新华刚2010年10月25日《河南6城市堆放52万吨铬渣数十年，致持久污染》一文指出，河南6处铬渣堆共计52万吨，其中最小的在新乡，2.84万吨，最大的在义马市，32.5万吨，义马的铬渣量占全省的67％。铬渣中含有致癌物铬酸钙和剧毒物六价铬，这些铬渣堆大多没有防雨、防渗措施，经过几十年的雨水冲淋、渗透，正一天天地成为持久损害地下水和农田的污染扩散源。
新华网2011年11月11日的文章《调查组专家解读蓬泶19-3油田溢油事故原因凋查结论》指出，蓬莱19-3油田溢油事故联合调查组在2011年11月11日公布的事故调查结果显示：康菲石油中国有限公司在蓬莱19-3油田生产作业过程中没有执行相关方案，事故定性为“重大海洋溢油污染责任事故”。
中广网2010年7月14日题为《紫命矿业渗漏污染，福建汀江渔民生计受损》的文章说，2010年7月3日，紫金矿业集团发生污水渗漏事故。福建汀江流域数百万斤鱼类死亡。当地政府虽然以平均每斤6块的价格收购渔民所有的鱼，基本能补偿渔民在鱼上的损失，但渔民的投资并没有得到补偿，同时汀江今后将禁止养鱼，不少断了生计的渔民对未来感到茫然。
央视《新闻1+1》2011年8月15日的节目《迷雾重重的“铬污染”》，报道了云南曲靖陆良化工实业有限公司5000多吨工业废料铬渣非法倾倒导致污染的事件。住在附近的兴隆村村民王建有说，村内每年至少有6至7人死于癌症，自己也是肺癌晚期，兴隆村已经成为远近闻名的“死亡村”。村民怀疑这和附近的化工厂污染有关。
重金属污染困境
光明网2012年2月8日的文章《隐藏在广西龙江镉污染事件之下的原罪》指出，地处广西西北部的河池市被誉为中国有色金属之乡，境内锡、锑、锌、铟、铅等矿产储量丰富，已探明有色金属40余种，储量价值700亿美元。这些矿藏大多伴生有砷、镉等重金属矿物。目前。河池有规模以上采选企业41家，规模以上冶炼加工企业31家，在全市亿元产值以上的42家企业中，有色金属企业就占了19家。有色金属带来大笔财富的同时，也带来了严峻的环境问题，有色金属的开采及冶炼对当地环境造成了包括土壤、水源在内不同程度的污染。
龙江镉污染事件在当地并非首发。2001年至今。河池已发生至少3起特大砷污染事故，其中2008年10月3日发生在河池市郊区的砷污染水源造成附近村民450人尿砷超标。此次镉污染事件中被怀疑为污染源企业的金河矿业股份有限公司曾在官方2009年涉砷企业整治行动中收到过整改通知。
2006年河池市未完成减排任务，2008年被国家“区域限批”，暂停新项目审批。不过作为广西有色金属工业重要基地，有色金属采选冶炼及加工业仍然是河池市工业经济和财税的重要增长点。
新华网2011年10月16日的文章《重金属污染危害“升级”》说，从频频发生的“血铅事件”到震惊全国的“镉米风波”，我国重金属污染警钟频频敲响。据了解，在湖南、辽宁、内蒙古等省区，我国重金属污染正由大气、水体向土壤污染转移，土壤重金属污染已进入到集中多发期；同时，重金属污染出现了工业向农业转移、城区向农村转移、地表向地下转移、上游向下游转移，从水土污染到食品链转移。由逐步积累的污染正在进入突发性、连锁性、区域性的爆发阶段。
《人民日报・海外版》2011年6月4日发表文章《重金属污染事件频发，中国环境形势依然严峻》称，中国目前重金属污染形势比较严峻。从环保部当天的《2010年中国环境状况公报》看，一是地表水污染较重。虽然全国地表水国控断面高锰酸盐指数年均浓度为4.9毫克／升，比2009年下降3.9％，比2005年下降31.9％，但是全国地表水污染依然较重。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系总体为轻度污染。其中，长江、珠江总体水质良好，松花江、淮河为轻度污染，黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。
二是农村环境相当严峻。中国环保方面城乡差距非常明显，农村的环境基础设施建设严重滞后，环境管理的基础也很薄弱，法规标准很不完善，监管能力严重不足。农村环保欠账过多，据第一次全国污染源普查，农村的污染排放已经占到了全国的“半壁江山”，其中COD(化学需氧量)占到了43％，总氮占到了57％，总磷占到了67％。
新华网2011年2月23日的文章《中国农地污染日益严重，官员看报告后称无力治理》指出，国土资源部称，中国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失超过200亿元。
2009年中国食品安全高层论坛报告上的数据显示，我国1／6的耕地受到重金属污染，重金属污染土壤面积至少有2000万公顷。中国农业大学食品工程学院院长罗云波称。食品中药物残留和重金属对我国食品安全的潜在影响巨大。其中，铅和镉污染问题突出，有36％的膳食铅摄入量超过安全限量，特别是皮蛋的含量比较高。国家疾控中心曾对1000余名0～6岁儿童铅中毒情况进行免费筛查、监测，结果显示，23.57％的儿童血铅水平超标。
重金属污染不仅仅威胁着企业周边的人群，这个“隐形杀手”还在不知不觉中侵蚀着我们的躯体。我们和我们的后代，正在承受牺牲环境、盲目发展经济带来的严重后果，而且由于重金属污染已经渗透到生活中的每一个环节，我们几乎无处可去、无路可逃。
重金属污染频现之因
《经济参考报》2011年10月14日发表的文章《土壤重金属污染加剧处集中多发期，地方政府片面追求GDP之祸》说到，我国重金属污染的主要来源是化工和矿山。上世纪80年代中期以来，国内采矿业的粗放式发展方式，加上科学技术落后、环保投入不足与意识不强、资源盲目开发，滥挖滥采使得云南、广西、湖南、四川、贵州等重金属主产区的土地被日渐污染。
而在东部沿海经济发达地区，重金属污染则来自于工厂。国内30多家环保组织联合的《2010IT品牌供应链重金属污染调研》称，IT企业重金属污染居首。一项由原国家环保总局进行的土壤调查结果显示，广东省珠江三角洲近40％的农田菜地土壤遭重金属污染，且其中10％属严重超标。
农业、养殖业也成了重金属污染源。根据《湖南省洞庭湖区生态地球化学调查评估报告》中对宁乡、益阳等6个研究区的镉输入土壤的途径分析：来自灌溉水的镉输入约为每亩0.013克，而来自磷肥的为每亩0.11克，镉输入后者比前者超过近10倍。
在一些小规模的养殖场，人们常常在猪、鸡等农畜的饲料中添加含砷制剂，因为这种重金属可以杀死猪体内的寄生虫，促进牲畜生长。这些牲畜的粪便又是农民乐于使用的有机肥料。当含砷的肥料被堆积入田时，肥料内的重金属就会悄无声息地潜入地下。并随着耕种传递到农作物中。人们吃掉了这些重金属污染的饲料喂养的猪，又吃掉了被重金属污染的土壤中种植出来的蔬菜和粮食，有些人甚至还喝着被重金属污染的
地下水，人体就这样被二度污染、甚至三度污染。
此外，一些地方政府错误的“发展观”与“政绩观”阻碍着重金属污染防治。环境专家认为，与资金、技术上面临的难题相比，防治土壤重金属污染的关键更在于遏制地方政府片面追求GDP增长的冲动。湖南省环保厅2010年6月通报显示，自2009年9月起。湖南省和衡阳市两级环保部门对耒阳市先后下发8次整改令。要求耒阳市对所属遥田镇多家存在严重重金属污染隐患的企业实施淘汰关闭，但8次整改均没有得到有效执行。
《检察日报》2012年2月9日发表题为《广西镉污染：需要检讨的还有环境法》的文章。文章指出，这起镉污染事件的发生，进一步暴露出我国目前已有的环境污染灾害风险防范制度的空白以及缺陷。仅以我国环境保护领域最具综合性与基本性的《环境保护法》为例，自1989年修订后，《环境保护法》已历经20余年未被修订。随着经济发展、环境形势的变化，这部法律的缺陷也日益显现，立法缺乏广度和高度，没有充分体现可持续发展的环境保护思想和与时俱进的内容。比如对于公民参与，法律只原则性规定了公众享有检举权、控告权等，而环境知情权、环境请求权、公众监督权等都没有得到体现；缺乏对行政审批部门或监督管理人员的法律责任规定。这就纵容了一些地方政府遇到经济发展与环境保护冲突时，往往采取牺牲环境换取GDP的发展。
重金属污染解决之道
中国网2011年4月13日的《重金属污染难降解，治理待突破须防治相结合》指出，中国农科院农业资源与农业区划研究所土壤研究室副主任杨俊诚表示，土壤污染，必须防治结合，首先严把入口，完善监管，尽量杜绝污染源；再有就是治理，尽管当前针对重金属对土壤的治理很难，但还是有所突破的。
据了解，在湖南郴州、云南、广西等地开展产业化示范工作的“蜈蚣草”种植已经在被重金属污染、无法耕种的土地上取得了成效，因此“蜈蚣草”也被称为“土壤清洁工”。“蜈蚣草”吸收土壤中砷的能力相当于普通植物的20万倍，通过“蜈蚣草”的吸附、收割，3至5年内，被污染的土地就可“恢复健康”。
凤凰网2011年6月4日的题为《环保部称中国农村环保欠账过多，重金属污染频发》的文章指出，为了解决农村突出的环境问题，从2008年开始，中央实施农村环境综合整治“以奖促治”政策。3年来，中央财政共投入40亿元，带动地方的社会资金超过80亿元，一共整治了6600多个村庄，有2400万农民直接受益。未来5年内。环保部门还将制定全国农村环境保护规划，推动畜禽污染防治条例和土壤污染防治法的出台，力争在饮水安全、污水处理、垃圾处置、土壤保护、畜禽养殖污染防治这5个方面取得积极进展。
中新网2011年12月22日的文章《2012年中国将对重金属污染进行集中整治》指出，环境保护部部长周生贤21日在全国环境保护工作会议上表示，2012年将全力做好重金属污染防治工作，将对重点防控地区、行业和企业，进行集中治理。
周生贤表示，将加快实施《重金属污染综合防治“十二五”规划》，印发规划实施考核办法，对重点防控地区、行业和企业，进行集中治理。对有色金属矿采选冶炼业、含铅蓄电池业、皮革及其制品业进行风险排查，妥善处理解决铬渣堆存等重金属污染历史遗留问题。严格落实各项防治要求，对达不到要求的企业，一律停产整顿，直至关闭取缔。
据介绍，2011年，国务院批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》，提出了控制目标，明确了重点防控地区、行业和企业。各省(区、市)已编制完成重金属污染综合防治规划。环保部下发《关于加强铅蓄电池及再生铅行业污染防治工作的通知》，全面开展涉铅行业排查整治，首次将该行业所有企业的环境信息向社会公开，接受监督。目前，全国80％以上的铅蓄电池企业被关闭或处于停产中，整治力度之大前所未有。
“据说每个中国人死了，倒在地上，拍扁了就是一张元素周期表，还是重金属含量很高的那种。”
因为“镉米事件”的频发，土壤重金属污染，这个因其隐蔽性而长期未受足够重视的问题，引起了公众的聚焦，一时间重金属似乎成了生命不能承受之“重”。事实上，随着我国城市化的推进，化工污染成为重大污染源。苯、酚、磷类有机污染及镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染严重，在对空气、水体造成污染的同时，也成为土壤中长期存在的“毒瘤”。
不少专家指出，重金属无论是污染水体，还是污染大气，最终都会回归土壤，造成土壤污染。
于是，一个无法回避的严峻事实是，在经过几十年的沉淀后，我国土壤重金属污染正进入集中多发期。
各种污染最终回归土壤“摆上桌”
据了解，土壤中的重金属主要来自工业企业排放的废水、废渣和废气。以种出“镉大米”的湖南为例，官方数据显示，湖南全省受重金属污染的土地面积达2.8万公顷，占全省总面积的13%。
作为全国闻名的有色金属之乡，湖南重金属污染的历史包袱异常沉重。在衡阳常宁水口山、株洲清水塘、湘潭竹埠港等涉重金属企业密集地区，许多耕地早已不适合继续耕种。当地环保官员表示，以前工业污水直接排入湘江，农民则用这样的水灌溉农田，日积月累，造成了周边土壤重金属含量超标。而此次“镉大米”事件，也许只是当地土壤重金属污染的冰山一角。
农业部农产品产地土壤重金属污染防治专家组成员、中国农业科学院资源与区划所研究员陈世宝表示，土壤是各种污染物废物的处理场所，重金属无论是污染水体，还是污染大气，在经过了迁移、转化后，最终都会回归土壤，造成土壤污染。
“其中，重金属污染耕地带来的直接后果是耕地质量下降，包括土壤的环境质量、肥力质量和健康质量的下降，导致农产品的品质下降，出口受限，同时对人体健康带来潜在危害，因而备受关注。”陈世宝说。
国土资源部曾公开表示，中国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失超过200亿元。而这些粮食足以每年多养活4000多万人。
来自“美杂志称中国移民体内重金属超标”的博文近日在微博中流传。博文称，去年，刊登在美国《移民与难民研究》杂志上的一份关于“纽约健康和营养检测调查报告”显示，来自中国大陆的移民血液中铅、镉、汞等重金属含量高于来自其他亚洲地区的移民。铅比其他亚洲新移民高出44%。
陈世宝表示，对于人体摄入危害物质的剂量或风险值，每个国家都根据自己国家的科技、经济技术水平及饮食结构等制定了相应的限量值，“我国也有对应的农产品食品限量值（2005版）。我国大米镉的限量值是0.2毫克/千克，这个标准要严于日本、欧洲等发达国家。”
中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌则在接受媒体采访时表示，“从污染面积上看，国内专家认为镉污染最严重，但如果从健康风险评估角度，我认为是类金属砷污染，因为砷的致命剂量非常小。”
土壤污染秘而不宣或怕引恐慌
在中国，到底有多少被重金属污染的土地，并没有一个官方的权威数据。翻开过往报道，对于土壤重金属污染的程度更是众说纷纭。仅有的一份比较权威的数据，则来自2011年10月25日，环保部部长周生贤在十一届全国人大常委会第二十三次会议的正式报告。其中提到，中国土壤环境质量总体不容乐观，中国受污染的耕地约有1.5亿亩，占18亿亩耕地的83%。
早在2006年到2010年，国家环保部与国土资源部便组织了一项耗资10亿的全国性土壤污染调查，只不过迄今为止调查结果始终未向公众公布。
今年1月，北京律师董正伟向环保部提交了申请全国土壤污染状况调查方法和数据的信息公开。1个月后，环保部以国家秘密”为由，拒绝了他的申请。6月，环保部公布的《2012年中国环境状况公报》也称，已经完成全国土壤污染状况调查。然而，相关信息依旧未公开。
对此，业内专家纷纷揣测土壤污染秘而不宣的原因：一是认为掌握的数据不是非常完整和准确，二是担心一旦公开很有可能会引起大量人群的恐慌。
“现在我们有太多的未知。”2013年陕西“两会”期间，省政协委员、西安交通大学李香菊教授提交了《加强“毒地”危害治理刻不容缓》的提案。李香菊表示，首先，我国耕地受重金属污染的程度、污染元素种类、污染面积均是未知；其次，修复目标，如何才算修复好，都不清楚。
由于土壤污染底数不清，导致污染原因、种类、范围和程度也成为盲点，防治措施也相应缺乏针对性。李香菊表示，“毒地”缺乏历史档案，信息透明度低，成为“毒地”害民的帮凶。土壤污染关系到农产品质量，涉及到食品安全，是重大的民生信息，在重大的民生问题上，公众有知情权，对其信息公开化是政府对民众的负责，“首先要建立‘毒地’档案，详细记录‘毒地’的污染类型、受污面积、污染程度，明确限制土地的用途等，禁止未经评估和无害化治理的污染场地进行土地流转和开发利用，不能在不透明的情况下以牺牲施工工人和居民的健康权利为代价。”
国土资源部正在绘制土壤重金属“人类污染图”
没有确切数据，专家们也只能用碎片拼接大致图谱，他们一致认可的是，南方比北方严重，重金属污染是土壤的头号杀手，工业化程度越高的地区重金属污染越严重。从我国西部（成都平原）向中部（江汉平原），至南部（珠江三角洲）地区，重金属污染呈逐渐加强的趋势，表现为分布面积增大，含量强度增高、元素种类增多。
从目前来看，全国多目标的区域地球化学的调查项目也已经发现，局部地区的土壤污染是严重的。比如说长江中下游的某些区域普遍存在镉、汞、铅、砷等异常。城市及其周边普遍存在汞和铅异常，而部分城市明显存在放射性异常。湖泊有害元素富集，土壤酸化严重。
研究证实，镉、汞等重金属元素与人类污染存在密切关系。重金属元素在土壤表层明显富集并与人口密集区、工矿业区存在密切相关性。和1994年左右采样相比，土壤重金属污染分布面积显著扩大并向东部人口密集区扩散。
幸而，近日有好消息传来：国土资源部、中国地质调查局表示，将全面会诊土壤重金属污染现状，正在绘制土壤重金属“人类污染图”。
据悉，我国正建立涵盖81个化学指标（含78种元素）的地球化学基准网：以1∶20万图幅为基准网格单元，每1个网格都布设采样点位，每个点位各采集1个深层土壤样品和1个表层土壤样品，深层样品来自1米以下，代表未受人类污染的自然界地球化学背景：表层样品来自地表25厘米以浅，是自然地质背景与人类活动污染的叠加。用表层含量减去深层含量，即得出重金属元素“人类污染图”。
土壤污染后修复要一百年
更坏的消息是，土壤被污染后我们无法指望它像空气和水一样自我修复。
“理论上说，重金属污染土壤是可以被修复的，但完全恢复其生态功能很难。”陈世宝告诉记者，目前世界各国针对重金属污染土壤提出的修复措施有很多种，污染土壤修复主要包括2大原理：遏制（in-aituremediation）与去除（reinove，ex-situ）。基于上述2大原理，污染土壤修复主要有隔离包埋、固化稳定、热冶分离、化学稳定、电动修复、客土和翻土、土壤淋洗及生物修复等（包括植物修复），但每种措施都存在一定的应用局限性。
“重金属一旦进入土壤，再进行修复非常困难，需要花费大量的时间和经费。针对我国污染农田污染特点：（程度低、面积大、需安全持续利用等），原位化学钝化（以降低重金属在土壤-植物系统中的迁移转化为核心）技术由于其经济有效、修复时间快、易于操作、适用范围广等优点，比较适合我国重金属污染农田的修复，具有较好的环境、经济和社会效益，并且已取得重要进展。”陈世宝说。
以上世纪70年代日本富山县土壤修复为例，一共863公顷（12945亩）农田，总共投入3，4亿美元，花费了33年时间进行客土法修复完成，平均每亩修复费用近18万元人民币。
值得注意的是，日本对于大米的镉限量标准为0.4毫克/千克，而我国镉米限量值仅为0.2毫克/千克，健康风险控制是要严于其他发达国家的，大米中镉限量标准严，意味着土壤中镉的质量标准也相应地严格。
陈世宝表示，以日本镉污染土壤修复案例来说，如果按照我国大米镉标准，那么修复成本和时间将更加巨大，修复措施也更加困难。
从中国现实操作来看，污染场地修复的资金来源大致可以分为4类：地块的原业主方、地块的获得方、地块的修复方BT模式（Build和Transfer的缩写形式，意即“建设-移交”，是政府利用非政府资金来进行基础非经营性设施建设项目的一种融资模式）垫付、相关贷款与基金。
李香菊则强调，要强化土壤修复中政府的主导责任。对于环境污染，无论出于“谁受益谁治理”，还是出于“谁污染谁治理”，在不少污染土壤的国有、集体企业已经破产的情况下，政府作为产权所有者应承担修复责任。管住源头防止先污染后治理
业内专家们一致认为，当务之急是控制源头污染。
“在重金属污染防治中，须源头控制-过程阻断-末端治理相结合，其中，源头控制是关键。‘千万要防止再走先污染后治理’的经济发展之路，这也是目前我国所提倡的生态文明的核心内容之一。”陈世宝说。
好在国家层面已开始意识到这个问题的严重性，出台了一系列政策措施，
2011年，国务院批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，规划将内蒙古、江苏、河南、江西、湖北、湖南、广东、广西等14个省区列为重点治理省区，有138个区域被列为重点治理区域，采矿、冶炼、铅蓄电池、皮革及其制品、化学及其制品五大行业的4452家企业被纳入重点监控。同时，中央财政专门设立了重金属污染防治资金。
据了解，3年来，国家已经拿出了97亿元支持重金属污染治理，在以打击重金属违法企业为主的环保专项执法行动中，全国31个省（区、市）政府近两年已关闭了1000多家重金属污染严重的企业。
另根据《全国土壤环境保护“十二五”规划》，十二五期间，用于全国污染土壤修复的中央财政资金将达到300亿元，包括受污染农田、城市棕色地块及工矿区污染场地。
关键词：矿区重金属污染物理修复化学修复生物修复
Theresearchprogressofremediationmethodsonheavymetalcontaminatedmininglands
ZHANGZhi-Ming,HUANGZhan-Bin,SHANRui-Juan,SUNPeng-Cheng
SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing,100083,China
Abstract：Theproblemofheavymetalpollutioninprocessingofmineralresourcedevelopmentbecomesserious,andtheremediationmethodisaveryimportanttopic.Thispaperanalyzedthemethodsofphysicalremediation,chemicalremediationandbiologicalemediationforheavymetalremediationinmininglands,andpointsoutthecharacteristicsofeachmethod.Byanalyzing,thearticleproposedthatjointremediation,phytoremediation,andchemicalmodifiedmaterialsremediationareimportantdirectionsofheavymetalcontaminatedsoilremediation.
Keywords:miningland;heavymetalpollution;physicalremediation;chemicalremediation;biologicalremediation
1.引言
我国矿产资源丰富，为国家经济建设做出了巨大的贡献，是工业经济的重要支柱，促进了社会进步，但在矿产开采和冶炼过程中也存在一系列严重的环境问题。
首先，矿产开采会占用大片土地，并可能造成地质灾害。在采矿的过程中产生大量的矿渣，包括选矿渣、尾矿渣及生活垃圾等。据统计，中国铁矿石开采经选矿后68%以上为尾矿，黄金矿开采选矿后几乎100%为尾矿[1]。超过90%的矿区废弃物采取堆放处理，占用了大片的土地。我国矿山多为地下开采，常常导致地表裂缝与塌陷，严重危及到地表的人类活动。
其次，矿山开采过程破坏生态环境，造成环境污染。矿区大片植被遭到破坏，表土剥离，加剧了水土流失，引起了土壤退化，导致生态失衡。矿产开采中产生的废弃物成分复杂，含有大量的酸性、碱性或有毒的物质，这些物质能对周边地区造成严重的影响。
许多矿物有重金属伴生，矿物开采过程中常产生重金属污染。重金属具有长期性，稳定性和隐蔽性的特征，同时重金属元素会在植物体内积累，并通过食物链富集到动物和人体中，诱发癌变或其他疾病[2]，危害人类健康。如铅中毒会影响人的神经系统、造血系统和消化系统等，镉中毒则会引起骨痛病。矿区土壤重金属污染已不容忽视，到了亟待解决的地步。
矿区固体废弃物和矿山酸性废水是矿区土壤中重金属的主要来源。尤其是在Pb/Zn矿、Fe/S矿的开采过程中,尾矿废石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。而酸性废水则使矿区中的重金属元素活化，以离子形态迁移到矿区周边的农田土壤或河流中，导致土壤和河流中重金属含量远远超过背景值[3]，影响农产品品质和饮水健康。另外，在矿石采矿、运输及排土过程中，尘埃污染也是矿区周边土壤中重金属的一个来源。
在发达国家和地区，矿区废弃地治理已达50%以上[4]，而我国还不到10%。近年来，我国开始重视矿区重金属污染的治理，如中国污染场地修复科技创新与产业发展论坛中来自全国各地的重金属污染场地修复专家一起商议湖南重金属污染矿区的治理措施，并对各方法的实用性做了分析。土壤重金属的各个修复方法可以降低重金属的浓度或生物可利用度，降低对生态环境及人类健康的危害。
重金属污染土壤的修复中，方法的选择至关重要。本文在阐述了重金属污染土壤的基本修复原理后，着重分析了土壤重金属污染的物理修复法、化学修复法和生物修复法，为土壤中重金属的去除、固化及钝化提供了理论依据。
2.重金属污染土壤的修复技术
国内外用来修复土壤污染的方法较多，在具体的应用过程中多为交叉使用，一般分为三大类，即物理修复方法、化学修复方法和生物修复方法[5]。其修复原理如下：
（1）加入化学改良剂转化重金属在土壤中的存在化学价态和存在形态，使其固化或钝化。或者采用物理修复等方法，使重金属在土壤中稳定化，降低其对植物和人体的毒性；
（2）利用重金属累积植物、动物、微生物吸收土壤中的重金属，然后处理该生物或者回收重金属；
（3）将重金属变为可溶态、游离态，然后进行淋洗并收集淋洗液中的重金属，达到降低土壤中重金属含量的目的[5]。
3.物理修复法
物理修复法是基于机械物理的工程方法，它主要包括客土、换土和翻土法、电动修复法和热处理法三种。
3.1客土、换土和翻土
客土法是指向被重金属污染的土壤中加入大量干净土壤，覆盖在土壤表层或混匀，使重金属浓度降低至低于临界危害浓度，从而达到减轻污染的目的[6]。对移动性较差的重金属污染物（如铅）采用客土法时，相对较少的客土量也能满足要求，可减少工程量。
换土法是指把受重金属污染的土壤取走，代之以干净的土壤。该方法适用于小面积严重污染的地区，以迅速地解决问题，并防止污染扩大化。此方法要求对换出的受污染土壤进行妥善处理，以防止二次污染[7]。
翻土法是指深翻土壤，使表层的重金属污染物分散到更深的土层，达到减少表层土壤污染物的目的。
在矿区重金属治理的过程中，换土法治理较为彻底，而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金属污染物，相反把重金属继续留在土壤中，因此这两种方法只适用于移动性差的重金属污染物，以免土壤中重金属污染物对地下水造成污染。
3.2电动修复
电动修复法是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种治理土壤污染的原位修复方法，该方法近年来在一些欧美发达国家发展很快。它适合修复低渗透粘土和淤泥土，可以控制污染物流向[8]。
在电动修复过程中，利用天然导电性土壤加载电流形成的电场梯度使土壤中的重金属离子（如铅、镉、锌、镍、钼、铜、铀等）以电迁移和电透渗的方式向电极移动，然后在电极部位进行集中处理。郑喜坤等[9]在沙土上的实验表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率可达90%以上。该方法不搅动土层，且修复时间较短[10]，是一种可行的修复技术。
3.3热处理
热处理法是利用高频电压释放电磁波产生的热能对土壤进行加热，使一些易挥发性有毒重金属从土壤颗粒内解吸并分离，从而达到修复的目的[11]。该技术可以修复被Hg和As等重金属污染的土壤。
虽然物理修复方法取得了一定的成果，但其还存在局限性。客土、换土和翻土法操作起来花费具大，破坏土壤结构，使土壤肥力下降，同时还依然需要对换土进行堆放或处理；电动修复法在实际运用中受其他多种因素影响，可控性差；热处理法对气体汞不易回收。
4.化学修复法
4.1化学改良剂
该方法是指向重金属污染土壤中添加化学改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，改变其在土壤中的存在形态，使其钝化后减少向土壤深层和地下水迁移，从而降低其生物有效性。
常用的化学改良剂有石灰、碳酸钙、沸石、硅酸盐、磷酸盐等，不同改良剂对重金属的作用机理不同。
如施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pH值，促使土壤中镉、铜、汞、锌等元素形成氢氧化物或碳酸盐等结合态盐类沉淀。
如当土壤pH>6.5时，Hg就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀[12]。沸石是一种碱土金属矿物，通过吸附、离子交换等降低土壤中的重金属生物有效性。黄占斌等指出对于铅、镉复合污染土壤，环境材料腐殖酸对铅有显著固定作用，而高分子材料SAP及材料组合（腐殖酸、高分子材料SAP和沸石）对镉起到明显固定作用。A.Chlopecka等发现沸石、磷石灰等能降低重金属Pb、Cd的移动性，且能够减少玉米和大麦对重金属Pb、Cd的吸收量。
4.2化学淋洗
化学淋洗修复法是指在重力或外压下向污染土壤中加入化学溶剂，使重金属溶解在溶剂中，从固相转移至液相，然后再把溶解有重金属的溶液从土层中抽提出来，进行溶液中重金属的处理过程[15]。利用此方法开展修复工作时，既可以在原位进行，也可采用异位修复[16]。
原位化学淋洗修复法要在污染地进行全部过程，包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液处理等。
由于原位化学淋洗过程形成了可迁移态污染物，因此要把处理区域封闭起来避免污染扩大化；异位化学淋洗修复法则要把重金属污染土壤挖掘出来，用化学试剂清洗，以去除重金属，再处理含有重金属的废液，最后清洁后的土壤可以回填或作其他用途。
化学淋洗法的关键在于试剂的选择，可用来淋洗土壤重金属的试剂主要有盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氢氧化钠、EDTA等。现已证明EDTA是针对重金属污染最有效的提取剂，但其价格昂贵，且对EDTA的回收还存在技术问题[17]。
5.生物修复法
生物修复法是通过植物、微生物或者动物的代谢活动，降低土壤中重金属含量方法。它主要包括植物修复法、微生物修复法、动物修复法和菌根修复法四种。
5.1植物修复
植物修复是将对重金属有超累积能力的植物种植在污染土壤上，待植物成熟后收获并进行妥善处理（如灰分回收）。
通过该种植物可将重金属移出土壤，达到治理污染的目的。对于修复重金属污染土壤，植物修复法主要有植物钝化、植物提取和植物挥发三种。
植物钝化是指利用植物根系分泌物降低重金属的活性，从而减少重金属的生物毒性和有效性，并防止其进入地下水和食物链，减少对人类健康的威胁。
如植物分泌的磷酸盐与土壤中的铅结合成难溶的磷酸铅，使铅得到固化。除直接与重金属发生作用外，根系分泌物导致的根际环境pH值和Eh值的变化也可转变重金属的化学形态，使重金属固化在土壤中。
但是这种方法并未将重金属去除，因此环境条件的改变仍有可能活化重金属。
植物提取是指利用重金属超累积植物从污染土壤中吸收重金属，并将其转移、储存在植物地上部分（茎或叶），随后收割地上部分并集中处理其中的重金属，从而达到降低土壤重金属含量的目的。蒋先军等发现，印度芥菜对铜、锌、铅污染的土壤有良好修复效果。夏星辉[22]指出蕨类植物对镉的富集能力很强，杨柳科能大量富集镉，十字花科的芸苔能富集铅，芥子草能富集铅、锡、锌、铜等。在英国和澳大利亚等国家，一些对重金属有高耐受性的植物的培育已经商业化。
植物挥发是指植物将其吸收的重金属转化为可挥发态，并挥发出植物的过程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+，然后使之转化成气态HgO后，通过蒸腾作用从叶片蒸发出来。这种方法只适用于具有挥发性的重金属污染物，应用范围较小。同时，该方法将污染物转移到大气中，对大气环境造成一定影响。
5.2微生物修复
微生物修复法是利用微生物对重金属的亲和吸附作用将其转化为低毒产物，从而降低污染程度。
虽然微生物不能直接降解重金属，但其可改变重金属的物理或化学特性，进而影响重金属的迁移与转化。微生物修复重金属污染土壤的机理包括生物吸附、生物转化、胞外沉淀、生物累积等。通过这些过程，微生物便可降低土壤中重金属的生物毒性[23]。
由于细胞表面带有电荷，土壤中的微生物可吸附重金属离子或通过摄取将重金属离子富集在细胞内部。微生物与重金属离子的氧化还原反应也可降低重金属的生物毒性，如在好气或厌气的条件下，异养微生物可将Cr6+还原为Cr3+，降低其毒性。杜立栋等[24]从铅污染矿区土壤中筛选出一株青霉菌，对人工培养基中有效铅的去除率达96.54%，且富集效果比较稳定，可应用于铅污染矿区土壤的生物修复。
5.3动物修复
土壤重金属污染的动物修复是指利用土壤动物在自然条件或人工控制下，在污染土壤中生长、繁殖等活动过程中对污染物进行富集和钝化等作用，从而使污染物降低或消除的一种修复技术。
在评价污染物的生态学危害研究中，科研工作者对土壤动物并未给予足够的重视，所以与微生物修复相比，国内外的相关报道还不多。而在众多土壤动物中，普遍认为蚯蚓是改良土壤的能手，并且对土壤污染具有指示作用，具有巨大的修复污染土壤潜力。
朱永恒等[25]研究得出蚯蚓对重金属的富集量随着污染浓度的增加而增加，蚯蚓体内的Pb、Cd和As的含量和土壤中这三项元素的含量具有良好的相关性。且蚯蚓体内的金属硫蛋白和溶酶体机制可以解毒重金属。除蚯蚓外，腐生波豆虫及梅氏扁豆虫等动物对重金属也有明显的富集作用[27]。土壤动物不仅直接富集重金属，还和微生物、植物协同富集重金属，改变重金属的形态，使重金属钝化而失去毒性。
5.4菌根修复
菌根是指土壤中真菌菌丝与植物根系形成的联合体。成熟的菌根是一个复杂的群体，包括真菌、固氮菌和放线菌，这些菌类有一定的修复重金属污染的能力。
菌根真菌可通过分泌特殊的分泌物改变植物根际环境，从而使重金属转变为无毒或低毒的形态，降低其毒性，起到促进重金属的植物钝化作用。申鸿等[28]通过对菌根的研究发现，菌根玉米地上部铜浓度降低24.3%，根系铜浓度降低24.1%，表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。黄艺等[29]采用根垫法和连续形态分析技术，分析了生长在重金属污染土壤中有菌根小麦和无菌根小麦根际铜、锌、铅、镉的形态分布和变化趋势，发现菌根可调节根际中土壤重金属形态降低重金属的生物有效性。
此外，菌根还能使菌根植物体中重金属积累量增加，强化植物提取的效果。
6.结论与展望
国外关于土壤污染物重金属的研究，澳大利亚、美国、德国等国家比较深入，尤其是澳大利亚。其研究主要集中在利用沸石等物质降低重金属在土壤中的迁移性或者利用超富集植物对土壤中的重金属元素进行吸收以降低重金属的浓度。
国内关于土壤重金属的污染治理也具有此趋势，但对于动物修复的机理还不是很明确。
由于矿区污染土壤中重金属种类多样且浓度较高，单一修复手段难以取得满意的修复效果。因此在实际修复过程中应根据污染物性质、污染程度、土壤条件等因素，综合利用物理、化学和生物等修复方法，因地制宜地开展重金属污染土壤联合修复。在矿区重金属污染治理方法中，化学与生物联合修复方法具有广阔的应用前景。该方法将化学修复法与植物修复、微生物修复等生物修复法联合，在添加钝化剂、表面活性剂等之后植物对复合重金属污染土壤的修复有显著的效果。该方法相对于其他修复方法（如物理法中的电动修复法），具有成本低廉、操作简便和效果显著的优点，适合大规模的污染土壤修复。
虽然重金属污染土壤的修复取得了一定的成果，但局限性仍然存在，如用于植物修复的超积累植物大部分植株矮小、生长缓慢且生长周期长，因而修复时间较长，且植物挥发作用使可挥发性重金属易对大气和人类造成伤害，故需要进一步加强机理研究以避免二次污染。澳大利亚等国家虽已经筛选出有效吸收重金属的植物，并部分商业化，但大面积普及难度较高。植物的钝化作用与投加化学改良剂法并没有将土壤中的重金属离子去除，只是暂时的固定，当环境条件发生改变时，重金属有可能再度活化而危害地下水及植物。
针对这些问题，我们应利用基因工程等手段开展重金属积累植物或菌根的筛选，以提高重金属的积累量，达到去除或简化重金属污染的目的。
同时，一种单一的化学改良剂很难有效地处理多种重金属污染土壤，故针对矿区土壤中重金属的多样性及各种重金属间的相互作用，应将各种改良剂配施并开发复合稳定剂，并利用工程手段或技术避免已钝化重金属的再度活化，降低重金属对人类威胁程度。此外，还可以通过化学方法和生物方法在时间和空间上的合理组合，结合应用中的配套措施（如作物的轮作和间作），与土壤化学固化和植物修复搭配，使一定时期内重金属污染土壤得到改良和修复，取得生产安全和环境安全的效果。
参考文献
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