污染土壤的修复原理和技术

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第一章土壤环境污染概述

第一节土壤的组成与性质土壤是岩石圈表面能够生长动物、植物的疏松表层，是陆生生物生活的基质，能提供生物生活所必须的矿质元素和水分。一、土壤的基本结构和性质1、土壤的结构及组成土壤的剖面结构土壤矿物质土壤矿物质一一土壤的“骨架”土壤有机质一一土壤的“肌肉”土壤液体一一土壤的“血液”厂固体（无机和有机）土壤」液体气体I生物（动物、植物、微生物）2、土壤的性质最基本性质就是具有肥力。土壤中各组分的组成及相互关系，形成了一定的土壤性质和土壤肥力，从而影响生物的生长。土壤肥力即土壤满足生物生长发育对水、肥、气、热要求的能力。二、土壤环境元素背景值和土壤环境容量1、土壤环境元素背景值又称土壤环境背景值。指未受到污染土壤的化学元素的自然含量。是自然成土因素和成土过程综合作用下的产物。不同类型土壤，其环境背景值差别很大，包括范围

--完整版学习资料分享----值、平均中中位值等。是土壤环境质量评价与管理的重要依据，是确定土壤环境容量、制定土壤环境标准的主要参考值。2、土壤环境容量是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下，土壤环境所能容纳污染物的最大负荷量。是制定土壤环境标准的重要依据。三、土壤在地球表层环境系统中的地位和作用土壤是生态系统中生物与无机环境相互作用的产物，是物质与能量交换的重要场所。第二节土壤环境污染及其特点一、 土壤污染的定义什么是土壤污染？目前还没有统一的定义。一种看法认为，由于人类的活动向土壤添加有害化合物，此时土壤即受到污染。这个定义的关键是存在有可鉴别的人为添加污染物，可视作为“绝对性”定义。另一种是以特定的参照数据来加以判断的，如以背景值加两倍标准差为临界值，若超过了一数值，即认为该土壤为某元素所污染，这可视作为“相对性”定义。第三种定义是不但要看含量的增加，还要看后果.即加入土壤的物质给生态系统造成了危害，此时才能称为污染，这可视作为”综合性”定义。这三种定义的出发点虽然不同.但有一点却是相同的，即认为土壤中某种成分的含量明显高于原有含量时即构成了污染。综上所述，土壤污染是指人类活动所产生的污染物质通过各种途径进入土壤，其数量超过了土壤的容纳和同化能力，从而是土壤的性质、组成及性状发生变化，并导致土壤的功能失调，土壤质量恶化，从而影响植物的正常生长和发育，以及在植物体内积累，使作物产量和质量下降，最终影响人体健康。二、 土壤污染的特点与大气和水体污染相比，土壤污染有两个明显不同的特点：1、隐蔽性和潜伏性直观性差、潜伏期长。水体和大气的污染比较直观，严重时通过人体感官即能发现。土壤污染则往往要通过农作物包括粮食，蔬菜、水果或牧草以及摄食的入或动物的健康状况才能反映出来。从遭受污染到产生后果有一个相当长的逐步积累过程，具有隐蔽性或潜伏性。日本的第二公害病一一痛痛病便是一个典型的例证。表1张士灌区人体血、尿、发的Cd含量血3以;一.困5a.儿）m一何■平均慎* pu-.f•芝佥 斥褂展 J'■Tlnl-J-.\tl林朴免 .■-LOG OrZLB.26 G37c.1； DCOr05Ll， I.村，:<-1-12、 不可逆性和长期性污染物移动性低，稀释、降解慢。污染土壤不易恢复。沈阳张士灌区的土壤镉污染。3、 后果的严重性。由于上壤污染的隐蔽性或潜伏性，以及它的不可逆性或长期性，因而往往通过食物链危害动物和人体健康。研究去明.土壤和粮食的污染与一些地区居民肝肿大之间有明显的剂量-反应关系，污灌引起的污染越严重，人群的肝肿大率越高。三、土壤污染源土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染原是指自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，如正在活动的火山；人为污染源是指人类活动所形成的污染源。后者是土壤污染研究的主要对象。而在这些污染原中.化学物质对土壤的污染是人们最关注的。按照污染物进入土壤的途径划分，土用污染源可分为：污水灌溉、固体废物的利用、农药和化肥、大气沉降物等。1、污水灌溉。由灌水，特别是污灌常可引起土壤污染。污水灌溉一般是指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水通常是指含有大量生活污水和商业污水以及少量工业废水的混合污水，也有全部用上业废水（主要指农产品加工废水）进行灌溉的。我国污水的处理率低（表2），排放达标率目前仅在50%左右，因而大量污水未加处理而直接倾注于环境中，用这样的污水灌溉后，使一些灌区上壤中有毒有害物质有明显的累积现象。表2我国废水排放量和处理率I.-，印■:|版：1仲「，1995废水污水拌拔尊量《XIA1-113由•睥30■:;—上J丁业庆.土姓理屯〔照）701』攵成胖株冬加垦十＞2&a[■'Jr12、固体废物的利用。固体废物包括工业废渣、污泥、城市垃圾等多种来源。由于污泥中含有一定的养分，因而可用来作为肥料使用，城市生活污水处理厂的污泥含氮量为0.8-0.9%，含磷量为0.3-0.4%，含钾量为0.2-0.35%，有机质含量为16-20%。如混入工业废

水或工业废水处理广的圬泥，其成分较生活污泥要复杂得多，特别是重金属的含量很高，这样的污泥在农田中施用不当，势之造成土壤污染。表3施用垃圾肥对土壤、稻谷中重金属含量的影响沌理IisLrPhNiCuZb施玲般把上原1-50.0?1LI：疝曲对瞻土壤队侦心I：?,n20施注圾肥布•■存0-盛<0-01n27G-27，、.uIfi./对!&箱谷;l-jiiy＜（：.VCL001l.危丸T3、农药和化肥的施用。农药在生产、贮存、运输、销售和使用过程中都会产生污染，施在作物上的杀虫剂大约有一半左右流入土壤中。进入土壤中的农药虽然在生物、光解和化学作用下，可有一部分降解，但对于像有机氯这样的长效农药来说，那是十分缓慢的。化肥对土壤的污染是不合理的过量施用，促使上壤养分平衡失调；农田大量使用氮肥，城市和农村生活污水都把大量氮素排入土壤，有的直接从土壤表面挥发进入大气，有的经土壤微生物作用转化成氮气和氮氧化物进入大气，可能破坏臭氧层。有的随地表径流和地下水排入水体中，使地下水源受到氮的污染。河川、湖泊、海湾的富营养化，使藻类等水生植物生长过多。磷肥中的重金属，特别是Cd也是一个不容忽视的问题。世界各地磷矿含Cd量一般在1-110mg/kg，但也有个别磷矿含Cd量达上千mg/kg。我国每年随磷肥带入土壤的Cd约37t,因而，含Cd磷肥是一种潜在污染源。表4我国及世界一些国家磷矿含Cd量国吊1矿*吉里弛fW，i.•京■1出归奇国，皿01—S7115.3可隆厂百等K重要矿房l 4r4前■联K°L白Ou3Fldridlfi3■-iz7MCr丁—如洞摩夺芾•KhDiitribg^1IT124阿尔晓利W.Al如23奚危期Gaf楠55—67洒

表5我国及一些国家磷肥含Cd量国别含量范围＜tng/kg)中国0.1—2-9美国L4—15-6加童大2.1一土3澳大利亚18—91瑞典2—34、大气沉降物。气源重金属微粒是土壤重金属污染的途径之一.它的构成主要是金属飘尘。在金属加工过程中，在交通繁忙的地区，往往伴随有金属尘埃进入大气，其种类视污染源的不同而异。这些飘尘自身降落或随着雨水接触植物体或进人土壤后随之为植物或动物所吸收。在大气污染严重的地区，作物亦有明显的污染。酸沉降本身既是一种土壤污染源.又可加重其他有毒物质的危害，我国长江以南大部分地基本来说是酸性土壤，在酸雨的作用下，土壤进一步酸化，养分淋溶、结构破坏、肥力降低、作物受损，从而可破坏土壤生产力。表6冶炼厂周围水稻中一些元素的含量 -—地Jfil 1舀就：Cm Pt Asf.v r：> AsCi. FS勺柔&1■<.') s.7 I-.J源，日 K .'I.:;0 IL94L1 L2 a7" <■.7N? * 岖座四、土壤污染物通过各种途径输入土壤环境中的物质种类十分繁多，有的是有益的，有的是有害的，有的在少量时是有益的，而在多量时是有害的；有的虽无益，但也无害处白我们把输入上壤环境中的足以影响土壤环境正常功能，降低作物产量和生物质量，有害于人体健康的那些物质，统称为土壤环境污染物质口其中主要是指城I乡工矿企业所排放的对人体、生物体有害的“三废”物质，以及化学农药、病原微生物等仁根据荷染物性质，可把土壤环境污染物质大致分为无机污染物和有机5染物两大类口1、无机污染物污染土壤环境的无机物，主要有重金属（汞■镉、铅、铭，铜、锌、镣，以及类金属碑、硒等）、放射性元素（他IRIS90等）、氤、酸、碱，盐等。其中尤以重金属和放射性物质的污染危害最为严重，因为这些污染物都是具有潜在威胁的，而且一旦污染了土壤,就难以彻底消除，并较易被植物吸收，通过食物链而进入人体，危及人类的健康口2、有机污染物污染土壤环境的有机物，主要有人工合成的有机农药、酎类I物质、割化物、石泊、多环芳蜂、洗涤剂，以及有害微生物、高浓度耗氧有机物等。其中尤以有机氯农药、有机汞制剂、多环芳炷等性质稳定布易分解的有机物，在土壤环境中易累积，造成污染危害口表7土壤环境主要污染物

污染物神关土耍来源派(Hg)制烧嘛、汞化物生也等工业废水和污泥、含汞■农药、汞膜气镉©)哈炼、电镀、染料笑工止.寰水.污泥和废气，肥料杂质垂铜(Cu)治燧、制制品生产等废水、废澄和污泥.含嗣农黝机伴0)冷炼、诙断、纺蛆等.工立麦水和污泥，度逾•.件锌农菊、磷把忙全铅（％）颜料、冶燧等工业废水、汽油防爆雄提排』「农药杂豁（C，）冶炼、电被、•制革、叩染•等丁矩废水种西泥物.局镣(W冶坊..电链、炼海、染料等二此爰水利芯泥碑（AG毓酸、化肥、农药、芸西、坡璃等工业废水、废气、农约硒(S«)电子，电件、油膝、墨水等工业的排故物污染物种类主要来源无放射性锚（⑴念）原子能、核动力、同位素生产等工业攘水、废液，核爆炸机元次锲（醐对原子能、核或力、同位素生产等工业度水、废渣1核爆炸污甘,氟⑴冶炼［氟硅酸钠、磷酸和麟肥等上业废水、埃气，肥料染ft心纸浆、纤维、化攀等「业庶水物他酸硫酸、石油化工、酸洗业镀等工业废水、天气酸沉降有机农药农药生产和使用有酬炼焦、炼汕，合成苯B&、橡胶、化肥、农为等工业废水机氤化物巨镀、冶金、印染等工业废水、肥料西苯并（功茁石油、炼焦等工业废水、废气染心泣石汕开米、麻油、输油管歪据油物［有机洗涤削城市污水、引械丁业污水|有言微生物厩肥、城市片水、污泥.垃圾第三节土壤环境污染的危害一、土膜污染物对农作物的危害进入土壤的污染物，如果浓度不大，农作物有一定的忍耐和抵抗能力口当浓度增加到超过一定浓度时（不同污染物对农作物危害的临界剂量是不同的），农作物就会产生一定的反应，危害可分为急性和慢性，或可见伤害与不可见伤害°急性伤害是当浓度较高在短时间内肉眼可发现的伤害症状；慢性伤害是在片染物浓度较低，作用时间较长引起的内部伤害，到一定时间后才能发现症状口在症状出现之前，农作物的各种代谢过程已发生萦乱,生理功能受到影响，因而影响到光合、呼吸、水分吸收、营养代谢等作用，导致生长发育受阻•产量、品质下降，同时本身含有的污染物质通过食物链进入人畜体内口土壤污染危害分为两种状况：一是首先反映在农作物的减产或品质降低，即当有毒物质在』食部分的积黑量尚在食品卫生标准允许限量以下时，农作物的主要表现是明显减产或品质明显降低；二是首先反映在可食部分有毒物质积累量已超过允许限量，但农作物的产量却没有明显下降或不受影响口因此，当污染物进入土壤后具浓度超过r作物需要和可忍受程度，而表现出受害症状一或作物生技并未受害，但产品中某种污染物含量超过标准，造成对人畜的危害时，都认为七壤被污染口二、土囊污染物对人体的危害人体中有多种必需的化学元素，如因外界环境的影响，当缺少或增高某些元素时，都能引起生理失衡而患各种疾病口如K、N包、Ca.Mg是细胞中酶的阳离子组成，是维持生命活动的必需元素*缺少时人体的代谢作用就会受到严重影响，导致代谢素乱；铁是血红蛋白的组成成分，缺铁就会引起贫血症；铭与人体胰岛素形成有关，馅的减少常和慵尿病的发生有密切的关系；硒的不足使肝功能受到损害；缺碘导致甲状腺肿大，使生理功能紊乱；缺氟时牙釉质易受腐蚀发生瞒齿i锌的减少会增高血压；钥是维持细胞渗透压的主要兀素，缺钮导致克U病的发生；缺镁产生骨节痛口-些对人体需要量极少或不需要的兀素如Pb、Cd、Al、Au、Sh、Hg、Be等，摄取量达到定数重时就会发生毒害作用，特别是Hg.Ph、CL住等毒性较强的元素口这些有害物质对水体和土壤污染后，人们通过饮水和食物链不断摄取有害物质，在体内累积，当达到一定剂量后逐渐产生毒害症状口如日本发生的水俣病，就是甲基汞慢性中毒而引起的口含有镉污染的废水灌溉农田产生镉米，使镉在人体中累积中毒，由于镉影响肾功能增加钙质排出「形成骨质软化，骨骼变形，容易骨折“如日本发生的骨痛病事件口许多有毒有机物如有机氯化合物等，可以引起致癌、致畸,致突变的“三致，因此，通过饮水和食物链进入人体的有害物质，在人体中不断累积，逐渐接近中毒剂量后表现中毒症状c污染物在随血液循环过程中，大部分与血红蛋白结合，同时分布在全身各器官中，供血多的部位累积也多日脂溶性污染物在脂肪中大量累积，如有机物中的苯、睛、酚及其衍生物等口依发生毒性作用的方式将环境中有毒化合物质分类如下：L刺激物引起皮胴或牯膜(如眼睛、咽喉)的发炎或损害或呼吸困唯毋例如二氧化硫，二氧化氮.硫化氢、氯气或光气等口窒息剂以物理或化学的方式，夺走人体中的氧，使人体无法利用氧气口如-…氧化碳、氤化氢口麻醉剂引起昏迷或昏睡，中枢神经系统的抑制剂“如甲苯、二甲第、乙酰等。肝毒剂导致肝功能减退的化学物质，碳氢化合物的氯化衍生物"如四氧化碳.四氯乙烯、二氯甲烷等,肾毒剂能引起肾功能衰退,上述属于肝毒剂的氯化碳氢化合物亦常有肾毒剂之作用，汞、铝化合物也为肾毒剂°6•神经毒素能损害神经系统或影响其正肯功能。某些重金属，持别是未、铅、铳等，这方面的毒性特别高,有机磷类的杀虫剂也是常见的神经毒素-血液毒素能损害血液或血液生成系统.苯、苯胺，脾,(AsR)、荼及硝基苯：荼为樟脑丸主要成份，而硝基苯则常用于鞋油。肺毒素能泼害肺部的有毒化学物质，如石棉、可吸人颗粒物等。9.过敏原对较敏感的人在第次暴露于极低浓度后引起过敏反应―异钗酸栓类化合物，常用于麻酯类油漆及海绵的生产。致癌物可以促进或加速癌狂生成的有毒化学物质口环境亍的致癌物可能浓度很低，不易检删观察出来，且发病替伏期较长,如石棉.氯乙烯能导致肺癌。染料中的对一氨基联苯类化合物，可经皮肤或肺部进入体内，但它并不引起皮肤癌或肺癌，:其新陈代谢产物可由尿液中排出体外，而这些新陈代谢产物恰可引起膀胱癌二大量被用于电容器的多氯联苯可致癌，及引起氯瘗疮之类的症状o1979年台湾曾经发生多氯联苯污染食用米糠油血导致中毒事件口据估计，二分之一的美国人口，在其肝、肾,血液等脂肪性组织中含有至少Wkg的多氯联苯。致突变物能引起人类细胞染色体不正常变化的一类有毒化学物质口多虾芳烷化合物(EAFfe),包括最常被研究的苯并(“)琵’许多都是致突变物，PAHs的来源分布很广，除汽油，煤油、煤炭及木柴的不完全燃墉之外，蛋白质、碳水化合物及脂肪的烹调过程中，都可能产生各种多环芳谿化合物气核能发电厂使用过的核燃料，也是致突变物质口致畸物能影响胎儿正常发育的有毒化学物质为致畸物质勺致畸物包括放射性物质、某些类固醇、DDT.乙二醇酷等，乙二醇酷常被用来当做油漆的溶剂口根据美国环保局("Q的估计'美国市面上常见的日用品中含有约7力种不同的化学物质，其中约1・7万种被用于杀虫剂，I化妆品,药品及食物叶、而美国国家研究评议会期统计山，［■述L7万种化学物中，至少30%已却为可能的致癌、致畸.致突变物质」日用品中有害化学物质主要有胶粘剂、油漆、指甲油,金属亮光剂、清洁剂，染发剂、地毯、电池等中的乙醛、甲苯、二甲苯、二氯甲炕、乙苯、乙二醇、氯乙烯及镉、铝、乘、镣等重金属口第四节土壤的自净作用土壤的自净作用，即上壤环境的自然净化作用(或净化功能的作用过程)是指在自然因素的作用下，通过上壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量.浓度或毒性、活性降低的过程；可见，土壤自净作用的含义所包括的范围很广。根据其作用机理的不同.可划分为物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用四个方面。1、物理净化作用土壤是一个务相的疏松多孔钵，犹如天然的大过滤器。固相中的各类胶态物质——土壤胶体又具有很强的表面吸附能力，因而，进入土壤中的难溶性固体污染物可被土壤机械阻留；可溶性污染物可被上壤水分稀释，减少毒性，或被土壤固相表面吸附（指物理吸附），但也可能随水迁移至地表水或地下水层，特别是那些呈负吸附的污染物（如硝酸盐、亚硝酸盐），以及呈中性分子态和阴离子形态存在的某些农药等，随水迁移的可能性更大g某些污染物可挥发或转化成气态物质在土壤孔隙中迁移、扩散，以至迁移人火气口这些净化作用都是一些物理过程，因此，统称为物理净化作用”但是，物理净化作用只能使污染物在土壤中的浓度降低，■而不能从整个自然环境中消除,其实质只是污染物的迁移匚2、物理化学净化作用所谓十.壤环境的物理化学净化作用，是指污染物的阳.阴离了勺土壤胶体上原来吸附的阳、阴离了之间的离了交换吸附作用，例如：（土壤胶体）Ca2++HgCk二（土壤胶体）昵一上以如（土壤胶体）30H-+AsQ|-X（土壤胶体）处/-+3DH」此种净化作用为可逆的离子交换反应，且服从质量作用定律（同时，此种净化作用也是土壤环境缓冲作用的重要机制九其净化能力的大小可用土壤阳离子交换量或阴离子交换量的大小来衡量'污染物的阳、阴离子被交换吸附到土壤胶体上，降低r土壤溶液中这些离子的浓（活）度，相时减轻了有害离子对植物生长的不利影响口由于一般土壤中带负吧荷的胶体较多，因此，,般土壤对阳离于或带止电荷的污染物的净化能力较高口当污水中污染物离子溶度不大时，经过土壤的物理化学净化以后，就能得到很好的净化敕果，增加土壤中胶体的含量，特别是有机胶体的含量"可以相应提高土壤的物理化学净化能力口但是，物理化学净化作用也只能使污染物在土壤溶液中的离子浓（活）度降低，相对地减轻危害，而并没有从根本上将污染物从土壤环境中消除口3、化学净化作用污染物进入土壤以后，可能发生一系列的化学反应口例如，I凝聚与侃淀反应、氧化还原反应、络合一螯合反应、酸碱中和反应、同晶置换反应、水解、分解和化合反应.或者发生由太阳辐射能和紫外线等能流而引起的光化学降解作用等等口通过这些化学反应，或者使污染物转化成度溶性、难解离性物质，使危害程度和毒程减少；或者分解为无毒物或蓉养物质，这些净化作用统称为化学净化作用。土壤环境的化学净化作用反应机理很复杂，影响因素也较多，不回的污染物有着不问的反应过程'那些性质稳定的化合物，如多氯联苯、多环芳炷.有机氯农药，以及塑料、橡胶等合成材料，则难以在士壤中被化学净化“重金属在上壤中只能发生凝聚沉淀反应、氧化还原反应，络合一螯合反应、同晶置换反应，而不能被降解口当然,发生上述反应后，重金属在土壤环境中的汗移方向可能发生改蛮■例如，富里酸与•般重金属形成可溶性的螯合物，姻在土壤中随水迁移的可能性增大口4、生物净化作用上壤中存在着大量依靠有机物生活的微生物，如细菌、真菌，放线菌等，它们有氧化分解有机物的巨大能力口当污染物进入七体后，在这些微生物体内酶或分泌酷的催化作用下，发生各种各样的分解反应，统称为生物降偶作用口这是土壤环境白净作用中最重要的净化途径之土壤中天然有机物的矿质化作用,就是生物净化过程&例如，淀粉、纤维素等糖类物质最终转变为ce和水；蛋白质、多肽、氨基酸等含氮化合物转变为NH3、C0和水；有机磷化合物释放出无机磷酸等。这些降解作用是维持自然系统碳循环、氮循环.磷循环等所必经的途径之口由于土壤中的微生物种类繁多，各种有机污染物在不同条件下的分解形式是多种多样的口主要有氧化还原反应、水解,脱饪•脱卤、芳环羟基化和异构化，环破裂等过程，并最终转变为X寸生物无毒性的残留物和C%.一些无机污染物也可在土壤微生物的参与下发生一系列化学变化，以降低活性和毒性n但是，微生物不能净化重金属，甚至能使重金属在土体中富集，这是重金属成为土壤环境的最危险?^染物的根本原因2有些重金属可在微牛物的作用下，改变价态或形态，从而影响其在土壤环境中的迁移性口土壤的生物降解作用是土壤环境自净作用的主要途径，其净化能力的大小与上壤中微生物的神群、数量、活性，以及土壤水分、上壤温度、上壤通气性、pH值、Eh值、适宜的C/N比等因素有关匚为了强化生物降解作用，常采用增加碳源，通气或引入优势微生物种群等措施。例如，土壤水分适宜、土壤温度在30T左右，土壤通气良好，Eh值校高，土壤pH值偏中性到弱减性］C/N比在20：1左右，则有利于天然有机物的生物降解。土壤环境中的污染物质，被生长在土壤中的植物所吸收、降解，并随茎叶、种了而离开土壤；或者为土麋中的蚯蚓等软体动物所食用；污水中的病原菌被某些微生物所吞食等，都属于土壤环境的生物净化作用“因此，选育栽培对某种污染物吸收、降解能力特别强的植物，特别是对重金属超积累吸收的植物是目前土壤生物修复的研究热点。第五节土壤污染的治理途径一、土壤重金属污染的调控措施目前，治理土壤重金属污染的途径主要有两种，①改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和牛物可利用性；②从十一壤中去除重金属，围绕这两种治理途径,已相应地提出各自的物理、化学和生物的治理方法口1.施用改良剂r解重金属的特性及其在土壤中的活动，对于研究某些能使作物减少吸收重金属的方法来说，是极为重要的口在污染程度轻而不宜于采取换十、客土措施的情况下，可考虑利用土壤中荷染物质的特性（难溶，吸附固定），施用改良剂来防治土壤污染口在土壤受重金属（如镉■铜、锌等）污染的情况下，施用石灰性物质提高土壤pH叫使重金属形成氢氧化物沉淀，施用促进还原的有机物质可使重金属形成硫化物沉淀,施用磷酸盐类物质可使重金属形成难溶性磷酸盐.利用离子拮抗作用可减少植物对重金属的吸收，所有这些措施都可考虑采用，调节土壤pH和施用石灰一般说来，金属邃氧化物裕解度之低仅次于疏化物，而且还可以通过提高pH进步降低其溶解度。在这当中*如果使用石灰作为碱制剂，则可通过引起与钙的共沉淀现象而促进沉淀的产生:溶解一低——pH——高一*沉淀［与CasMgJAl（OH）x,Fe（OH）x共沉淀］可以施用的石灰性物质有硅酸钙、碳酸钙、熟石灰,硅酸镁钙等市售农用石灰性物质口施用石灰性物质是以提高土壤pH〈pH7左右）为目的，因此施用石灰性物魇后，有必要测定土壤pH实际上是否已法到H标值口施用石灰可视为酸性土的化学改良口土壤酸度是在湿润地区十壤中产生的，所以这种土壤性质具有地带性特征口不言而喻，为了降低金属的活性和植物毒性而在中性土壤上施用石灰不会产生什么积极效果，这种措施仅适用于氢离子和活性铝，铁、镒浓度高的七壤。施用石灰的效果在很大程度上决定于石灰的底量及施人土麋的方法。碳酸钙是不溶于水的化合物口为使其与氢，铝、铁、铳迅速地相互作用，就要保证这种物质的颗粒具有大的总表面口将石灰研磨成粒径小于0.25min的细粉会大大缩短中和的时间，在实验室条件下只要经过几分钟或几个小时就可产生积极结果。但是石灰性物质（石灰、白垩、石灰石、灰泥等）与土壤中含有的酸相互作用的强度，不仅决定十其颗耳的总表面，而旦还决定于碳酸钙的形成的年龄和地质条件以及湾晶程度口可见，化学改良产生积极效果的速度不仅决定于岩石中碳酸钙的浓度和磨细的程度，而且还决定于岩石的地质年龄和结晶程度口在因含大量重金属而具有明显植物毒性的土壤中，石灰的保护作用反映在土壤系统内一系列的积极变化上，如化学、物理和生物学性质的变化上口首先】施用石灰会改变土壤固相+•吸收性阳离子的组成：氧在相当入的程度上为钙取代□与此同时，环境被中和，L壤溶液中存在的大多数重金属形成氢氧化物胶体。土壤对阳离子的吸收能力有所增大°其次，土壤环境被中和或呈近中性反应，这将增强细菌区系的生命活动，使微生物的数量明显增多，其中有些微生物可吸收重金属构成为其细胞绢成，同时还增骚牛物对重金属的吸收过程心如果吸收过程的强度大于土壤有机质的矿化过程，则可发现重金属的活性降低°但是如果重金属的释放过程为微生物细胞对重金属的吸收所平衡，则重金属的活性也可能不发生变化“再次，施用石灰可使土壤富集钙，钙可促进土壤胶体的凝聚，增强土壤团聚体，改善土壤结构，间接影响氧化还原电位,加速氧化过程口最后，上壤溶液中钙浓度的显著提高可为碱土金属离子之间产牛拮抗作用创造条件，碱土金属元素中锲、颈，镭均属重金属。在这种情况下钙和重金属对根表面吸收位的争夺不利于重金属。因此，在施用过石灰的土壤上植物体内德、钥I、镭的含量小丁在未施用石灰的相同上壤上口栽种在施用过石灰的土壤上的植物，所含重金属明显少于对照处理的植物表8施用石灰对三叶草重金属含量的影响处理铜锌候快对照(未施石灰)4.8215,0的.317S.4有厌用置：按中和水解性酸度t倍景Z339.564.3140.7按中和水懈性酸度2倍量2,798.555.0140.9按中和水解性酸度0.5倍量3.1910.952.3149.2总之.把施用石灰当作降低重金属对植物的毒性的措施，并不普遍适用。以石灰沉淀重金属时，需针对不同的对象调节pH值。在正常上壤范围(6-8)施用石灰后可能伴随某些作物生长必需的微量元素的缺乏病，需适当补充不足的营养元素。土壤中增施有机物质向土壤施人有机物质被视为提高土壤肥力的方法，实际上,有机肥料含有作物生长和发育所必需的各种生命元素。这种肥料与矿质把料相比较*其优点在于它对土壤具有多种多样的积极影响.首先是它能提供营养元素，其次是可视为土壤物理改良的重要物质。有机物质在土壤中分解时释放出热量，伴随其矿化释放出矿物质、二氧化碳和氨等。在有机物质分解过理中还可能形成胡敏酸和富里酸。有机肥料的缺点是植物所必需的氮磷释放缓慢I而且浓度低，这就迫使加大有机肥料的用量。加入的有机物可促使上壤溶液中的重金属离子形成络合物、螯合物I增大土壤对重金属离子的吸附能力，从而减轻重金属对作物的危害，另外，向土壤中施加促进还原作用的有机物，可促使重金属以硫化物形成沉淀；可使转化为CF,,降低毒性口表9土壤中Cr的还原与土壤有机质的关系有机质含量(%)还原率3天5犬9大12天15天W夭0舟160.60«J465.2967.0068,1068成1.515陌.3369.8974,8877.6879.2280.64褐藻酸盐、油酸盐、硬脂酸盐、软脂酸盐和二硫代磷酸乙酯等有机金属盐都是唯溶性化合物，重金属与有机酸反应而引起的难溶化也同样是重要的口土壤有机质在其分解过程中形成各种有机酸，土壤中至金属口:能右一部分与这些有机酸反应而滩溶化,如能把这些有机物质作为沉淀剂施用，其效果也是可以预期的口化学沉淀和吸附促使土壤中重金属形成难溶性盐，口J使大多数重金属的植物毒性显著降低；例如,土壤中增施易溶性正磷酸化合物，一方而可提高土壤中磷的含量,改善土壤肥力状况，另一方面可使土壤中某些重金属呈难溶性的磷酸盐沉淀口铅、铁、橘、信、锌、镉等磷酸盐通常都是难溶盐，例如，在水田条件卜,土壤中的镉可以辘酸镉的形式沉淀，磷陵汞的溶解度也很小。应该指出，上壤遭受严重污染时，特别是重金属与珅复合污染时，施加磷酸盐,对消除或减轻土壤重金属的危害程度有重要意义口但从大量试验I结果来看，效果为负的例子也相当多口施用磷酸盐类物质的效果依其种类而有所不同，熔磷效果最佳，重烧制轿肥居中，多施过磷酸钙口寸上壤中pH值反而降低，作物籽实中重金属含量反而提高.熔磷效果高的原因，除提高七壤pH外，还在于熔磷中的钙.镁由于起共沉淀剂作用而促进重金属沉淀“大量施磷还有降低上壤Eh的效应。土壤中的重金属除因土壤Eh和pH变化或因施用磷酸盐等而产生化学沉淀外，还可与土壤中的粘土矿物产生物理吸附或物理化学吸附而失去活性口重金属的非活性化程度依土壤中粘土矿物的种类和数量而有所不同口黑土、黄棕壤对铜，镉、铅具有明显的降毒效应，对神降毒却不明显*试验证明粘土矿物及其组成是影响土壤重金属毒性的最基本因素。无定形氧化锭对铜、镉、铅的降毒能力大于无定形氧化铁，对As的效应：者则相反「不同吸附剂对铜、镉、铅呈现基本相同的降毒顺序，即炉烟灰〉活性炭〉泥炭〉干活性污泥「不同配比吸附剂对红壤外加性阳离子和铜倾'污染土壤均具有明显的降毒作用.投加吸附剂使铜矿污染上壤随着上壤溶液毒性的消除，随之也消除或减轻了其对水稻种芽的急性毒害”调节土壤Eh值±«Eh在很大程度上控制着水田土壤中重金属的行为令而土壤Eh与土壤水分状况有密切关系，因而可以通过调节土壤水分来控制土壤中重金属的行为，据有关资料说明，生长在氧化条件下（不淹水）的水稻，含镉量比生氏在还原条件下（淹水）的高得多二我国有关学者对水稻抽穗一周后不同土壤Eh条件下的糙米含镉量进行了测定，氧化还原电位416mV时糙米含镉量为168mV时的12.5倍口在湿润和淹水条件下种植水稻*湿润条件下根的含镉量为淹水条件下的2倍，茎叶为5倍，糙米为6倍口例如，在美国有人建议在施用含镉肥料时要考虑可能形成的Zn：Cd比仁如果两者之比大于100,则每公顷施入的镉量不宜超过6〜7岫，而如果两者之比小于100,则随肥料施入的镉量应降低到3-4kg/hni3以下。这样的建议是以Zn小和割、在其进入植物体时产生的拮抗关系为依据口土壤中增加锌的含量会减少镉进入植物体的数量。在农业生产中最好是利用轻金属和重金属之间的抗拮作用减轻重金属的植物毒性。进入植物体的钥量可因土壤溶液内银和钙之间竞争的增强而显著减少口从上述几个例子可知，土壤Eh与水稻籽实含镉量呈一定正相关口这是因为：在淹水条件卜，土壤处于还原状态，土壤中的Fc3+还原成Fc2+,MnO2还原成Mn2+,氾-还原成S?一,结果生成F由、MnS不溶物与CdS共沉淀|使镉成为难吸收状态。当土壤处于氧化状态时，罄-被氧化为滴-，土壤pH值降低，在这种情况下镉进入土壤溶液，转化为易吸收态口硫化氢的出现般是从OmV缓慢开始而于-150iilV~-SOOniV时急剧增多，含硫少的土麋，即在还原状态下,生成硫化氢也少，施用石灰硫磺合剂，硫化钠和硫磺等含硫物质，在促进土壤还原的同时，又可促进硫化氢和硫化物的生成。不仪镉在还原条件下可生成匚出沉淀，铜、锌等金属元素也都与肾一反应，产生硫化物沉淀，这是采用此法应该充分考虑的一点，应避免导致作物出现缺锌.缺铜症。在碑污染的土壤中，氧化还原条件的影响有所不同口在氧化条件F,碑酸根（AsU^—）是稳定态,在述原条件卜，转化为史碑酸根（A^~K而亚神酸根对植物的毒性要比伸酸根大得多口所以当仕壤环境被重金属子碑复合污染时，采取调控上壤水分的办法将是无效的°据研究,为防治神和重金属的复合污染，向土壤中施入磷酸盐物质可能是有效的口二、土壤重金属污染的工程治埋措施—WORD格式“可编辑■■专业资料土壤重金属污染的主要工程治理措施：客土、换土法、水洗法、电动力学法、热解吸法等。1-客土、换土法客土法是在被污染的土壤上覆盖上非污染土壤；换土法是部分或全部挖除污染土壤而换上非污染土壤。实践证明，这是治理农田重金属严重污染的切实有效的方法口在一般情况下，换土厚度愈大，降低作物中重金属含量的效果愈显著口但是，此法必须注意以下两点：是用作客土的非污染土壤的pH值等性质最好与原污染土壤相一致,以免由于环境因子的改变而引起污染土壤中重金属活性的增大□例如，如果使用了酸性客土，可引起整个上壤酸度增大，使下层土壤中重金属活性增大，结果是适得其反口因此，为了安全起见，原则上要使换土的厚度大于耕作层的厚度号其二是，应妥善处理被挖出的污染土壤，使其不致引起二次污染力在有些情况下也町不挖除污染土壤，而将其深翻至耕层以下，这对于防止作物受害也有一定效果，但效果不如换七法。客上法和换上法的不足之处是需花费大量的人力与财力,因此,只适用于小面积严重污染土壤的治理口2.水洗法水洗法是采用清水灌溉稀释或洗去重金属离子，使重金属离子或迁移至较深土层中.以减少表土中重金属离子的浓度；或者将含重金属离子的水排出田外,但采用此法也应遵守防止次生污染的原则，要将毒水排入一定的贮水池或特制的净化装置中，进行净化处理，切忌直接排入江河或鱼塘中。此法也只适用于小面积严重污染上壤的治理.电动力学法Ribeiiu等研究了应用电动力孚方法去除土壤中B、Ca、Cr和As的方法，在七壤中插入一些电极，把低强度直流电导人土壤以清除苫染物，把电流接通后，阳极附近的酸就会向土壤毛细孔移动，并把污染物释放在毛细孔的液体中，大量的水以电渗透方式开始在土中流动，这样，土壤毛细孔中的流体就可m移至阳械附近，并在此被吸收到土壤表层而得以去除。研究表明，电流能打破所有的金属-土壤键，当电压固定时，去除效率与通电时间成正比口但对于渗透性较高、传导性较差的土壤，电动力学方法所能起的作用较弱，此法军零去承嗾鞋攘重金属污染治理。热解吸法对于挥发性的重金属如汞，采取加热的方法能将汞从土壤中解吸出来，然后再回收利用口此种汞去除/回收技术包括以下凡个方面的程序:（1）将被污染的土壤和废弃物从现场挖掘后进行破碎；（2）往土壤中加入具有特定性质的添加剂，此添加剂既能有利于汞化合物的分解,又能吸收处理过程中产生的有害气休；（3）在不断对小体积土壤以低速通入气流的同时，加热土壤，且加热分两个阶段，第一阶段为低温阶段（105.6~门7.8丁），主要去除土壤中的水分和其它易挥发的物质，第二阶段温度较高（555.6~666.7Y）』主要是从干燥的土壤中分解汞化合物并气化汞，然后收集汞并摄结成纯度为99%的汞金属；（4）对低温阶段排出的气体通过气体净化系统，用活性炭吸收各种残余的汞类蒸气和其他气体，然后将水蒸气排入大气；（5）对在高热阶段产生的气体通过第（4）程序净化后再排入大气，为了保证工作环境的安全,程序操作系统采用双层空间，双层空间中存在负压，以防止事故发生时汞蒸气向大气中散发“5•淋溶法运用试剂和土壤中的重金属作用，形成溶解性的重金属离子或金属——试剂络合物，最后从提取液中回收重金属，并循环利用提取液，采用表面活性剂作为重金属的去除试剂是在近年来开始研究的新技术.应用EDTA络合剂去除土壤中的C*Ni、Cd、Zn,O.Olmol/LEDTA能去除初始浓度为100〜300哄/犀重金属的80%o利用季胺型表面活性剂对土壤中微量金属阳