土壤Cd污染的治理方法及解決稻米Cd超標(biāo)對(duì)策

1、李亞浩制作文檔 農(nóng)業(yè)、生態(tài)和環(huán)保土壤Cd污染的治理方法及解決稻米Cd超標(biāo)對(duì)策1、 Cd污染概述人類(lèi)賴(lài)以生存的土壤正遭受著重金屬的侵害，時(shí)刻威脅著人類(lèi)健康。重金屬污染已成為全球面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題之一，其中(cd)Cd因周期長(zhǎng)、移動(dòng)性大、毒性高、難降解等備受關(guān)注。1、 Cd污染的來(lái)源：土壤中Cd的背景值含量范圍為0.012 mg/kg，中值為035 mgkg，我國(guó)土壤的背景值平均為0.097 mgkg，略低于日本和英國(guó)。我國(guó)各區(qū)域的背景總體分布為：西部地區(qū)>中部地區(qū)>東部地區(qū)；北方地區(qū)>南方地區(qū)。雖然各地區(qū)Cd背景值有較大差異，但一般情況下土壤中自然存在的Cd不至于對(duì)人類(lèi)造成危害，造

2、成危害的土壤Cd大都是人為因素引人的。土壤中的Cd污染主要是隨著采礦、冶煉和電鍍工業(yè)的不斷發(fā)展而積累的。Cd污染途徑歸納起來(lái)有3個(gè)方面。 大氣沉降。工業(yè)廢氣中的Cd伴隨著粉塵隨風(fēng)擴(kuò)散至工廠周?chē)?jīng)過(guò)雨淋和自然沉降進(jìn)入土壤中。當(dāng)土壤中Cd含量超過(guò)一定范圍時(shí)，就造成了污染。 污水灌溉。采礦廢水和電鍍、堿性電池工業(yè)廢水及城市居民用水如未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)，Cd隨著污水灌溉進(jìn)入土壤。 施肥不當(dāng)。研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó)和澳大利亞的磷礦中含Cd較高，雖然我國(guó)的磷礦石含Cd低，但長(zhǎng)期使用也有積累作用。城市生活垃圾和污水處理產(chǎn)生有機(jī)肥含Cd高，長(zhǎng)期使用含Cd的磷肥和高Cd量有機(jī)肥會(huì)增加土壤Cd的含量。另外，研究表明，

3、土壤的Cd污染集中在表層土，020 cm土層Cd含量高于2040cm和4060 cm土層，而表層土壤是作物根系最集中的土層，因此Cd的污染危害極大。土壤中Cd的存在形態(tài)很多，有離子態(tài)、可交換態(tài)、吸附態(tài)、化學(xué)沉淀態(tài)和難溶絡(luò)合態(tài)等，大致可分為水溶性Cd和非水溶性Cd兩大類(lèi)。其絡(luò)合態(tài)和離子態(tài)的水溶性Cd能為作物所吸收，對(duì)生物危害大；而非水溶性Cd不易遷移和難以被植物吸收，但隨著環(huán)境條件的改變，二者可互相轉(zhuǎn)化。常見(jiàn)的非水溶性的Cd化合物主要是CdS，Cd（OH）2和CdCO3，其中CdS的溶解度最低，Cd（OH）2次之。在有Cd污染的地區(qū)，植物含Cd量都偏高，并通過(guò)食物鏈危害動(dòng)物和人類(lèi)。2 Cd污染危

4、害2.1 對(duì)植物的危害環(huán)境中的Cd不是植物生長(zhǎng)的必需元素，而是一種潛在性的有毒重金屬元素 。土壤中的Cd離子由植物根部吸收，少量運(yùn)至上部。據(jù)研究，Cd在植物中各部位的分布情況基本上為根>葉>莖>花、果、籽粒。Cd在植物組織中含量達(dá)到l mgkg時(shí)，就對(duì)某些植物產(chǎn)生毒害，使植物表現(xiàn)出葉色減褪、植物矮化、物候期延遲的癥狀，導(dǎo)致植物生物產(chǎn)量下降，甚至死亡。具體表現(xiàn)為：對(duì)根部的損傷，抑制植物水分的吸收，阻礙光合作用和蒸騰作用等。2.2 對(duì)人類(lèi)及動(dòng)物的危害 Cd是蓄積性毒物，其毒性是潛在的，人體內(nèi)Cd的生物學(xué)半衰期一般為2040 年。Cd對(duì)人體組織和器官的毒害是多方面的，且治療極為困難

5、。土壤Cd污染對(duì)人類(lèi)的危害途徑是通過(guò)食物鏈，尤其是“Cd米”、“Cd菜”進(jìn)入人體而大量積累，引起各種疾病，甚至死亡。長(zhǎng)期食用遭到Cd污染的食品，可能導(dǎo)致“痛痛病”，即身體積聚過(guò)量的Cd損壞腎小管功能，造成體內(nèi)蛋白質(zhì)從尿中流失，久而久之形成軟骨癥和自發(fā)性骨折。動(dòng)物體的Cd主要來(lái)自于牧草或飼料。Cd可導(dǎo)致動(dòng)物采食量下降，生產(chǎn)性能降低，影響動(dòng)物的繁殖性能。Cd進(jìn)入家畜體內(nèi)后，可分布于動(dòng)物全身，蓄積在腎臟，使腎小管發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，進(jìn)而破壞腎臟的排泄能力。2、 水稻等作物對(duì)鎘的吸收1. 水稻等作物吸收鎘的影響因素土壤中Cd含量是影響作物Cd吸收的主要因子。絕大多數(shù)作物對(duì)Cd的吸收隨土壤中Cd濃度的升高而

6、增加，作物體內(nèi)Cd濃度與土壤中總Cd和有效Cd都呈顯著正相關(guān)。有效Cd即使指水溶性Cd，凡影響土壤有效Cd的濃度都影響植物對(duì)Cd的吸收。1.1土壤pH值pH值是影響土壤中重金屬元素溶解度及生物有效性的主要因素之一。在環(huán)境中常見(jiàn)的pH范圍內(nèi)，土壤pH越低，重金屬的溶解度越大，活性越高。pH值下降，氫離子增多，被膠體和粘土礦物顆粒吸附的Cd2+與H+發(fā)生交換，Cd2+被解吸下來(lái)，從而使介質(zhì)溶液中Cd2+的濃度增加，提高了Cd的有效性。土壤pH與植物Cd含量呈明顯負(fù)相關(guān)，pH主要影響土壤對(duì)Cd的吸附容量，在pH4.07.7之間每上升一個(gè)pH單位，土壤對(duì)Cd吸附容量增加3倍，大大降低植物對(duì)Cd的吸收。

7、施用石灰、硅肥、鈣鎂磷肥等可顯著提高土壤pH值，降低土壤中有效Cd含量，從而能有效地抑制水稻對(duì)Cd的吸收。1.2 土壤Eh值研究表明，土壤的Eh值在很大程度上影響著植物對(duì)一些微量重金屬元素的吸收。在土壤介質(zhì)中，重金屬元素可與硫化物形成沉淀、與有機(jī)質(zhì)絡(luò)合、被鐵錳氧化物吸附，這些行為受土壤氧化還原狀況的調(diào)節(jié)。Cd在氧化條件（Eh值高）比在還原條件下（Eh值低）更容易由無(wú)效態(tài)轉(zhuǎn)化為水溶態(tài)和交換態(tài)。在還原狀況下，Cd易與硫化物結(jié)合形成難溶性CdS沉淀。當(dāng)土壤處于氧化狀態(tài)，硫化物不穩(wěn)定，從而使Cd等重金屬元素釋放出來(lái)。因此作物根系的氧化作用，可使根際Cd的有效性增強(qiáng)，促進(jìn)作物對(duì)Cd的吸收。水稻根系具有向

8、根際釋放氧氣和氧化性物質(zhì)的能力，使?jié)n水土壤中大量的Fe2+，Mn2+等還原性物質(zhì)在水稻根表及根質(zhì)外體被氧化而形成鐵錳氧化物膠膜。由于這層鐵錳氧化物膠膜的特殊電化學(xué)性質(zhì)，它對(duì)土壤中的重金屬離子有極強(qiáng)的富集能力，加之其緊密包被在根表，可發(fā)生離子的吸附與解吸反應(yīng)，因而對(duì)重金屬離子進(jìn)入水稻體內(nèi)起著重要作用；不同基因型水稻由于氧化力不同，在根表淀積了不同數(shù)量的鐵錳氧化物，從而影響了水稻對(duì)Cd的吸收。1.3土壤有機(jī)質(zhì)在Cd的各種存在形態(tài)中，有機(jī)態(tài)占有一定比例，Cd進(jìn)入土壤后，可與其中的一部分有機(jī)質(zhì)絡(luò)合，以有機(jī)絡(luò)合物的形態(tài)存在，或被土壤有機(jī)質(zhì)吸附。有人認(rèn)為這種被束縛的Cd大部分是不可交換的，由此降低Cd的活

9、性，減少作物吸收，但也有不同觀點(diǎn)。土壤中腐殖質(zhì)的含量、形態(tài)、性質(zhì)不同，對(duì)Cd的形態(tài)、含量的影響也不同。有人研究外源添加有機(jī)物對(duì)水稻吸收Cd的影響，結(jié)果表明，在有機(jī)質(zhì)含量低的土壤中添加有機(jī)物（稻草粉或蔗糖）能明顯抑制水稻對(duì)Cd的吸收。1.4土壤微生物微生物不能降解Cd，但能影響它們的形態(tài)轉(zhuǎn)化及分散和富集過(guò)程，從而影響作物對(duì)Cd的吸收。微生物通過(guò)：（1）改變土壤溶液的pH；（2）產(chǎn)生H2S；（3）產(chǎn)生各種有機(jī)物質(zhì)；（4）微生物本身細(xì)胞壁或粘液層等，參與重金屬在土壤中的各種化學(xué)過(guò)程而起作用。因此，微生物對(duì)金屬離子的影響主要是改變它們?cè)诃h(huán)境中的存在狀態(tài)。另外，微生物代謝活動(dòng)中分泌的各種產(chǎn)物，可能對(duì)Cd

10、等金屬離子具有沉淀和螯合等作用。菌根真菌與植物共生形成菌根后，能有效地緩解有毒金屬對(duì)植物的危害。大多數(shù)微生物細(xì)胞壁都具有結(jié)合污染物的能力，這種能力與細(xì)胞壁的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)有關(guān)。同時(shí)，微生物在環(huán)境污染脅迫下，能夠從體內(nèi)分泌出具有絡(luò)合或分解轉(zhuǎn)化污染物能力的有機(jī)物質(zhì)，與植物根分泌的粘膠物質(zhì)（如多糖）共同形成粘膠層，粘膠層的擴(kuò)大有利于將大量金屬離子滯留于根外。真菌細(xì)胞壁分泌的粘液和真菌組織中的聚磷酸和有機(jī)酸等均能夠絡(luò)合Cd等重金屬，從而減少重金屬向地上部的運(yùn)輸。某些硫細(xì)菌產(chǎn)生的H2S與Cd反應(yīng)，生成水不溶的CdS沉淀，也能降低作物對(duì)Cd的吸收。但也有一些研究表明，植物吸收包括Cd在內(nèi)的重金屬需要根際微

11、生物的幫助。如魚(yú)腥草在土壤添加一些放線菌時(shí)吸收Cd的量顯著提高。1.5相伴離子在土壤植物這一生態(tài)系統(tǒng)中，有許多金屬元素與Cd同時(shí)存在。這些元素或與Cd有一定程度的聯(lián)系，或化學(xué)性質(zhì)相似，當(dāng)處于同一條件時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致它們與Cd在植物吸收及由根向地上部轉(zhuǎn)移、或在植物組織中積累等方面發(fā)生相互作用。例如，在土壤中Cd與K，Ca，Na，Mg等元素同時(shí)存在，這些元素對(duì)植物吸收Cd都有一定的抑制作用。據(jù)報(bào)道，K+，Ca2+，Na+，Mg2+四種鹽離子影響Cd吸收程度的大小依次為：Ca2+>Mg2+>K+>Na+；Ca2+的作用最大，原因是它和Cd2+有相似的離子半徑，易競(jìng)爭(zhēng)Cd的吸附位點(diǎn)。在

12、水稻生長(zhǎng)的環(huán)境中，在Zn，Cd共同存在時(shí)，植株中的Zn減少而Cd含量明顯增加，缺Zn時(shí)Cd的吸收增加，而適量的Zn則可以阻止Cd的吸收和積累。在確保稻米安全含Se量的前提下，水稻施低濃度的Se也能降低稻米中Cd的含量。1.6根分泌物根分泌物是植物在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)根的不同部位向生長(zhǎng)基質(zhì)中溢泌或分泌的一組種類(lèi)繁多的物質(zhì)。植物生長(zhǎng)過(guò)程中大約一半的光合產(chǎn)物被轉(zhuǎn)移到根部，其中有不少通過(guò)根系分泌到根際中。分泌物中含有有機(jī)配位體（如碳水化合物、有機(jī)酸、腐殖酸、多肽、蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸等）和無(wú)機(jī)配位體（如Cl-，SO42-，CO32-，PO43-等），這些物質(zhì)不僅作為微生物的能源，而且能與重金屬形成配位絡(luò)和

13、物，從而影響根際pH和Eh環(huán)境，對(duì)根際化學(xué)特征產(chǎn)生重要影響。根際中分泌物的組成與數(shù)量，影響重金屬的配合反應(yīng)特征。例如根分泌的低分子量有機(jī)酸在土壤金屬離子的可溶性和有效性方面扮演著重要角色，一方面在有機(jī)酸濃度低時(shí)，其促進(jìn)了重金屬在土壤中的吸附，從而降低了重金屬的生物有效性或毒性；另一方面在有機(jī)酸濃度高時(shí)，有機(jī)酸的存在也可促進(jìn)土壤吸附態(tài)重金屬的解吸，從而提高重金屬的毒害性。根際游離的Cd2+如果在根際與分泌的一些螯合劑形成穩(wěn)定的Cd2+-螯合物復(fù)合體，則其活度將會(huì)降低。同時(shí)，根分泌物可以吸附、包埋金屬污染物，使其在根外沉淀下來(lái)，從而影響植物對(duì)Cd的吸收。對(duì)水稻根際Cd形態(tài)的研究發(fā)現(xiàn)，根際富集的有機(jī)

14、結(jié)合態(tài)Cd和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Cd遠(yuǎn)高于非根際土壤。有機(jī)酸對(duì)重金屬Cd的絡(luò)合作用及其對(duì)植物有效性的研究表明，檸檬酸、酒石酸和草酸等與Cd的絡(luò)合作用影響土壤對(duì)Cd的吸附量，減輕了Cd對(duì)小麥和水稻幼苗的毒害作用。另外，一些有機(jī)磷酸可與Cd結(jié)合，形成植物難以吸收的形態(tài)。1.7作物的生理狀況除上述因素影響Cd吸收外，造成植物耗水量增加，根冠比增大，生長(zhǎng)減慢的環(huán)境和各種因素都可能造成植物產(chǎn)品重金屬濃度增加。常用的N，P，K化肥對(duì)植物吸Cd也有明顯影響。例如，在Cd污染的水稻土中施3種不同K肥（KCl，K2SO4，KNO3），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，KCl對(duì)水稻吸收Cd有促進(jìn)作用，而施K2SO4顯著降低水稻對(duì)Cd的吸收。

15、蒸騰速率也影響植物對(duì)Cd的吸收，而且這種影響還與環(huán)境pH有關(guān)，在高pH時(shí)，蒸騰對(duì)吸收幾乎不產(chǎn)生影響，但在pH較低時(shí)，高蒸騰顯著促進(jìn)Cd的吸收。植物對(duì)Cd的吸收也與其體內(nèi)代謝有關(guān)。Cd的吸收和累積因生育期而異，一般Cd吸收最快的時(shí)期，往往也是植物代謝最旺盛的時(shí)期。如水稻對(duì)Cd的吸收速率是中期（幼穗分化到抽穗期）>后期（抽穗期后）>前期（幼穗分化之前），對(duì)Cd的累積量是后期>中期>前期。1.8不同種類(lèi)作物和品種吸Cd的差異作物對(duì)Cd的吸收和積累，種間和品種間存在著顯著差異。根據(jù)體內(nèi)Cd的積累量把植物分為：低積累型豆科；中等積累型禾本科、百合科、葫蘆科、散形科；高積累型十字花

16、科、藜科、茄科、菊科。根據(jù)植物對(duì)重金屬的吸收、轉(zhuǎn)移和積累機(jī)制劃分為三類(lèi)：積累型（超積累型）、指示型（敏感型）和排斥型。研究還表明，水稻等作物不同品種對(duì)Cd的吸收、累積具有明顯差異。雜交水稻比常規(guī)水稻對(duì)Cd有更強(qiáng)的吸收及向莖葉和籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。糙米中的Cd濃度也與品種類(lèi)型有關(guān)，秈型>粳型。Cd含量在小麥、玉米、水稻各器官的分布為：根>莖葉>籽粒，籽粒遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于根系。3、 Cd污染土壤的治理方法及稻米Cd超標(biāo)對(duì)策目前，包括Cd在內(nèi)重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的基本原理主要有兩方面：1）固化作用（immobilization），增加土壤對(duì)重金屬的吸持能力，減少土壤中重金屬的遷移性和生物利用

17、性。2）活化作用（mobilization），把重金屬?gòu)耐寥阑|(zhì)中排除出去。圍繞這2 個(gè)方面，已相應(yīng)地提出了物理、化學(xué)和生物修復(fù)技術(shù)。1、物理修復(fù)方法1. 1電動(dòng)修復(fù)電動(dòng)修復(fù)是在污染土壤兩側(cè)施加直流電壓形成電場(chǎng)梯度，土壤中的污染物在電場(chǎng)作用下通過(guò)電遷移、電滲流或電泳的方式被帶到電極兩端，經(jīng)工程化的收集系統(tǒng)收集起來(lái)進(jìn)行集中處理。該技術(shù)最先由美國(guó)路易斯安娜州立大學(xué)提出，隨后得到迅速發(fā)展，目前可用該技術(shù)有效地去除土壤中的重金屬污染物，并已進(jìn)入商業(yè)化階段。 研究表明，電流能打破所有的金屬-土壤鍵，該技術(shù)對(duì)低滲透性土壤中的鉛、砷、鎘、銅等重金屬是非常有效的。研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH值是影響電動(dòng)修復(fù)的關(guān)鍵因素。

18、電場(chǎng)作用下，陰極產(chǎn)生的OH-增多并向陽(yáng)極移動(dòng)，重金屬離子則向陰極移動(dòng)，兩者相遇生成氫氧化物沉淀，造成重金屬難以去除，還可能堵塞土壤微孔，致使土壤電導(dǎo)降低，修復(fù)率下降，因而必須抑制陰極區(qū)pH上升。在電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中，有時(shí)需通過(guò)施加一些增強(qiáng)劑來(lái)提高污染物的溶解度，尤其是高堿性和高吸附容量的污染土壤的修復(fù)?？偟恼f(shuō)來(lái)，土壤中水溶態(tài)和可交換態(tài)重金屬極易被電動(dòng)修復(fù)，而以有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘留態(tài)存在的重金屬較難去除。 電動(dòng)修復(fù)具有所用化學(xué)試劑少、能耗低、修復(fù)徹底、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，是一門(mén)具有較好發(fā)展前途的綠色修復(fù)技術(shù)，在修復(fù)重金屬污染土壤方面有著良好的應(yīng)用前景，但該技術(shù)對(duì)大規(guī)模污染土壤的就地修復(fù)仍不完善，這是今后研

19、究的重點(diǎn)。 1.2 改土法 改土法包括客土、換土、去表土、深耕翻土等措施，主要是在污染土壤上覆蓋未污染的新土或是去除表層污染土壤換上未被污染的活性土壤，深耕翻土是將污染的表土翻至下層，使表土中重金屬含量降低，一般只用于土層深厚且污染較輕的情況。改土法在日本重金屬污染土壤的修復(fù)中得到了應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，在鎘污染土壤去表土15cm，并壓實(shí)心土，在連續(xù)淹水條件下，稻米中的鎘含量小于0.4mg/kg，去表土后再客土20cm，間歇灌溉稻米中的鎘含量也不會(huì)超標(biāo)。該方法適用污染嚴(yán)重、面積小的地區(qū)，具有效果徹底、穩(wěn)定等特點(diǎn)，且不受土壤條件限制，是一種治本的修復(fù)技術(shù)，但該法只是把環(huán)境問(wèn)題從高危區(qū)轉(zhuǎn)移到低危區(qū)，存在

20、二次污染問(wèn)題，有可能破壞土壤結(jié)構(gòu)，引起土壤肥力下降，需大量人力物力，投資大。 1.3 玻璃化技術(shù)利用電極加熱將污染土壤熔化，冷卻后形成比較穩(wěn)定的玻璃態(tài)物質(zhì)。實(shí)施前要在土壤中埋入金屬或石墨等導(dǎo)電材料。埋設(shè)的金屬越多，土壤熔化也越深，最終得到的玻璃態(tài)產(chǎn)物非常穩(wěn)定，金屬很難被浸提出來(lái)。另一種玻璃化技術(shù)是將污染的土壤與廢玻璃或玻璃的組分SiO2,Na2CO3、CaO等一起在高溫下熔融，冷卻后形成穩(wěn)定的玻璃態(tài)物質(zhì)。玻璃化技術(shù)相對(duì)比較復(fù)雜，實(shí)地應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)難以達(dá)到統(tǒng)一的熔化及地下水滲透等問(wèn)題。此外，熔化過(guò)程需消耗大量能量，導(dǎo)致成本高，一定程度上限制其應(yīng)用?？傊?，該技術(shù)能從根本上消除重金屬污染，見(jiàn)效快，但工

21、程量大，費(fèi)用昂貴，可考慮用于重污染區(qū)土壤的修復(fù)。1.4 熱解吸法 熱解吸法是對(duì)揮發(fā)性重金屬污染的土壤加熱升溫，將揮發(fā)性污染物（主要是Hg、Se）從土壤中解吸出來(lái)。鑒于該技術(shù)難度較大、費(fèi)用較高的特點(diǎn)，目前在我國(guó)尚未應(yīng)用。 2 化學(xué)修復(fù)技術(shù) 2.1 化學(xué)固化 重金屬在土壤中的可移動(dòng)性是決定其生物有效性的一個(gè)重要因素，而移動(dòng)性取決于其在土壤中的存在形態(tài)，因此通過(guò)向污染土壤中加入固化劑，改變土壤的理化性質(zhì)，通過(guò)重金屬的吸附或共沉淀作用來(lái)降低其生物有效性，不愧為一種好方法。研究報(bào)道，用含0-80%高爐渣的水泥固化Cr污染土壤，效果很好，Cr濃度由1000mg/kg降到5.0mg/kg，而且還有一定的降低

22、空間，固化后的混合物強(qiáng)度很大，可做建筑材料。用磷酸鹽巖石固定污染土壤中的鉛，發(fā)現(xiàn)水溶性鉛的去除效率達(dá)到56.8-100%。固化技術(shù)能在原位固化重金屬，從而大大降低成本，但固化方法不是一個(gè)永久的措施，因?yàn)橹亟饘僦皇歉淖兤湓谕寥乐械拇嬖谛螒B(tài)，仍持留在土壤中；土壤常被破壞，如土壤中必須的營(yíng)養(yǎng)元素也發(fā)生沉淀，導(dǎo)致微量元素缺乏，土壤破壞后一般不能恢復(fù)原始狀態(tài)，不宜于進(jìn)一步的利用；而且對(duì)其長(zhǎng)期有效性和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響不甚了解，也缺乏這方面的研究。2.2 土壤淋洗法 淋洗法是用淋洗液來(lái)淋洗污染土壤，使吸附固定在土壤顆粒上的重金屬形成溶解性的離子或金屬-試劑絡(luò)合物，然后收集淋洗液回收重金屬，并循環(huán)淋洗液。此法

23、關(guān)鍵是提取劑的選擇，提取劑可以是水、化學(xué)溶劑或其他能把污染物從土壤中淋洗出來(lái)的流體，甚至是氣體。通過(guò)土柱試驗(yàn)，研究了以HCl+CaCl2溶液作為淋洗液去除污染土壤中的重金屬，結(jié)果表明，Pb的去除率達(dá)到94%，Zn的去除率為78%，Cd為70%。利用EDTA來(lái)提高土壤中金屬離子流動(dòng)性已獲成功，日本用EDTA淹水淋洗土壤重金屬，淋洗1-2次，一次可使耕作后土壤Cd降低50%，二次后使米鎘從1.7mg/kg降到0.3mg/kg,降低了81%。 我國(guó)學(xué)者研究表明，EDTA溶液能有效地萃取土壤中重金屬，土壤中Cd和Pb的累積去除率分別達(dá)到75.6%、72.5%，并通過(guò)Na2S沉淀分離EDTA溶液中的Cd

24、和Pb來(lái)回收重金屬，回收率達(dá)99%以上，回收的EDTA循環(huán)使用，連續(xù)使用10次后，EDTA僅損失30%。高效、廉價(jià)的淋洗劑的研究和開(kāi)發(fā)是淋洗法應(yīng)用的關(guān)鍵。DTPA 和EDTA 一樣具有強(qiáng)螯合作用和重復(fù)利用性，并具有一定的生物穩(wěn)定性，可以作為修復(fù)重金屬污染土壤的有效淋洗劑。天然有機(jī)酸和螯合劑對(duì)紫色土Cd的溶出效應(yīng)和吸附解吸效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)供試的8種有機(jī)物均能顯著促進(jìn)Cd從紫色土中溶出，作用大小順序?yàn)镋DTADTPA>檸檬酸>胡敏酸>草酸>富里酸>酒石酸>水楊酸。最近，提出了以異檸檬酸廢水、味精廢水等有機(jī)廢水作為淋洗液的新觀點(diǎn)，如果能付諸實(shí)施，必將推動(dòng)我國(guó)重金屬污

25、染土壤的修復(fù)工作。淋洗法適于輕質(zhì)土壤，對(duì)重金屬重度污染效果較好，但投資較大。淋洗液的使用也易造成地下水污染，土壤養(yǎng)分流失，土壤變性等問(wèn)題。積極開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，易被生物降解，對(duì)重金屬具有專(zhuān)一性的生物表面活性劑是今后研究工作的重點(diǎn)。 2.3有機(jī)質(zhì)改良法 有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬污染土壤的凈化機(jī)制主要是通過(guò)腐殖酸與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)來(lái)進(jìn)行的，作為土壤中重要的絡(luò)合劑, 有機(jī)質(zhì)中的羧基(-COOH)、羥基(-OH)、羰基(-C=O) 和氨基(-NH2)等能與重金屬發(fā)生絡(luò)合或螯合,使土壤中重金屬的水溶態(tài)和交換態(tài)明顯減少，特別是胡敏酸,它能與二價(jià)、三價(jià)的重金屬形成難溶性鹽類(lèi)。有機(jī)質(zhì)作為還原劑，可促進(jìn)土壤中的鎘形成

26、硫化鎘沉淀，促進(jìn)毒性較高的Cr6+轉(zhuǎn)為低毒的Cr3+。有機(jī)質(zhì)改良法方便、經(jīng)濟(jì)，兼顧了經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，是土壤重金屬污染修復(fù)的最佳方向之一。 2.4 環(huán)境礦物學(xué)方法 在國(guó)內(nèi)外關(guān)于土壤重金屬污染物防治途徑研究中，人們一直強(qiáng)調(diào)土壤自身的凈化能力，但土壤自?xún)裟芰﹄x不開(kāi)土壤中礦物質(zhì)對(duì)重金屬的吸附與解吸作用、固定與釋放作用。土壤中具體礦物的凈化能力才能體現(xiàn)土壤自身的凈化能力和容納能力。天然錳鋁氧化物及氫氧化物的表面具有明顯的化學(xué)吸附特征，具有比較完善的孔道特征，且表現(xiàn)出一定的氧化還原作用，是土壤中吸附固定態(tài)重金屬污染物的有效物質(zhì)，能凈化土壤重金屬污染。同時(shí)，磁鐵礦、赤鐵礦、軟錳礦、硬錳礦和鋁土

27、礦等也是國(guó)際上關(guān)于天然礦物凈化污染方法研究方面的重點(diǎn)對(duì)象。該法目前尚處于研究階段但已成為重金屬污染土壤修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。3、 植物修復(fù) 利用自然生長(zhǎng)或遺傳培育植物中能耐受重金屬或超積累重金屬的植物修復(fù)重金屬污染土壤的技術(shù)的總稱(chēng)。根據(jù)作用過(guò)程和機(jī)理，該技術(shù)可分為三類(lèi)：1）植物穩(wěn)定，2）植物揮發(fā)，3）植物提取。由于其低的成本和環(huán)境友好的特點(diǎn)，使它在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均優(yōu)于傳統(tǒng)的物理和化學(xué)方法，是解決環(huán)境中重金屬污染的一個(gè)很有前景的方法，并已在全球得到了發(fā)展和應(yīng)用。目前已發(fā)現(xiàn)重金屬超累積植物達(dá)400余種，多為十字花科植物，而且發(fā)現(xiàn)了以重金屬為營(yíng)養(yǎng)的超富集植物，如唇形科多種植物。 3.1 植物穩(wěn)定 利用植

28、物的根能改變土壤環(huán)境（比如pH、土壤濕度）或根系分泌物能使重金屬沉淀的能量來(lái)減少重金屬的生物可利用性，從而減少重金屬被淋濾到地下水或通過(guò)空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性，主要通過(guò)重金屬在根部積累和沉淀或根表吸收來(lái)加強(qiáng)土壤中污染物的固定，它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需處理負(fù)載重金屬的植物組織。植物穩(wěn)定實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵因素是植物種類(lèi)的選擇，為了富集高濃度的重金屬，它必須具有發(fā)達(dá)的根系和大的生物量，并且修復(fù)過(guò)程中能抑制金屬離子從根轉(zhuǎn)移至莖和葉；土壤的物理特性也是非常重要的影響因素。值得指出的是，植物穩(wěn)定只是暫時(shí)將土壤中的重金屬固定，使其對(duì)環(huán)境中生物不產(chǎn)生毒害作用，并不能徹底解決環(huán)境中的重金屬污染問(wèn)題。目前，主

29、要用于礦區(qū)污染土壤的修復(fù)。3.2 植物揮發(fā) 利用植物根系分泌的一些特殊物質(zhì)或微生物使土壤中的某些重金屬轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)，或者植物將污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中。植物揮發(fā)技術(shù)也不須處理含污染物的植物，不失為一種經(jīng)濟(jì)有效且具有潛力的修復(fù)技術(shù)，但這種方法將污染物轉(zhuǎn)移至大氣，對(duì)人類(lèi)和生物具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。3.3 植物提取 利用重金屬超累積植物從土壤中吸收重金屬污染物，并將其轉(zhuǎn)移至地上部分，通過(guò)收集割地上部分集中處理，使土壤中重金屬含量降低到可接受水平的一種方法。目前，有關(guān)植物提取的研究開(kāi)展較多，工程性的試驗(yàn)也已經(jīng)開(kāi)展。一般認(rèn)為植物提取是最有效而技術(shù)上最難實(shí)施的植物修復(fù)技術(shù)。美國(guó)首次利用

30、阿爾卑斯新蓂（Thlaspi caerulesences）修復(fù)了長(zhǎng)期施用污泥導(dǎo)致重金屬污染的土地，證實(shí)了這一技術(shù)的可行性。隨后，國(guó)內(nèi)外許多科學(xué)家都開(kāi)展了植物提取重金屬的研究，尤以Cd、Pb、Zn為多，發(fā)現(xiàn)蕓苔、巖蘭草、向日葵、大麻、玉米等均能有效提取重金屬，但許多物種對(duì)于復(fù)合污染土壤顯示出相對(duì)低的修復(fù)潛力?？偟恼f(shuō)來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)室研究及野外試驗(yàn)，科學(xué)家們已經(jīng)找到了一些能提取不同金屬的植物種類(lèi)及改進(jìn)植物提取性能的方法，并逐步向商業(yè)化發(fā)展。 在植物修復(fù)過(guò)程中有一種物質(zhì)自始至終發(fā)揮著重要作用，那就是植物的根系分泌物，其通過(guò)調(diào)節(jié)根際pH值、與重金屬形成螯合物、絡(luò)合反應(yīng)、沉淀、提高微生物數(shù)量和活性來(lái)改

31、變重金屬在根際中的存在形態(tài)以及提高重金屬的生物有效性，從而減輕它對(duì)環(huán)境的毒害。 植物修復(fù)實(shí)施簡(jiǎn)便，投資較少，對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少，是最有發(fā)展前途的重金屬污染修復(fù)技術(shù)之一，但其在實(shí)施的過(guò)程中也存在不少現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，如目前具有推廣價(jià)值的超累積植物植株矮小、生物量低、生長(zhǎng)緩慢，導(dǎo)致修復(fù)效率低，修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)；由于超耐重金屬植物或耐多種重金屬植物的缺乏，往往不能治理重污染土壤和復(fù)合污染土壤；被植物攝取的重金屬大多集中在根部而易重返土壤；此外，異地引種對(duì)生物多樣性的威脅，也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。 4、微生物修復(fù)微生物修復(fù)是利用土壤中某些微生物對(duì)金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，從而降低土壤中重金屬毒性的技術(shù)。某些微

32、生物具有嗜重金屬性，利用微生物對(duì)重金屬土壤進(jìn)行凈化，可能是一種行之有效的方法。微生物細(xì)胞內(nèi)的金屬硫蛋白是一種對(duì)Hg、Zn、Cd、Cu等重金屬具有強(qiáng)烈親和性的低分子量細(xì)胞蛋白質(zhì)，它對(duì)重金屬具有富集和抑制毒性的作用。不過(guò)，該法相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少，也缺乏進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，且微生物修復(fù)土壤的能力有限，它只能修復(fù)小范圍的污染土壤。 5、復(fù)合修復(fù)技術(shù)重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)很多，都具有一定的改良效果，但也都具有一定的局限性，單一方法的應(yīng)用，往往效率不高，難于達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，因此采用兩種或兩種以上的技術(shù)形成復(fù)合技術(shù)，也是研究工作的重點(diǎn)之一。6、 農(nóng)藝技術(shù)與降低水稻Cd含量以上介紹方法主要是降低土壤表層土（耕作層

33、）的有效Cd含量的方法。事實(shí)上通過(guò)作物品種擇、耕作與種植等方法和技術(shù)改進(jìn)，也可以減少甚至避免水稻等作物對(duì)Cd的吸收和在收獲產(chǎn)品中的積累。6.1選用低Cd吸收的作物及品種（基因型）為了栽培及抗性育種上的需要，植物對(duì)Cd的耐性差異及機(jī)理的研究受到較多重視。結(jié)果顯示，不同作物品種對(duì)Cd毒害的耐性有很大差異。因此，在Cd污染區(qū)，可以選擇根系超積累，同時(shí)轉(zhuǎn)移至地上部比例相對(duì)較低的耐Cd品種，以此在污染土壤上減少籽粒中的累積量，從而提高污染土壤的生產(chǎn)力，并保證作物安全生產(chǎn)。因此，如果能闡明植物耐性機(jī)制，分離克隆Cd-排斥相關(guān)基因，利用植物基因工程技術(shù)，培育出重金屬低積累高耐性、生長(zhǎng)量大的作物品種，是提高污染土壤的生產(chǎn)力和保證作物安全生產(chǎn)的有效途徑。研究表明，水稻等作物不同品種對(duì)Cd的吸收、累積具有明顯差異。雜交水稻比常規(guī)水稻對(duì)Cd有更強(qiáng)的吸收及向莖葉和籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。糙米中的Cd濃度也與品種類(lèi)型有關(guān)，秈型>粳型。Cd含量在小麥、玉米、水稻各器官的分布為：根>莖葉>籽粒，籽粒遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于根系。水稻吸收的Cd