摘要 根据2014年全国土壤污染调查结果显示，我国土壤环境不容乐观，对于污染土壤进行治理修复是现实的迫切要求。土壤修复制度是土壤环境保护立法的重要内容，法律应该将土壤修复作为一项法律义务、管理制度和制裁措施加以规定。土壤修复制度的内容包括修复的义务、规划、目标、标准、公众参与机制、商业模式、法律责任和监督管理等内容。

　　2014年国家公布的全国土壤污染调查结果显示，我国土壤污染已经相当严重。目前，我国各大城市的更新改造和产业的升级换代仍在进行中，更多的污染地块还会暴露显现，土壤污染问题已经引起社会的普遍关注，对于污染土壤进行治理修复是时代的要求。土壤属于难以再生或者不可再生的战略资源，由于污染而闲置土地或者无法有效利用土地会造成极大的浪费，还会增加对清洁土壤的开发强度。所以，污染土壤的治理修复是各国土壤环境保护立法的重要内容。

　　土壤修复是指运用物理、化学、生物等技术方法，使受到污染和破坏的土壤恢复正常功能。土壤修复制度是法律对土壤修复活动所做的制度安排。修复污染土壤主要是基于两大基本考虑，一是消除土地上的污染及其不良影响，保障人体健康和环境安全；二是进行污染土壤的再开发利用。自20世纪70年代以来，由于土壤污染的加剧，土壤修复成为一项法律要求。

　　从法律的角度来讲，土壤修复具有三个法律性质：第一，是一项法律义务。由于土壤污染侵害了公众的健康、财产以及环境的安全，基于污染者负担原则，土壤修复成为法律规定的一项义务，造成土壤污染的责任主体必须负起相应的责任，消除土壤上的污染危害，恢复土壤的功能和价值。第二，是一项法律制度。土壤修复工作技术复杂、耗时长、涉及面广，必须将其制度化，以保障其长远、普遍、规范地实施。作为一项制度，必须有可反复适用的普遍性要求、规范性的内容、强制性的法律后果。第三，是一项法律制裁措施。造成土壤污染后，土壤修复是法律救济措施之一，受害者可请求法院判决责任人承担土壤修复责任。

　　土壤环境保护是一项复杂的系统工程，相关的制度有很多，如土壤调查制度、土壤档案制度、分级分类管理制度、环境风险评估制度、风险管制制度和修复制度等，土壤修复制度是其中一项，该制度与其他制度紧密相连，甚至需要以其他制度为前提。由于中国受到污染的土壤很多，不可能也没有必要都进行修复，一般情况下只有经过对污染土壤的环境风险评估，确认有修复的必要和可能时，才进行修复。土壤修复制度只是管制污染土壤环境风险的措施之一，所以，土壤修复制度的设计必须放在土壤环境管理的总体框架下考虑，与其他制度和措施相协调。

　　尽管土壤修复属于末端应对方法，但是修复活动尽量前移仍有助于避免或减轻损害后果。因此有必要构建边开发、边修复，边建设、边修复的经济、生态建设一体化模式，将土壤修复行为融入开发建设全过程。这就需要将土壤修复的责任与现行环境管理制度相结合，如在环境影响评价制度中要求建设项目和规划环境影响评估的内容包括生态环境损害评估和土壤修复措施的内容；在颁发环境许可证时可以在许可证中要求持证人承担恢复环境损害的内容；在污染治理制度中增加土壤修复的内容。在企业停业、关闭，资源开发活动结束，建设活动完成等阶段，要求活动主体清除其行为对土壤的不良影响，修复土壤。此外，由于土壤的修复周期长，等待修复完全结束再进行开发可能会影响各相关利益方的利益，所以修复也可以与开发同时进行，在严格的管理之下进行有限地开发和利用。这样建立污染土壤修复过程的监督管理和治理设施的维护运营管理也十分重要。

　　国外土壤环境立法很少有农业用地修复这种提法，因为修复往往指将污染清除，农业用地受到污染后，一般受影响面积大，由于成本太高无法进行快速的污染清除，此外，为了保护及恢复用地生产力，一般不适宜采取物理、化学等修复方法，更多地采用种植结构调整、农艺结合、生物萃取等方法进行污染清除，这些方法被认为是一种环境整治，而不是环境修复。在我国，实践中所进行的土壤修复包括农业用地修复，在一些地区（如湖南省）农业用地修复甚至是土壤修复的重点。但是，农业用地（特别是耕地）和工矿业场地在遭受污染方式、污染特征、对人体危害的暴露方式和危害机理等方面有所不同，土地的所有制形式、治理修复的方式、开发利用的模式、基金来源等也有极大差异，因此，对土壤立法时，有必要针对农业土壤保护和工业场地环境风险管制适当分开立法，根据两者的特征分别规定修复方式和目标、责任主体、资金来源、监督管理等，以增强土壤立法的实用性和针对性。

　　土壤修复作为土壤环境保护及管理的一项新的制度，在土壤环境保护立法中占有重要位置，其具体内容应该包括如下方面。

　　土壤修复旨在控制土壤污染风险。立法应规定土壤修复是政府及造成环境污染、破坏的责任者的一项法律义务。当有关单位和个人的活动造成土壤污染或损害时，根据污染者负担原则，排污者有义务承担清除污染和危害、恢复环境状况的责任；当特定区域的环境质量恶化，对人体健康和财产造成危害或者威胁时，当地政府有义务组织环境区域土壤修复，改善环境质量。当然，排污者和政府责任有所不同，排污者主要对其个体行为产生的后果负责，政府在无法区别个体责任或责任主体灭失、或者责任主体丧失责任能力的情况下承担责任。国外经验显示，确定一个更广的责任主体范围有利于解决土壤修复责任主体确定困难、资金需求量大等难题。污染责任者的范围包括污染排放设施的所有者和经营者、污染处理设施的所有者和经营者、污染场地的所有者和使用者、污染物的运输单位等。当然，修复并不一定由政府和司法机构强制启动，也可以由企业或者业主基于商业目的自愿进行。无论是强制修复还是自愿修复都需要符合相关的标准及要求。

　　目前，我国受到经济、技术条件限制，不可能对所有受污染的环境区域和场地进行修复，需要通过制定修复规划或计划来确定修复对象、目标和具体要求。土壤修复规划或计划属于宏观法律规制，是在事前对土壤修复进行总体和长期安排，要求首先要对各个区域或地区受污染地块进行调查，在此基础上，根据污染状况和人体健康、环境安全需要，列出治理、修复对象的优先名目清单，并设定修复行为的宏观目标，部署总体行动。根据土壤修复的不同类别，修复规划应制定短期、中长期和突发生态环境事件应急修复规划，并对不同阶段的修复设定不同目标和行动纲领。对此，法律应明确土壤修复规划制定主体、权利义务和法律责任，保证规划的有序进行和有效实施。土壤修复计划是对具体地块的修复工作而制定的方案，包括采用的标准、达到的要求、时间安排、技术手段等。

　　土壤修复的原则性目标是消除污染土壤对人体健康和环境安全的危害和威胁，恢复土壤的特定用途。具体目标是由土壤环境标准确定。但在实践中如何确定具体适用的修复标准有两种不同的模式。一是适用统一标准；二是基于风险控制的标准。前一模式要求所有的修复工程都达到统一标准，这一标准可满足各种土壤用途的要求，不管场地处于什么位置，将来的用途是什么。后一模式在适用标准时往往根据地块环境评估的结果、人体暴露值、地块将来的用途等做出不同的调整。欧洲国家多采用前一模式。美国和加拿大等国采取的是后一模式，两种模式各有利弊，统一标准模式对污染者一视同仁，不必支付太多的谈判和沟通成本。不利之处是不加区别地适用统一标准不能针对土地开发利用的具体要求，可能造成过度修复，成本过大，不利于鼓励污染土壤的再开发。后一模式灵活性强，有针对性，有助于鼓励污染土壤的再开发利用，但是沟通成本大，决策过程复杂，在确定修复方案过程中投入专业技术力量大。中国历来有适用统一环境标准的传统，但是中国的国情复杂，区域差异大，统一标准缺乏针对性。此外，中国污染土壤修复刚起步，政策的制订也需要考虑到修复成本对于社会的影响，建议我国在完善土壤环境质量标准的前提下，逐步从统一标准模式向基于风险控制的标准模式转变。

　　公众参与是土壤修复中的重要一环，有效的公众参与可以保障公众的环境权，缓解污染场地周边的紧张关系，帮助寻求合适的修复方案，监督修复过程，补充政府执法力量的不足。应该在制订污染土壤管理政策、风险控制措施直至具体修复治理、资金筹措工作等不同决策层面上，全面开展利益相关方的对话与磋商，促进形成共识的互动过程。我国土壤修复过程中的公众参与严重不足，主要原因是缺少相关法律依据、缺乏公众参与意识及相关渠道。建议在“土壤环境保护法”中明确规定公众参与制度，要求政府及污染土壤相关管理部门在土壤修复方案制定、修复验收等环节组织公众参与，设立专门的公众交流机构，建立良好的沟通机制。加强对公众的风险教育及参与能力建设。当公众参与权受到侵犯时提供法律救济。

　　污染土壤修复及其他受损害环境的修复行为从某种程度上而言属于公益事业，需要号召全社会各个层面力量的广泛参与，引导鼓励公众参与修复计划的制定、实施，对政府和企业行为进行有效监督，鼓励公众参与土壤修复机制的科学研究和技术开发，并为此贡献智力、物力和财力等。

　　目前从事环境修复的企业有上百家，但是对于修复企业而言，土壤污染修复领域的资金壁垒和技术壁垒都很高，行业及市场发展缓慢。我国土壤污染防治的中期目标是：“到2020年，法规和标准体系初步建立，土壤污染修复基本实现市场化，农业土壤环境得到有效保护，工业污染场地开发依法有序，大部分地区土壤污染恶化趋势得到遏制，部分地区土壤环境质量得到改善，全国土壤环境总体状况稳中向好。”要实现这个目标，当前亟需在明确责任主体和质量标准的前提下，按照“谁污染，谁付费” “谁投资，谁受益”“环境污染第三方治理”等基本导向，尽快建立起新型的商业模式，鼓励与引导社会资本投入到土壤环境保护事业中，改变当前土壤污染防治主要由中央财政投入的单一局面。

　　土壤修复需要耗费巨额资金，仅靠责任人单一的资金来源难以解决，各国趋于建立社会化的多元资金途径。生态问题的根源是外部不经济性，需从设置环境资源开发行为的经济成本人手，由开发利用生态资源、造成生态问题、获得经济利益的主体承担主要生态修复资金义务。此外，生态环境改善属于公共利益范畴，政府理应投入部分资金。通过政府财政投入和转移支付、政府通过各种财源建立的修复基金、企业缴纳生态环境补偿费和生态修复保证金、社会捐助、银行贷款等方式建立生态修复资金来源渠道，形成有力的资金支撑机制。合理的资金机制可以保证开发利用主体对土地资源的谨慎开发，同时避免生态事故后“一走了之”局面的发生。建议在“土壤环境保护法”中规定环境基金制度支持土壤修复，还可以通过要求高危行业企业交纳土壤修复保证金的方式保证对受损环境修复的资金需要。

　　土壤修复既是一项管理制度，也是一项法律责任。为了顺应土壤修复的要求，我国的法律责任体系应进行如下革新。一是明确规定不履行修复责任的法律制裁措施。二是扩大损害赔偿范围。将法律救济的范围从传统损失扩大到生态损害，将环境恢复期间环境资源和环境服务价值暂时丧失的损失纳入损害赔偿之列，并对其做出具体的规定。三是明确修复成本追偿机制。当政府或者其他单位和个人代替责任人履行了修复环境的责任后，有权向责任者追偿修复成本。四是延长诉讼时效。将责任人承担法律责任的时效延长，在特定情况下可溯及既往。五是在潜在责任主体之间建立连带责任。六是建立土壤修复责任社会化机制，如通过建立环境保险制度、环境基金制度等来分化和分担土壤修复责任。

　　中国目前土壤修复的管理体制主要有两种类型：一种是环保部门主导，其他部门参与；另一种是城市土壤修复由国土部门主导，农村耕地修复由农业部门主导，环保部门对污染治理实施监管。目前，土壤修复处于起步及试点阶段，管理形式尚未固定，无论治理修复由什么部门主导，环保部门对于环境污染治理修复相关活动的监管都不能缺位。

　　土壤修复工程技术复杂、隐蔽性强、时间跨度长、监管难度大。针对以上特点，政府对修复工程的监管应该体现如下特点：一是进行全过程监管。修复过程很长，包括污染场地环境调查和风险评估，修复计划和方案的制定，修复工程的开展，修复完工验收等，各个环节紧密相联，一个环节现出问题，修复的效果可能大受影响。政府必须进行全过程监管，明确若干控制点进行重点审查。二是设立工程监理。土壤修复工程多为隐蔽工程，覆盖后难以观测，工程监理是质量的重要保障。三是技术审查和守法监督适当分离。政府对于工程和技术、评估检测等问题并不在行，应该让懂行的人做懂行的事。技术性和专业程度高的工作由专业机构和专业人士把关，政府审查程序的完整性及结果的合规性。四是根据新出现的情况及时调整修复方案。修复过程长，随着调查的深入、技术的进步，可能会发现一些前期调查中未发现的污染和破坏，为此．应该要求修复责任单位适时调整修复方案，使新发现的问题一并得到解决。五是进行工程验收。工程验收是对于各责任方履行义务情况所进行的核查及核证。修复不是一项无止境的工作，责任也要有一个终结。国家立法应该建立统一的治理验收和管理程序，加强修复过程监管和结果监管。

　　土壤污染是指通过多种途径进入土壤的有毒有害污染物的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度, 造成土壤的物理、化学和生物学性质、组成及性状等发生变化, 破坏土壤的自然动态平衡, 从而导致土壤自然功能失调、土壤质量恶化、作物的生长发育受到影响、产品的产量和质量下降, 产生一定的环境效应 , 并可通过食物链对生物和人类构成危害。

　　土壤污染的危害包括隐蔽性和滞后性、累积性和不可逆性、不易治理性和后果严重性。

　　2.1 植物修复的研究 植物修复是利用植物修复有毒重金属、有机物、放射性核素污染土壤、沉积物、地表水、地下水的一项绿色技术,它是一项利用太阳能动力的处理系统。石油烃类作为早期有机污染植物修复的研究对象, 其修复机理已有较清楚的认识。

　　2.2 植物修复机理 植物修复技术是一种绿色的修复技术,引起人们极大兴趣和关注,是污染土壤修复技术中发展最快的领域。土壤污染的植物修复机理包括植物提取作用、根际降解作用、植物挥发等作用。

　　2.3 植物修复技术的局限性 植物修复不仅是一条绿色的,生态的净化途径,一种符合公众心理需求的新技术 ,而且也是一种经济有效的净化的方案。对环境扰动少,可谓是真正意义上的“绿色修复技术 ”。植物修复技术也具有其局限性, 主要表现在。

　　1)目前发现的超富集植物所能累积的元素大多较单一,而土壤污染通常是多元素的复合污染。2)超富集植物生产缓慢,生物量低,而且生长周期长,因此从土壤中提取的污染物的总量有限。3)目前发现的超富集植物几乎都是野生植物,人们对其农艺性状、病虫害防治、育种潜力以及生理学等方面的了解有限,难以优化栽培和培育。4)超富集植物的根系比较浅,只能吸收浅层土壤中的污染物,对较深层土壤中的污染物则无能为力。5)异地引种对生物多样性的威胁 , 也是一个不容忽视的问题。6)植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属污染物重返土壤, 因此富集重金属的超富集植物需收割并作为废弃物妥善处理。

　　1)植物修复涉及一系列技术,包括不同的植被类型,其作用对象、修复机理和能力各不相同。2)利用放射性同位素标记技术,加强植物体内各种生理生化代谢途径对污染物胁迫下的适应性反应的研究,如光合反应、呼吸代谢、激素应激对污染物胁迫是如何做出适应性改变的,通过这种改变的机制,研究污染物胁迫下植物次生代谢途径反应以及逆境信号传导途径也是理解植物污染物耐性机理的一个重要方面。3)从分子生物水平加强对植物解毒机理等基础理论的研究。植物吸收污染物首先要经过根系, 因此, 应重点围绕根系来探索解毒机制和污染物在植物体内的运输机制, 了解植物、土壤、微生物整个体系下各物质之间的相互作用。4) 植物-微生物联合修复技术可以成为一种很有发展前途的新型生物修复技术, 但由于降解微生物的群落组成和变化动态的了解甚少, 为降解机理的阐明带来了困难, 所以其理论体系、修复机制和修复技术需进一步完善。5)在基础研究方面, 除了筛选耐受性高的植物和高效微生物以外, 如何通过遗传学、分子生物学、基因工程等手段进一步提高生物的活性和环境适应性, 也是今后研究的重点。

　　综上所述土壤污染的植物修复技术发展前景十分宽广,并且与其他修复技术相比有许多优点,根据我国国情,也是十分适用于中国的一项值得开发的新技术。随着全球经济的快速发展, 有毒有害污染物通过各种途径进入土壤, 持久性污染物的危害开始显现, 土壤污染面积扩大。土壤污染不但影响农产品产量与品质, 而且涉及大气和水环境质量, 并可通过食物链危害动物和人类的健康, 影响环境安全和社会稳定。发展植物修复技术能有效解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题, 对我国经济发展和环境保护都有着重大意义。

　　关键词： 土壤污染；重金属；石油烃；持久性有机物（POPs）；土壤修复技术

　　土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。土壤是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、土壤生物、水分和空气等固、液、气三相组成的。土壤介质是非均质的集合体，结构复杂，大量有机、无机胶体和氧化物相互交错、混杂，介质表面上的存在电场和剩余力场，具有巨大的表面能，能与土壤液、气相中的离子、质子、分子相互作用。与此同时，土壤中的生物体系非常丰富，包括微生物区系、微动物区系和动物区系，其中尤以微生物最为活跃。土壤生物使土壤具有生物活性，是土壤形成、养分转化、物质迁移、污染物迁移转化的重要参与者。此外，土壤中的有机和无机的氧化性和还原性物质构成了一个复杂的氧化还原混合体系，土壤在这些物质的共同作用下表现出一定的氧化-还原特性。土壤的这些性质，使土壤具备了一定的自净能力。

　　虽然土壤自身的净化作用可以减少土壤中污染物的污染程度，但是如果进入土壤中的污染物含量在数量和速度上超过土壤的自净能力，即超过土壤的环境容量，终将会导致土壤的污染。土壤污染在中国已成为一个日益严重的问题。这些污染场地的存在带来了双重问题：一方面是环境和健康风险；另一方面是阻碍了城市建设和地方经济的发展。解决此问题最直接方法是场地修复[1]。

　　1.1.1 重金属污染 采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类：第一类，对作物以及人体有害的元素，如汞、镉、铅及类金属砷等，因此，必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量；第二类，常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素，如铜、锌、铬、锰及类金属硒等，应控制其含量，使其有益作物生长和人体健康。

　　1.1.2 石油污染 石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染，土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥，炼油厂含油污水处理设施产生的油泥，也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等，其中环境优先控制污染物多达30种。

　　1.1.3 化肥污染 化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础，更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%，稳定在50%左右，但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。

　　1.1.4 农药污染 据初步统计，我国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据，全国47.5%的蔬菜农药残留超标，因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。

　　1.2 污染土壤的修复技术 现有污染土壤的修复途径包括：第一，降低污染物在土壤中的浓度；第二，通过固化或钝化作用改变污染物的形态从而降低在环境中的迁移性；第三；从土壤中去除[2]。下面介绍几种土壤的修复技术：

　　1.2.1 物理修复 治理污染土壤的方法在20世纪80年代以前仅仅限于物理法和化学法。如早期的焚烧法、换土法以及隔离法等都要求高温、人力以及机械设备等，不仅成本很高，最主要的是没有从根本上解决污染问题，这些处理方法仅仅是使污染物发生了转移，对这些污染物还需要进一步的处理，目前这些方法仅仅应用于处理一些突发的紧急事件。而现在出现的一些经济可行的新技术、新工艺等逐渐成为了研究的热点，如：电修复法、土壤气相抽提法及CSP法、热解析法等。

　　电修复法：将电极插入到受污染的地下水或土壤区域，在直流电的作用下形成直流电场，则土壤中的离子和颗粒物质会沿着电场方向发生定向的电渗析、电泳运动以及电迁移，使土壤空隙中的荷电离子或粒子发生迁移运动；热解析法主要用于修复有机物，它是通过加热升温土壤，收集挥发性污染物进行集中处理；土壤气相抽提法是一种原位修复技术，主要是去除石油污染土壤中挥发性或半挥发性的石油组分；CSP法是用煤和焦炭等含碳的物料当作吸附物，在90℃和强烈搅拌下通过煤表面强力吸附烃基污染物，然后用重选或浮选法将干净的土壤和吸附有烃基化合物的煤分开。

　　电修复法与传统的土壤修复技术相比具有经济效益高、不破坏现场生态环境以及接触毒物少的优点，更加适用于治理渗透系数低的密质土壤。而热解析法需要消耗大量的能力并且容易破坏土壤中的有机质和结构水，同时还会向空气会发有害蒸汽而造成二次污染。土壤土壤气相抽提法具有可操作性强、处理污染物的范围宽、可由标准设备操作、不破坏土壤结构及可回收利用废物等优点。

　　1.2.2 生物修复 在减少土壤中有毒有害物质浓度的时候利用生命的代谢活动使污染的土壤恢复到健康状态，这种修复土壤的方式为生物修复。目前有以下三类：

　　①微生物修复。土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用，微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。

　　影响微生物修复土壤的因素有很多，如温度、水分、pH以及氧气等。每种微生物对生物因子都会有一定的耐受范围，在同一个环境中，多种微生物就比一种微生物的耐受范围宽。如果环境的条件超过了所有定居微生物的耐受范围则微生物的修复作用就会停止。

　　②植物修复。利用能够富集重金属的植物清除土壤重金属污染的设想是美国科学家Chaney在1983年首次提出的，这就是植物修复技术。污染土的植物修复技术根据植物修复的机理和作用过程可以分为4种基本类型：植物提取、植物挥发、植物稳定和植物降解。

　　植物提取主要是靠植物吸收土壤中的污染物，这些污染物运输并储存在植物体的地上部分，通过种植和收割植物而达到去除土壤中污染物的目的；植物挥发净化土壤可以分为两种方式：一是土壤中的污染物在植物根系分泌的特殊物质的作用下转化为挥发态，其二是植物将土壤中的污染物吸收到体内在转换为气态物质释放到大气中；植物稳定是指植物通过某种生化过程使污染基质中污染物的流动性降低，生物可利用性下降；植物降解是通过植物根系分泌物与根际微生物联合作用而达到降解污染物的生物化学过程，这种主要是处理复杂的有机物。

　　以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、最有发展前景的技术；而植物挥发修复技术仅仅限于挥发性物质，将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定，因此应当谨慎采用；植物稳定修复仅仅是暂时固定污染物，当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性；因此，没有彻底解决土壤污染问题。

　　③动物修复。动物修复技术主要是通过土壤动物群来修复受污染的土壤，分为直接作用：吸收、转化和分解；间接作用：改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长。动物修复技术包括两方面内容：第一，生长在污染土壤上的植物体和粮食等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤的污染状况；第二，直接将蚯蚓、线虫类等饲养在污染土壤中进行研究。目前这项技术较多的应用在石油类污染中。

　　1.2.3 化学修复 化学修复是通过土壤中的吸附、溶解、氧化还原、拮抗、络合螯合或沉淀作用，以降低土壤中污染物的迁移性或生物有效性。常用的有以下几种：

　　第一，固化：为了控制污染物在土壤中的迁移，一般是将含有重金属的污染土壤与固化剂按照一定的比例进行混合，熟化后形成渗透性较低的固体混合物，从而隔离了污染土壤与外界环境的影响将污染物固封在固化物中；第二，稳定化：将污染物转化为不易溶解、迁移能力小以及毒性小的形式或状态，主要是通过在土壤中加入化学物质改变重金属的形态或价态实现的；第三，萃取法：使用有机溶剂对石油污染的土壤中的原油进行萃取主要是根据相似相溶原理进行的，萃取后对有机相进行分离，回收油用于回炼，而分离的溶剂循环使用。第四，淋洗法：受到污染的土壤经过清水淋洗液或含有化学助剂的水溶液淋洗出污染物。

　　以上几种方式各有自己的优势和适用范围，因此在处理污染土壤时应当根据实际情况选择适宜的处理方式以达到预期的处理效果。如：固化适用于面积小但是污染严重的土壤；萃取法仅仅适用于受油污浓度较高的土壤；而化学氧化法虽然操作比较复杂但是可以灵活的应用于不同类型污染物的处理中[3]。

　　土壤修复技术是一项涵盖地质学、化学、物理学、材料学、生物学和环境学的多学科综合技术。近年来，对石油污染土壤治理的研究很多，世界各国纷纷制定石油污染土壤的修复与治理计划，并取得很大进展目前土壤重金属污染物修复技术在探索中发展。物理修复、化学修复、生物修复技术本身都有明显的局限性。物理修复技术能量消耗高、需要专门设备、处理成本高、工作量大，只能处理小面积的污染土壤；化学法处理易破坏土壤团粒结构、处理成本高、存在二次污染的风险；生物修复存在过程缓慢、污染物降解的有些中间产物毒性甚至超过其自身，场地条件和环境因素对修复效率的影响大，修复效果不稳定。为克服单一方法的缺点，发挥不同修复技术的长处，研究开发土壤污染综合修复技术尤显重要。重点在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。

　　土壤修复技术是一项多学科的综合技术，涵盖了化学、材料学、地质学、物理学、环境学以及生物学等。通过本文我们知道物理修复技术能力消耗高、处理成本大而且需要专门的设备，它只能处理小面积的土壤污染；化学法处理成本高而且存在二次污染的风险；生物修复过程缓慢，场地条件和环境因素对修复效率影响较大，因此修复效果不稳定。为了发挥不同修复技术的长处而克服单一方法的缺点，必须研究和开发综合修复污染土壤技术，其重点是在不同生物技术的综合利用和开发物理、化学和生物联合修复工艺。

　　[1]谢剑，李发生.中国污染场地的修复与再开发的现状分析.世界银行，美国，2010，9.

　　土壤是植物生长过程中不可或缺的生态环境，也是人类生存发展必不可少的重要资源。但是，随着人类进入工业时代以来，各类工厂如雨后春笋般层出不迭，给自然环境带来了许多危害。土壤也受到污染，重金属、有机磷等化学物质的堆积严重改变了土壤的原生态质，危害到植物的生L。并且通过自然界存在的食物链关系，污染物进入到人体，损害人类的身体健康。本文以此为前提，简要介绍并分析了几种土壤修复技术，以期在土壤污染治理上起到一点帮助。

　　目前，在全世界范围内，已有的土壤修复技术大致可以归纳为三种，一是物理修复技术，二是化学修复技术，三是生物修复技术。

　　换土法顾名思义是用新鲜无污染的土壤全部或部分替换掉已污染土壤，它的技术原理是通过增加干净土壤来降低污染物浓度，以此达到修复目的。换土法可分为换土、去表土、客土以及翻土。换土法适用于小范围具有放射性污染源或难降解污染物的土壤，操作方法简单，即直接用新鲜无污染土壤替换掉已污染土壤。但是在处理污染土壤时要注意，以免造成二次污染。去表土适用于污染浅的土壤，直接将已污染的表层土壤移走就可得到干净土壤。客土适用于不易直接进行处理的土壤，在其表面撒上厚厚一层干净土壤，使植物在扎根时能直接接触到干净土壤，以此降低污染程度。翻土法适用于较厚土层的污染情况，这种方法是通过将表层受污染土壤翻到最底层，类似于农活中的“翻新”，以达到稀释污染物浓度的目的，从而降低污染程度。

　　热修复法主要针对含有易挥发污染物的土壤，此方法可以通过蒸汽、射频、红外辐射等加热方法对污染土壤进行加热，对挥发出来的污染气体进行统一收集、处理，效果良好、可操作性强，属于物理修复的一种。热修复法可以根除土壤中的易挥发污染物质，并且气体由专业设备进行收集，可以防止造成二次污染。但是目前该方法的适用范围比较局限，对于常见重金属污染土壤并不适用，除此以外，其能量消耗与操作成本都相对较高，可操作性一般。该技术还需进行进一步发展与研究。

　　该方法适用于受重金属污染严重的土壤。重金属难降解、危害大，一般物理方法很难根除，并且通过食物链传到人体体内的重金属甚至可以给人造成致命性伤害，所以对重金属污染土壤的治理显得尤为重要。而玻璃化技术是对重金属污染土壤进行高温高压处理，以使重金属凝固在玻璃态土壤中，并根除二次污染。该方法效率高，并且可以根除重金属污染，但是工序复杂，成本较高，所以适用范围比较局限。

　　该方法和玻璃化法的适用范围一样，都是针对重金属污染土壤。该方法是利用金属良好的导电性，在污染土壤中通入低压直流电，使金属中电子定向迁移，从而达到修复目的。这种方法不仅可以治理土壤污染，还可以对重金属进行收集和再次利用。除此之外，该方法成效快、工艺简单，并且价钱低廉，所以应用范围较广泛。另外，电修复法还可用于对有机物污染土壤的治理上。

　　淋洗法是指用淋洗液来冲洗土壤空隙介质中的污染物，操作简单并且安全。适用淋洗法之前要了解到需要修复土壤的土质特性。对粘性差的砂质一般只能进行初步淋洗，因为这种土质特性没办法对污染物进行有效吸附。当然对于粘性效果好的土壤就要进行二次修复过程了。二次修复选择的淋洗液一般是根据土质特性进行专一修复的无机溶液或有机溶液。第一次进行淋洗时，通常选择清水作为淋洗液，以免造成二次污染。对特殊土壤的处理也有用到无机溶液和有机溶液的，具体选择哪一种要根据土壤类型判断。

　　该方法与物理修复法搭配起来用，成效很好。该法就是借助于化学反应，使土壤中很难直接分离出的污染物变成易分离的溶解性络合物。之后从提取液中用物理或化学方法进行分离。提取液中富含丰富的可利用的离子，形成循环利用。该方法同样适用于重金属污染土壤的修复与治理，然而我国目前对这一块儿的技术研究还不够成熟，理论基础尚未完善，这一条路仍旧任重道远。

　　该方法适用受到易降解有机物污染的土壤，借助气体处理装置往污染土壤中通入氧气或空气，并抽走易挥发有机物，以利于微生物的繁殖，加快降解速度。在使用该方法之前，先在污染土壤里打三四口井（视具体污染面积而定），并在通入空气之前先通入适量的氮气（不可通入过多，以免抑制微生物的繁殖），以此作为进行降解的氮源。

　　该方法可用于修复重金属污染土壤和低浓度有机物污染土壤。其作用原理是用植物或者植物根系含有的特异微生物和多种酶来吸收土壤中的重金属，通过萃取或络合反应将重金属提取出来，以此达到修复效果。此方法的优点是用植物酶降低了重金属的活性，防止其通过扩散作用污染到地下水。国外植物修复技术发展已成熟，但是国内相关技术的发展还处于初级阶段，应用最多的是借助植物根系微生物作用修复被低浓度有机物污染的土壤。

　　污染土壤修复技术是环保工程重点研究的课题之一，由于要考虑到土壤的土质类型、所处的生态环境以及周边环境等因素的影响，土壤修复工作变得困难起来。虽然我国在这方面已经取得了一些成效，但是仍旧有很多内容亟待进行开发与研究。除此之外，缺乏统一的评价污染土壤修复技术的标准规则也对修复技术的进一步深入带来不良影响。所以相关部门要尽早建立针对大部分污染土壤类型都适用的评价标准规则，并且要定期检验修复效果，以实现污染土壤修复工作的准确性、实用性以及科学性。

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　　 土壤重金属污染及修复的研究现状 重金属污染土壤修复技术的研究现状分析及展望 土壤重金属污染现状及修复技术研究进展 土壤重金属铬污染分析及修复技术 土壤重金属污染及修复技术 农田土壤重金属污染及修复技术分析 论重金属污染土壤修复技术的研究 重金属污染土壤植物修复技术研究 土壤重金属的污染现状及生物修复技术 浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术 解析土壤重金属污染的现状与危害及修复技术 土壤重金属污染特点及修复技术研究 论土壤重金属污染现状与修复 浅谈金属矿山土壤重金属污染现状及修复治理措施 浅谈土壤重金属污染与修复技术 重金属污染土壤修复技术应用 浅析土壤重金属污染与修复技术 重金属污染土壤修复技术探讨 浅析土壤重金属污染及修复措施 土壤重金属污染修复研究进展 常见问题解答 当前所在位置：l,2013-07-12.

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　　造成土壤污染的原因有诸多方面。国务院发展研究中心资源与环境政策研究所“土壤污染综合防治政策研究”课题负责人吴平在接受采访时表示，首先是长期过度施用农药、化肥，以及污水灌溉造成土壤污染，我国每年化肥施用量超过4100万吨，污水灌溉农田面积超过330万公顷。其次，在大中城市及工矿业发达地区，矿石冶炼、燃煤等工业“三废”排放活动是土壤污染的主要原因。再次，南方省份土壤重金属天然含量高，加上耕地土壤日趋酸化导致重金属污染加剧。此外，工业固体废物和城市垃圾向土壤直接倾倒，经过日晒、雨淋、水洗，污染得以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散，造成周围土壤甚至地下水的严重污染。铀矿和钍矿开采、核废料处理、燃煤发电厂、磷酸盐矿开采加工等产生的放射性物质，也会对土壤造成污染。

　　污染土壤修复表现为一个技术问题，但中国环境科学院总工程师李发生在接受采访时多次强调，工程的总体设计需要美学支撑。他指出，场地修复事业中的人文科学，包括人的素质、人文环境，也包括所匹配的政策。“场地修复中的人文问题目前在国内极少被关注。比如修复公司应以承担社会责任的态度去工作，这样许多问题就容易解决了。甚至，我们应该更进一步地去考虑场地修复工作的美学建设、景观恢复问题，采取措施降低能耗等。”他主张美学管理要在第一时间介入场地修复设计，“污染场地到底适合做什么，在一开始就应该统筹规划。国内通常更多地强调使用功能，不会考虑那么深远。事实上，修复是对污染场地的优化过程，要寻求对环境影响最小、视觉效果最好、更加安全的解决方案。”

　　同时，李发生认为，污染土壤修复产业需要各利益相关方共同参与，处理好各方关系本身就是一个复杂的系统问题。“首先是污染企业，其次是政府，然后是参与土壤修复的企业，还有更重要的是老百姓。考虑到很多污染企业是国有企业，在协调利益关系时国家干预也格外重要。”他强调，在协调土地开发商、公众、土壤修复企业、政府关系中，注重顶层制度设计，平衡各方利益，使这项事业健康有序地发展。让和谐的人文之美与先进的修复技术相结合，恢复土壤的生态原貌。

　　公众参与机制不畅也是导致重金属污染问题难以得到及时有效解决的问题之一，北京师范大学环境学院博士生导师程红光认为，信息不对称是治理难的重要原因。因为企业的污染只有企业最清楚，公众并不是特别地了解企业的污染状况，也不具有相关的专业能力和知识水平。他告诉记者，要解决重金属污染问题，关键在于要以人体健康为指挥棒，转变环保相关工作的工作方式和重点，需要规划、产业、环保、水利和卫生等部门齐抓共管，控制重金属污染的暴露渠道。他建议，从提高重金属污染监测的能力、建立信息公开制度、完善权力分配体制等多个方面完善重金属污染防治体系。

　　土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一，对于土壤污染处理而言，传统物理及化学修复技术的最大弊端是污染物去除不彻底，导致二次污的发生，从而带来一定程度的环境健康风险危害。而生物修复技术主要是利用生物有机体，尤其是微生物的降解作用将污染物分解并最终去除，具有快速，安全，费用低廉的优点。因此．被称为环境友好替代技术[1]。利用微生物对不同污染类型土壤进行生物修复已经成为微生物研究的热点之一，学者们努力研究微生物菌种以及生物修复条件[2-3]。以下分别对石油污染、化学农药污染、重金属污染的土壤微生物修复和采矿废弃地生态恢复的研究进展进行综述。

　　微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物修复的实质是生物降解，即微生物对物质(特别是环境污染物)的分解作用。它与传统的分解在本质上是一样的，但又有分解作用所没有的新特征(如共代谢作用、降解质粒等)，因此可视为是分解作用的扩展和延伸[4]。由于微生物个体小、繁殖快、适应性强、易变异，所以可随环境变化产生新的自发突变株，也可能通过形成诱导酶产生新的酶系，具备新的代谢功能以适应新的环境，从而降解和转化那些“陌生”的化合物微生物对土壤中的有毒污染物的降解主要包括氧化反应、还原反应、水解反应和聚合反应等。

　　首次记录实际使用生物修复是在1972年，于美国宾夕法尼亚州的Ambler清除管线年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术[5]。除美国外，欧洲各国、加拿大等在生物修复方面也有很大的发展。

　　根据来源不同可以把起作用的微生物分为3类：土著微生物，外来微生物和基因工程菌(GEM)[6]。目前在实际的生物修复工程中应用的大多是土著微生物，土著微生物无论在数量上还是在降解潜力上都是巨大的。当土著微生物由于种种原因不能用来作为修复污染土壤菌种时，就需要在污染的土壤中接种一些高效的外来微生物。实验表明，在实验条件下，30℃时每克土壤接种10个PCP降解菌，可以使PCP的半衰期(T1/2)从2周降到l天。近年来，由于生物工程技术的飞速发展，构建更高效的修复污染土壤的基因工程菌引起了人们极大的兴趣。目前生物修复正朝着构建能够快速降解某些特定污染物的工程菌的方向发展，科学家利用基因工程把不同的降解基因移植到同一菌株中，创造出了具有多种降解功能的超级微生物[7]。

　　微生物修复污染的土壤必须具备2个方面的条件：一是土壤中存在着多种多样的微生物，这些微生物能够适应变化了的环境，具有或产生酶，具备代谢功能，能够转化或降解土壤中难降解的有机化合物，能够转化或固定土壤中的重金属；二是进入土壤的有机化合物大部分具有可生物降解性，即在微生物的作用下由大分子化合物转变为简单小分子化合物的可能性，进入土壤的重金属具有微生物转化或固定的可能性[8]。只有具备了上述2方面的条件，微生物修复才有实现的可能。

　　受污染的土壤中有机物和重金属除小部分是通过物理、化学作用被稀释、扩散、挥发及氧化、还原、中和而迁移转化外，主要是通过微生物的作用将其降解转化和固定的，因此，在生物修复中首先应考虑适宜微生物的来源。其次，微生物的代谢活动需在适宜的环境条件下才能进行，而受有机物和重金属污染土壤的条件往往较为恶劣，因此我们必须人为提供合适的环境条件以强化微生物对污染土壤的修复作用。

　　微生物的生长需要维持一定量的C：N：P比例，需要多种营养物质及某些微量营养元素。许多研究者[9-10]对微生物修复的最佳生态条件建议指出，C：N：P最佳比值为100：10：1。在环境胁迫下，微生物维持生存可能需要更多的能量。如重金属可引起脱氢酶活性下降，脱氢酶活性与土壤有机碳之比可作为确定向重金属污染的土壤中添加营养的重要参考指标。

　　微生物氧化还原反应的最终电子受体包括溶解氧、有机物分解的中问产物和无机酸根(如硫酸根、硝酸根和碳酸根等)。土壤中污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度极大地影响微生物作用的速度和程度。研究表明，好氧条件有利于大多数有机物和重金属污染物的微生物降解和转化。充分的氧气供给是微生物修复重要的一环[11]。受污染的土壤中的溶解氧(DO)往往会消耗殆尽，造成缺氧环境，而不利于好氧微生物的降解和转化作用。许多研究者[12-13]对微生物修复的最佳生态条件建议指出：在单因子实验条件下，氧代谢最适水平为溶解氧>

　　0.2mg／L和10％最低空气填充孔隙空间，厌氧代谢最适水平包括O2。的体积百分数

　　大量基质的降解需要有电子受体的充分供应。当被修复主体的溶氧耗尽时，必须采取人工供氧的办法以增加电子供体――氧气。此外，在紧急情况下也可向污染环境中投加双氧水，过氧化钙等产氧剂以及添加硝酸盐、硫酸盐类电子受体，它们都能暂时改变环境中的厌氧生境以发挥好氧微生物对污染物的氧化分解作用。

　　微生物不能依靠某种有机物生长不一定意味着这种污染物能够抵抗微生物的攻击，因此当存在其他底物时，这种污染物就会通过共代谢(Cometabolism)作用而生物降解。所谓共代谢是指某些难降解的有机化合物，通过微生物的作用能被改变化学结构，但并不能被用作碳源和能源，微生物必须从其他底物获取大部或全部的碳源和能源。许多微生物都有共代谢的能力，各种各样的底物都可能被利用，其降解反应可能涉及除氧化作用外的各种反应。资料表明[9]，在厌氧条件下，DDT的降解过程也经受了共代谢作用过程，其共代谢转化产物可被好氧微生物降解。

　　原位修复不需要将土壤挖走，直接向污染土壤中投加N、P等营养物质和供氧。这种方法不仅操作简单、成本低、而且不破坏植物生长所需要的土壤环境，污染物氧化安全、无二次污染、处理效果好，是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。原位修复的主要方法有投菌法、生物通气法、生物培养法等。投菌法是直接向污染土壤中投入高效降解菌，同时提供微生物生长所需的营养。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物，满足土壤微生物的代谢，将污染物充分矿化成二氧化碳和水。以上两种方法在生物修复中实际应用较多，尤其在重金属、石油、农药污染土壤的微生物修复方面已有一定的应用，但需要借人大量外源菌才能迅速开始生物降解。生物通气法是在污染的土壤上打上几口深井，安装鼓风机和抽真空机，将空气强行排人土壤中，然后抽出，土壤中的挥发性有机物就随之去除了。在通入空气时，加入一定量的氨气，可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源，提高微生物的活性，增加去除效率。该方法可应用在石油污染的土壤上，为土壤中的微生物提供充足的电子受体，强化对石油污染物的氧化降解作用。

　　异位修复是把污染土壤挖出进行集中生物降解。它的方法主要有预制床法、堆制法及生物反应器法等。预制床法是在平台上铺上沙子和石子，将污染的土壤以15cm～30cm厚度平铺在上，并加入营养液和水，必要时加入表面活性剂，定期翻动充氧，以满足土壤微生物对氧的需求，处理过程中流出的渗滤液，即时回灌于土层上，以彻底清除污染物。该方法在PCP、杂酚油、石油、农药等污染土壤的修复中已获得了一些成功的案例。堆制法是将污染土壤与有机废弃物(如木屑、秸秆、树叶)、粪便等混合起来，使用机械或压力系统充氧，同时加入石灰以调节pH值，经过一段时间依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中有机污染物。生物反应器法是把污染的土壤移到生物反应器，加水混合成泥浆，调节适宜的pH值，同时加入一定量的营养物质和表面活性剂，底部鼓人空气充氧，满足微生物所需氧气的同时，使微生物与污染物充分接触，加速污染物的降解。该方法的修复效率较高，但它的处理成本也相对较高。

　　随着农业的发展，农民使用农药的量越来越多，由此而造成的危害也越来越大。据统计，中国每年使用50多万吨农药。这些农药主要包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂等，多是有机氯、有机磷、有机氮、有机硫农药，这些农药对土壤硝化作用呼吸作用和固氮作用均会产生暂时的或永久性的影响，因为在施用农药时，不管采取什么方式大部分农药都会落入土壤中，同时附着在作物上的那一部分农药以及漂浮在空气中的农药也会因风吹落人土壤。另外，使用浸种、拌种等施药方式更是将农药直接混入到土壤中，所以，土壤中的农药污染是相当严重的，已引起土壤生产力和农产品质量的明显下降。实验证明，环境中农药的清除主要靠细菌、放线菌、真菌等微生物的作用。如DDT可被芽孢杆菌属、棒杆菌属、诺卡氏菌属等降解；五氯硝基苯可被链霉菌属，诺卡氏菌属等降解；敌百虫可被曲霉、青霉等降解。残留于土壤内的农药，经过种种复杂的转化、分解，最终将农药分解为二氧化碳和水。如果将土壤进行高压灭菌或采用抑菌剂处理，农药在土壤中的降解速度就会降低、甚至停止。研究表明，在未经消毒的土壤中，除草剂“敌草隆”的降解速度明显高于用熏蒸消毒的土壤。前者，6周内敌草隆降解近半；后者，仅降解1／10。微生物降解农药的方式有2种，一种是以农药作为唯一碳源和能源，或作为唯一的氮源物质，此类农药能很快被微生物降解，如除草剂一氟乐灵，它可作为曲霉属的唯一碳源，所以很易被分解；另一种是通过共代谢作用，共代谢指微生物利用营养基质的同时将污染物分解代谢成无害物质，从而达到降解目的。其具体表现为：(1)依靠环境提供营养物质。例如，只有在蛋白质类物质存在时，直肠梭菌才能降解666；(2)依靠其它微生物的协同作用。例如，链霉菌和节杆菌可协作降解农药二嗪农的嘧啶环，两菌单独存在则均不能作用；(3)需有诱导物存在。如，只有经正庚烷诱导后，铜绿假单胞菌才能产生羟基化酶，使链烷羟基化为相应的醇。再如，放线菌浅灰链霉菌在磺酰脲类除草剂存在的情况下，也可产生诱导性的共代谢，发生羟基化，去烷基化或去酯化反应。进一步对脱细胞提取液进行研究发现，放线菌浅灰链霉菌脱细胞提取液是依靠NAD(P)H进行磺酰脲类代谢，结果表明在浅灰链霉菌中存在着诱导性的、依赖细胞色素P。的磺酰脲代谢系统。在磺酰脲类除草剂存在下，放线菌浅灰链霉菌细胞中可溶性细胞色素P的量大大提高，这是由于一种主要的P4。形态出现，这种形态的P4在用除草剂处理过后，数量增加，而且水解酶活性也加强[14]。

　　随着工农业的迅速发展，每年有大量工业和城市垃圾作为有机肥进入农业土壤中。这些垃圾往往含有较多的重金属元素，如汞、铜、锌、镍、铅、铬等，这些金属离子作为微量元素是。生物代谢所必需的，然而超过一定浓度时，便会导致土壤微生物大量下降和活性降低，尤其对土壤中有益微生物如自生固氮菌等影响更为明显。所以，重金属污染已日益成为威胁人类健康的、影响人类生活质量的一种全球性的环境公害。重金属对人的毒性作用常与它的存在状态有密切的关系。一般地说，金属存在形式不同，其毒性作用也不同。微生物可以对土壤中的重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的。重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集(如生物积累、生物吸着)和生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)。研究表明，许多微生物，包括细菌、真菌和藻类可以生物积累和生物吸着环境中的多种重金属。一些微生物，如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团，与重金属离子形成络合物。如，Bargagli在Hg矿附近土壤中分离得到很多高级真菌，一些菌根种和所有腐殖质分解菌都能积累Hg达到100 mg／kg土壤干重。汞所造成的污染最早受到关注汞的微生物转化主要包括三个方面：无机汞的甲基化；无机汞还原成Hg-；甲基汞和其它有机汞化合物裂解并还原成Hg-。包括梭菌、脉孢菌假单胞菌等和许多真菌在内的微生物具有甲基化汞的能力。能使无机汞和有机汞转化为单质汞的微生物有铜绿假单胞菌、金黄色葡萄糖菌、大肠埃希氏菌等。微生物对其它重金属也具有转化能力，硒、铅锡、镉、砷、铝、镁、钯、金、铊也可以甲基化转化。还有研究表明，土壤中分布着多种可以使铬酸盐和重铬酸盐还原的微生物，如产碱菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、肠杆菌属、假单胞菌属和微球菌属等，这些菌能将高毒性的Cr6+转化为低毒性的Cr3+[15]。

　　烃类化合物包括烷烃、烯烃、炔烃、苯、甲苯、二甲苯等多种复杂芳香烃，是石油的主要组成成分，是重要的工业原料，同时又是燃料与能源。因为这些物质(尤其是多环芳烃)能够致癌、致基因突变、致畸，所以在石油的开采、运输、贮藏和加工过程中，由于意外事故或管理不当，排放到农田、地下水后，往往也会造成土壤的污染，影响土壤的通透性、降低土壤质量、阻碍植物根系的呼吸与吸收、破坏植被，从而直接影响人类的生产和生活。许多学者就石油污染物(尤其是烃类化合物)的微生物代谢机制进行了研究。从烃类污染土壤的生物处理系统中分离到的各类优势微生物均具有解脂酶活性，有解脂酶活性的菌株，就有降解石油烃的能力。添加优势真菌，可以提高生物处理烃类污染土壤的效果。在受烃类污染的土壤中，利用石油烃为碳源的细菌较多，真菌数量较少。细菌虽数量较多，但类群没有真菌丰富。细菌以革兰氏阴性杆菌为优势，其中以动胶菌属为主，其次是黄杆菌属，革兰氏阳性杆菌以芽孢杆菌为主。真菌以毛霉菌属，小克银汉菌属占优势，其次是镰刀菌属、青霉菌属、曲霉菌属，酵母菌属最弱。放线]。真菌和细菌降解石油烃类化合物可形成具有不同立体构型的中间产物。真菌将石油烃类化合物降解成反式二醇，而细菌几乎总是将之降解为顺式二醇[18]。

　　矿山废弃地是指在采矿活动中所破坏的未经一定处理而尢法使用的土地。十壤结构破坏，养分流失，植被丧失是矿山废弃地的共同特征，尾矿厂的废渣、酸性废水及矸石堆自然产生的大气污染是周围环境的严重污染源，因此对矿山废弃地进行土壤改良和生态恢复就显得十分重要[19]。在废弃地系统中，植物可利形态的氮素来源干有机质的分解、土壤中氮微生物的固氮作用以及降雨中的NO3和NH3。束文圣等的研究表明根瘤菌对锌的耐性最大，其ECl0值和EC50 (Effective concentraiton to reduce by l0％and50％)最高，分别超过300 mg／L和600 mg／L[20]。

　　矿藏开采、冶炼厂等使用后的土地的复垦与再利用一直比较困难，闪为这类土地不但污染严重，而且土壤的团粒结构和理化性质都发生了很大变化，根本不适于作物生长。但菌根可在修复该类土壤中发挥特殊作用。NoydRK等把菌根真菌根内球囊霉(Glomusintraradices)；匠明球囊霉(Glomusclaroideum)接种到牧草，成功地恢复了矿渣地的植被，达到了修复和复垦的目的。韩桂云等在霍林河露天煤矿脆弱生态地带的生态修复中，应用菌根生物技术，发现供试的菌根菌剂中OIOA和B菌剂对贫瘠和渗透率低的土壤条件表现出较强的调控能力。泥岩氯化对其理化条件虽能有所改善，但氯和磷聚集使幼成活时间甚短[21]。

　　从目前来看，微生物修复是最具发展和应用前景的生物修复技术，人们在微生物材料、降解途径以及修复技术研发等方面取得了一定的研究进展，并展示了一些成功的修复案例。但是针对复杂的污染土壤生态系统，每种微生物修复技术不仅要克服自身原有的不足，而且还需要进一步认识和解决在修复过程中出现的新现象和新问题。如：引入外源微生物的条件与原则问题；生物修复过程中微生物的适应性机制与影响因素的研究问题；有机污染物降解过程中的次生污染物问题等。还有，今后还需在以下几个方面展开深入研究：如，继续筛选和驯化新的降解菌株；进一步解析典型污染物降解基因的结构、功能与调控机制，阐明降解过程的分子生物学机理；解决复合污染土壤的修复问题；利用土地翻耕、农艺措施、添加物质、高效微生物、植物修复、季节更替等创造现场的修复条件构建出一套合理可行的污染土壤田问修复工程技术等等。总之，相信随着科学的发展，大规模利用微生物降解土壤污染物、治理环境污染不久将会成为现实。

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　　摘要 土壤污染日趋严重，而以重金属镉为主要污染物的土壤镉污染尤为突出。本文就此展开了论述、分析，主要介绍了土壤镉污染的危害、来源、特点及修复方法，旨在为土壤镉污染修复提供理论依据。

　　土壤作为连接无机界和有机界的纽带，是地球上物质循环、能量迁移转化的重要场所[1]，在保护环境和维持生态平衡中具有重要作用[2]。近年来，随着工矿业“三废”的排放与堆放、农化产品的不当使用及污水灌溉、城镇化发展伴生问题的发生，重金属镉通过各种途径进入土壤并造成污染[3]，在影响植物产量和质量的同时，也会通过能量流动最终富集到人体中造成危害。因此，土壤镉污染修复已成为目前亟待解决的问题。但由于其隐蔽性、滞后性、累积性等特点，给土壤修复带来了困难。面对严峻的污染形势，人们采用物理修复、生物修复、农业生态修复、化学修复等方法，为实现土壤可持续利用不断努力。本文通过论述、分析土壤镉污染的来源、危害、特点及修复方法，以期为土壤镉污染修复提供理论依据。

　　镉是一种生物毒性极强的重金属元素。联合国粮农组织和世界卫生组织还曾议定了人体能摄入镉的最低剂量，对镉的限制十分严格。由于土壤是连接生物界与非生物界的纽带，所以镉一旦进入土壤，势必会引起生物圈的污染。因此，本文主要介绍镉对农作物生长及人体健康的影响。

　　镉是植物生长过程中的非必需元素。对植物的影响可分为2个层次：植物细胞、植物体。镉进入植物细胞内会影响核酸、细胞内蛋白的合成，破坏细胞中的膜结构，还能与酶形成共价键而结合影响其活性，降低细胞中的叶绿素含量。当种子进入镉污染的土壤后，镉会降低种子活力，抑制种子的有丝分裂、萌发率、根的生长速率。当种子发芽长成植株后，镉还会影响其植物根系的生长、降低对水分和养分的吸收，由于镉在细胞中的累积，光合、蒸腾作用也受到阻碍，影响植物正常生长，最终导致减产。镉离子进入植物体后，在植物的各个器官之间迁移，并渐进累积到果实、籽粒中，进而影响其质量、产量[4]。

　　对于人体来说，镉元素同样不是必需微量元素。由于人类位于食物链的顶端，镉便随着物质循环、能量流动，通过饮食、饮水、呼吸等途径进入人体。人体内的镉均源于外界，主要通过呼吸道进入人体，一旦进入人体就很难再排出体外，随着年龄的增长逐渐积累。镉对人体的毒害，分为急性毒害c慢性毒害2种[5]。急性毒害主要损伤肝脏，慢性毒害主要损伤肾脏。吸入含镉的气体能造成急性中毒，表现出胸闷气短、咽痛咳嗽、全身酸痛无力等症状，严重者会出现肺水肿、肺炎，有明显的呼吸困难，甚至会因急性呼吸衰竭而死亡。若食物中含有镉，误食后也可引起急性镉中毒，10～20 min后就会发生恶心、呕吐、腹泻等症状，严重者甚至出现抽搐、休克等症状，需要经过3～5 d才可恢复。长期暴露于低镉环境中的人体则会慢性中毒，尿中含大量低分子量蛋白质，导致肾小管功能障碍、损害肾脏。在人体内的镉还会替代部分骨质中的钙，造成骨质疏松、骨骼变形，甚至死亡。这就是痛痛病的原因。此外，镉元素还有较强的致癌、致畸和致突变作用。由于镉的生物半衰期长达10～30年，而且目前还没有对于镉有效的药物，对人体生命健康产生严重的影响。

　　土壤污染来源包括工业生产污染、农业生产污染、城市发展污染3个方面，具体可以其细分为以下4点。

　　大气中的镉主要是以气溶胶的形式存在，其通过自身重力作用或者雨水淋洗而进入土壤。干湿沉降夜以继日地进行着，土壤中的镉不断累积而产生污染。大气的干湿沉降是土壤镉污染的主要原因，每年耕地中大约有15 g/hm2的镉输入，占全部镉污染来源的88%左右。

　　由于我国水资源缺乏，特别是北方，随着工业的发展，用水量不断加大，导致农业用水紧缺，人们就想到了用污水进行灌溉。而在多数情况下，用于灌溉的水质并不达标，便造成了污染。污水灌溉镉污染土壤的事例也不在少数，如沈阳张士污灌区、甘肃白银污灌区。另外，为了实现废物再利用，盲目地将富含氮、磷、钾的污泥用作有机肥施入土壤，由于其中也含有大量的重金属镉，从而造成污染。马学文等[4]对全国近200个污水处理厂污泥进行调查，发现镉含量明显升高。

　　由于人口的不断增加，人们对粮食的需求量也在不断增加，由于过度用地，导致土壤肥力下降。为了提高土壤肥力、增加粮食产量，人们便开始向土壤中施加化肥。众所周知，磷是植物生长的必需元素，镉伴随磷肥不断施入土壤而导致土壤污染。进口磷肥中的镉含量是国内磷肥含量的10～20倍，成为一个重要的镉污染源。同时，人们为了提高产量，还向植物喷洒农药以防治病虫害，而高镉含量的农药并不占少数。此外，大量使用农膜造成白色污染的同时也造成了镉污染，这是由于在农膜生产过程中添加了含镉的热稳定剂。总而言之，农化产品的不当使用是镉污染土壤的一个主要来源。

　　日常生活的大量垃圾未及时收集、处理而随意堆放，其中所含的镉元素经雨水溶解、沉淀作用，大多渗入到周围土壤中并累积，导致土壤中镉含量增加。采矿厂、冶炼厂等重工业厂矿产生的废渣乱堆乱放，其中的镉也与生活垃圾一样，受到雨水冲刷、沉淀等作用而污染土壤。江西省主要矿区重金属污染状况显示，农田中的镉含量高达29.8 mg/kg。此外，人们对于肉类需求量的增加也促使全国规模化养殖场的数量不断增加，由于镉很难被畜禽吸收，即随粪便排出体外。堆积的粪便也如同生活垃圾、废渣，逐渐污染土壤；而用作有机肥施入土壤的粪便直接造成镉污染。

　　土壤是由固体、液体、气体组成的一个多相多孔的疏松体。由于其复杂的结构，当污染物进入到土壤后会发生很多未知的变化，所以土壤污染有别于大气污染、水体污染而形成自己的特点。

　　大气和水体的污染比较直观，人们对于其污染也比较敏感。如雾霾严重时，人们会感觉到嗓子难受、眼睛流泪，看到天空像被浓雾笼罩。而土壤污染时，具有隐蔽性，人们不能通过视觉、嗅X感知到，只有通过分析检验才能判断其是否受到污染。受到污染的土壤，其有害物质最先伴随着作物吸收养分而累积到作物中，之后由于能量流动，通过食物链转移到动物和人体中，由人体和动物的健康状况反映出来。从开始受到污染到导致后果会经历很长时间，体现了土壤污染的滞后性。日本的痛痛病就是一个很好的例证。当证实该病是由于镉中毒时，导致这一后果的铅锌矿厂已经结束开采，其间经历了20年。

　　污染物在大气与水体中更容易迁移、扩散，只要有效地治理污染源就能很高效地治理污染。由于土壤本身性质的原因，镉一旦进入土壤后，并不能像其在大气与水体中那样容易稀释、扩散。虽然土壤有自净能力，但只有很少的一部分被净化，未被净化的部分则不断累积到土壤中。许多有机物质需要很长时间才能降解，而某些重金属污染的土壤甚至需要200～1 000年才能恢复[6]。同样，镉也会累积，当其累积到一定的数量之后，会对土壤性质、结构引起变化，使土壤很难再恢复到原本的状态，故土壤镉污染几乎是一个不可逆的过程。

　　正是由于土壤镉污染具有隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆转性的特点，所以难以治理。受污染的土壤会严重影响粮食安全，除去籽实中有害物质含量超标以外，轻则减产，重则绝收。甚至有些镉污染严重的土壤重新播种后仍然受害。而且污染土壤中的镉多数会通过食物链危害人体、动物的健康，甚至影响生命。此外，土壤中的镉在雨水、重力的作用下会进入江河、湖泊、海洋以及地下水造成水体污染；还会在风力的作用下进入大气造成大气污染。

　　土壤污染修复是指通过技术手段促使受污染的土壤恢复其基本功能和重建生产力的过程。土壤重金属污染修复则是排除土壤中重金属的影响。由于土壤中的重金属易受到土壤pH值、土壤类型、CEC值、Eh值等因素的影响，其离子交换、吸附解吸、络合沉淀、氧化还原等都会发生变化而导致活性改变。而且土壤重金属污染具有隐蔽、滞后、不断累积、不可逆、难以治理、后果严重的特点。因此，国内外学者已将如何修复、治理镉污染土壤作为一个重要课题研究。宏观上说，修复土壤镉污染有2种思想：一是除去土壤中的镉；二是通过改变土壤中镉离子的活性，降低其生物毒性。围绕着这2种主要思想，按照修复工艺原理将镉污染修复方法主要分为以下4种：物理修复、生物修复、农业生态修复、化学修复。

　　物理修复是指用物理方法将土壤中的镉稀释、去除、固定以降低其对土壤环境的影响，主要包括客土、换土、去表土、深耕翻土、热处理、电动修复、固化玻璃化等方法（表1）[7]。物理方法整体上来说效果较好，但是工程量大、高耗能、影响土壤结构。

　　生物修复是指利用某些特殊的动物、植物、微生物，通过其生命活动吸收或者转化镉从而降低其生物毒性，净化土壤环境，主要包括动物修复、植物修复、微生物修复（表2）[7]。该方法可改良土壤，投资小且易于操作，但受到土壤环境、污染浓度、重金属种类的限制。

　　化学修复是指通过向污染土壤中添加钝化剂、淋洗剂等物质降低镉的水溶性、扩散性、生物有效性，从而改变其化学形态、影响其化学行为，以减轻镉对土壤环境的危害。主要包括络合淋洗、原位钝化等方法（表3）[7]。化学修复整体来说，原位操作，经济可行，但可能会造成二次污染。该技术的关键是钝化剂、淋洗剂的选择以及添加剂量的确定。

　　农业生态修复是指因地制宜地制定出一套适合污染地区的农业行为，以减少镉通过植物进入食物链的机会，降低其对生态环境的毒害，主要包括农艺修复、生态修复（表4）[7]。该方法对土壤环境扰动较小，但修复时间较长，效果并不显著。

　　土壤是人类赖以生存的重要自然资源，但土壤镉污染却愈演愈烈。人们要做到有的放矢，如根据土壤镉污染的来源不同制订相应的防治、修复措施，根据其污染情况的严重与否选择不同的修复方法。因此，只有在全面掌握土壤镉污染来源、危害、特点以及修复方法等诸多相关知识的前提下，加强科普宣传，加快合理立法，增强全社会保护环境的责任和意识，使土壤镉污染防治、修复成为自觉行动、全民行为，才能做到有效治理、预防土壤镉污染。

　　[1] 朱鲁生.环境科学概论[M].北京：中国农业出版社，2005：1-2.

　　[2] 串丽敏，赵同科，郑怀国，等.土壤重金属污染修复技术研究进展[J].环境科学与技术，2014，37（120）：213-222.

　　[3] 强，梁成华，杜立宇，等.含方解石物质对土壤镉赋存形态的影响[J].水土保持学报，2016，30（1）：326-330.

　　[4] 马学文，翁焕新，章金骏.中国城污泥重金属和养分的区域特性及变化[J].中国环境科学，2011，31（8）：1306-1313.

　　为追求经济效益和GDP，很多地方在经济发展过程中没有很好地进行产业规划，对工业企业造成的环境污染和破坏没有充分意识。致使农田受到污染，尤其是重金属的污染，给当地农村的生活、生产造成极大影响。

　　本案例为南方省份某村两村民小组，地形主要以丘陵为主，三面环山。该村周边此前曾有多个小冶炼厂，生产的废气，环绕整个村幔废水的排放既不通畅，也不处理，主要污染物长期渗透积淀于村嶂芪У呐铩F扔诖迕竦那苛乙求和当地政府的决心，周围的冶炼厂被迫停产和搬迁，但此前，该村土壤受到冶炼污染一直未得到治理，重金属污染成份主要为k、铬、铜、铅以及锌。

　　随着村庄规模的不断壮大，人类生活水平的提高，面临新的环境问题越来越突出。该村庄存在的新的环境问题主要表现在以下两个方面：1、农村生活污水及散养畜禽粪便没有经过处理就随地排放（附图1）；2、生活垃圾随意乱放。致使这些农田土壤受新旧污染交错。某村两小组农田平面布置图（如下图2）。

　　人类生存的地球，种植着各种农作物和自然生长着千千万万的各种植物，以源源不断地供给人们生长的水、空气、各种食品和各种营养成份。由此，人类生生不息。自进入工业革命以来，人类的生产活动对大自然造成越来越大的影响，构成大自然的主要要素水、空气和土壤受到越来越大的破坏。如何构筑人和自然的和谐发展，此时也越来越引起人们的重视。土壤的维护和修复，已引起了各国政府和组织及有识之士的高度关注。我们作为环保工程技术人员，更是责无旁贷担当起此历史责任，利用自身的优势，结合了国内外的经验，积极投身到土壤修复工作中去，以建设更美好的新农村。

　　污染土壤修复技术的研究起步于20世纪70年代后期。在过去的几十年间，欧、美、日、澳等国家纷纷制订了土壤修复计划，并投入巨资用于土壤修复技术的拓进以及相关设备的研发，积累了丰富的技术和工程应用经验，成立了许多土壤修复公司和组织，很多有志之士投身其中，使土壤修复技术得到了快速的发展。我国的污染土壤修复技术发展较晚，在 “十五”期间才得到重视，并列入了高技术研究规划发展计划，但其研发水平和应用经验与国外发达国家还有比较大的差距。随着工业和社会的发展，土壤污染由工业区到非工业区、由城市向乡村扩散的趋势，由此，引发了人们强烈的环保意识，保护环境，保护耕地，保护土壤已经达成了人们的共识。

　　该项目的土壤污染具有如下特点：土壤原已受到一定程度的重金属污染，随着村岬睦螅现在正进一步受到生活污水和垃圾废弃物的污染，具有多种污染源的性质；解决此种土壤污染，需作综合治理，其中最为关健因素是，不仅要对生活污水和垃圾废弃物先进行截断和处理，还要对原有土壤治理，才能达到土壤修复，使农田得到再利用的目的。

　　在对原有土壤实地调查得到第一手可靠资料的基础上，通过对该土壤技术分析，其修复工艺流程如下：

　　针对本项目农户相对比较分散，污水收集难度较大的现状，因地制宜，综合资源利用，充分利用村庄地形地势、可利用的水塘及闲置地，采用生物生态组合处理技术。分别采用土壤渗透、生物滤池、稳定塘、无动力厌氧+人工湿地等技术对污水进行处理。

　　(1)土壤渗透。该系统将污水投配到土壤表面具有一定构造的渗滤沟中，污染物通过物理、化学、微生物的降解、利用得到处理和净化。该技术对悬浮物、有机物、氨氮、总磷和大肠杆菌的去除率较高，一般为65%～70%。

　　(2)生物滤池。由池体、填料、布水装置和排水系统等四部分组成。池内由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。生物滤池缓冲容量大，能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强。对悬浮物、有机物去除率达85%以上。

　　(3)稳定塘。是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。具有方便操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。

　　结合农村实际，产生的生活垃圾不宜就地直接焚烧或填埋，由于村垃圾产量小以及运输成本高，运输频率按每周1次或两周1次。本村庄根据实际情况，设置垃圾收集点，增加垃圾转运装置等，对产生的垃圾进行收集运转。结合本村情况，选择容量为500L的垃圾桶做未分散垃圾收集点，垃圾密度为0.3t/m3，垃圾填充率为0.75计算，在本村设置500个垃圾桶于村部主道路及每户配置一个。设计容量为2.5吨垃圾转运箱5个,人力垃圾收集运输车6辆，把垃圾运送到城镇进行统一无害化处理。

　　对原有土壤采用适当的搭配，必要时根据土壤的不同成份，部份更换，多施用农家肥等，通过简单易行的方法，对污染并不太严重部份土壤作初步的修复处理。

　　对污染不太严重区域，土壤受到的污染一般还局限于表层，更深部分的土壤层还是保持比较好的状态，通过深耕，可以利用土壤的自然搭配，减少了土壤污染组分；另一方面，通过深种，种植根系比较发达，根深叶茂的农作物或一些乔木灌木类根深叶茂的植物，被污染了的土壤对这些物种造成的影响就相对比较小，有利于这些物种的生长，反过来，通过对这些正常生长的物种根系的固定吸收和叶面的散发排放，可以在一定程度上把土壤得到修复。

　　尤其选用一些具有某种特殊功能的植物，比如：酸模叶蓼、虎尾草、金盏银盘等，利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害有机无机物质，并运移到植物上部，或改变有害物的结构和形态，通过其对有害物质的转移或有害变无害化处理的某些特殊功能，直接种植于具有污染的土壤上，利用植物资源及其具有的净化功能，从而达到对原有土壤修复的目的。

　　对污染比较严重的部分土壤，采用以上方案，速度比较慢，效果比较低。为此，对土壤片区采用网格状钻孔取样，做土壤检测分析，按5～10平方米取1个样，根据不同土壤深度取0.5～0.8米。在准确测试的基础上，对这部分受重金属污染比较严重的土壤进行重点修复。

　　根据该农田区域的地形和地势特点，布置一些围堰，挖出一些明沟、暗沟和竖井，对这些农田进行翻耕的同时，在农田底部覆膜，在土壤喷淋水中添加硫酸、草酸等酸性化学试剂，这些土壤受喷淋洗涤浸泡一定时间后，化学试剂与土壤中的砷、铬等有害重金属结合成络合物。然后水体通过在土壤底部低水位处回流至竖井，再对竖井中含高浓度重金属废水进行集中沉淀过滤分离。通过水泵作用，使喷淋土壤回流水和水沟竖井形成循环体系，水体可以反复使用。通过反复多次浇灌，使原有土壤中的重金属得到清理，土壤得到整治修复。

　　土壤是人类赖以生存发展所必需的生产资料，也是人类社会最基本、最重要、不可替代的自然资源之一。然而近年来，我国大部分可用土壤受到工农业污水、生活废水等各方面污染物的污染，重金属在土壤中大量积累。重金属通过食物链被人群吸收，严重影响到我们的饮食健康和安全。

　　植物修复技术是目前比较可行的方法之一，但它存在着超积累植物具有个体矮小、生长缓慢、根系扩张深度有限、对重金属的选择性、从根部到茎叶的重金属低转移率等缺陷。如何增加植物对重金属绝对吸收量的同时改善植物的生物学性状(如增加生物量、缩短生长周期等)以增加单位面积植物蓄积重金属的总量则是需要改进的方向。由于目前发现的大多数重金属超积累植物在天然条件下有很低的生物量和缓慢的生长速。