土壤重金屬污染如何修復？

12-23

尤其是大米鎘污染，有辦法治理嗎

以下是@鄉土鄉親農業研究中心的報告：
一、重金屬修復措施綜述
1. 工程措施
包括客土法、換土法、深耕翻土法、固化、穩定化方法、電動力修復法等，工程措施具有穩定、見效快的優點，但存在工程量大、投資費用高、二次污染隱患等缺點，不適宜大面積污染土壤的治理。
2. 化學治理措施
包括淋溶法、施用改良劑等方法，能夠在短期內降低土壤中重金屬的毒性和生物有效性，因人為向土壤中施加化學藥劑，易造成二次污染，且該方法是一種原位修復方法，重金屬Cd仍存留在土壤中，容易再度活化危害植物，其潛在威脅並未消除。
3. 農業生態修復措施
通過調節諸如土壤水分、土壤pH值、土壤陽離子代換量(CEC)、CaCo3和土壤氧化還原狀況及氣溫、濕度等因素，降低Cd生物有效性，以減弱重金屬對植物的毒害作用。Cd形態發生了改變，但仍存在土壤中，容易再度活化，對生物產生危害。
4. 微生物修復
微生物抗重金屬機制包括生物吸附、胞外沉澱、生物轉化、生物累積和外排作用。微生物一方面可以降低土壤中重金屬的毒性，並可以吸附積累重金屬；另一方面可以改變根系微環境，從而提高植物對重金屬的吸收、揮發或固定效率。目前，大部分微生物修復技術還局限在科研和實驗室水平，實例研究還不多，無法大面積推廣。
5. 動物修復
利用土壤中的某些低等動物如蚯蚓進行重金屬cd污染修復的研究仍局限在實驗室階段，且因受低等動物生長環境等因素制約，其修復效率一般，並不是一種理想的修復技術。
6. 植物修復
將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上，對土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，將植物收穫並進行妥善處理(如灰化回收)後將重金屬移出土體，達到污染治理與生態修復的目的。
6.1 植物提取法是利用一些植物對某種重金屬的吸收和在地上部的蓄積，並通過收穫地上部達到減少土壤重金屬含量的目的。是比較有前景的修復方法。
6.2 植物揮發是指植物吸收土壤中的重金屬，將體內重金屬轉化為可揮發的狀態，並通過植物的葉片等部位揮發出去，從而降低土壤中重金屬含量。揮發出的重金屬會造成大氣的重金屬污染。
6.3 植物穩定是通過吸收、分解、氧化、固定等過程，降低重金屬的流動性和生物可利用性，防止重金屬的滲漏和轉移，減少重金屬對植物的危害。重金屬Cd仍存留在土壤中
二、超積累植物
1. 特徵
1）超積累植物地上部分的重金屬含量是同等生境條件下其它普通植物含量的 100 倍以上。鎘為100mg／kg。
2）地上部的重金屬含量高於根部該種重金屬含量，即運轉率大於1。
3）地上部重金屬含量高於土壤含量，即富集係數大於1。
2. 局限性
1）超積累植物一般植株矮小，生物量低，生長緩慢，季節性較強，不易機械化作業，修復效率不高。
2）多為野生型植物，對生物氣候條件的要求也比較嚴格，區域性分布較強，引種受到嚴重限制。
3）專一性強，一種植物往往只作用於一種或兩種特定的重金屬元素，對土壤中其他含量較高的重金屬則表現出中毒癥狀，從而限制了在多種重金屬污染土壤治理。
4）植物器官往往會通過腐爛、落葉等途徑使重金屬重返土壤。
5）防止植物的籽實可能被誤食導致食物鏈污染。
3. 鎘積累植物
公認的鎘超積累植物只有遏藍菜屬的少數幾種植物。但遏藍菜屬植物生長緩慢、植株矮小、地上部生物量小，在實際應用中受到限制。
鎘富集植物：蕨類、向日葵、油菜、月季等花卉作物、雜草。
三、土壤重金屬鎘污染植物修復效率

1. 《4種植物對鉛、鎘和砷污染土壤的修復作用研究》，狗尾草生物量參考《武漢天河機場狗尾草群落生物量的調查》；
2. 80%的土壤鎘積累在30cm以上的土層，《土壤中鎘污染現狀與防治方法的研究進展》
每平米30cm厚土壤的重量=1*0.3*2.65=0.8t=800kg
土壤含鉻量=土壤重量×土壤鎘含量
3. 寶山董菜《一種新的超富集植物》，其生物量為3t/公頃；
4.《一種新發現的鎘超積累植物龍葵》，生物量根據龍葵草百度百科種植密度計算；
5.《雜草對重金屬的生物積累特性的研究》，5,6中生物量按每平米100株計算；
6.《雜草中具重金屬超積累特徵植物的篩選》
7.《油菜作為超累積植物修復鎘污染土壤的潛力》
8. 《印度芥菜對土壤Cd，Pb的吸收富集效應及修復潛力研究》
9. 《重金屬污染土壤的植物修復研究》
分析：
1. 生物量太小，文獻報道的植物主要為雜草，生物量均較小，需要找高生物量的植物。加強植物馴化和栽培管理，提高其生物量。如寶山董菜的的每公頃才3噸，如擴大到30噸，修復年數能減少到28年。
2. 富集係數不高。如文獻5中的雜草富集係數提高10倍，修復年數能大大減少。
3. 同樣都是印度芥菜，在不同濃度和地點進行的試驗，修復效率差別較大。
4. 修復植物的無害化處理技術較少研究。比如向日葵、油菜修復後籽實鎘含量及食用油中鎘含量。
5. 注重和農田管理措施（如澆水、耕地、有機肥施用）、特定微生物結合打組合拳，提高修復效率。
結論：
1. 土壤重金屬鎘污染植物修復效果非常不理想。需要加強尋找、篩選、培育超累積植物，並通過現代生物學手段進行改良。加強馴化和栽培管理提高植物生物量和富集係數。
2. 以上修複試驗基本為盆栽模擬試驗，試驗研究很多，但利用植物修復鎘污染土壤的實例極少。從試驗研究到成熟的植物修復技術還有很長的一段路要走。
3. 盡量選擇環境條件較好的基地，避開污染源。
4. 對投入物特別是雞糞、豬糞等工廠化飼料養殖的糞肥進行調查或檢測。
5. 和油菜合理輪作，降低土壤重金屬水平。

如何看待土壤重金屬超標的問題
2014-12-05 陳能場土壤觀察

【編者按】

12月1日，有媒體刊發《湖南湘江流域重金屬砷超標最高達715倍，官方暫無表態》報道，文中稱環保組織「曙光環保」工作人員採集包括土壤樣、稻穀樣等164個樣本，其中郴州三十六灣礦區甘溪河底泥中，砷含量超標715.73倍；郴州三十六灣礦區甘溪村稻田中，鎘含量超標206.67倍；岳陽桃林鉛鋅礦區汀畈村稻田鉛含量最高值達1527.8mg/kg（即每千克含有1.5克），超標5.093倍。據湖南媒體報道，3日，湖南省環保廳召開新聞發布會，回應稱，報道標題從「湘江流域重金屬污染區」逐步演變為「湘江流域」，以點帶面、以偏概全，是虛假新聞。湖南省環保廳還指「曙光環保」監測方法不科學，質疑其數據的合法性和準確性。長期致力於土壤重金屬污染研究的廣東省生態環境與土壤研究所研究員陳能場給澎湃新聞發來這篇文章，陳能場認為，缺乏對土壤重金屬數據的科學解讀應該是造成「談金色變」的主要原因。全文如下：

土壤重金屬超標幾百倍，這種新聞一出來就足夠吸引眼球，令普羅大眾震驚。事實上土壤重金屬的數據解讀是個極為困難的事情，這也是土壤污染調查曾經被視為「保密」的原因之一。

早在大學上「土壤農業化學分析」這門課時，老師就諄諄教導我們在進行土壤分析時，採樣誤差會遠遠大於分析誤差，這是因為土壤本身的不均一性，所採集的土壤樣品存在著代表性問題。

在土壤重金屬分析中，測定方法也很關鍵，早在2012年美國曾經有一位大學教授用XRF測定來自亞洲的大米含鉛超高，並將此結果提交美國化學學會上發表且接受BBC採訪，但後來這個結果因為不可重複，文章撤銷了，也成為一個笑柄。

且不說大米測定的笑話了，說說如何看待土壤的重金屬數據超標的問題。土壤污染數據的解讀比數據測定遠遠來得複雜。

1.重金屬在土壤中以各種形態和價態存在。

各種重金屬、同一種的不同形態、不同價態不僅毒性不同，在土壤中的物理、化學和生物學的行為也不同，在土壤-受體（作物、人體、動物）中的遷移能力也不同。

不談及重金屬的形態、價態和曝露途徑，土壤重金屬的數據其實是個「死」數據。

重金屬本身就是環境中的一種客觀存在，看到污染超標多少倍多少倍而受到驚嚇其實是不必要的。當受體不存在或者無暴露途徑時，重金屬超標本身並沒有多大意義。

2.土壤重金屬污染問題必須和糧食安全和人體健康聯繫起來。

食物鏈污染是土壤重金屬帶來人體健康風險最主要的途徑，土壤重金屬污染的問題的解析必須和人體健康、糧食超標等聯繫起來考慮才有意義，根植於以上三者相關關係的政策和治理才能得到最有效、最經濟地確保糧食安全和人體健康。

同時糧食重金屬的積累問題涉及品種問題、土壤自身的條件和污染特徵、甚至氣候和大氣污染物等等。土壤重金屬污染本身的確是個問題，但糧食安全、人體健康問題是更大的問題。

3.土壤污染倍數的判斷是基於標準基礎上的判斷。

土壤污染倍數的意義本身受到標準使用的範圍、標準本身的合理性的制約。我國的土壤環境質量標準制定於1995年，根據土壤應用功能和保護目標，劃分為三類，Ⅰ類為主要適用於國家規定的自然保護區（原有背景重金屬含量高的除外）、集中式生活飲用水源地、茶園、牧場和其他保護地區的土壤，土壤質量基本上保持自然背景水平。Ⅱ類主要適用於一般農田、蔬菜地、茶園果園、牧場等到土壤，土壤質量基本上對植物和環境不造成危害和污染。Ⅲ類主要適用於林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤和礦產附近等地的農田土壤（蔬菜地除外）。

土壤質量基本上對植物和環境不造成危害和污染。目前公認這套全國劃一的標準早已不合時宜。用它來判斷標準其實僅能用來參考而已，而很多研究或報道用這套標準甚至用II類標準來判斷底泥等土壤外的環境物質則是顯得張冠李戴，當然這恐怕是處於找不到底泥重金屬含量的判斷標準下的無奈之舉。

以鎘為例，用農業生產的耕地鎘標準來判斷日本的耕地，其日本的耕地土壤幾乎全部都超標，而用台灣的農田土壤的鎘標準來判斷中國大陸的耕地，則中國大陸的土壤鎘超標的百分數將大大降低，當然這並非說中國大陸土壤不存在鎘的問題，相反從食物鏈傳遞和人體健康風險來看，中國大陸耕地土壤的最大的重金屬隱患就是鎘。

4.農業生產中，土壤重金屬的風險性很大程度上決定於重金屬的有效性，而後者又很大程度上受制於土壤本身的性質。

世界上土壤鎘含量最高的礦區當屬英國Shipham礦區，鎘含量高達998mg/kg，按照我國的土壤環境質量標準，其超標3326倍。但並沒有帶來很大的人體健康效應，但與之相反日本痛痛病區土壤鎘最高在6mg/kg，大寶山「癌症村」土壤鎘含量最高不到1mg/kg。

之所以有如此大的差別在於英國的礦區是鹼性礦區，同時礦體主要是碳酸鋅，而日本的是單純的鉛鋅礦，大寶山礦是鐵銅礦且含有大量的硫，這些物質大量進入下游的土壤在乾旱條件下強烈的酸性。

5.重金屬在土壤中的含量具有高度的不均一性，有時受到灌溉的影響，一塊田的進水口和出水口都可以相差好幾倍或者幾十倍，受到翻動或者犁耙的影響上下層也可以相差好幾倍。

因此在土壤樣品採集時需要多點採樣或者多點混合採樣以取得可靠的含量指標。

近年來，我國的土壤污染問題被炒得火熱，乃至造成一定程度上的恐慌。固然這三十年快速的經濟發展和環保措施不配套帶來的強度污染，給土壤帶來了重金屬等污染物的積累，但缺乏對土壤重金屬數據的科學解讀應該是造成「談金色變」的主要原因，當然土壤問題不單單就是個污染問題，糧食安全問題更不單單受制於土壤污染問題本身，本文在此不展開詳述了。

文章來源：澎湃新聞http://thepaper.cn

作者陳能場系廣東省生態環境與土壤研究所研究員

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老闆常說的一句話：工程措施在目前的大環境下，是最有效的修復措施。

我認為真正能夠把重金屬污染去除的還是大自然的力量，人為方法只有一個能完成這個任務，那就是立法並嚴格執行來防止重金屬再次進入不應該受到污染的區域。因為把一公斤鉛倒進土裡只要一秒鐘就能完成，若要把這一公斤鉛從地里提取出來，我無法預測需要多少年，也不知道需要花多少錢，還更不知道為了這一公斤鉛的提取還要污染多少地？現在許多科研項目都是針對重金屬污染進行的，在科研工作中把本來就沒有污染的地施進重金屬做成已經污染的地來進行實驗。如果不能做到杜絕污染，你再努力修復都是白搭。

現在最常用的方法就是植物修復和換土，土再修復。
對每一塊土壤，污染程度，需要修復年限，修復等級很多很多都是不一樣的
沒有所謂最好的方法，就是自己找適合的，經濟允許的就可以。
具體還是要找專家，不是三言兩語可以說清。

上面寫這麼多的答案，並不利於只是獲取吧？
當然其實我也沒說什麼。這個問題太大了。

最近幾年重金屬污染越來越嚴重，國家對這方面的投入也是逐年的加大，我就來簡單的提一提目前解決重金屬污染的研究思路吧。

1、物理化學方法直接原位修復污染土壤。
排名第一的答案寫的已經很詳細了，我就補充一下，土壤重金屬淋濾主要是用EDTA2Na來淋濾土壤中的重金屬，EDTA對於重金屬的螯合能力很強，能達到80%以上的結合，所以，直接往土壤裡面澆灌會顯著降低土壤中的重金屬含量。當然，也是有很大的缺陷，除了會帶走重金屬外，也會將土壤中的營養元素帶走，淋濾過後的土壤還需要重新恢復肥力，無形之中又增加了修復的成本。

2、關於水稻Cd修復
日本目前有研究小組在研究水稻的離子通道，包括胞外進入胞內，胞內的轉運機制，發現水稻一般是將Cd積累在液泡中。因此，未來的研究方向是，希望通過調控轉運機制，將Cd儘可能的截留在植物的體內而不向種子中轉運。這樣即使是將水稻種植在Cd污染地區也不會干擾稻米品質。

2017.11.29更新

近日蘭州大學生命科學學院劉璞副教授團隊通過將植物乳桿菌TW1-1餵養小鼠七周，有效地提高了小鼠腸道菌群對六價鉻的吸附能力，促進了體內殘留的強毒性六價鉻還原為弱毒或無毒的三價鉻，並促進了鉻的排出，從而顯著降低了鉻在各組織中的積累。透射電鏡能譜分析顯示，菌株TW1-1可降低肝組織細胞內的鉻含量，有效緩解六價鉻引發的多種組織損傷。腸道微生物16S測序結果表明，TW1-1可調節腸道微生物菌群結構，提高菌群對鉻的修復能力，增加有益菌群，減少有害菌群，為闡明乳桿菌減輕重金屬鉻對機體毒性的機理提供了新證據。

研究團隊根據本研究結果，結合相關研究提出了「腸道修復」（Gutremediation）這一新概念。與傳統的土壤修復方法相比，該方法針對污染機體本身，更加直接、有針對性地減少重金屬污染在機體內的積累和毒性，為預防及治療人體重金屬中毒提供了一種新思路，並有望作為輔助治療手段應用於臨床實踐中。

結論就是，如果暫時不能改變環境就先改變自身吧。

Scientific Reports在線鏈接：https://www.nature.com/articles/s41598-017-15216-9

這個問題是2014年的時候提出的，目前土壤最大的重金屬污染是鉻鎳銅砷鉛汞等都是很難處理的及時處理了還會造成二次污染。但是在2016年現在這個問題有了解決辦法 2006年美國實驗室研發的技術在十年後投入了市場應用「」微鼻「」技術專門去除重金屬如果是6價的鉻必須還原才能處理具體大家可以百度

有沒有人想過綜合各類方法，物理，化學，生物，工程，以期達到去除的目的？

土壤污染超標較高，不光是水稻的問題，而是大面積修復基本不可能，成本太高。日本修復是置換土壤以絕後患，植物吸收，能吸收幾種，往往都是多種重金屬複合污染。閑置土地，慢慢的讓植物吸收或者深埋。這導致原先的良田廢棄。綠色GDP，都是負的。

土壤公告的調查結果公布的很粗略，觀土的回答中，質疑了相關的調查結構的結果，但是為什麼當地的環保部門不能給出這樣的科學和嚴謹的結果那，雖然作者質疑相關的機構在取樣的方式存在相當的下場。但是，請問，這是否與湖南這些礦區土壤重金屬嚴重超標的事實是吻合的，這是否與普遍意義上的開採礦石特別是粗放的開採極大可能導致土壤、植物、地下水和大氣中重金屬含量顯著超標的規律是符合的？這是否能一定程度表明這些稻米不能吃了？這些土壤在未治理前，最好棄耕？

更重要的是，一旦超標，沒有好的方式修復啊。污染容易，治理太難啊。最好是置換好的土壤將污染的土壤深埋。面積太大，這是異想天開啊！我們僅僅是調查的重金屬污染，有機污染物那，我們的有機污染物調查是否覆蓋到了主流的污染物，我們的調查中是否對土壤中重金屬的形態進行了有效調查，它們的來源是否已經得到了有效確定，是面源還是點源，太多的未知需要我們進行詳盡的調查和後續處理。此外，這些有機和無機污染物，它們是拮抗還是起到了放大毒性的作用。任重而道遠啊。

希望在土壤重金屬毒性上給出更加科學的結果，而不單單是依靠總量的評價。

這問題別研究了，幾乎沒任何價值！真的...只能長嘆！

改變耕地用途，退一進二。

在這我給個治理重金屬土壤的示範信息：

1、示範地點：湖南省衡東縣新塘鎮宦塘村

2、應用作物：水稻

3、示範時間：2014年10月-2015年1月

4、示範面積：50平方米

5、使用方法：苗床按照25mL/畝使用一次。大田用量分別按照50mL/畝和100mL/畝的量使用兩次；第一次在大田翻耕整平後噴施，第二次在移栽後25天噴施。

6、示範背景：

湖南水稻鎘污染試驗是由衡東縣農業局糧油站承擔並組織本站技術人員具體實施。使用田美樂後，水稻秧苗期白根更多，秧苗分櫱數也明顯比對照區多，水田土壤結構有所改良。田美樂通過提高土壤的微生物活性，能有效平衡土壤酸鹼度，使重金屬活性降低，同時還能提高土壤保水性和透氣性，進而提高水稻的產量，降低水稻對鎘的吸收。

左圖：在水稻田使用田美樂後，苗期表現為土壤疏鬆，白根增多。

右圖：收割後根茬易拔出，土壤鬆軟。

使用田美樂的晚稻，稻穀空殼少，穀粒飽滿，產量增加。

不覺得有什麼好的修復方法。
看了上面的表，
最好是用植物，最低修復年限幾十年...
怎麼搞

全部改為種植速生樹種，幾十年後是否可以修復？

有沒有人了解電動力學土壤修復的方法呢？

除了在實驗室內，有沒有真實的大規模的實際案例？國外的也行呀！

方法有很多，可大規模使用的很少，太貴，歐洲基本放棄了