14.1.1.1 土壤重金属污染的标准
由于人类活动，耐消土壤中的重金属含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。因重金属在土壤中不能被降解，同时会通过食物链在生物体内累积，甚至转化为毒性更高的化合物，其污染治理较难。为了监测土壤重金属污染水平，中国国家环保局制定了土壤环境质量标准（表14.1），对重金属污染进行监控。
14.1.1.2 土壤重金属污染的危害
（1）对土壤微生物的危害。长期处于重金属污染的土壤，其微生物种群和多样性会明显减少（Pennanen et al.，1996）。研究表明，重金属污染均能降低细菌、真菌和放线菌的数量，而耐性细菌数量比轻度污染土壤多15倍（王秀丽等，2003；Duxbury et al.，1983）。一旦重金属浓度上升到超过生物体的承受范围昌伍知后，便会影响其生长、繁殖，严重时会造成死亡。
（2）对农作物的危害。重金属对作物的危害是多方面的。土壤重金属影响作物系统的生理、生化及遗传功能，从而妨碍作物的种子发芽、生长及产量（雷虎兰，1994；Sethy et al.，2013）；而且作物累积过量的重金属后，品质会下降，对整个农业生态系统造成威胁（杨远等，橘碧2005）。
（3）对人和动物的危害。土壤重金属累积后，通过食物链最终进入生物体内，从而影响动物及人类健康。过量的砷、汞及铅通过食物链进入人体后，可引起神经系统病变，威胁生物体生命；镉属于易累积性元素，过量时引起肾功能障碍，长期摄入还可引起“骨痛病”。铜过量时会引起人体细胞溶血，肝胆损坏；锌过量可引起贫血、高血压等病症。
表14.1 中国土壤环境质量标准 单位：mg/kg
表14.1 中国土壤环境质量标准 单位：mg/kg
14.1.1.3 土壤重金属污染现状
目前，全世界平均每年排放汞约1.5万吨，铜约340万吨，铅约500万吨，锰约1500万吨，镍约100万吨（周泽义，1999）。我国农业部调查结果显示，在约140万hm2的污水灌溉区，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%，汞和镉污染面积最大（郑喜珅等，2002）。目前全国遭受不同程度污染的耕地面积约占1/5，我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1×107t，合计经济损失至少200亿元（韦朝阳等，2001）。据媒体报道，我国正绘制土壤重金属“人类污染图”。国外也同样存在土壤重金属污染，乌克兰弗兰科夫斯克地区的森林土壤中，累积了大量的铅和钼；镉、钼及锌的浓度超标很多，靠近工业区的地方，铅的浓度已超过毒性水平（Shparyk et al.，2004）。
14.1.1.4 土壤重金属污染的治理
目前对土壤重金属污染的治理技术主要分为三大类：净化（通过生物来修复污染土壤）、钝化（通过海泡石等矿物吸附重金属元素）和避害（用“客土”来转换污染土壤）。
客土、换土及深翻土壤等物理措施，以及使用改良剂（硅酸盐、石灰、磷酸盐）、表面活性剂及钝化剂等化学方法，均存在治理效果反复、费用高等缺点。
生物修复，指利用生物净化作用，将重金属从土壤中清除，从而降低其对生物体的毒性，包括植物修复和微生物修复。生物可通过以下途径清除土壤重金属危害：①改变重金属在土壤中存在的价态，将重金属固定或解毒；②通过生物富集对土壤重金属净化；③进行作物育种，使植物不再吸收重金属，从而保证农产品重金属含量不超标。陈同斌研究员在国际上发现了第一种砷超富集植物——蜈蚣草，通过每年刈割2次对土壤中的砷能够去除15.5kg/（hm2·a），解决了砷污染土壤植物修复的关键技术问题，同时，可通过浸提方法将蜈蚣草中的砷提取出来（陈同斌等，2002；谢景千等，2010；马杰等，2012）。
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