重金属的概念：通常把比重大于 5 的金属(密度大于4.5g/cm3的金属)称为重金属。主要有铜、镉、汞、铬、铅等金属。元素周期表中原子序数从23到92的金属元素有60种，其中有54种相对密度大于4.5g/cm3。因此可根据相对密度来定义这些金属元素都称为重金属元素。其中有些重金属是生物生长代谢所必需的，如铁、锰、锌、铜、铬等，但这些都属于微量元素，一旦超过生物自身所需要的量，就会对其产生一定的毒害作用。
As是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故在讨论重金属时往往包括砷，有的则直接将其包括在重金属范围内。
1.土壤重金属污染的特点
土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。相对于水体污染常和大气污染，土壤污染具有一定的隐蔽性，不容易被人们觉察。污染的水体会出现变色发臭，严重的有大量水生生物死亡；受污染的大气则是会有天色灰蒙，有刺激性气味等一些令人的感官产生不快的现象，使得人们能够较早的发觉，并进行及时控制和治理。由于土壤污染的隐蔽性，导致了人们将大量污染物排入到土壤中而不自知，最终使得土壤污染日益加剧。
根据中科院生态所研究，目前我国受镉、砷、铬和铅污染的耕地面积近 2000 万公顷，约占耕地总面积的1/5，每年因重金属污染而减产粮食 1000 多万吨。
2.土壤被重金属污染的原因
自然原因：主要分为火山爆发以及土壤自身形成的特殊性原因。
人文原因：土壤重金属污染的关键因素依然是人类活动。
3.重金属的危害
（1）对人体的危害：重金属是一种较难通过自然环境降解的物质，铅汞之类的重金属物质对于人体的伤害是很大的，土壤之中含有高浓度的重金属物质，将会对于地下水造成水体污染，而水体一旦含有重金属那么将会给饮用此水源的人群造成很严重的身体伤害。另外在土壤污染的农田上进行土地耕作将会使得重金属潜移默化的进入农作物的生长之中，大麦水稻玉米这种作为人们主食的农作物一旦含有重金属，就将会通过饮食带入人体内部，造成很严重的影响。引起植物生理功能紊乱、营养失调 、人体致癌 致疾 致突变。1931年发生在日本富山县的“痛痛病”是镉中毒的典型案例。
（2）对农作物的危害As 作为一种毒害性类金属，威胁着地球上数以万计的生物，是目前世界上最大的环境危害之一。土壤中的 As 含量较高会对植物的光合作用、呼吸作用和营养代谢等带来不同程度的影响，As 在土壤中的存在严重影响植物生长。土壤重金属的生物有效性为 Cd＞Cu＞Zn。水稻糙米中Cd超标率为 79.2%。以人体最大允许摄入量 RFD值为参照值的暴露风险评价表明，该区糙米中 Cd 存在严重的健康风险。
（3）土壤微生物：白义等对浙江台州路桥区的重金属污染对土壤动物群落结构的影响进行研究，结果发现在重金属严重污染区和轻度污染区，土壤动物的群落结构发生了很大的差异，在严重的重金属污染区，土壤动物的生物多样性明显少于轻度污染区的生物多样性，且随着污染的严重程度的增加生物多样性表现出逐步递减的趋势。
4.土壤重金属修复
（1）物理修复方法
客土法/换土法：客土法是在把非污染土壤覆盖在被污染的土壤上；换土法是把污染土壤部分或全部挖除，从而换上非污染土壤。在治理重金属严重污染的农田时，客土／换土法是非常有效的方法。采用此方法时，应该妥善处理被挖出后的污染土壤，使其不至于引起二次污染。客土法和换土法的缺点是需要花费大量的财力与人力，因此，只适用于严重污染的小面积土壤的治理。
固化／稳定化法：固化技术是按一定的比例将重金属污染的土壤与固化剂进行混合，通过一定的时间熟化后，最后形成渗透能力很弱的固体混合物。固化剂的种类繁多，主要有水泥、膨润土、高炉矿渣、硅酸盐、石灰、窑灰、飘尘、沥青、赤泥等等。固化技术的处理效果与固化剂的比例、组成以及土壤重金属的总浓度和土壤中一些干扰固化的物质的存在有关。
电动修复：电动修复主要采用的是电动力学法，电动力学法是在土壤中插入一些电极，把低强度直流电导入土壤以清除污染物，把电流接通后，阳极附近的酸就会向土壤毛细孔移动，并把污染物释放在毛细孔的液体中，大量的水以电渗透方式开始在土壤中流动，这样土壤毛细孔中流体就可移至阳极附近，并在此被吸收到土壤表层而得以去除。研究表明，当电压固定时，电流能打破所有的金属。重金属的去除效率与通电时间成正比关系。但对于传导性较差、渗透性较高的土壤，电动修复的方法所能起的作用并不明显，而且电动修复方法不适于砂性重金属污染土壤的治理。
玻璃化技术：指将重金属污染土壤置于高温高压的环境下待其冷却后形成坚硬的玻璃体物质，这时土壤重金属被固定，从而达到阻抗重金属迁移目的的技术。
离子拮抗技术：土壤中某些重金属离子间存在拮抗作用当土壤中某种重金属元素浓度过高时，可以向土壤中加入少许对作物危害较轻的拮抗性重金属元素，进而减少该重金属对作物的毒害作用，达到降低重金属生物毒性。
（2）化学修复方法
化学法治理和修复重金属污染土壤就是利用化学试剂、化学反应和化学原理对污染土壤中的重金属进行固定、分离、提取等，以降低土壤中重金属的迁移性和生物可利用率，从而达到污染土壤的治理和修复。主要有化学提取、施用改良剂等方法。
物理和化学方法尽管在一定程度上发挥了作用，但因其成本较高，难以推广而无法产生较大社会效益。因此，探索一种既有效又可推广的农田重金属去除或缓解的治理技术很有必要。
（3）生物修复方法
物理和化学方法尽管在一定程度上发挥了作用，但因其成本较高，难以推广而无法产生较大社会效益。因此，探索一种既有效又可推广的农田重金属去除或缓解的治理技术很有必要。
生物修复技术主要包括植物修复技术和微生物修复技术，其修复效果好、投资小、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染，因而日益受到人们的重视，成为重金属污染土壤修复的研究热点。
重金属污染土壤的生物修复是指利用动物、微生物或植物的生命代谢活动，削减土壤环境中的重金属含量或通过改变重金属在土壤中的化学形态从而降低其毒性。这种技术主要通过两种途径来达到对土壤重金属的净化作用：
第一种：通过生物作用改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性。
第二种：通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。
生物吸附可以简单分为两个阶段：
第一阶段：是细胞表面的快速吸附，主要是和细胞表面的多聚物和细胞壁上的官能团结合，通常在几分钟到几小时之间就完成了，不需要任何新陈代谢提供能量。
第二阶段：是速度较慢的主动吸附过程，重金属与细胞表面的各种酶相互结合转移到细胞内积累，其过程一般速度缓慢，需通过新陈代谢来提供能量。
①植物修复：植物修复是指利用特定植物实施污染环境治理技术的统称，通过植物对重金属元素或有机物质的特殊富集和降解能力来去除环境中的污染物，或消除污染物的毒性，达到污染治理与生态修复的目的。根据植物修复的不同机理，重金属污染的植物修复主要包括植物萃取、根际过滤、植物蒸发和植物固定。它们分别是利用植物的不同生理生化特性来固定、转移或转化土壤中的重金属。
②微生物修复：微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的吸附将土壤重金属转化为低毒产物，最终降低重金属的污染程度。微生物能够改变金属存在的氧化还原状态，从而降低土壤中重金属的毒性。如一些微生物对As5+、Se4+、Cr6+、Fe3+等元素有还原作用，而另一些微生物对Fe、As3+等元素具有有氧化作用。
③硅藻土修复：大硅藻土拥有独特的物理和化学性质，在工业生产中已经得到十分广泛的应用，关于硅藻土对重金属离子的吸附机理，硅藻土表面起主要用的基团是硅羟基，氢可以从硅羟基游离出来，这样就使得硅藻土的表面在水中能带有一定的负电，所以硅藻土表面对带正电荷的重金属离子具有一定的吸引能力。另外，硅羟基还能使重金属离子在硅藻土表面发生表面络合吸附，可以看作是一种络合形式的反应。此外，微孔吸附、离子交换吸附、表面配位吸附等作用也可以促进硅藻土对重金属离子的吸附。
④微藻修复：藻类的繁殖速度快、生长周期短且容易获得。小球藻是一种单细胞的绿色微藻，形状是球形的，是分布及其广泛的高效的光合植物。藻类作用于重金属的优点主要包括：反应条件温和，应用范围广，不易产生二次污染；选择性好、吸收容量大；原料来源广，人工培养容易，成本低；刘忠晓指出小球藻对重金属具有生物吸收能力，可达到对重金属的快速吸收，并且小球藻对重金属的吸收过程经历了细胞表面的快速吸收以及内部的缓慢吸收两个过程。
