新型ED3A类螯合性表面活性剂淋洗修复重金属污染土壤的研究

Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2018, 8(1), 19-28

Published Online February 2018 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/journal/aep

https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.12677/aep.2018.81003

Leaching Remediation of Heavy Metal

Contaminated Soil with a Novel

Ethylenediamine Triacetate Chelating

Surfactant

Zhongli Peng, Hongyan Chen

School of Chemistry and Materials Engineering, Huizhou University, Huizhou Guangdong

Received: Jan. 16th, 2018; accepted: Jan. 31st, 2018; published: Feb. 8th, 2018

Abstract

The leaching effect of heavy metal contaminated farmland soil by a novel ethylenediamine triace-tate (ED3A) chelating surfactant sodium N-(3-dodecyloxy-2-hydroxypropyl) ethylenediamine tri-acetate (C12-ED3A3Na) was investigated. The results showed that C12-ED3A3Na solution could ob-tain the optimal heavy metal removal effect when its concentration was 0.1 mol/L, its pH was

11.48, the leaching time was 8 h, and the leaching temperature was 35?C. Under these leaching

conditions, its removal efficiency was 37.12% for Pb, 32.60% for Cu and 19.77% for Zn, respec-tively. The chelating surfactant could effectively remove the metals in the exchangeable, carbo-nates-bound and Fe/Mn oxides of low crystallinity fractions in the soil, and also had a certain met-al removal effect on their organic-bound and residual fractions.

Keywords

Ethylenediamine Triacetate, Chelating Surfactant, Heavy Metal, Soil Remediation, Leaching

新型ED3A类螯合性表面活性剂淋洗修复

重金属污染土壤的研究

彭忠利，陈鸿雁

惠州学院化学与材料工程学院，广东惠州

收稿日期：2018年1月16日；录用日期：2018年1月31日；发布日期：2018年2月8日

彭忠利，陈鸿雁

摘 要

研究了新型乙二胺三乙酸盐(ED3A)类螯合性表面活性剂N-(3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙二胺三乙酸钠(C 12-ED3A3Na)淋洗修复重金属污染农田土壤的淋洗效果。结果表明，C 12-ED3A3Na 在浓度为0.05 mol/L ，pH 值为11.48，淋洗时间为8 h 时，可达到最佳淋洗效果；在最佳淋洗条件下C 12-ED3A3Na 溶液对土壤中Pb 、Cu 和Zn 的去除率分别达到37.12%、32.60%和19.77%；C 12-ED3A3Na 不仅能有效去除土壤中可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态的Pb 、Cu 和Zn ，对有机态的和残渣态的Pb 、Cu 和Zn 也有一定去除作用。

关键词

乙二胺三乙酸盐，螯合性表面活性剂，重金属，土壤修复，淋洗

Copyright ? 2018 by authors and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/licenses/by/4.0/

1. 引言

土壤重金属污染因其污染的隐蔽性，长期性和不可逆性而备受世界的关注，它不仅退化了土壤的肥力，降低了作物产量和品质，而且引发水资源的污染，并通过食物链危害人类的生命和健康[1]。已有的研究表明土壤淋洗技术能够高效、彻底地去除污染土壤中的重金属[2] [3] [4]。

目前常用的淋洗剂的主要有人工螯合剂[4]、表面活性剂[5] [6]及复合淋洗剂[7] [8]等。人工螯合剂如EDTA 能在较宽的pH 范围内与重金属离子形成稳定的螯合体，对大部分重金属污染土壤都有较高的修复效果。但是这种淋洗剂回收利用难度较大[9]。表面活性剂是通过改变土壤表面性质，增强有机配体在水中的溶解性，或是发生离子交换，来促进金属阳离子或配合物从固相转移到液相中。目前，表面活性剂的回收技术已经有很大进步，如采用胶团强化超滤技术(MEUF)可实现绝大部分表面活性剂回收[10] [11]，但是使用普通表面活性剂的淋洗效果并不好[8]。

生物表面活性剂具有对土壤中一些重金属去除效果好、毒性低、生物可降解性和表面活性高等优点，并可回收利用，其在治理重金属污染土壤方面的应用已引起了研究者的关注[12]。但是，生物表面活性剂对土壤中重金属的去除效果总体上比螯合剂差，原因主要是生物表面活性剂无法对土壤中残渣态重金属产生较好的去除效果[13]；另外，现阶段部分生物表面活性剂的价格较高[14]。

复合淋洗剂是指多种淋洗剂复合应用，如黄川等利用草酸和EDTA 混合液淋洗重金属污染土壤[7]以及蒋煜峰等[8]用表面活性剂强化EDTA 络合洗脱污灌土壤中重金属等；复合淋洗剂能提高淋洗效果，但是也提高了回收淋洗剂的难度。

从各种淋洗剂的淋洗效果来看，具有一定螯合功能的淋洗剂明显比不具有螯合功能的淋洗剂的淋洗效果好，如有机酸、生物表面活性剂、人工螯合剂等优于普通表面活性剂；然而，就淋洗剂来源和回收利用来说，普通表面活性剂则优于上述具有一定螯合功能的淋洗剂。因此，我们有理由推断：如果用人工合成的具有螯合功能的表面活性剂(螯合性表面活性剂)为淋洗剂来治理重金属污染土壤，那么它也会有良好的淋洗效果，同时也易于回收利用，这样，化学淋洗治理重金属污染土壤就容易实现商业化。遗憾的是，目前很少有用螯合性表面活性剂作为淋洗剂修复重金属污染土壤的报道。

Open Access

彭忠利，陈鸿雁

目前研究最多的螯合性表面活性剂是N-酰基ED3A (乙二胺三乙酸) [15]和N-烷基ED3A表面活性剂[16]。为了提高ED3A表面活性剂分子的柔性，我们合成了一类新ED3A类螯合性表面活性剂[17]。本文以这类表面活性剂的其中一种螯合性表面活性剂N-(3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙二胺三乙酸钠(C12-ED3A3Na)为淋洗剂，研究淋洗剂溶液对重金属污染农田土壤的淋洗效果，着重研究淋洗条件对淋洗效果的影响，为实际淋洗工程提供数据。

2. 材料与方法

2.1. 材料

N-(3-十二烷氧-2-羟基丙基)乙二胺三乙酸钠(C12-ED3A3Na)，按照文献[17]所述方法自制，其结构见图示1；十二烷基硫酸钠(SDS)，分析纯，广东汕头市西陇化工厂；冰醋酸，硝酸，氢氟酸，高氯酸为优级纯(GR)试剂；其他化学试剂均为分析纯；所用土壤为重金属污染土壤，来自为广东省韶关市大宝山矿山附近的被酸性矿水污染的上坝村农田土壤；实验用水由FBZ2001-UP-P超纯水机(青岛富勒姆科技有限公司)制备，电阻率为18.25 MΩ?cm。

2.2. 土壤样品的制备及土壤分析

将采集到的的农田土壤自然风干，挑出树枝，石头等杂物，人工将泥土混合均匀，用SHR系列快速混合机将泥土粉碎，搅拌使泥土充分混合均匀，再将其过100目尼龙筛，装样备用。

以水土比为2.5:1将土壤与水混合、搅拌均匀，用PHS-3C酸度计(上海虹益仪器仪表有限公司)测量土壤的pH值。土壤有机质含量用重铬酸钾容量法-外加热法测定；土壤阳离子交换量(CEC)用乙酸铵法测定；土壤颗粒分析用欧美克LS-POP(III)激光粒度分析仪测试。

以聚四氟乙烯坩埚为容器，用硝酸-氢氟酸-高氯酸消解土壤制备消解液，同时做试剂空白实验，用ICP-OES测定重金属全量。所有实验均重复三次。

2.3. 螯合性表面活性剂淋洗条件的选择

分别准确称取1.0000 g (±0.0005 g)过100目尼龙筛的土壤样品并分别装入若干50 mL塑料离心管中，加入一定体积一定浓度和一定pH值的C12-ED3A3Na溶液，同时做试剂空白试验。然后在一定温度下将离心管放置在摇床上振荡一定时间(150 r/min)，将所得样品以4000 r/min离心20 min，取上清液用ICP-OES

Scheme 1.Structure of chelating surfactant C12-ED3A3Na

图示1.螯合性表面活性剂C12-ED3A3Na结构式

彭忠利，陈鸿雁

测定重金属Pb、Cu和Zn的含量。其中，螯合性表面活性剂溶液的pH值用氢氧化钠溶液和硝酸溶液调节。

2.4. 较佳淋洗条件下的淋洗试验

根据2.3的实验结果确定C12-ED3A3Na的较佳淋洗条件。在最佳淋洗条件下，按照2.3所述方法测定重金属Pb、Cu和Zn的含量，同时也测试浓度为0.1 mol/L pH值为7.84的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液(淋洗时间为8 h)的淋洗效果(供比较用)。将等量未经淋洗的重金属污染土壤和上述经淋洗、分离及用超纯水洗涤后的土壤残渣，按文献[18] [19]所述的提取法制备土壤金属各形态的待测溶液，用ICP-OES测定重金属各形态含量。

2.5. 数据处理与分析

采用Excel 2007和SPSS13.0软件对数据进行相关分析，用最小显著性差异法(LSD)进行显著差异检验(P < 0.05)。

3. 结果与讨论

3.1. 土壤样品分析

从表1中的数据可知，土壤样品为酸性，质地为粉粒。土壤中重金属Pb、Zn和Cu的含量非常高。

3.2. 淋洗条件对金属去除率的影响

3.2.1. 液固比对金属去除率的影响

从图1为在常温27℃，淋洗剂(用超纯水直接配制)浓度为0.1 moL/L，淋洗时间为12小时的情况下，不同液固比对金属去除效率的影响图。可以看出，当液固比由5:1上升到15:1时，重金属的去除率是上升的。液固比为15:1时，金属的去除率达到最高，Pb、Cu和Zn的去除率分别为32.06%，28.08%和12.68%。

而后，随着液固比继续增大，金属的去除率反而有所下降。这是因为当淋洗剂浓度一定时，增加液固比实际上是增加淋洗剂的用量，当淋洗剂用量没有满足土壤所需量时，增加液固比必然时金属去除率上升；但是当淋洗剂用量满足土壤所需量时，这时再增加液固比，只是起到稀释作用而已，不会提升金属去除率。

3.2.2. 淋洗剂浓度对金属去除率的影响

在液固比一定时，增加浓度意味着淋洗剂的用量增大。由图2为在淋洗温度、淋洗时间和液固比分别为27℃、12小时和15:1的情况下，C12-ED3A3Na溶液(直接用超纯水配制)浓度对金属去除率的影响。

可以看出，低浓度时Pb、Cu、Zn的去除率先随着C12-ED3A3Na浓度的增大而迅速增大，当C12-ED3A3Na 浓度增大到0.05 mol/L时，Pb、Cu和Zn去除率升高变缓，C12-ED3A3Na浓度增大到0.1 mol/L时，Pb、Cu和Zn去除率达到最高，此时Pb、Cu和Zn的去除率分别为28.74%、27.35%和7.80%；而后，随着C12-ED3A3Na浓度继续增大，Pb、Cu和Zn的去除率变化很小。这说明，螯合性表面活性剂确实是一种有效的重金属淋洗剂；淋洗剂用量没有满足土壤所需量时，增加淋洗剂浓度同样会提高金属去除率。

3.2.3. 淋洗液pH值对金属去除率的影响

由于C12-ED3A3Na在酸性下会转变为相应难溶于水的羧酸衍生物而失去螯合重金属离子功能。因此，这种淋洗液只能在中性或碱性环境下使用。从表2可以看出，土壤经过碱性淋洗剂淋洗后由酸性变为碱性。

Table 1. Characteristics of the studied soil

表1.土壤特性分析

pH 有机质(g/kg) 砂粒/粉粒/粘粒(%) 阳离子交换量(cmoL/Kg) 全铅(mg/kg）全铜(mg/kg) 全锌(mg/kg)

4.45 13.38 14/58/26 3.58 463.1 ± 13.8 506.2 ± 7.3 420.4 ± 27.5

彭忠利，陈鸿雁

Figure 1. Liquid-to-solid ratio on metal removal efficiency

图1. 液固比对金属去除率的影响

Figure 2. Effect of C12-ED3A3Na concentration on metal removal efficiency

图2. C12-ED3A3Na浓度对金属去除率的影响

Table 2. pH values of C12-ED3A3Na solution and the washed soil

表2.C12-ED3A3Na溶液及相应被淋洗后土壤的pH值

C12-ED3A3N a溶液pH值7.84 9.41 10.68 11.48 淋洗后土壤的pH值7.56 9.17 9.98 10.39

图3为在淋洗剂浓度、淋洗温度、淋洗时间和液固比分别为0.1 mol/L、27℃、12小时和15:1情况下，C12-ED3A3Na溶液pH值对金属去除率的影响图。可以看出，随着C12-ED3A3Na溶液的pH由7.84增大至10.68时，土壤中的Pb、Cu和Zn的去除率都是缓慢提高。但淋洗液pH从10.68升至11.48时，

彭忠利，陈鸿雁

Figure 3. Effect of pH value of C12-ED3A3Na solution on metal removal

efficiency

图3. C12-ED3A3Na溶液pH值对金属去除率的影响

Pb、Cu和Zn的去除率递增幅度较大。

一般来说，C12-ED3A3Na随溶液pH值升高，其水溶性增强，容易与金属离子形成水溶性络合物，这样能提高重金属去除率；然而，金属离子随溶液pH值升高，容易形成难溶的氢氧化物，使其与螯合性表面活性剂形成络合物的能力下降，这样导致金属去除率下降。但是从图3的实验结果看，随溶液pH 值升高，金属去除率是提高的，说明C12-ED3A3Na的不但可以与离子状态的金属发生螯合作用，也能与难溶的重金属氢氧化物发生作用，并以溶液形式出现。当淋洗液的pH值为11.48时，土壤的实际pH值只有10.39 (该值还略小于C12-ED3A3Na直接溶于蒸馏水的溶液pH值(pH = 10.68))，相比在其他土壤pH 环境中来说，此时的C12-ED3A3Na水溶性最好，与金属的螯合性能也最好，因此，不难理解淋洗液pH 为11.48时，各金属的去除率最好了。

3.2.

4. 淋洗时间对金属去除率的影响

在淋洗剂浓度、淋洗温度和液固比分别为0.1 mol/L、27℃和15:1情况下，当淋洗时间从1 h变化到

8 h时，3种重金属的去除率均呈小幅上升；但是由8 h变化到12 h时，3种重金属的去除率有明显下降

(图4)。这可能是从1 h到8 h，淋洗剂主要解吸的是吸附在土壤表面的水溶态重金属，在8 h到12 h时才开始淋洗吸附在土壤表面的难溶态的重金属，但还未达到吸附解吸平衡，有很多螯合性表面活性剂或螯合物吸附在土壤表面，导致金属去除率下降。相反，当淋洗时间从12 h变化到24 h时，重金属的去除率又小幅上升，说明螯合性表面活性剂在土壤表面的解吸与吸附逐渐达到平衡。但在24 h时的金属去除率仍比淋洗8 h的小。因此，用C12-ED3A3Na为淋洗剂时，8 h为最佳淋洗时间，Pb、Cu和Zn的去除率分别为27.65%、24.45%和9.19%。

3.2.5. 淋洗温度对金属去除率的影响

从表3可以看出，随着淋洗温度升高，Pb、Cu和Zn的去除率都是增大的，这说明温度升高有利于重金属去除。这是因为，温度升高，C12-ED3A3Na的水溶性提高，有助于它将土壤中的金属离子或土壤表面的金属转移到液相中来，从而提高金属去除率。综合金属去除率和能耗问题，淋洗温度为35℃是比较适合的。

彭忠利，陈鸿雁

Figure 4. Effect of leaching time on metal removal efficiency

图4.淋洗时间对金属去除率的影响

Table 3. Effect of leaching temperature on metal removal efficiency

表3.淋洗温度对金属去除率的影响

金属去除率(%)

淋洗温度(℃)

Pb Cu Zn

20 23.33 ± 0.75 21.82 ± 0.70 5.08 ± 0.14

27 23.67 ± 0.44 22.56 ± 0.62 8.21 ± 0.20

35 28.96 ± 0.42 27.62 ± 0.47 11.81 ± 0.47

3.3. 最佳淋洗条件下淋洗效果以及淋洗前后重金属形态变化

从3.2的淋洗条件选择实验看，C12-ED3A3Na的最佳淋洗条件是：液固比为15:1，浓度0.1 mol/L，淋洗pH值11.48，淋洗时间8 h，淋洗温度为35℃；在此条件下，我们测试了淋洗剂的淋洗效果和淋洗前后重金属形态变化，并与SDS为淋洗剂的淋洗效果做了比较。

3.3.1. 金属去除率比较

由图5可知，螯合性表面活性剂C12-ED3A3Na对土壤中的Pb、Cu和Zn的去除作用最为明显，而SDS对土壤中Pb、Cu和Zn的去除作用不明显。C12-ED3A3Na可以使Pb、Cu和Zn的去除率分别达到37.12%、32.60%和19.77%；SDS只能使Pb、Cu和Zn的去除率则分别是1.30%、1.16%和3.71%，这个结果与蒋煜峰等人[8]用SDS淋洗污灌土壤的实验结果接近。这说明C12-ED3A3Na淋洗修复重金属污染土壤的能力远远大于非螯合性表面活性剂SDS。

3.3.2. 淋洗前后重金属形态分布变化

由图6可知，淋洗前后Pb、Cu和Zn的形态变化规律类似。淋洗前土壤中Pb、Cu和Zn主要以较为稳定的残渣态为主，分别为63.64%，62.49%和67.62%，其次是铁锰氧化态(Pb为18.61%，Cu为19.41%，Zn为20.36%)；不同之处在于淋洗前土壤中Pb的可交换态含量较多(10.29%)，有机态Pb含量较少(2.93%)，

彭忠利，陈鸿雁

Figure 5. The metal removal efficiencies of C12-ED3A3Na under the op-

timal leaching conditions

图5. C12-ED3A3Na在最佳淋洗条件下的金属去除率

Figure 6. Metal fractions affected by surfactant-enhanced soil leaching (the metal percentages are calculated based on their individual contents in the unwashed soil)

图6. 表面活性剂淋洗土壤对金属形态的影响(金属形态含量按各自金属在未洗土壤中的全量为基础计算)

彭忠利，陈鸿雁

而Cu则刚好相反，可交换态含量较少(2.15%)，有机态Cu含量较多(11.66%)，Zn的可交换态和有机态含量差别不大，分别为4.74%和5.61%。三者的碳酸盐结合态含量也较少(Pb为4.40%，Cu为4.44%，Zn 为1.34%)。土壤经C12-ED3A3Na溶液淋洗后，可交换态和碳酸盐结合态Pb、Cu和Zn基本都被淋洗出来，Pb、Cu的铁锰氧化态含量降低较多，均超过56%，而Zn的铁锰氧化态含量降低相对较少，低于31%；这种螯合性表面活性剂对三种金属的有机结合态和残渣态的去除也有一定作用，如Pb的有机结合态的含量比之前降低超过48%，残渣态的Pb和Cu的含量均比淋洗前降低12%以上。这与EDTA [19]或EDTA 衍生物(PDTA) [20]为淋洗剂，增大淋洗剂用量时，也能降低土壤中有机态和残渣态的重金属含量的结果一样。所以我们推断C12-ED3A3Na也能与部分有机态和残渣态的重金属发生络合作用，并能将它们从土壤中解吸出来。

然而，用浓度为0.1 mol/L的SDS淋洗土壤8 h后，土壤中除了有机结合态的Pb比淋洗前降低较多，约50%，可交换态，铁锰氧化态的Pb、Cu和Zn的百分含量只比淋洗前有小幅所降低，而Pb和Cu的碳酸盐结合态以及三种金属的残渣态的百分含量还高出了淋洗前的百分含量。这也说明，SDS去除土壤重金属的能力很差，而且在淋洗过程中，发生金属形态转变，由可交换态，有机结合态的金属转变为碳酸盐结合态和残渣态。

4. 结论

1) 在液固比、淋洗液浓度、淋洗液pH值、淋洗时间和淋洗温度分别为15:1、0.1 mol/L、11.48、8 h 和35℃时，新型螯合性表面活性剂C12-ED3A3Na淋洗矿山附近农田土壤可达到最佳淋洗效果，对土壤中Pb、Cu和Zn的去除率分别达到37.12%、32.60%和19.77%。这种表面活性剂去除土壤重金属的能力远远高于SDS的金属去除能力(Pb、Cu和Zn的去除率仅仅分别1.30%、1.16%和3.71%)。

2) C12-ED3A3Na螯合性表面活性剂对土壤中各种形态的Pb、Cu和Zn都有一定的去除效果，基本能去除可交换态和碳酸盐结合态Pb、Cu和Zn。因此，C12-ED3A3Na适合用于重金属污染土壤的淋洗修复。基金项目

本文得到广东省自然科学基金(2015A030313677)资助。

参考文献(References)

[1]Lee, C.S., Li, X., Shi, W., et al. (2006) Metal Contamination in Urban, Suburban, and Country Park Soils of Hong

Kong: A Study Based on GIS and Multivariate Statistics. Science of the Total Environment, 356, 45-62.

https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.scitotenv.2005.03.024

[2]Torres, L.G., Lopez, R.B. and Beltran, M. (2012) Removal of As, Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn from a Highly Contaminated

Industrial Soil Using Surfactant Enhanced Soil Washing. Physics and Chemistry of the Earth, 37-39, 30-36.

https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.pce.2011.02.003

[3]Abumaizar, R.J. and Smith, E.H. (1999) Heavy Metal Contaminants Removal by Soil WASHING. Journal of Ha-

zardous Materials, 70, 71-86. https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/S0304-3894(99)00149-1

[4]Evangelou, M.W.H., Ebel, M. and Schaeffer, A. (2007) Chelate Assisted Phytoextraction of Heavy Metals from Soil:

Effect, Mechanism, Toxicity, and Fate of Chelating Agents. Chemosphere, 68, 989-1003.

https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.chemosphere.2007.01.062

[5]Slizovskiy, I.B., Kelsey, J.W. and Hatzinger, P.B. (2011) Surfactant-Facilitated Remediation of Metal-Contaminated

Soils: Efficacy and Toxicological Consequences to Earthworms. Environmental Toxicology and Chemistry, 30, 112-123. https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1002/etc.357

[6]Swarnkar, V., Agrawl, N. and Tomar, R. (2012) Sorption of Chromate and Arsenate Bysurfactant Modified Erionite

(E-SMZ). Journal of Dispersion Science and Technology, 33, 919-927. https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1080/01932691.2011.580183

[7]黄川, 李柳, 黄珊, 等. 重金属污染土壤的草酸和EDTA混合淋洗研究[J]. 环境工程学报, 2014, 8(8): 3480-3486.

[8]蒋煜峰, 展惠英, 袁建梅, 等. 表面活性剂强化EDTA络合洗脱污灌土壤中重金属的试验研究[J]. 农业环境科学

彭忠利，陈鸿雁

学报, 2006, 25(1): 119-123.

[9]Chang, F.-C., Lo, S.-L. and Ko, C.-H. (2007) Recovery of Copper and Chelating Agents from Sludge Extracting Solu-

tions. Separation and Purification Technology, 53, 49-56. https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.seppur.2006.06.011

[10]Jung, J., Yang, J.-S., Kim, S.-H., et al. (2008) Feasibility of Micellar-Enhanced Ultrafiltration (MEUF) or the Heavy

Metal Removal in Soil Washing Effluent. Desalination, 222, 202-211. https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.desal.2007.01.154

[11]Li, X., Zeng, G.-M., Huang, J.-H., et al. (2009) Recovery and Reuse of Surfactant SDS from a MEUF Retentatecon-

taining Cd2+ or Zn2+ by Ultrafiltration. Journal of Membrane Science, 337, 92-97.

https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.memsci.2009.03.030

[12]Chen, W.J., Hstao, L.C., Chen, K.K., et al. (2008) Metal Desorption from Copper (Ⅱ)/Nickel (Ⅱ) Spiked Kaolinas a

Soil Component using Plant-Derived Saponin Biosurfactant. Process Biochemistry, 43, 488-498.

https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.procbio.2007.11.017

[13]Beveridgea, P. (1983) The Influence of Surfactants on the Adsorption of Heavy Metal Ions by Clays. Water Research,

17, 215-225.https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/0043-1354(83)90102-1

[14]Kulikowska, D., Gusiatinz, M., Bulkowskak, et al. (2015) Humic Substances from Sewage Sludge Compost as Wash-

ing Agent Effectively Remove Cu and Cd from Soil. Chemosphere, 136, 42-49.

https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.chemosphere.2015.03.083

[15]牛金平, 韩亚明. N-酰基乙二胺三乙酸类表面活性剂的结构特点与物化性能[J]. 日用化学品科学, 2002, 25(5):

4-27, 33.

[16]梁政勇, 叶志文, 吕春绪. 新型螯合性表面活性剂的合成[J]. 精细与专用化学品, 2004(12): 18-23.

[17]惠州学院. 含烃氧基的二胺类螯合性表面活性剂[P]. 中国专利, 201610517956.8, 2016-12-07.

[18]Tessier, A., Campbell, P.G.C. and Bisson, M. (1979) Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate

Trace Metals. Analytical Chemistry, 51, 844-851.https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1021/ac50043a017

[19]Zhang, W., Huang, H., Tan, F., et al. (2010) Influence of EDTA Washing on the Species and Mobility of Heavy Metals

Residual in Soils. Journal of Hazardous Materials, 173, 369-376.https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.jhazmat.2009.08.087

[20]Zhang, T., Wei, H., Yang, X.-H., et al. (2014) Influence of the Selective EDTA Derivative Phenyl Diamine Tetraacetic

Acidon the Speciation and Extraction of Heavy Metals from a Contaminated Soil. Chemosphere, 109, 1-6.

https://https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/10.1016/j.chemosphere.2014.02.039

知网检索的两种方式：

1. 打开知网页面https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/kns/brief/result.aspx?dbPrefix=WWJD

下拉列表框选择：[ISSN]，输入期刊ISSN：2164-5485，即可查询

2. 打开知网首页https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/

左侧“国际文献总库”进入，输入文章标题，即可查询

投稿请点击：https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,/Submission.aspx

期刊邮箱：aep@https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html,

数学建模A题 城市表层土壤重金属污染分析(基础教资)

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮 件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问 题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他 公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正 文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反 竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：重庆交通大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 陈训教 2. 范雷 3. 陈芮 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：胡小虎 日期：2011 年9 月 12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：

城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文针对城市表层土壤重金属污染做出了详细的分析，对于本题中所提出的问题一，我们利用MATLAB软件对所给的数值进行空间作图，然后分别作出了八种重金属元素的空间分布特征，然后，我们利用综合指数（内梅罗指数）评价的方法，对五个区域进行了综合评价，得出结果令人满意。对于问题二，我们根据第一问和题目所给的数据进行综合分析，得出了重金属污染的主要原因来自于交通区含铅为主的大量排放，和工业区污水的大量排放等等。对于问题三，我们通过对问题一中的八张重金属元素空间分布的图可以看出，发现大多数金属都呈中心发散性传播，同时经过分析，我们发现，如果考虑大气传播和固态传播，很难得出结论，在交通区，由于是汽车尾气造成的传播，发现重金属的传播无规律可循等，所以，我们考虑液态形式的传播，以针对地表水污染物的物理运动过程，以偏微分方程为建模基础，通过和假设和模型参数的估计，得出了可能污染源位置，最后，我们对模型进行了稳定性检验即灵敏性分析和拟合检验，发现在参数变化在10%左右，模型的稳定性良好。最后我们全面分析了模型的优缺点，，最后可以用MATLAB软件得出相应的结果。为更好地研究城市地质环境的演变模式，测定污染源范围还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量，地下水流动方向以及每年的生物降解量，降雨量对重金属元素扩散的影响。一但有污染证据，我们可以在该污染源附近沿地下水流动方向设定更多采样点，由此，我们可以构造一个三维公式来计算污染物质浓度的浮动就可以模拟三维空间内的重金属分布影响。 关键字：表层土壤重金属污染 MATLAB 内梅罗指数偏微分方程稳定性检验灵敏性分析地质演变生物降解量

中国耕地土壤重金属污染概况

中国耕地土壤重金属污染概况 摘要：依托收集的耕地土壤重金属污染案例资料，建立了我国138个典型区域的耕地土壤重金属污染数据库，并利用《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）中的二级标准作为评价标准，测算了我国耕地的土壤重金属污染概况。研究表明：（１）我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右；（２）耕地土壤重金属污染等别中，尚清洁、清洁、轻污染、中污染、重污染比重分别为68.12%，15.22%，14.49%，1.45%，0.72%；（３）８种土壤重金属元素中，Ｃｄ污染概率为25.20%，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生Ni，Hg，As和Pb土壤污染，但是Ｚｎ、Ｃｒ和Ｃｕ元素发生污染的概率较小；（４）辽宁、河北、江苏、广东、山西、湖南、河南、贵州、陕西、云南、重庆、新疆、四川和广西１４个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染的多发区域，特别是辽宁和山西的耕地土壤重金属污染可能尤其严重。 关键词：土壤污染；重金属；耕地；污染概率 过去的50年中，大约有2.2万ｔ的Cr，9.39×10５ｔ的Cu，7.89×10５ｔ的Pb 和1.35×10６ｔ的Zn排放到全球环境中，其中大部分进入土壤，引起了土壤重金属污染。随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、

浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术

浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术 土壤是一个开放的缓冲动力学系统，承载着环境中50%～90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用，致使土壤中重金属含量逐年累积，明显高于其背景值，造成生态破坏和环境质量恶化，对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解，可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3]，从而影响产出物的生长、产量和品质，潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析，概述了土壤中重金属的来源，简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展，以期为土壤重金属污染修复提供参考。 1我国土壤重金属污染现状 随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展，一些企业盲目追逐经济利益，轻视环境保护，再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用，我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重，污染面积逐年扩大，危害人类和动物的生命健康。据报道，2008年以来，全国已发生100余起重大污染事故，其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤环境总状况体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548 万hm2土壤调查结果显示，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2，其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤

土壤中重金属污染研究现状的文献综述

土壤中重金属污染研究现状 【摘要】近几十年来,随着人类对自然资源的过度开发和利用，农用化学物质种类、数量逐年增加，工业、城市污染逐渐加剧，导致土壤重金属污染日益严重。通过翻阅一些资料和文献，深入了解了土壤重金属污染的现状。本文分析了土壤重金属污染的概念，土壤重金属污染的相关特点，并归纳了土壤重金属污染的治理方式[1]。 关键词：土壤污染；重金属；防治措施；治理措施 2008年以来，全国已发生百余起重大污染事故，包括砷、镉、铅等重金属污染事故达30多起。频繁爆发的污染事故损失惨重，不仅增加了环境保护治理成本，也使社会稳定成本大增，而土壤污染修复所需的费用更是天价。 污染的加剧导致土壤中的有益菌大量减少，土壤质量下降，自净能力减弱，影响农作物的产量与品质，危害人体健康，甚至出现环境报复风险。一是生态关系失衡，引起生态环境恶化[2]。 1 土壤重金属污染的概念 土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染[3]。污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。 2 土壤重金属污染的影响 2.1 重金属在土壤中的形态 土壤中重金属形态的划分有两层含义，其一是土壤中化合物或矿物的类型，其二是操作定义上的重金属形态。土壤中重金属存在的形态不同，其活性、生物毒性及迁移特征不同，其生态效应和植物效应也不同。重金属能在一定的幅度内

土壤重金属污染现状及其治理方法

论文课题土壤重金属污染现状及其治理方法 小组组长12549025 李思远 小组成员12549026 李康 12549028 王鑫 12549030 吴义超 土壤重金属污染现状及其治理方法随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内

国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%，其中轻度污染46.7%，中度污染9.7%，严重污染8.4%。 华南部分城市50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属污染；长三角地区有些城市大片农田受多种重金属污染， 10%的土壤基本丧失生产力。 2005年，长三角等地土壤重金属污染严重的情况，曾见诸报端，并引发舆论普遍关注和争议。土壤污染立法迫在眉睫。 对浙北、浙东和浙中的236.5万公顷农用地调查发现，不适合种农作物的农用地面积为47.2万公顷，占20%；浙北、浙中、浙东沿海三个区域中，属轻度、中度与重度重金属污染的面积分别占38.12%、9.04%、1.61%，城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。 第九届亚太烟草和健康大会中一项名为《中国销售的香烟：设计、烟度排放与重金属》的研究报告称：13个中国品牌国产香烟中铅、砷、镉等重金属成分含量严重超标，其含量最高超过拿大产香烟3倍以上！ 2009年8月，陕西凤翔县发现大量儿童血铅含量严重超标，后确认是附近的陕西东岭冶炼公司的铅排放所导致。 1.2国外 英国早期开采煤炭、铁矿、铜矿遗留下的土壤重金属污染经过300年依然存在。1996到1999年间，英格兰和威尔士尝试挖出污染土壤并移至别处，但并未根本解决问题。从20世纪中叶开始，英国陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规，并进行土壤改良剂和场地污染修复研究。 日本的土地重金属污染在上世纪六七十年代非常严重。其经济的快速增长导致了全国各地出现许多严重环境污染事件，被称为四大公害的痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病，就有三起和重金属污染有关。 荷兰在工业化初期土地污染问题严重。从20世纪80年代中期开始，加强土壤的环境管理，完善了土壤环境管理的法律及相关标准。国土面积4.15万平方

土壤重金属污染状况及修复

土壤重金属污染状况及修复 中文摘要：重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物，动物和人体内累积，对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤重金属污染越来越严重，研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况，农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展，并针对各种修复方法，阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点，重点论述了植物修复的机理和应用，提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率，为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上，提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学—生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点，可提高复合污染的修复效率、降低修复成本，未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理，以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。 关键词：农田土壤；重金属；污染；修复技术 Abstract; Heavy metal pollution caused by toxic, easily in the food chain through plants, animals and humans in vivo accumulation of the ecological environment and pose a serious threat to human health. With the rapid development of industry, the widespread use of pesticides and fertilizers, agricultural soil heavy metal pollution is getting worse, research Soil Heavy Metal Pollution and Remediation Technology is important for the safety of agricultural products. Comprehensive Farmland Soil Heavy Metal Contamination at home and abroad, mainly from heavy metals in soils contaminated solid waste deposits and disposal of industrial waste atmospheric deposition, sewage unreasonable application of agricultural irrigation and agricultural materials. This paper reviews the related farmland abroad Heavy Metal Contaminated Soil Research Progress (physical restoration, chemical remediation, bioremediation, ecological agriculture and bioremediation) repair, and for a variety of repair methods, described its principle, to repair the condition, application examples its advantages and disadvantages, Focuses on the mechanism and application of phytoremediation, herbaceous and woody proposed bioremediation can effectively improve the efficiency of heavy metals in soils repair compound contaminated soil farmland soil heavy metals contamination fixes proposed a new way. Finally, the existing research and analysis based on the proposed joint repair techniques (such as bio-technology joint, joint technical and physical chemistry physical chemistry - Biotechnology United Technologies) can overcome the disadvantages of using a single repair means exist to some extent, can improve repair efficiency combined pollution, reduce repair costs, Future should further explore the mechanism of interaction between the United repair techniques, with a view to the comprehensive management of heavy metals in soils and pollution remediation provide a scientific basis. Keywords: Soil; heavy metal; pollution; repair technology 1 土壤中重金属的污染现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系，在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中，不可避免地会有外源重金属进入这个体系! 重金属对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气 中重金属的扩散、沉降、累积，含重金属废水灌溉农田，以及含重金属农药、磷肥的大量施用! 外来重金属多富集在土壤的表层!.工业生产上重金属释放到环境中的主要途径有采矿、冶炼、燃

土壤中重金属污染的现状研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/6217491365.html, 土壤中重金属污染的现状研究 作者：董续郎朗 来源：《科学与财富》2016年第05期 摘要：土壤中重金属污染存在着巨大的环境风险。城市环境中的土壤重金属污染已经成 为普遍关注的环境问题。本文针对重金属污染的特点与来源，以及各国对土壤中重金属污染的现状进行研究，阐述了土壤重金属污染不同的危害，包含改变土壤性质的直接危害以及对空气环境和水环境的污染的间接危害，最重要的是这些危害导致对人类健康生活的影响。加强社会各界对土壤中重金属元素污染的认识，以推动对土壤中重金属污染的重视及研究。 关键词：土壤；城市：污染；重金属元素 土壤中的重金属污染已经成为当今环境科学中重要的研究内容，尤其是城市的土壤重金属污染越来越多的被人们关注。城市作为人们生活和生产高度聚集的场所，人口相对集中，种种人类活动都非常容易造成城市的污染。本文针对土壤重金属污染的来源及危害加以阐述，增加读者对土壤污染的重视。 1 土壤重金属污染概况 重金属指的是密度大于5.0g/cm3的45种化学元素，但是因为每一种重金属元素在土壤中的毒性区别很大，所以在环境科学中通常关注锌、铜、锡、钒、汞、镉、钴、镍、铅、铬、钴等。硒和砷两种非金属元素它们的毒性及某些性质与重金属相似，因此也将硒元素和砷元素列入重金属污染物的范围内[1]。由于土壤中本身含有的铁和锰含量较高，因而一般不太注意它 们的污染问题，但在某些强还原条件下，铁和锰所引起的毒害却不能被忽视[2]。 中国作为发展中国家，工业科学上的发展越来越重要，但是由此造成的污染也在加剧。城市作为人口密集的区域，汽车尾气的排放成为了土壤中重金属污染的主要来源。吴学丽[3]等 人运用地累积指数法研究了沈阳地区浑河、细河及周边农田的土壤中重金属污染状况，发现这些地区土壤中汞元素和锌元素含量较高。兰砥中[4]等人研究湘南某铅锌矿区事故之后导致周 围土壤的重金属污染情况，运用单因子指数和潜在生态风险指数评价土壤污染状况，发现该地区土壤中铅、锌、铜、镉等重金属污染严重，其中镉的污染指数最高。 国外学者早在20世纪末就针对城市中土壤中重金属污染进行研究，在英国的几大城市中对土壤中的汞、铅等重金属元素进行调查，他们观察到这几个城市中的土壤重金属污染与英国的工业发展活动与周围居民区的繁荣与否有着直接的关系。世界各个国家正逐步开展城市中土壤中重金属污染的研究。在对葡萄牙、苏格兰、斯洛文尼亚、西班牙、意大利和瑞典这6个欧洲国家城市土壤中的重金属总浓度进行调查研究，发现葡萄牙地区中汞的浓度比苏格兰低，可能是由于燃煤发电和取暖导致的[5]。

土壤重金属污染现状及其治理方法

土壤重金属污染现状及其治理方法摘要随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 关键词土壤重金属污染生物修复超积累植物 Abstract: With the rapid development of the society, the heavy metal pollution of the soil is growing worse and worse. Facing this situation, there have been many repairing technologies. The Bioremediation has a broad prospect and is at a premium. Keywords:heavy metal pollution of the soil；Bioremediation；hyper accumulator 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内 国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的

土壤重金属污染的危害及修复教学提纲

土壤重金属污染的危 害及修复

土壤重金属污染的危害及修复 摘要:土壤重金属污染问题越来越引起人们关注,阐明了土壤中重金属污染的来源、污染情况及造成的危 害,主要综述了目前国内专家、学者对土壤污染及生物修复的研究进展,结合我国具体情况,提出一些自己的看法. 关键词:土壤;重金属污染;生物修复 土壤重金属污染是指人类活动将重金属加入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量,并造成生态环境恶化 的现象[1].环境污染方面所指的重金属主要指对农作物和人畜生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr、以及类金属As,还包括具有毒 性的Zn、Cu、Co,Ni、Sn、V等污染物,后者在常量下对作物和人体是营养元素,过量时则出现危害.加强土壤污染的化学及生态 研究对推动绿色食品和生态农业的发展具有重要意义. 1土壤中重金属元素的来源和污染状况 除了来自于土母质本身的重金属,土壤重金属污染主要来自于人类活动.研究表明:Pb、Cd、Hg、As与大气污染有直接关 系[2].来源于象汽车含铅汽油燃烧排放的尾气、工农业生产、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的气体,它们经过自然沉降和 雨淋进入土壤.公路、铁路两侧土壤中的重金属污染主要是Pb、Cr、Zn,Cu、Co、Cd等,大气汞的干湿沉降也可引起土壤中汞含 量的增高.

城市大量的工业废水流入河道,其中含有的许多重金属离子,随着污水灌溉、污泥施肥而进入土壤.太原、淮阳污灌区土 壤中重金属的含量自污灌以来逐年增高.广州市郊污灌区农田中Pb、Cd、Hg、Cr、As等重金属污染超过临界值,残留超标率分 别达16%、100%、68%、16%和52%[3、4].研究还表明:用城市污水污泥改良土壤,重金属Hg、Pb、Cr的含量明显增加,青菜中 的Pb、Zn、Cu、Cd、Ni也增加[5]. 胡永定[6]通过对徐州荆马河区域土壤重金属污染成因的分析和研究,发现Cd是由垃圾施用和农灌引起的,Pb、Zn、Cu、Cr 是由垃圾施用引起的,As是农田灌溉引起的,Hg是各种途径都有.另外城市生活垃圾、车辆废弃物、垃圾堆放场附近土壤中重 金属的含量都高于当地土壤背景值,如北京郊区某垃圾场周边土壤中Cd含量是对照组的8倍.金属矿山的开采、有色金属的 冶炼排放的废水、重金属冶炼矿渣的堆放,工厂烟囱的排放物等,随着降雨淋溶被带入水环境或直接进入土壤,都会成为土壤 重金属的来源.许多研究表明:随着磷肥、复合肥的大量施用,土壤有效镉的含量在不断增加,作物吸收镉量也相应增加.据马 耀华等对上海地区菜园土研究发现:施肥后,Cd的含量从0.1mgkg- 1上升到 0.32mg kg- 1.魏秀国等人通过对广州市蔬菜地 土壤重金属污染状况调查及评价发现:铅污染最为普遍,其次是砷污染;就污染的程度而言,镉污染最为严重,其次为砷[7].

重金属污染土壤的综合修复方法与制作流程

本技术公开了一种重金属污染土壤的综合修复方法。采用对Cu、Pb、Cd和Zn等多种重金属具有明显的固定作用的木本速生乔木白花泡桐和对Cu2+具有超积累作用、生长速度快的草本植物海州香薷相结合的植物综合修复技术，同时辅以动物（蚯蚓）修复技术，以达到最高的清除土壤重金属污染的效果，顺利实现了对土壤的原位生物修复，并且有效防止污染物直接进入食物链，不会对土壤产生二次污染。它是一种具有良好的环境友好型、成本低廉、对于重金属污染土壤的修复具有显著地效果，能够改善重金属污染土壤的肥力，易于大面积推广的重金属污染土壤的综合修复方法。 权利要求书 1.一种重金属污染土壤的综合修复方法，其特征是，步骤如下： （1）选定待修复的重金属污染土壤，人工清除杂草、灌木，秋末冬初时节施足腐熟有机农杂肥，深耕，使土壤风化，冻死越冬害虫，土地耕透耙碎； （2）春季土壤解冻后平均气温达到10℃以上时，移栽具有富集重金属能力的木本速生乔木白花泡桐； （3）移栽完成后，在气温达到15℃以上时，引入蚯蚓修复过程，之后收集蚯蚓； （4）在蚯蚓修复过程中的第一次收集蚯蚓后，引入对Cu2+ 具有超积累作用、生长速度快的草本植物海州香薷，增强对浅层土壤铜离子的富集作用，之后将海州香薷植株连根整体移除； 第二年春季修复地重新引入蚯蚓和海州香薷，修复地引入蚯蚓前，施足有机农杂肥，土地耕透耙碎，时间和方法同上，整个修复过程为第一年3月至第二年11月，共20个月的时间，在污染土壤修复开始前及修复过程中的第4个月、8个月、16个月和第20个月（即修复过程的第一年7月、11月、第二年7月、11月）各采样1次，用于了解土壤修复进展情况。

农田重金属污染现状

农田重金属污染现状及修复技术综述 [摘要] 重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物，动物和人体内累积，对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤重金属污染越来越严重，研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况，农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展，并针对各种修复方法，阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点 【关键词】农田土壤；重金属；污染；修复技术 1、重金属污染概述 随着矿产资源的大量开发利用，工业生产的迅猛发展和各种化学产品、农药及化肥的广泛使用，含重金属的污染物通过各种途径进入环境，造成土壤，尤其是农田土壤重金属污染日益严重。目前，世界各国土壤存在不同程度的污染，全世界平均每年排放Hg约1.5×104t、Cu约340万t、Pb约500万t、Mn约1500万t、Ni约100万t[1]。在欧洲，受重金属污染的农田有数百万公顷[2]；在日本受Cd、Cu、As等污染的农田面积为7224 hm2[3]。当前我国受Cd、Hg、As、Cr、Pb污染的耕地面积约2000×104 hm2，每年因重金属污染而损失的粮食约1000×104t，受污染粮食多达1200×104t，经济损失至少达200×108元[4]。 重金属污染物不能被化学或生物降解、易通过食物链途径在植物，动物和人体内积累、毒性大，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁[5]。因此，农田土壤重金属污染己成为当前日益严重的环境问题，其污染来源和修复技术也一直是国内外研究的热点和难点。了解农田重金属污染来源对重金属污染修复有着重要的指导意义。目前，重金属污染土壤的修复技术研究取得了长足发展，主要包括物理、化学、生物、农业生态和联合修复技术。本文综合了国内外农田重金属污染状况及来源，系统地介绍农田重金属污染土壤修复的不同技术，以及近年来国内外修复重金属污染农田土壤的一些重要案例，对农产品安全生产具有重要意义，同时为农田土壤重金属污染综合治理与修复提供。 2、我国农田重金属污染现状 对我国8个城市农田土壤中Cr、Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Hg和As的浓度进行统计分析，大部分城市高于其土壤背景值 [6]。农业部农产品污染防治重点实验室对全国24个省市土地调查显示，320个严重污染区，约548×104 hm2，重金属超标的农产品占污染物超标农产品总面积的80%以上。2006年前，环境保护部对

土壤修复技术及优缺点

土壤修复技术及优缺点 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

土壤是植物生长繁育的自然基地，是农业的基本生产资料，是人类赖以生存的极其重要的自然资源。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。 不同污染类型的土壤污染，其具体治理措施不完全相同，目前，重金属土壤的修复技术主要有工程措施，物理化学方法，植物修复方法以及微生物修复方法。 工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。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，在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 物理化学方法是当前重金属污染土壤修复研究的热点，也是最为成熟工程上应用最为广泛的修复技术，主要包括固化/稳定化技术，土壤淋洗技术，电动修复技术和电热修复技术等。 固化/稳定化技术是通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，从而降低污染物质的毒害程度。如通过施加水泥等固化土壤重金属的固化修复技术，或向土壤投入无机或有机改良剂，改变土壤的

2011年数学建模获奖论文 A题 城市表层土壤重金属污染分析

2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：

城市表层土壤重金属污染分析 摘要 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。城市工业、经济的发展，污水排放和汽车尾气排放等均能引起城市表层土壤重金属污染。而重金属污染对城市环境和人类健康造成了严重的威胁，因此对城市表层土壤重金属污染的研究具有重大意义。 对于问题1，先用MATLAB软件对所给数据进行处理，插值拟合得出8种主要重金属元素在该城区的空间分布图；再用内梅罗综合污染指数评价法建立模型进行求解。首先用EXCEL对数据进行分析，得出各区的8种重金属的平均浓度；然后结合MATLAB软件求出各 各种元素之间及其与海拔之间的相关系数矩阵和相关度；然后结合第一问给出的空间分布图和区域散点图，参照主要重金属含量土壤单项污染的指数，分析得出各重金属污染的主要原因主要来自工业区、主干道路区和生活区。 对于问题3，由上述问题的分析可以认为重金属的分布是连续的，物质的扩散从高浓度向低浓度进行。在模型一数据处理基础上建立遍历搜索模型，结合MATLAB软件求出重金属空间分布中的极值点即可能的污染源，得出极值点后再结合《国家土壤环境质量标准》通过MATLAB软件对极值点进行筛选，得出8种重金属元素的主要污染源。 对于问题4，对所建立的模型进行分析，找出了各个模型的优缺点。然后分析影响城市地质演化模型的因素，为更好地研究城市地质环境的演变模式，从动态和多元的角度出发，还应搜集采样点的长期动态数据和岩石、土壤、大气、水和生物等因素的相关信息，分别建立动态动态传播模型和城市地质环境的综合评价预测模型。 关键词：梅罗综合污染指数评价法污染等级相关矩阵遍历搜索模型污染源

中国污染土壤重金属分布

省份主要污染金属研究团队典型修复案例 黑龙江主要为：As、Cd、Pb、 Cr、Hg,主要分布于哈尔 滨，齐齐哈尔，鸡西， 黑河等地区 ①省环境科学研究院 ②中科院新疆生态与地理研究所 暂无土壤修复方面的案例 吉林各市化工厂原址： Hg,Cd,Cr,Cu,Zn,Pb 九台市：Hg、As较重， 另外还有一些Pb,As,Cr ,Ni污染，长春市主要是 Pb和Ni污染 ①各市环境科学研究所 ②吉林省农业科学院 ③中国科学院东北地理与农业生态研究所 ④吉林大学环境与资源学院 暂无土壤修复方面的案例 辽宁主要为Hg、As、Cd 、Cr、Cu、Pb等元素； 辽源、四平和吉林地区的 农田存在不同程度的 Hg、Cd、As等元素污染， 张士、浑蒲、宋三3个 灌区污染较重，其次是沈 抚、八一、柳壕、锦州4 个灌区，旗口灌区污染相 对较轻。污灌区土壤主要 污染物为Cd，其次是Ni、 Hg和Cu。张士灌区的 Cd浓度和宋三灌区的 Hg浓度居8个灌区之 ①省环境科学研究院 ②各市环境科学研究所 ③辽宁省林业研究所 ④中国科学院沈阳应用生态研究所 ⑤大连理工大学环境与生命学院 沈阳冶炼厂 主要重金属：镉、铬、铅、砷等多种有害元素，属典型的复 合重金属污染企业 修复方案：根据分级分类处理的原则，将厂区内不同区块、 不同污染程度的土壤分成三类：特重污染地块一处，该部分 污染土壤将参照危险废物进行处理。把被污染的土壤挖出来 后封闭式运到垃圾填埋场填埋；重污染地块14块，总面积 22400平方米，该部分污染土壤将进行就地密闭封存处理； 其余279000平方米的中、轻污染地块，将采用硬覆盖、绿化 覆盖和渗沥液收集处理技术及相应的工程措施进行处理。同 时，在地下建设特殊刚性防渗层和地下水污染处理设施，控 制土壤对地下水的进一步污染。 页脚

土壤重金属污染及其生物修复研究综述

土壤重金属污染及其生物修复研究综述摘要： 本文主要综述了土壤重金属污染的危害及影响，以及土壤重金属污染中用以去除在土壤中累积的重金属的各种生物修复技术、特点、机理等进行了综述。重点论述了植物、微生物、动物对重金属污染土壤的修复技术方面的研究进展，最后对生物修复的发展前景进行展望，并在此基础上提出了一些见解和看法。 关键词： 土壤污染；重金属；生物修复 土壤是人类赖以生存的基本条件。近年来，随着人口急剧增长，人类对土地资源的过度开发，导致土地质量下降、生产能力退化。而在农业生产中使用化肥与农药以及如生长激素等化学物质，土壤中某些成分含量过高，致使其物理、化学和生物学性质发生变化，土壤功能受到损害，微生物活动受到影响，土地肥力下降，影响农作物的产量与品质，威胁着人类的健康，也影响到国民经济的发展。目前,土壤重金属污染的总体形势相当严峻。目前，中国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积约占总耕地面积的15％。据不完全调查,全国受污染的耕地约有1000万km。据估算,全国每年因重金属污染而损失的粮食达1200万吨,直接经济损失超过200亿元。因此，寻找高效并对环境影响小的土壤污染防治和修复方法成为当务之急。 1.土壤重金属污染 1.1重金属土壤生态结构和功能稳定性的影响 大多数重金属在土壤中相对稳定，但是大量的重金属进入土壤后，就很难在生物物质循环和能量交换过程中分解，更难以从土壤中迁出，逐渐对土壤的理化性质、土壤生物特性和微生物群落结构产生明显不良影响，进而影响土壤生态结构和功能的稳定。大量研究证明： 重金属污染的土壤，其微生物量比正常使用有机粪肥的土壤低得多，且减少了土壤微生物群落的多样性。重金属对土壤污染程度的进一步加剧，使生物

土壤重金属污染及治理修复技术

土壤重金属污染及治理修复技术 摘要：由于冶炼、电镀、制革和电子等工业中三废的排放，以及各种金属矿山开采活动的增多，导致含有很多重金属的物质进入土壤，并由土壤间接进入周围的环境中，给周围环境造成很大的破坏，同时也在危害着人类的健康。本文重点讲述了土壤中重金属的存在形式和转移形式，并系统地介绍了传统的重金属污染修复技术和新型的重金属污染修复技术。 关键词：土壤;重金属污染;治理修复技术 1、土壤中的重金属存在形态和转移形式 重金属物质在土壤介质中的存在形态是衡量其对周围环境影响程度的关键指标，重金属在土壤中的主要存在形态有自由离子形态、可溶化合物形态、可交换离子形态、有机束缚形态或与其它离子形成氧化物硅酸盐氮化物等形态。一般情况下，可以通过重金属形态的探测和提取法将一些交换态和结合态的或者残渣态的金属络合物进行提取和分析，可用于这类技术方法提取的重金属有铅、镉、铜、锌等。[1]目前已知的重金属在土壤中有三种迁移方式，即由于植物对周围金属离子有吸附作用，重金属离子被移入植物体内，并随着食物链进入动物或人体内，也可能会随着植物的枯萎和腐朽再次回到土壤中。一些重金属物质以离子形式存在于地

下水和河流中，并随地下水和河流的四处流动而进行扩散，这就加重了对重金属污染进行治理的难度。最后一种方式就是重金属物质残留在土壤中，随着时间的推移慢慢氧化作用或者进行其他化学作用，在化学作用后与其他物质进行化合，最后将毒害作用减少。 2、传统的土壤重金属污染修复技术 2.1物理化学修复技术 物理化学修复过程即通过各种物理和化学手段从土壤 中除去或者分离含重金属的污染物，比如利用淋洗液将土壤中的固相重金属转移到土壤的液相中，再利用络合或者沉淀的方法使土壤富集，然后将富集液中含重金属的沉淀进行过滤并除去。在进行淋洗时，淋洗剂的选择是非常关键的问题。除此之外，可以用电动修复的方法，就是在固液相的土壤中插入电极，利用重金属导电性的原理，充分在电场的作用下引导并从土壤中移动出。然后进行筛选和过滤。也可以利用重金属与某些非金属阴离子在土壤中化合形成化合物的方法，在土壤中掺入适量的含有非金属阴离子的物质，使重金属阳离子和非金属阴离子不易分解的无害的化合物，或者可直接分离提取的化合物[2]。 2.2农业化学修复技术 农业化学修复技术就是采用大面积种植一些可以对重 金属物质进行有利吸收的农作物，从而利用植物自身的吸收

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的植物修复 3 屈　冉1,2 　孟　伟1 　李俊生 133 　丁爱中2　金亚波 3 (1中国环境科学研究院,北京100012; 2 北京师范大学水科学研究院,北京100875; 3 广西大学农学院,南宁530005) 摘　要　土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环 境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作。本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合的修复方法,着重介绍了重金属超富集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs )的合成。生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点。关键词　土壤污染;重金属;植物修复中图分类号　X131.3　文献标识码　A 文章编号　1000-4890(2008)04-0626-06Research progress on phytore m ed i a ti on of heavy m et a l con t am i n a ted so il 1QU Ran 1,2 , ME NG W ei 1,L I Jun 2sheng 1,D ING A i 2zhong 2,J IN Ya 2bo 3(1 Chinese R esea rch A cade m y of En 2 vironm ental Sciences,B eijing 100012,Ch ina;2 College of W ater Sciences,B eijing N or m al U niver 2 sity,B eijing 100875,Ch ina;3 A g ricultu ral College of Guangxi U niversity,N anning 530005,Chi 2na ).Ch inese Journal of Ecology ,2008,27(4):626-631.Abstract:The conta m inati on har m by s oil heavy metals is extensive .The cost of traditi onal phys 2ical and che m ical re mediati on methods is expensive .Moreover,the disturbance of traditi onal methods on envir onment is severe .It has been p r oven that phyt ore mediati on ismore effective than other methods and easily operated .This paper discussed the phyt ore mediati on technique of single p lants,co mbinati on of p lants and m icr obes,as well as combinati on of p lants and che m ical treat 2ment,and e mphatically intr oduced the research of hyperaccumulati on p lant and the synthesis of phyt ochelatin (PCs ).It is f orecasted that future disquisitive e mphases are the app licati on of bi o 2chelat or al ong with co mbinati on re mediati on of ani m als,p lants and m icr obes .Key words:s oil conta m inati on;heavy metal;phyt ore mediati on . 3国家自然科学基金项目(30440036)和中国环境科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务专项资助项目(30770306)。33通讯作者E 2mail:meng wei@craes .org .cn 收稿日期:2007206224 接受日期:2007212203 土壤是人类及众多生物赖以生存繁衍发展的物 质基础之一。污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中,当其积累到一定程度、超过土壤自净化能力时,土壤的生态服务功能将降低,进而对土壤动、植物以及微生物产生影响。重金属是土壤重要污染物之一。粗略统计,在过去的50年中,排放到全球环境中的Cr 212×104 t 、Cu 9139×105 t 、Pb 7183×105 t 和Zn 1135×106t,其中大部分进入土壤,致使 世界各国土壤出现不同程度的重金属污染(Singh,2003),中国土壤的重金属污染也十分严重(王新和周启星,2004)。土壤中的重金属离子可以作为中 心离子与土壤中的水、羟基、氨以及一些有机质中的某些分子形成螯合物,并在土壤中迁移转化,易于被植物或微生物吸收利用,继而通过食物链进入人体,引起各种生理功能改变,导致各种急慢性疾病,如慢性中毒、致癌和致畸等。因此,有必要开展土壤重金属污染的生态修复。 传统的土壤重金属污染修复技术有排土填埋法、稀释法、淋洗法、物理分离法和化学法等。在20世纪80年代初期,土壤重金属污染的植物修复开始起步,目前关于这方面的研究比较多,是一项有发展前景的修复技术。与传统的处理方式相比,植物修复的主要优点是成本低,处理设施简单,适合大规模的应用,利于土壤生态系统的保持,对环境扰动小, 具有美学价值等特点。植物修复是生物修复(bi ore 2 生态学杂志Chinese Journal of Ecol ogy 2008,27(4):626-631