土壤重金屬的總量和分布形態(tài)的影響生物毒性和重金屬富集能力的兩個主要因素，重金屬的分布形態(tài)決定了其毒性的大小和轉(zhuǎn)移能力，在重金屬重量相同的情況下，其分布的情況不同，對生物和環(huán)境的影響也會不同。

農(nóng)業(yè)重金屬現(xiàn)狀：

當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)重金屬污染整體態(tài)勢不容樂觀，全國約有2000萬hm2的耕地不同程度的受到鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染，約占耕地總面積的1/5。

2014年，從環(huán)保部與國土部聯(lián)合開展的土壤污染調(diào)查結(jié)果來看，有19.4%的農(nóng)業(yè)耕地重金屬污染點(diǎn)位超標(biāo)，排在前三位的主要重金屬污染物為鎘、鎳、砷等無機(jī)物，其中鎘的超標(biāo)點(diǎn)位占到了7%;從公布的污染類型來看，主要是無機(jī)型。

可見，目前農(nóng)業(yè)重金屬污染區(qū)域較大，較大范圍內(nèi)的土壤受到不同程度的重金屬污染，尤其是在工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，且還呈現(xiàn)出流域性污染趨勢。

農(nóng)業(yè)重金屬來源：

農(nóng)業(yè)重金屬污染主要分為內(nèi)源性污染和外源性污染，內(nèi)源性污染主要是指農(nóng)業(yè)在不同自然條件下發(fā)育的土壤，且土壤中的重金屬污染物超標(biāo)，其背景值具有較大差異性。如貴州省許多土壤重金屬背景值很高，是典型的內(nèi)源性土壤重金屬污染。影響內(nèi)源性土壤重金屬污染的因素主要有地形地貌、成土母質(zhì)等等。

農(nóng)業(yè)重金屬污染的主要類型是外源性污染。即通過污水灌溉、農(nóng)藥化肥施用、大氣沉降等外源因素輸入，加劇農(nóng)業(yè)中的重金屬污染物含量超標(biāo)。

據(jù)統(tǒng)計，每年全球有66萬kg左右的鎘進(jìn)入到土壤中，其中因施用化肥而導(dǎo)致的鎘污染約占55%左右。農(nóng)膜在生產(chǎn)中使用了熱穩(wěn)定劑中含有鎘、鉛，在大量使用塑料大棚和地膜覆蓋的農(nóng)田區(qū)域，會造成土壤重金屬的污染。

1、重金屬超標(biāo)對植物的危害

土壤中的重金屬超標(biāo)會對植物產(chǎn)生一定的毒害作用，引起株高、主根長度、葉面積等一系列生理特征的改變，重金屬超標(biāo)會引起植物體營養(yǎng)不足，酶的有效性降低。

實(shí)驗(yàn)表明重金屬超標(biāo)有抑制植物體對Ca、Mg等礦質(zhì)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。當(dāng)含Cd廢水進(jìn)人土壤后，逐漸在土壤中累積，在較低濃度時既表現(xiàn)出對植物生長的明顯抑制作用，使其生長矮小，根系發(fā)育生長不良，葉片失綠，穗小?？眨a(chǎn)量降低。

2、重金屬超標(biāo)對人和動物的危害

外界環(huán)境條件的變化如酸雨、某些土壤添加劑等因素提高了土壤中重金屬的生物可利用性，使得重金屬較容易地為植物吸收利用而進(jìn)入食物鏈，對食物鏈上的生物產(chǎn)生毒害。

人在Pb中毒會出現(xiàn)高級神經(jīng)機(jī)能障礙。嚴(yán)重中毒時，引起血管管壁抗力減低，發(fā)生動脈內(nèi)膜炎、血管痙攣和小動脈硬化。金屬Hg進(jìn)入人體后，會影響能量產(chǎn)生、蛋白質(zhì)和核酸合成，從而影響細(xì)胞正常的功能和生長。

經(jīng)研究癌與土壤環(huán)境中Sn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，居住在Sn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的地區(qū)的人群癌癥死亡率較高。重金屬污染對土壤動物群落和多樣性構(gòu)成危害，土壤動物群落的組成與數(shù)量隨著污染的加重而減少，在重金屬超標(biāo)的土壤中，優(yōu)勢類群與常見類群的類明顯減少;重金屬超標(biāo)對土壤動物群落的多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)、密度類群指數(shù)都有減少的趨勢。

經(jīng)調(diào)查與沖積平原土壤進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)沙質(zhì)平原土壤蚯蚓數(shù)量明顯高于重金屬超標(biāo)的疏浚底泥土壤的蚯蚓數(shù)。

3、重金屬超標(biāo)對土壤環(huán)境的危害

研究發(fā)現(xiàn)，重金屬超標(biāo)會影響微生物種類并導(dǎo)致微生物量下降。重金屬超標(biāo)能明顯影響土壤微生物群落，降低土壤微生物量和活性細(xì)菌數(shù)量。重金屬超標(biāo)有時會引起大量營養(yǎng)的缺乏和酶有效性的降低，重金屬超標(biāo)有抑制植物體對Ca、Mg等礦物質(zhì)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。

Hg對土壤中脲酶有著敏感的抑制作用，當(dāng)土壤中脲酶明顯減少時，可以說明土壤受到Hg的污染。通過室內(nèi)盆栽實(shí)驗(yàn)，得出Cu、Zn、Cd元素都降低土壤中脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶的活性。研究發(fā)現(xiàn)Hg、Cd對土壤脲酶活性具有顯著的抑制作用。

重金屬的毒性的大小是由其重量和形態(tài)決定的，所以可以通過減少總含量和改變其形態(tài)來修復(fù)被污染的土壤，將土壤中的重金屬分離后在去除和限制游離的重金屬游走是目前最有效地的修復(fù)策略，通過這兩種策略可以減弱甚至去除重金屬的毒性。物理修復(fù)、生物修復(fù)、化學(xué)修復(fù)是目前最常用的三類土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，具體如下：

1、物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)是運(yùn)用物理學(xué)的原理和方法將重金屬從土壤中分離出來，達(dá)到去除的目的。其中淋洗技術(shù)、固化-穩(wěn)定化技術(shù)、熱解吸技術(shù)是常用的物理修復(fù)技術(shù)。

(1)淋洗技術(shù)

用水或是其他溶劑對重金屬污染等泥土或是沉積物進(jìn)行沖洗，使重金屬溶解于水或是其他溶劑中，達(dá)到去除土壤中重金屬的目的，沖洗過后的泥土還可以重復(fù)利用，這一項(xiàng)技術(shù)易操作，成本低，已經(jīng)被部分國家廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

根據(jù)土壤中重金屬種類，選擇具有針對性的淋洗劑，可以提高土壤中重金屬的去除率。例如土壤中含有鉛和鋅較多時，可以在淋洗劑中添加適當(dāng)?shù)臋幟仕?，就可以有效提高重金屬的去除率?/p>

采用淋洗技術(shù)去除土壤中的重金屬，需要大量的水，所以一般的土壤修復(fù)廠多靠近水源，淋洗后大量的重金屬離子會留在廢水，如果廢水處理不好，還會對土壤和環(huán)境造成二次污染，所以如何對這些含重金屬的廢水進(jìn)行處理也是一個待解決的難題。

(2)固化-穩(wěn)定化技術(shù)

采用固化穩(wěn)定劑將土壤中重金屬包被起來或是吸附絡(luò)合的技術(shù)稱固化穩(wěn)定化技術(shù)，這種技術(shù)可以降低重金屬對生物的毒性并保持穩(wěn)定的狀態(tài)，而且成本低，所以對大面積的土壤重金屬污染進(jìn)行修復(fù)時，常會涉及該技術(shù)。

固化穩(wěn)定劑的選擇是土壤中重金屬去除的關(guān)鍵，水泥、石灰、瀝青等都是常見的固化穩(wěn)定劑，其中水泥應(yīng)用得較多，但是此技術(shù)只能對重金屬進(jìn)行固化，并不能達(dá)到去除的目的，所以要長期對固化的土壤進(jìn)行監(jiān)測，確保重金屬的處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)熱解吸技術(shù)

熱解吸技術(shù)就是將重金屬污染的土壤進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度上升到一定程度時，土壤中重金屬就會揮發(fā)從而與土壤分離，再對氣態(tài)的重金屬進(jìn)行收集，就可以達(dá)到去除重金屬的目的，通過實(shí)驗(yàn)證明，熱解吸技術(shù)可以大大提高重金屬的去除率，提別的是汞、砷等。

但是該技術(shù)需要的溫度較高，是采用直接或間接的熱交換，將重金屬污染的土壤加熱到一定溫度，損耗較高的能量，成本過高。但是目前已有研究者嘗試將太陽能應(yīng)用于該技術(shù)中，并已取得初步成效，但是該技術(shù)讓面臨很多難題，如如何對揮發(fā)出來的氣態(tài)重金屬進(jìn)行收集和處理等一系列問題。

2、化學(xué)修復(fù)技術(shù)

運(yùn)用化學(xué)原理或是方法將重金屬從土壤中分離或是固定，降低其生物毒性的技術(shù)稱為化學(xué)修復(fù)技術(shù)，常用的化學(xué)修復(fù)技術(shù)有很多，具體如下：

(1)電動修復(fù)技術(shù)

將電極插入重金屬污染的土壤中，在通電的情況下，重金屬離子在電離的作用下發(fā)生遷移，想電極靠近，并聚集在電極周圍，就可以集中對重金屬進(jìn)行處理，達(dá)到去除的目的。該技術(shù)最先應(yīng)用于西方的發(fā)達(dá)國家，并且得到廣泛應(yīng)用。近年來我國也嘗試將該技術(shù)應(yīng)用在銅、鋅等重金屬的去除方面，而且也取得不錯的成效。

電動修復(fù)技術(shù)見效快，效率高，成本低，被廣泛應(yīng)用于小面積的土壤重金屬污染的修復(fù)。土壤溶液的pH值是電動修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵，在修復(fù)過程中，根據(jù)電離原理，重金屬陽離子會不斷向電極的陰極靠近，而溶液中的氫氧根離子會與重金屬陽離子結(jié)合生成沉淀，不利于電離的進(jìn)行，所以控制好溶液的pH值很關(guān)鍵。

(2)有機(jī)質(zhì)改良修復(fù)技術(shù)

有機(jī)質(zhì)含有腐殖酸，腐殖酸可以和重金屬離子發(fā)生螯合或是絡(luò)合反映，生成難容的鹽，降低重金屬元素的生物毒性，特別是胡敏酸，可以與多種價態(tài)的重金屬發(fā)生反映，生成穩(wěn)定的沉淀產(chǎn)物。這是一種有效、低成本、生態(tài)化的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，在土壤修復(fù)方面具有非常重要的意義。

3、生物修復(fù)技術(shù)

土壤中的部分重金屬元素可以被微生物、植物、動物吸收利用，通過代謝的作用，改變重金屬的形態(tài)，降低重金屬的毒性，生物修復(fù)技術(shù)就是利用這一原理來對土壤重金屬污染進(jìn)行修復(fù)，此方法不但成本低而且具有良好的效果，同時還不會造成二次污染，非常具有研究意義。

(1)植物提取修復(fù)技術(shù)

植物提取修復(fù)技術(shù)是指植物吸收土壤中的重金屬，并富集于體內(nèi)，收割植物進(jìn)行統(tǒng)一處理，從而達(dá)到去除重金屬的目的。不同的植物，對重金屬的吸收和富集能力不同，所以選擇適合的植物是植物提取修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。通過研究和統(tǒng)計，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)400多種超級累植物，這類植物可以大量吸收重金屬。

(2)微生物修復(fù)技術(shù)

自然界中，有一部分微生物可以富集重金屬，且不會對影響自身的生長，通過代謝作用，改變重金屬元素的形態(tài)，降低毒性，利用這些微生物可以將土壤中的重金屬元素進(jìn)行收集處理。重金屬元素可以在微生物體內(nèi)發(fā)生絡(luò)合反映生產(chǎn)沉淀，或是與硫化氫發(fā)生反映生成硫化物沉淀。

土壤重金屬標(biāo)準(zhǔn)值表(單位mg/kg)

級別

一級

二級

三級

土壤pH值

自然背景

6.5

6.5～7.5

7.5

6.5

鎘≤

0.20

0.30

0.30

0.60

1.0

汞≤

0.15

0.30

0.50

1.0

1.5

砷 水田≤

15

30

25

20

30

砷 旱地≤

15

40

30

25

40

銅 農(nóng)田等≤

35

50

100

100

400

銅 果園≤

-

150

200

200

400

鉛≤

35

250

300

350

500

鉻 水田≤

90

250

300

350

400

鉻 旱地≤

90

150

200

250

300

鋅≤

100

200

250

300

500

鎳≤

40

40

50

60

200

六六六≤

0.05

0.50

1.0

滴滴涕≤

0.05

0.50

1.0

注：①重金屬(鉻主要是三價)和砷均按元素量計，適用于陽離子交換量 5cmol(+)/kg的土壤，若≤5cmol(+)/kg，其標(biāo)準(zhǔn)值為表內(nèi)數(shù)值的半數(shù)。

②六六六為四種異構(gòu)體總量，滴滴涕為四種衍生物總量。

③水旱輪作地的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，砷采用水田值，鉻采用旱地值。