综述：土壤砷污染来源及修复技术研究进展

这篇综述系统评述了砷（As）污染的来源、环境行为及修复策略，重点探讨了物理（土壤淋洗/置换）、化学（铁氧化物/生物炭吸附）和生物（植物-微生物联合修复）等技术的优劣，为降低As(III)/As(V)生物有效性（bioavailability）提供多学科解决方案。

　　

引言

砷（As）作为兼具金属与非金属特性的类金属，通过自然地质活动和人为排放（采矿/农药）在全球土壤中累积。世界卫生组织（WHO）限定饮用水砷限值为10 μg/L，但孟加拉国地下水砷浓度高达2500 μg/L，导致每年超4.3万人中毒。水稻等农作物通过根系吸收砷，最终通过食物链引发皮肤病变、心血管疾病乃至癌症。

污染来源与迁移机制

砷通过火山活动、矿物风化等自然途径，以及农药施用、陶瓷制造等人类活动进入土壤。其在土壤中存在形态受pH和氧化还原电位（Eh）调控：酸性条件下砷易与铁铝氧化物结合，碱性环境中则形成可溶性H₂AsO₄^-；厌氧条件下毒性更强的As(III)占主导，需氧环境则生成As(V)。微生物如Geobacter可通过甲基化或氧化还原反应改变砷的迁移性。

修复技术全景

物理方法

• 土壤淋洗：使用化学溶剂溶解砷，但产生含砷废水
• 玻璃化：1500℃高温固化污染物，成本高昂但长效
• 客土置换：适用于小范围重度污染，需处理大量废弃土方

化学钝化

• 铁氧化物：通过静电吸附固定As(V)，在pH 4-6时效率达90%
• 生物炭：比表面积达300 m²/g，可同时改良土壤结构
• 磷酸盐：与砷竞争吸附位点，但可能造成水体富营养化

生物策略

• 蜈蚣草（Pteris vittata）：超富集植物，地上部砷浓度可达2.3%
• 根际微生物：假单胞菌（Pseudomonas）能将As(V)还原为挥发性甲基砷
• 真菌修复：曲霉菌（Aspergillus）通过生物吸附降低砷活性

挑战与展望

当前修复技术面临成本高、周期长等瓶颈。未来可探索纳米羟基磷灰石（nHAP）与植物联合修复，或利用CRISPR技术改造高富集作物。建议建立砷污染土壤数据库，推动修复技术的标准化应用。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容）