生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展_张小凯

土 壤 (Soils), 2013, 45(6): 970–977

①基金项目：浙江农林大学科研发展基金(人才引进)项目(2010FR097)、国家自然科学基金项目(41271337)、浙江省教育厅一般项目(Y201225755)和浙江农林大学研究生科研创新基金项目(3122013240179)资助。 * 通讯作者(nzhailongwang@https://www.wendangku.net/doc/ba8603585.html,)

作者简介：张小凯(1988—)，男，河南新乡人，硕士研究生，主要研究领域为土壤资源与生态环境。E-mail ：zhangxiao_6663@https://www.wendangku.net/doc/ba8603585.html,

生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展①

张小凯1,2，何丽芝1,2，陆扣萍1,2，王海龙1,2*

(1 浙江农林大学环境与资源学院，浙江临安 311300；2 浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室，浙江临安 311300)

摘 要：生物质炭是生物质原料在完全或部分缺氧条件下高温热解后的固体产物，它具有丰富的孔隙结构和较高的碳含量。该物质具有巨大的表面积和较强的阳离子交换能力等特殊性质，对受污染土壤中的重金属和有机物都具有很强的吸附能力，有效地降低这些污染物的生物有效性和在环境中的迁移，对改善土壤环境具有重大意义。近年来我国土壤污染严重，利用生物质炭修复受污染土壤的技术得到了广泛的关注。本文简述了生物质炭修复土壤污染的基本原理，探讨了与其他修复方法相比存在的优势，阐述了国内外近年来利用生物质炭修复污染土壤的研究进展，最后展望了今后需要进一步研究的领域。

关键词：生物质炭；有机物污染；重金属污染；土壤修复 中图分类号：S154.1

近年来，工业生产中排放的大量废弃物、矿业废水废渣处理不当流失、污水灌溉、农业生产中使用的大量农药以及化学用品的泄露，使土壤受到了严重的污染。土壤中的污染物质通过水流搬运、淋溶和挥发作用导致地表水、地下水以及大气污染，不仅危害农业生产，对人们的居住环境也造成了严重影响。在造成土壤污染的物质当中，以重金属污染和有机物污染对土壤的危害最大，并且难以治理。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万hm 2的污灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%，其中轻度污染46.7%，中度污染9.7%，严重污染8.4%[1]。目前，遭受重金属污染的耕地面积也已接近2 000 万hm 2，约占耕地总面积的1/5[2]。

造成土壤污染的成因复杂，往往是有机污染与无机污染并存，治理难度大，影响范围广。我国自建国初期至20世纪70年代使用的主要为不易分解、稳定性强的无机类和有机氯农药，特别是有机氯农药水溶性高、脂溶性低，表现高残留、易迁移的特性，致使此类农药禁用近20年后全国大部分地区土壤中仍有残留[3–5]。目前由不同种类污染物引起的土壤污染问题已经十分严重，在我国现有的约1×108 hm 2耕地中，近1/5受到不同程度的污染，每年造成粮食减产达2.5×109 kg ，农业总损失每年达1×107 万元以上[6]。初

步统计全国有机物污染农田达3 600万hm 2，主要农产品的农药超标率达16% ~ 20%[7]，农产品中的农药残留可以通过食物链在人体中富集，从而对人体健康造成危害。

应对以上问题，近年来，不少学者对污染土壤的修复展开了大量的研究，并取得了一些研究成果和经验。本文将针对我国土壤的重金属污染和有机物污染现状，对比考察目前常用修复手段和生物质炭修复手段的优缺点，并对其发展趋势进行综述，为我国研究和控制土壤污染问题提供重要的科学依据。

1 目前污染土壤的修复方法

目前比较常用的污染土壤的修复方法有物理修复、化学修复、生物修复及其联合修复[8]。

物理修复和化学修复方法是通过热脱附、微波加热、蒸汽浸提[9–11]、土壤固化?稳定化技术、淋洗技术、氧化还原技术、光催化降解技术和电动力学修复[8]等物理化学过程将有机污染物从土壤中去除，从而修复有机污染土壤。此方法过程较为复杂，费用高昂，且化学降解虽然可以降低土壤污染物的毒性或含量，但是可能形成毒性更大的副产物[6,12]，对环境造成不良影响。

生物修复方法包括植物修复和微生物修复。植物修复方法是利用植物的植物代谢积累、微生物降解、

第6期张小凯等：生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展 971

植物?微生物联合效应，转化、转移污染物而修复土壤[13–18]，该技术虽然是一种经济、有效、非破坏型的修复技术，但修复时间较长，其效果很大程度上受污染物的生物可利用性影响。微生物修复方法是通过微生物分泌的酶来完成对污染物的降解[19]，由于微生物以有机污染物为主要碳源和能源或者与其他有机物质进行共同代谢，因此，该方法主要用于修复有机物污染的土壤[8,20]。但是，自然环境在污染物浓度、环境温度、pH 等方面与实验室条件截然不同[21]，而这些因素均是影响微生物分泌酶活性的关键因素。影响因素的不稳定导致该项技术的实施比较难控制，修复效果也难以预料。

2生物质炭对污染土壤的修复

生物焦(biochar)，又名生物质炭，一般指生物质如木材、农林废弃物、植物组织或动物骨骼等在缺氧条件下高温热解而形成的产物。

生物质炭作为一种绿色的可再生能源，对许多研究领域都具有重要意义。一方面它可以通过农林废弃物资源化利用制备，避免造成资源浪费的同时减轻环境污染；另一方面也可以作为土壤改良剂，改善土壤的结构、提高土壤肥力，修复受污染土壤。

由于重金属和有机污染物对土壤造成的污染最为严重，因而及时对重金属及有机污染物污染的土壤进行修复是目前全球关注的重要问题。研究发现[22]生物质炭的多孔结构和它表面丰富的含氧官能团使其对有毒物质具有较强的吸附力，通过吸附固定作用使有毒物质固定在生物质炭内部，从而降低这些污染物在土壤中的化学活性和毒性，修复污染土壤。生物质炭作为一种新型的修复物质，对土壤污染的修复起着重大的作用，用生物质炭修复污染土壤已经成为全世界的研究热点。

2.1生物质炭修复重金属污染土壤的研究

重金属污染土壤后在土壤中存留时间长、移动性差、不能被微生物降解，并且通过水体及植物体最终对人类健康造成危害，造成污染后治理的难度较大[1]。目前已经有许多修复方法应用于修复重金属污染的土壤，但是都在不同程度上存在着缺陷[23]，或存在环境风险易造成二次污染，或经济修复代价较高等。生物质炭可以利用其巨大的表面积吸附污染土壤中的重金属，并且可以改良污染土壤，大幅度降低农作物对重金属的吸收，从而为重金属污染土壤的修复提供一种新的实用技术。

2.1.1 生物质炭的施加对土壤中重金属的迁移转化的影响生物质炭可影响土壤中重金属的迁移转化，从而修复受重金属污染的土壤，详见表1。诸多研究表明，竹炭对土壤和水中的重金属Cu、Hg、Ni、Cr 等都有一定的吸附作用[24–26]，对土壤中的Cd污染也表现出良好的吸附效果[27]。由于生物质炭含有碱性元素，因此，生物质炭一般呈碱性，在酸性土壤中施加生物质炭可以降低土壤的酸性[22]，提高土壤pH，降低重金属(Cu和Zn)在土壤中的移动性，从而降低污染风险[28]。

表1施用生物质炭对土壤中重金属迁移的影响

Table 1 Effect of biochar on the movement of heavy metals in soils

制备原料制备温度重金属污染类型修复效果文献来源竹子高温热解Cd 能有效去除土壤中电动作用下迁移的Cd，12天

去除79.6%，且土壤pH和水分状况不变。

马建伟等[27]

硬木450℃As、Cd、Cu、Zn 通过生物质炭后，污染土壤的去离子水渗滤液

中Cd、Zn的浓度分别减少了300和45倍，增

加渗滤液pH，吸附过程不可逆。Beesley等[29]，Beesley和Marmiroli[30]

硬木451℃As、Cd、Cu、Pb、Zn生物质炭改变As、Cu、Pb的移动和分布。Beesley和Dickinson [31]

桉树550℃As、Cd、Cu、Pb、Zn施入土壤后减少As、Cd、Cu、Pb、Zn在玉米

嫩芽中的含量。吸附微量元素的顺序为Pb > Cu

> Cd > Zn > As，并且调节土壤中微量元素含量。

Namgay等[32]

锯末 200℃和400℃ Cd、Zn 400℃时将锯末与土样混合热解1 h对Zn、Cd

吸附高达90% 和93%。

Debela等[34]

生物质炭对不同种类重金属的吸附能力也各不相同，Beesley等[29–31]利用硬木制备的生物质炭修复重金属污染的土壤，结果表明，与直接通过污染土壤的去离子水渗滤液中的Cd、Zn的浓度相比，将渗滤液通过生物质炭后Cd、Zn的浓度分别减少了300和45倍，且吸附过程是不可逆的，与此同时，生物质炭的施入改变了土壤中As、Cu、Pb的移动和分布，从而防止了二次污染。Namgay等[32]以桉树为原料在550℃的条件下制备生物质炭，将其施入土壤后检测As、Cd、Cu、Pb、Zn在玉米嫩芽中的含量，结果表明，生物质炭吸附微量元素的顺序为Pb > Cu > Cd > Zn > As。Cao等[33]研究发现，将牛粪在200℃条件下

972 土壤第45卷

制备的生物质炭施入土壤后，其对土壤中的Pb具有很强的吸附能力，且比活性炭对Pb的吸附能力更强。

2.1.2生物质炭的施加对土壤中重金属生物有效性的影响重金属的生物有效性大小决定着其在土壤中毒性的强弱，因此，修复重金属污染土壤过程中，降低重金属的生物有效性对于改善土壤质量至关重要。利用生物质炭修复重金属污染土壤，可大大降低土壤中重金属的生物有效性与生物利用度，详见表2。Fellet等[35]研究发现，修复尾矿污染过程中，向其中加入生物质炭降低了Cd、Pb和Zn的生物利用度，并且对Cd降低量最大。周建斌等[36]研究棉秆炭对Cd污染土壤的修复效果以及Cd污染土壤上小白菜对Cd吸收，其结果表明棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低生物对土壤中Cd有效利用。

表2施用生物质炭对土壤中重金属生物有效性和生物利用度的影响

Table 2 Effect of biochar on the bioavailability of heavy metals in soils

制备原料制备温度重金属污染类型修复效果文献来源

果园剪枝500℃Cd、Cr、Cu、

Ni、Pb、Zn 减少Cd、Cr、Pb的浸出，降低Cd、Zn、Pb的生物利用率，对Cd的

减少最大，同时提高pH、EC和保水能力，并具有一定保肥作用。

Fellet等

棉杆450℃Cd 通过吸附或共沉淀作用降低生物对土壤中Cd有效利用。周建斌等[36]

鸡粪和绿色废弃物550℃Cd、Cu、Pb 土壤中种植的印度芥菜对Cd、Cu、Pb的利用率明显降低，并且随着生

物质炭施入量的增加，除了Cu之外，Cd、Pb在印度芥菜体内的积累都

大大减少。

Park等 [37]

橡木400℃Pb Pb的生物利用度和生物有效性分别降低了75.8% 和12.5%。Ahmad等[38]硬木400℃As 加入生物质炭的土壤中生长的芒草与未加的相比在枝叶中检测到As的

比例显著减少，增加土壤的碱度。

Hartley等[39]

另外，不同用量的生物质炭对土壤中重金属的吸附能力也有所不同。Park等[37]将鸡粪和绿色废弃物制备的生物质炭施入从射击场采集的土壤中，结果表明在土壤中种植的印度芥菜对Cd、Cu、Pb的利用率明显降低，并且随着生物质炭施入量的增加，除了Cu之外，Cd、Pb在印度芥菜体内的积累都大大减少。这项研究清楚地显示了，生物质炭对土壤中重金属的固定起重要作用，它可以降低土壤中重金属的生物有效性和对植物的毒害作用。

土壤中重金属的生物利用度与生物有效性的降低与施加生物质炭改变土壤pH 有密切关系。Ahmad 等[38]研究生物质炭对Pb在土壤中的生物有效性和生物利用度的影响，结果表明，施入生物质炭的土壤中，Pb的生物利用度和生物有效性与未施生物质炭的土壤相比，分别降低了75.8% 和12.5%。该研究还证明，造成Pb的生物利用度和生物有效性降低的主要原因是施加生物质炭后提高了土壤的pH。

各种研究均表明，生物质炭在重金属污染土壤的修复过程中，针对不同类型的重金属污染，生物质炭的修复效果也有所不同，其中对土壤中Cd污染的修复效果最为显著。另外，生物质炭施入土壤之后在吸附重金属污染的同时，对土壤中植物生长所需的微量元素也有吸附作用，故可利用生物质炭的这一特点来调节土壤中微量元素的含量，从而使微量元素在土壤中的含量更加有利于植物生长需要。2.2生物质炭修复有机物土壤污染的研究

我国土壤环境污染形势严峻，农药、多环芳烃、

噁

多氯联苯、二英等持久性有机污染物污染突出，影响粮食生产和农产品质量安全。生物质炭丰富的孔隙和巨大的表面积使其能够很好地吸附有机污染物，并将污染物固定下来，其表面丰富的含氧官能团也具有吸附有毒物质的能力，减少植物对有机污染物的吸收。将生物质炭施加到受有机物污染的土壤后，生物质炭不仅能通过其自身性质直接修复土壤，同时也可以增强土壤中微生物的活性，进而增强微生物对土壤中有机污染物的降解能力，更快更好地修复受污染土壤，保证农产品安全和人类健康。

2.2.1生物质炭对土壤吸附/解吸有机污染物的影响在施入生物质炭的土壤中，有机污染物的生物有效性和生物质炭的吸附-解吸行为密切相关。然而，到目前为止，对于生物质炭对土壤中有机污染物的吸附-解吸作用的研究较少(表3)。Spokas等[40]通过研究表明，添加生物质炭的土壤与原来相比对乙草胺吸附量增加1.5倍，对莠去津的吸附也有所增加。

生物质炭对土壤中有机污染物的吸附解吸行为也与热解温度有关，James等[41]用3种软木在不同温度下制备的生物质炭，研究其对菲的吸附解吸行为，结果表明它们对菲均具有较好的吸附能力，但吸附能力随着制备原料与热解温度的变化而变化。Wang等[42]研究证明700℃制备的生物质炭比350℃炭化温度制备的生物质炭对特丁津具有更强的吸附能力且炭

第6期张小凯等：生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展 973

化温度越高解吸能力越弱；同样的结论在Yu等[43]制备的桉树炭施加于受污染土壤时也得到了论证。Sope?a等[44]研究了生物质炭对农药的吸附解吸行为，研究表明施加1% 和2% 的生物质炭，均提高了土壤对农药的吸附能力，降低了解吸能力，同时也减缓了农药在土壤中的生物降解，且施加2% 比1% 有更好的修复效果。这项研究清楚地展示了生物质炭在土壤中农药的吸附解吸中的作用，因此生物质炭施入土壤可以影响农药残留在土壤中存在的持久性以及其降解产物的去向。

2.2.2 生物质炭对环境中有机污染物迁移的影响

另一方面，生物质炭通过对有机污染物的吸附隔离，减少污染物随水流移动造成地表及地下水污染(表4)。Beesley等[29]的研究表明加入生物质炭可使土壤孔隙水中多环芳烃(PAH)的浓度降低50%，这大大降低了污染物在环境中迁移的风险。Wang等[42]研究在土壤中添加生物质炭后，可以加强土壤对特丁津的吸附力，从而降低疏水性除草剂进入地下水而造成污染的可能性。

表3施用生物质炭对土壤中有机污染物吸附解吸的影响

Table 3Effect of biochar on adsorption and desorption of organic pollutants in contaminated soils

制备原料制备温度有机物污染类型修复效果文献来源

混合木屑500℃莠去津和乙草胺对乙草胺吸附量增加1.5倍，莠去津的吸附

也有所增加，但吸附量不能确定。

Spokas等[40]木炭350℃特丁津修复土壤过程中使吸附增加2.7倍。Wang等[42]松木700℃特丁津使土壤对特丁津的吸附增加63倍。Wang等[42]

桉树 450℃和850℃敌草隆除草剂、毒死

蜱和克百威杀虫剂增加生物质炭的含量，植物吸收农药残留减少炭

化温度越高，施入生物质炭量越大，吸附作用越

强，解吸越滞后。

Yu等[43,45]

表4施用生物质炭对土壤中有机污染物迁移的影响研究

Table 4Effect of biochar on the movement of organic pollutants in contaminated soils

制备原料制备温度有机物污染类型修复效果文献来源

硬木450℃PAHs PAHs含量减少>50%。 Beesley等[29]牛粪 200℃和350℃莠去津200℃时生物质炭对农药吸收与其含量呈正相关，

炭化温度为350℃时随含量增加吸附没有明显变化。

Cao等[33]

猪粪 350℃和700℃西维因350℃和700℃条件下制备的生物质炭对西维因

均具有较强的吸附能力，而且低浓度时BC700

>BC350；高浓度时BC700 与BC350 较接近。

张鹏等[46]

小麦秸秆、炭化家禽垫料、猪粪250℃和400℃除草剂生物质炭对两种除草剂氟啶酮和达草灭均

表现出了良好的吸附效果。

Sun等[47]

槭树、榆树、橡树修剪混合物、木屑和树皮450℃莠去津和西玛津生物质炭对两种农药具有高吸附性，并且两种

农药的吸附具有竞争性。吸附依赖pH。

Zheng等[48]

辐射松350℃菲明显提高吸收污染物量，700℃制备的生物质

炭大于350℃制备的生物质炭吸附污染物量。

Zhang等[49]

棉花秸秆 450℃和850℃毒死蜱和氟虫腈分别施加1% 的450℃和850℃制备的生物质炭，

韭菜体内毒死蜱和氟虫腈含量与对照相比减少，

分别为450℃的56% 和20%，850℃的81% 和52%。

Yang等[50]

竹废料600℃五氯酚施加5% 的生物质炭后，土壤去离子水渗滤液中

五氯酚的含量累计下降42%。

Xu等[51]

除了与炭化温度有密切关系之外，生物质炭修复污染土壤过程中，有机污染物的浓度也能影响到其修复效果，张鹏等[46]利用猪粪在350℃和700℃条件下制备生物质炭来吸附西维因，实验结果证明，在低西维因浓度下700℃的生物质炭的吸附效率大于350℃的生物质炭，高浓度下二者相近。这主要是因为不同热解温度条件下的生物炭的结构不同，导致吸附机制随温度变化不一。该研究还证明生物炭施加于土壤，不仅能够吸附土壤中过量的农药，从而阻止其随径流迁移造成的污染，而且能够碱催化水解土壤中长期积累的农药，有效地修复农药污染土壤。

不同原料制备的生物质炭，具备不同的修复效果。Sun等[47]在400℃和250℃用小麦秸秆、家禽垫料、猪粪等原料制备了两种不同类型的生物质炭，一种称为热解生物质炭，一种为热液生物质炭。热液生物质炭是利用家禽垫料和猪粪在不锈钢管中用去离子水在250℃条件下反应20 h，之后，在105℃温度下干燥经研磨过250 μm筛制成。热解生物质炭即为一般的制备方法，热解温度为400℃。实验后发现，两种类型的生物质炭对除草剂均具有较高的吸附效

974 土壤第45卷

率，但由于热液生物质炭比热解生物质炭具有多样化的有机功能，因此相比之下热液生物质炭具有更高的吸附效率。

2.2.3生物质炭的施加对有机污染物的生物有效性的影响通过对生物质炭修复有机物污染土壤研究的分析表明，生物质炭可以高效吸收土壤中有机污染物，从而减少污染物的植物吸收率(表5)。生物质炭对杀虫剂的吸附能力是土壤的2 000倍，即在土壤中施入少量的生物质炭，就可以大幅度减少杀虫剂和其他有机污染物在植物中的积累[42,52–53]，有效降低有机污染物对植物的毒害作用。史明等[54]通过向栽种玉米幼苗并受菲污染的土壤中添加水稻秸秆制备的生物质炭，两周后检测显示玉米幼苗对菲的吸收量显著降低。Song等[55]通过实验室研究证明了以小麦秸秆为原料制生物质炭施入土壤后使土壤吸附六氯苯的能力比原来提高了42倍，并且生物质炭降低了六氯苯在土壤中的耗散、挥发以及生物利用度。

表5施用生物质炭对土壤中有机污染物生物有效性与生物利用度的影响

Table 5Effect of biochar on the bioavailability of organic pollutants in contaminated soils

制备原料制备温度有机物污染类型修复效果文献来源

小麦秸秆 250℃、300℃和500℃六氯苯土壤吸附六氯苯的能力比原来提高了42倍。Song等[55]

小麦秸秆500℃氯苯类物质土壤中添加1% 生物质炭能够抑制氯苯类消减，

其老化残留显著高于对照，且残留率为HCB>

PeCB>1,2,3,4-TeCB。

宋洋等[56]

赤桉树碎木屑850℃敌草隆土壤对农药的吸附量随吸附接触时间延长和施

入生物质炭含量而逐渐增加，土壤中生物质炭含

量越高，吸附接触时间越长，农药越难被解吸。

余向阳等[57]

硬木600℃PAHs 降低了PAHs的浓度和生物活性。Gomez-Eyles等[58]

生物质炭修复有机物污染土壤的过程中，其修复效果与有机物老化时间密切相关，宋洋等[56]研究表明土壤中添加1% 生物质炭能够显著降低土壤中氯苯的生物有效性，并且随氯苯老化时间延长降低效果更为显著。除此之外，生物质炭的添加量也是影响和修复效果的另一重要因素，余向阳等[57]研究表明向农药污染的土壤中添加的生物质炭含量越高、时间越长，土壤对敌草隆的吸附量越多，这种对农药的吸附与隔离作用有效降低了农药的生物利用性和移动性。

各项研究结果表明：不同类型的生物质炭对有机污染物的吸附效果不同，且在一定炭化温度范围内，生物质炭对污染土壤的修复效果随炭化温度升高而变强，但是并非炭化温度越高生物质炭吸附污染物的能力越大，还应考虑制备原料以及随温度升高生物质炭理化性质的变化等因素，如Cao等[33]用牛粪为原料分别在200℃和350℃的温度下制备得到生物质炭，并施加于莠去津污染的土壤，研究表明200℃时生物质炭对农药吸收与其含量呈正相关，炭化温度为350℃时随含量增加吸附没有明显变化。另外，由于土壤受农药、有机废水等污染途径的不同，其污染物类型往往不是单一存在的，且土壤环境错综复杂，针对土壤有机物污染的修复要立足现实环境，科学修复。3生物质炭修复污染土壤的其他优势

综上所述，与传统的修复方法相比，将生物质炭添加到被重金属、有机物等污染的土壤中修复土壤污染时还具有以下几点优势：

(1) 以农林废弃物等为原料制造生物质炭，不仅解决了农林废弃物的乱堆放对环境造成的危害，对能源生产也大有益处。热解产品除生物质炭外，还产生热值高的合成气和生物质油，可以进一步利用。

(2) 生物质炭对土壤中养分的保持功能，不仅减少肥料使用量，降低生产成本，还可以减少土壤氮素淋失，从而降低环境污染风险[59]。

(3) 人为将生物质炭施入土壤可将碳长期储存在土壤中，对稳定土壤有机碳库、增加土壤碳库容量、维持土壤生态系统平衡发挥着重要作用。这种方式大大减少了大气中CO2的排放量，对全球碳的生物地球化学循环和缓解全球气候变化具有重要的影响。

4结论与讨论

利用生物质炭来修复农药污染土壤的技术，是一项非常有前途的新技术，与其他的修复技术相比有很多的优点。但由于刚刚起步，它的理论体系和修复技术上还有许多不完善的地方。

研究中要解决的问题：(1) 目前对生物质炭的研究多以室内模拟和小规模的田间试验为主，要用来解

第6期张小凯等：生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展 975

决实际的污染土壤的修复问题需要进行大规模的批量生产。对于生产过程中的成本费用需要进行分析，规模性的廉价制备应当成为当前着重解决的问题。

(2) 研究多以定性分析为主，主要集中在具体修复何种污染以及修复该污染的效果。今后的研究应当加大定量分析，即在实际的应用过程中应当在对土壤污染状况进行充分分析的前提下，解决具体需要加入多大量的生物质炭才能最大限度地减少植物对污染物的吸收，并以此指导实践修复。

(3) 不同原料及不同条件下(如温度、加热时间)制备的生物质炭，其性质也有较大的差异，在修复受污染土壤的过程中所取得的效果也各不相同。目前国内外对于农作物秸秆的研究较多，其他原料制备的研究较少；对生物质炭的制备条件探讨也不够深入。今后的研究应当对不同原料制备的生物质炭修复污染土壤的效果进行对比，在综合分析土壤污染状况以及不同原料制备生物质炭的成本的前提下，选择最优的修复方案。

(4) 解决应用于农业生产的土壤污染问题是污染土壤修复方面需要解决的重大的问题之一。虽然生物质炭修复受污染的土壤有很好的效果已经得到证实，但是对于修复时间并没有进行很好的研究。对于农业生产来说，时间是影响生产的关键因素之一，如何在有限的时间内更好地修复土壤污染是生物质炭技术研究的关键。因此在生物质炭修复土壤污染的过程中，需要对其修复不同污染状况的土壤所需的时间进行观察分析，以便更好地指导土壤污染修复。

(5) 在修复污染土壤的过程中，生物质炭主要是通过吸附作用来减轻土壤污染。然而这种吸附作用也存在着一定的饱和度，当生物质炭吸附的污染物达到其吸附饱和状态时就难以对污染土壤进行修复。由于农业生产过程中农药的施用很难避免，依次推算，每年会有不同量的农药进入土壤中，这就会导致土壤中的污染物处于动态变化状态。因此有必要对生物质炭吸附污染物的饱和度进行研究，通过其吸附污染物的饱和度来指导修复工作。

参考文献：

[1] 崔德杰, 张玉龙. 土壤重金属污染现状与修复技术研究

进展[J]. 土壤通报, 2004, 35(3): 366–370

[2] 席晋峰, 俞杏珍,周立祥, 李德成, 张甘霖. 不同地区城

郊用地土壤重金属含量特征的比较[J]. 土壤, 2011, 43(5): 769–775

[3] 刘长江, 门万杰, 刘彦军, 张浩. 农药对土壤的污染及

污染土壤的生物修复[J]. 农业系统科学与综合研究,

2002, 18(4): 291–292, 297 [4] 宁春燕, 赵建夫. 农药污染土壤的生物修复技术介绍[J].

农业环境保护, 2001, 20(6): 473–474

[5] 刘惠君, 刘维屏. 农药污染土壤的生物修复技术[J]. 环

境污染治理技术与设备, 2001, 2(2): 74–80

[6] 周东美, 郝秀珍, 薛艳, 仓龙, 王玉军, 陈怀满. 污染土

壤的修复技术研究进展[J]. 生态环境, 2004, 13(2) :

234–242

[7] 熊严军. 我国土壤污染现状及治理措施[J]. 现代农业科

技, 2010(8): 294–297

[8] 骆永明. 污染土壤修复技术研究现状与趋势[J]. 化学进

展, 2009, 21(2): 558–565

[9] Lee WJ, Shih SI, Chang CY, Lai YC, Wang LC,

Chang-Chien GP. Thermal treatment of polychlorinated

dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans from contaminated

soils[J]. Hazard. Mater, 2008, 160(1): 220–227

[10] Jones DA, Lelyveld TP, Mavrofidis SD, Kingman SW,

Miles NJ. Microwave heating applications in environ-

mental engineering—A review[J]. Resources, Conservation

and Recycling, 2002, 34(2): 75–90

[11] Di P, Chang DPY, Dwyer HA. Modeling of polychlorinated

biphenyl removal from contaminated soil using steam[J].

Environmental Science & Technology, 2002, 36(8): 1 845–1 850 [12] 蒋小红, 喻文熙, 江家华, 曹卫承, 董成. 污染土壤的物

理/化学修复[J]. 环境污染与防治, 2006, 28(3): 210–214 [13] 骆永明. 金属污染土壤的植物修复[J]. 土壤, 1999, 31(5):

261–265, 280

[14] Ma LQ, Komar KM, Tu C, Zhang W, Cai Y, Kennelley ED.

A fern that hyperaccumulates arsenic[J]. Nature, 2001,

409(6820): 579–579

[15] Whicker FW, Hinton TG, MacDonell MM, Pinder III JE,

Habegger LJ. Avoiding destructive remediation at DOE

sites[J]. Science, 2004, 303(5664): 1 615–1 616

[16] Mullainathan L, Arulbalachandran D, Lakshmanan GMA,

Velu S. Phytoremediation: Metallophytes an effective tool

to remove soil toxic metal[J]. Plant Archives, 2007, 7(1):

19–23

[17] Mendez MO, Maier RM. Phytostabilization of mine tailings in

arid and semiarid environments-an emerging remediation

technology[J]. Environmental Health Perspectives, 2008, 116(3): 278–283

[18] 沈源源, 滕应, 骆永明, 孙明明, 付登强, 盛下放, 李振

高. 几种豆科、禾本科植物对多环芳烃复合污染土壤的

修复[J]. 土壤, 2011, 43(2): 253–257

[19] 郭荣君, 李世东, 章力建, 李正. 土壤农药污染与生物

修复研究进展[J]. 中国生物防治, 2005, 21(3): 129–135 [20] 李法云, 臧树良, 罗义. 污染土壤生物修复技术研究[J].

生态学杂志, 2003, 22(1): 35–39

[21] 宋洋, 王芳, 蒋新. 微生物降解1, 2, 4-三氯苯研究进展[J].

土壤, 2011, 43(3): 343–349

[22] 袁金华, 徐仁扣. 生物质炭的性质及其对土壤环境功能

影响的研究进展[J]. 生态环境学报, 2011, 20(4): 780 [23] 龙新宪, 杨肖娥, 倪吾钟. 重金属污染土壤修复技术研

究的现状与展望[J]. 应用生态学报, 2002, 13(6): 757–762 [24] Skjemstad JO, Reicosky DC, McGowan JA, Wilts AR.

Charcoal carbon in U.S. agricultural soils[J]. Soil Science

Society of America Journal. 2002, 66(4): 1 249–1 255

976 土壤第45卷

[25] Cheng CH, Lehmann J, Thies JE, Burton SD, Engelhard

MH. Oxidation of black carbon by biotic and abiotic

processes[J]. Organic Geochemistry, 2006, 37(11): 1 477–

1 488

[26] 张爱莉, 朱义年, 纪锐琳, 佟小薇, 王敦球, 张学洪. 竹

炭对氨氮的吸附性能及其影响因素的研究[J]. 环境科学

与技术, 2008, 31(6): 19–21

[27] 马建伟, 王慧, 罗启仕. 电动力学?新型竹炭联合作用下

土壤镉的迁移吸附及其机理[J]. 环境科学, 2007, 28(8):

1 829–1 834

[28] Sheng GY, Yang YN, Huang MS, Yang K. Influence of pH

on pesticide sorption by soil containing wheat residue-derived char[J]. Environmental Pollution, 2005,

134(3): 457–463

[29] Beesley L, Moreno-Jiménez E, Gomez-Eyles JL. Effects of

biochar and greenwaste compost amendments on mobility,

bioavailability and toxicity of inorganic and organic

contaminants in a multi-element polluted soil[J]. Environ-

mental Pollution, 2010, 158(6): 2 282–2 287

[30] Beesley L, Marmiroli M. The immobilisation and retention

of soluble arsenic, cadmium and zinc by biochar[J].

Environmental Pollution, 2011, 159(2): 474–480

[31] Beesley L, Dickinson N. Carbon and trace element fluxes

in the pore water of an urban soil following greenwaste

compost, woody and biochar amendments, inoculated with

the earthworm Lumbricus terrestris[J]. Soil Biology and

Biochemistry, 2011, 43(1): 188–196

[32] Namgay T, Singh B, Singh BP. Influence of biochar

application to soil on the availability of As, Cd, Cu, Pb, and

Zn to maize (Zea mays L.) [J]. Australian Journal of Soil

Research, 2010, 48(7): 638–647

[33] Cao XD, Ma LN, Gao B, Harris W. Dairy-manure derived

biochar effectively sorbs lead and atrazine[J]. Environ. Sci.

Technol., 2009, 43(9): 3 285–3 291

[34] Debela F, Thring RW, Arocena JM. Immobilization of

heavy metals by co-pyrolysis of contaminated soil with

woody biomass. Water, Air, & Soil Pollution, 2012, 223:

1 161–1 170

[35] Fellet G, Marchiol L, Delle Vedove G, Peressotti A.

Application of biochar on mine tailings: Effects and

perspectives for land reclamation[J]. Chemosphere, 2011,

83(9): 1 262–1 297

[36] 周建斌, 邓丛静, 陈金林, 张齐生. 棉秆炭对镉污染土

壤的修复效果[J]. 生态环境, 2008, 17(5): 1 857–1 860 [37] Park JH, Choppala GK, Bolan NS, Chung JW, Chuasavathi

T. Biochar reduces the bioavailability and phytotoxicity of

heavy metals[J]. Plant and soil, 2011, 348: 439–451

[38] Ahmad M, Soo Lee S, Yang JE, Ro HM, Han Lee Y, Sik Ok

Y. Effects of soil dilution and amendments (mussel shell,

cow bone, and biochar) on Pb availability and phytotoxicity

in military shooting range soil[J]. Ecotoxicology and

Environmental Safety, 2012, 79: 225–231

[39] Hartley W, Dickinson NM, Riby P, Lepp NW. Arsenic

mobility in brownfield soils amended with green waste

compost or biochar and planted with Miscanthus[J].

Environmental Pollution, 2009, 157(10): 2 654–2 662 [40] Spokas KA, Koskinen WC, Baker JM, Reicosky DC.

Impacts of woodchip biochar additions on greenhouse gas

production and sorption /degradation of two herbicides in a

Minnesota soil[J]. Chemosphere, 2009, 77(4): 574–581 [41] James G, Sabatini DA, Chiou CT, Rutherford D, Scott AC,

Karapanagioti HK. Evaluating phenanthrene sorption on

various wood chars[J]. Water Research, 2005, 39(4): 549–558

[42] Wang HL, Lin KD, Hou ZN, Richardson B, Gan J. Sorption

of the herbicide terbuthylazine in two New Zealand forest

soils amended with biosolids and biochars[J]. J. Soils

Sediments, 2010(10): 283–289

[43] Yu XY, Ying GG, Kookana RS. Sorption and desorption

behaviors of diuron in soils amended with charcoal[J].

Agric. Food Chem., 2006, 54(22): 8 545–8 550

[44] Sope?a F, Semple K, Sohi S, Bending G. Assessing the

chemical and biological accessibility of the herbicide isoproturon in soil amended with biochar[J]. Chemosphere,

2012, 88(1): 77–83

[45] Yu XY, Ying GG, Kookana RS. Reduced plant uptake of

pesticides with biochar additions to soil[J]. Chemosphere,

2009, 76(5): 665–671

[46] 张鹏, 武健羽, 李力, 刘娅, 孙红文, 孙铁珩. 猪粪制备

的生物炭对西维因的吸附与催化水解作用[J]. 农业环境

科学学报, 2012, 31(2): 416–421

[47] Sun K, Gao B, Ro KS, Novak JM, Wang ZY, Herbert S,

Xing BS. Assessment of herbicide sorption by biochars and

organic matter associated with soil and sediment[J].

Environmental Pollution, 2012, 163: 167–173

[48] Zheng W, Guo MX, Chow T, Bennett DN, Rajagopalan N.

Sorption properties of greenwaste biochar for two triazine

pesticides[J].Journal of Hazardous Materials, 2010, 181(1/3): 121–126

[49] Zhang HH, Lin K, Wang HL, Gan J. Effect of Pinus radiata

derived biochars on soil sorption and desorption of phenanthrene[J]. Environmental Pollution, 2010, 158(9):

2 821–2 825

[50] Yang XB, Ying GG, Peng PA, Wang L, Zhao JL, Zhang LJ,

Yuan P, He HP. Influence of biochars on plant uptake and

dissipation of two pesticides in an agricultural soil[J].

Journal of Agricultural Food and Chemistry, 2010, 58(13):

7 915–7 921

[51] Xu T, Lou LP, Luo L, Cao RK, Duan DC, Chen YX. Effect

of bamboo biochar on pentachlorophenol leachability and

bioavailability in agricultural soil[J]. Science of the Total

Environment, 2011, 414: 727–731

[52] Kookana RS. The role of biochar in modifying the

environmental fate, bioavailability, and efficacy of pesticides in soils: A review. Australian Journal of Soil

Research, 2010, 48(7): 627–637

[53] Hilber I, Wyss GS, M?der P, Bucheli TD, Meier I, Vogt L,

Schulin R. Influence of activated charcoal amendment to

contaminated soil on dieldrin and nutrient uptake by

第6期张小凯等：生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展 977

cucumbers[J]. Environmental Pollution, 2009, 157(8/9):

2 224–2 230

[54] 史明, 胡林潮, 黄兆琴, 代静玉. 生物质炭的加入对土

壤吸附菲能力以及玉米幼苗对菲吸收量的影响[J]. 农业

环境科学学报, 2011, 30(5): 912–916

[55] Song Y, Wang F, Bian YR, Kengara FO, Jia MY, Xie ZB,

Jiang X. Bioavailability assessment of hexachlorobenzene in soil as affected by wheat straw biochar[J]. Journal of Hazardous Materials, 2012: 217–218, 391–397

[56] 宋洋, 王芳, 杨兴伦, 卞永荣, 谷成刚, 谢祖彬, 蒋新.

生物质炭对土壤中氯苯类物质生物有效性的影响及评价

方法[J]. 环境科学, 2012, 33(1): 169–174

[57] 余向阳, 王冬兰, 母昌立, 刘贤进. 生物质炭对敌草隆

在土壤中的慢吸附及其对解吸行为的影响[J]. 江苏农业

学报, 2011, 27(5): 1 011–1 015

[58] Gomez-Eyles J, Sizmur T, Collins CD, Hodson ME. Effects

of biochar and the earthworm Eisenia fetida on the bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons and potentially toxic elements[J]. Environmental Pollution, 2011, 159(2): 616–622

[59] 花莉, 张成, 马宏瑞, 余旺. 秸秆生物质炭土地利用的环

境效益研究[J]. 生态环境学报, 2010, 19(10): 2 489–2 492

Use of Biochar for Remediation of Soils Contaminated with Heavy Metals and Organic Pollutants: A Review

ZHANG Xiao-kai1,2, HE Li-zhi1,2 , LU Kou-ping1,2 , WANG Hai-long1,2*

(1 Zhejiang Provincial Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration, Zhejiang A & F University, Lin’an, Zhejiang 311300, China; 2 School of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang A & F University,

Lin’an, Zhejiang 311300, China)

Abstract: Biochar is produced by pyrolysis of biological residues. It has a high porosity and high carbon content. Typically biochars have relatively large surface areas and cation exchange capacities. Therefore, biochars can strongly adsorb heavy metals and organic pollutants, and reduce their mobility and bioavailability in contaminated soils. In recent years, soil contamination has become a serious problem in China. Use of biochar as a soil amendment for remediation of contaminated soils has attracted considerable attention. This paper provides an overview on the recent advances in the research and development of using biochar for remediation of contaminated soils, its underlying mechanisms, and the advantages and disadvantages associated with this technology. Further research directions are proposed to ensure a sustainable use of biochar as an amendment for remediation of contaminated soils.

Key words: Biochar, Organic contaminants, Heavy metals contaminants, Soil contamination

土壤重金属污染

土壤重金属污染 摘要：随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，土壤的重金属污染就是一个例子，土壤污染对人类的身心都造成了巨大的危害。本文主要就土壤重金属的概念、来源种类、特点危害、采样检测、防治修复等方面都做了一定的阐述。 With the development of modern industry, industrial discharge pollutants is more and more, soil heavy metal pollution is one example, soil pollution has caused great harm on human body and mind . This paper discusses the concept, origin of soil heavy metal types and characteristics, sampling testing and prevention harm repair all aspects were discussed as well。 关键词：土壤污染，重金属，危害 据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近 2000 万公顷，约占总耕地面积的 1/5，其中工业“三废”污染耕地 1000 万公顷，污水灌溉的农田面积已达 330 多万公顷。例如：某省曾对 47 个县和郊区的 259 万公顷耕地（占全省耕地面积的五分之二）进行过调查。其结果表明，75% 的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染趋势仍在加重。 一土壤重金属污染的定义 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。[1] 如下图为土壤环境质量标准值（GB15618—1995）单位: mg/kg

浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术

浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术 土壤是一个开放的缓冲动力学系统，承载着环境中50%～90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用，致使土壤中重金属含量逐年累积，明显高于其背景值，造成生态破坏和环境质量恶化，对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解，可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3]，从而影响产出物的生长、产量和品质，潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析，概述了土壤中重金属的来源，简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展，以期为土壤重金属污染修复提供参考。 1我国土壤重金属污染现状 随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展，一些企业盲目追逐经济利益，轻视环境保护，再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用，我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重，污染面积逐年扩大，危害人类和动物的生命健康。据报道，2008年以来，全国已发生100余起重大污染事故，其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤环境总状况体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548 万hm2土壤调查结果显示，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2，其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤

重金属污染土壤修复实施方案

重金属污染土壤修复实施方案 1工程内容 根据示范区内重金属污染区的地形地貌因子（地面坡度、覆土厚度、土层物质组成、灌溉条件）、土壤物理性质（容重、分散系数、初始入渗速度、孔隙度）、土壤化学性质（酸碱度、水溶性钙含量、氮磷钾含量）、生物因子（酶活性、微生物总量、呼吸强度）等指标，判定影响区域土壤修复与植被恢复的主要限制性因子。结合当地的气候条件及国内外相关重金属污染土壤治理修复研究技术等相关资料确定本次示范工程工程内容及总体思路： 将东岭锌业股份有限公司北侧兴隆场村涂家崖组10亩区域土壤污染严重的农田作为土壤重金属污染修复示范基地。对选取的示范基地首先进行土壤污染现状调查监测，在调查监测成果的基础上进行土地平整，一方面选取不同重金属富集植物种类及方法开展土壤重金属污染修复治理示范工作，另一方面选取不同淋洗剂采用土壤淋洗法治理修复受重金属污染土壤。对于植物修复技术，在示范区不同片区分别种植对重金属铅、镉、锌、砷等具有较强富集能的蜈蚣草、黑麦草、向日葵等绿色植物进行治理修复研究，其中，对种植向日葵片区开展在向日葵根部土壤混和添加不同人工合成的鳌合剂对比土壤重金属治理修复效果研究工作；对于物理化学修复技术中的淋洗法修复技术，在示范区内选取0.5亩土壤分别采用HCl、柠檬酸和Na2-EDTA三种常用淋洗剂和不同的淋洗次数等条件进行土壤

淋洗法重金属污染修复治理试验，利用一年时间初步取得示范治理成效，为区域土壤重金属污染治理修复工作全面开展打好坚实基础。2工程具体实施方案调查 2.1土壤现状调查监测 ①现状作采样工作图和标注采样点位图。 收集包括监测区域土类、成土母质等土壤信息资料。 收集工程建设或生产过程对土壤造成影响的环境研究资料。 收集造成土壤污染事故的主要污染物的毒性、稳定性以及如何消除等资料。 收集土壤历史资料和相应的法律（法规）。 收集监测区域工农业生产及排污、污灌、化肥农药施用情况资料。 收集监测区域气候资料（温度、降水量和蒸发量）、水文资料。 收集监测区域遥感与土壤利用及其演变过程方面的资料等。 现场踏勘，将调查得到的信息进行整理和利用，丰富采样工作图的内容。 针对示范区现状进行实地调查测量，确实示范区地形、地貌、面积、形状、地面坡度、覆土厚度、土层物质组成、灌溉条件、土壤物理性质、土壤化学性质、生物因子等指标。绘制示范区草图。 ②现状监测 根据初步调查结果，将示范区划分为近乎等面积的四个区块，在每个区块中心布设土壤环境质量现状监测采样点1个，共布设4个

重金属污染土壤修复方案

精心整理 重金属污染土壤修复方案 小组成员： 一、修复目标 一定区域内植被覆盖率95%以上，蜈蚣草种植2亩、黑麦草种植2亩、向日葵种植3亩、本土植物3亩。 （容量、1 2 1个，共布设4个监测点位进行土壤环境质量现状监测。 3、采样器具准备 工具类：铁锹、铁铲、圆状取土钻、螺旋取土钻、竹片以及适合特殊采样要求的工具等。 器材类、GPS、罗盘、照相机、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。

文具类：样品标签、采样记录表、铅笔、资料夹等。 4 采样、土壤采样样品流转、运输中防损、样品交接、样品制备、制样工具及容器、制样程序、风干、细磨样品、样品分装、样品保存。 五、土壤分析测定 1、测定项目 2 准确称取ρ1.19g/ml15mLHNO3ρ1.42g/ml10mlHF ρ为了达到良好的除硅效果应经常摇动坩埚。最后加入ρ1.67g/ml 冒尽。土壤分解物应呈白色或淡黄色) 斜坩埚时呈不流动的粘稠状。用稀酸溶液冲洗内壁及坩埚盖，温热溶解残渣冷却后，定容至100ml最终体积 3 标准方法(即仲裁方法) 六、土壤环境质量 1 I 他保护地区 上对植物和环境不造成危害和污染。 2、区块划分 特重污染区：采用淋洗法进行修复试验。 重污染区：采用螯合剂植物修复

一般污染区：采用富集性能好的植物 轻度污染区：采用本土现有植物修复 3、设计方案 4、田间管理 3次打药10 5、植物修复的栽植方案 式分片区开展种植。 1、施肥 2 ①、②、 3 ①、乔木栽植结束后做好管理。②、及 5cm1-2 5-10/m2,35-10g/m2,另早春及早秋应 6-7cm 4-10211月至31

生物炭在土壤污染修复中的应用

Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2020, 10(9), 746-750 Published Online September 2020 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/ba8603585.html,/journal/hjas https://https://www.wendangku.net/doc/ba8603585.html,/10.12677/hjas.2020.109113 生物炭在土壤污染修复中的应用 李燕1,2,3,4 1陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西西安 2陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安 3自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安 4陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西西安 收稿日期：2020年9月3日；录用日期：2020年9月16日；发布日期：2020年9月23日 摘要 健康的土壤环境是城市发展、农业生产、宜居人居环境建设的重要基础，也是保障区域生态环境安全的重要前提。城市快速发展和经济结构转型升级过程中产生大量污染土地，对土壤、空气等人居环境和人体健康产生不可忽视的影响，污染土壤修复治理是有限土地资源高效利用的必要选择。生物炭作为一种在土壤改良、能源生产、废物利用、污染物治理等方面具有积极作用的多孔吸附性物质，在土壤污染修复领域具有重要应用价值。 关键词 生物炭，土壤改良，土壤修复 Application of Biochar in Soil Pollution Remediation Yan Li1,2,3,4 1Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 2Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 3Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, The Ministry of Natural Resources, Xi’an Shaanxi 4Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an Shaanxi Received: Sep. 3rd, 2020; accepted: Sep. 16th, 2020; published: Sep. 23rd, 2020

土壤重金属污染状况及修复

土壤重金属污染状况及修复 中文摘要：重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物，动物和人体内累积，对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤重金属污染越来越严重，研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况，农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展，并针对各种修复方法，阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点，重点论述了植物修复的机理和应用，提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率，为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上，提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学—生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点，可提高复合污染的修复效率、降低修复成本，未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理，以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。 关键词：农田土壤；重金属；污染；修复技术 Abstract; Heavy metal pollution caused by toxic, easily in the food chain through plants, animals and humans in vivo accumulation of the ecological environment and pose a serious threat to human health. With the rapid development of industry, the widespread use of pesticides and fertilizers, agricultural soil heavy metal pollution is getting worse, research Soil Heavy Metal Pollution and Remediation Technology is important for the safety of agricultural products. Comprehensive Farmland Soil Heavy Metal Contamination at home and abroad, mainly from heavy metals in soils contaminated solid waste deposits and disposal of industrial waste atmospheric deposition, sewage unreasonable application of agricultural irrigation and agricultural materials. This paper reviews the related farmland abroad Heavy Metal Contaminated Soil Research Progress (physical restoration, chemical remediation, bioremediation, ecological agriculture and bioremediation) repair, and for a variety of repair methods, described its principle, to repair the condition, application examples its advantages and disadvantages, Focuses on the mechanism and application of phytoremediation, herbaceous and woody proposed bioremediation can effectively improve the efficiency of heavy metals in soils repair compound contaminated soil farmland soil heavy metals contamination fixes proposed a new way. Finally, the existing research and analysis based on the proposed joint repair techniques (such as bio-technology joint, joint technical and physical chemistry physical chemistry - Biotechnology United Technologies) can overcome the disadvantages of using a single repair means exist to some extent, can improve repair efficiency combined pollution, reduce repair costs, Future should further explore the mechanism of interaction between the United repair techniques, with a view to the comprehensive management of heavy metals in soils and pollution remediation provide a scientific basis. Keywords: Soil; heavy metal; pollution; repair technology 1 土壤中重金属的污染现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系，在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中，不可避免地会有外源重金属进入这个体系! 重金属对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气 中重金属的扩散、沉降、累积，含重金属废水灌溉农田，以及含重金属农药、磷肥的大量施用! 外来重金属多富集在土壤的表层!.工业生产上重金属释放到环境中的主要途径有采矿、冶炼、燃

土壤重金属污染综述

重庆文理学院环境管理学课程作业之三 综述报告 题目：土壤重金属污染综述 姓名：冯思特 学号：201204159007 班级：环科2班 成绩：

土壤重金属污染综述 摘要:土壤是生物和人类赖以生存和生活的重要环境。随着工业化的发展、城市化进程的深入，我国土壤环境污染不断加剧。土壤环境质量变化较大，土壤环境污染物种类和数量的不断增加，发生的地域和规模在逐渐扩大，危害也进一步深入。而土壤重金属污染是其中重要的组成部分，由于其不能为土壤微生物所分解，且污染具有蓄积性的特点，土壤一旦遭受污染，就难以在短时间内消除，从而对农产品的产量品质和人类的身体健康造成很大的危害【1,2】。 关键词：现状；来源；特性；修复方法 一.我国重金属污染现状 我国土壤重金属污染形势严峻。近年来，我国土壤重金属污染事件频发，不仅对耕地与农产品质量构成严重威胁，还直接损害了民众身体健康，影响社会稳定【3】。国务院批复的《重金属污染综合防治“十二五”规划》、近期印发的《国务院办公厅关于印发近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》(国办发〔2013 ] 7号)和《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》(国发〔2013]30号)中，都明确提出了攻克污染土壤修复技术和加强试点示范的要求。建设土壤重金属污染治理试点示范工程，加强修复技术体系研究和推广应用，防控和修复土壤重金属污染，提高土壤环境质量，保障生态环境与食物安全，已成为国家重大现实需求。 二.重金属污染主要来源 土壤重金属的来源主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。在自然情况下，土壤中重金属主要来源于母岩和残落的生物物质，含量比较低，一般不会对土壤一植物系统生态环境造成危害【4】。人为活动是造成土壤遭受重金属污染的重要原因，在金属矿床开发、城市化建设、固体废弃物堆积以及为提高农业生产而施用化肥、农药、污泥和污水灌溉的过程中，都可能导致重金属在土壤中大量积累。 三.土壤重金属的特性 3.1 重金属在土壤中的沉积 重金属能在一定的幅度内发生氧化还原反应，具有可变价态，因重金属的价态不同，其活性和毒性也不同；重金属易在土壤环境中发生水解反应，生成氢氧化物，也可以与土壤中的一些无机酸反应，生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物的溶度积【5】都比较小，使得重金属累积于土壤中，不易迁移，污染危害范围扩大的可能性较小，但却使污染区域内

重金属污染土壤修复精编

重金属污染土壤修复精编 High quality manuscripts are welcome to download

生物炭对重金属污染土壤修复的研究 1. 土壤重金属污染现状 重金属是指比重大于cm3的金属元素，主要包括锌（Zn）、银（Pb）、镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）、汞（Hg）和准金属砷（As）等。近年来，随着工业化、城市化的不断发展，工业活动、矿产的开采和冶炼、城市垃圾的处理、污水灌概、农药和化肥的不合理施用、机动车尾气的排放等人类活动导致大量重金属以各种不同的形式进入土壤，引起环境质量严重恶化。由于重金属不易在生物物质循环和能量交换中分解，土壤重金属污染不仅抑制作物生长发育，促成作物早衰，降低产量，并且还会通过食物链的富集、传递，危害人体健康。尤为严重的是，有毒重金属在土壤系统中所产生的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,一旦有毒污染物进入土壤，则极难清理出来。随着土壤重金属污染不断加剧，因土壤重金属污染造成的致病事件频发，重金属污染土壤的修复问题逐渐引起了人们的关注，逐渐成为土壤及环境领域的研究热点和难点。 目前，人类活动是造成重金属在土壤中累积的主要来源。比如，金属矿产资源的开发利用通常会使矿区及周边地区土壤重金属含量累积；农业活动中肥料和农药的不合

理施用也会造成土壤污染，以磷肥为例，由于磷矿石成分复杂，含有多种重金属，比如Zn、Cr、Pb、Cu等，在施入过程中一同被带入土壌，进而在土壤中富集。 2.重金属污染土壤修复研究进展 土壤重金属的生物有效性及其对环境危害程度不仅与其总量相关，还与其在 土壤中的赋存形态有关。而重金属污染土壤修复的主要技术手段是更大程度的减少土壤中重金属的总量和降低其在环境中的有效性。根据修复手段，土壤重金属修复技术大致可以分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。其中，物理修复是指通过物理手段对土壤重金属进行稀释、热挥发或者移除等，比如客土法、电热法等；化学修复是指通过外源添加修复材料或土壤自身物质改变土壤环境引起化学反应来达到治理的效果，比如淋洗法、添加改良剂等（凯迪电厂的炭化物就属于改良剂的一种，属于生物炭）；生物修复即利用生物体来实现土壤重金属的迁移转化，比如微生物修复、植物修复等。不同的修复技术各有优劣，如何因地制宜地选择修复技术是土壤重金属修复的研究方向之一。 重金属污染土壤原位修复是指向污染土壤中投加一种或多种物质，调节土壤理化性质，通过与重金属发生一系列反应，改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其生物活

土壤重金属污染的危害及修复教学提纲

土壤重金属污染的危 害及修复

土壤重金属污染的危害及修复 摘要:土壤重金属污染问题越来越引起人们关注,阐明了土壤中重金属污染的来源、污染情况及造成的危 害,主要综述了目前国内专家、学者对土壤污染及生物修复的研究进展,结合我国具体情况,提出一些自己的看法. 关键词:土壤;重金属污染;生物修复 土壤重金属污染是指人类活动将重金属加入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量,并造成生态环境恶化 的现象[1].环境污染方面所指的重金属主要指对农作物和人畜生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr、以及类金属As,还包括具有毒 性的Zn、Cu、Co,Ni、Sn、V等污染物,后者在常量下对作物和人体是营养元素,过量时则出现危害.加强土壤污染的化学及生态 研究对推动绿色食品和生态农业的发展具有重要意义. 1土壤中重金属元素的来源和污染状况 除了来自于土母质本身的重金属,土壤重金属污染主要来自于人类活动.研究表明:Pb、Cd、Hg、As与大气污染有直接关 系[2].来源于象汽车含铅汽油燃烧排放的尾气、工农业生产、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的气体,它们经过自然沉降和 雨淋进入土壤.公路、铁路两侧土壤中的重金属污染主要是Pb、Cr、Zn,Cu、Co、Cd等,大气汞的干湿沉降也可引起土壤中汞含 量的增高.

城市大量的工业废水流入河道,其中含有的许多重金属离子,随着污水灌溉、污泥施肥而进入土壤.太原、淮阳污灌区土 壤中重金属的含量自污灌以来逐年增高.广州市郊污灌区农田中Pb、Cd、Hg、Cr、As等重金属污染超过临界值,残留超标率分 别达16%、100%、68%、16%和52%[3、4].研究还表明:用城市污水污泥改良土壤,重金属Hg、Pb、Cr的含量明显增加,青菜中 的Pb、Zn、Cu、Cd、Ni也增加[5]. 胡永定[6]通过对徐州荆马河区域土壤重金属污染成因的分析和研究,发现Cd是由垃圾施用和农灌引起的,Pb、Zn、Cu、Cr 是由垃圾施用引起的,As是农田灌溉引起的,Hg是各种途径都有.另外城市生活垃圾、车辆废弃物、垃圾堆放场附近土壤中重 金属的含量都高于当地土壤背景值,如北京郊区某垃圾场周边土壤中Cd含量是对照组的8倍.金属矿山的开采、有色金属的 冶炼排放的废水、重金属冶炼矿渣的堆放,工厂烟囱的排放物等,随着降雨淋溶被带入水环境或直接进入土壤,都会成为土壤 重金属的来源.许多研究表明:随着磷肥、复合肥的大量施用,土壤有效镉的含量在不断增加,作物吸收镉量也相应增加.据马 耀华等对上海地区菜园土研究发现:施肥后,Cd的含量从0.1mgkg- 1上升到 0.32mg kg- 1.魏秀国等人通过对广州市蔬菜地 土壤重金属污染状况调查及评价发现:铅污染最为普遍,其次是砷污染;就污染的程度而言,镉污染最为严重,其次为砷[7].

中国耕地土壤重金属污染概况

中国耕地土壤重金属污染概况 摘要：依托收集的耕地土壤重金属污染案例资料，建立了我国138个典型区域的耕地土壤重金属污染数据库，并利用《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）中的二级标准作为评价标准，测算了我国耕地的土壤重金属污染概况。研究表明：（１）我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右；（２）耕地土壤重金属污染等别中，尚清洁、清洁、轻污染、中污染、重污染比重分别为68.12%，15.22%，14.49%，1.45%，0.72%；（３）８种土壤重金属元素中，Ｃｄ污染概率为25.20%，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生Ni，Hg，As和Pb土壤污染，但是Ｚｎ、Ｃｒ和Ｃｕ元素发生污染的概率较小；（４）辽宁、河北、江苏、广东、山西、湖南、河南、贵州、陕西、云南、重庆、新疆、四川和广西１４个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染的多发区域，特别是辽宁和山西的耕地土壤重金属污染可能尤其严重。 关键词：土壤污染；重金属；耕地；污染概率 过去的50年中，大约有2.2万ｔ的Cr，9.39×10５ｔ的Cu，7.89×10５ｔ的Pb 和1.35×10６ｔ的Zn排放到全球环境中，其中大部分进入土壤，引起了土壤重金属污染。随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、

重金属污染场地土壤修复标准(DB43T1165-2016)

ICS 13.020.01Z 05 湖 南 省 地 方 标 准 DB43 DB43/T1165-2016

目次 前言..........................................................................................................................................................II 1主要内容和适用范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3术语和定义 (1) 4土地利用类型 (2) 5标准分级 (2) 6目标污染物种类 (2) 7标准值 (2) 8监测要求 (3) 9标准实施 (4)

前言 为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，防治土壤污染，保护土壤资源和土壤环境，保障人体健康，加强重金属污染场地土壤环境保护监督管理，指导重金属污染场地土壤修复工作，制定本标准。 本标准由湖南省环境保护厅提出并归口。 本标准起草单位：湖南省环境保护科学研究院。 本标准主要起草人：陈灿、文涛、万勇、钟振宇、付广义。 本标准于2016年3月29日首次发布。

重金属污染场地土壤修复标准 1主要内容和适用范围 本标准规定了湖南省重金属污染场地土壤修复指标、限值和监测方法。 本标准适用于湖南省重金属污染场地土壤修复工程效果评价、验收。 对于有特殊要求的重金属污染场地，经省级以上人民政府环境保护行政主管部门批准，土壤修复工程效果评价、验收可参照《污染场地风险评估技术导则》。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB3838地表水环境质量标准 GB15618土壤环境质量标准 HJ25.1场地环境调查技术导则 HJ25.2场地环境监测技术导则 HJ25.3污染场地风险评估技术导则 HJ/T166土壤环境监测技术规范 HJ557固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 污染场地contaminated site 对潜在污染场地进行调查和风险评估后，确认污染危害超过人体健康或生态环境可接受风险水平的场地，又称污染地块。 3.2 土壤修复soil remediation 采用物理、化学或生物的方法固定、转移、吸收、降解或转化场地土壤中的污染物，使其含量或浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。 3.3 目标污染物target contaminant 在场地环境中其数量或浓度已达到对生态系统和人体健康具有实际或潜在不利影响的，需要进行修复的关注污染物。 3.4 修复目标值remediation target 污染场地经修复后，目标污染物应达到的规定指标限值。

生物炭对污染土壤的修复及作用机理研究

生物炭对污染土壤的修复及作用机理研究摘要：生物炭作为一个一种土壤改良剂，在应用的过程中不仅能够减少温室气体的排放，而且还能够改良土壤理化和生物性状，降低土壤中污染物质的含量、排解土壤中的毒性，从而实现对土壤的修复。文章在阐述土壤污染情况和生物炭内涵、特点、性质、材料、制备方法的基础上，结合各个文献报道的内容具体分析生物炭对污染土壤的修复方法，旨在为相关人员对生物炭的研究提供更多支持。 Abstracts：Biochar as a soil conditioner, a in the process of application can not only reduce greenhouse gas emissions, but also can improve soil physical and chemical and biological properties, reduce content of pollutants in the soil, to eliminate toxicity in the soil, so as to realize the restoration of soil. Articles on soil pollution and biochar connotation, characteristics, properties, the material, the preparation methods, on the basis of combining the literature reports the content of the concrete analysis of biochar repair methods for contaminated soil, to relevant personnel to provide more support for biochar research. 关键词：生物炭；污染土壤；修复；作用机理；研究 引入：目前土壤污染状况，来自公报，生物炭对污染土壤的修复作用（概述） 从《全国土壤污染状况调查公报》的全国土壤污染状况调查了解到全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量较差，加上频繁的农业活动、工业活动等也加重了土壤污染现象的发生。从土壤污染分布的情况来看南方土壤污染重于北方，重工业地区工业废弃地、工业废弃地、公园园区污染比一般地区的污染严重，土壤污染中镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。在这样的发展背景下，怎样控制和治理土壤污染，特别是重金属污染成为相关人们需要思考的问题。经过学者的调查研究发现生物炭能够有效缓解土壤中的重金属污染问题。生物炭是指生物残渣在低氧的状态下进行燃烧，燃烧之后形成多孔结构、低密度碳材料，从而使得生物炭具有不同的理化特点，能够对土壤中的酸碱环境、重金属污染问题进行改良、修复。为了更好的了解生物炭在土壤修复中的作用，加强人们对生物炭在防止土壤重金属污染中作用的认识，文章在介绍生物炭性质、属性、制备等基础上，对生物炭在 影响土壤理化性质、酸碱值、阳离子交换量、养分、污染转移、微生物群落等方面问题进行探究。 一、生物炭概述 （一）内涵和制备

【CN110014032A】一种农田土壤重金属污染的修复方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910351179.8 (22)申请日 2019.04.28 (71)申请人 北京建工环境修复股份有限公司 地址 100015 北京市朝阳区京顺东街6号院 16号楼 (72)发明人 王祺　郭丽莉　熊静　李书鹏　 何玮淑　宋倩　王蓓丽　阎思诺　 (74)专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250 代理人 李静 (51)Int.Cl. B09C 1/00(2006.01) B09C 1/08(2006.01) (54)发明名称 一种农田土壤重金属污染的修复方法 (57)摘要 本发明属于土壤保护技术领域，具体涉及一 种农田土壤重金属污染的修复方法。该方法采用 重金属钝化剂与土壤混合均匀，养护后种植第一 农作物，然后种植超富集植物，同时施加重金属 活化剂，再然后施加钝化剂，种植第二农作物后， 先施加重金属钝化剂可以有效降低重金属淋失 风险，同时避免重金属富集于农作物内，而后再 施用重金属活化剂，种植超富集植物，吸收重金 属，降低土壤中重金属的含量，植物根系未覆盖 范围内土壤中的重金属由于重金属钝化剂的存 在保持低淋失风险。本发明采用植物富集技术和 施加重金属钝化剂的方法既可以从根本上去除 重金属的问题，又可以在种植作物时对重金属进 行钝化处理， 提高了土壤的使用效率。权利要求书1页 说明书9页CN 110014032 A 2019.07.16 C N 110014032 A

权　利　要　求　书1/1页CN 110014032 A 1.一种农田土壤重金属污染的修复方法，其特征在于，包括以下步骤， 种植农作物前先将重金属钝化剂与土壤翻耕10-30cm混合均匀，养护12-17天； 春茬时期，种植第一农作物，待所述第一农作物收获后，种植超富集植物，同时施用重金属活化剂； 秋冬茬前收获超富集植物，然后再施加重金属钝化剂，翻耕10-30cm混合均匀，养护12-17天； 秋冬茬时期，种植第二农作物，收获所述第二农作物后，种植超富集植物的同时施加重金属活化剂或休耕至来年春茬前； 其中，所述超富集植物包括香根草、蓖麻、东南景天、龙葵、忍冬或密毛蕨；所述第一农作物包括小麦、蚕豆、玉米或大豆；所述第二农作物包括玉米、大豆、甘薯、谷子、花生或烟草。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化剂为改性蛭石、改性生物炭和改性海泡石中的至少一种。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述重金属钝化剂的用量为50-150kg/亩。 4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述活化剂包括腐植酸、聚天门冬氨酸、聚谷氨酸、衣康酸、山梨糖醇、柠檬酸、微生物菌剂和促根剂； 所述促根剂包括亚氨基二琥珀酸、[9,9-二(2-乙基己基)-9H-芴-2,7-二基]二硼酸和4-硝基苯基-β-D-纤维二糖苷中的至少一种； 所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、绿木霉菌、地衣芽孢杆菌、尿素酶芽孢杆菌、酵母菌、假单胞菌中的至少一种。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述活化剂中各组分的质量分数为，20-25％腐殖酸、15-20％聚天门冬氨酸、15-20％聚谷氨酸、15-20％衣康酸、8-10％山梨糖醇、8-10％柠檬酸、3-5％微生物菌剂和0.5-2％促根剂。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述活化剂的制备方法包括，将25％腐殖酸、20％聚天门冬氨酸、15％聚谷氨酸、20％衣康酸、8％山梨糖醇、8％柠檬酸，干燥、研磨后过筛去杂质，用水溶解，加入0.5％促根剂，混匀分散，喷雾干燥后加入3.5％微生物菌剂，制得粉状重金属活化剂。 7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述活化剂的用量为3-10kg/亩。 2

土壤重金属污染及其生物修复研究综述

土壤重金属污染及其生物修复研究综述摘要： 本文主要综述了土壤重金属污染的危害及影响，以及土壤重金属污染中用以去除在土壤中累积的重金属的各种生物修复技术、特点、机理等进行了综述。重点论述了植物、微生物、动物对重金属污染土壤的修复技术方面的研究进展，最后对生物修复的发展前景进行展望，并在此基础上提出了一些见解和看法。 关键词： 土壤污染；重金属；生物修复 土壤是人类赖以生存的基本条件。近年来，随着人口急剧增长，人类对土地资源的过度开发，导致土地质量下降、生产能力退化。而在农业生产中使用化肥与农药以及如生长激素等化学物质，土壤中某些成分含量过高，致使其物理、化学和生物学性质发生变化，土壤功能受到损害，微生物活动受到影响，土地肥力下降，影响农作物的产量与品质，威胁着人类的健康，也影响到国民经济的发展。目前,土壤重金属污染的总体形势相当严峻。目前，中国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积约占总耕地面积的15％。据不完全调查,全国受污染的耕地约有1000万km。据估算,全国每年因重金属污染而损失的粮食达1200万吨,直接经济损失超过200亿元。因此，寻找高效并对环境影响小的土壤污染防治和修复方法成为当务之急。 1.土壤重金属污染 1.1重金属土壤生态结构和功能稳定性的影响 大多数重金属在土壤中相对稳定，但是大量的重金属进入土壤后，就很难在生物物质循环和能量交换过程中分解，更难以从土壤中迁出，逐渐对土壤的理化性质、土壤生物特性和微生物群落结构产生明显不良影响，进而影响土壤生态结构和功能的稳定。大量研究证明： 重金属污染的土壤，其微生物量比正常使用有机粪肥的土壤低得多，且减少了土壤微生物群落的多样性。重金属对土壤污染程度的进一步加剧，使生物

土壤重金属污染现状及其治理进展

土壤重金属污染现状及其治理进展 摘要：土壤作为人类赖以生存的关键资源，在人类的生产生活中占据着至关重 要的位置。然而，现阶段我国土壤重金属污染问题日渐严重，引起社会各界的广 泛关注。毋庸置疑，土壤重金属污染一方面严重影响农作物的正常产量，另一方 面对人类的身体健康造成了严重的威胁。因此，怎样合理治理土壤重金属污染问 题成为当前重点研究的对象。本文针对现阶段我国土壤重金属污染现状加以分析，并提出相应的解决策略，希望能够保护我国土壤资源的良性发展。 关键词：土壤；重金属污染；污染现状；治理方法 1、何为重金属污染 重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。重金属指比重大于 5 的 金属，（一般指密度大于 4.5 克每立方厘米的金属），约有 45 种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、 锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并 非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒，汞，镉，铅，砷，铬称为“五毒”元素，含有汞、镉、铬、铅及砷等生物毒性显著的重金属元素 及其化合物对环境的污染较大。 2 重金属污染的特点 2.1重金属污染的特点 重金属产生毒性的浓度范围较低；一般情况下，重金属不能被微生物降解， 只能发生形态的转化；毒性与存在的形态和价态有关；重金属污染多为复合污染，来源较为复杂，常以无机和有机混合物的形式进入环境，同时含有多种金属，共 同产生一定的协同作用或拮抗作用，对生物和生态系统产生影响；重金属通过食 物链进行生物放大，进入人体，对人体产生慢性中毒。 2.2 重金属污染在土壤中的特点 在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分：一是土壤环境中重金属自身 的特点，二是区别与水体和大气等介质中的特点。重金属在土壤中形态变换较为 复杂，多为过渡元素，有着较多的价态变化，且随环境 Eh，pH 配位体[2]的不同 呈现不同的价态、化合态和结合态，毒性与价态和化合物的种类有关，有机态比 无机态的毒性大；重金属在土壤环境不易被察觉，不会降解和消除，迁移转化形 式多样化，分布呈区域性；在生物体内积累和富集，在人体内呈慢性毒性过程。 3土壤重金属污染的现状 根据相关调查研究表明，现阶段我国约有近 20% 的土地已经受到了严重的重 金属污染，其总计面积约为 0.11 亿 km2，其将引起的后果不堪设想。不仅如此， 我国农业粮食产量正在以每年一千万吨产量的速度持续锐减，遭受重金属污染的 粮食产量达到了上千万吨，直接导致经济损失达到 200 亿余元。土壤重金属污染 详细的表现如下： 3.1土壤重金属污染呈现区域性分布 根据可靠数据调查表明，我国土壤重金属污染总体呈现区域性分布的现象。 其中，我国的东、中、西部地区由于区域不同，污染程度存在一定的差异性，以 中部地区污染较为严重，东部与西部地区的污染相对较弱。究其原因在于，中部 地区的煤炭矿区与金属矿区较多，其开采过程中导致土壤受到重金属的污染。

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的植物修复 3 屈　冉1,2 　孟　伟1 　李俊生 133 　丁爱中2　金亚波 3 (1中国环境科学研究院,北京100012; 2 北京师范大学水科学研究院,北京100875; 3 广西大学农学院,南宁530005) 摘　要　土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环 境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作。本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合的修复方法,着重介绍了重金属超富集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs )的合成。生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点。关键词　土壤污染;重金属;植物修复中图分类号　X131.3　文献标识码　A 文章编号　1000-4890(2008)04-0626-06Research progress on phytore m ed i a ti on of heavy m et a l con t am i n a ted so il 1QU Ran 1,2 , ME NG W ei 1,L I Jun 2sheng 1,D ING A i 2zhong 2,J IN Ya 2bo 3(1 Chinese R esea rch A cade m y of En 2 vironm ental Sciences,B eijing 100012,Ch ina;2 College of W ater Sciences,B eijing N or m al U niver 2 sity,B eijing 100875,Ch ina;3 A g ricultu ral College of Guangxi U niversity,N anning 530005,Chi 2na ).Ch inese Journal of Ecology ,2008,27(4):626-631.Abstract:The conta m inati on har m by s oil heavy metals is extensive .The cost of traditi onal phys 2ical and che m ical re mediati on methods is expensive .Moreover,the disturbance of traditi onal methods on envir onment is severe .It has been p r oven that phyt ore mediati on ismore effective than other methods and easily operated .This paper discussed the phyt ore mediati on technique of single p lants,co mbinati on of p lants and m icr obes,as well as combinati on of p lants and che m ical treat 2ment,and e mphatically intr oduced the research of hyperaccumulati on p lant and the synthesis of phyt ochelatin (PCs ).It is f orecasted that future disquisitive e mphases are the app licati on of bi o 2chelat or al ong with co mbinati on re mediati on of ani m als,p lants and m icr obes .Key words:s oil conta m inati on;heavy metal;phyt ore mediati on . 3国家自然科学基金项目(30440036)和中国环境科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务专项资助项目(30770306)。33通讯作者E 2mail:meng wei@craes .org .cn 收稿日期:2007206224 接受日期:2007212203 土壤是人类及众多生物赖以生存繁衍发展的物 质基础之一。污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中,当其积累到一定程度、超过土壤自净化能力时,土壤的生态服务功能将降低,进而对土壤动、植物以及微生物产生影响。重金属是土壤重要污染物之一。粗略统计,在过去的50年中,排放到全球环境中的Cr 212×104 t 、Cu 9139×105 t 、Pb 7183×105 t 和Zn 1135×106t,其中大部分进入土壤,致使 世界各国土壤出现不同程度的重金属污染(Singh,2003),中国土壤的重金属污染也十分严重(王新和周启星,2004)。土壤中的重金属离子可以作为中 心离子与土壤中的水、羟基、氨以及一些有机质中的某些分子形成螯合物,并在土壤中迁移转化,易于被植物或微生物吸收利用,继而通过食物链进入人体,引起各种生理功能改变,导致各种急慢性疾病,如慢性中毒、致癌和致畸等。因此,有必要开展土壤重金属污染的生态修复。 传统的土壤重金属污染修复技术有排土填埋法、稀释法、淋洗法、物理分离法和化学法等。在20世纪80年代初期,土壤重金属污染的植物修复开始起步,目前关于这方面的研究比较多,是一项有发展前景的修复技术。与传统的处理方式相比,植物修复的主要优点是成本低,处理设施简单,适合大规模的应用,利于土壤生态系统的保持,对环境扰动小, 具有美学价值等特点。植物修复是生物修复(bi ore 2 生态学杂志Chinese Journal of Ecol ogy 2008,27(4):626-631