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    重金属指密度在4.5kg/dm³以上的金属元素。土壤重金属污染是指由于人类活动使重金属在土壤中的累计量明显高于土壤环境背景值或土壤环境质量标准，而致使土壤环境质量下降和农田生态环境恶化的现象。导致土壤污染的重金属有单一重金属形成的污染，也有几种重金属形成的复合污染，常见的重金属污染主要是复合污染。重金属污染是当今土壤污染中污染面积较广、危害较大的环境问题之一。不仅导致土壤退化、农作物产量和品质降低，而且还可能通过直接接触、食物链传递等途径危及人类的健康和生命。

土壤重金属污染源主要包括

    工业污染源：矿产冶炼、化工、电镀、电子和制革等工业产生的废气、废水和废渣。

    农业污染源：主要是农药、化肥、有机肥不合理施用和污水灌溉，以及畜禽养殖业。

    生活污染源：生活垃圾中含有的重金属能渗到土壤中，家庭燃煤以及采矿形成的废煤矸石山。

    交通污染源：汽车尾气排放及汽车轮胎及车辆镀金部分磨损或润滑油燃烧都会释放出大量含重金属的有害气体和粉尘。

    自然污染源土壤母质土中的重金属本身含量高，还有火山喷发造成的土壤污染，大气沉降。

    重金属在土壤中不易随水淋溶和被生物降解，有明显的生物富集作用，其主要是通过影响农作物的产量和品质来体现其危害的，因此土壤污染有较长的潜伏期。其具体特点为：隐蔽性、不可逆性、普遍性、表聚性、长期性。此外，土壤重金属会导致土壤微生物的生物量下降，影响微生物种群结构，降低土壤微生物的多样性，影响土壤微生物活性，这些微生物对土壤及植物系统至关重要。

重金属污染土壤修复技术 

    土壤作为植物生长的介质，其理化性质，降低土壤中的有毒物质含量或使其钝化，这对生产生态健康的农产品是非常重要的。重金属污染土壤修复是实施一系列的技术以清除土壤中污染的重金属或降低土壤中重金属的活性和有效态组分，以期恢复土壤生态系统的正常功能，从而减少土壤中重金属向食物链和地下水的转移。根据处理土壤的位置是否变化，可以分为原位修复和异位修复。根据采用方法与原理的不同，可以分为物理修复、化学修复和生物修复，以及综合修复。

物理修复

    物理修复是根据物理学原理，采取一定的工程措施，使环境中重金属部分彻底去除或转化为无害物质的一类方法。主要有工程措施、电动法、热处理法、玻璃化法等。工程措施主要包括排土、换土、去表土、客土和翻土等措施。汪雅谷等对重金属污染的菜区进行客土改良试验，结果表明，青菜内的重金属残留量平均下降了。但是该方法工程量大，投资高易导致土壤结构破坏、生物活性下降和土壤肥力退化等。电动法是根据离子的电动力学和电渗析原理，在土壤酸性条件下，直流电作用，金属离子流在电解、电迁移、电渗、电泳等的作用下移向阳（阴）较处，然后采用措施从土壤中取出。钱署强等建立了土壤电修复试验装置，并以Cu2＋为模拟污染物进行试验研究，以柠檬酸为清洗液，在适宜的操作条件下，土壤中Cu2＋的去除率可达89.9％。这种技术目前存在较大的问题是，现场原位修复时，受环境条件影响较大，土壤pH、有机质、渗透性等都影响修复效果，且成本较高。热处理法是将污染土壤加热，使土壤中的挥发性污染物挥发并收集起来进行回收或处理。热处理法工艺简单、技术成熟，但能耗大、操作费用高，仅适用于易挥发的污染物，且回收不良时易造成大气 Hg污染。玻璃化是将污染区进行高温、高压处理，使其中的污染物形成玻璃质材料以降低金属污染物活性的过程。技术工程量大，消耗电能大、费用高昂，但对某些特殊废物如放射性废物非常适用，能从根本上消除重金属污染，并且见效快，因此常用于重金属重污染区修复。

化学修复

    化学修复主要是通过向土壤中施加化学物质，以改变土壤的化学性质，从而降低重金属的活性，减少植物对重金属的吸收。化学方法见效快，但投资昂贵、需用复杂的设备条件、打乱土层结构和易带来二次污染。化学修复主要包括淋洗法、固化法、化学氧化修复法。淋洗法是用水或淋洗液来淋洗土壤，使吸附固定在土壤颗粒上的重金属形成溶解性的离子或金属试剂络合物，然后收集淋洗液回收重金属并循环淋洗液。此法的关键是试剂的选择，分为无机冲洗剂、人工螯合剂、阳离子表面活性剂、天然有机酸、生物表面活性剂等。淋洗法使用时，由于试剂在土壤中的残留，可能影响土壤生态系统的正常功能，一般要将土壤离地，进行场外修复或者异地修复。固化法即在土壤中加入固化剂，通过对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。但固化方法只是改变了重金属在土壤中的形态，不能使重金属真正从土壤中脱离，如果土壤环境发生变化，又可能引起其形态的变化，使其重新被植物吸收，进而发生危害。固化技术的处理效果与固化剂的组成、比例、土壤重金属总浓度以及土壤中一些干扰固化的物质的存在有关。该技术不但大大减轻土壤重金属污染，而且其产物还可用于建筑、铺路工程中等。有研究表明，用柠檬酸淋洗来修复重金属污染土壤，Cr发生活化－迁移－再吸附的过程，有效降低砂土与壤土表层土壤的重金属Cr含量，将其淋洗到根层外，减少植物根层重金属含量。

生物修复

    生物修复是指利用生物的生命代谢活动降低土壤环境中有毒、有害物的浓度，甚至使其完全无害化。从而使污染的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程。 

微生物修复

　  微生物修复是利用土壤中的微生物对重金属的吸收、沉淀、降解、氧化和还原等作用，将污染物分解并较终去除，从而降低土壤中重金属的毒性的技术。其二次污染较小，处理形式多样，操作相对简单，可进行原位处理，对环境的扰动较小且不破坏植物生长所需要的土壤环境，费用较低，但是受各种环境因素的影响较大，且某些微生物只能对特定的污染物起作用，时间相对较长。微生物修复的机理：一是生物吸附和富集，细菌、真菌和藻类细胞上的胞外多糖带有负电荷，可作为生物吸附剂，阻止重金属离子进入细胞；二是细胞代谢，专一性的代谢途径可使金属生物沉淀或通过生物转化使其低毒或易于回收；三是金属的转化作用，通过氧化、还原、甲基化和去甲基化作用对重金属进行转化；四是胞外络合和结晶作用，微生物通过向胞外周围环境释放无机和有机酸可以扰乱金属元素的地球化学形态。细胞外有机化合物中含有具多功能团分子结构的低分子量有机物，其可以改变可溶性金属离子的形态，使它们沉淀下来。常见形式：一是投菌法，通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的；二是生物吸食法，主要采用当地微生物或培养后具有特异功能的菌株降解污染物；三是生物通气法，结合了蒸气浸提技术的优点，将空气和营养物质添加到污染土壤中以达到给微生物提供氧气和营养物质的目的，促使微生物繁殖进而达到修复的目的。

动物修复技术

    动物修复技术是利用土壤中某些低等动物能吸收土壤中的重金属，从而在一定程度上降低污染土壤中重金属的含量，但低等动物吸收重金属后可能会通过再次释放到土壤中而造成二次污染。蚯蚓提高植物修复重金属污染效率可能机理：一是蚯蚓活动可以提高土壤的微生物数量和酶活性，加速土壤养分循环并提高养分生物有效性，从而植物生长；二是蚯蚓活动有助于分解土壤有机物，提高土壤可溶性有机碳含量，土壤重金属从无效态向有效态转变；三是蚯蚓活动污染土壤的微生态环境，而微生物的生物吸附、富集以及代谢活动都在一定程度上影响重金属形态的变化。

生物电动修复

  　生物电动修复是生物修复和电动修复的有机结合，了土壤中污染物的去除，克服了传统生物修复中营养物质和微生物水力输送的障碍，有效提高了生物修复的效率。要分为植物电动修复，在电压作用下，电较附近土壤溶液发生电化学元素反应，改变了土壤的理化性质，加快土壤固体上重金属的解吸，提高土壤溶液中重金属的含量，从而有利于植物的吸收、积累，加快修复过程；微生物电动修复，有研究表明，由硫氧化细菌浸出可能是一个很好的集合尾矿土壤中的重金属的预处理。微生物电动修复是一个有效的尾矿土壤重金属修复技术。 

植物修复

    植物修复技术广义上是指利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称，狭义上是一种利用自然生长植物或者遗传工程培育植物修复重金属污染土壤环境的技术总称。植物修复经济有效、成本低，对环境扰动小，产生的富集重金属的植物可统一处理，甚至可以从这些植物体内回收重金属，可以长期、大面积的田间应用，还可绿化环境。但也有一定的缺点，较富集植物生长缓慢，需时较长，局限在植物根系所能延伸的范围内，只能积累某种重金属，而土壤污染大多是重金属的复合污染，较富集植物需收割并作为废弃物妥善处置，对生物多样性存在一定的威胁。较积累植物回收处理的方法主要有：焚烧法、堆肥法、高温分解法、压缩填埋法、灰化法等。根据修复植物的修复功和特点可分为4种基本类型：植物提取修复、植物挥发修复、植物稳定修复、植物滤除修复，植物提取是目前较彻底、较有发展前景的方法。

    较富集植物是指能较量吸收重金属并将其运移到地上部的植物，包括3个指标：一是植物地上部富集的重金属应达到一定的量，由于不同元素在土壤和植物中的自然浓度不同，临界值的确定取决于植物富集的元素类型；二是植物地上部的重金属含量应高于根部，即有较高的地上部根浓度比率；三是在重金属污染的土壤上这类植物能良好地生长，一般不会发生毒害现象。由于各种重金属在地壳中的丰度及在土壤、植物中的背景值存在较大的差异，因此对于不同重金属，其较富集植物富集浓度界限也有所不同，且大多数较积累植物只能积累1种或2种重金属。目前全已经发现较富集植物500多种：Cr较富集植物有遏蓝菜；Mn的较富集植物商陆、 鼠麴草；Ni较富集植物车前草；Cu较富集植物有燕麦、鸭跖草、海州香薷；Zn的较富集植物狼把草、香根草；As较富集植物大叶井口边草、蜈蚣草；Se较富集植物有黄芪；Cd较富集植物商陆和龙葵；Hg较富集植物有大米草；Pb较富集植物绿叶苋菜、裂叶荆芥、麻疯树等。

土壤生态化学修复

    污染土壤生态化学修复采用污染生态化学原理对污染环境进行修复，是微生物修复、植物修复和化学修复技术的综合，是近年来兴起的一种技术，被认为是21世纪污染土壤修复技术的发展方向。其优势主要表现在：生态影响小，注意与土壤的自然生态过程相协调，较终产物为二氧化碳、水和脂肪酸，不会形成二次污染、费用低、与市场结合紧密、易被大众接受、且风险小、应用范围广。其主要的修复机理是通过化学氧化 还原、土壤催化氧化、化学聚合、化学脱氯与生物修复中植物的较积累富集吸收、微生物的分解与固定综合利用 去除污染土壤中的重金属和有毒有机物，修复污染效率也较高一些。

植物－微生物修复

  　微生物与植物的相互作用不仅可以植物的生长，增加植物的生物量，而且可以增加植物对重金属的抗性，提高植物从污染环境中萃取重金属的量，增强植物吸收重金属的能力，加速重金属向地上部分转运，从而提高植物修复能力。植物的生长也为微生物的活动提供了较好的条件，特别是根际环境的各种生态因素能调节微生物的生长代谢，并形成特别的根际微生物群落，且植物本身与环境污染物产生直接作用和间接作用，这种植物－微生物联合体系能植物对重金属污染的固定、积累或转化，从而减轻土壤中重金属污染。

植物－化学修复

    植物对重金属的修复效率有限，影响重金属污染土壤植物吸取修复效率的限制因素主要包括土壤重金属溶解度低、迁移能力差以及重金属从植物根向地上部转运的效率低。螯合剂可增加金属离子的溶解度但降低离子的活度，表面活性剂对微量重金属阳离子具有增溶作用和增流作用，与重金属结合后，能显著提高土壤中重金属的溶解。向土壤施加螯合剂、表面活性剂能提高植物对金属的吸收和富集，提高植物修复效率，甚至常规植物都可能用于植物修复。常用螯合剂和表面活性剂有乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、二乙基三乙酸、乙二胺二琥珀酸、柠檬酸、乙酸等。