[正版]重金属污染土壤修复理论与实践 土壤污染控制 修复工程技术人员 科研人员管理人员 高等学校环境科学与工程 化学工程

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重金属是一类较为常见的环境污染物质，土壤是大气、水和农业生产等各种重金属污染来源的归宿。土壤重金属污染的隐蔽性、累积危害的长期性和不可逆性决定了重金属污染土壤的修复难度很大。
进入21世纪伴随着经济的高速增长，我国土壤污染的总体形势也日趋严峻，污染面积在扩大、污染程度在加剧，这其中重金属是主要的污染物。据不完全统计，全国受污染的耕地约有1.5亿亩，每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。土壤重金属污染不仅造成在农作物中积累，并通过食物链危害人体健康；而且直接影响到土壤生态系统的结构和功能，终将对整个生态安全构成威胁。可以说土壤的重金属污染已成为我国当前较为突出的环境问题之一，特别是近年来重金属污染事件频发，直接影响经济发展、社会稳定和人民群众的健康。2016年5月28日，国务院正式发布《土壤污染防治行动计划》，到2020年，全国土壤污染加重趋势得到初步遏制，土壤环境质量总体保持稳定，农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障，土壤环境风险得到基本管控。这对污染土壤修复的理论与技术提出了更高的要求。
本书共分9章，第1章为绪论，第2章主要介绍重金属的性质与污染来源；第3章论述土壤重金属元素的背景值、环境容量以及重金属污染土壤的判别与评价；第4章介绍重金属进入土壤中的行为与危害。从第5章到第9章分别论述物理修复、化学修复、植物修复、微生物修复和联合修复等五类修复技术措施的概念、技术原理、修复应用实例。

本书系统介绍了土壤重金属污染的来源、形成过程、健康风险和修复技术及案例分析，以期为重金属污染土壤修复提供科学依据和理论指导。全书共分九章，主要介绍了土壤重金属的性质、来源与危害；土壤重金属元素的背景值与环境容量；重金属在土壤中的迁移转化行为，包括形态特征、迁移转化规律和长期累积的危害与健康风险；重金属污染土壤的物理修复、化学修复、植物修复、微生物修复和联合修复五类修复技术措施的概念特点、技术原理与方法、修复技术实际应用示范工程案例分析等。
本书可供从事土壤污染控制及修复的工程技术人员、科研人员和管理人员参阅，也可供高等学校环境科学与工程、化学工程及相关专业师生使用。

张乃明，男，云南农业大学二级教授，博士生导师，云南省有突出贡献的优秀专业技术人员，土壤资源利用与保护省创新团队带头人，云南省土壤培肥与污染修复工程实验室主任。长期从事土壤环境保护与面源污染防治领域的教学科研工作，主持省部级以上科研项目20多项，发表学术论文150多篇，出版专著教材23部，获得省部级以上科技奖励19项。

第一章绪论/1
第一节土壤重金属污染问题1
一、土壤重金属污染1
二、土壤重金属污染治理初步提上议事日程3
第二节土壤重金属污染治理与修复研究进展7
一、土壤重金属污染治理与修复概述7
二、土壤重金属污染修复技术研究进展7
三、土壤重金属污染修复技术研究展望12
第三节我国土壤中重金属相关问题研究历程13
一、萌芽起步阶段(1949～1979年)13
二、奠定基础阶段(1979～2000年)14
三、快速发展阶段(2000至今)14
第四节土壤重金属污染修复与治理对策18
一、进一步提高全社会对土壤重金属污染防治问题的认识18
二、尽快颁布《中华人民共和国土壤污染防治法》依法保护土壤环境19
三、完善土壤环境质量标准和污染土壤修复标准等标准体系19
四、广开渠道筹集重金属污染土壤修复治理资金20
五、联合攻关研发重金属污染土壤修复关键实用技术20
五、培养能够从事重金属污染土壤修复的应用型人才20
六、培育与扶持从事土壤污染修复的产业与龙头企业21

第二章土壤重金属元素的性质、来源与危害/22
第一节土壤中常见重金属元素的基本性质22
一、重金属在土壤中的基本特征与形态22
二、常见重金属元素的基本性质23
第二节土壤中重金属的污染来源28
一、重金属的一般来源29
二、常见五毒重金属元素的来源31
第三节土壤重金属的污染危害35
一、重金属对土壤肥力的影响35
二、重金属对农作物和植物的危害35
三、重金属对土壤微生物和酶的影响38
四、重金属对人体健康的危害40
第四节五毒重金属元素的污染危害42
一、土壤镉污染的危害42
二、土壤铅污染的危害44
三、土壤铬污染的危害45
四、土壤汞污染的危害46
五、土壤砷污染的危害48

第三章土壤重金属元素背景值与环境容量/51
第一节土壤重金属元素环境背景值51
一、土壤环境背景值概述51
二、中国土壤环境背景值及分异规律55
三、土壤环境背景值实际应用59
第二节土壤重金属元素环境容量65
一、土壤环境容量的概念65
二、对土壤环境容量的新认识66
三、土壤环境容量的模型与方法67
四、土壤环境容量的应用71
第三节土壤环境质量与重金属污染判别73
一、制定土壤环境标准方案的依据和原则73
二、对我国土壤汞、镉、铅、砷环境标准的建议方案74
三、建议标准与已有土壤环境质量标准的比较75
四、以山西省土壤环境质量标准的制定为例76

第四章重金属在土壤中的迁移转化行为/78
第一节重金属在土壤中的形态78
一、土壤中重金属的形态78
二、重金属形态分析方法80
第二节影响重金属形态分布的因素81
一、pH值的影响81
二、有机质的影响81
三、土壤酶的活性影响82
四、外源重金属的影响82
第三节重金属在土壤中的迁移转化82
一、重金属在土壤环境中的迁移转化过程82
二、重金属在土壤-植物系统中的循环迁移85
三、主要重金属在土壤中的迁移转化过程89

第五章土壤重金属污染物理修复/97
第一节土壤重金属污染物理修复技术97
一、物理分离修复技术97
二、土壤蒸气浸提修复技术101
三、固化/稳定化土壤修复技术102
四、玻璃化修复技术104
五、热力学修复技术106
六、热解吸修复技术108
七、电动力学修复技术109
八、冰冻修复技术111
第二节我国土壤重金属污染物理修复发展113
一、行业发展113
二、网络发展114
三、技术研讨115
四、应用实例115

第六章重金属污染土壤化学修复/117
第一节化学修复概念及特点117
一、化学淋洗技术117
二、土壤改良修复技术119
三、电动化学修复技术122
第二节化学修复原理及方法124
一、化学淋洗技术124
二、土壤改良修复技术125
三、电动化学修复技术127
第三节化学修复重金属污染土壤应用实例128
一、化学淋洗技术的应用128
二、化学改良技术的应用129
三、电动化学修复的应用132
四、尾矿库重金属污染土壤原位钝化+植物修复技术134

第七章重金属污染土壤植物修复/137
第一节植物修复的概念与特点137
一、植物修复的概念及类型137
二、植物修复的特点138
第二节植物修复的原理与方法138
一、植物萃取139
二、植物固定147
三、植物挥发149
第三节植物修复重金属污染土壤应用实例152
一、湖南郴州蜈蚣草植物提取修复示范工程152
二、云南个旧尾矿库复垦植物固定修复示范工程153
三、美国加利福尼亚州中部农业排水沉积物中硒的植物挥发154

第八章重金属污染土壤微生物修复/157
第一节微生物修复的概念与特点158
一、土壤微生物的种类与功能158
二、微生物修复的概念与特点160
三、微生物修复存在问题与展望161
第二节微生物修复技术的原理与方法162
一、微生物固定163
二、微生物转化165
三、微生物强化167
第三节微生物修复重金属污染土壤应用实例170
一、微生物固定170
二、微生物转化修复171
三、微生物强化修复173
四、微生物表面展示技术175

第九章重金属污染土壤联合修复/176
第一节植物-微生物联合修复176
一、植物与专性降解菌的联合修复177
二、植物-菌根真菌联合修复178
三、重金属污染土壤植物-微生物联合修复技术的影响因素179
第二节化学诱导强化植物修复技术180
一、螯合剂强化植物修复181
二、表面活性剂强化植物修复183
三、酸碱调节剂强化植物修复184
第三节农艺措施强化植物修复技术184
一、利用水肥进行强化修复184
二、植物栽培与田间管理措施强化修复186

参考文献/191

附录/217
附录一217
附录二220
附录三232
附录四243

1972年6月联合国在斯德哥尔摩召开第一次全球人类环境会议，我国是在此之后才逐渐开始关注环境问题的，最初关注的重点是大气和水环境的污染，对土壤环境污染问题的认识与重视程度相对滞后。直到20世纪80年代初（“六五”期间）才把湘江谷地和松辽平原土壤环境背景值研究列入国家科技攻关计划，“七五”期间启动包括全国31个省、市、自治区在内的土壤元素环境背景值调查研究和典型土壤类型的环境容量研究，这为我国环境土壤学科的发展与土壤污染防治工作的开展奠定了扎实的基础。进入20世纪90年代后期，随着经济的快速发展，土壤环境污染的问题也日益凸显。据农业部进行的全国污水灌区调查统计，在约1.4×106hm2的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌溉区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，重度以上污染的占8.4%。
为全面摸清我国土壤环境污染状况，根据国务院统一部署，2005年4月至 2013年12月，环保部与国土资源部联合开展了全国首次土壤污染状况调查工作；2011年4月国务院正式批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，明晰了重点防控对象和地方政府及有关部门的责任；2013年《国务院办公厅关于印发近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》（国办发［2013］7号），对近期土壤环境保护的工作目标、主要任务、保障措施都提出了明确的要求。2014年4月17日土壤污染调查结果正式公布，数据显示全国土壤总的点位超标率为16.1%，耕地土壤点位超标率为19.4%；污染类型以无机型为主，其中镉、汞、砷（砷为非金属，在本书中同重金属一起表述。）、铜、铅、镍6种重金属点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、4.8%。总体看南方土壤污染重于北方，其中西南、中南地区土壤重金属超标较为严重。可见我国的土壤污染以重金属为主，而土壤重金属污染具有在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解等特点，并可经水、植物等介质进入食物链最终影响人类健康。2016年5月28日，国务院正式发布《土壤污染防治行动计划》，到2020年，全国土壤污染加重趋势得到初步遏制，土壤环境质量总体保持稳定，农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障，土壤环境风险得到基本管控。这对污染土壤修复的理论与技术提出了更高的要求。
目前国内有大量被重金属污染的工业场地和耕地土壤亟待修复与治理，张乃明教授长期在土壤环境保护领域从事科研与教学工作，由他编著的《重金属污染土壤修复理论与实践》得到华夏英才基金的资助，出版之时正遇国务院印发《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)，真是恰逢其时。其实早在“七五”攻读硕士学位期间，张乃明就作为攻关技术骨干参加了全国土壤元素环境背景值的研究工作，他既有扎实的理论基础，又有比较丰富的实践经验。本书是一部学术水平高、应用性强的学术著作，相信本书的出版可为我国重金属污染土壤的修复与安全利用提供重要的科学依据与理论指导，同时也希望有更多更好的土壤重金属污染修复技术成果面世，服务于我国的土壤环境保护事业。

中国工程院院士
2016年8月