壤添加物法，把一定充分的有机物料或者改良剂加入受污染的土壤之中，能够通过化学作用而使重金属离子沉淀，再对其进行收集，从而减轻污染；还可以通过化学试剂中的酸性物质与重金属元素反应，生成难溶于水的物质，从而使土壤污染得到减轻。这种方法适用于镍离子、锌离子等重金属物质的治理。
3.2.3基于生态工程的重金属污染治理
这种方法可以是在已经被重金属污染的土壤之上加厚一层正常土壤，或者把受到重金属污染的土壤全部挖除，也可以通过灌溉的方式，逐渐使受污染土壤中的重金属物质渐渐迁移到地层深处等，也能对土壤污染起到一定的作用。
3.2.4基于生物的重金属污染治理
这种方法可以通过植物或者微生物等来修复土壤质量。某些植物的根系可以吸收被污染土壤中的重金属，例如蜈蚣草被证实可以有效降低土壤中砷的含量；微生物则可以通过细胞转化作用使被污染土壤中的重金属沉淀或者氧化，从而使其对土壤的影响显著降低。
4 结束语
在世界各地，尤其是经济较为发达的地区均存在着较为严重的土壤重金属污染，重金属的来源是多方面的，当前，学界和环保组织对重金属的污染一般聚焦于污染程度的定性描述和分析。事实上怎样才能实现对重金属污染源进行量化分析，同样对治理逐渐严重的土壤污染有着不容忽视的作用，因此量化分析将是重金属污染研究的发展方向。当前，我国尚未构建完善的城市和农村地区土壤重金属污染的监控网络，因此并不能及时准确地检测土壤重金属污染状况，也难以为土壤重金属污染的治理提供必要的依据。只有制定出严格而适用的土壤重金属评价标准，才能有利于土壤的保护，从而推动经济的可持续发展。■
参考文献
[1]高晓宁.土壤重金属污染现状及修复技术研究进展[J].现代农业科技.2013（09）
[2]郭翠花，黄淑萍，原洪波，等.太原市地表土中五种重金属元素的污染检测及评价[J].山西大学学报（自然科学版），2010，18（2）：222-226.
[3]史贵涛，陈振楼，李海雯，王利，许世远.城市土壤重金属污染研究现状与趋势[J].环境监测管理与技术，2012，18（6）：9-12.
[4]凌辉，谢水波，唐振平，刘岳林，周帅.重金属污染土壤的修复方法及其在几类典型土壤修复中的应用[J].四川环境.2012（01）
重金属污染的修复方法范文第4篇
物理方式
客土法：在污染土壤表层加入非污染土壤，或将非污染土壤与污染土壤混匀，使得重金属浓度降低到临界危害浓度以下，从而达到减轻危害的目的。
换土法：将污染土壤部分或全部换去，换入非污染土壤。去表土法是根据重金属污染表层土的特性，耕作活化下层的土壤。
深耕翻土法：翻动土壤上下土层，使得重金属在更大范围内扩散，浓度降低到可承受的范围。
玻璃化技术：即将重金属污染土壤置于高温高压环境下，待其冷却后形成坚硬的玻璃体物质，这时土壤重金属被固定，达到阻抗重金属迁移的目的。但这项技术耗能太高，因此很少被使用，目前多用于处理核废料。
电动修复：向重金属污染土壤中插入电极，施加直流电压，导致重金属离子在电极附近富集，进而进行清理。这项技术在国内外的实验中都显示出较好的修复效果，特别是其使用方便的特点尤其突出。不过，其最大的问题是成本太高，因而各项研究多以实验性质为主，少有大面积使用。
化学方式
固化法：向土壤中添加改良剂，使土壤中的重金属转化为低溶解性、低毒性或低移动性的物质，以减轻其危害。
可根据不同的土壤情况施放不同改良剂，例如常用的通过施用石灰来提高土壤pH值，从而减缓土壤重金属的潜在危害。改良剂的成本一般较低，但其并未将重金属从土壤中根本清除，因此需要进行长期的监测以防止重金属再次活化。
传统的改良剂，包括无机物，如磷酸盐、硅酸盐、石灰、赤泥、骨粉、沸石、钙镁磷肥等，以及有机物，如秸秆堆肥、泥炭和畜禽粪便等。
淋洗法：主要利用淋洗液冲刷被重金属污染的土壤，通过淋洗剂与重金属离子间的作用，将污染物与土壤分离。这种方法优点是费用较低，但同时也存在引入的清洗剂易造成二次污染的风险。可用于大面积、重度污染土壤的治理，尤其是在轻质土和砂|土中效果较好。
生物方式
利用动物、微生物或植物的生命代谢活动，削减土壤环境中的重金属含量或通过改变重金属在土壤中的化学形态从而降低其毒性。
重金属污染的修复方法范文第5篇
关键词：土壤污染；铅锌矿区；修复治理
The Pollution and Prevention of Lead
and Zinc in Fengtai Mining Area
LIU―Wei LIU―Qiang
Shanxi Province Land Engineering Construction Group of Ming Development Co.， LTD， xi'an 710075，China
Abstract： Fengtai mining area is an important lead and zinc resources base in our country， disorderly exploitation have caused serious environmental problems over the years， Its main show is： heavy metal elements is too excessive in soil， Surface water pollution and other issues. Put forward the electric repair method， phosphorus―containing material repair method and the method of phytoremediation according to its pollution features， phosphorus―containing material repair method is subject to different types of phosphorus―containing compounds for the actual situation of heavy metal pollution in order to reduce the content of heavy metals； The electric repair method possesses the advantages of short time， thorough repair， do not introduce environmental harmful substances； Hyperaccumulator repair technique is simple， low cost， small disturbance to the environment， and it could expand widespreadly.
Keywords： soil pollution； lead and zinc mine； repair and treatment
1. 引言
V产资源的开发，尤其是无序的滥采滥挖必然会导致矿区生态环境的严重破坏。铅、锌是常见的重金属污染元素，其特点是能在环境中长时间残留，伴随着动植物的摄取而在其内部累积，进入食物链，或通过污染大气进入人体呼吸道，一旦人体铅锌含量超标，会造成体内蛋白质及酶等发生强烈反应而失去活性，同时也可能在人体的一些器官中累积，严重危害人类健康[4]。
凤太矿集区位于陕西西部，是我国重要的铅锌矿产资源基地，区内已探明八方山―二里河、铅硐山―东塘子、银洞粱等大型铅锌矿床，已探明的铅锌金储量500多万吨[5―7]。半个世纪以来的矿产开发，在给当地带来经济效益的同时，也不可避免地造成了严重的环境危害，土壤重金属污染问题亟待解决。
2. 污染的主要方式
区内土壤重金属污染以Pb、Zn、Cd、Cu、Hg和类金属元素As为主，为多种重金属元素的复合型污染，其中Pb、Zn、Cd污染最为严重。由于该区地理位置较为特殊，常年雨水充沛，这些重金属元素在水环境中易发生水解，生成氢氧化物、硫化物等沉淀在土壤中，另外尾砂对该区土壤的直接污染也较严重，同时，造成污染的重金属元素之间的相关性也比较显著。凤太矿集区污染可以分为以下四个类型。
2.1 水污染
凤太矿集区位于秦岭山区，年降雨量大且水系密布，地表径流汇集速度比较快。区内广布的采矿、选矿和冶炼企业在整个矿产开发过程中会排放大量废水，包括矿坑废水、选矿污水、尾矿库渗滤水、采矿弃渣淋滤水、冶炼废水和生活污水等，严重威胁着地表水的质量安全。若污水未经正规机构净化处理而直接排放，不仅直接污染地表水，而且间接污染地下水，导致农田和农作物及河流周边居民的生存安全和生活质量都受到严重影响。
2.2 大气污染
采矿、选矿及冶炼过程所带来的粉尘污染是区内大气污染的主要来源。污染元素以Pb、Zn为主，并伴生有Cu、Cd、As等。区内沟谷纵横交错，其中被随意废弃的矿渣石堆和未曾覆土还田的尾矿库是大气的主要污染源，每逢大风干旱季节，风起尘飞，导致局部范围内空气污染异常严重；另外，冶炼过程中产生的含Pb烟气和SO2气体也严重威胁着周边居民的生活健康。
2.3 植被污染
由于区内矿山开采与选矿和冶炼企业对地表水的长期污染，部分植被不可避免地会对某些重金属元素进行一定吸收，与此同时，地表水又是山区农作物灌溉的主要水源，这些作物根系在汲取水分的同时，也必定会吸收水中部分有害物质，因此种植的各类作物也都存在重金属含量超标的高度风险。
2.4 土壤污染
因区内以山地、沟谷为主，加之雨水充沛，水土流失问题比较严重。河谷两侧的农田临近水源，农作物产量较高，是当地农作物主产区之一，但由于区内矿山开采与选矿冶炼企业长期对地表水和大气造成的严重污染，引用这些受污染的地表水进行灌溉，导致农田土壤中的重金属和其它化学污染物质增加，从而使土壤质地，颗粒结构，孔隙度和渗透性，PH等理化性质受到严重影响，农作物生长受到抑制。已复垦的尾矿库因土源缺乏，覆土厚度普遍偏小（多小于0.5m），农作物根系直接扎入有毒的尾矿砂中，难以抑制作物对重金属等污染物质的吸收。此外，其他大量还未覆土还田的尾矿库周围也无一定的遮挡措施，稳定性差，尾矿矿砂随风飞舞，直接污染到周围的空气，严重影响农田和农作物的生长。
3. 污染修复
重金属污染土壤的传统治理方法主要包括客土法、热处理法、吸附沉淀法等物理方法和j合物浸提法、化学淋洗法等化学方法[8]。实际应用中往往因这些方法需用的仪器设备较为复杂，操作难度大，成本太高且大部分方案只能暂时缓解重金属危害并有可能造成二次污染等限制条件而未得到广泛应用。目前，在这一方面应用前景较好的修复方法主要有三大类。
3.1 含磷物质修复法
在农业生产中将含磷物质作为无机肥料已得到广泛应用。近年来，部分研究人员发现了它们的另一个重要用途，即一种廉价有效的重金属污染土壤修复剂。目前，该领域中学者们关注的热点是通过利用磷与铅的相互作用来调控环境中Pb的有效性来修复土壤铅污染。按照来源，可将用于Pb/Zn污染修复的含磷物质划分为5大类：磷肥，经磷灰石，无机磷酸与磷酸盐，磷矿石及骨粉[9-12]。
在铅锌污染区，磷肥具有原位修复污染土壤的潜能，其修复Pb污染的主要机理是通过磷肥中的磷与各种非残渣形态的铅发生化学反应，生成溶解度极小的磷（氯/羟基/氟）铅矿沉淀，这样达到限制植物对铅的吸收和铅向食物链迁移的效果，从而减少对植物的毒害作用和对人体的潜在危害；此外，关于Zn污染的修复研究认为，土壤中含磷物质对Zn污染修复的主要机理有表面配位、离子交换或生成非晶体物质等，沉淀机制为辅。加强含磷物质修复土壤重金属污染的研究，对充分利用我国磷矿资源，以及有效治理我国环境重金属污染具有非常重要的意义。
3.2 电动力学修复法
近十年来电动力学修复技术不断发展是一种新型的污染土壤修复技术。其基本原理是将电极插入受污染的地下水或土壤区域，施加直流电，形成直流电场，土壤中的污染物通过电迁移、电渗析流或电泳的方式而将重金属从土壤中分离出来。该技术适宜低渗透性污染土壤的修复，因具有修复时间短、修复彻底、不会引入环境有害物质等优点而受到国内外研究者的广泛关注[13-14]。
电动力学技术可有效去除地下水和土壤中的重金属离子。在施加直流电场后，带正电荷的重金属离子开始向阳极迁移，其迁移速度比同方向流动的电渗析流快得多，金属离子的迁移速度与离子半径有关。离子尺寸愈小，迁移速度愈快，例如：Na>K>Ca>Ni。已有大量的实验室实验和现场实验证明了这项技术的有效性。研究报道的相关离子包括：铬、镉、铜、铅、汞、锌、锗、镍、钴、钼、锶、铀、钍和镭。在处理过程中，首先需要将一系列电极按预定的设计置于污染区地下，电极材料一般是惰性的炭电极，以避免额外物质的导入，极区附近的水流需要进行循环，主要目的是输入需要的配合剂，强化离子的传输，控制电极上的反应，避免极化现象和氢氧化物的沉淀等。输入的循环液还能够协助重金属发生脱附和溶解。重金属离子最终可能沉淀在电极上或者被抽取出来另行处理。
3.3 植物修复技术
在受污染的铅锌矿区及其周边环境中，土壤重金属污染基本上局限于植物根系分布比较密集的表土层，因此，可考虑采用植物富集技术进行修复。植物修复是近年来新兴起的一种治理土壤重金属污染的有效方法。与传统方法相比，该项技术省时、省力、无二次污染，既可清除重金属污染物，还能美化环境、提高土壤肥力、减少水土流失等。因此，受到越来越多国内外环保工作者的青睐，但此项技术的关键在于重金属超积累植物的研究和发现。
铅锌矿区用于土壤重金属污染修复的植物主要有耐性植物和超富集植物[15]。其中超富集植物主要指那些对某些重金属具有特别的吸收能力，而本身不受毒害的植物种或基因型。目前，具有我国自主知识产权的超积累植物虽时有报道，但数量较少，如As超积累植物蜈蚣草、Zn超积累植物东南景天、Cd超积累植物油菜和宝山堇菜以及Mn超积累植物商陆等[16-17]。
4. 展望
近年来，随着生态文明建设意识逐渐提高，对重金属污染修复治理也有更高的历史要求。2016年5月28日，国务院《土壤污染防治行动计划》（简称“土十条”）则为矿区污损土地的治理提供了牢固的政策支撑。
凤太矿集区铅锌开采后遗留的环境问题颇多，大量矿坑及庞杂的矿渣石堆长期威胁着当地生态环境及周围居民的生活。针对矿产开发引起的各种环境问题加大研究，是科学指导环境保护及环境治理工作顺利展开的重要前提，寻找高效低成本的污染治理方法则是生态恢复的关键，含磷物质是一种廉价有效的重金属污染土壤修复剂，可通过施加不同类型的含磷化合物来降低重金属污染土壤中有效态重金属的含量；电动修复法具有修复时间短、效果彻底且不会引入环境有害物质、造成二次污染等优点；超富集植物修复成本低、技术简单、成本低、对环境扰动小，便于大面积推广，是一项很有前景的修复技术。
5. 结论
污损土壤修复是一个复杂工程系统，它需要不同工作手段配合才能顺利进行，凤太矿集区土壤污染主要表现为重金属元素含量超标，现有的修复方法从经济合理性来看，植物修复技术以其独特的环保性与持久性更容易达到标本兼治的效果，但是针对不同重金属的元素的超富集性研究还需进一步深入，在植物修复的基础上，结合化学及电动修复才能够更彻底的恢复土壤原有的健康标准。
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