耕地土壤重金属污染调查与修复技术

1《耕地土壤重金属污染调查与修复技术》系统地梳理了我国耕地土壤重金属污染监测及发展历程以及我国耕地土壤环境保护管理体系； 2.《耕地土壤重金属污染调查与修复技术》介绍了我国耕地土壤重金属污染调查、评价与修复的国家政策、标准和技术规范； 3.《耕地土壤重金属污染调查与修复技术》总结了我国农田土壤污染调查、评价、风险评估与修复中主要采用的技术； 4.《耕地土壤重金属污染调查与修复技术》给出了土壤重金属调查方案、安全利用方案、土壤修复案例、修复效果评价方案等，以期为我国农田土壤重金属污染调查、安全利用与修复提供参考。

耕地是人类赖以生存的基本资源和条件。近几十年来，伴随我国经济社会的快速发展，耕地土壤重金属污染问题日趋突出。2014年环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国耕地土壤的镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌和镍点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%和4.8%。生态环境部对30万hm2基本农田保护区土壤的调查发现，土壤中重金属超标率达12.1%，其中长江三角洲地区耕地土壤重金属 Cd、Cu 和Pb的超标率分别为5.64%、2.73%和0.75%。耕地土壤环境安全直接关系“米袋子”和“菜篮子”安全，关系人民群众舌尖上的安全，打好土壤污染防治攻坚战，是顺应人民对良好生态环境热切期盼的重要举措。
2016年5月国务院发布《土壤污染防治行动计划》（又称《土十条》），明确要实施农用地分类管理，保障农业生产环境安全，开展污染治理与修复，改善区域土壤环境质量，到 2020年，受污染耕地治理与修复面积达到67万hm2，受污染耕地安全利用率达到 90% 以上；到2030年，受污染耕地安全利用率达到95%以上，这是现阶段和今后一段时期全国土壤污染防治工作的行动纲领。随着《土十条》的发布，土壤污染防治战役正式揭幕，治理修复工作的速度和范围不断扩大，已经在浙江、江西、湖南、云南、贵州、湖北、广东、广西、四川等污染耕地集中区域开展了规模化的修复治理试点工程，江苏、安徽、河南、甘肃、陕西等其他省份也都实施了农田重金属污染修复试点项目。
本书系统介绍了我国耕地土壤重金属污染调查、评价与修复的国家政策、标准和技术规范，梳理了我国农田土壤污染调查、评价、风险评估与修复中主要采用的技术，给出了土壤重金属调查方案、安全利用方案、土壤修复案例、修复效果评价方案等编写要点，以期为我国农田土壤重金属污染调查、安全利用与修复提供参考。
本书编写过程中，参考了大量国家文件、国家和地方技术规范、国内外论文、教材与专著等，主要参考文献列于书后。感谢研究生许佳澄和刘熙杨帮助绘制图表！在本书撰写过程中，还得到了中国地质科学院国家地质实验测试中心的刘永兵研究员和华南农业大学吴启堂教授的帮助，在此表示衷心感谢！
感谢国家重点研发项目《农田重金属污染地球化学工程修复技术研发》（2017YFD0801000）的资助！
由于本人的水平和能力有限，书中疏漏和不当之处在所难免，恳请广大同行专家和读者批评指正。

龙新宪
2021年5月

龙新宪，华南农业大学资源环境学院，副教授，硕士研究生导师。多年从事土壤重金属污染与修复的研究工作，主要研究领域包括：重金属污染土壤的植物修复技术、重金属污染土壤的原位化学改良技术，重金属污染土壤的土壤微生物效应、重金属超积累植物的内生细菌的群落结构与功能等研究工作。

《耕地土壤重金属污染调查与修复技术》系统地梳理了我国耕地土壤重金属污染监测及发展历程以及我国耕地土壤环境保护管理体系；介绍了有关我国耕地土壤重金属污染调查、评价与修复的国家政策、标准和技术规范；总结了我国农田土壤污染调查、评价、风险评估与修复中主要采用的技术；同时总结了耕地土壤重金属调查方案、安全利用方案、土壤修复方案、修复效果评价方案等，以期为我国农田土壤重金属污染调查、安全利用与修复提供参考。
本书可以作为环境科学、环境工程、资源环境科学、农业资源与环境、生态学等专业的本科和研究生教材；还可供土壤环境监测、土壤环境调查与风险评估、土壤环境修复等相关专业的科技工作者、工程与管理人员及关心耕地土壤环境保护的公众参考。

第1章绪论
1.1我国耕地土壤重金属污染的概述1
1.1.1我国耕地土壤重金属污染现状1
1.1.2我国耕地土壤重金属污染特征2
1.1.3耕地土壤重金属污染的危害4
1.2我国耕地土壤重金属污染监测及发展历程5
1.2.1第一次全国土壤普查6
1.2.2第二次全国土壤普查6
1.2.3“十一五”全国土壤污染状况专项调查6
1.2.4“十二五”开展土壤环境质量例行监测试点7
1.2.5“十三五”建成土壤环境质量监测网8
1.2.6全国土壤污染状况详查9
1.3我国耕地土壤重金属污染防治的法规与管理体系10
1.3.1土壤污染防治行动计划12
1.3.2农用地土壤环境管理办法12
1.3.3《土壤污染防治法》13
1.3.4农用地土壤污染风险管控标准13

第2章耕地土壤重金属污染状况调查技术
2.1资料收集、现场踏勘及人员访谈16
2.1.1资料收集16
2.1.2现场踏勘17
2.1.3人员访谈17
2.1.4信息整理与分析17
2.2布点和采样方案的编制18
2.3采样单元的划分18
2.4采样点位的布设19
2.4.1采样点位的布设原则与方法19
2.4.2土壤环境质量监测采样点位的布设要求19
2.4.3土壤环境风险监控点位布设的要求21
2.4.4土壤环境监测点位的数量25
2.5土壤样品的采集26
2.5.1采样准备26
2.5.2土壤样品的采集方法27
2.5.3采样记录29
2.5.4样品运输31
2.5.5样品交接31
2.5.6土壤采样环节的质量检查31
2.6土壤样品的制备与保存32
2.6.1制样场地32
2.6.2制样工具与容器33
2.6.3土壤样品的制备过程33
2.6.4土壤样品制备过程的质控要点34
2.6.5土壤样品制备过程的质量检查35
2.6.6土壤样品的保存36
2.7土壤样品的分析测定37
2.7.1土壤水分的分析39
2.7.2土壤pH的分析40
2.7.3土壤有机碳（有机质）的分析41
2.7.4土壤阳离子交换量的分析42
2.7.5土壤中镉、铅、铬、铜、镍和锌总量的分析43
2.7.6土壤汞和砷的总量分析48
2.7.7土壤重金属的赋存形态分析52
2.7.8土壤重金属生物有效性的测定54
2.8耕地土壤重金属污染状况调查报告的编制62
2.8.1总论62
2.8.2区域概况62
2.8.3调查布点方案62
2.8.4结果与分析62
2.8.5重金属污染成因分析62
2.8.6结论与建议63
2.8.7附件与附图63

第3章耕地土壤重金属污染评价与质量分级技术
3.1耕地土壤重金属污染现状的评价方法64
3.1.1单因子指数法64
3.1.2内梅罗综合指数法65
3.1.3地质累积指数法66
3.1.4富集因子法67
3.1.5表层土壤累积性指数法68
3.1.6模型指数法68
3.2耕地土壤重金属污染的风险评价技术69
3.2.1生态风险评价技术69
3.2.2人体健康风险评价技术73
3.3土壤和农产品综合质量指数法77
3.3.1污染元素和数量的确定78
3.3.2土壤相对影响当量、土壤元素测定浓度偏离背景值程度和总体上土壤标准偏离背景值程度的计算78
3.3.3农产品品质指数79
3.3.4构建综合质量影响指数79
3.4耕地土壤环境质量类别划分技术80
3.4.1划分原则80
3.4.2技术路线80
3.4.3耕地土壤基础资料和数据的收集81
3.4.4确定重点关注区域82
3.4.5评价单元确定82
3.4.6按土壤污染状况初步划分评价单元类别82
3.4.7评价单元内农产品质量评价84
3.4.8综合确定评价单元类别84
3.4.9评价单元优化调整85
3.4.10划分成果85
3.4.11动态管理85

第4章耕地土壤重金属污染源调查与解析技术
4.1耕地土壤重金属污染源86
4.1.1成土母质87
4.1.2大气沉降87
4.1.3污水灌溉88
4.1.4农用物质的施用88
4.1.5固体废物堆放与处置88
4.2耕地土壤重金属污染源的调查技术89
4.2.1工业污染源的调查89
4.2.2农业污染源的调查89
4.2.3生活污染源的调查90
4.3耕地土壤重金属污染源的解析技术91
4.3.1污染源排放清单法91
4.3.2化学质量平衡模型法92
4.3.3同位素比值法93
4.3.4传统多元统计方法94
4.3.5正定矩阵因子分解法95
4.3.6UNMIX模型97
4.3.7空间分析法98
4.3.8先进统计学算法98

第5章重金属污染耕地的安全利用技术
5.1我国关于污染耕地安全利用的法规政策100
5.2重金属污染耕地土壤的安全利用技术101
5.2.1石灰调节技术101
5.2.2优化施肥技术102
5.2.3作物品种调整技术103
5.2.4水分调控技术105
5.2.5叶面阻控技术105
5.2.6深翻耕技术107
5.2.7替代种植或休耕制度107
5.2.8超积累植物与农作物间/套/轮作108
5.2.9多种技术集成109
5.3重金属污染耕地安全利用的实施方案编制110
5.3.1工作程序110
5.3.2安全利用技术的筛选110
5.3.3安全利用技术实施过程的管理维护111
5.3.4安全利用技术应用效果监测评估111
5.3.5安全利用技术实施方案编制的要求112

第6章重金属污染耕地土壤的修复技术
6.1土壤钝化技术113
6.1.1钝化剂的种类113
6.1.2钝化机理118
6.1.3影响钝化效果和稳定性的因素119
6.1.4钝化技术存在的问题120
6.2土壤淋洗技术121
6.2.1淋洗剂的类型121
6.2.2影响淋洗效果的主要因素124
6.3植物提取技术125
6.3.1重金属超积累植物125
6.3.2影响植物提取效率的主要因素130
6.3.3提高植物提取效率的措施130
6.3.4植物提取技术的优缺点136
6.4电动修复技术136
6.4.1电动修复的原理136
6.4.2影响电动修复效率的主要因素137
6.4.3提高电动修复效率的措施139
6.5联合修复技术140
6.5.1表层淋洗+深层固定技术140
6.5.2电动修复+植物修复技术141
6.5.3植物-微生物联合修复技术141

第7章重金属污染耕地土壤的修复方案编制与效果评估技术
7.1重金属污染耕地土壤修复的基本流程143
7.1.1基础数据和资料收集143
7.1.2耕地土壤污染特征分析143
7.1.3修复范围和目标的确定144
7.1.4修复模式的选择144
7.1.5修复技术的确定145
7.1.6修复实施方案的编制145
7.1.7修复工作的组织与实施145
7.1.8修复效果的评估145
7.2重金属污染耕地修复方案的编制145
7.2.1必要性及编制依据145
7.2.2修复区域的概况146
7.2.3耕地污染特征和成因分析146
7.2.4修复的范围、目标与指标146
7.2.5修复技术的评选146
7.2.6修复技术的方案设计147
7.2.7组织实施与进度安排147
7.2.8经费预算147
7.2.9效益分析147
7.2.10风险分析与应对措施147
7.2.11二次污染防范和安全防护措施148
7.2.12附件148
7.2.13附图148
7.3重金属污染耕地土壤修复实施方案的编制148
7.3.1实施方案的编制原则148
7.3.2主要内容及技术要求148
7.3.3实施方案的编制大纲151
7.4重金属污染耕地修复效果的评估151
7.4.1评价原则152
7.4.2评价方法与范围152
7.4.3评价标准152
7.4.4评价程序153
7.4.5评价时段154
7.4.6评价技术的要求154
7.4.7评价报告的编制156

附录
附录A耕地重金属污染状况调查方案的编制提纲157
附录B耕地土壤重金属污染状况调查报告的编制大纲158
附录C耕地土壤环境质量类别划分报告的编制大纲159
附录D耕地土壤环境质量类别分类清单159
附录E耕地土壤环境质量类别划分图件制作要求与规范160
附录F重金属污染耕地安全利用报告的编制大纲160
附录G重金属污染耕地修复实施方案的编制大纲161
附录H重金属污染耕地的治理与修复效果评价报告的编写提纲162

参考文献