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[摘 要]目前重金属污染土壤的修复技术主要有物理化学方法、化学修复方法、植物修复方法和微生物修复方法。本文通过对这些修复方法的综述，比较了它们的优势和局限，重点介绍了植物联合修复技术，并对重金属治理的方法进行了展望。
[关键词]土壤重金属污染；联合修复；活化；钝化
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0274-01
目前，重金属土壤的修复技术有物理化学方法、化学修复方法、植物修复方法和微生物修复方法。物化修复技术主要包括土壤淋洗、电动修复、化学固化；化学修复技术主要包括化学改良、表面活性剂清洗和有机质改良等；植物修复技术主要包括植物稳定、植物提取；此外， 微生物修复技术也逐渐受到重视。
1.1 物理化学修复技术
1.1.1 土壤淋洗
土壤淋洗是用淋洗液来淋洗污染土壤， 把土壤固相中的重金属转移到土壤液相。将挖掘出的地表土经过初期筛选去除表面残渣， 分散大块土后， 与某种提取剂充分混合， 经过筛选分离后， 用水淋洗除去残留提取剂， 处理后的土壤可归还原位被再利用， 富含重金属的废水进一步处理可回收重金属和提取剂[1]。用来提取土壤重金属的提取剂很多， 包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂， 其中主要有硝酸、盐酸、磷酸、氢氧化钠、草酸、EDTA和DTPA等[2]，但是此法可能会产生淋溶地下水的风险。
1.1.2 电动修复
主要修复受污染的低透水系数土壤， 其原理是将电极插入受污染土壤，通过施加微弱电流形成电场， 孔隙中的地下水可作为传导的介质。电场可产生各种电动力效应，使得污染物沿电场方向定向迁移。到达电极区的污染物经过电沉降、沉积或共沉积等方式在电极棒附近抽水，或者以与离子交换树脂复合的方式将污染物集中处理或分离[3]。研究发现， pH控制着土壤溶液中重金属离子的吸附与解吸、沉淀与溶解等，而且酸度对电渗速度有明显影响， 所以为了控制土壤体系pH值的变化，提高修复效率，需要耗费很大的成本。
1.1.3化学固化
化学固化就是加入土壤添加剂（固化剂）改变土壤的理化性质， 通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态， 从而降低其生物有效性和迁移性，是一种有效的方法。原位固化技术可大大降低修复成本， 但该法不是一个治本的措施， 重金属仍滞留在土壤中， 且对土壤破坏较重， 如果土壤中必需的营养元素也发生沉淀，会导致微量元素缺乏， 土壤破坏后一般不能恢复原始状态， 不宜进一步利用，而且对其长期有效性和对生态系统的影响不甚了解， 也缺乏这方面的研究[4]。
1.2 化学修复技术
1.2.1化学改良剂修复
目前较常用的方法是向土壤中添加改良剂（抑制剂）， 磷酸盐、石灰和硅酸盐被认为是处理重金属污染的常用改良剂。
1.2.2表面活性剂修复
利用表面活性剂润湿、增溶、分散、洗涤等特性，改变土壤表面电荷和吸收位能，或从土壤表面把重金属置换出来， 以络合、螯合物的形式存在于土壤溶液中，加快重金属在土壤溶液中的流动性。这种方法会增加土壤溶液中重金属的含量，同时会污染地下水源，不能过度使用。
1.2.3有机质改良法
有机质对重金属污染土壤的净化主要是通过腐殖酸与金属离子发生络合反应来进行的， 有机质中的-COOH、-OH、-C=O和-NH2 等均能与重金属发生络合、螯合，使土壤中重金属的水溶態和交换态明显减少。
1.3 植物修复技术
1.3.1植物稳定
通过耐重金属植物及其根际微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的重金属， 可降低其生物有效性和移动性， 并防止其进入地下水和食物链， 减少对环境和人类健康危害的风险。植物在植物稳定中主要有两种功能：①保护污染土壤不受侵蚀， 减少土壤渗漏来防止金属污染物的迁移；②通过金属在根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。研究发现， 有些植物可降低土壤中重金属的生物有效性， 缓解重金属对环境中生物的毒害作用[5]，同时植物可以通过根际微生物改变根际环境的pH值和Eh值来改变重金属的化学形态，从而固定土壤中的重金属。然而植物稳定并没有彻底清除土壤中的重金属，如果环境条件变化，重金属的生物有效性可能又改变[6]。
1.3.2 植物提取修复
种植重金属积累植物或超积累植物，它们可将土壤中的重金属提取出来， 富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。植物提取修复重金属污染土壤的过程共分为四个部分：①土壤中重金属的释放。交换态的重金属溶解性很大， 更易被植物吸收。但碳酸盐结合态同样也易于溶解， 植物对重金属的吸收与交换态及碳酸盐结合态关系最紧密；②根对金属离子的吸收；③金属离子从根到地上部的运输；④植物地上部对金属离子的忍耐和积累。
1.4 微生物修复
受到重金属污染的土壤， 往往富集多种耐重金属的真菌和细菌， 微生物可通过多种作用方式影响土壤重金属的毒性。微生物对土壤中重金属活性的影响主要体现在以下两个方面：一是生物吸附；二是生物转化[7]。微生物对重金属的生物吸附机理有三种， 主要表现在：①胞外络合作用；②胞外沉淀作用；③胞内积累作用。
2.土壤修复技术的两大机理
改变重金属的生物有效性在修复重金属污染土壤时有重要的作用，一般通过使用不同的改良剂（钝化剂或活化剂）来改变重金属的生物有效性。总结上述方法，可知按照增大和降低其生物有效性可将土壤修复技术的机理分为以下两种：活化技术和钝化技术。
2.1 活化
土壤重金属的活化可通过溶解、解吸、螯合和络合反应来实现，使重金属从土壤固相转移到土壤液相，从而增加其生物有效性。活化剂例如螯合剂和解吸剂等可以加强土壤重金属的移动，有利于植物根系对重金属的吸收，且淋洗土壤时重金属更易移动到土壤溶液中[8]。但是，活化技术的缺点是缺少可有效吸收浸出重金属的植物。 2.2 钝化
土壤重金属的钝化主要是通过吸附、沉淀和络合反应使重金属在原位钝化或固定，减少重金属从土壤液相向土壤固相的转移，从而降低其生物有效性和迁移性。
钝化剂例如沉淀剂和吸附材料可降低重金属的生物有效性和移动性，从而避免金属通过植物吸收进入食物链中或者污染地下水。从长远来看，钝化剂对重金属的固定作用可能会随时间而变化，其钝化的稳定性还有待考究，因此该法也是有一定局限性的。
3.结论
综上所述，各种重金属污染土壤修复技术都有各自的优点和缺点，根据修复技术最根本的两个原理——活化和钝化，可知植物-改良剂联合修复技术对受污染土壤的修复效果更好。可添加活化剂来增加重金属的生物有效性和移动性，使其进入土壤溶液从而被植物吸收，也可添加钝化剂将部分重金属固定在土壤中，避免迁移到环境中，随着时间迁移固化作用稳定性降低，溶解出的重金属又可被植物吸收，此法提高了受污染土壤的修复效果，而且时间短，效率高，成本低，有广泛的应用前景。
参考文献
[1] 陈承利，廖敏.重金属污染土壤修复技术研究进展[ J] .广东微量元素科学， 2004， 11（10）：1 -8.
[2] 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.
[3] 王海峰，赵保卫，徐瑾， 车海丽.重金属污染土壤修复技术及其研究进展[ J].环境科学与管理，2009，11（34）：0015 -06
[4] 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.
[5] Cuningham SD.Phytoremediationofcontaminatedsoils[ J] .TrendBiotechno，1995，13（9）：393 -397.
[6] 肖鹏飞，李法云，付宝荣， 等.土壤重金属污染及其植物修复研究[ J] .辽宁大学学报（自然科学版）， 2004， 31（3）：279 -283.
[7] 吳瑞娟， 金卫根， 邱峰芳.土壤重金属污染的生物修复[ J] .安徽农业科学， 2008， 36（7）：2916 -2918.
[8] Nanthi Bolan，Anitha Kunhikrishnan，RamyaThangarajan.Remediation of heavy metal（loid）s contaminated soils – To mobilizeor to immobilize.Journal of Hazardous Materials 266 （2014） 141– 166
作者简介
许丹丹（1993，11—），女，河北省保定人，现为河北大学化学与环境科学学院本科生。
[关键词]土壤重金属污染；联合修复；活化；钝化
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0274-01
目前，重金属土壤的修复技术有物理化学方法、化学修复方法、植物修复方法和微生物修复方法。物化修复技术主要包括土壤淋洗、电动修复、化学固化；化学修复技术主要包括化学改良、表面活性剂清洗和有机质改良等；植物修复技术主要包括植物稳定、植物提取；此外， 微生物修复技术也逐渐受到重视。
1.1 物理化学修复技术
1.1.1 土壤淋洗
土壤淋洗是用淋洗液来淋洗污染土壤， 把土壤固相中的重金属转移到土壤液相。将挖掘出的地表土经过初期筛选去除表面残渣， 分散大块土后， 与某种提取剂充分混合， 经过筛选分离后， 用水淋洗除去残留提取剂， 处理后的土壤可归还原位被再利用， 富含重金属的废水进一步处理可回收重金属和提取剂[1]。用来提取土壤重金属的提取剂很多， 包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂， 其中主要有硝酸、盐酸、磷酸、氢氧化钠、草酸、EDTA和DTPA等[2]，但是此法可能会产生淋溶地下水的风险。
1.1.2 电动修复
主要修复受污染的低透水系数土壤， 其原理是将电极插入受污染土壤，通过施加微弱电流形成电场， 孔隙中的地下水可作为传导的介质。电场可产生各种电动力效应，使得污染物沿电场方向定向迁移。到达电极区的污染物经过电沉降、沉积或共沉积等方式在电极棒附近抽水，或者以与离子交换树脂复合的方式将污染物集中处理或分离[3]。研究发现， pH控制着土壤溶液中重金属离子的吸附与解吸、沉淀与溶解等，而且酸度对电渗速度有明显影响， 所以为了控制土壤体系pH值的变化，提高修复效率，需要耗费很大的成本。
1.1.3化学固化
化学固化就是加入土壤添加剂（固化剂）改变土壤的理化性质， 通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态， 从而降低其生物有效性和迁移性，是一种有效的方法。原位固化技术可大大降低修复成本， 但该法不是一个治本的措施， 重金属仍滞留在土壤中， 且对土壤破坏较重， 如果土壤中必需的营养元素也发生沉淀，会导致微量元素缺乏， 土壤破坏后一般不能恢复原始状态， 不宜进一步利用，而且对其长期有效性和对生态系统的影响不甚了解， 也缺乏这方面的研究[4]。
1.2 化学修复技术
1.2.1化学改良剂修复
目前较常用的方法是向土壤中添加改良剂（抑制剂）， 磷酸盐、石灰和硅酸盐被认为是处理重金属污染的常用改良剂。
1.2.2表面活性剂修复
利用表面活性剂润湿、增溶、分散、洗涤等特性，改变土壤表面电荷和吸收位能，或从土壤表面把重金属置换出来， 以络合、螯合物的形式存在于土壤溶液中，加快重金属在土壤溶液中的流动性。这种方法会增加土壤溶液中重金属的含量，同时会污染地下水源，不能过度使用。
1.2.3有机质改良法
有机质对重金属污染土壤的净化主要是通过腐殖酸与金属离子发生络合反应来进行的， 有机质中的-COOH、-OH、-C=O和-NH2 等均能与重金属发生络合、螯合，使土壤中重金属的水溶態和交换态明显减少。
1.3 植物修复技术
1.3.1植物稳定
通过耐重金属植物及其根际微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的重金属， 可降低其生物有效性和移动性， 并防止其进入地下水和食物链， 减少对环境和人类健康危害的风险。植物在植物稳定中主要有两种功能：①保护污染土壤不受侵蚀， 减少土壤渗漏来防止金属污染物的迁移；②通过金属在根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。研究发现， 有些植物可降低土壤中重金属的生物有效性， 缓解重金属对环境中生物的毒害作用[5]，同时植物可以通过根际微生物改变根际环境的pH值和Eh值来改变重金属的化学形态，从而固定土壤中的重金属。然而植物稳定并没有彻底清除土壤中的重金属，如果环境条件变化，重金属的生物有效性可能又改变[6]。
1.3.2 植物提取修复
种植重金属积累植物或超积累植物，它们可将土壤中的重金属提取出来， 富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。植物提取修复重金属污染土壤的过程共分为四个部分：①土壤中重金属的释放。交换态的重金属溶解性很大， 更易被植物吸收。但碳酸盐结合态同样也易于溶解， 植物对重金属的吸收与交换态及碳酸盐结合态关系最紧密；②根对金属离子的吸收；③金属离子从根到地上部的运输；④植物地上部对金属离子的忍耐和积累。
1.4 微生物修复
受到重金属污染的土壤， 往往富集多种耐重金属的真菌和细菌， 微生物可通过多种作用方式影响土壤重金属的毒性。微生物对土壤中重金属活性的影响主要体现在以下两个方面：一是生物吸附；二是生物转化[7]。微生物对重金属的生物吸附机理有三种， 主要表现在：①胞外络合作用；②胞外沉淀作用；③胞内积累作用。
2.土壤修复技术的两大机理
改变重金属的生物有效性在修复重金属污染土壤时有重要的作用，一般通过使用不同的改良剂（钝化剂或活化剂）来改变重金属的生物有效性。总结上述方法，可知按照增大和降低其生物有效性可将土壤修复技术的机理分为以下两种：活化技术和钝化技术。
2.1 活化
土壤重金属的活化可通过溶解、解吸、螯合和络合反应来实现，使重金属从土壤固相转移到土壤液相，从而增加其生物有效性。活化剂例如螯合剂和解吸剂等可以加强土壤重金属的移动，有利于植物根系对重金属的吸收，且淋洗土壤时重金属更易移动到土壤溶液中[8]。但是，活化技术的缺点是缺少可有效吸收浸出重金属的植物。 2.2 钝化
土壤重金属的钝化主要是通过吸附、沉淀和络合反应使重金属在原位钝化或固定，减少重金属从土壤液相向土壤固相的转移，从而降低其生物有效性和迁移性。
钝化剂例如沉淀剂和吸附材料可降低重金属的生物有效性和移动性，从而避免金属通过植物吸收进入食物链中或者污染地下水。从长远来看，钝化剂对重金属的固定作用可能会随时间而变化，其钝化的稳定性还有待考究，因此该法也是有一定局限性的。
3.结论
综上所述，各种重金属污染土壤修复技术都有各自的优点和缺点，根据修复技术最根本的两个原理——活化和钝化，可知植物-改良剂联合修复技术对受污染土壤的修复效果更好。可添加活化剂来增加重金属的生物有效性和移动性，使其进入土壤溶液从而被植物吸收，也可添加钝化剂将部分重金属固定在土壤中，避免迁移到环境中，随着时间迁移固化作用稳定性降低，溶解出的重金属又可被植物吸收，此法提高了受污染土壤的修复效果，而且时间短，效率高，成本低，有广泛的应用前景。
参考文献
[1] 陈承利，廖敏.重金属污染土壤修复技术研究进展[ J] .广东微量元素科学， 2004， 11（10）：1 -8.
[2] 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.
[3] 王海峰，赵保卫，徐瑾， 车海丽.重金属污染土壤修复技术及其研究进展[ J].环境科学与管理，2009，11（34）：0015 -06
[4] 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.
[5] Cuningham SD.Phytoremediationofcontaminatedsoils[ J] .TrendBiotechno，1995，13（9）：393 -397.
[6] 肖鹏飞，李法云，付宝荣， 等.土壤重金属污染及其植物修复研究[ J] .辽宁大学学报（自然科学版）， 2004， 31（3）：279 -283.
[7] 吳瑞娟， 金卫根， 邱峰芳.土壤重金属污染的生物修复[ J] .安徽农业科学， 2008， 36（7）：2916 -2918.
[8] Nanthi Bolan，Anitha Kunhikrishnan，RamyaThangarajan.Remediation of heavy metal（loid）s contaminated soils – To mobilizeor to immobilize.Journal of Hazardous Materials 266 （2014） 141– 166
作者简介
许丹丹（1993，11—），女，河北省保定人，现为河北大学化学与环境科学学院本科生。