290 工程科学学报，第44卷.第2期 KEY WORDS lead-contaminated soil:remediation technology;chemical leaching method;immobilization/stabilization method; heavy lead pollution 重金属污染背景 系、相互影响，土壤中的重金属会影响到土壤中的 微生物、土壤表面的植物和动物，进而通过食物链 土壤资源是人类赖以生存与发展的主要自然 进入人体，又或者土壤中的重金属经过时间的积 资源之一，土壤质量涉及到社会安定.与大气污染 累，雨水的冲刷，转移到地下水系统中，影响人类 和水体污染相比，土壤污染有隐蔽性、滞后性、不 饮用水安全，致使人体内重金属富集程度倍增，加 均匀性及累积性，从发生污染到危害人体健康，通 之动物和人类对重金属普遍缺乏生物降解能力， 常都需要较长的时间，因此容易被忽略.随着人口 进而对动植物安全和人类健康造成了极大危害， 激增，与工业的飞速发展，固体废物不断向土壤表 其中尤其受人们关注的是毒害性较大的Pd、Hg、 面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气 Cd、Cr以及类金属As]当这些重金属元素浓度 中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤 超过其效应浓度（受体可以耐受的最大限度）时， 中.在化学领域里根据金属的密度把金属分成重 就会对其机体造成毒害，进而引起受体内生理代 金属和轻金属，常把密度大于5gcm3的金属称为 谢过程发生紊乱，使其生长发育受到抑制.如果重 重金属.如：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr和Ni 金属元素浓度继续增加达到其致死浓度时，甚至 等大约45种.但在环境领域，重金属泛指能够引 会引发受体死亡的现象.长期接触重金属会对人 起环境污染并且具有生物毒性的Hg、Cr、Pb、Cr 类造成有害后果，如肺癌、骨折、肾功能不全，并 和As等元素.我国的土壤重金属污染已经严重超 可能导致胆固醇增高、生育能力、肝功能以及免 标，主要是受到采矿、工业废弃物或农用化学物质 疫、神经和内分泌系统受损等，因此，土壤重金属 的侵入，使得重金属在土壤中的累计量明显高于 污染已引起世界各国的广泛关注，并被列为重点 土壤环境背景值，恶化土壤原有的理化性质，超出 监测和控制污染物 了土壤的自净化能力，从而危害了周围的生态环 多年来，尽管人们对三废（废气、废水、废弃 境.土壤重金属污染是一个巨大的环境挑战，也是 物)的排放采取了严格的控制措施，但是，我国是 日益引起世界公众关注的问题- 世界铅生产大国和消费大国，同时我国铅企业普 11重金属污染现状 遍存在生产技术落后、设备现代化程度低、铅资 从2014年《全国土壤污染状况调查公报》可 源浪费严重等现状，随着采矿、金属冶炼和加工、 知，我国目前有超过16%的土壤污染超标，部分土 污水排放、污水灌溉以及含铅汽油的使用，尽管国 地污染严重，我国土壤污染以无机重金属污染最 家采取了一些相应措施，但收效并不显著，土壤铅 为严重，在重金属污染方面则以冶金工业等工矿 污染已危害我国粮食安全、生态环境安全和国民 企业为主.全球土壤恶化的情况不容乐观，全球目 健康.因此，土壤铅污染已成为近年来重毒金属污 前超过33%的土地因受到侵蚀、盐碱化、酸化和 染研究的主要方向之一 化学污染，而出现中度到高度的退化，“土壤污染” 2铅污染土壤概述 被列为全球土壤功能所面临的10个最主要威胁 之 2.1土壤中铅的来源及污染现状 目前，全球仍然有超过一千万块污染场地，其 土壤中的铅污染已经在全球范围内发生，在 中有一半的污染场地为重金属污染阿，全世界平均 城市、农业、工业和采矿土壤中发现了高水平的 每年排放Hg约1.5万吨、Cu340万吨、Pb500万 铅9例铅的来源可分为三大类，分别是大气、水和 吨、Mn1500万吨、Ni100万吨，这些污染物会通 土壤，相对于生物体影响而言，大气中的铅比水和 过大气、水等形式进入土壤，造成土壤重金属含量 土壤中的铅更容易进人生物体中.而大气和水中 严重超标m.根据相关统计，中国每年受重金属污 的铅最终也会沉淀富集于土壤中，造成土壤中的 染的食品数量为1200万吨，这导致了200亿元的 铅含量严重超标.土壤中的铅分为自然来源和人 经济损失， 为来源.自然来源主要是矿石和岩石的本体值 12重金属危害 例如方铅矿(PbS)、闪锌矿（亿nS)等，世界范围内土壤 由于自然地理环境各因素相互渗透、相互联 铅含量的变幅多为3~200mgkg,中值为35mgkgKEY  WORDS    lead-contaminated  soil； remediation  technology； chemical  leaching  method； immobilization/stabilization  method； heavy lead pollution 1    重金属污染背景 土壤资源是人类赖以生存与发展的主要自然 资源之一，土壤质量涉及到社会安定. 与大气污染 和水体污染相比，土壤污染有隐蔽性、滞后性、不 均匀性及累积性，从发生污染到危害人体健康，通 常都需要较长的时间，因此容易被忽略. 随着人口 激增，与工业的飞速发展，固体废物不断向土壤表 面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气 中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤 中. 在化学领域里根据金属的密度把金属分成重 金属和轻金属，常把密度大于 5 g·cm−3 的金属称为 重金属. 如： Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr 和 Ni 等大约 45 种. 但在环境领域，重金属泛指能够引 起环境污染并且具有生物毒性的 Hg、Cr、Pb、Cr 和 As 等元素. 我国的土壤重金属污染已经严重超 标，主要是受到采矿、工业废弃物或农用化学物质 的侵入，使得重金属在土壤中的累计量明显高于 土壤环境背景值，恶化土壤原有的理化性质，超出 了土壤的自净化能力，从而危害了周围的生态环 境. 土壤重金属污染是一个巨大的环境挑战，也是 日益引起世界公众关注的问题[1−4] . 1.1    重金属污染现状 从 2014 年《全国土壤污染状况调查公报》[5] 可 知，我国目前有超过 16% 的土壤污染超标，部分土 地污染严重，我国土壤污染以无机重金属污染最 为严重，在重金属污染方面则以冶金工业等工矿 企业为主. 全球土壤恶化的情况不容乐观，全球目 前超过 33% 的土地因受到侵蚀、盐碱化、酸化和 化学污染，而出现中度到高度的退化，“土壤污染” 被列为全球土壤功能所面临的 10 个最主要威胁 之一. 目前，全球仍然有超过一千万块污染场地，其 中有一半的污染场地为重金属污染[6] ，全世界平均 每年排放 Hg 约 1.5 万吨、Cu 340 万吨、Pb 500 万 吨、Mn 1500 万吨、Ni 100 万吨，这些污染物会通 过大气、水等形式进入土壤，造成土壤重金属含量 严重超标[7] . 根据相关统计，中国每年受重金属污 染的食品数量为 1200 万吨，这导致了 200 亿元的 经济损失. 1.2    重金属危害 由于自然地理环境各因素相互渗透、相互联 系、相互影响，土壤中的重金属会影响到土壤中的 微生物、土壤表面的植物和动物，进而通过食物链 进入人体，又或者土壤中的重金属经过时间的积 累，雨水的冲刷，转移到地下水系统中，影响人类 饮用水安全，致使人体内重金属富集程度倍增，加 之动物和人类对重金属普遍缺乏生物降解能力， 进而对动植物安全和人类健康造成了极大危害， 其中尤其受人们关注的是毒害性较大的 Pd、Hg、 Cd、Cr 以及类金属 As[8] . 当这些重金属元素浓度 超过其效应浓度（受体可以耐受的最大限度）时， 就会对其机体造成毒害，进而引起受体内生理代 谢过程发生紊乱，使其生长发育受到抑制. 如果重 金属元素浓度继续增加达到其致死浓度时，甚至 会引发受体死亡的现象. 长期接触重金属会对人 类造成有害后果，如肺癌、骨折、肾功能不全，并 可能导致胆固醇增高、生育能力、肝功能以及免 疫、神经和内分泌系统受损等. 因此，土壤重金属 污染已引起世界各国的广泛关注，并被列为重点 监测和控制污染物. 多年来，尽管人们对三废 (废气、废水、废弃 物) 的排放采取了严格的控制措施，但是，我国是 世界铅生产大国和消费大国，同时我国铅企业普 遍存在生产技术落后、设备现代化程度低、铅资 源浪费严重等现状，随着采矿、金属冶炼和加工、 污水排放、污水灌溉以及含铅汽油的使用，尽管国 家采取了一些相应措施，但收效并不显著，土壤铅 污染已危害我国粮食安全、生态环境安全和国民 健康. 因此，土壤铅污染已成为近年来重毒金属污 染研究的主要方向之一. 2    铅污染土壤概述 2.1    土壤中铅的来源及污染现状 土壤中的铅污染已经在全球范围内发生，在 城市、农业、工业和采矿土壤中发现了高水平的 铅[9] . 铅的来源可分为三大类，分别是大气、水和 土壤，相对于生物体影响而言，大气中的铅比水和 土壤中的铅更容易进入生物体中. 而大气和水中 的铅最终也会沉淀富集于土壤中，造成土壤中的 铅含量严重超标. 土壤中的铅分为自然来源和人 为来源. 自然来源主要是矿石和岩石的本体值[10] . 例如方铅矿 (PbS)、闪锌矿 (ZnS) 等，世界范围内土壤 铅含量的变幅多为3～200 mg·kg−1，中值为35 mg·kg−1 . · 290 · 工程科学学报，第 44 卷，第 2 期