重金屬是一類較為常見的環(huán)境污染物質(zhì)，土壤是大氣、水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各種重金屬污染來源的歸宿。土壤重金屬污染的隱蔽性、累積危害的長期性和不可逆性決定了重金屬污染土壤的修復(fù)難度很大。 

     進(jìn)入21世紀(jì)伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，我國土壤污染的總體形勢也日趨嚴(yán)峻，污染面積在擴(kuò)大、污染程度在加劇，這其中重金屬是主要的污染物。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國受污染的耕地約有1.5億畝，每年因重金屬污染的糧食達(dá)1200萬噸，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元。土壤重金屬污染不僅造成在農(nóng)作物中積累，并通過食物鏈危害人體健康；而且直接影響到土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，終將對整個(gè)生態(tài)安全構(gòu)成威脅�？梢哉f土壤的重金屬污染已成為我國當(dāng)前較為突出的環(huán)境問題之一，特別是近年來重金屬污染事件頻發(fā)，直接影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和人民群眾的健康。2016年5月28日，國務(wù)院正式發(fā)布《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，到2020年，全國土壤污染加重趨勢得到初步遏制，土壤環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定，農(nóng)用地和建設(shè)用地土壤環(huán)境安全得到基本保障，土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)得到基本管控。這對污染土壤修復(fù)的理論與技術(shù)提出了更高的要求。 

      本書共分9章，第1章為緒論，第2章主要介紹重金屬的性質(zhì)與污染來源；第3章論述土壤重金屬元素的背景值、環(huán)境容量以及重金屬污染土壤的判別與評價(jià)；第4章介紹重金屬進(jìn)入土壤中的行為與危害。從第5章到第9章分別論述物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù)和聯(lián)合修復(fù)等五類修復(fù)技術(shù)措施的概念、技術(shù)原理、修復(fù)應(yīng)用實(shí)例。

      重金屬是最常見的一類環(huán)境污染物質(zhì)，土壤是大氣、水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各種重金屬污染來源的最終歸宿。由于土壤是固、液、氣三相共存極為復(fù)雜的體系，因此土壤環(huán)境污染不像大氣與水體污染那樣容易被人們發(fā)現(xiàn)，土壤重金屬污染的隱蔽性、累積危害的長期性和不可逆性決定了重金屬污染土壤的修復(fù)是一項(xiàng)十分艱巨和極具挑戰(zhàn)性的工作。實(shí)際上土壤重金屬污染涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、人類的生產(chǎn)與生活許多方面，一方面重金屬從礦石采掘開始，直到成為工業(yè)品或成品中的組分，在各個(gè)階段都可能擴(kuò)散進(jìn)入土壤；另一方面農(nóng)業(yè)利用污水灌溉、施用化學(xué)肥料、城市垃圾、污泥和農(nóng)藥等生產(chǎn)活動(dòng)也增加了土壤環(huán)境中重金屬的污染負(fù)荷。 

       土壤遭受重金屬污染的典型事例最早可追溯到130多年前發(fā)生在日本足尾銅礦山的公害事件，那里由于銅礦山廢水排入農(nóng)田使土壤中銅含量高達(dá)200mg/kg，不僅造成水稻嚴(yán)重減產(chǎn)，而且最終使礦山周圍農(nóng)田變?yōu)椴幻�之地。進(jìn)入20世紀(jì)50~60年代，相繼發(fā)生了舉世矚目的“八大公害事件”，其中發(fā)生在日本的“骨痛病”和“水俁病”公害事件就是土壤受到重金屬鎘和汞污染的兩個(gè)典型代表。公害事件的痛苦經(jīng)歷有力地推動(dòng)了人們對土壤重金屬污染問題的不斷探索，目前         有關(guān)重金屬污染土壤的修復(fù)已成為當(dāng)代土壤科學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。 

     進(jìn)入21世紀(jì)，伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，我國土壤污染的總體形勢也日趨嚴(yán)峻，污染面積在擴(kuò)大、污染程度在加劇，這其中重金屬是最主要的污染物。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國受污染的耕地約有1.5億畝(1畝≈666.7m2，下同)，每年因重金屬污染的糧食達(dá)1.2×107t，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元。土壤重金屬污染不僅造成重金屬在農(nóng)作物中積累，并通過食物鏈危害人體健康；而且直接影響到土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，最終將對整個(gè)生態(tài)安全構(gòu)成威脅�？梢哉f土壤的重金屬污染已成為我國當(dāng)前最為突出的環(huán)境問題之一，特別是近年來重金屬污染事件頻發(fā)，直接影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和人民群眾的健康。土壤重金屬污染問題引起國家的高度重視，原國家環(huán)境保護(hù)總局根據(jù)國務(wù)院的統(tǒng)一部署于2005年啟動(dòng)了全國性的土壤污染調(diào)查工作；2011年國務(wù)院正式批復(fù)通過了《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》；2013年1月國務(wù)院辦公廳又發(fā)文部署我國近期土壤環(huán)境保護(hù)和綜合治理工作；2016年5月《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》正式頒布實(shí)施，這充分體現(xiàn)了國家對土壤環(huán)境保護(hù)工作的重視。但與國家需求形成鮮明對比的是土壤重金屬污染修復(fù)與防治的科技支撐還比較薄弱，成熟的修復(fù)技術(shù)還比較缺乏，在此背景下我們萌生了編著一本系統(tǒng)介紹重金屬污染土壤修復(fù)原理方法與應(yīng)用案例專著的想法，并有幸得到華夏英才基金的資助和化學(xué)工業(yè)出版社的大力支持。 

       本書共分九章，第一章為緒論，第二章主要介紹土壤重金屬的性質(zhì)、來源與危害；第三章論述土壤重金屬元素的背景值與環(huán)境容量；第四章介紹重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化行為。從第五章到第九章分別論述物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù)和聯(lián)合修復(fù)等五類重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)措施的概念、技術(shù)原理、修復(fù)應(yīng)用實(shí)例。本書由張乃明教授提出編著提綱并進(jìn)行統(tǒng)稿定稿，各章的編寫分工如下：第一章由張乃明、包立、秦太峰執(zhí)筆，第二章由包立執(zhí)筆，第三章由張乃明、段永蕙執(zhí)筆，第四章由張乃明、段永蕙執(zhí)筆，第五章由包立執(zhí)筆，第六章由史靜、康日峰執(zhí)筆，第七章由王宏鑌執(zhí)筆，第八章由夏運(yùn)生執(zhí)筆，第九章由夏運(yùn)生、包立、張乃明、康宏宇執(zhí)筆。 

      在本書的構(gòu)思與申報(bào)階段先后得到云南省委統(tǒng)戰(zhàn)部、中國環(huán)境監(jiān)測總站的魏復(fù)盛院士和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)潘根興教授的指導(dǎo)與幫助，特別是魏復(fù)盛院士還在百忙之中親自為本書作序，在此表示衷心感謝！本書的出版恰逢國務(wù)院印發(fā)《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(簡稱“土十條”)，希望本書能為我國土壤重金屬污染綜合防治與修復(fù)提供理論支撐與實(shí)務(wù)指導(dǎo)。 

      由于作者學(xué)識水平所限，書中不足和欠妥之處在所難免，敬請讀者與同行指正。 

張乃明 

2016年7月于春城昆明

第一章緒論/1 

第一節(jié)土壤重金屬污染問題1 

一、土壤重金屬污染1 

二、土壤重金屬污染治理初步提上議事日程3 

第二節(jié)土壤重金屬污染治理與修復(fù)研究進(jìn)展7 

一、土壤重金屬污染治理與修復(fù)概述7 

二、土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展7 

三、土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究展望12 

第三節(jié)我國土壤中重金屬相關(guān)問題研究歷程13 

一、萌芽起步階段(1949～1979年)13 

二、奠定基礎(chǔ)階段(1979～2000年)14 

三、快速發(fā)展階段(2000至今)14 

第四節(jié)土壤重金屬污染修復(fù)與治理對策18 

一、進(jìn)一步提高全社會(huì)對土壤重金屬污染防治問題的認(rèn)識18 

二、盡快頒布《中華人民共和國土壤污染防治法》依法保護(hù)土壤環(huán)境19 

三、完善土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)體系19 

四、廣開渠道籌集重金屬污染土壤修復(fù)治理資金20 

五、聯(lián)合攻關(guān)研發(fā)重金屬污染土壤修復(fù)關(guān)鍵實(shí)用技術(shù)20 

五、培養(yǎng)能夠從事重金屬污染土壤修復(fù)的應(yīng)用型人才20 

六、培育與扶持從事土壤污染修復(fù)的產(chǎn)業(yè)與龍頭企業(yè)21 

第二章土壤重金屬元素的性質(zhì)、來源與危害/22 

第一節(jié)土壤中常見重金屬元素的基本性質(zhì)22 

一、重金屬在土壤中的基本特征與形態(tài)22 

二、常見重金屬元素的基本性質(zhì)23 

第二節(jié)土壤中重金屬的污染來源28 

一、重金屬的一般來源29 

二、常見五毒重金屬元素的來源31 

第三節(jié)土壤重金屬的污染危害35 

一、重金屬對土壤肥力的影響35 

二、重金屬對農(nóng)作物和植物的危害35 

三、重金屬對土壤微生物和酶的影響38 

四、重金屬對人體健康的危害40 

第四節(jié)五毒重金屬元素的污染危害42 

一、土壤鎘污染的危害42 

二、土壤鉛污染的危害44 

三、土壤鉻污染的危害45 

四、土壤汞污染的危害46 

五、土壤砷污染的危害48 

第三章土壤重金屬元素背景值與環(huán)境容量/51 

第一節(jié)土壤重金屬元素環(huán)境背景值51 

一、土壤環(huán)境背景值概述51 

二、中國土壤環(huán)境背景值及分異規(guī)律55 

三、土壤環(huán)境背景值實(shí)際應(yīng)用59 

第二節(jié)土壤重金屬元素環(huán)境容量65 

一、土壤環(huán)境容量的概念65 

二、對土壤環(huán)境容量的新認(rèn)識66 

三、土壤環(huán)境容量的模型與方法67 

四、土壤環(huán)境容量的應(yīng)用71 

第三節(jié)土壤環(huán)境質(zhì)量與重金屬污染判別73 

一、制定土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)方案的依據(jù)和原則73 

二、對我國土壤汞、鎘、鉛、砷環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的建議方案74 

三、建議標(biāo)準(zhǔn)與已有土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的比較75 

四、以山西省土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定為例76 

第四章重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化行為/78 

第一節(jié)重金屬在土壤中的形態(tài)78 

一、土壤中重金屬的形態(tài)78 

二、重金屬形態(tài)分析方法80 

第二節(jié)影響重金屬形態(tài)分布的因素81 

一、pH值的影響81 

二、有機(jī)質(zhì)的影響81 

三、土壤酶的活性影響82 

四、外源重金屬的影響82 

第三節(jié)重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化82 

一、重金屬在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程82 

二、重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的循環(huán)遷移85 

三、主要重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化過程89 

第五章土壤重金屬污染物理修復(fù)/97 

第一節(jié)土壤重金屬污染物理修復(fù)技術(shù)97 

一、物理分離修復(fù)技術(shù)97 

二、土壤蒸氣浸提修復(fù)技術(shù)101 

三、固化/穩(wěn)定化土壤修復(fù)技術(shù)102 

四、玻璃化修復(fù)技術(shù)104 

五、熱力學(xué)修復(fù)技術(shù)106 

六、熱解吸修復(fù)技術(shù)108 

七、電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)109 

八、冰凍修復(fù)技術(shù)111 

第二節(jié)我國土壤重金屬污染物理修復(fù)發(fā)展113 

一、行業(yè)發(fā)展113 

二、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展114 

三、技術(shù)研討115 

四、應(yīng)用實(shí)例115 

第六章重金屬污染土壤化學(xué)修復(fù)/117 

第一節(jié)化學(xué)修復(fù)概念及特點(diǎn)117 

一、化學(xué)淋洗技術(shù)117 

二、土壤改良修復(fù)技術(shù)119 

三、電動(dòng)化學(xué)修復(fù)技術(shù)122 

第二節(jié)化學(xué)修復(fù)原理及方法124 

一、化學(xué)淋洗技術(shù)124 

二、土壤改良修復(fù)技術(shù)125 

三、電動(dòng)化學(xué)修復(fù)技術(shù)127 

第三節(jié)化學(xué)修復(fù)重金屬污染土壤應(yīng)用實(shí)例128 

一、化學(xué)淋洗技術(shù)的應(yīng)用128 

二、化學(xué)改良技術(shù)的應(yīng)用129 

三、電動(dòng)化學(xué)修復(fù)的應(yīng)用132 

四、尾礦庫重金屬污染土壤原位鈍化+植物修復(fù)技術(shù)134 

第七章重金屬污染土壤植物修復(fù)/137 

第一節(jié)植物修復(fù)的概念與特點(diǎn)137 

一、植物修復(fù)的概念及類型137 

二、植物修復(fù)的特點(diǎn)138 

第二節(jié)植物修復(fù)的原理與方法138 

一、植物萃取139 

二、植物固定147 

三、植物揮發(fā)149 

第三節(jié)植物修復(fù)重金屬污染土壤應(yīng)用實(shí)例152 

一、湖南郴州蜈蚣草植物提取修復(fù)示范工程152 

二、云南個(gè)舊尾礦庫復(fù)墾植物固定修復(fù)示范工程153 

三、美國加利福尼亞州中部農(nóng)業(yè)排水沉積物中硒的植物揮發(fā)154 

第八章重金屬污染土壤微生物修復(fù)/157 

第一節(jié)微生物修復(fù)的概念與特點(diǎn)158 

一、土壤微生物的種類與功能158 

二、微生物修復(fù)的概念與特點(diǎn)160 

三、微生物修復(fù)存在問題與展望161 

第二節(jié)微生物修復(fù)技術(shù)的原理與方法162 

一、微生物固定163 

二、微生物轉(zhuǎn)化165 

三、微生物強(qiáng)化167 

第三節(jié)微生物修復(fù)重金屬污染土壤應(yīng)用實(shí)例170 

一、微生物固定170 

二、微生物轉(zhuǎn)化修復(fù)171 

三、微生物強(qiáng)化修復(fù)173 

四、微生物表面展示技術(shù)175 

第九章重金屬污染土壤聯(lián)合修復(fù)/176 

第一節(jié)植物-微生物聯(lián)合修復(fù)176 

一、植物與專性降解菌的聯(lián)合修復(fù)177 

二、植物-菌根真菌聯(lián)合修復(fù)178 

三、重金屬污染土壤植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的影響因素179 

第二節(jié)化學(xué)誘導(dǎo)強(qiáng)化植物修復(fù)技術(shù)180 

一、螯合劑強(qiáng)化植物修復(fù)181 

二、表面活性劑強(qiáng)化植物修復(fù)183 

三、酸堿調(diào)節(jié)劑強(qiáng)化植物修復(fù)184 

第三節(jié)農(nóng)藝措施強(qiáng)化植物修復(fù)技術(shù)184 

一、利用水肥進(jìn)行強(qiáng)化修復(fù)184 

二、植物栽培與田間管理措施強(qiáng)化修復(fù)186 

參考文獻(xiàn)/191 

附錄/217 

附錄一217 

附錄二220 

附錄三232 

附錄四243