（环境工程专业论文）基于微生物和化学修复的铬渣堆场土壤质量及生态风险评价.pdf

t 原创性声明 i i f fr ri ii iir l l l lr lllli y 1914 012 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其它单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：壅迭盈日期：- j 超址年月上日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文； 学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：弛导师签名聋塾垒鱼磬自期：丝年月上日 硕士学位论文摘要 摘要 土壤重金属污染日益严重，其地下水和人类健康危害极大， 特别是土壤的铬污染备受关注。近年来铬污染土壤修复工作得到 了世界各国广泛重视，而各类修复技术也有了很大的进展并已逐 渐进入现场应用阶段。然而，有关铬污染土壤修复效果评价则缺 乏研究和探讨，反过来影响了铬污染土壤修复理论和技术的进一 步发展。 本研究以高效c r ( v i ) 还原菌循环淋洗修复的铬渣污染土壤 为研究对象，并与f e s 0 4 淋洗修复铬渣污染土壤相比较，从土壤 肥力质量、地下水安全和植物生长安全三个方面，对修复后土壤 的生态安全评价开展研究。主要结论如下： 1 ) 铬渣污染土壤采用微生物法修复后，土壤有机质含量变化 不大，全氮和有效氮含量随时间波动没有明显的规律，而土壤中 全磷和速效磷含量明显增加；而化学修复法使土壤有机质和速效 磷含量有一定程度的降低，对全氮、速效氮和全磷含量影响不大。 与化学修复法相比，微生物修复法能提高土壤多酚氧化酶、脱氢 酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性。 2 ) 利用模糊数学和相关分析原理，对修复前后的铬渣污染土 壤的化学肥力和生物学肥力质量进行评价。铬渣污染土壤水溶性 c r ( g i ) 的含量为1 2 7 6m g k g ，修复前化学肥力质量指数是0 2 6 0 ， 经微生物修复后变为化学肥力质量指数为0 2 6 4 ，化学修复后土壤 肥力质量指数为0 1 6 6 ，微生物修复对土壤化学肥力水平的高低影 响较小，而化学法修复会一定程度地降低土壤化学肥力质量。铬 渣污染土壤修复前的生物学肥力为o 0 8 2 ，化学修复后降低至 0 0 6 2 ，下降了2 5 ，微生物修复后上升为0 7 0 4 ，提高了9 倍。 微生物修复能大幅度提高土壤的生物学肥力。 3 ) 模拟酸雨淋溶作用下，修复土壤铬释放量随酸雨淋溶量的 增加而缓慢上升，第6 年后趋于稳定。微生物法修复后的土壤铬 的释放过程比化学法修复后的土壤铬的释放过程要慢。微生物修 复和化学修复后的土壤经p h = 3 的酸雨淋溶后的第6 年土壤总铬 的累积释放量分别为2 9 8 m g k g 和8 0 8 7m g k g ；而其六价铬释放 数量很少，微生物修复和化学修复的重污染土壤初期滤液中c r ( v i ) 的含量分别为0 6 9m g l 和1 3 5 m g l ，酸雨淋溶三年后没 硕士学位论文摘要 有检测出c r ( v i ) 。土壤中释放铬的主要来自于碳酸盐结合态和 有机结合态铬。微生物修复和化学修复的土壤经酸雨淋溶后其碳 酸盐结合态减少的百分比分别高达6 5 7 和5 9 5 8 ，其有机结合 态减少的百分比分别为2 2 7 和1 0 8 9 。 4 ) 利用模糊综合评价模型评价修复后土壤对地下水安全的影 响。修复前土壤风险等级为c l a s s11 ；微生物修复后土壤的风险等 级为c l a s s5 ；化学法修复后土壤的风险等级为c l a s s6 ，土壤经过 修复后，对地下水的风险得到有效降低。 5 ) 采用盆栽试验研究修复土壤中植物生长情况及体内铬含 量。铬渣重污染土壤修复前土壤中黑麦草和狗牙根地上部分干重 分别为3 9 8 1g 盆和1 0 6 4 9 盆，而体内铬含量分别达到 1 3 5 3 4 m g k g 和1 5 6 8 6 m g k g ；在化学法修复土壤中分别达到4 9 5 1 g 盆和4 3 5 8g 盆，而其体内铬含量分别为8 8 1 7 3m g k g 和8 5 2 5 m g k g ；在微生物修复土壤中生物量分别达到1 7 2 7 3g 盆和1 0 9 0 9 g 盆，而其体内铬含量分别为8 1 2 8m g k g 和9 0 3 6m g k g 。铬渣污 染土壤经过修复后黑麦草和狗牙根的生物量明显增加，而植物体 内铬含量明显减少。微生物修复后的土壤中狗牙根长势更好。修 复后的土壤可以用于种植牧草或者一些水土保持作物，更利于生 态恢复。 6 ) 利用模糊综合评价模型对修复土壤中的植物生长风险进行 评价，修复前土壤风险等级为c l a s s1 1 ，严重影响植物生长的安全； 经微生物修复和化学法修复后的土壤的风险等级都为c l a s s6 。土 壤对植物生长安全系数上升了5 个等级。土壤经过修复后，有效 地降低了污染土壤对周边环境和植物生长的风险。 关键词：铬污染土壤，土壤修复效果评价，模糊综合评价，生态 风险，微生物修复 h 硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h eh e a v ym e t a l c o n t a m i n a t e ds o i li si n c r e a s i n g l ys e v e r ea n d r e s u l t si nt h r e a t e nt ot h eg r o u n d w a t e rs a f e t ya n dh u m a nh e a l t h i ti sa p a r t i c u l a r c o n c e m e de n v i r o n m e n t a l p r o b l e m f o rt h es o i l c h r o m i u m c o n t a m i n a t i o n i nr e c e n ty e a r s ，t h er e m e d i a t i o no fh e a v y m e t a lc o n t a m i n a t e ds o i lh a sb e e np a i de x t e n s i v ea t t e n t i o n sa r o u n dt h e w o r l d s e v e r a lk i n d so fr e m e d i a t i o n t e c h n o l o g yh a v eb e e np r o g r e s s e d s i g n i f i c a n t l ya n ds o m eo ft h e mh a v ea l r e a d yb e e nc a r r i e di nt h ef i e l d h o w e v e r ，t h ee n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n to ft h er e m e d i e ds o i li s l a c ko fr e s e a r c h w h i c ha f f e c t st h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to ft h es o i l r e m e d i a t i o nt h e o r ya n dt e c h n o l o g y i nt h es t u d i e s ，c h r o m i u m c o n t a m i n a t e ds o i l sw e r er e m e d i e db y u s i n gt h ec y c l i cl e a c h i n go fh i g he f f i c i e n c yc r ( v i ) r e d u c t i o n b a c t e r i a c o m p a r e dw i t ht h er e m e d i e ds o i l sb yf e s 0 4l e a c h i n gr e m e d i a t i o n ， f e r t i l i t yq u a l i t y , t h er i s ko fg r o u n d w a t e rs a f e t ya n dp l a n tg r o w t ho f t h er e m e d i e ds o i l sw i t hm i c r o b i a lm e t h o dw e r ei n v e s t i g a t e d t h e e c o l o g i c a ls a f e t yo fm i c r o b i a lr e m e d i a t i o nw a se v a l u a t e d t h em a i n r e s u l t sw e r es h o w e da sf o l l o w s ： 1 ) t h ev a r i a t i o no ft h ec o n t e n t so fo r g a n i cm a t t e r ，t o t a lna n d a v a i l a b l eni ns o i l sa f t e rm i c r o b i a lr e m e d i a t i o nw e r em u c hs m a l l e ra s c o m p a r e dw i t ht h es o i l sw i t h o u tr e m e d i a t o n b u tt h ec o n t e n t so ft o t a l pa n da v a i l a b l epw e r ei n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y a f t e rc h e m i c a l r e m e d i a t i o n ，t h eo r g a n i cm a t t e ra n da v a i l a b l epi ns o i l sd e c r e a s e dt o s o m ee x t e n t h o w e v e r ，t h es o i l st o t a ln ，a v a i l a b l ena n dt o t a lpw e r e l i t t l ec h a n g e d t h ea c t i v i t i e so fp o l y p h e n o lo x i d a s e ，d e h y d r o g e n a s e ， u r e a s ea n da l k a l i n ep h o s p h a t a s ed i s t i n c t l yi n c r e a s e di nt h es o i l sw i t h m i c r o b i a lr e m e d i a t i o n 2 ) t h ef u z z ym a t h e m a t i c sa n dc o r r e l a t i v ea n a l y s i sw e r eu s e dt o c o m p r e h e n s i v e l ye v a l u a t ec h e m i c a la n db i o l o g i c a lf e r t i l i t yq u a l i t i e s o fc h r o m i u mc o n t a m i n a t i o ns o i l sb e f o r ea n da f t e rr e m e d i a t i o n t h e c o n t e n to fw a t e rs o l u b l ec r ( v i ) i nt h ec o n t a m i n a t e ds o i lw a sl2 7 6 m g k ga n dt h es o i l c h e m i c a lf e r t i l i t yi n d e xw a s0 2 6 0 i nt h es o i l b e f o r er e m e d i a t i o n l i t t l ee f f e c to fm i c r o b i a lr e m e d i a t i o no nt h e i v 硕士学位论文 f e r t i l i t yi n d e xw a so b s e r v e d h o w e v e r c h e m i c a lr e m e d i a t i o nh a da l o w e rq u a l i t yi n d e xo fs o i lc h e m i c a lf e r t i l i t ya sc o m p a r e dt h es o i l s b e f o r er e m e d i a t i o n ，f u r t h e r m o r e ，t h es o i lb i o l o g i c a lf e r t i l i t yi n d e x w a s0 0 8 2i nt h es o i lb e f o r er e m e d i a t i o n 0 0 6 2i nt h es o i la f t e r c h e m i c a lr e m e d i a t i o nw h i c hr e d u c e db y2 5 ，0 7 0 4i nt h es o i la f t e r m i c r o b i a lr e m e d i a t i o nw h i c hi n c r e a s e db y9t i m e s ，r e s p e c t i v e l y t h e r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h es o i l b i o l o g i c a lf e r t i l i t yw a so b v i o u s l y i n c r e a s e da f t e rm i c r o b i a lr e m e d i a t i o n 3 ) u n d e rt h el e a c h i n gw i t hs i m u l a t e da c i dr a i n t h er e l e a s eo fc r i nt h er e m e d i e ds o i li n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gv o l u m eo fs i m u l a t e d a c i dr a i na n dr e a c h e dt oe q u i l i b r i u ma f t e rt h es i x t hy e a r t h er e l e a s e o fc ri nt h em i c r o b a lr e m e d i e ds o i lw a sm o r es l o w l yt h a nt h a ti nt h e c h e m i c a lr e m e d i e ds o i l t h ea c c u m u l a t e dt o t a lc rr e l e a s ea m o u n t si n s o i l sa f t e rm i c r o b i a la n dc h e m i c a lr e m e d i a t i o nw e r e2 9 8m g k ga n d 80 87m g k gi nt h es i x t hy e a r ，t h ec o n t e n t so fc r ( v i ) i nt h el e a c h a t e o fs o i l sw i t hm i c r o b i a la n dc h e m i c a lr e m e d i a t i o nw e r e0 6 9m g la n d 1 35m g l ，r e s p e c t i v e l y ，a n dt h e r ew a sn oc r ( v i ) d e c t e c t i o na f t e r l e a c h i n gf o rt h r e ey e a r s i na d d i t i o n c rr e l e a s ew a sc o n t r i b u t e dt ot h e d e r e a s ei nc a r b o n a t eb o u n d e dc h r o m i u ma n do r g a n i cb o u n d e d c h r o m i u m t h ec a r b o n a t eb o u n d e dc h r o m i u mw e r er e d u c e db v 6 5 7 a n d5 9 58 ，o r g a n i cb o u n d e dc h r o m i u mw e r ed e c r e a s e db y 2 2 7 a n d1o 8 9 i nt h em i c r o b a lr e m e d i e ds o i la n dt h ec h e m i c a l r e m e d i e ds o i l ，r e s p e c t i v e l y 4 ) t h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t ew a su s e dt oe v a l u a t et h e g r o u n d w a t e rs a f e t y t h er i s ke v a l u a t i o ng r a d eo ft h ec h o r m i u m c o n t a m i n a t i o ns o i lb e f o r er e m e d i a t i o nw o u l db ec l a s s1 1 t h e e v a l u a t i o ng r a d ef o rt h es o i la f t e rm i c r o b i a lr e m e d i a t i o nw o u l db e c l a s s5 b u tt h ee v a l u a t i o n g r a d ef o r t h es o i la f t e rc h e m i c a l r e m e d i a t i o nw o u l db ec l a s s5 t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a ta f t e rt h es o i l r e m e d i a t i o n ，t h es a f e t yt og r o u n d w a t e ri n c r e a s e da n de f f e c t i v e l y r e d u c e dt h er i s k ，b u tt h ee 佑c i e n c yo ft h em i c r o b i a lr e m e d i a t i o ni s b e t t e rt h a nt h ec h e m i c a lr e m e d i a t i o n 5 ) t h ep o te x p e r i m e n tw a su s e dt oe v a l u a t et h et h eg r o w t ha n d c h r o m i u mc o n t e n to fp l a n t t h ea v e r a g eb i o m a s so fr y e g r a s sa n d b e r m u d aw e r e3 9 81 g p o ta n d1 0 6 4g p o ti nt h eh e a v y p o l l u t e ds o i l ， 4 9 51 g p o ta n d4 3 5 8g p o t i nt h em i c r o b a lr e m e d i e ds o i l ，17 2 7 3 硕十学位论文 a b s t r a c t g p o ta n d10 9 0 9g p o ti nt h ec h e m i c a lr e m e d i e ds o i l ，r e s p e c t i v e l y t h eb i o m a s so fr y e g r a s sa n db e r m u d aw e r ei n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yi n r e m e d i e ds o i l s t h ec o n t e n t so fc h r o m i u mi n a e r i a l p a r t so ft h e r y e g r a s sa n db e r m u d aw e r e 13 5 3 4 m g k ga n d15 6 8 6 m g k gi nt h e h e a v y p o l l u t e ds o i l ，8 8 1 7 3m g k ga n d8 5 2 5m g k gi nt h em i c r o b a l r e m e d i e ds o i l ，81 2 8 m g k g a n d9 0 3 6 m g k g i nt h ec h e m i c a l r e m e d i e ds o i l ，r e s p e c t i v e l y t h ec h r o m i u mc o n t e n to fp l a n tw a s d e c r e s e do b v i o u s l yi nr e m e d i e ds o i l s t h er e s u l ti m p l i e dt h a tt h e m i c r o b a lr e m e d i e ds o i lw a sm o r eh e l p f u lf o rt h ee c o l o g i c a lr e c o v e r y a n dc o u l db eu s e df o rp l a n t i n gf o r a g eg r a s sa n dt h ec r o p sf o rw a t e r a n ds o i lc o n s e r v a t i o n 6 ) t h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t ew a su s e dt oe v a l u a t et h e r i s kt op l a n tg r o w t h t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h er i s ke v a l u a t i o n g r a d ef o rt h ec h r o m i u m c o n t a m i n a t e ds o i lb e f o r er e m e d i a t i o nw o u l d b ec l a s s1 1 ，w h i c hw a ss e r i o u s l yh a r m f u lt op l a n tg r o w t h t h er i s kt o p l a n tg r o w t hw a sr e d u c e dt oc l a s s6a f t e rm i c r o b i a la n dc h e m i c a l r e m e d i a t i o n t h es a f e t yg r a d eo fp l a n tg r o w t hw a si n c r e a s e db y5 l e v e l t h er i s k so fp l a n tg r o w t ha n dt h ea m b i e n te n v i r o m e n tw e r e e f f e c t i v e l yr e d u c e d k e yw o r d s ：c h r o m i u m c o n t a m i n a t i o n s o i l ，t h er e m e d i a t i o n e f f i c i e n c ye v a l u a t i o n ，f u z z yc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n t ，e c o l o g i c a l r i s k ，m i c r o b i a lr e m e d i a t i o n v l 目录 摘要i a b s t r a c t i v 第一章文献综述l 1 1 研究背景及意义1 1 1 1 研究背景1 1 1 2 研究意义3 1 2 国内外研究现状和进展4 1 2 1 土壤铬污染现状4 1 2 3 铬污染土壤修复进展5 1 2 4 铬污染治理标准现状7 1 2 5 土壤质量评价方法进展7 1 2 6 重金属污染土壤的修复效果评价现状8 1 3 研究目的和内容一1 0 1 3 1 研究目的1 0 1 3 2 研究内容1 0 1 3 3 技术路线1 1 第二章实验材料与方法1 2 2 1 实验材料1 2 2 1 1 铬污染土壤1 2 2 1 2 实验仪器与设备1 3 2 1 3 实验试剂1 3 2 2 实验方法1 4 2 2 1 铬污染土壤的修复实验1 4 2 2 2 修复后土壤在模拟酸雨条件下的影响实验1 5 2 2 3 修复后土壤生态恢复实验1 6 2 3 分析方法1 7 2 3 1 土壤理化生物学性质测定1 7 2 3 2 土壤铬含量分析18 2 2 3 土壤中各种形态铬的分析1 9 第三章铬渣堆场土壤修复前后的肥力特征2 0 3 1 修复前后土壤基本理化性质的变化特征2 0 硕士学位论文 目录 3 1 1 土壤容重变化特性2 0 3 1 2 土壤阳离子量变化特性2 1 3 1 3 土壤p h 值变化特性2 2 3 1 4 土壤中六价铬含量变化特征2 3 3 2 修复前后土壤主要养分的变化2 4 3 2 1 土壤有机质含量变化特性2 4 3 2 2 土壤氮含量变化特性2 5 3 2 3 土壤磷含量变化特征2 7 3 3 修复前后土壤酶活性特征2 9 3 3 1 土壤脱氢酶活性3 0 3 3 2 过氧化氢酶活性3 l 3 3 3 脲酶活性3 2 3 3 4 碱性磷酸酶活性3 3 3 3 5 多酚氧化酶活性3 4 3 4 修复前后土壤肥力质量评价3 6 3 4 1 土壤肥力质量评价步骤和方法一3 6 3 4 2 土壤化学肥力质量评价一3 7 3 4 3 土壤生物学肥力综合指数一3 9 3 5 本章小结4 l 第四章模拟酸雨下土壤中铬的释放特征”4 3 4 1 模拟酸雨淋溶对土壤p h 值和土壤铬释放的影响一4 3 4 1 1 模拟酸雨淋溶下土壤p h 值的变化4 3 4 1 2 模拟酸雨淋溶下土壤铬释放特征一4 5 4 2 土壤铬形态变化特征4 8 4 2 1 修复前土壤铬的形态4 8 4 2 2 修复后土壤铬形态4 9 4 2 3 模拟酸雨淋溶下修复后土壤铬的形态变化5 l 4 3 铬污染土壤修复前后对地下水安全风险评价5 2 4 3 1 地下水安全风险评价方法5 2 4 3 2 地下水安全风险评价结果5 3 4 4 本章小结一5 5 第五章修复土地再用生态风险评价一5 7 5 1 铬污染土壤修复前后潜在生态危害指数5 7 5 1 1 潜在生态危害指数法5 7 硕士学位论文 目录 5 1 2 土壤中铬的潜在生态危害指数分析一5 8 5 2 修复前后土壤植物生长状况5 9 5 2 1 小白菜和萝卜发芽率5 9 5 2 2 黑麦草和狗牙根生物量6 0 5 2 3 黑麦草和狗牙根体内铬含量一6 l 5 3 铬污染土壤修复前后植物生长安全风险评价6 2 5 3 1 植物生长安全风险评价方法一6 2 5 3 2 土壤中植物生长安全风险评价结果一6 3 5 4 本章小结6 5 第六章结论和建议6 6 6 1 结论6 6 6 2 建议6 7 参考文献6 8 致谢7 4 攻读硕士期间发表的论文7 5 硕士学位论文第一章文献综述 第一章文献综述 土壤是农业生产的基础，是人类社会赖以生存的重要自然资源之一，对于人 类社会经济的可持续发展非常重要。但是随着国民经济的迅速发展，人类社会对 重金属资源需求量迅速增加，越来越多的重金属污染物进入土壤中，导致土壤重 金属污染问题尤为严重。多年以来重金属污染对人类健康损害的事例时有报道。 土壤重金属污染已开始成为全球亿万民众关心的环境问题之一。由于土壤重金属 污染具有隐蔽性、滞后性、和不可逆性的特点，对环境的潜在危害极大，国家相 关政府部门和研究机构都越来越重视污染土壤的修复和治理。在各国政府和学者 的努力下，重金属污染土壤的修复技术已获得快速发展，然而关于污染土壤的修 复效果评价的研究却发展比较缓慢。污染土壤修复效果的评价，是污染土壤治理 的重要组成部分，构建合理科学的评价模式，利于对修复后土壤的生态安全性做 出科学的评估，为土地的再利用提供科学依据，有利于完善污染土壤的修复技术， 推动污染土壤修复技术的进一步发展。 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 土壤是生态环境的重要组成部分之一，对于人类社会经济的可持续发展非常 重要【l 】。但是近年来，随着国民经济的迅速发展，人类社会对重金属资源的需求 量也在迅速增加，工矿业废渣、垃圾、废水、石油、农药等中的重金属污染物不 断进入土壤环境中，引起了土壤环境污染【2 j ，目前重金属污染己成为影响生态系 统的重要污染类型【3 】。而在导致土壤环境污染的重金属元素中，铬( c o 是比较突 出的重金属元素之一1 4 j 。 多年以来，铬污染对人类健康损害的事例时有报道。早些时候，世界各地就 发生过比较严重的铬污染事件，其中包括上世纪7 0 年代发生在日本东京的铬污 染事件，同期在美国新泽西州以及我国锦州也发生过大面积的铬污染。最著名的 可能要属1 9 9 3 年发生在美国加州的保洁公司铬污染案。铬污染对动植物和人体 都存在极大的生态风险和健康风险，铬( c r ) 容易引起皮肤过敏等症状，长期接触 c “v i ) 会诱发细胞癌变【5 l 。我国是铬盐生产大国，生产过程中会产生大量的铬渣， 铬渣堆积引起了铬渣堆积场地的铬污染。除铬渣引起土壤铬污染外，铬矿的开采 和加工、电镀、印染，制革等的废水排放也会引起部分农田土壤污染1 6 】。土壤中 的铬不仅严重影响到农作物的生长和质量，并能够通过扬尘，手、口直接接触进 硕士学位论文 第一章文献综述 入人体，并且土壤中的c r 更易于通过食物链进入人体，在人体内积累，严重危 害人体健康【7 1 ，在更严重的情况下可能会致癌，致畸变，致基因突变【8 1 。 由于土壤的重金属污染危害非常严重，近年来重金属污染土壤的治理和修复 工作得到了国内外学者的广泛关注，其修复技术也已有了很大的进展，其中有些 重金属污染土壤的修复技术已进入现场应用阶段。在国外，重金属污染土壤修复 研究起步比较早，美国、荷兰、英国、日本、德国、等国家对重金属污染土壤污 染修复投入了大量的人力物力，取得了一定的进展。近年来在我国重金属污染土 壤的修复发展比较快速，如：2 0 0 6 年4 月我国环保部与美国环保局( e p a ) 签订 了关于危险和固体废弃物管理合作的战略，提出与美国环保局( e p a ) 合作 进行污染修复的战略目标；国内外在蜈蚣草修复砷污染土壤上展开了大量的调查 及研究 9 1 ，陈同斌等建立起砷污染土壤植物修复基地，并取得一系列的科研成果； 仇荣亮等科研工作者主导建立重金属复合污染土壤化学淋洗修复工程取得一定 的研究成果 1 0 , 1 1 。近年来关于铬污染土壤的修复技术各国政府和国内外学者也在 积极努力开展深入研究，已经取得了很大进展，如：柴立元、杨志辉等科研工作 者主导实施的重点项目“铬渣堆场重污染土壤微生物生化回灌原位修复技术研 究”，该技术工艺简单、修复高效快速、利于规模化处理、投资成本及运行费用 低。此项技术成果已成功应用于五矿( 湖南) 铁合金厂的铬渣污染土壤修复，专 家一致认为该技术填补了我国重金属污染场地修复的空白，居国内领先水平【1 2 1 。 但是目前针对重金属污染场地土壤的修复效果评价缺乏研究和探讨，而其污 染场地修复后的风险评价也是至关重要的，重金属污染土壤的修复效果如何【1 3 j ， 是否能达到预期的工程目标或清洁标准，是否满足各种土地再利用的要求，是否 还会对土壤生态环境和人类的健康构成威胁，这些都很难找到明确的答梨1 4 1 。所 以非常有必要对修复后的土壤进行后效观察并对其进行相关的环境质量风险评 价，找到比较明确的答案【”j 。 目前，一些发达国家，如美国、荷兰、丹麦，加拿大等，已经建立起了土壤 修复标准并已经应用于土壤修复效果评价中【1 6 1 ，但在国内对于重金属污染土壤修 复效果的评价，一般采用的是一些比较传统的环境质量风险评价模型，如内梅罗 综合污染指数法、单项因子污染指数法等，比较污染土壤修复后重金属的总量是 否达到土壤环境质量标准( g b l 5 6 1 8 - - - - 1 9 9 5 ) 中规定的标准值，很少有相应的 土壤修复标准可供参考。而且中国目前实行的土壤环境质量标准与污染土壤 修复标准两者之间存在着很多实质性差异，土壤环境质量标准已难以适用于 当今的污染土壤修复效果评估【1 7 1 。 实际上，在应用各种修复技术去除土壤中的重金属过程中，受土壤自身各类 因素和修复技术的干扰【i 引，并不能彻底完全地将重金属从土壤中清除，虽然总体 2 硕士学位论文第一章文献综述 含量有所下降，但大多表现出重金属在土壤中的各种形态分布发生相对变化【l 们， 对于重金属复合污染土壤，往往还表现出污染主要因子的改变，只凭重金属在土 壤中残留的总量并无法全面系统地表征修复技术的治理效果，在修复过程中土壤 的物理、化学和生物特性都会改变1 2 0 l ，目标污染物总量的减少并不意味着土壤在 生态目标污染物的减少量并不意味着土壤在生态学意义上是无风险性的、清洁 的、安全的【2 1 1 。有研究表明，用e d t a 淋洗后土壤p b 总量减少但是有效态含量 有所增加，反而增强了p b 在土壤中的移动性，生态风险反而提甜2 2 1 。另外，土 壤是一个开放性系统，是生态系统的重要组成部分，对环境的影响是复杂的、多 方面的【2 3 1 。单纯依靠土壤中污染物的全量变化并无法系统全面地表征其对动植 物、地下水和人体等的风险，不利于土壤修复效果的综合评估，给土地的再利用 带来更多的不确定因素1 2 4 1 。 近些年来，国内外研究学者在土壤重金属污染评价方面取得了大量的科研成 剁2 5 1 ，许多评价方法还局限在对土壤污染程度的评价上，专门应用于重金属污染 土壤修复效果综合评估的方法却还很少【2 6 1 。为了综合全面地表征修复后土壤的整 体质量，将土壤中重金属污染物的总量，生物有效性和毒性等紧密联系起来是非 常有必要的，利用数学、生物、化学、生物的方法进行综合研究【2 7 】，全面系统地 表征土壤对动植物、地下水和人体健康的风险，为污染土壤的修复效果和修复土 地的再利用风险分析提供可靠的科学依据。 1 1 2 研究意义 目前，土壤污染的评价特别是土壤重金属污染的评价大多都只是依靠土壤中 污染物的总量来进行分析，以土壤环境质量作为评价标准，多采用指数评价 方法1 2 蚋。虽然这样能更快捷地掌握土壤重金属污染的某些基本情况，但也只能从 一定程度上代表重金属污染土壤的污染水平，要综合全面地反映出土壤的潜在的 污染状况是很困难的1 2 9 1 。 然而针对重金属污染土壤修复效果的评价，基本上还是沿用传统的土壤重金 属污染评价方法，但是土壤重金属污染的评价与重金属污染土壤修复效果评价从 本质上而言是截然不同的两个概念【3 0 l 。土壤污染的评价与土壤质量标准是紧密联 系在一起的，土壤污染评价的主要目的在于把握土壤污染的某些基本状况，为开 展土壤污染的治理工作提供基本的数据信息，其重点在于土壤的污染控制并防止 土壤污染程度的加剧。然而污染土壤修复效果的评价却与土壤修复标准紧密联系 着，修复效果评价的主要目的在于判断修复效果是否可以达到修复目标、是否能 满足各种土地再利用要求、是否能保证修复后土壤生态环境的安全性、是否还会 对人类的健康构成威胁，所以污染土壤修复效果的评价不仅与污染物在土壤中残 3 硕士学位论文 第一章文献综述 留量有关，还与残留污染物的有效性、毒性和移动性等相关，其立足点在于削减 污染物，利用科学技术手段使土壤的污染程度降低以便于土地的再利用。因此污 染土壤修复效果的评价要求要比土壤污染评价更为全面，只依靠污染物的残留总 量并无法全面综合地表征修复后土壤对动植物、地下水和人体健康等的影响。 重金属污染土壤修复效果的评价，不仅要考虑重金属污染物在土壤中的残留 总量，还有必要联系污染的场地特征综合考虑重金属污染物的残留量对生态环境 因子的影响和潜在的风险性，例如对人体的健康影响、对植物生长的影响，是否 利于修复后土壤的生态恢复、是否会影响地下水的安全性等【3 1 1 。特别是利用化学 法修复后的土壤，土壤的物理结构和化学平衡受到严重破坏的情况下，重金属在 土壤中有效性、毒性和移动性等都可能发生非常明显的变化，在评价的过程中需 对这些变化做出详细分析，目前沿用的传统的土壤污染评价方法很明显不能将这 些进行有效地结合。而且传统的土壤污染评价主要依赖于土壤环境质量标准 中的分级别方法，采用的一些评价模型具有很明确的边