土壤修復(fù)是使遭受污染的土壤恢復(fù)正常功能的技術(shù)措施。在土壤修復(fù)行業(yè)，已有的土壤恢復(fù)技術(shù)達(dá)到100多種，常用技術(shù)也有10多種，大致可分為物理、化學(xué)和生物三種方法。20世紀(jì)80年代以來，世界上許多國家特別是發(fā)達(dá)國家均制定并開展了污染土壤治理與修復(fù)計(jì)劃，因此也形成了一個(gè)新興的土壤修復(fù)行業(yè)。

今年中央一號(hào)文件有兩大亮點(diǎn)，其一是建立農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展長效機(jī)制，逐步讓過度開發(fā)的農(nóng)業(yè)資源休養(yǎng)生息，強(qiáng)調(diào)要促進(jìn)生態(tài)友好型農(nóng)業(yè)發(fā)展，加大生態(tài)保護(hù)建設(shè)力度。這是中央著眼中華民族未來發(fā)展、為子孫后代留下生存發(fā)展空間的重大戰(zhàn)略決策。其二是有計(jì)劃、分步驟地推進(jìn)土壤污染的治理與修復(fù)。對(duì)那些污染嚴(yán)重、生態(tài)脆弱、資源環(huán)境壓力大的耕地，該改種的就改種，該治理的就治理，該退耕的就退耕。

關(guān)系到國計(jì)民生的重金屬污染耕地修復(fù)綜合治理工作在我國啟動(dòng)，先期在湖南省長、株、潭地區(qū)開展試點(diǎn)。財(cái)政部表示，今年中央財(cái)政安排專項(xiàng)資金對(duì)湖南省試點(diǎn)地區(qū)給予補(bǔ)助，支持耕地保護(hù)與質(zhì)量提升。通過加強(qiáng)耕地質(zhì)量建設(shè)和污染修復(fù)治理，實(shí)現(xiàn)重金屬污染耕地的稻米達(dá)標(biāo)生產(chǎn)，確保國家糧食安全和人民群眾“舌尖上的安全”。

SOS!我國耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂

環(huán)保部和國土資源部4月17日聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》指出，我國耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂。全國土壤總超標(biāo)率為16.1%，其中重度污染點(diǎn)位比例為1.1%;土壤鎘超標(biāo)率為7.0%，其中鎘重度污染點(diǎn)位比例為0.5%;重污染企業(yè)及周邊土壤超標(biāo)點(diǎn)位為36.3%;固體廢棄物集中處理處置場地土壤超標(biāo)點(diǎn)位為21.3%;耕地點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%。從污染分布情況看，南方土壤污染重于北方;長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業(yè)基地等部分區(qū)域土壤污染問題較為突出，而這些地區(qū)正是我國主要的糧食產(chǎn)區(qū)。

此次調(diào)查是我國首次開展的全國范圍土壤環(huán)境質(zhì)量綜合調(diào)查，填補(bǔ)了我國土壤環(huán)境領(lǐng)域的空白。通過調(diào)查，初步掌握了全國土壤環(huán)境質(zhì)量總體狀況及變化趨勢(shì)、污染類型、污染程度和區(qū)域分布，初步查清了典型地塊及其周邊土壤污染狀況，建立了土壤樣品庫和調(diào)查數(shù)據(jù)庫。通過調(diào)查，提升了各地土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)能力，為建立全國土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、開展土壤環(huán)境質(zhì)量例行監(jiān)測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);調(diào)查數(shù)據(jù)為完善我國土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、開展土壤環(huán)境功能區(qū)劃與規(guī)劃、確定土壤污染治理重點(diǎn)區(qū)域、加強(qiáng)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控提供了科學(xué)依據(jù);調(diào)查成果對(duì)加強(qiáng)我國土壤環(huán)境保護(hù)和污染治理，合理利用和保護(hù)土地資源，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本次調(diào)查中選擇確定污染物的原則：一是影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的污染物;二是對(duì)人體健康有害的污染物。調(diào)查的污染物主要包括13種無機(jī)污染物(砷、鎘、鈷、鉻、銅、氟、汞、錳、鎳、鉛、硒、釩、鋅)和3類有機(jī)污染物(六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴)。土壤環(huán)境背景對(duì)比調(diào)查除關(guān)注上述污染物外，還包括銻、鉬等61種元素。因?yàn)橐话闱闆r下，表層土壤是大多數(shù)農(nóng)作物根系的主要分布土層，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的耕作層;同時(shí)土壤污染物主要集中在表層。因此，本次調(diào)查中土壤的采樣深度一般為0～20厘米。

此次調(diào)查專門制定了《全國土壤污染狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)定》，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)取值原則上采用現(xiàn)行《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)、《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(HJ332-2006)和《溫室蔬菜產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(HJ333-2006)。上述標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定的指標(biāo)，如錳、鈷、多環(huán)芳烴等則采用國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

土壤中重金屬污染物來自何方

土壤中重金屬的來源是多途徑的，首先是成土母質(zhì)本身含有重金屬，不同的母質(zhì)、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。此外，人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，也造成重金屬對(duì)大氣、水體和土壤的污染。

大氣中的重金屬主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)。大氣中的大多數(shù)重金屬是經(jīng)自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤的。如瑞典中部F alun市區(qū)的鉛污染，它主要來自于市區(qū)銅礦工業(yè)廠、硫酸廠、油漆廠、采礦和化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的大量廢物,由于風(fēng)的輸送，這些細(xì)微顆粒的鉛,從工業(yè)廢物堆擴(kuò)散至周圍地區(qū)。南京某生產(chǎn)鉻的重工業(yè)廠鉻污染疊加已超過當(dāng)?shù)乇尘爸?.4倍，污染以車間煙囪為中心，范圍達(dá)1.5 km2，污染范圍最大延伸下限1.38 km。俄羅斯的一個(gè)硫酸生產(chǎn)廠也是由工廠煙囪排放造成S、V、As的污染。公路、鐵路兩側(cè)土壤中的重金屬污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染為主。它們來自于含鉛汽油的燃燒，汽車輪胎磨損產(chǎn)生的含鋅粉塵等。它們成條帶狀分布，以公路、鐵路為軸向兩側(cè)重金屬污染強(qiáng)度逐漸減弱;隨著時(shí)間的推移，公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強(qiáng)的疊加性。在法國索洛涅地區(qū)A71號(hào)高速公路沿途嚴(yán)重污染重金屬Pb、Zn、Cd，其沉降粒子濃度超過當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?～8倍，而公路旁重金屬濃度比沉降粒子中高7～26倍。在斯洛文尼亞從居波加到扎各瑞波公路兩側(cè)，鉛除了分布在公路兩側(cè)以外，還受階地地貌和盛行風(fēng)的影響，高鉛出現(xiàn)在低地，公路順風(fēng)一側(cè)鉛含量較高。經(jīng)過自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤的重金屬污染，主要以工礦煙囪、廢物堆和公路為中心，向四周及兩側(cè)擴(kuò)散;由城市到郊區(qū)再到農(nóng)區(qū)，隨距城市的距離加大而降低，特別是城市的郊區(qū)污染較為嚴(yán)重。此外，還與城市的人口密度、城市土地利用率、機(jī)動(dòng)車密度成正相關(guān);重工業(yè)越發(fā)達(dá)，污染相對(duì)就越嚴(yán)重。此外，大氣汞的干濕沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。大氣汞通過干濕沉降進(jìn)入土壤后，被土壤中的粘土礦物和有機(jī)物的吸附或固定，富集于土壤表層，或?yàn)橹参镂斩D(zhuǎn)入土壤，造成土壤汞的濃度的升高。

施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農(nóng)藥和不合理地施用化肥，都可以導(dǎo)致土壤中重金屬的污染。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之,氮肥和鉀肥含量較低，但氮肥中鉛含量較高，其中As和Cd污染嚴(yán)重。經(jīng)過對(duì)上海地區(qū)菜園土地、糧棉地的研究，施肥后，Cd的含量從0.134 mg/kg升到0.316 mg/kg，Hg的含量從0.22 mg/kg升到0.39 mg/kg，Cu、Zn 增長2/3。通過新西蘭50年前和現(xiàn)今同一地點(diǎn)58個(gè)土樣分析，自施用磷肥后，鎘從0.39 mg/kg升至0.85mg/kg。在阿根廷由于傳統(tǒng)無機(jī)磷肥的施入,進(jìn)而導(dǎo)致土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染。

農(nóng)用塑料薄膜生產(chǎn)應(yīng)用的熱穩(wěn)定劑中含有Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成土壤重金屬的污染。

污水灌溉一般指使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商業(yè)污水和工業(yè)廢水。由于城市工業(yè)化的迅速發(fā)展，大量的工業(yè)廢水涌入河道，使城市污水中含有的許多重金屬離子，隨著污水灌溉而進(jìn)入土壤。在分布上，往往是靠近污染源頭和城市工業(yè)區(qū)土壤污染嚴(yán)重，遠(yuǎn)離污染源頭和城市工業(yè)區(qū)，土壤幾乎不污染。近年來污水灌溉已成為農(nóng)業(yè)灌溉用水的重要組成部分，中國自20世紀(jì)60年代至今，污灌面積迅速擴(kuò)大，以北方旱作地區(qū)污灌最為普遍，約占全國污灌面積的90%以上。南方地區(qū)的污灌面積僅占6%，其余在西北和青藏。污灌導(dǎo)致土壤重金屬Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加?；搓栁酃鄥^(qū)自污灌以來，金屬Hg、Cd、Cr、Pb、As等就逐漸增高，1995—1997年已超過警戒級(jí)。太原污灌區(qū)的重金屬Pb、Cd、Cr含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其當(dāng)?shù)乇尘爸?，且積累量逐年增高。

污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，但同時(shí)污泥中也含有大量的重金屬,隨著大量的市政污泥進(jìn)入農(nóng)田，使農(nóng)田中的重金屬的含量在不斷增高。污泥施肥可導(dǎo)致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越多,污染就越嚴(yán)重，Cd、、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染;Cd、Hg可引起小麥、玉米的污染;污泥增加，青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也增加?？茖W(xué)家研究表明，用城市污水、污泥改良土壤，重金屬Hg、Cd、Pb等的含量也明顯增加。

含重金屬廢棄物種類繁多，不同種類其危害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴(kuò)散。通過對(duì)垃圾堆放場、某鉻渣堆存區(qū)、城市生活垃圾場及車輛廢棄場附近土壤中的重金屬污染的研究，這些區(qū)域的重金屬Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As、Sb、V、Co、Mn的含量高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?，重金屬在土壤中的含量和形態(tài)分布特征受其垃圾中釋放率的影響，且隨距離的加大重金屬的含量而降低。由于廢棄物種類不同，各重金屬污染程度也不盡相同，如鉻渣堆存區(qū)的Cd、Hg、Pb為重度污染，Zn為中度污染，Cr、Cu為輕度污染。

金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等，可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水，隨著礦山排水和降雨使之帶入水環(huán)境(如河流等)或直接進(jìn)入土壤，都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1 98 9年我國有色冶金工業(yè)向環(huán)境中排放重金屬Hg為56 t，Cd為88t，As為173t，Pb為226t。礦山酸性廢水重金屬污染的范圍一般在礦山的周圍或河流的下游，在河流中不同河段的重金屬污染往往受污染源(礦山)控制，河流同一污染源的下段自上游到下游,由于金屬元素遷移能力減弱和水體自凈化能力的適度恢復(fù)，金屬化學(xué)污染強(qiáng)度逐漸降低。流域重金屬污染隨季節(jié)變化而異，枯水期重金屬的含量明顯高于豐水期。河流流速減緩可以導(dǎo)致該流段重金屬含量增加。

總的來說：工業(yè)化程度越高的地區(qū)污染越嚴(yán)重，市區(qū)高于遠(yuǎn)郊和農(nóng)村，地表高于地下，污染區(qū)污染時(shí)間越長重金屬積累就越多，以大氣傳播媒介土壤重金屬污染土壤的具有很強(qiáng)的疊加性,熟化程度越高重金屬含量越高。

專家指出：重金屬污染耕地可防可治可修復(fù)

據(jù)專家介紹，重金屬污染耕地可防可治，稻米鎘積累可控可調(diào)。土壤本底中自然就含有一定數(shù)量不同種類的重金屬，外源污染又會(huì)增加重金屬含量，當(dāng)耕地質(zhì)量下降、土壤酸化等造成其活性增強(qiáng)時(shí)，就可能被農(nóng)作物吸收并積累。通過采取農(nóng)藝耕種等措施，可以調(diào)控農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收和積累狀況。

專家指出，當(dāng)前，世界各國十分重視對(duì)重金屬污染耕地修復(fù)治理方法研究，行之有效的大致有以下工程治理、生物治理、化學(xué)治理、農(nóng)業(yè)治理等四種治理措施。

工程治理是指用物理或物理化學(xué)的原理來治理土壤重金屬污染。主要有：客土是在污染的土壤上加入未污染的新土;換土是將以污染的土壤移去，換上未污染的新土;翻土是將污染的表土翻至下層;去表土是將污染的表土移去等。如日本富士縣神通川流域的痛痛病發(fā)源地，就是由于長期食用含鎘的稻米而引發(fā)的，他們通過研究，去表土15厘米，并壓實(shí)心土，在連續(xù)淹水的條件下，稻米中鎘的含量小于0.4毫克/千克;去表土后再客土20厘米，間歇灌溉稻米中鎘的含量也不超標(biāo)，客土超過30厘米，其效果更佳。此外淋洗法是用淋洗液來淋洗污染的土壤;熱處理法是將污染土壤加熱，使土壤中的揮發(fā)性污染物(Hg)揮發(fā)并收集起來進(jìn)行回收或處理;電解法是使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走。

工程治理措施具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)施復(fù)雜、治理費(fèi)用高和易引起土壤肥力降低等缺點(diǎn)。

生物治理是指利用生物的某些習(xí)性來適應(yīng)、抑制和改良重金屬污染。主要有：動(dòng)物治理是利用土壤中的某些低等動(dòng)物蚯蚓、鼠類等吸收土壤中的重金屬;微生物治理是利用土壤中的某些微生物等對(duì)重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，降低土壤中重金屬的毒性，如檸檬酸細(xì)菌屬的檸檬酸桿菌產(chǎn)生的酶能使U、Pb、Cd形成難溶磷酸鹽;原核生物(細(xì)菌、放線菌)比真核生物(真菌)對(duì)重金屬更敏感，格蘭氏陽性菌可吸收Cd、Cu、Ni、Pb等。植物治理是利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬;重金屬的植物吸收、淋溶和無效態(tài)數(shù)量將只依賴于它們的有效態(tài)的多少，重金屬溶液濃度和它們的土壤的有效態(tài)之間關(guān)系遵循弗羅因德利希吸附方程;超積累植物可吸收積累大量的重金屬，目前已發(fā)現(xiàn)400多種，超積累植物積累Cr、Co、Ni、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上，積累Mn、Zn含量一般在1%以上;印度芥菜可吸收Zn、Cd、Cu、Pb等，在Cu為250毫克/千克，Pb為500毫克/千克、Zn為500毫克/千克條件下能生長，在Cd為200毫克/千克出現(xiàn)黃化現(xiàn)象;印度芥菜可對(duì)Cr6+、Cd、Ni、Zn、Cu富集分別為58，52，31，17和7倍;高桿牧草能吸收Cu等;英國的高山瑩屬類等，可吸收高濃度的Cu、Co、Mn、Pb、Se、Cd、Zn等。

在我國的相關(guān)情況：上世紀(jì)我國科學(xué)家在湖南石門縣發(fā)現(xiàn)蜈蚣草，這種植物對(duì)砷、鎘等重金屬具有極強(qiáng)的吸收能力，尤其對(duì)砷而言，其吸收能力是普通植物的20萬倍。湖南省湘潭市雨湖區(qū)響塘鄉(xiāng)柴塘村蠶桑基地是國家農(nóng)業(yè)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整示范片，是由湖南省桑蠶科研所、湖南省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護(hù)管理站、湘潭市農(nóng)業(yè)局、湖南富農(nóng)蠶桑發(fā)展有限公司合作，依靠種植桑樹吸附、轉(zhuǎn)移土壤里重金屬的試驗(yàn)基地。近幾年來，他們一直在篩選重金屬吸納低的作物和吸附能力強(qiáng)的作物。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，每棵桑樹每年大約可從輕度污染土壤中吸附0.8毫克左右的重金屬。所以，從2013年5月開始，就在柴塘村設(shè)置了150畝的試驗(yàn)基地，計(jì)劃用3年時(shí)間進(jìn)行科研工作，爭取在重金屬污染土壤治理方面取得突破。

生物治理措施的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施較簡便、投資較少和對(duì)環(huán)境破壞小，缺點(diǎn)是治理周期比較長。

化學(xué)治理就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑，增加土壤有機(jī)質(zhì)、陽離子代換量和粘粒的含量，改變土壤酸堿度、土壤氧化還原電位和電導(dǎo)等理化性質(zhì)，使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金屬的生物有效性。其中沉淀法是指土壤溶液中金屬陽離子在介質(zhì)發(fā)生改變(pH值、OH-、SO42-等)時(shí)，形成金屬沉淀物而降低土壤重金屬的污染;如向土壤中投放鋼渣，它在土壤中易被氧化成鐵的氧化物，對(duì)Cd、Ni、Zn的離子有吸附和共沉淀作用，從而使金屬固定。在沈陽張士污灌區(qū)進(jìn)行的大面積石灰改良實(shí)驗(yàn)表明，每公頃施石灰1500～1875kg籽實(shí)含鎘量下降50%。有機(jī)質(zhì)法是指有機(jī)質(zhì)中的腐殖酸能絡(luò)合重金屬離子生成難溶的絡(luò)合物，而減輕土壤重金屬的污染;吸附法是指重金屬離子能被膨潤土、沸石、粘土礦物等吸附固定，從而降低土壤重金屬的污染。

化學(xué)治理措施優(yōu)點(diǎn)是治理效果和費(fèi)用都適中，缺點(diǎn)是容易再度活化。

農(nóng)業(yè)治理是因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害，在污染土壤上種植不進(jìn)入食物鏈的植物。主要有：控制土壤水分是指通過控制土壤水分來調(diào)節(jié)其氧化還原電位，達(dá)到降低重金屬污染的目的;選擇化肥是指在不影響土壤供肥的情況下，選擇最能降低土壤重金屬污染的化肥;增施有機(jī)肥是指有機(jī)肥能夠固定土壤中多種重金屬以降低土壤重金屬污染的措施;選擇農(nóng)作物品種是指選擇抗污染的植物和不要在重金屬污染的土壤上種植進(jìn)入食物鏈的植物;如在含鎘100 mg/kg的土壤上改種苧麻，五年后，土壤鎘含鎘平均降低27.6%;因地制宜地種植玉米、水稻、大豆、小麥等，水稻根系吸收重金屬的含量占整個(gè)作物吸收量的58%～99%，玉米莖葉吸收重金屬的含量占整個(gè)作物吸收量的20%～40%，玉米籽實(shí)吸收量最少，重金屬在作物體內(nèi)分配規(guī)律是根>莖葉>籽實(shí)。土壤重金屬污染也是導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)破壞的重要因素。合理的利用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工程措施，也可以保持土壤的肥力，改良和防治土壤重金屬污染，提高土壤質(zhì)量，并能與自然生態(tài)循環(huán)和系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作。如可以在污染區(qū)公路兩側(cè)盡可能種樹、種花、種草或經(jīng)濟(jì)作物(如蓖麻)，種植草皮或觀賞樹木，移栽繁殖，不但可以美化環(huán)境，還可以凈化土壤;蓖麻可用作肥皂的原料。也可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)改良，即在污染區(qū)繁育種子(水稻、玉米)，之后在非污染區(qū)種植;或種植非食用作物(高梁、玉米)，收獲后從秸稈提取酒精，殘?jiān)鼔褐评w維板，并提取糠醛，或?qū)堅(jiān)谱髡託庾髂茉础?/p>

農(nóng)業(yè)治理措施的優(yōu)點(diǎn)是易操作、費(fèi)用較低，缺點(diǎn)是周期長、效果不顯著。

綜上所述，國內(nèi)外對(duì)土壤重金屬污染現(xiàn)狀與治理，取得了一定的成績，也存在一些理論上和技術(shù)上的問題，如土壤中重金屬與土壤中礦物之間的吸附與解吸、固定與釋放的平衡關(guān)系的研究，土壤中重金屬形態(tài)特征、轉(zhuǎn)化與遷移規(guī)律的系統(tǒng)研究，土壤中二次污染物的及時(shí)處理等。

前景廣闊的土壤植物修復(fù)工程

利用水生植物凈化重金屬污水，目前應(yīng)用得較多的是人工濕地技術(shù)和生物塘工程。

1.人工濕地技術(shù)

濕地處理系統(tǒng)是一種利用低洼濕地和沼澤地處理污水的方法。人工濕地是在一定長寬比及底面坡降的洼地中，按一定的坡度填充一定規(guī)格的填料，如礫石。在填料表層土壤中種植一些處理性能良好、成活率高、生長周期長、美觀及有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物，構(gòu)成一個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)。在運(yùn)行中含重金屬的污水緩慢流過生長植物的土壤表面，在耐水性植物和土壤共同作用下得以凈化。

目前人工濕地常用的植物為水生或半水生的維管植物，如破銅錢、水芹菜等。它們能在水中長期的吸收鉛、銅和鎘等金屬。人工濕地生態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且收獲富含金屬殘?bào)w的難度大。針對(duì)于此，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在通氣良好的水中，印度葵幼苗能從人造污水中積累不同的金屬?；诖擞籽康娜斯竦叵到y(tǒng)，不僅可以迅速建立，還易于收獲富含金屬的殘?bào)w。

2.氧化塘技術(shù)

氧化塘又稱穩(wěn)定塘或生物塘。它是利用庫塘等水生生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污水的凈化作用，進(jìn)行污水原位處理的工程措施。通過向池塘內(nèi)投放對(duì)重金屬有富集作用的植物，如水葫蘆，水芹菜，黑麥草、香蒲等，然后定期收割，達(dá)到去除重金屬的目的。如水葫蘆，1 hm2葫蘆一晝夜就能從水中吸收錳4 kg、汞89g、鎳297g、鉛104g，并能從低于1×10-6的含鎘廢水中，除去97%的鎘。污水中的砷對(duì)它生長有抑制的作用，但它仍然能富集砷，使體內(nèi)砷的含量達(dá)到水中砷濃度的幾十倍。研究人員通過黑麥草對(duì)黃金廢水的凈化實(shí)驗(yàn)表明: 黑麥草對(duì)黃金廢水不僅有很強(qiáng)的凈化能力，而且也具有很高的富集功能，其根部的含金量最高可達(dá)784g/t(干重)。而且黑麥草對(duì)其它重金屬也有良好的富集作用，從而展示了它的廣闊開發(fā)應(yīng)用前景。不同于鳳眼蓮的是它比較耐寒，只要10℃以上就能生長良好。這正好在凈化處理廢水時(shí)與鳳眼蓮進(jìn)行交替使用。其他植物還有如香蒲，我國韶關(guān)凡口鉛鋅礦廢水香蒲凈化塘系統(tǒng)最新研究發(fā)現(xiàn)，該廢水凈化系統(tǒng)對(duì)鉛、鋅、銅、鎘的去除率分別為93.98%、 97.02%、96.87% 、96.39%，凈化后的廢水其重金屬含量達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)然由于植物生長受季節(jié)控制，而且重金屬累積過多，會(huì)對(duì)植物造成毒害，如果采用氧化塘和人工濕地結(jié)合處理的方法，可以利用多種植物，在不同季節(jié)對(duì)污水進(jìn)行凈化，達(dá)到更好的凈化效果。

3.種苗過濾處理技術(shù)

科學(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)經(jīng)過種苗過濾處理技術(shù)可有效去除水中的大量重金屬。實(shí)驗(yàn)表明，種苗過濾去除水中Pb的生態(tài)效應(yīng)與植物種類有關(guān)。在不同種類植物之間以及在相同植物的不同亞種之間，存在著對(duì)比積累程度上較明顯的差異。在相同體積(100mL)、相同濃度(100mg/L)的Pb溶液中處理72h后，向日葵、蓖麻、玉米(高油115)和豌豆(食莢大菜豌1號(hào))均獲得了較高的根Pb積累。其中向日葵根Pb積累高達(dá)91.6mg/g、蓖麻、玉米(高油115)和豌豆根Pb積累也分別達(dá)到了52.8mg/g、42.6mg/g和40.7mg/g，證實(shí)了部分傳統(tǒng)作物種苗可以在較短時(shí)間內(nèi)在其根部積累較高量的重金屬Pb，達(dá)到對(duì)重金屬的近超量積累效果。在所選擇實(shí)驗(yàn)條件下，使含Pb水質(zhì)經(jīng)植物修復(fù)后達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)種苗過濾的實(shí)驗(yàn)考察，發(fā)現(xiàn)該方法具有良好的去除水體中重金屬Pb的生態(tài)效應(yīng)。表現(xiàn)出種苗過濾在含Pb廢水處理中具有良好的生態(tài)效益與應(yīng)用前景。

通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，Cd對(duì)植物有相當(dāng)強(qiáng)的毒害作用，水體中含有較高濃度Cd時(shí)會(huì)影響植物的正常生長，并進(jìn)而影響種苗過濾的效果。在分別選擇Cd濃度為1mg/、2mg/及10mg/L時(shí)，雖然蓖麻(841)莖葉中Cd的積累量隨Cd濃度的增大而增大，但溶液中Cd的去除率卻隨Cd濃度的增大而顯著減小;此外，蓖麻根部Cd的積累量在Cd濃度為10mg/L時(shí)小于2mg/L時(shí)的事實(shí)，也表明過高濃度的Cd會(huì)因加速對(duì)種苗的毒害作用而導(dǎo)致其對(duì)重金屬積累作用的下降。尋找和發(fā)現(xiàn)Cd超量積累植物是一件相當(dāng)困難的工作?，F(xiàn)有文獻(xiàn)所報(bào)道的一種具有良好Cd積累能力的植物印地安芥根部的生物積累系數(shù)僅有134，而在本實(shí)驗(yàn)中蓖麻種苗根部Cd生物積累系數(shù)分別達(dá)到142.5(溶液中Cd濃度10mg/L時(shí))、1489(溶液中Cd濃度2mg/L時(shí))及1503(溶液中Cd濃度1mg/L時(shí))，證實(shí)了種苗過濾方法對(duì)Cd有著相當(dāng)高的生物積累系數(shù)。

通過對(duì)種苗過濾的實(shí)驗(yàn)考察，發(fā)現(xiàn)該方法具有良好的去除水體中重金屬Cd的生態(tài)效應(yīng)。在所選擇的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)水體中Cd濃度不超過2000μg/L時(shí)，經(jīng)72h種苗過濾植物修復(fù)處理，可使Cd濃度降低至原濃度的18%以下;而當(dāng)水體中Cd濃度不超過1000μg/L時(shí)，經(jīng)72h種苗過濾植物修復(fù)處理，可使Cd的濃度降低至原濃度的11%以下，表現(xiàn)出種苗過濾在低濃度含Cd廢水處理中具有良好的應(yīng)用前景。

該實(shí)驗(yàn)對(duì)比了同種植物種苗對(duì)不同濃度的Cu溶液中Cu的去除作用。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)Cu濃度由20mg/L增加至50mg/L 時(shí)，蓖麻種苗對(duì)Cu的去除量由0.22mg/g 增加至0.50mg/g，表現(xiàn)出在一定的濃度范圍內(nèi)，植物種苗去除重金屬的能力可以隨溶液中重金屬濃度增加而顯著增大。尋找和發(fā)現(xiàn)Cu超量積累植物也是一件困難的工作。有文獻(xiàn)報(bào)道在扎伊爾發(fā)現(xiàn)的Cu超量積累植物含Cu高達(dá)13.7mg/g(干重)，是高等植物中已知的含Cu最高的超量積累植物。本實(shí)驗(yàn)所采用的種苗過濾方法，雖然種苗全株含Cu量尚不能達(dá)到該水平，但在溶液中Cu濃度50mg/ L 的實(shí)驗(yàn)條件下，蓖麻根中Cu含量高38.2mg/g干重)、莖中Cu含量也高達(dá)4.48mg/g(干重)，展現(xiàn)了利用一些普通作物種苗替代超量積累植物、富集環(huán)境水體中Cu具有良好的應(yīng)用前景。

通過對(duì)種苗過濾的實(shí)驗(yàn)考察，發(fā)現(xiàn)該方法具有良好的去除水體中重金屬Cu的生態(tài)效應(yīng)。在所選擇的實(shí)驗(yàn)條件下，經(jīng)96h種苗過濾植物修復(fù)處理，可使Cu濃度由50mg/L、20mg/L、10mg/L分別降低至原濃度的4.0%、2.4%和6.9%，證實(shí)種苗根部在低濃度含Cu水體中具有更高的生物積累系數(shù)，因而更適合于低濃度含Cu水體的修復(fù)處理。

10多年來植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展很快,人們?cè)诔e累植物的找尋培育、植物根際微生物共存體系研究、植物對(duì)重金屬的耐忍性、超量吸收及其解毒機(jī)制以及植物修復(fù)的工藝技術(shù)方面作了不少的研究,并起得了長足的進(jìn)展?，F(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展以及基因工程技術(shù)的應(yīng)用有可能使植物修復(fù)技術(shù)取得根本性的突破。我國植物修復(fù)研究目前還處于起步階段,仍需深入研究才有望應(yīng)用到實(shí)踐中去?，F(xiàn)階段研究的關(guān)鍵仍然是篩選出超量積累污染物的植物。我國有著豐富的植物資源,應(yīng)在自然界、尤其是在被污染了的礦區(qū)對(duì)超積累植物資源進(jìn)行調(diào)查篩選和鑒定收集,建立超積累植物數(shù)據(jù)庫。利用植物基因工程技術(shù)構(gòu)建出高效去除環(huán)境中污染物的植物,也是一個(gè)植物修復(fù)的研究方向。

機(jī)遇來了，農(nóng)化企業(yè)商機(jī)無限

這些年我國的糧食產(chǎn)量連年豐收，2013年取得了總產(chǎn)12038.7億斤的好成績。我們用世界9%的耕地、6%的淡水資源，養(yǎng)活了世界20%的人口，確實(shí)是個(gè)了不起的成績。但也必須看到，為了保吃飯、保供給，我們以往不得不過度開發(fā)農(nóng)業(yè)資源，大量使用化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等化學(xué)投入品，付出了很大的資源環(huán)境代價(jià)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國耕地面積不足全世界一成，卻使用了全世界近四成的化肥;我國單位面積農(nóng)藥使用量是世界平均水平的2.5倍。過量施用農(nóng)藥化肥保住了產(chǎn)量，卻污染了環(huán)境。一些地方的水體污染和土壤污染嚴(yán)重，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和食品安全，埋下了不少隱患，已到了非下決心治理不可的程度。如果不加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，我國農(nóng)業(yè)將難以為繼，推進(jìn)工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，也將成為一句空話。

常言道，農(nóng)耕不能“窮其地力”。中央一號(hào)文件提出，以解決好地少水缺的資源環(huán)境約束為導(dǎo)向深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，建立農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展長效機(jī)制。

今年一號(hào)文件的另一亮點(diǎn)，就是提出要開展農(nóng)業(yè)資源休養(yǎng)生息試點(diǎn)，有計(jì)劃、分步驟地推進(jìn)土壤污染的治理與修復(fù)。對(duì)那些污染嚴(yán)重、生態(tài)脆弱、資源環(huán)境壓力大的耕地，該改種的就改種，該治理的就治理，該退耕的就退耕。根據(jù)有關(guān)部門的調(diào)查結(jié)果，我國有相當(dāng)數(shù)量的耕地受到中、重度污染。全國有8474萬畝耕地位于東北、西北地區(qū)的林區(qū)、草原以及河流湖泊最高洪水位控制線范圍內(nèi)，還有6471萬畝耕地屬于25度以上陡坡地。

在休養(yǎng)生息試點(diǎn)方面，主要安排了3項(xiàng)工作：一是啟動(dòng)重金屬污染耕地修復(fù)試點(diǎn)，通過財(cái)政獎(jiǎng)補(bǔ)、結(jié)構(gòu)調(diào)整等綜合措施，支持受污染的耕地逐步改種轉(zhuǎn)作。二是實(shí)施新一輪退耕還林還草，從2014年起，在陡坡耕地、嚴(yán)重沙化耕地、重要水源地逐步實(shí)施。三是開展實(shí)地生態(tài)效益補(bǔ)償和退耕還濕、華北地下水超采漏斗區(qū)綜合治理試點(diǎn)。

中央一號(hào)文件提出，讓過度開發(fā)的農(nóng)業(yè)資源休養(yǎng)生息，要特別注意摸清底數(shù)，抓緊編制農(nóng)業(yè)環(huán)境突出問題總體規(guī)劃和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，控制好規(guī)模和節(jié)奏，分類探索耕地修復(fù)保護(hù)模式，確保國家糧食安全不受沖擊，確保修復(fù)區(qū)農(nóng)民的就業(yè)和收入不受影響。通過財(cái)政獎(jiǎng)補(bǔ)、結(jié)構(gòu)調(diào)整等綜合措施，保證修復(fù)區(qū)農(nóng)民總體收入水平不降低，按照規(guī)劃，有計(jì)劃有步驟地逐步推進(jìn)。

土壤修復(fù)市場廣闊。從2008年開始，我國針對(duì)耕地污染治理的政策密集出臺(tái)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，“十二五”期間僅湖南、湖北、廣東、陜西等6省土壤修復(fù)計(jì)劃投資額就在780億元以上。分析人士認(rèn)為，土壤修復(fù)行業(yè)或?qū)⒊蔀?ldquo;十二五”、“十三五”環(huán)保產(chǎn)業(yè)新的增長點(diǎn)。

作為國內(nèi)第一家自主研發(fā)完成離子礦化穩(wěn)定化土壤修復(fù)技術(shù)的企業(yè)，永清環(huán)保承擔(dān)的“重金屬污染土壤離子礦化穩(wěn)定化技術(shù)研究與應(yīng)用”科研項(xiàng)目，早在2012年就通過省科技廳組織的省級(jí)科技成果鑒定。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，該項(xiàng)技術(shù)有效解決了化學(xué)穩(wěn)定修復(fù)技術(shù)不能長期穩(wěn)定土壤中重金屬的難題，可為湘江流域重金屬污染土壤治理提供有力的技術(shù)支撐。

2013年6月，永清環(huán)保年產(chǎn)8萬噸的重金屬污染土壤離子礦化穩(wěn)定劑生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，打破了土壤修復(fù)藥劑長期以來依賴國外進(jìn)口的局面;2013年7月，永清環(huán)保離子礦化穩(wěn)定化技術(shù)被列為國家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù);2013年11月，年產(chǎn)3萬噸的離子礦化穩(wěn)定劑液體藥劑生產(chǎn)線投產(chǎn)，主要用于土壤的異位修復(fù)和深層土壤的原位修復(fù)。2013年11月公布的《湖南省兩型產(chǎn)品政府采購名錄》(第一批)，離子礦化穩(wěn)定劑名列其中。

重金屬土壤修復(fù)業(yè)務(wù)目前有需求，有政策，也有業(yè)務(wù);然而，由于大部分被污染土地為公共產(chǎn)品，只能財(cái)政出錢。眼下，財(cái)政資金到位明顯滯后于市場需求和政策要求。

土壤污染修復(fù)所需資金額巨大，每年環(huán)保部門用于重金屬污染防治的資金，僅能支持為數(shù)不多的項(xiàng)目。

根據(jù)國土資源部的統(tǒng)計(jì)，我國共有5000萬畝耕地屬中重度污染，若要開展修復(fù)試點(diǎn)甚至全面推廣，最重要的問題之一便是“錢從哪來”。

“十二五”期間用于全國污染土壤修復(fù)的中央財(cái)政資金為300億元，我國土壤修復(fù)存在巨大資金缺口。在資金缺口之外，土壤修復(fù)還存在責(zé)任不明確問題。基于土壤污染責(zé)任人的特殊性和土壤污染長期性和潛伏性的特點(diǎn)，“污染者付費(fèi)”原則在進(jìn)行土壤修復(fù)時(shí)，也常常出現(xiàn)失靈。

人們要問：到底有沒有多快好省的修復(fù)辦法和解決方案?通過大量的科學(xué)試驗(yàn)表明，化學(xué)治理不失為投資少、見效快的一種常用方法。

沉淀法是指土壤溶液中金屬陽離子在介質(zhì)發(fā)生改變時(shí)，形成金屬沉淀物而降低土壤重金屬的污染;有機(jī)質(zhì)法是指有機(jī)質(zhì)中的腐殖酸能絡(luò)合重金屬離子生成難溶的絡(luò)合物，而減輕土壤重金屬的污染;吸附法是指重金屬離子能被膨潤土、沸石、粘土礦物等吸附固定，從而降低土壤重金屬的污染。

在沈陽張士污灌區(qū)進(jìn)行的大面積石灰改良實(shí)驗(yàn)表明，每公頃施石灰1500—1875千克，作物籽實(shí)含鎘量下降50%。

湖南大方植保有限公司在重金屬污染較重地區(qū)施用硅肥降鎘試驗(yàn)表明，每公頃施硅肥75—90千克，稻谷及大米含鎘量可以控制在國標(biāo)以內(nèi)。

湖南神隆超級(jí)稻豐產(chǎn)生化有限公司使用腐殖酸肥、湖南海洋生物工程有限公司使用水楊酸改良劑、湖南大乘醫(yī)藥化工有限公司使用絡(luò)合碘消毒劑等土壤治理修復(fù)試驗(yàn)，均取得突破性進(jìn)展。

大量的科學(xué)試驗(yàn)表明，施用硅肥、腐殖酸肥、石灰等可以顯著降低稻谷鎘含量;施用化學(xué)改良劑、抑制劑，增加土壤有機(jī)質(zhì)、陽離子代換量和粘粒的含量，改變土壤酸堿度、土壤氧化還原電位和電導(dǎo)等理化性質(zhì)，使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金屬的生物有效性。根據(jù)有關(guān)部門的調(diào)查結(jié)果，我國有相當(dāng)數(shù)量的耕地受到中、重度污染，重金屬污染耕地修復(fù)綜合治理需要大量的新型農(nóng)用化學(xué)品，據(jù)估計(jì)，需求總量達(dá)數(shù)千億元。