土壤重金属改良剂修复研究进展

秦圣清

（河南省信阳市罗山县环境保护局 河南信阳 464200）

引言

土壤是人们生活中基本的物质能源，作为不可再生资源，社会发展过程中，需要高度重视土壤的作用，尽力保护土地资源。根据相关调查显示：目前我国被污染的土地的面积达到1.5亿亩，由此产生的经济损失达到2200多亿元。由这个数据看出，当前我国土地污染情况严重，因为管理机构未能及时发挥监管作用，导致被污染的土地面积不断增多，比如蔬菜污染、重金属超标等事件时有发生，之所以得不到有效防治，不仅有管理层的原因，还与公民个人的环境保护意识有内在联系。高度重视土地污染的问题，尽力保护好自然环境，密切关注土地污染的情况及污染防治工作进度，便于利用重金属改良剂进行土壤修复。

通过2014年的全国土壤污染状况调查数据显示无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%，镉、汞、砷、铬、锌、镍这几种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.1%、1.6%、0.7%、4.6%。我们已然发现重金属污染已经成为主要的污染。因此为了人类的身体健康，有效的缓解粮食安全，治理重金属污染已经刻不容缓。

1 重金属改良剂的使用要点

由于重金属污染在土壤中存留的时间较长，不易被土壤中的微生物降解，因此为避免重金属危害人体健康，需要及时考虑如何利用重金属改良剂修复土壤的问题。使用重金属改良剂之前，先了解土壤污染的主要途径，了解重金属改良剂对微生物的降解作用，明确其对人类身体的危害程度，加强修复方法改进，目前常见的重金属改良剂修复方法有电动修复、化学修复、微生物修复、淋洗法等几种方法。

2 常用的土壤重金属改良剂

根据其成分的不同将常见的重金属改良剂分为：无机改良剂、有机改良剂这两种类型，无机改良剂成分涉及石灰、粉煤灰、羟基磷灰石、钙镁磷肥等物质，含有膨润土。而有机改良剂成分涉及生物炭、有机肥、污泥。

2.1 无机改良剂

2.1.1 碱性无机改良剂

石灰目前应用最广的重金属改良剂之一。李磊等研究发现，施用石灰显著提高了土壤pH，施用石灰后土壤中交换态铅、镉含量较空白显著降低，红蛋地上部和地下部铅、镉含量较空白有不同程度降低。有研究表明，土壤pH与土壤有效态铬含量之间呈负相关(p〈0.05)，所以施用石灰，提高土壤pH能够降低土壤有效态铬的含量。陈宏等研究发现，石灰的不同用量对重金属在植物体内的分配和土壤重金属形态分产生明显的影响，同时石灰对镉在植物体内的富集有抑制作用。有研究证明，施用石灰使Cd在根系的累积量增加，导致植物根系和地上部分含Cd量比例显著上升。但是单一施用石灰，只能提高土壤的pH值，但当环境发生变化，被钝化的金属离子可能被释放出来。

2.1.2 磷酸盐类无机改良剂

（1）磷灰石

使用磷灰石可提高土壤中磷的含量,利用其表面吸附、络合作用,导致土壤表面负电荷增大，由此造成重金属量增多。磷灰石的利用还可提高土壤pH，使土壤重金属的活性降低，减缓植物对其吸收。据相关统计发现：磷灰石可提高土壤pH、加快土壤固相、Cu在土壤中运用的形态不可转化。比如：大豆苗期盆栽实验中，研究三种添加剂对矿冶区多种重金属污染土壤的修复效果评估。研究发现施用磷灰石使大豆植株地上部分中Zn含量显著高于对照。

（2）磷矿粉

磷矿粉对Pb、Cu均有固定效果，研究磷矿粉修复复合矿区重金属污染的试验中发现：复合污染土壤中添加Pb、Cu、Cd、Zn可提高pH值，更重要的是，可降低Pb、Zn、Cu的浓度。实践中得知：酸性土壤中，利用磷矿粉修复被污染的农田土壤，可减少污染风险，确保重金属改良剂的修复效果。

（3）钙镁磷肥

钙镁磷肥除用于补充土壤磷素不足外，还能用作土壤调控剂或改良剂，根据多年工作经验得知：钙镁磷肥在污染土壤修复过程中的运用，起到缓解土壤酸化、降低重金属含量、抑制重金属迁移等重要作用。但是对重金属As来说恰好相反，有研究发现施用钙镁磷肥可在一定程度上提高土壤砷的有效性。

2.1.3 天然改性、人工合成矿物

沸石是一种含水架状铝硅酸盐矿物，具有较强的离子交换能力和吸附能力，是碱金属和碱土金属盐的总称。研究发现：施用沸石可以显著提高土壤pH值,降低土壤可交换态Cd/Pb含量,从而降低植物对Cd/Pb的吸收。章明奎等，通过六年的模拟试验，探究施用不同种类改良剂对降低矿区土壤重金属移动性的长期效果，发现沸石对降低矿区土壤水溶态重金属有良好的效果同时沸石对土壤重金属的稳定性有较长的作用效果。

2.2 有机改良剂

2.2.1 有机肥

有机肥运用于土壤中可为植物提供充足的营养成分，如含碳物料，来源于植物、动物。有研究表明，有机肥能够降低复合污染红壤Cd、Zn生物有效性，施用有机肥，土壤Cd、Zn转变为植物不易吸收的形态，与植物生长有良好相关性的土壤有效态重金属含量显著减少。使用猪粪可以阻止Cd、Pb、Cu等重金属从植物下部向上部转移，提高植物中叶绿素的含量，比如施用10kg猪粪可将土壤改良效果提升生物量，但是不宜大量使用，因为有机肥中含有少量的重金属，所以将会在一定程度上增加土壤中重金属总量，对土壤重金属有效态亦有一定影响。

2.2.2 生物炭

生物炭具有孔隙结构发达、比表面积巨大和独特的表面化学性质，对环境介质中的重金属离子有很强的吸附作用，进而影响了重金属离子的迁移与归。研究生物炭对污染农田土壤 影响，研究发现除郴州土壤上油菜As质量分数外，油菜重金属质量分数均随生物炭施用量增加而减小，但生物炭施用促进郴州土壤上油菜对As富集吸收的具体原因还不清楚。同时，Zheng等，有研究发现，水稻秸秆生物炭施用可抑制设施菜地土壤油菜中Cu、Zn等从根部向地上部的迁移，但提高了As在油菜地上部的质量分数具体机理还有待研究。生物炭可在一定程度上提高修复被重金属污染的农田，然而无法将土壤中重金属向别处转移，使用期间会影响农田自身功能，还需进一步研究生物炭在重金属改良剂修复中的运用。

2.2.3 污泥

污泥由多种微生物构成、是具有吸附功能的有机物和无机物的组合体，使用污泥环节会产生一定废弃物。通常情况下，污泥中有机物含量在11%-73%，其中含有营养成分，将污泥运用于堆肥工作中不仅可以降低土壤中Cd的浓度，还可以增强土壤对Cu的吸附能力。丁园等，通过污泥改性修复重金属试验，结果发现施用改性污泥，能够提高土壤对Cu的吸附能力，保障其运用效果。

结语

重金属改良剂虽然对污染的土壤有改良效果，但是它是如何对其产生作用的却了解，因此需要对改良剂作用机理和机制方面做一些深入的研究。有研究表明，改良剂处理能促进土壤理化性质改善，增强苎麻对重金属污染土壤的修复能力。所以，开展改良剂—植物修复的研究，将会成为今后重金属污染土壤修复研究的一个发展方向。