目录1重金属污染农田土壤修复技术现状 (1)（1）工程物理修复技术 (1)（2）化学修复技术 (2)（3）微生物修复技术 (8)（4）植物修复技术 (9)2农田土壤修复技术比选 (15)（1）比选原则 (15)（2）候选技术优缺点 (18)（3）比选结果 (28)1重金属污染农田土壤修复技术现状土壤修复技术不仅仅是去除土壤中的污染物，还包括转化土壤中污染物的形态，降低其生物有效性和迁移性，消减土壤中的污染物对周边环境和人体健康造成的风险。

无论狭义的修复技术还是广义的修复技术，修复之后的土壤应尽量恢复土壤本身的功能，对于污染农田而言，只有恢复了土壤的生态功能，才能继续用于农业生产。

欧美国家早在20世纪50年代就开始注重对金属矿区污染土壤修复与生态恢复的研究，发达国家在重金属污染土壤的物理、化学、植物和微生物修复技术等方面已经取得了显著进展，部分技术已经实现商业化应用，并取得了明显成效。

应用较广的以去除土壤中的污染物为目标的修复技术，主要包括原位修复和异位修复两种类型，其中原位修复技术主要包括：植物修复、化学修复等可以在不搬运土壤的条件下实施的技术，适用于大面积农田污染修复治理。

针对实际案例进行修复治理时，大多数情况为物理－化学或者生物－化学共同作用联合修复，方能取得较高的修复效率。

而对于污染程度较高的污染土壤，必须采取异位修复方法，减少土壤中污染物的环境风险。

（1）工程物理修复技术工程物理修复技术是根据造成污染的重金属多富集在土壤表层的特征，去除污染土壤后，培肥下层土壤，或用未污染的肥沃表土覆盖。

该类技术的优点是彻底、稳定去除，对于污染较重、面积较小的土壤修复效果明显、处理迅速。

缺点是对于污染面积较大的土壤修复工程，工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对清除出的污染土壤进行处理和处置。

具体修复技术包括排土、换土、混土、客土和深耕翻土法。

排土、换土、混土、客土被认为是治本的简易方法，但是工程量大，并有污土的后续处理问题，目前只用于污染严重的地区。

客土法是一种比较常见的方法，用清洁土壤取代表层也被污染土壤，覆盖于表层或混匀，使土壤中污染物浓度降低到临界危害浓度以下，或者减少植物根系与重金属的接触，避免其进入食物链，这种措施在日本用于处理重金属污染的土壤取得了成功。

深耕翻土可使得表土壤中的重金属含量降低，这种方法动土虽然比较少，但在严重污染区不宜采用，因为严重污染区受到污染的土层较深，尽管深耕也不能改变土壤中重金属的含量，相反可能带来严重的后果。

客土成本一般取决于污染程度和污染地位置等方面。

被去除的含有重金属的污染土壤还需要进行进一步安全处置，通常可以采取热处理、固化、填埋等工程措施，治理效果较为彻底、稳定，但其工程量较大、投资大，因此目前该技术仅适于小面积的污染区。

（2）化学修复技术化学修复主要是基于污染物土壤化学行为的修复技术，包括添加稳定化剂、抑制剂等化学物质来降低土壤中污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，从而使污染物得以降解或者转化为低毒性或移动性较低的化学形态，以减轻污染物对生态和环境的危害。

对重金属污染物而言，化学修复的机制主要包括沉淀、吸附、氧化-还原、催化氧化、质子传递、水解和pH调节等。

就农田土壤修复技术而言，以下技术应用较多。

钝化技术该方法是通过施用钝化剂等来降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力，减轻污染物对生态系统的危害。

原位化学固定修复方法应用较为广泛，其技术核心是向污染土壤中加入土壤钝化剂改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、离子交换、沉淀或共沉淀作用，改变重金属在土壤中的化学形态和存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性，减少重金属元素对动植物的毒性及其环境风险。

该方法不仅成本低，适用于大面积的污染农田，而且易于实施，特别是对于中轻度的重金属污染土壤，修复效果明显。

对于该技术的研究始于20 世纪50 年代，人们最早用吸附剂固定水体中的重金属，随后逐渐应用到土壤重金属的吸附固定。

近年来发展较快，对于该方法国内外有关学者进行了大量研究，并在一些地区开始尝试应用。

钝化剂可使重金属固定在土壤中长期处于稳定状态，是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法。

该修复技术的费用比较低廉，对一些非敏感区的污染土壤可大大降低修复成本。

同时处理多种重金属复合污染土壤时，钝化技术具有明显的优势。

常用的钝化剂包括以下几种类型。

1）无机钝化剂：无机钝化剂包括磷酸盐类（羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸、石灰、磷肥和骨炭等）、粘土矿物类（膨润土、蒙脱石、海泡石、钾长石、凹凸棒土、麦饭石和沸石等）、工业副产品类（赤泥、飞灰、磷石膏和白云石残渣等）等，还有一些纯化学制品。

一般来说，在镉、铅、铜污染的土壤中，施用石灰性物质，可提高土壤pH值，使重金属生成氢氧化物沉淀，降低其在土壤中的活性，减少作物对重金属的吸收。

因此，对于受重金属污染的酸性土壤，施用石灰、高炉渣、矿渣、粉煤灰等碱性物质，或配施钙镁磷肥、硅肥等碱性肥料，能降低重金属的溶解度，从而可有效地减少重金属对土壤的不良影响，降低植物体的重金属浓度。

施入石灰硫磺合剂等含硫物质，能使土壤中重金属形成硫化物沉淀。

在一定条件下施用碳酸盐、磷酸盐、氧化物质都能促进沉淀形成。

施用有机物等还原性物质能降低土壤氧化还原电位，使重金属生成硫化物沉淀。

目前实践中常用的钝化剂有石灰、沸石、赤泥、磷酸盐、铁的氧化物、锰的氧化物有机物料等。

土壤钝化剂的选择必须根据生态系统的特征、土壤类型、作物种类、污染物的性质等来确定。

如果与农业措施及生物措施配合使用，效果会更好。

但要加强管理，以免被吸附或固定的污染物再度活化。

无机钝化剂的作用除了可调节pH、沉淀、吸附等作用从而影响污染物的溶解度外，通过离子间的颉颃作用来降低植物对污染物的吸收，在某些情况下也是有一定的效果。

土壤pH变化对植物体中Cd等阳离子重金属的浓度具有显著的影响，随着土壤pH的升高，植物对阳离子重金属的吸收明显减少。

对于Pb污染的土壤，施用磷石灰可使污染土壤中的水溶性铅减少56.8%~100%。

而对于一些以阴离子形态存在的重金属，如砷，在土壤呈碱性时，其溶解度增加，对作物的毒害也增大，因而应选用酸性钝化剂。

例如对砷污染的土壤应投加FeSO4或Fe2(SO4)3，它在一定程度上可使土壤酸化，同时形成铁与砷的共沉淀，从而抑制作物对砷的吸收和砷的迁移。

钝化剂的吸附作用亦能降低土壤中重金属的生物有效性。

研究表明，用膨润土、合成沸石等硅铝酸盐作添加剂，可以钝化土壤中镉等重金属，显著降低镉污染土壤中作物的镉浓度。

选择土壤钝化剂时必须根据污染土壤所处的生态系统的特征、土壤类型、污染农田中的作物种类、污染物的性质等来确定。

例如在重金属污染的碳酸盐褐土中，因其CaCO3含量高，土壤中有效磷易被固定，因而不宜施用石灰等碱性物质；当在这样的土壤中施加K2HPO4时，既可使重金属形成难溶性磷酸盐，又可增加有效磷含量，治理效果较显著。

钙镁磷肥与石灰配施效果优于单施石灰，原因是Cd-CaO-P2O5体系比单施石灰的Cd-CaO体系稳定；钙镁磷肥因有钙镁离子与镉共沉淀，抗淋溶性强，pH降低得小。

以上修复技术需要与农业措施及生物措施配合使用，才能确保较高的效果。

钝化剂修复的另外一个关键环节就是管理，只有通过有效的管理措施才能避免被吸附或固定的污染物再度活化。

2）有机钝化剂：常用的有机钝化剂主要包括有机堆肥、畜禽粪便、绿肥、草炭等有机肥料。

施用腐殖酸类肥料和其他有机肥料，可以增加土壤中腐殖质含量，使土壤对重金属的吸附能力增加，从而减少植物的吸收。

同时，腐殖酸是重金属的螯合剂，在一定条件下能与重金属结合，从而降低土壤中重金属元素的危害。

目前，农田土壤重金属污染的现象普遍存在，施用价廉易得且有钝化重金属效果的有机物料对土壤进行修复，是一种切实可行的方法。

有机物料多为农业废弃物，对其加以堆肥腐熟、破碎调理等前处理之后，可以用作有机钝化剂的成分。

将有机物料用于重金属污染农田的钝化修复，一方面可以避免有机物料本身对环境的污染，还可以减少污染土壤上化肥的使用，从而降低农业成本。

同时，施用有机钝化剂，在钝化重金属的同时可以改善土壤结构，提高土壤养分，促进农作物生长，发展可持续性的生态农业。

因此，在重金属污染土壤上使用有机钝化剂可以解决重金属污染农田的安全利用问题，提高污染农田上农作物产量和农产品质量，具有一定推广应用价值。

用污泥和堆肥对土壤中Cu 和Cd 的吸附影响，发现添加污泥和堆肥增加了土壤对Cu 的吸附能力，同时土壤对Cd 吸附有所降低，但是并没有增加Cd 的有效性。

华珞等通过玉米盆栽实验研究发现，添加有机质使土壤中Zn 和Cd 的水溶态和交换态明显减少，有机结合态增加，而碳酸盐结合态和铁锰氧化结合态无明显变化。

有机物料在污染土壤中，以其吸附性、络合性、改变土壤酸碱性、改变土壤氧化还原特性等原理发挥钝化重金属的作用，因此影响其作用效果的因素包括：作物根系环境、有机物料的分解、有机物料的组分、土壤中的重金属浓度等。

为此，为提高有机物料的修复效果，可以将有机物料与其他修复剂或者改良剂配合使用，并使用含磷量高的有机物料，同时注意有机物料的施用方式。

土壤淋洗技术土壤淋洗属于物化修复技术，通常是指借助能促进土壤环境中污染物溶解/迁移的液体或其他流体来淋洗污染土壤，使吸附或固定在土壤颗粒上的污染物脱附、溶解而去除的技术。

土壤淋洗修复技术的研究目前主要集中在对重金属和有机污染物的治理上，欧洲、美国、日本等发达国家起步较早，且在20世纪90年代进入工程应用阶段。

大量的工程实践表明，土壤淋洗修复技术是污染土壤治理过程中一种快速、高效的方法，尤其对由于工业活动引起的重金属等严重污染场地治理具有明显的优势。

土壤淋洗的作用机制在于利用淋洗液或化学助剂与土壤中的污染物结合，并通过淋洗液的解吸、螯合、溶解或固定等化学作用，达到修复污染土壤的目的。

淋洗技术主要通过以下2种方式去除污染物: 1)以淋洗液溶解液相、吸附相或气相污染物，2)利用冲洗水力带走土壤孔隙中或吸附于土壤中的污染物。

淋洗剂可以是水、化学溶剂或气体等能把污染物从土壤中淋洗出来的流体。

近年来，围绕着土壤淋洗已经做了大量的理论研究工作，并且业已开展了一些工程应用。

应用于大面积农田土壤污染的淋洗技术主要是指原位淋洗技术和原地异位淋洗技术，即通过使用化学淋洗剂，降低耕层土壤中的重金属等污染物浓度，保障农产品质量安全。

在荷兰、德国、瑞典、挪威、比利时、美国、加拿大等发达国家，土壤清洗技术已经在实际工程中得到了应用。

该技术需要消耗大量的水，淋洗剂容易造成土壤的二次污染，并且淋洗出来的污染物需要二次处理。

因此，土壤淋洗技术的局限性主要表现在: 对质地比较粘重、渗透性比较差的土壤修复效果相对较差；目前去除效率较高的淋洗剂价格都比较昂贵，难以用于大面积的实际修复；洗脱废液的回收处理问题；淋洗剂在土壤中的残留可能造成的土壤和地下水的二次污染问题。