全 文 ：
董彬. 中国土壤重金属污染修复研究展望[J]. 生态科学, 2012, 31(6): 683-687.
DONG Bin. Research advance of soil heavy metals pollution in China[J]. Ecological Science, 2012, 31(6): 683-687.

中国土壤重金属污染修复研究展望
董彬 1,2
1.临沂大学资源环境学院，山东 临沂 276000
2.南京师范大学地理科学学院，江苏 南京 210046

【摘要】文章通过对土壤重金属污染相关文献进行研究分析，从我国土壤重金属污染的现状、修复技术应用和研究前景等方面
进行了系统综述，重点分析了我国土壤重金属污染修复技术的应用和研究前景。超富集植物修复是一种新兴的绿色生物技术，
成本较低，易操作，是土壤污染治理的环境友好技术。微生物修复具有成本低、无二次污染、对环境影响小、效率高等特点，
可在一定程度上带来经济效益和生态效益，是一种理想的绿色修复方法。并指出筛选和培育生物量大、适应性强、富集能力强、
易栽培且具经济效益的超富集植物、利用大型真菌吸收和富集土壤重金属、组合运用多种修复技术、结合应用分子生物学技术
和基因工程技术和加强土壤重金属污染修复效果的评价将是今后研究的重点和热点。
关键词：土壤重金属污染；超富集植物；修复技术；研究热点
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.06.014 中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2012)06-683-05
Research advance of soil heavy metals pollution in China
DONG Bin1,2
1. College of Resource and Environment, Linyi University, Linyi 276000, China
2. College of Geographical Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, China

Abstract：Heavy metals in the soil pose great potential threats to the ecological environment and human survival. Heavy metal pollution
in soil has been a worldwide problem in theory and practice. Soil heavy metal pollution literatures were researched and analyzed from
pollution situation, remediation technology application and research prospect. Features of soil heavy metal pollution were analyzed
emphatically. It was pointed out that hyperaccumulators remediation technology was an environment friendly technology with less cost
and easy operation for soil heavy metal pollution control. Microbial remediation was also an ideal green remediation technology with
less cost, less environmental effect, high efficiency and without secondary pollution. To some extent, it could bring economic benefit and
ecological benefit. Combined with other methods, microbial remediation and phytoremediation technologies could improve the
efficiency of soil heavy metal pollution remediation. On this basis, the emphasis and hot topic on future research should focus on the
follows. Hyperaccumulators with high biomass, strong adaptability, high accumulation, easy growth and economic benefit will be
selected and cultivated; soil heavy metal will be absorbed and enriched by macro fungi; multi-remediation technologies will be applied
together; molecular biotechnology and genetic engineering technology will be integrated; and the effects of soil heavy metal pollution
remediation will be assessed.

Key words：Soil heavy metals pollution; hyperaccumulators; remediation technology; research focus
收稿日期：2012-02-18 收稿，2012-10-15 接受
基金项目：国家自然科学基金（41072139）；山东省自然科学基金（ZR2010CL001）
作者简介：董彬（1978—），女，硕士，在读博士，讲师，从事生态系统养分循环和生态修复研究工作
E-mail: dongbin@lyu.edu.cn, Tel: 18205097369
第 31 卷 第 6 期 生 态 科 学 31(6): 683-687
2012 年 11 月 Ecological Science Nov. 2012


1 引言(Introduction)
近年来，土壤重金属污染已成为严重的世界性
问题和难题，越来越受到人们的关注[1-3]。由于土壤
重金属污染具有隐蔽性、长期性、滞后性等特点，不
仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低, 而且
可能通过直接接触、食物链危及人类的生命和健康
[4]，因此, 修复重金属污染土壤, 恢复土壤原有功能,
一直是国内外研究的热点。目前，有关土壤重金属污
染的文献虽有大量出现，但多数研究还集中在实验室
摸索阶段，目前国内还没有找到真正经济、有效、能
成规模运用的土壤重金属修复模式，而有关我国土壤
重金属污染修复的研究展望的前瞻性文献还很少见，
鉴此，本文系统地对我国土壤重金属污染现状、修复
技术应用和研究前景进行综述，重点对修复技术应用
和研究前景进行介绍，以期为我国土壤重金属污染的
大规模修复提供理论依据。
2 我国土壤重金属污染现状(Soil heavy metal
pollution situation in China)
我国土壤重金属污染日益严重。据统计，我国遭
受不同程度重金属污染的耕地面积已接近0.1亿
hm2，污水灌溉污染耕地约216.7万hm2，受重金属污
染的土地面积占64.8%，固体废弃物堆存和毁田约
13.3万hm2，合计约占耕地总面积的1/5。每年因重金
属污染导致的粮食减产超过1 000万t，被重金属污染
的粮食多达1 200万t，合计经济损失至少200亿元[4-6]。
其中Cd污染最普遍,面积达1.3×104 hm2 , 涉及11个省
市的25个地区；约有3.2×104 hm2的耕地受到Hg的污
染，涉及15个省市的21个地区[7];有许多地方粮食、蔬
菜、水果等食物中Cd、Cr、As、Pb 等重金属含量超
标和接近临界值。在天津、重庆、香港、贵州、福建、
河北、广西、江西、海南、珠江三角洲、北方河套地
区等许多省市地区都发现了不同程度Hg、Cd、Pb、
Cr、AS、Cu、Zn、Ni污染。我国的一些主要水域如
淮河、长江流域、太湖流域、胶州湾等也发现了重金
属污染[8-9]。
3 我 国 土 壤 重 金 属 污 染 的 修 复 技 术 应 用
(Remediation technologies of soil heavy metal
pollution)
3.1 传统修复技术应用
物理修复中的土壤淋洗技术是应用最早，也是
应用最多技术最成熟的物理修复方法，是利用淋洗液
把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再把富
含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。化
学修复技术是通过向土壤中加入稳定化剂，以调节和
改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生吸
附、络合、沉淀、离子交换和氧化还原等一系列反应，
降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性，从而
减少重金属元素对动植物的毒性[10],这种修复方法因
投入低、修复快速、操作简单等特点，大面积中低度
土壤污染的修复具有较好的优越性 [11]。但由于它只
改变了重金属在土壤中存在的形态， 金属元素仍保
留在土壤中，容易再度活化导致 “二次污染”[12-13]，
因此并不是一种永久的修复措施。这两种传统的修复
方法虽然在实际应用中取得一定成效，但适用范围比
较小，实施复杂、治理费用高，工程量大，易引起土
壤肥力降低等缺陷，不利于大规模的推广应用。
3.2 生物修复技术应用
3.2.1 超富集植物修复技术
植物修复技术是一种以植物忍耐、分解或超量
积累某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其
共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污
染物的治理技术[14]。超富集植物的寻找和培育是当
前研究的热点，Baker 和 Brooks 1983 年提出了超富
集植物的参考值, 即把植物叶片或地上部(干重) 中
含Cd 达到 100 µg/g, 含Co、Cu、Ni、Pb 达 1 000 µg/g,
Mn、Zn 达 10 000 µg/g 以上的植物称为超富集植物，
同时这些植物还应满足S /R > 1 的条件(S 和R 分别
指植物地上部和根部重金属的含量)[15]。目前世界上
已发现了 400 余种超富集植物,其中 Ni 的超富集植
物为 277 种[16]。国外研究得较多的植物主要为芸苔
属(Branssica)、庭荠属(Alyssuns)及遏蓝菜属（Thlaspi）
[17]。国内也取得了一些重要进展，陈同斌等 2002 年
发现砷超富集植物蜈蚣草（Pteris vittata L）[18]；刘
金林等发现一年蓬(Erigeron annuus(L.) Pers.)对重金
属有较强的富集能力，鸭跖草(Commelina communis
L.)、艾蒿(Artemisia argyi)对 Cu 具有较强的富集能
力[19]。杨肖娥等发现锌超富集植物东南景天（Sedum
alfredii），其地上部Zn含量高达4134～5000mg/kg[20]。
Xingfeng Zhang 等(2011)发现了 Cd 的超富集植物—
少花龙葵（Solanum photeinocarpum）[21]。
684 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷


目前国内用于寻找超富集植物的方法主要有三
种：一是野外调查法，即在重金属污染的地方做野外
调查，寻找超富集植物；二是特殊植物法，即根据植
物的一些特性选择一些特殊的植物来测定它们对重
金属的富集特性；三是利用土壤种子库—重金属浓度
梯度法来筛选超富集植物。由于土壤种子库几乎到处
都有，只需采集具有丰富种子资源的土壤进行测试即
可，而且实验更简单、操作更容易。
植物修复是一种新兴的绿色生物技术，能在不破
坏土壤生态环境保持土壤结构和微生物活性的情况
下，通过植物的根系直接将大量的重金属元素吸收，
从而修复被污染的土壤 而且植物修复通常成本较
低，易操作并且对环境有益，对动辄大面积亟需治理
的受污染农田比较适用,它已成为一项可靠的相对安
全的环境修复技术，是一种发展前景较好的净化途径
[22-24]。
3.2.2 微生物修复技术
微生物修复就是利用土壤中的某些微生物的生
物活性对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用，
把重金属离子转化为低毒产物，从而降低土壤中重金
属的毒性[3,25]。目前利用微生物处理污染土壤的研究
方向主要集中在高效降解菌株的筛选和基因 T 程菌的
开发；营养物质添加；拟降解对象的物理化学性质等研
究。曹德菊利用常规微生物资源（枯草杆菌 Bacillus
subtilis、酵母菌 Yeast、大肠杆菌 Escherichia Coli 等）
对重金属离子 Cd2+、Cu2+进行生物修复试验，结果发现
在环境中 Cu2+、Cd2+浓度较低的情况下，微生物具有良
好的修复性能，去除率可达 25%~60 %[26]。生物表面活
性剂去除和植物根际促生菌是近年来开始研究的新
技术。
利用微生物修复土壤不仅工艺简单、有较高的实
用价值，而且具有成本低、无二次污染、对环境影响
小、效率高等特点，可在一定程度上带来经济效益和
生态效益，是一种理想的绿色治理方法[27-29]。在建设
环境友好型社会下，具有大面积推广使用的可能性。
4 研究展望(Prospect of research )
土壤重金属污染来源广泛、危害较大，在今后相
当长的时间内仍将是我国所面临的重要环境问题
[30-32]，迫切需要解决。今后研究的重点和热点将集中
在如下方面：
4.1 寻找、筛选培育优良的超富集植物
寻找、筛选自然界中超富集植物, 培育驯化以满
足实际应用需要, 是目前和今后一个时期内植物修
复研究的首要任务[17]。我国野生植物资源十分丰富,
经过初步调查已发现了一批超富集植物[18-21]。尽管陈
同斌研究团队已将蜈蚣草种植面积推广到 1000-2000
亩 [18]，专门针对镉污染东南景天在国内也已有上百
亩实验基地，但这远远不能满足我国当前土壤重金属
污染修复的需要。由于我国人多地少、土壤重金属污
染突出，只能边生产边修复，如利用经济作物玉米、
水稻、向日葵、烟叶等，实现对重金属—有机物复合
污染的土壤修复。而仅照搬西方国家采用超富集的草
本植物对污染土地进行集中治理的道路在我国行不
通。华南理工大学党志课题组从 20 多个玉米(Zea
Mays L.)品种中筛选出来“超甜 38”，该品种能够将土
壤中的重金属元素吸收到茎和叶中，但对玉米籽粒的
影响很小[33]。因此，筛选和培育生物量大、适应性
强、富集能力强、易栽培且具经济效益的超富集植物
将是国内学者研究的重点。
4.2 利用大型真菌吸收和富集土壤重金属
近年来，国内外对蕈菌（macro fungi）与重金属
关系进行了大量研究，发现蕈菌对重金属（Cd、Pb、
Cr、Cu、Zn等）有较强的耐受和富集能力，蕈菌通
过菌丝体累积土壤基质中的重金属，其富集重金属的
能力远远超过绿色植物[34-35]。 蕈菌自身优点较多:
对重金属的耐受性更高； 富集的重金属种类更多；
菌体内主要重金属铅( Pb) 、汞(Hg) 、镉(Cd) 、砷(As)
都高于一般绿色植物；生长周期短，相对年生物量高；
子实体易腐化,便于进行后续处理[36]。我国大型真菌
种类丰富、分布广泛、营养和生态类型多样，且人工
栽培技术在国内都有较快的发展，为筛选富集重金属
能力强的菌株提供了有利条件。利用大型真菌修复土
壤重金属污染是一种经济有效并有广阔应用前景的
生物修复技术，有望成为新的研究方向。
4.3 组合运用多种修复技术
土壤重金属污染具有复杂性、不可逆性和表聚性
等特点，单一治理方法很难将其去除干净，两种或两
种以上修复技术相结合的修复技术，能够较好发挥各
自的优点，更加利于土壤重金属污染的修复。组合修
复技术是近年来研究比较火热的修复技术[4,37],组合
修复技术螯合剂-植物修复, 向土壤中施用螯合剂提
6 期 董彬. 中国土壤重金属污染修复研究展望 685


高土壤溶液中重金属的含量，从而强化超积累植物对
重金属的吸收; 电压-植物修复， 在电压作用下，电
极附近土壤溶液发生电化学反应，改变了土壤的理化
性质，加快土壤固体上重金属的解吸，提高土壤溶液
中重金属的含量，有利于超积累植物的吸收、积累，
加快修复过程。在此基础上种植适宜的超富集植物，
可以更有效的修复土壤。但植物-微生物修复并组合
其他技术强化研究还有待深入和加强，将是今后研究
者关注的新热点。
4.4 结合应用分子生物学技术和基因工程技术
建立重金属的超积累植物基因库；通过应用分子
生物学技术和基因工程技术, 应用转基因工程技术,
将自然界中超富集植物的耐重金属、超富集基因移植
到生物量大、生长速率快的植物体内,培育出理想的
超积累植物。近些年来, 在Se、Hg、Cd、Zn 等重金
属元素转基因植物研究方面已初获成果[38-39],预期转
基因技术的应用在提高植物修复的实用性方面必将
有突破性进展。
4.5 加强土壤重金属污染修复效果的评价
目前关于土壤重金属污染修复效果的评价还很
少，而且评价指标还没有统一的标准。仅见郑九华等
提出了相对修复年限重金属污染土壤的植物修复能
力评价指标[40]。由于相对修复年限综合考虑了植株
重金属含量、植物生物量、土壤重金属含量、重金属
环境标准值、土壤和土层深度等影响植物吸收重金属
元素能力的多种因素，是衡量重金属污染的植物修复
效果的理想指标。孙华提出利用遥感信息反演土壤理
化特性，研究土壤重金属含量与光谱的相关关系, 进
而利用遥感技术评价大区域土壤污染及其修复状况
[41]。因此，土壤重金属污染修复效果的评价也将是
未来研究的重点和热点。
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