1. 编者按 重金属污染治理专题
有专家指出，近几年我国频频爆发重金属污染事件，从2008年的七起砷污染事件到2010年的湖南郴州超300人血铅中毒事件，由此可见重金属污染是“十一五”凸显的重大环境问题，党中央、国务院秉持环保为民的理念，决策部署了一系列行动加强重金属污染防治，并于近日《重金属污染综合防治“十二五”规划》得到国务院批复，成为第一个“十二五”国家规划。
那么，重金属都包含那些物质？重金属污染有何危害？用于重金属污染防治的修复技术都有那些？政府出台了哪些政策措施防止重金属污染？ 2. 概念篇
2.1 什么是重金属？
定义: 重金属是指比重大于5的金属（一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属），也是指原子量大于55的金属。
2.2 重金属污染的来源
重金属污染的来源主要是采矿、冶炼等工矿企业排放的废气、废水和废渣,煤和石油等矿物燃料的燃烧以及农药化肥的过量使用，其中主要包括Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Ni及类金属As等。
汞：土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂(仪表、电气、氯碱工业)的排放。如一个700兆瓦的热电站, 每天可排放汞215公斤, 估计全世界仅由燃煤而排放到大气中的汞, 一年就有3000 吨左右。含汞颜料的应用、用汞做原料的工厂、含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。汞进入土壤后95% 以上能迅速被土壤吸持或固定, 这主要是土壤的粘土矿物和有机质有强烈的吸附作用, 因此汞容易在表层积累, 并沿土壤的纵深垂直分布递减。土壤中汞的存在形态有金属汞、无机态与有机态, 并在一定条件下相互转化。
镉：镉主要来源于镉矿、冶炼厂。因镉与锌同族，常与锌共生，所以冶炼锌的排放物中必有ZnO、CdO，它们挥发性强，以污染源为中心可波及数千米远。镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。镉被土壤吸附，一般在0-15cm的土壤层累积，15cm以下含量显著减少。土壤中的镉以CdCO3、Cd (PO4)2、及Cd (OH)2的形态存在，其中以CdCO3为主，尤其是在PH> 7的石灰性土壤中，土壤中的镉的形态可划分为可给态和代换态，它们易于迁移转化，而且能被植物吸收，不溶态镉在土壤中累积，不易被植物吸收，但随环境条件的改变二者可互相转化。
铅：铅是土壤污染较普遍的元素。污染源主要来自汽油里添加抗爆剂烷基铅，汽油燃烧后的尾气中含大量铅，飘落在公路两侧数百米范围内的土壤中。另外矿山开采、金属冶炼、煤的燃烧等也是重要的污染源。在矿山、冶炼厂附近土壤含铅量高达1500cm/kg以上。随着我国乡镇企业的快速发展,“三废”中的铅也大量进入农田，一般进入土壤中的铅在土壤中易与有机物结合，不易溶解，土壤铅大多发现在表土层，表土铅在土壤中几乎不向下移动。
铬：铬的污染源主要是铬电镀、制革废水、铬渣等。铬在土壤中主要有两种价态：Cr6+和Cr3+。土壤中主要以三价铬化合物存在，当它们进入土壤后，90%以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移。Cr6+很稳定，毒性大，其毒害程度比Cr3+大100倍。而Cr3+则恰恰相反，Cr3+主要存在于土壤与沉积物中。土壤胶体对三价铬具有强烈的吸附作用，并随PH的升高而增强。土壤对六价铬的吸附固定能力较低，仅有8.5%—36.2%。不过普通土壤中可溶性六价铬的含量很小，这是因为进入土壤中的六价铬很容易还原成三价铬，这其中，有机质起着重要作用，并且这种还原作用随着PH的升高而降低。值得注意的是，实验已证明，在PH 6.5—8.5的条件下，土壤的三价铬能被氧化为六价铬，同时，土壤中存在氧化锰也能使三价铬氧化成六价铬，因此，三价铬转化成六价铬的潜在危害不容忽视。
砷：土壤砷污染主要来自大气降尘、尾矿与含砷农药，燃煤是大气中砷的主要来源。通常砷集中在表土层10cm左右，只有在某些情况下可淋洗至较深土层，如施磷肥可稍增加砷的移动性。土壤中砷的形态按植物吸收的难易划分，一般可分为水溶性砷、吸附性砷和难溶性砷，通常把水溶性砷、吸附性砷总称为可给性砷，是可被植物吸收利用的部分。土壤中砷大部分为胶体吸收或和有机物络合——螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙离子相结合，形成难溶化合物，或与铁、铝等氢氧化物发生共沉。PH和EH值影响土壤对砷的吸附，PH值高，土壤砷吸附量减少而水溶性砷增加；土壤在氧化条件下，大部分是砷酸，砷酸易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。随EH降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷的可溶性，增加砷害。
2.3 土壤中重金属的形态
土壤中重金属离子形态的划分方法有很多,但目前比较通用的划分方法为Tessier的五分法,即将土壤中的重金属分为离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机硫化物结合态、残留态等5 种形态。
(1) 离子交换态。离子交换态的重金属在土壤环境中活性大,毒性强,易被植物吸收,也易被植物吸附、淋失或发生反应转为其他形态。
(2)碳酸盐结合态。碳酸盐结合态受土壤条件影响,对pH敏感。pH值升高会使游离态重金属形成碳酸盐共沉淀,当pH值下降时易重新释放出来进入环境。
(3)铁锰氧化物结合态。土壤中Cd、Pb、Zn的铁锰氧化物占有效态比例较大,正常情况下可利用性不高。
(4)有机硫化物结合态。有机硫化物结合态以重金属离子为中心离子,以有机质活性基团为配位体的结合或是硫离子与重金属生成难溶于水的物质,在氧化条件下,部分有机物分子会发生降解作用,导致部分金属元素溶出,对环境可能会造成一定的影响。
(5)残留态。残留态的重金属与土壤结合最牢固,它的活性最小,毒性最小,几乎不能被植物吸收,一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物等土壤晶格中。
3. 现状描述篇
3.1 我国重金属污染概况
目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。
当前我国区域农业环境恶化与农产品受重金属污染现象也十分严重，特别是在一些经济发达地区。据不完全统计，我国的耕地受污染面积2667万hm2, 其中, 工业/三废污染1000万hm2，农药残留施肥污染1000万hm2。受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地近2000万hm2，约占总耕地面积的1/ 5，其中镉污染耕地1133万hm2，涉及11个省25个地区；被汞污染312万hm2，涉及15个省21个地区。
3.2 我国重金属污染重大事件
目前，我国区域农业环境恶化与农产品受重金属污染现象十分严重，特别是在一些经济发达地区。据不完全统计，我国受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地近2000万hm2，约占总耕地面积的1/ 5。不仅如此，近几年我国发生了多起重金属污染事件。
1. 2009年4月，湘江重金属污染威胁4000万人饮用水安全。
2. 2009年7月，山东省南涑河出现突发性砷化物超标现象。
3. 2009年8月， 湖南武冈市企业污染造成千余儿童血铅超标。
4. 2009年8月，陕西凤翔县东岭冶炼公司致800多名儿童血铅含量超标。
5. 2009年8月 云南昆明东川区200多名儿童血铅超标。
6. 2009年9月，福建龙岩上杭县100多名少儿血铅含量超标。
7. 2009年10月，河南济源千名儿童血铅超标 32家污染企业停产。
8. 2009年12月，广东清远工业区多名儿童血铅超标。
9. 2010年1月，江苏大丰市51 名儿童血铅含量超标，政府确认盛翔电源有限公司为污染源，限令搬迁。
10. 2010年3月，四川隆昌县渝箭镇部分村民血铅检测结果异常，忠义合金有限公司被责令停产。
11. 2010年3月，湖南郴州超300人血铅中毒，涉事的3 家未经环评的企业被关闭，多名官员被免职。
12. 2010年7月，云南大理鹤庆县84 名儿童疑似血铅超标。
据环境保护部统计，2009年环保部接报的12起重金属、类金属污染事件，致使4035人血铅超标，182人镉超标，引发32起群体事件。
3.3 重金属污染相关新闻
1. 重金属防治规划出台意味着什么？
2. 十二五重金属污染防治名单揭秘
3. 贵州强化重金属污染防治
4. 土壤污染：重金属猛于农药
5. 重金属污染：必须防治相结合
6. 重金属污染防治攻坚战打响
7. 重庆有土地被重金属污染成金黄色
8. 中国每年有1200万吨粮食遭重金属污染
9. 重金属污染严重 血铅超标事故频发
10. 建议加强重金属污染治理制度建设
4.1《重金属污染综合防治“十二五”规划》 环境保护部
重金属污染积弊已久，国务院和环保部此次下决心就重金属污染治理制订“十二五”专项规划并于近日《重金属污染综合防治“十二五”规划》得到国务院批复，成为第一个“十二五”国家规划。
在国务院审批前，《规划》的对象被划分为两类： 第一类：铅、汞、镉、铬、砷：第二类：铊、锰、铋、镍、锌、锡、铜、钼等；内容包括抓污染源监管，全面整治污染源排放，加大淘汰落后产能，加快清洁化生产，重点解决历史遗留问题；手段包括源头控制，预防为先，大力调整产业结构，严格环境准入条件，加强对重点区域防控规划。
近日环境保护部部长周生贤表示，经国务院批复，《重金属污染综合防治“十二五”规划》要求，到2015年，重点区域铅、汞、铬、镉和类金属砷等重金属污染物的排放，比2007年削减15%。
周生贤强调，重金属污染防治将会是2011年九部门环保专项行动的重点，环境安全隐患将会发现一个，解决一个，警示一片。
他还强调对未进行环评和“三同时”验收的企业，一律停产整顿；对未予引用水源地的企业，一律停产关闭；对污染治理设施不正常运行，长期超标排放的企业，一律停产治理；对发现重大环境安全隐患的企业，一律停产整改，对整改不到位的企业坚决予以关闭。
据中国环境修复网所掌握的信息，这些企业当中，包括江西铜业、金川矿业、云南铜业、株洲冶炼等上市公司。 并且规划中被纳入重点监控名单的4452家企业，来自新疆、宁夏、青海、甘肃、 陕西、西藏、云南、贵州、四川、广东、广西、湖南、湖北、河南、山东、江西、安徽、福建18个省区。内蒙古、江苏、浙江、江西、河南、湖北、湖南、广东、广西、四川、云南、陕西、甘肃、青海14个省区被列为重点治理省区。
由此可知此次重点区域划分即重金属污染物排放相对集中的地区，包括涉重产业密集地区或环境质量严重恶化区域。至于重点区域的选择标准，据中国环境修复网了解到的信息，一是涉重金属产业密集地区，或者涉重金属企业数量多、规模小、技术水平不高、投诉事件多发企业多的区县；二是单位面积的重金属产生量大，或者涉重金属产业产值(产品)较高、涉重金融产业集中的区县等。此外，还包括环境质量严重恶化地区。重金属污染物排放量大的区县；非背景性因素造成的连续多年环境质量持续较大幅度超标、重金属污染特征明显的区县、历史性重金属环境问题集中爆发的区县、社会关注的环境热点地区或事故频发区等。
和别的一些类型的污染相比，重金属污染既难以察觉又难以治理，污染企业分布广泛，治理工程耗资巨大。因此，在圈定重点治理区域和企业后，如何实施规划、如何考核、治理资金如何筹措，便成为关键。
据了解，在未来的考核和奖惩机制中，现有的惩罚手段都会使用，比如罚款，限批，建立重金属污染责任终身制，对造成环境危害的个人和单位，重金属污染项目环评由省级以上环保部门审批，国家可能从环评制度上提高审批等级。
至于治理资金的筹措，环保部部长周生贤2月18日曾在一个内部场合透露，“未来5年，中央财政将以百亿元为单位增加对重金属污染防治的投资”。
治理资金的一部分仍需地方政府和相关企业筹措，中央、地方、企业三方出资比例和机制尚待细则明确。在3月6日全国政协十一届四次会议上，全国政协人口资源环境委员会副主任、原国家环保总局副局长王玉庆接受财新记者采访时透露，重金属污染防治规划获得国务院批准之后，前期一两年中央政府预计投入30亿元，以协助地方政府进行分批治理。而另一项历时三年的全国土壤污染普查，估计今年能发布结果。
显然重金属污染是我国“十二五”期间急需解决的重大环境问题，党中央、国务院秉持环保为民的理念，决策部署一系列行动加强重金属污染防治：研究提出涉及铅、汞、镉、铬、砷等重金属污染防治技术标准、政策措施和管理规定，制定涉及含砷、铅、汞、铬、镉等重金属的“高污染、高环境风险”产品名录，全面排查整治重金属排污企业，优化涉重金属产业结构，完善重金属污染防治体系、事故应急体系及环境与健康风险评估体系等三大监管体系，为有效控制重金属污染奠定坚实基础。
5. 重金属污染防治修复技术篇
目前, 重金属污染的修复主要有两种途径：1、改变重金属的存在状态，降低其活性，使其钝化，脱离食物链，减小其毒性。2、利用特殊植物吸收土壤中的重金属，然后将该植物除去或用工程技术将重金属变为可溶态、游离态，再经过淋洗，然后收集淋洗液中的重金属，从而达到回收重金属和减少土壤中重金属的双重目的。国内外采用的方法一般可分为工程措施、农业措施、改良措施和生物措施。
场地重金属污染土壤修复是利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的重金属，使其浓度降低到可接受水平，满足相应土地利用类型的要求。按照技术类别可以将场地土壤重金属污染修复分为物理修复、化学修复、生物修复、联合修复以及农业生态修复等。
5.1 物理修复 物理修复技术主要包括物理工程措施、电动力学法、淋洗法、电热修复、玻璃化技术和冰冻土壤技术
1物理工程措施主要包括排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。排土、换土、去表土、客土被认为是一种好方法，但是工程量大，并有污土的处理问题。客土和污土混合措施是一种比较常见的方法，利用一定量的无污客土与污土成比例混合，从而降低土壤中重金属的含量，减少客土需求量。深耕翻土即采用深耕，翻动上下土层，使得表土壤中的重金属含量降低。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。目前，一些发达国家在土壤污染严重地区试行固化技术和挖土深埋包装技术。
2 电动力学法电动修复是通过电流的作用，在电场的作用下，土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，然后进行集中收集处理。该方法特别适合于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。研究发现，土壤pH、缓冲性能、土壤组分及污染金属种类会影响修复的效果。郑槊粲等模拟Cd污染土壤，在电场强度为1V.cm-1的条件下研究修复效果。结果表明，较低的pH值和较高的氧化还原电位都有利于Cd的解吸并加速修复过程。
3 淋洗法土壤淋洗是一种通过注入、抽吸淋洗液过程来去除土壤中有机和无机污染物的修复技术，主要用于处理化学吸附在土壤微粒孔隙及周围的污染物。该技术先将淋洗液注入已污染的土壤，再用泵将含有污染物的淋洗液抽吸至地面就地处理。此过程中，淋洗液和污染土壤充分混合，被土壤吸附的污染物通过溶解、乳化和化学作用进人淋洗液中，从而随淋洗液的吸出从土壤中去除。一般需要用清洁的提取液反复多次淋洗以去除残余的污染物，然后对含有污染物的淋洗液进行处理与回用。
4电热修复是利用高频电压产生电磁波，产生热能，对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤。另外可以把重金属污染区土壤置于高温高压下，形成玻璃态物质，从而达到从根本上消除土壤重金属污染的目的。
5玻璃化技术是将重金属污染的土壤置于温高压条件下，形成玻璃态结构，使重金属固定于其中，稳定了土壤中的重金属。该技术可以从根本上消除土壤中重金属的污染且去除速度快，但其技术工程量大、费用高，常用于重金属重污染区的抢救性修复。
6 冰冻土壤技术冰冻土壤修复是通过适当的管道布置，在地下以等距离的形式围绕已知的污染源垂直安放，然后对环境无害的冰冻溶剂送人管道而冻结土壤中的水分，形成地下冻土屏障，防止土壤或地下水中的污染物扩散。在美国的田纳西州试验构筑“V”形结构的冰冻容器，容器为17×17×8.5m，采用200mg/L的若丹明溶液为假想污染物。结果表明，对于饱和土壤层的铬酸盐(400mg／kg)和三氯乙烯(6000mg／kg)，冰冻技术可形成有效的冰冻层。
5.2 化学修复 化学修复是根据土壤和重金属的性质，选择合适的化学修复剂(改良剂、沉淀剂、增容剂等)加入土壤，通过对重金属的吸附、氧化还原、沉淀以及萃取，以降低重金属的生物有效性。
1化学固定技术就是加入土壤改良剂改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、沉淀或共沉淀作用，改变了重金属在土壤中的存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性。常用的改良剂有无机改良剂和有机改良剂，其中无机改良剂主要包括石灰、碳酸钙、粉煤灰等碱性物质，羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸氢钙等磷酸盐以及天然、天然改性或人工合成的沸石、膨润土等矿物；有机改良剂包括农家肥、绿肥、草炭等有机肥料。陈宏等研究表明，适当剂量的石灰、腐殖酸能显著抑制莴笋对Hg的吸收，Na2S则能显著抑制莴笋对Pb的吸收。黄启飞等研究表明，垃圾堆肥可显著减少铬污染土壤中有效铬含量。
2 化学萃取技术黄宝荣等用HCl、Na2-EDTA、柠檬酸作为萃取剂在不同的萃取条件下对湘潭锰矿重金属Mn、Pb和Cd污染土壤进行萃取实验研究。结果表明，柠檬酸对重金属Mn表现出了比较高的萃取效率，重金属的萃取效率主要受所用柠檬酸浓度的影响。刘云国等研究发现，腐殖酸对Cu和Zn在萃取剂中的溶解有促进作用，粘土比砂土中的重金属更难于被萃取出来。
3 鳌合技术一般环境条件下，由于土壤中重金属的表聚性，土壤中的重金属吸附在土壤固体表面而残留于土壤耕作层，因此向土壤中施加重金属鳌合剂，可提高土壤中重金属的活性和生物有效性，使其易于流动和被吸收。杨丽红等研究表明向土壤中添加乙二胺四乙酸、柠檬酸钠和酒石酸钠等有机配体可促进小麦植株对稀土的摄取，增加其生物可利用性。Deram等研究也表明，向土壤中加EDTA能显著提高
Arrhenathencmelatius对Cu、Co、Ni的积累，其中Cu的浓度由对照的200mg／增加到7500mg／kg，Co由4Omg／kg增加到175mg／kg，Ni由8mg／kg增加到1276mg／kg。
4 氧化还原技术通过对已污染的土壤添加氧化还原试剂，改变土壤中重金属离子的价态来降低重金属的毒性和迁移性。常用的还原剂有硫酸亚铁、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫等，已研究最典型的是把6价铬还原为3价铬，从而降低了其的毒性。
5 拮抗技术化学性质相近的Ca和Sr，Zn和Cd，K和Cs等之间会产生拮抗竞争作用，因此可根据土壤中重金属元素的拮抗作用，利用一些对人体没有危害的重金属拮抗作用来控制土壤中重金属污染。已有试验证明，土壤中适宜的W(Cd)／W(Zn)比可以抑制植物对Cd的吸收。
5.3 生物修复 污染土壤生物修复是利用生物(包括动物、微生物以及植物)，通过人为调控，将土壤中重金属吸收、分解或转化为无害化物质的过程。按照修复主体来分，生物修复可分为微生物修复、动物修复、植物修复等。
1 微生物修复技术微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲合吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。Fred等研究表明，根菌Glomus intraradices可以提高向日葵对Cr的耐性，促进向日葵对Cr的吸收。常文越等采用从铬(VI)污染土壤中筛选出的土著微生物对某铬污染场地土样研究，结果发现温度(25℃最佳)和有机质含量对六价铬还原影响显著，施用菌剂1个月后，六价铬的还原可达90以上。
2 动物修复就是利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓、鼠类等)能吸收重金属的特性，在一定程度上降低了污染土壤中的重金属含量，达到了动物修复重金属污染土壤的目的。Wang等研究表明，在较低Cu浓度污染土壤的条件下，蚯蚓的活动、分泌物及其相互间的作用可以提高黑麦草对重金属Cu的吸收效果。 3 植物修复就是利用植物根系吸收水分和养分的过程来吸收、转化污染体(如土壤和水)中的污染物，以期达到清除污染、修复或治理的目的。根据植物修复原理可将其分为植物萃取、植物挥发、植物稳定以及植物促进等技术。
3.1 植物萃取技术植物萃取(phytoextraction)是指种植一些特殊植物，利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部，通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。目前已发现有700多种超积累重金属植物，积累Cr、Co、Ni、Cu、Pb的量一般在0.1以上，Mn、Zn可达到1以上。Reeves等研究发现，产于欧洲中部的铅圆锥遏蓝菜(Th1aspi rotundifoliumsubsp)是一种超富集Pb的植物。J.L.Gardea等研究表明，天璇花是一种Cr的超富集植物，其叶富集Cr量为2100mg?kg-1。
3.2 植物挥发技术植物挥发(phytovolatilization)是指利用植物根系分泌的一些特殊物质或微生物使土壤中的重金属转化为挥发形态以去除其污染的一种方法。目前这方面研究较多的是金属Hg和非金属元素Se。如烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的汞，洋麻可以使土壤的47%的三价硒转化为甲基硒挥发去除。
3.3 植物稳定技术植物稳定技术(phytostabilization)指通过植物根系的吸收、沉淀或还原作用，使土壤中重金属活性降低，转变为低毒性形态，从而固定于根系和根际土壤中，减少对环境和人类健康的污染风险。目前研究较多的是Pb和Cr的稳定。Cotter-Howells等研究表明，施磷酸盐可以促使铅在
Agrostiscapillaris根际土壤中形成磷氯铅矿。
3.4 植物促进技术有些植物本身并不能吸收重金属，但其根系分泌物(氨基酸、糖、酶等)可促进根系周围土壤中徽生物的活性和生化反应，有利于土壤中重金属的释放和微生物的吸收。
5.4 联合修复 联合修复技术包括植物——微生物联合修复技术、改良剂——植物联合修复、螯合剂——植物联合修复、电压——植物联合修复、基因工程——植物联合修复技术
1 植物一微生物联合修复技术微生物通过多种渠道影响土壤中重金属的生物效应。根区是植物根系和根际微生物作用的场所，微生物的活动可以改变土壤溶液的pH值，从而改变土壤对重金属的吸附特性；还可产生HS等，可与重金属反应，而微生物的细胞壁或粘液层能直接吸收或吸附重金属。Akiko等研究表明，豆科植物与重组的根菌之间的共生作用可以提高重金属的吸收。蔡信德等研究表明，非根区土中添加镍的质量分数对土壤中细菌、真菌和放线菌总数有一定的促进作用，土壤中微生物生物量最大，从而提高其修复效果。
2 改良剂一植物修复在土壤中加入土壤改良剂(包括磷酸盐、石灰、硅酸盐等)调节土壤营养及其物理化学条件。廖敏等研究表明，在低石灰条件下，土壤中有机质的主要官能团羟基和羧基与OH-反应促使其带负电，土壤可变电荷增加，土壤有机结合态的重金属比较多。
3 螯合剂一植物修复 Cafer等研究了EDTA和柠檬酸对向日葵修复重金属污染土壤的影响，结果表明，在一定浓度下可提高向日葵对重金属Cr、Cd吸收。孙小峰等研究表明，添加EDDS能在一定程度上提高海州香薷对Cu、Zn、Pb的吸收量，且对于地下水的潜在淋滤风险较小。
4 电压一植物修复在电压作用下，电极附近土壤溶液发生电化学元素反应，改变了土壤中的氧化一还原电位、pH等理化性质，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。
5 基因工程一植物修复利用基因重组技术是将具有金属累积特性的基因导人到生物量大且易收获的植物中，并利用该植物特定的受体细胞与载体一起得到复制和表达，使受体细胞获得新的遗传特性，最后将转基因植物进行田间试验，以确定是否达到目的。
5.5 农业生态修复 农业生态修复包括农艺修复、生态修复
1 农艺修复包括改变耕作制度，调整作物品种，种植不进入食物链的植物，选择能降低土壤重金属污染的化肥，或增施能够固定重金属的有机肥等措施，来降低土壤重金属污染。
2 生态修复生态修复是将人类所破坏的生态系统恢复成具有生物多样性和功能平衡的本地生态系统，使之具有某种形式和一定水平的生产力，维持相对稳定的生态平衡。陆引里等研究表明，较低浓度的Ni有利于提高土壤微生物活性，高浓度Ni严重污染破坏了土壤微生物区系，使土壤细菌、放线菌及真菌数量下降，放线菌对重金属毒性影响最为敏感，重金属富集植物车前草引起土壤微生物区系的变化较小，表现了良好的修复能力。
5.6 AB—DTPA提取法 AB—DTPA提取剂是一种组合试剂，这种组合提取剂既满足对重金属阳离子的提
取，又满足对以含氧酸根阴离子存在、对生态环境有重要意义的元素的提取。
AB—DTPA提取剂是一种组合试剂，其组成为1mol／L NH4HCO3—0.005mol／L DTPA(pH=7.6)。对于中性和碱性土壤，提取剂中NH4+通过离子交换形式提取阳离子(如Na、K和一些微量元素)。DTPA通过络合作用提取Fe、Cu、Zn、Pb、Cd等重金属元素；提取剂中的HCO3—在振荡过程中转化为碳酸根离子，与土壤溶液中非沉淀形式的Ca3(PO4)2化合物中的Ca2+生成沉淀并释放出其中的磷酸根离子。同样原理，HCO3—也可以释放出MoO4、BO；AsOi—、SeO—等含氧酸根阴离子，而这些阴离子恰好是相应元素的生物有效形态。这种组合提取剂既满足对重金属阳离子的提取，又满足对以含氧酸根阴离子存在、对生态环境有重要意义的元素的提取。
AB—DTPA作为黏土矿物修复重金属污染土壤模拟试验中使用的土壤多元素有效态提取剂，必须满足3个要求：①能准确地衡量土壤中重金属的有效态含量；②经过试验和计算，既能得到提取剂浸提出的土壤中残留重金属的有效态含量，比较修复效果的差异，又能区分出浸提剂提取出的黏土矿物已吸附的重金属含量；③ 具有稳定的浸提能力，适合用于多组平行实验的对比。
5.7 间套作体系修复技术 间套作体系可以减少普通作物对重金属的吸收，可以提高植物对土壤重金属的提取并且在间套作体系中要选种重金属低累积作物。
1 间套作体系减少普通作物对重金属的吸收重金属富集植物与非富集植物种植在一起，能为与之间套作的植物提供一定保护作用。锌超富集植物Thlaspi caerulescens和同属的非超富集植物Thlaspiarvense互作在添加ZnO或ZnS的土壤上，与之互作的Thlaspi arvense吸锌量则明显降低，由于锌的吸收减少，Thlaspi arvense的生物量显著增加，其原因是由于Thlaspi caerulescens有很强的吸锌能力，能优先吸收土壤中的锌，从而减少了锌对Thlaspi arvense的毒害。据Gove(2002)报道，Zn超富集植物遏蓝菜(caerulescens)与大麦(Hordeum vulgare L.)种植在一起，减少了大麦对Zn的吸收。镉富集植物油菜与中国白菜间作在一起，降低了中国白菜对Cd的提取量，但白菜镉浓度不低。在10mg?kg和20mg?kg的Cd处理土壤上，与油菜中油杂1号套种的小白菜有较高的地上部生物量和较低的Cd累积量，油菜可以减轻Cd对小白菜的毒性，但小白菜的Cd浓度也是比较高的。叶菜类蔬菜，如菜心、白菜等，与富集植物油菜间作是不可行的，因为种植在污染土壤上的叶菜会带来健康风险。间作能降低一种作物对重金属的吸收，在农产品安全方面可以发挥积极的作用。也可以通过研究间作系统减少植物吸收重金属的机理，进而寻找到新的限制植物吸收重金属的微生物或改良物质。
2 间套作提高植物对土壤重金属的提取不同作物种植在一起也会提高植物对重金属的吸收。豌豆和大麦混作，豌豆地上部的Cu、Pb、Zn、Cd和Fe浓度是分别是单作的1.5、1.8、1.4、1.4和1.3倍，混作中大麦的根系分泌物能活化土壤中金属并有利于豌豆吸收。锌超富集植物Thlaspi caerulescens和同属的非超富集植物Thlaspi arvense互作在添加ZnO或ZnS的土壤上，与单作相比，Thlaspi caerulescens的吸锌量显著增加。Cd富集植物甘蓝型油菜Brassica napus与菜心Brassica parachinensis或玉米问作在一起，油菜地上部Cd浓度和Cd累积量明显得到提高，表明问作技术用于修复Cd污染土壤的能力。镉富集植物油菜与中国白菜间作在一起，提高了油菜的生物量和Cd提取量。因此，间套作方式可以提高植物对重金属的提取效率，这种方式也可以替代螯合诱导植物修复中的化学螯合剂。选择适当的植物种类，尽可能提高超富集植物对重金属的吸收，降低与之间作的农作物重金属含量，是植物修复途径的新思路。我国污染土壤为多种重金属污染，可以将不同金属的富集植物种植在一起，从而提高植物修复效率。
3 间套作体系中选种重金属低累积作物不同作物对重金属的吸收累积不同。在中、轻度重金属污染的土壤上，不种叶菜、块茎类蔬菜而改种食用部位污染物累积少的作物，如瓜果类蔬菜或果树等，能有效降低农产品的重金属浓度。因此，选育和种植吸收重金属少或运输到食用部位少的低累积品种，是提高重金属污染土壤生产力的具有潜力的方法，在实际应用中，可以将重金属低累积作物与超富集植物、富集植物种植在一起，达到修复土壤的同时收获符合一定卫生标准的农产品的目的。
6. 重金属污染修复设备和药剂篇
6.1 无机淋洗剂 无机淋洗剂包括酸、碱、盐等无机化合物，对于某些重金属污染土壤的淋洗具有效果好、速度快、成本低等优点，是传统淋洗剂的主要组成部分。其中，无机酸主要通过H+形成多级质子或与重金属发生置换反应，从而达到淋洗目的。无机盐或碱大多通过置换和络合作用提高淋洗效果。Alam等通过实验研究了磷酸盐对土壤中砷的去除，表明磷酸盐对铁铝结合态的砷有很好的去除效果，去除率可达到40％以上，但磷酸盐对于残余态砷的去除效果不明显。
6.2 螯合剂 螯合剂可以通过与土壤溶液中的重金属离子结合，改变重金属在土壤中的存在形态，使重金属从土壤颗粒表面解吸，由不溶态转化为可溶态，从而提高淋洗效率。常用的螯合剂大致可分为人工螯合剂和天然螯合剂两类。
人工螯合剂有乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基三乙酸(NTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)等。我国的科研人员曾对Cd、Pb污染的土壤进行分批提取实验，研究了几种螯合剂和不同的水土比对重金属提取效率的影响，结果表明，螯合剂对Cd的提取效率随着各淋洗剂浓度的提高而增加，其中EDTA对Ph和Cd都能达到理想的淋洗效果。因人工螯合剂价格昂贵，生物降解性较差，淋洗过程中容易在土壤中残留，造成土壤和地下水的二次污染，且对含重金属螯合剂回收方面还存在许多未解决的技术问题，限制了其实际应用。
天然有机螯合剂有柠檬酸、苹果酸、丙二酸以及其他类型天然有机物等。天然有机酸通过与重金属离子形成络合物，改变重金属在土壤中的存在形态，使其由不溶态转化为可溶态。通常有3种作用模式：(1)与重金属络合形成带正电荷的金属配合物；(2)在土壤表面吸附以后，其本身的功能性官能团与重金属发生络合形成三元配合物；(3)与重金属之间发生配位作用，产生溶解性较高的配合物，从而降低土壤颗粒对重金属的吸附。陈海风等研究了柠檬酸、醋酸等有机酸在不同浓度下对重金属污染土壤的淋洗效果，结果表明，随着柠檬酸、醋酸溶液浓度的增大，其对重金属的淋洗能力呈增强趋势；在同等浓度条件下，柠檬酸对Cu、Pb、Cd的淋洗效果比醋酸的好，而对于Zn，醋酸的淋洗效果比柠檬酸的好。另外，天然有机酸除了对土壤中的重金属有一定清除能力外，生物降解性也较好，不会对土壤的理化性质造成大的破坏，对环境无二次污染，必将成为淋洗法修复重金属污染土壤的重要措施。
6.3 多种淋洗剂复合应用 多种淋洗剂复合应用可以提高淋洗剂的淋洗效果，同时可减少淋洗剂对土壤的破坏作用。目前相关的研究已广泛开展。仇荣亮等利用Na2EDTA草酸及KI 3种试剂的组合，采用分步淋洗方法对污染土壤中镉、铜、铅、锌、砷及汞等进行化学淋洗，从而使污染土壤中重金属达到环境安全标准 。蒋煜峰等研究了加入表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、聚氧乙烯月桂醚(Brij35)后对EDTA解吸污染土壤中Cd、Pb的影响，并对解吸前后重金属在土壤介质中形态变化进行了测定，结果表明，加入表面活性剂SDS可使EDTA对Cd的解吸量由61.67％增加到79.68％、对Ph的解吸量由57.25％增加到89.65％。在EDTA浓度较小时，加人SDS对Cd、Pb的解吸可产生拮抗作用，抑制了EDTA对污染土样中Cd、Pb的解吸；随着EDTA浓度的不断增加，加入SDS与EDTA可产生明显的协同增溶作用。加入表面活性剂Brij35具有相同的增溶作用，但增溶效果不如SDS。