第３６卷第ｌ１期　２０１７年１１月　

中国材料进展　

ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　ＣＨＩＮＡ　Ｖ０１．３６　Ｎｏ．１ｌ　

Ｎｏｖ．２０１７　

土壤重金属固化稳定化的环境材料研究进展　黄占斌，李防泽　（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京１０００８３）　

摘　要：固化稳定化是土壤重金属污染治理的主要技术之一，固化材料的环境材料理念加强尤为重要。环境材料是具有最低　环境负荷和最大使用功能的人类所需材料，具有功能性、环境友好性和经济性三大特征。我国农田土壤重金属点位污染达到　１９．１％；治理途径有物理技术、化学技术、生物技术；化学技术有淋洗和固化稳定化（Ｓ／Ｓ）技术，实际应用中７０％以上土壤　重金属污染治理技术选择后者。固化稳定化的环境材料的类别呵分为无机材料、有机材料和氧化还原材料；环境材料的应用　应结合重金属类别及其污染程度、修复目标和当地的土壤、气候和社会经济条件等因素，并与生物技术和工程技术等集成。　结合国内外土壤重金属固化稳定化的研究进展，总结了土壤重金属污染治理的环境材料作用机理，主要包括沉淀作用、吸附　作用、配位作用、有机络合和氧化还原作用等，核心是改变重金属在土壤中的赋存形态和化学形态，降低其迁移性和生物有　效性；围绕土壤重金属固化稳定化研究的系统化，提出土壤重金属污染治理的应用基础研究框架，包括材料与重金属、材　料一土壤一重金属、材料一土壤一植物一重金属、材料一田间一作物一重金属以及重金属治理的综合评价等５个层次，这是促进环　境材料基础与应用研究结合的基础。　关键词：环境材料；重金属；固化稳定化（Ｓ／Ｓ）；效应机理；研究进展　中图分类号：Ｓ１５６　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—３９６２（２０１６）０１—０８４０一¨　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｏｎ　Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅａｖｙ　Ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　Ｓｏｉｌ　ＨＵＡＮＧ　Ｚｈａｎｂｉｎ，ＬＩ　Ｆａｎｇｚｅ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ—Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ（Ｓ／Ｓ）ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉ１３　ｓｏｉｌ．ｔｏ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｒｅ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ｆｏｒ　ｈｕｍａｎ　ｂｅｉｎｇｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｓｔ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｌｏａｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇＩ１ｅｓｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｃａｐａｃｉｔｙ．ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｈａｖｅ　ｔｈｒｅｅ　ａｒｅａｓ　ｏｆ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｆｕｎｅｔｉｏｎａ１．ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ　ｆｒｉｅｎｄｌｙ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃａ１．Ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　ｆａｒｍｌａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ｒｅａｃｈｅｄ　１９．１％．Ｔｈｅｒｅ　ａｔ＇ｅ　ａ　ｌｏｔ　ｏｆ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｐｔｉｏｎｓ　ｗｈｉｃｈ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃｏｎｓｉｓｔｓ　ｏｆ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　７０％ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗａｓ　ｃｈｏｏｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌａｔｔｅｒ．　Ｉ．ｈｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｍａｔｅｒｉ＇Ａｓ　ｆｏｒ　ｓｏｌｉｄｉｔｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｃａｌｌ　ｂｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ　ｉｎｔｏ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｅｒｉ＇Ａｓ，ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｅｒｉ＇Ａｓ　ａｎｄ　ｒｅｄｏｘ　ｍａｔｅｆｉａｌｓ．Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｌ［ａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃａｔｅｇｏｒｙ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｎｌｅｔａｌｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌｓ，ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｔａｒｇｅｔｓ，ｌｏｃａｌ　ｓｏｉｌ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｃｌｉｍａｔｅ　ａｎｄ　ｓｏｃｉｏ—ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ａｎｄ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｂｉｏｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　ＩＫｓ　ｐａｐｅｒ　ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｆｏｒ　ｓｏｉｌ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ，ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｄｏｘ　ｒｅａｃｔｉｏｎ，　ｅｔｃ．Ｂｙ　ａｂｏｖｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｉｔ　ｗｉｌｌ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｆｏｒｍ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　ｓｏｉｌ，ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅｉｒ　ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　

ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉ—　ｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｗ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　ｓｏｉｌｓ．Ｉｔ　ｉｎｅｌｕｄｅｓ　ｆｉｖｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｈｅａｖｖ　

收稿日期：２０１７—０７—２６　基金项目：国家科技支撑计划项目（２０１５ＢＡＤ０５Ｂ０３），国家自　然科学基金资助项目（４１５７ｌ３０３）　第一作者：黄占斌，男，１９６１年生，教授，博士生导师，　Ｅｍａｉｌ：ｚｂｈｕａ￣Ｉｇ２００３＠１６３．ｃｏｍ　ＤｏＩ　１　１０．７５０２／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—３９６２．２０１７．１　１．０５　第１　１明　黄Ｌ　斌等：＿｝：壤　金　化饱定化的环境材料研究进腱８４ｌ　１　土壤重金属污染危害及其治理技术选择　１　１　土壤重金属污染特点及其危害　晕金属足指ｌ－Ｌ；重久于５或４（辛　也　ｒ，－Ｃｔ　、Ｚｎ、Ｃｄ、　ｌ＇ｂ、Ｈｇ、Ｃｉ’、Ａｓ、Ｎｉ、Ｃｏ，）的　属及　化合物，人约４５　种，其中刈人怵毒性干【Ｊ危　最大的为钳（Ｐｂ）、镉（【：ｔＩ）、　铬（Ｃ１）、驯Ｉ（Ａｓ）和求（Ｈｇ）５利，。上壤　金属污染址　ＩｌＩ　丁人类活动使土壤　｛Ｊ重金属含　明　高十　仃背景仇．　并造成十壤环境质盛Ｆ降和牛态环境恶化的　象，　壤　晕金属与其它土壤污染　别的丰要特ｆｉＩ＋ｉ有　：　｝‘染　度大；②污染范㈨广；　污染隐蔽、危　大；＠治理难　度大、赀用高　随着Ｔ、Ｉ　、城Ｊ　污染的加剧和农、Ｊ　施肥、污水灌溉、　污泥应，ｒ『】的增加，　壤币金属　染口　严币，农作物　长和　品质量越来越受到人仃】关注我闻受承金属污染　农，Ｉｋ　Ｌ地而积大、分　范刚广　余同约２５００万Ｉｍ／　十地　受到不同　度的币＝　属污染，占农ｍ总　积的１／５，｛０　染严重的上地趟过７０厅ｈｍ　其中１．．．　Ｉｆｉｌｌ－ｆ　地ｌ上】　量趟杯而傲边卉卡仆，涉及Ｉ　１个竹『ｆ　々２５个地』Ｘ　我同２４个省（市）：１：矿、城郊污水灌溉　等３２０个　点ｊ‘　染区巾，重金　禽城超标的农产＾　ｒｑ－所仃污染巡　的农产品产艟的８０％以ｆ　，：／Ｌ．ｉｔ足（：（１、¨ｇ、ＭＩ、Ｃｕ技　ｊ　复合污染尤为ＨＪ】　土壤取金属污染物通过直接或　接的　危告动物、植物生长Ｌｊ人的健康　卜壤－『ｌ过：　重金属夫部分滞　上壤奉Ｊ｝作　，影响　物，卜Ｋ　ｊ１芝　道　，我同每年　重金属污染而导敛的粮食减产　巡过　１０００力‘ｌ，被　金属污染的粮食多达１２００　ｔ，经济撷，人　达２００亿元　金　ｆ　壤巾　仃移动性　、　ｆ仃¨、¨１ｌＪ　ｋ、难以　降　等特点，终水、ｍ物等介质坡终影响人类健球　足咀金　染　ｆ　海悱较大的　种，进入人体将很难排除，　Ｊ　成　Ｊ　的“ｍ钳　”，　十妾ｆ，ｊ　ｉ；：人的　细Ｊ胞，特圳足胎　ＪＬＸｊ＃ｑ￣系统，ｉ，ｌ‘造成ｌ尢人　低下；镉会　敛人体舟　Ｉｆｌｔ￣ｆ　，引　心呐ｉｆｉｔ．１　；疾病，做坏什骼卞兀　惭，引起肾艇　竭干¨“坩　ｊ　７ｒｉｉ　Ｔｌｉ（”　对此，２０１　Ｉ　ｑ－：我ＩＨ捉…《　金　污染防ｆ　‘ｌ　■７ｌ　”　规划》，将矿　承　＿『ｌ＿Ｉｊ污染上壤的治　列为　家级　人　项Ｉ：作　Ｉ＝＝１‘　功湖　湘　流域暖金　污染瀹　项『｛，　２０１１～２０２０　ｑ－：规划９２７个治　项ｆｌ，总投资５９５亿　，　Ｊ争刽“ｆ　二　’木　汀流域　危　。｛　：群众健　的　金属污　染突Ｈ…Ｊ题僻到解决，涉亟金　业数　干¨　排放　比２００８年减少５０％　．２０１６年ｆｑ务院发佰《土壤污染防　渝ｉ　动汁划》（“土卜条”），捉ｆ¨划２０２０　，全…ｔ壤污　染ＪＪｕ　趋势　划　步遏制，农川Ｊ地和建设川地土壤环境　发个＝褂硎　小俅障　１．２　土壤重金属污染治理技术选择　ｆ　最金　染修　的技术途ｉ　但　力‘　，一足　削减Ｌ壤　总ｌｉ！　，　足削减仃效怠　的　ｆｉ　，