《環(huán)境土壤學(xué)》重金屬污染土壤修復(fù)理論與技術(shù)-課件

第11章重金屬污染土壤修復(fù)理論與技術(shù)第11章重金屬污染土壤修復(fù)理論與技術(shù)11.1重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的分類11.2重金屬污染土壤的物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.3重金屬污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)

11.1.1按學(xué)科分類11.1.2按場地分類11.1重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的分類11.1.1按學(xué)科分類客土法、換土法微生物修復(fù)稀釋法水洗法熱解析法改良劑法氧化還原法電動(dòng)力學(xué)修復(fù)法植物修復(fù)淋溶法生物方法化學(xué)方法物理方法動(dòng)物修復(fù)11.1.2按場地分類修復(fù)技術(shù)就地修復(fù)（in-situ）離地修復(fù)（ex-situ）場外修復(fù)（on-site）異地修復(fù)（off-site）

離地修復(fù)技術(shù)，是將土壤提出，然后或者在當(dāng)?shù)兀磮鐾庑迯?fù)或者移至其他地方進(jìn)行異地修復(fù)。第六章重金屬污染土壤修復(fù)理論與技術(shù)11.1重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的分類11.2重金屬污染土壤的物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.2.1重金屬污染土壤的物理修復(fù)技術(shù)11.2.2重金屬污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.3重金屬污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)11.2.1重金屬污染土壤的物理修復(fù)技術(shù)客土法、換土法稀釋法水洗法熱解析法淋溶法重金屬污染土壤的物理修復(fù)技術(shù)客土法、換土法客土法：在被污染的土壤上覆蓋上非污染土壤；換土法：部分或全部挖除污染土壤而換上非污染土壤。換土的厚度愈大，降低作物中重金屬含量的效果愈明顯。注意事項(xiàng)：①主客土的pH要盡量接近，避免由于客土酸性增加，引起污染土壤中重金屬的活性增大，一般換土的厚度大于耕作層的厚度。②妥善處理被挖污染土壤，避免引起次生污染。

適用性：客土法或換土法花費(fèi)的人力和和財(cái)力巨大，只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的治理。稀釋法原理稀釋法即為上下層土壤混合。此法僅適于污染濃度較低之土壤。實(shí)例臺(tái)灣地區(qū)近年連續(xù)發(fā)生鎘米污染事件，曾采用不同方法減低危害，本案例將表層30公分受污染土壤與下層土30-150公分加以混合，即以5倍土壤稀釋，對(duì)桃圓縣蘆竹鄉(xiāng)中福鎘和鉛污染地區(qū)進(jìn)行了修復(fù)，通過稀釋，原來中低污染濃度的鎘（1mg/kg-5mg/Kg）和鉛（40mg/kg-200mg/kg），可稀釋至標(biāo)準(zhǔn)以下，鎘（<1mg/kg）和鉛（<40mg/kg)。并連續(xù)四期水稻試種，米中鎘的含量均符合衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)，可恢復(fù)為農(nóng)地使用。水洗法原理：

采用清水灌溉稀釋或洗去重金屬離子，使重金屬離子遷移至較深土層中，以減少表土中重金屬離子的濃度；或者將含重金屬離子的水排出田外。注意事項(xiàng)采用此法也應(yīng)遵守防止次生污染的原則，要將毒水排入一定的儲(chǔ)水池或特制的凈化裝置中，進(jìn)行凈化處理，切忌直接排入江河或魚塘中。適用性：

只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的治理。原理利用高頻電壓產(chǎn)生的電磁波對(duì)土壤進(jìn)行加熱，使污染物從土壤顆粒內(nèi)解吸出來，加快一些易揮發(fā)性重金屬從土壤中分離，從而達(dá)到修復(fù)的目的。此法主要適用于揮發(fā)性重金屬，如汞，往往需要將污染土壤加熱到500-1100℃，并收集揮發(fā)的汞。實(shí)例美國一家汞回收服務(wù)公司對(duì)汞的回收利用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室和中型模擬實(shí)驗(yàn)研究，成功地將此方法應(yīng)用于現(xiàn)場治理，并且開始了商業(yè)化服務(wù)。到目前為止，此項(xiàng)技術(shù)已成功地治理了2300t以上被汞污染的土壤，治理后，土壤中汞的濃度達(dá)到了背景值(<lmg/kg)。缺點(diǎn)回收不良時(shí)易造成大氣汞污染。熱解析法淋溶法原理：

運(yùn)用試劑與土壤中金屬的作用，加強(qiáng)金屬的溶出，最后從提取液中回收金屬。常用的試劑常用的試劑有各種類型的表面活性劑、EDTA(乙二胺四乙酸能與Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+等二價(jià)金屬離子結(jié)合的一種螯合劑)、環(huán)糊精等。實(shí)例利用EDTA去除土壤中的Cu、Ni、Cd、Zn，0.01mol/L的EDTA能去除初始濃度為100-300mg/kg重金屬的80%。利用季胺鹽型表面活性劑對(duì)土壤中微量金屬陽離子的解吸作用，當(dāng)表面活性劑的吸附等于或超過土壤陽離子交換量時(shí)，表面活性劑能顯著促進(jìn)微量金屬陽離子的解吸作用。注意應(yīng)用毒性低易降解的表面活性劑，避免引起二次污染。第六章重金屬污染土壤修復(fù)理論與技術(shù)11.1重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的分類11.2重金屬污染土壤的物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.2.1重金屬污染土壤的物理修復(fù)技術(shù)

11.2.2重金屬污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.4重金屬污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)11.2.2

重金屬污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)重金屬污染土壤的化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.2.2.1

改良劑法

在土壤中加入化學(xué)試劑或化學(xué)材料，并利用它們與重金屬之間形成不溶性或移動(dòng)性差、毒性小的物質(zhì)而降低其在土壤中的生物有效性，減少其向水體和植物及其它環(huán)境單元的遷移，實(shí)現(xiàn)污染土壤的化學(xué)修復(fù)。即：向土壤投入改良劑，通過對(duì)重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性。

這種修復(fù)技術(shù)的技術(shù)關(guān)鍵：

在于選擇經(jīng)濟(jì)有效的改良劑，常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進(jìn)還原作用的有機(jī)物質(zhì)，不同改良劑對(duì)重金屬的作用機(jī)理不同。施用石灰或碳酸鈣主要是提高土壤pH值，促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氫氧化物或碳酸鹽結(jié)合態(tài)鹽類沉淀。（1）石灰的作用可提高土壤pH，使金屬形成氫氧化物沉淀；酸性土壤的改良劑；增加土壤的團(tuán)聚性，降低重金屬的移動(dòng)性；施用石灰還可使土壤富集鈣，鈣可促進(jìn)土壤膠體的凝聚，引起金屬的共沉淀；鈣的增加還可對(duì)一些金屬的生物吸收產(chǎn)生拮抗作用；還可間接影響氧化還原電位Eh，加速氧化過程。（1）石灰的作用Lombi等用石灰和棕閃粗面巖處理兩種污染土壤(U.K土和French土)后，發(fā)現(xiàn)土壤中可交換態(tài)的Zn和Cd顯著降低，碳酸鹽結(jié)合態(tài)的Cd和Zn分別增加了2.1和2.8倍，大部分Cu與有機(jī)質(zhì)結(jié)合，而Pb在U.K土中大部分轉(zhuǎn)化為殘?jiān)鼞B(tài)，在French土中以碳酸鹽、鐵錳氧化態(tài)和有機(jī)態(tài)存在。這主要是由于石灰提高了土壤的pH值，使得重金屬以碳酸鹽或氫氧化物形式沉淀下來，減少植物有效性。（1）石灰的作用（2）加入有機(jī)肥料有機(jī)肥料上含有多種有機(jī)官能團(tuán)，是重金屬的有效吸附劑，適當(dāng)施用可提高土壤的緩沖能力，降低金屬的毒性；有機(jī)肥料被氧化的過程中，可使某些重金屬形成硫化物沉淀，使Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為Cr(Ⅲ)；另外，有機(jī)質(zhì)中含有很多有機(jī)酸，如褐藻酸根、油酸根等都可與金屬形成難溶性鹽，降低金屬的生物可利用性。華珞等用玉米盆栽實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)Cd濃度為0-100mg/kg時(shí)，施用豬糞450-1175t/hm2，玉米受毒害程度顯著降低；Zn濃度為500mg/kg時(shí)，施用豬糞225-450t/hm2，玉米中Zn濃度接近正常值，并通過淋洗實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大部分Zn和Cd與有機(jī)質(zhì)結(jié)合。（3）化學(xué)沉淀和吸附吸附劑包括黏土礦物等，礦物的種類決定對(duì)不同金屬的吸附效果不同。如：不同吸附劑對(duì)銅鎘鉛呈現(xiàn)基本相同的降毒順序，即：爐煙灰>活性炭>泥炭>干活性污泥。Querol等用煤灰合成沸石鈍化重金屬，發(fā)現(xiàn)沸石顯著地降低了Cd、Co、Cu、Ni和Zn的有效性，主要是由于金屬被吸附到粘土礦物表面；同時(shí)合成沸石是一種堿性物質(zhì)，提高了土壤的pH值，減小了重金屬的移動(dòng)性。（4）離子拮抗作用

利用輕金屬與重金屬的拮抗作用，可以降低重金屬的植物吸收，如加入鈣抑制某些重金屬的吸收，加入鉀或提高鉀的活性，降低放射性銫的吸收。重金屬之間也存在拮抗作用，如研究表明，鋅鎘比大于100，每公頃施入鎘的含量不宜超過11-7公斤，鋅鎘比小于100，每公頃施入鎘的含量不宜超過3-4公斤。羅厚枚等研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于大豆，銅、鋅、鉛的存在降低鎳的毒性。加入磷酸鹽施用磷酸鹽可使某些金屬，如Fe、Mn、Cr、Zn、Cd形成難溶性磷酸鹽。McGown等研究表明磷酸氫二銨與重金屬能夠形成溶解度較低的金屬磷酸鹽沉淀，從而降低了Pb、Cd、Zn的溶解性，并發(fā)現(xiàn)磷濃度為2300g/kg時(shí)固化Cd、Pb、Zn效果最好。Raicevic等通過實(shí)驗(yàn)和理論研究相結(jié)合指出磷灰石鈍化Pb和Cd的機(jī)理可能是金屬離子與磷灰石表面的鈣離子發(fā)生離子交換，使Pb、Cd被吸附到過磷灰石表面；磷灰石溶解，形成磷酸根離子，與金屬形成新的固體沉淀下來。11.2.2.2

氧化還原法土壤的Eh，與土壤的水份成密切相關(guān)，可以通過調(diào)節(jié)土壤水份來控制土壤中重金屬的行為。有研究直接建立了Eh與稻米含鎘量之間的數(shù)據(jù)，當(dāng)Eh為4111mV時(shí)，糙米含鎘量為1118mV時(shí)的12.5倍。這是因?yàn)椋寥捞幱谶€原狀態(tài)下時(shí)，F(xiàn)e3+還原為Fe2+；MnO2還原為Mn2+；SO42-還原為S2-，因此可生成FeS，MnS，CdS共沉淀。當(dāng)土壤中含硫較少時(shí)，適當(dāng)加入含硫試劑。在砷污染的土壤中，氧化還原條件的影響正相反，在氧化條件下，砷酸根是穩(wěn)定態(tài)，在還原條件下，亞砷酸根是主要形態(tài)，而亞砷酸根對(duì)植物的毒性要比砷酸根大的多。所以當(dāng)出現(xiàn)砷與其它金屬復(fù)合污染時(shí)，采取調(diào)節(jié)土壤氧化還原電位的方法是不可取的。11.2.2.3

電動(dòng)力學(xué)修復(fù)法

污染土壤的電動(dòng)修復(fù)是綜合土壤化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、電化學(xué)和分析化學(xué)等學(xué)科的交叉修復(fù)技術(shù)。它主要是通過在污染土壤兩側(cè)施加直流電壓形成電場梯度，土壤中的污染物質(zhì)在電場作用下被帶到電極兩端從而清潔污染土壤。

從20世紀(jì)80年代到目前，已有美國、英國、德國、澳大利亞、日本和韓國等國家的科學(xué)家相繼開展了土壤電動(dòng)修復(fù)方面的基礎(chǔ)和應(yīng)用性研究工作，發(fā)表在這方面的論文呈逐年增加的趨勢，而有關(guān)專利及應(yīng)用方面的報(bào)道也較多。

基礎(chǔ)研究方面，在池體設(shè)計(jì)、電動(dòng)過程及其機(jī)理、模型建立等方面開展了一些探索性工作；嘗試結(jié)合一些新技術(shù)，如生物技術(shù)，超分子化學(xué)技術(shù)等，來提高污染土壤電動(dòng)修復(fù)方法的處理效率，從而進(jìn)一步降低處理成本。對(duì)污染土壤的現(xiàn)場電動(dòng)修復(fù)也進(jìn)行了初步試驗(yàn)，如美國環(huán)保局（EPA）和美國軍隊(duì)環(huán)境中心(USAEC)等都開展了污染土地現(xiàn)場修復(fù)研究。整體來看該項(xiàng)工作目前尚處于初始階段。這種方法是根據(jù)離子的電動(dòng)力學(xué)和電滲析原理，所以有的學(xué)者也稱之為電滲析土壤修復(fù)。主要這種技術(shù)是在土壤處于酸性條件下，使用直流電，對(duì)重金屬進(jìn)行清除處理。是通過在包含污染土壤的電解池兩側(cè)施加直流電壓形成電場梯度，土壤中的污染物質(zhì)通過電遷移、電滲流或電泳的途徑被帶到位于電解池兩極的處理室中并通過進(jìn)一步的處理從而實(shí)現(xiàn)污染土壤樣品的減污或清潔。它的對(duì)象既可是無機(jī)物也可是有機(jī)物污染的土壤。（一）電動(dòng)修復(fù)的原理電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)原理電泳指土壤中帶電膠體粒子的相對(duì)于穩(wěn)定液體的遷移運(yùn)動(dòng)。＋電遷移指帶電離子在土壤溶液中朝帶相反電荷電極的運(yùn)動(dòng);+電滲析流指土壤顆粒表面及微孔中的液體(一般帶正電）在電場作用下的移動(dòng);陽極:2H2O-4e-→O2+4H+陰極:2H2O+2e-→H2+2OH-電解反應(yīng)導(dǎo)致陽極附近的pH呈酸性，而陰極附近呈堿性。

為了控制電極區(qū)的pH，可采取下列措施：通過添加酸來消除電極反應(yīng)產(chǎn)生的OH-；在土柱與陰極池之間使用陽離子交換膜；同樣為了防止陽極池中的H+向土柱移動(dòng)，引起土柱內(nèi)pH降低，影響其電滲析作用，也可在陽極池與土柱間使用陰離子交換膜；采用鋼材料的犧牲電極。使用這種電極時(shí)，鐵會(huì)比水更優(yōu)先氧化從而減少氫離子的產(chǎn)生；定期交換兩極溶液。（二）電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

在一些特殊的地區(qū)使用比較方便，因?yàn)閷?duì)于土壤的處理，僅僅限于兩個(gè)電極之間，不涉及以外地區(qū)的土壤。這種方法對(duì)于質(zhì)地黏土的土壤效果良好，因?yàn)轲ね帘砻嬗胸?fù)電荷，同時(shí)在飽和及不飽和的土壤中都可應(yīng)用。

該方法特別適合于低滲透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流動(dòng)方向。

電動(dòng)修復(fù)是一種原位修復(fù)技術(shù)，不攪動(dòng)土層，并可以縮短修復(fù)時(shí)間，是一種經(jīng)濟(jì)可行的修復(fù)技術(shù)。（二）電動(dòng)修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)缺點(diǎn)：

必須在酸性條件下進(jìn)行，往往需要加入提高土壤酸性的溶劑，當(dāng)土壤的緩沖容量很高時(shí)，則很難調(diào)控到土壤的酸性條件，同時(shí)土壤酸化也可能是環(huán)境保護(hù)所不容許的。

耗費(fèi)時(shí)間，可能從幾天直到幾年。

如果使用的直流電壓較高，則效果降低，這是由于土壤溫度升高所造成。

總之，這種修復(fù)方法具有處理成本低，修復(fù)效率高，后處理方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是在處理點(diǎn)源污染和突發(fā)性事故等方面有非常好的應(yīng)用前景，無疑是對(duì)現(xiàn)有方法的重要補(bǔ)充。一、物理修復(fù)技術(shù)(五)電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)原理：直流電場，電解、電遷移、擴(kuò)散、電滲透、電泳等作用，離子向電極附近富集被去除適用范圍：金屬污染物。適用土壤：低滲透性的、黏質(zhì)的土壤。水力傳導(dǎo)率較低、污染物水溶性較高、水中的離子化物質(zhì)濃度相對(duì)較低。一、物理修復(fù)技術(shù)(五)電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：(1)適用于任何地點(diǎn)，因?yàn)樘幚戆l(fā)生在兩電極間；(2)可以在不挖掘的條件下處理土壤；(3)最適合于黏質(zhì)土，負(fù)的表面電荷，水力傳導(dǎo)率低；(4)對(duì)飽和和不飽和的土壤都潛在有效；(5)可以處理有機(jī)和無機(jī)污染物；(6)可以從非均質(zhì)的介質(zhì)中去除污染物；(7)費(fèi)用效益比較高。缺點(diǎn)：(1)污染物的溶解度高度依賴于土壤pH；(2)要添加增強(qiáng)溶液；(3)當(dāng)高電壓使用，溫度的升高，過程的效率降低；(4)土壤含碳酸鹽、巖石、石礫時(shí)，效率顯著降低。（四）電動(dòng)力學(xué)修復(fù)重金屬舉例

Marceau等開展了小規(guī)模的Cd污染土壤的電動(dòng)修復(fù)研究。土柱中包含325t的Cd污染土壤，電極之間距離為1m，電流控制在0.3mA·cm-3，加入硫酸控制陰極酸度。Cd的起始濃度為882mg·kg-1。經(jīng)過3259h的電動(dòng)修復(fù)后，98.5%的Cd被清除，電能消耗為159kW·m-3。Lagemam對(duì)Pb、Cu污染土壤進(jìn)行了現(xiàn)場修復(fù)研究，其中Pb的濃度為300-1000mg·kg-1，Cu的濃度為500-1000mg·kg-1，測試區(qū)的面積為70m長，3m寬。經(jīng)過43d，每天施加10h的電壓，結(jié)果Pb的去除率達(dá)70%，Cu去除率達(dá)80%，能量消耗為115kWh·m-3。11.2.2.4電熱修復(fù)

利用高頻電壓產(chǎn)生電磁波和熱量,對(duì)土壤進(jìn)行加熱,使污染物從土壤顆粒內(nèi)解吸出來,加快一些易揮發(fā)性重金屬從土壤中分離,從而達(dá)到修復(fù)的目的。優(yōu)點(diǎn)：該方法工藝簡單缺點(diǎn)：能耗大,操作費(fèi)用高。第六章重金屬污染土壤修復(fù)理論與技術(shù)11.1重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的分類11.2重金屬污染土壤的化學(xué)和物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.3重金屬污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)第六章重金屬污染土壤修復(fù)理論與技術(shù)11.1重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的分類11.2重金屬污染土壤的化學(xué)和物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.3重金屬污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)11.4.1重金屬污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)11.4.2重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)11.3.1重金屬污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)微生物對(duì)重金屬的吸附積累

改變金屬的價(jià)態(tài)，使其固定于土壤

甲基化和脫甲基化微生物細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞壁上很多成分(如多聚磷酸鹽、含硫蛋白質(zhì)等)與金屬有很強(qiáng)的親和力；微生物還可釋放一些基質(zhì)到胞外與金屬結(jié)合，降低金屬的流動(dòng)性；一些微生物的分泌物，可使金屬生成沉淀，如產(chǎn)生H2S的細(xì)菌可使很多重金屬發(fā)生沉淀。（1）微生物對(duì)重金屬的吸附積累（2）改變金屬的價(jià)態(tài)，使其固定于土壤

土壤中還原態(tài)砷(Ⅲ)比氧化態(tài)砷(Ⅴ)易溶4～10倍，毒性也強(qiáng)。通過微生物作用將砷(Ⅲ)氧化，整個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)將降低。（3）甲基化和脫甲基化

硒（Se）通過甲基化作用可降低毒性。

汞（Hg）通過脫甲基化，形成毒性較低的無機(jī)汞，在經(jīng)進(jìn)一步還原形成元素汞，脫離土壤體系第六章重金屬污染土壤修復(fù)理論與技術(shù)11.1重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的分類11.2重金屬污染土壤的化學(xué)和物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)11.3重金屬污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)

11.3.1重金屬污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)

11.3.2重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)11.3.2.1植物修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展歷史11.3.2.2植物修復(fù)的生理機(jī)制11.3.2.3植物修復(fù)的相關(guān)基因11.3.2.4超富集重金屬植物的特點(diǎn)11.3.2.5植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用11.3.2.11植物修復(fù)技術(shù)的局限11.3.2重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)11.3.2.1植物修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展歷史1583年意大利植物學(xué)家Cesalpino首次發(fā)現(xiàn)在意大利托斯卡納“黑色的巖石”上生長的特殊植物,這是有關(guān)超富集植物(Hyperaccumulator)的最早報(bào)道；1814年Desvaux將其命名為Alyssumbertolonii(庭薺屬),1848年Minguzzi和Vergnano首次測定該植物葉片中(干重)富含Ni達(dá)7900ug/g(0.79%)；1977年,Brooks提出了超富集植物的概念；

1983年美國科學(xué)家Chaney提出了利用超富集植物去除土壤中重金屬污染物的思想。隨后有關(guān)耐重金屬植物與超富集植物的研究逐漸增多,植物修復(fù)作為一種治理污染土壤的技術(shù)被提出。11.3.2.1

植物修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展歷史植物提?。≒hytoextraction）植物揮發(fā)（Phytovolatilization）植物降解（Phytodegradation）植物穩(wěn)定化（Phytostabilization）植物根基降解（Rhizodegradation）(1)植物提取(phytoextration)原理：植物提取是利用重金屬超積累植物從土壤中吸取一種或幾種重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存到地上部分，隨后收割地上部分并集中處理，連續(xù)種植這種植物，即可使土壤中重金屬含量降低到可接受的水平。超積累植物吸收重金屬的環(huán)節(jié)和調(diào)控位點(diǎn)：①跨根細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)輸；②根皮層細(xì)胞中橫向運(yùn)輸；③從根系的中柱薄壁細(xì)胞裝載到木質(zhì)部導(dǎo)管；④木質(zhì)部中長途運(yùn)輸；⑤從木質(zhì)部卸載到葉細(xì)胞(跨葉細(xì)胞膜運(yùn)輸)；⑥跨葉細(xì)胞的液泡膜運(yùn)輸。在組織水平上，重金屬主要分布在表皮細(xì)胞、亞表皮細(xì)胞和表皮毛中；在細(xì)胞水平，重金屬主要分布在質(zhì)外體和液泡。地上部分金屬的積累根際流出物或改良土壤提高金屬的可用性及植物富集力金屬從根向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)處理或回收金屬收獲含金屬的地上部分(1)植物提取(phytoextration)植物提取的兩種方式:連續(xù)植物提取(continuousphytoextraction)螯合劑輔助的植物提取(chelate-assistedphytoextraction)或稱為誘導(dǎo)性植物提取(inducedphytoextraction)(1)植物提取(phytoextration)

研究表明，向土壤中施加螯合劑（如EDTA、DTPA、EGTA、檸檬酸等）能夠活化土壤中的重金屬，提高重金屬的生物有效性，促進(jìn)植物吸收。如施加0.2g·kg-1的EDTA后，土壤溶液中Pb含量由4增加到4000mg/L，玉米和豌豆地上部分Pb含量由500增加到10000mg/kg；而且加入EDTA不僅促進(jìn)印度芥菜對(duì)Pb的吸收，且同時(shí)促進(jìn)Cb、Cu、Ni、Zn的吸收。植物提取-----螯合劑

螯合劑主要起兩個(gè)作用:增加土壤溶液中金屬含量;促進(jìn)金屬在植物體內(nèi)運(yùn)輸;

植物的金屬積累效率與螯合劑與金屬的親和力直接相關(guān)：不同螯合劑對(duì)土壤Pb解吸效率不同：EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA；Pb的最佳螯合劑為EDTA，而Cd的最佳螯合劑為EGTA。

螯合劑的效果與植物品種有關(guān)：EDTA能促進(jìn)印度芥菜對(duì)Zn吸收，但對(duì)燕麥和大麥無效果。(2)植物穩(wěn)定(phytostabilization)植物穩(wěn)定是利用耐重金屬植物根際的一些分泌物，增加土壤中有毒金屬的穩(wěn)定性，從而減少金屬向作物的遷移，以及被淋濾到地下水或通過空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。其中包括沉淀、螯合、氧化還原等多種過程。植物穩(wěn)定中植物的主要功能:①保護(hù)污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲漏，防止金屬污染物的淋移。②植物還可以通過改變根際環(huán)境（pH和Eh值）來改變污染物的形態(tài)。③通過金屬在根部積累與沉淀及根表吸收來加強(qiáng)土壤中污染物的固定。原理11.3.2.1植物修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展歷史11.3.2.2植物修復(fù)的生理機(jī)制11.3.2.3植物修復(fù)的相關(guān)基因11.3.2.4超富集重金屬植物的特點(diǎn)11.3.2.5植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用11.3.2.11植物修復(fù)技術(shù)的局限11.3.2

重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)11.3.2.2

植物修復(fù)的生理機(jī)制植物對(duì)重金屬污染環(huán)境的修復(fù)通常在體內(nèi)進(jìn)行，整個(gè)過程包括：重金屬在植物根的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)；重金屬在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)輸；重金屬在植物體內(nèi)的超富集或轉(zhuǎn)化重金屬在植物根部的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)；重金屬在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)輸；重金屬在植物體內(nèi)的超富集或轉(zhuǎn)化根表皮細(xì)胞對(duì)大部分金屬元素的吸收以主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行，即通過根表皮細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)進(jìn)行，重金屬的吸收也主要依靠這一作用。

土壤中有機(jī)酸對(duì)根系吸收重金屬的效率有顯著的促進(jìn)或抑制作用，如根部分泌的檸檬酸能夠阻礙金屬離子特別是Al3+的吸收，而組氨酸等多數(shù)有機(jī)酸則促進(jìn)其吸收。

土壤pH

值的降低也能明顯地增強(qiáng)金屬離子的溶解性及轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入根部的速率,例如當(dāng)土壤的pH值低于5時(shí)，即使本來是起營養(yǎng)元素作用的Al3+、Mn2+等也會(huì)因?yàn)樵隗w內(nèi)過度積累而達(dá)到毒性水平。重金屬化合物進(jìn)入植物根部后，與植物體內(nèi)的一些金屬結(jié)合蛋白絡(luò)合形成復(fù)合物，然后在體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。目前最引人注目的是2類富含半胱氨酸的多肽：金屬硫蛋白和植物絡(luò)合素；與硫共價(jià)結(jié)合的金屬離子如Ag+、Cd2+、Ni2+、Cu2+等能夠與這些多肽分子中半胱氨酸殘基上的巰基共價(jià)結(jié)合而形成絡(luò)合物，并隨著這些蛋白一起被轉(zhuǎn)運(yùn)。經(jīng)過蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的重金屬最終在植物體的某些器官(如葉)中沉積，并通過這些組織細(xì)胞內(nèi)的液泡膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的跨液泡膜轉(zhuǎn)運(yùn)作用而進(jìn)一步在液泡中富集。對(duì)于不同化合態(tài)毒性差異較大的金屬(如鐵)，植物具有轉(zhuǎn)化作用，即在某些酶的特異性催化作用下，使其由毒性較強(qiáng)的價(jià)態(tài)(Fe3+)轉(zhuǎn)化為毒性較低的價(jià)態(tài)(Fe2+)11.3.2.1植物修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展歷史11.3.2.2

植物修復(fù)的生理機(jī)制11.3.2.3植物修復(fù)的相關(guān)基因11.3.2.4超富集重金屬植物的特點(diǎn)11.3.2.5植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用11.3.2.11植物修復(fù)技術(shù)的局限11.3.2

重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)汞離子還原酶基因merA有機(jī)汞裂解酶基因merB金屬硫蛋白基因MT有機(jī)汞裂解酶(merB基因編碼)，將有機(jī)汞轉(zhuǎn)化為汞離子(Hg2+)；汞離子還原酶(merA基因編碼)，將Hg2+

還原為基態(tài)汞(Hg0)植物體內(nèi)有一個(gè)復(fù)雜的金屬硫蛋白(MT)基因家族，編碼一類由110~80個(gè)氨基酸組成的多肽，其中通常包含9~111個(gè)半胱氨酸殘基

；MT主要用于伴隨營養(yǎng)金屬元素執(zhí)行其相應(yīng)的功能(如在蛋白質(zhì)折疊過程中將相應(yīng)金屬離子插入到其活性中心等)，也可以絡(luò)合毒性重金屬以保護(hù)植株免受毒害，從而有利于這些毒性重金屬在體內(nèi)的積累；11.3.2.3

植物修復(fù)的相關(guān)基因植物絡(luò)合素合成酶基因(PCS)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(ZIP和ITR1)植物絡(luò)合素(PC)是一類非核糖體合成的多肽，結(jié)構(gòu)通式為(γ-Glu-Cys)nX，其中n一般為2~11，而X常為甘氨酸，也可以是丙氨酸或絲氨酸。PC常通過與毒性重金屬絡(luò)合形成配體復(fù)合物而保護(hù)植株免受毒害，并在重金屬的體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和富集中起重要作用。目前已分離到2個(gè)亞家族的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及相關(guān)的基因，這兩類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及其它可誘導(dǎo)型轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白為毒性金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入根部提供了有效的通路。鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(zinctransporter，ZIP)是一類能夠轉(zhuǎn)運(yùn)Zn2+、Fe2+、Cu2+、Cd2+等離子的跨膜蛋白；鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(irontransporter1，ITR1)，它們能夠高效地轉(zhuǎn)運(yùn)Fe2+、Cd2+、Zn2+等離子。11.3.2.3

植物修復(fù)的相關(guān)基因PCs的合成是以GSH為前體的；首先,Glu與Cys由依賴ATP的γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCS)催化合成二肽γ-Glu-Cys;然后,由依賴ATP的GSH合成酶催化將Gly轉(zhuǎn)到γ-Glu-Cys上合成GSH.11.3.2.1植物修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展歷史11.3.2.2植物修復(fù)的生理機(jī)制11.3.2.3植物修復(fù)的相關(guān)基因11.3.2.4超富集重金屬植物的特點(diǎn)11.3.2.5植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用11.3.2.11植物修復(fù)技術(shù)的局限11.3.2

重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)11.3.2.4

超富集重金屬植物的特點(diǎn)

超富集植物是能超量吸收重金屬并將其運(yùn)移到地上部的植物。通常,超富集植物的界定可考慮以下兩個(gè)主要因素:①植物地上部富集的重金屬應(yīng)達(dá)到一定的量；②植物地上部的重金屬含量應(yīng)高于根部。由于各種重金屬在地殼中的豐度及在土壤和植物中的背景值存在較大差異,因此,對(duì)不同重金屬,其超富集植物富集濃度界限也有所不同。目前,世界上共發(fā)現(xiàn)有400

多種超富集植物。

(1)極強(qiáng)的抗重金屬毒害能力；(2)超量積累重金屬不影響植物的正常生長；(3)對(duì)重金屬的富集能力具有一定的選擇性；(4)生長迅速；(5)生物量大；(6)根系發(fā)達(dá)；11.3.2.4

超富集重金屬植物的特點(diǎn)理想的重金屬超積累植物一般具有以下特征：植物名稱中文屬名重金屬葉片含量/（mg/Kg）ThalaspicaerulescensThalaspicalaminareAlyxiarubricaulisAstragalusracemosusPhyllanthusserpentinusIpomeaalpinaHaumaniastrumrobbertii菥蓂屬菥蓂屬鏈球藤屬黃芪屬葉下珠屬番薯屬四輪香屬CdZnMnSeNiCuCo18003911001150011900381001230010200幾種重金屬超積累植物及其生物積累能力資料來源：Lasat2002和Lietal.2000中文屬名譯自：新編拉漢英植物名稱（中國科學(xué)院植物研究所編，航空工業(yè)出版社，19911）說明：全部拉丁種名的中文待查11.3.2.4

超富集重金屬植物的特點(diǎn)中國已發(fā)現(xiàn)的典型重金屬超積累植物

超富集As植物：蜈蚣草超富集Cd植物：龍葵超富集Zn、Cd植物：遏藍(lán)菜

11.3.2.1植物修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展歷史11.3.2.2植物修復(fù)的生理機(jī)制11.3.2.3植物修復(fù)的相關(guān)基因11.3.2.4超富集重金屬植物的特點(diǎn)11.3.2.5植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用11.3.2.11植物修復(fù)技術(shù)的局限11.3.2

重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用有研究報(bào)道了我國北方較常見的7種菊科植物對(duì)重金屬的超富集特征。盆栽篩選試驗(yàn)表明,蒲公英和三葉鬼針草對(duì)Cd單一及Cd-Pb-Cu-Zn復(fù)合污染的耐性較強(qiáng)，植物地上部鎘含量分別高于其根部鎘含量，地上部鎘的富集系數(shù)也均大于1,具備了鎘超富集植物的基本特征。不同鉛濃度處理下蜈蚣草生物量11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用不同鋅濃度處理下蜈蚣草生物量11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用篩選試驗(yàn)中植物地上部生物量

11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用濃度梯度試驗(yàn)中植物地上部生物量10mg/kg

25mg/kg

50mg/kg100mg/kg11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用濃度梯度試驗(yàn)中植物體對(duì)重金屬的超富集特征mg/kg11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

董林林等人以野胡蘿卜、野生高粱和小花鬼針草為供試植物，對(duì)不同鎘濃度條件下三種植物的生物量、鎘含量及其對(duì)鎘的吸收、富集狀況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：植物的生物量大小、鎘含量高低及其對(duì)鎘吸收富集能力的大小與植物種類和土壤中的鎘濃度有關(guān)。植株不同部位生物量隨土壤中鎘濃度變化11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用不同濃度水平下植物體內(nèi)的鎘含量11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用11.3.2.5

植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

仇榮亮等研究了十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX-100)等不同離子類型的表面活性劑對(duì)水稻土中重金屬的解吸效果，并采用盆栽實(shí)驗(yàn)研究了上述3種表面活性劑對(duì)Zn超富集植物長柔毛委陵菜(Potentillagriffithiivar.velutina)的生物量、吸收和富集重金屬的影響。植物修復(fù)基地蜈蚣草成套技術(shù)與成功實(shí)例（湘、桂、滇等）

美國Viridian環(huán)境公司用植物修復(fù)技術(shù)凈化鎳污染土壤，每年可以從金屬鎳的回收中獲取2500美元/公頃的收益。超富集植物植物栽培植物修復(fù)重金屬植物燒過后的灰11.4.2.1植物修復(fù)技術(shù)及其發(fā)展歷史11.4.2.2植物修復(fù)的生理機(jī)制11.4.2.3植物修復(fù)的相關(guān)基因11.4.2.4超富集重金屬植物的特點(diǎn)11.4.2.5植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用11.4.2.11植物修復(fù)技術(shù)的局限11.3.2

重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)11.3.2.11

植物修復(fù)技術(shù)的局限性

植物修復(fù)方法中的超積累植物的應(yīng)用，具有廉價(jià)、就地、土壤免受擾動(dòng)的特點(diǎn)，具有生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)該大力提倡，不過在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，仍然存在一些局限性，有以下幾個(gè)方面:

多數(shù)重金屬超積累植物,只能積累一種或兩種金屬元素,而實(shí)際情況大多為幾種重金屬的復(fù)合污染;

多種重金屬超積累植物的生物量都比較小,而且生長緩慢,影響修復(fù)效率;

有些重金屬超積累植物,不能在輕污染的土壤中生長,其生理特性是要求土壤溶液中的重金屬具有較高濃度,即所謂的Metallophyte植物;

某些重金屬例如Pb和Cr,尚沒有發(fā)現(xiàn)在自然地超積累植物,重金屬超積累植物的地理分布,也有一定的局限性;影響超積累植物吸收重金屬的因素影響超積累植物吸收重金屬的5個(gè)因素：（1）土壤的理化性質(zhì)（2）重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài)（3）植物的種類、生長發(fā)育期（4）復(fù)合污染（5）施肥(1)土壤的理化性質(zhì)pH土壤質(zhì)地氧化還原電位有機(jī)質(zhì)含量(2)重金屬的種類、濃度及在土壤中的存在形態(tài)重金屬種類：Cd，As較易被植物吸收；Cu、Mn、Se、Zn等次之；Co、Pb、Ni等難于被吸收；Cr極難被吸收。濃度的影響：土壤中重金屬含量增加，植物體內(nèi)各部分的積累量也相應(yīng)增加。存在形態(tài)：交換態(tài)的重金屬（包括溶解態(tài)的重金屬）遷移能力最強(qiáng)，具有生物有效性（又稱有效態(tài)）。(3)

植物的種類、生長發(fā)育期植物種類不同，對(duì)重金屬的富集規(guī)律不同；生長發(fā)育期不同，對(duì)重金屬的富集量也不同；例如：“礦毒不知”的大麥能在銅污染的地區(qū)生長；十字花科的天藍(lán)遏藍(lán)菜能超量積累Cd，其地上部分該重金屬含量可達(dá)1800mg/kg。(4)復(fù)合污染

僅考慮污染物的情況下，某一元素在植物體內(nèi)的積累，除元素本身性質(zhì)的影響外，首先是環(huán)境中該元素的存在量，其次是共存元素的性質(zhì)與濃度的影響。元素的聯(lián)合作用分為協(xié)同、競爭、加和、屏蔽和獨(dú)立作用。(5)

施肥例如:施用磷肥，磷酸根能與Cd形成共沉淀而降低Cd的有效性，用磷肥可以抑制土壤Cd污染。而對(duì)As，由于P和As是同族元素，兩者之間存在競爭吸附，使用磷肥能有效地促進(jìn)土壤As的釋放和遷移，有利于As在土壤-植物體系中的遷移轉(zhuǎn)化；但正是兩者之間的競爭吸附，As不易富集在植物的根際土壤中，從而降低了As的生物有效性。

施肥可以改變土壤的理化性質(zhì)和重金屬的存在形態(tài)，并因此而影響重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢尋找更多的野生超積累植物，建立超積累植物的數(shù)據(jù)庫。建立示范性基地，提高綜合效益，獲得經(jīng)驗(yàn)加以推廣。在應(yīng)用研究同時(shí)，深化應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究，包括植物中金屬存在形式、植物超累積機(jī)理、土壤學(xué)和土壤化學(xué)因子對(duì)增加金屬植物可利用性控制機(jī)理的研究。植物與其根際微生物共存體系的研究。分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的應(yīng)用，培育生物量大，生長速率快，生長周期短的基因傳導(dǎo)的超累積植物。案例01項(xiàng)目概況：地理位置位于天元區(qū)中心地段，占地2.303平方公里，京港澳高鐵（武廣段）;東起西環(huán)路輔路，南到長江西路，西至湘蕓路，北至泰山西路。2023/7/26912023/7/269202王家坪片區(qū)土壤污染調(diào)查采樣時(shí)間：2011年調(diào)查單位：株洲市環(huán)境監(jiān)測站采樣點(diǎn)數(shù)量：264個(gè)采樣深度：表層0-20cm檢測指標(biāo)：Cd、Hg、Pb、As2023/7/269303王家坪片區(qū)土壤污染調(diào)查污染物CdHgAsPb檢出率

%100100100100最小值

0.070.011.449.04最大值

49.417.6289.77673.0平均值

2.400.3822.8773.08相對(duì)偏差

4.460.9515.2778.3變異系數(shù)

%186.11252.766.75107.142023/7/269403土壤重金屬

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估307548平方米2023/7/269503土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估修復(fù)深度通過設(shè)置18個(gè)剖面采樣點(diǎn)確定點(diǎn)號(hào)Cd（mg/kg）Pb（mg/kg）As（mg/kg）22.322541.3265.3114689.7791.7994.145.75549.4121945.085712.313545.326011.712134.82950.082363.121161.212542.471190.4810262.6812916.123525.9618610.2113549.911882.3563.389.771911.7929.545.71990.3119.754.032220.8437.163.122240.3326341.122858.8989.467.632891.4535430.802023/7/269603土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估超標(biāo)點(diǎn)編號(hào)Cd（mg/kg）Pb（mg/kg）As（mg/kg）0-20cm20-40cm40-60cm60-80cm0-20cm20-40cm40-60cm60-80cm0-20cm20-40cm40-60cm60-80cm22.30.970.80.3522546.252.726.941.32554.965.310.510.960.0914628.219.820.289.777.77.37.491.790.630.590.4694.122.419.715.945.78.39.75.65549.410.20.270.2521916.217.411.245.086.17.55.15712.31.430.340.4813517.120.621.445.3211.67.176011.70.120.10.1412118.61819.634.8211.210.28.9950.080.110.090.12323.925.923.563.1210.210.46.21161.20.480.110.11251512.816.142.4710.110.110.51190.480.270.490.5810223.113.612.962.688.57.87.412916.10.090.150.2623512.71814.825.9666.16.418610.210.270.080.3613521.813.235.749.915.66.78.51882.350.170.120.1263.316.117.518.589.776.66.85.61911.791.532.462.5929.529.229.924.145.73.42.53.21990.310.370.384.8419.715.717.51854.038.911.110.32220.840.430.380.6937.128.12222.663.1216.91819.62240.330.450.530.626322.134.223.741.127.49.78.72858.890.582.350.289.459.542.344.367.6316.257.0212.232891.452.011.520.3835428.629.625.330.805.528.2514.24修復(fù)深度，確定為40cm.123019立方米2023/7/269704總體方案設(shè)計(jì)→技術(shù)篩選名稱優(yōu)勢劣勢結(jié)論工程治理工藝流程簡單，可操作性強(qiáng)，治理效果穩(wěn)定，治理場地可作為建設(shè)或綠化用地。若采用客土法需要取用大量客土并產(chǎn)生等量污染土壤?？缮倭坎捎每屯练▽?duì)修復(fù)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。物理化學(xué)治理對(duì)重金屬去除徹底，治理效果穩(wěn)定，治理土壤可用于原址回填。對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和土壤肥力破壞嚴(yán)重，工藝控制復(fù)雜，治理單位成本較高，技術(shù)穩(wěn)定性不佳。在現(xiàn)有資金預(yù)算條件下，單位成本昂貴的土壤電化學(xué)處理手段不具備經(jīng)濟(jì)可行性?；瘜W(xué)穩(wěn)定化原位修復(fù)，工藝簡單，可操作性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)可行，處理周期短，可作為建設(shè)或綠化用地。穩(wěn)定化土壤存在環(huán)境對(duì)重金屬活度和土壤結(jié)構(gòu)有影響?；瘜W(xué)穩(wěn)定化可在短期內(nèi)有效降低土壤重金屬活度，控制污染地區(qū)重金屬遷移。生態(tài)修復(fù)成本低廉，經(jīng)濟(jì)可行；利用周邊生態(tài)環(huán)境恢復(fù)；對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和土壤肥料無傷害。治理周期漫長，后期植物收集、處理工藝較為復(fù)雜，維護(hù)管理周期長。適于作為本區(qū)域內(nèi)部分修復(fù)后場地（公共綠地）的區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)帶的，可結(jié)合場地綠化作為土壤恢復(fù)手段。人工濕地成本低廉，經(jīng)濟(jì)可行；利用周邊生態(tài)環(huán)境恢復(fù)；對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和土壤肥料無傷害。治理周期漫長，冬季植物活性降低，對(duì)重金屬吸附能力下降；工程占地面積大。本區(qū)域內(nèi)規(guī)劃為環(huán)保產(chǎn)業(yè)用地，未規(guī)劃濕地所需場地，因此不適于作為本區(qū)域的重金屬治理手段?？蓾B透反應(yīng)墻對(duì)土壤環(huán)境無不良影響，施工流程簡單，可富集重金屬，凈化地下水。建設(shè)成本較高，地下水季節(jié)性變化影響處理效果。不采用淋洗對(duì)土壤修復(fù)無直接效果。不適于作為本區(qū)域的重金屬治理手段，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較高。2023/7/269804總體方案設(shè)計(jì)→風(fēng)險(xiǎn)控制思路居住用地土壤淋溶經(jīng)口攝入皮膚接觸揚(yáng)塵吸入保護(hù)地下水環(huán)境保護(hù)人體健康達(dá)到地下水III類標(biāo)準(zhǔn)切斷暴露途徑穩(wěn)定化固化工程控制（道路基底填料等）降低生物可給性×××2023/7/269904總體方案設(shè)計(jì)→核心技術(shù)介紹（固化穩(wěn)定化技術(shù)）技術(shù)原理土壤重金屬固化穩(wěn)定化是一類防止或減緩?fù)寥乐兄亟饘傧颦h(huán)境中釋放的技術(shù)種類。這類技術(shù)通常不破壞污染物，也不減少污染物總量，而是通過固化、穩(wěn)定化機(jī)制防止或減緩污染物向環(huán)境中釋放。固化指將污染物固封在結(jié)構(gòu)完整的固態(tài)產(chǎn)物（固化體）中，隔離污染土壤與外界環(huán)境的聯(lián)系，從而達(dá)到控制污染物遷移的目的；穩(wěn)定化是指將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實(shí)現(xiàn)其無害化降低對(duì)環(huán)境系統(tǒng)危害性的風(fēng)險(xiǎn)固化穩(wěn)定化藥劑（膠凝材料）有機(jī)藥劑：瀝青、有機(jī)粘土、活性炭等-------2%（3），2000EPA無機(jī)藥劑：水泥、石灰等-------

94%（55），2000EPA2023/7/2610004總體方案設(shè)計(jì)→核心技術(shù)介紹（固化穩(wěn)定化技術(shù)）Pb、Cr、As、Cd應(yīng)用多

技術(shù)應(yīng)用-不同種類重金屬2023/7/2610104總體方案設(shè)計(jì)→部分成功案例1郴州某重金屬污染土壤修復(fù)項(xiàng)目重金屬是Cd、Pb、As國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，確定為復(fù)合污染或重污染的土壤，局部區(qū)域重金屬超標(biāo)達(dá)2000倍。添加10%左右的固化穩(wěn)定化藥劑Cd的浸出值小于0.1mg／L，Pb的浸出值小于1.0mg／L，As的浸出值小于0.5mg／L，2023/7/2610204總體方案設(shè)計(jì)→部分成功案例2四川某重金屬污染土壤修復(fù)工程Cd、Ni等重金屬污染Cd濃度為18.68mg/kg、Ni濃度為71.38mg/kg添加5%藥劑處理后的土壤，硫酸硝酸法（HJ/T299—2007）：Cd的浸出值小于0.001mg/LNi的浸出值小于0.001mg/L2023/7/2610304總體方案設(shè)計(jì)→部分成功案例3美國某重金屬及PCB復(fù)合污染場地砷（As）、鉛（Pb）以及PCBs85,000cyofsoil水泥、飛灰及水進(jìn)行混合TCLP低于EP的毒性標(biāo)準(zhǔn)As5ppmPb5ppmUCS>20.9psiHydraulicconductivity<1x10-6(cm/s)tpr_solidification_stabilization_2009.pdf2023/7/2610404總體方案設(shè)計(jì)→部分成功案例4英國某奧運(yùn)場館修復(fù)工程As、Cd、Cu、

Zn60000tFeDEC0.5-1%EN12457-4pdf_8_Tekst_DEC_Immobilisation_paper.pdf2023/7/26105其他案例2023/7/2610604總體方案設(shè)計(jì)→驗(yàn)收體系國外穩(wěn)定化固化效果評(píng)估方法模擬固體廢物或污染土壤與生活垃圾進(jìn)入市政垃圾填埋場混合填埋情境下的浸出測試方法USEPA1311(TCLP)模擬酸雨淋溶情境下露天堆放的固體廢物或土壤中污染物浸出特性的USEPA1312(SPLP)模擬酸雨多次淋溶情境下污染物浸出特性的MEP浸出方法等表征不同固液比條件下固體廢物或土壤中污染物釋放特性的USEPA1314（動(dòng)態(tài)柱實(shí)驗(yàn)）、USEPA1316(靜態(tài)批試驗(yàn))，表征不同pH條件下固體廢物或土壤中污染物釋放特性的USEPA1313《固體廢物浸出毒性浸出方法—硫酸硝酸法》(HJ/T-299)《固體廢物浸出毒性浸出方法—醋酸緩沖溶液法》（HJ/T-300）《固體廢物浸出毒性方法水平振蕩法》(HJ557-2009)2023/7/2610704總體方案設(shè)計(jì)→驗(yàn)收體系浸出方法名稱模擬情景TCLP（USEPA1311）主要模擬5%的工業(yè)固廢與95%的生活垃圾混合進(jìn)入市政垃圾填埋場后，污染物在垃圾滲濾液浸提情景下的初始浸提特征，主要目的是確定某種危險(xiǎn)廢物是否可以滿足土地處置的限定要求，或確定某種廢物是否可以在含有有機(jī)廢物的無襯填埋場合并處置。SPLP（USEPA1312）其目的是模擬受酸沉降污染的土壤對(duì)地下水的影響硫酸硝酸法(HJ/T-299)與SPLP類似，主要模擬酸雨淋溶情境下露天堆放的固體廢物或污染土壤中污染物的浸出特性醋酸緩沖溶液法（HJ/T-300）與TCLP類似，主要模擬模擬5%的工業(yè)廢物或經(jīng)無害化處理后的廢物進(jìn)入衛(wèi)生填埋場，與95%的市政垃圾和合并處理，污染物在填埋場滲濾液淋溶情境下污染物的釋放特性。水平振蕩法(HJ557-2009)主要模擬固體廢物或土壤在地表水或地下水浸提情境下污染物的釋放特性2023/7/2610804總體方案設(shè)計(jì)→驗(yàn)收體系浸出方法名稱關(guān)鍵參數(shù)浸提劑浸提劑pH固液比TCLP（USEPA1311）浸提劑：醋酸pH：2.88（堿性物質(zhì)）4.93（非堿性物質(zhì)）20:1SPLP（USEPA1312）浸提劑：60/40的硫酸和硝酸混合液pH:4.2(堿性物質(zhì)）、5.0（非堿性物質(zhì)）20:1硫酸硝酸法(HJ/T-299)對(duì)于重金屬和SVOCs，浸提劑：2:1的硫酸硝酸混合液；對(duì)于氰化物和VOCs，浸提劑為去離子水pH：3.2；10:1醋酸緩沖溶液法（HJ/T-300）浸提劑：醋酸；pH：2.64（pH>5的固廢或土壤）、4.93（pH<5的固廢或土壤）20:1水平振蕩法(HJ557-2009)浸提劑：去離子水pH:7.010:12023/7/2610904總體方案設(shè)計(jì)→驗(yàn)收體系浸出方法的選擇由于湖南地區(qū)是我國重點(diǎn)防控的酸雨區(qū)，資料報(bào)道，距離株洲較近的長沙2001年降雨最小pH達(dá)到3.11。而且，土壤中重金屬浸出特性受浸提液pH影響較大，在酸性浸提條件下，重金屬離子更容易浸出修復(fù)后土壤用作路基情形下污染概念模型不同浸提液pH條件下各種離子的浸出特性2023/7/2611004總體方案設(shè)計(jì)→驗(yàn)收體系浸出標(biāo)準(zhǔn)的確定場地名稱污染物浸出方法浸出結(jié)果評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)備注PepperSteel,FloridaAsPbSPLPAs:6ug/L;Pb:29.8ug/LAs<10ug/LPb<15ug/L飲用水最高濃度限值A(chǔ)mericanCreosote,TennesseeAsSPLPAs:20