土壤重金屬污染危害范文

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土壤重金屬污染是指由于人類活動，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。土壤重金屬是指由于人類活動將金屬加入到土壤中，致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態(tài)環(huán)境質量惡化的現(xiàn)象。

土壤重金屬危害有：

影響植物根和葉的發(fā)育；破壞人體神經系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等，如水俁病等；污染飲用水。

（來源：文章屋網 ）

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【關鍵詞】土壤重金屬污染 特點 評價方法 危害與治理

重金屬具有不易分解、易積聚的特點。如何科學地對土壤重金屬污染進行評價，是污染治理的重要前提，以下就土壤重金屬的污染及其評價方法進行分析。

一、土壤重金屬污染的成因及特點

土壤是人類社會賴以存在和發(fā)展的根本前提，是最重要的基礎資源。隨著近現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，土壤中沉積了越來越多的廢棄污染物。工業(yè)生產、居民生活垃圾的不合理處置以及礦產開采等，都會帶來土壤重金屬污染。從化學理論角度來講，98%以上的金屬都屬于重金屬，從環(huán)境保護學領域來講，土壤重金屬污染中的重金屬主要包括汞、鉛、鋅、砷和鎳等。

1、土壤重金屬污染的成因。（1）自然原因。土壤重金屬的形成不是單方面作用的結果，而是受多方面因素影響，在不同時期，其主要影響因素又不同。土壤形成初始時期，其重金屬含量受成土母質的影響較大，母質中的重金屬含量及組成直接決定了土壤重金屬的值。隨著土壤的發(fā)育，母質對其重金屬值的影響逐漸減弱。與此同時，生物殘落物的影響逐漸增強，受生物個體差異影響，其殘落物也呈現(xiàn)出多樣化的特點，對土壤重金屬組成的影響程度也各不相同。大氣沉降，如火山爆發(fā)、森林火災等可能使許多重金屬漂浮于空中，其中一些被植物葉片吸收，進而被微生物分解進入土壤，從而改變土壤的重金屬含量與構成。（2）人為原因。研究人員對近30年的土壤重金屬污染原因進行統(tǒng)計，分析發(fā)現(xiàn)隨著工業(yè)化程度的不斷加深，人類活動已經逐漸上升成為土壤重金屬污染的主要來源。具體來講，人類活動又突出表現(xiàn)在以下幾個方面：首先廢氣、煙塵等大氣污染。城市化進程的加快在反映國民物質生活水平提升的同時也帶來一系列環(huán)境問題，城市交通、工業(yè)生產等向大氣排放大量廢氣、煙塵，造成大氣污染，通過大氣沉降，這些物質進入土壤，造成土壤重金屬污染。經調查研究發(fā)現(xiàn)，工礦生產集中區(qū)域、城市道路、鐵路周圍，土壤重金屬污染往往格外嚴重。其次化肥農藥在農業(yè)生產中的使用。為了縮短農作物生長周期，現(xiàn)代農業(yè)生產常會選擇使用化肥農藥，大量化肥與農藥的使用在帶來生產效益的同時，也將其中所含的重金屬物質帶入了農作物與土壤，造成土壤重金屬污染，影響人體健康。再次水體污染。受水資源分布不均因素影響，在部分地區(qū)，農田灌溉需要引入工業(yè)廢水和生活污水，這些未經合理處置的污水進入到農田，造成土壤重金屬污染，由于污染水體中含有大量重金屬物質，通過污水灌溉產生的土壤重金屬危害破壞性更大，極易造成循環(huán)性水土污染。最后其他活動。含重金屬的工業(yè)廢棄物，城市居民生活垃圾的堆放，金屬礦山酸性廢水的排放等也會造成土壤的重金屬污染。

2、土壤重金屬污染的特點。依據化學金屬元素相關理論，重金屬性質穩(wěn)定，極難被微生物降解，一旦進入土壤造成重金屬污染，勢必對農作物的品質和產量產生較大影響，加之其潛伏周期長，通過食物鏈的“生物富集效應”嚴重影響動物和人體的健康。有研究表明，低濃度的汞在小麥萌發(fā)初期能起到促進生長作用，但隨著時間的延長，最終表現(xiàn)為抑制作用；砷有劇毒，可致癌；鎘會危害人體的心腦血管。歸納起來，重金屬污染有以下幾個特點：（1）潛伏周期長，污染具有隱蔽性；（2）性質穩(wěn)定，污染具有難降解性；（3）相互作用，污染具有協(xié)同性、擴散性。因此，重金屬污染又有“化學定時炸彈”之稱。

三、土壤重金屬污染的評價方法

1、單因子指數法。借助綜合指數法，可以對受測區(qū)域的重金屬污染情況進行分級，指出土壤中污染最大的因素，但無法判定出不同元素對土壤污染的影響差別。根據這一方法計算出來的污染指數只能反映各種重金屬元素對土壤的污染程度，而無法精確反映污染的質變特征。

2、污染負荷指數法。該指數是由評價區(qū)域所包含的主要重金屬元素構成，它能夠直觀地反映各個重金屬對污染的貢獻程度，以及金屬在時間，空間上的變化趨勢.由Tomlinson等人提出污染負荷指數的同時提出了污染負荷指數的等級劃分標準和指數與污染程度之間的關系，通過計算得打各重金屬的污染負荷指數及可以得到各個功能區(qū)和該市的污染程度.

3、潛在生態(tài)危害指數分析。重金屬元素是具有潛在危害的重要污染物，潛在生態(tài)危害指數法作為土壤重金屬污染評價的方法之一，它不僅考慮土壤重金屬含量，還將重金屬的生態(tài)效應、環(huán)境效應與毒理學聯(lián)系在一起，是土壤重金屬評價領域廣泛應用的科學方法

4、GIS技術在土壤重金屬污染評價中的運用。GIS是由計算機硬件、軟件及不同方法組成的系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)空間數據的采集、管理、處理、分析與建模，以解決復雜的規(guī)劃和管理類問題。通過GIS技術，將不同類型的數據進行處理變換，根據客觀需求對其進行空間分析和統(tǒng)計，最終建立各種應用模型，以便為研究決策提供依據。在對土壤重金屬污染進行研究時，常利用GIS 技術的計算與圖形顯示功能，對受測區(qū)域指定采樣點進行插值分析，實現(xiàn)土壤圖數字化，建立空間與屬性數據庫，最終繪出污染物空間分布圖，為土壤污染治理提供參考依據。

三、重金屬污染土壤的危害與治理

土壤是人類賴以生存的最基本的自然資源之一，但現(xiàn)階段嚴重的土壤污染，通過多種途徑直接或間接地威脅人類安全和健康，開展城市環(huán)境質量評價，日益成為人類關注的焦點。

當土壤中的重金屬含量達到一定程度，不僅會導致土壤污染、農業(yè)生產收益下降，通過徑流，還會對水體（地表水、地下水）產生淋失作用，污染水資源、破壞水文環(huán)境；借助大氣沉降，極易形成大氣污染與水污染、土壤污染的“死循環(huán)”，進而影響人體健康。

根據重金屬污染的隱蔽性、不可逆性及長期性等特點，與大氣污染、水污染等環(huán)境問題相比，土壤污染的治理難度更大。現(xiàn)行的重金屬污染土壤治理主要有生物法、化學法、工程治理法等方法，就目前科學技術發(fā)展形勢來看，在治理方案設計上尚未形成統(tǒng)一標準，在實際操作中，不同的地理環(huán)境在方法的選用上存在區(qū)別，使用的技術也多種多樣。從總體上來講，治理污染土壤首先應查明污染成因，以《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》為指導，對污染區(qū)域進行實地分層采樣調查，一般將受污染區(qū)域分為“污染源區(qū)”、“保護區(qū)”和“超標污染區(qū)”三個區(qū)域。無論采用何種方式，在對土壤污染進行治理時，應注意因地制宜，結合受污染區(qū)域的土質情況、土地使用性質與功能、重金屬污染物含量與構成等特點，對治理效果、時間、經費等作出合理預期和科學規(guī)劃，選擇最佳方案。

結束語

隨著社會發(fā)展，各行各業(yè)對重金屬資源的需求與日俱增，與此同時，由生產而產生的重金屬廢棄物也逐漸增多，這些未能及時處理的廢棄物作用于土壤，一旦其重金屬含量超標，就會對土壤造成嚴重污染，進而破壞生態(tài)平衡。

參考文獻：

[1]范拴喜等.土壤重金屬污染評價方法進展[J].中國農學通報，2010

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[關鍵詞]地質；土壤；重金屬；污染；污染治理

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）22-0286-01

土壤重金屬污染是指土壤中重金屬過量累積引起的污染[1]。過量重金屬將對植物生理功能產生不良影響，使其營養(yǎng)失調。重金屬難以在生態(tài)系統(tǒng)中轉化、處理，并通過食物鏈層層傳遞最終在人體內積累，嚴重危害人類健康[2-3]。

1.土壤重金屬污染的來源

土壤重金屬污染存在大氣、污水、固體廢物、農藥化肥等多種來源，不同來源的污染治理方法也存在明顯差異。我國土壤重金屬污染來源主要有以下幾種：

1）大氣沉降。冶金、重化工等工業(yè)過程會產生含有重金屬的粉塵或氣體排放到空氣中，通過自然沉降和降水污染土壤。

2）污水污染。工業(yè)、生活污水如果未經處理就進行排放，將攜帶鉛、銅等重金屬元素進入河流或地下水中，影響人類、牲畜、農作物安全用水。

3）固體廢棄物。生活、醫(yī)療、工業(yè)產生的固體廢棄物在堆放或處理過程中，由于日曬、雨淋、水洗，重金屬極易移動，以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴散。

4）農用物資。農藥、化肥和地膜長期不合理施用，導致土壤重金屬污染。高毒農藥含有銅和鋅等重金屬元素，一旦噴灑到農作物上難以轉化、處理，造成糧食、水果重金屬超標，造成食品不安全。

2.土壤重金屬污染的地質因素分析

我國的南北方地理區(qū)域氣候、經濟發(fā)展差異，土壤地形、地質差異，將導致土壤重金屬污染呈現(xiàn)地質因素特性。具體分析如下：

1）南北方差異

從污染分布情況看，南方土壤污染重于北方。我國南方地區(qū)經濟較發(fā)達，尤其是有色金屬產業(yè)、外貿加工業(yè)較為集中，導致土壤重金屬超標嚴重。鎘、汞、砷、鉛4種無機污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢。

2）耕地土壤污染特點

耕地土壤污染主要由于含有重金屬的農資使用、工礦企業(yè)重金屬排放物遷移污染，并且前者具有全國普遍性，這主要因為我國農藥、地膜安全標準較低所致。根據統(tǒng)計，我國耕地土壤重金屬超標率超過1/5，主要污染物為砷、銅、汞、鉛、鉻等，并且呈現(xiàn)污染程度逐漸加劇的趨勢。

3）酸堿地質差異

我國熱帶、亞熱帶地區(qū)，廣泛分布著各種紅色或黃色土壤的酸性土壤。南方土壤受到氣高溫高、強降雨量影響，pH一般低于6，較強的酸性土壤對銅、鋅等金屬元素具有天然的吸附能力。而我國北方地區(qū)多呈現(xiàn)鹽堿地質。不同酸堿度土壤對重金屬元素的吸附能力也不相同。

4）礦山礦區(qū)差異

我國中南地區(qū)分布較多的金屬礦山，由于采礦長流程、大滯后、多變量耦合工藝的影響，導致礦山不同區(qū)域土壤具有差異的重金屬污染特性，因此需要針對不同礦區(qū)進行有針對性的分析，以標定重金屬污染元素以及量級程度。不同礦區(qū)的污染程度、重金屬元素具有明顯差異。

3.基于地質因素考慮的土壤重金屬污染治理方案

1）農藥污染土壤的治理

對于農藥、化肥、地膜等農資污染的耕地土壤可以采用熱脫附技術進行治理以提高土壤的自我更新能力，保持土壤的活性。在采用該技術時需要控制兩個參數指標即加熱溫度和保持時間以控制污染物在不同相之間的遷移轉變，尤其是將重金屬通過蒸發(fā)、排放、冷凝、剔除等處理至達標后進行無危害轉移與安全排放，以避免土壤的二次污染。

2）鹽堿土壤污染治理

在鹽堿地的耕作過程中，利用粉壟螺旋鉆頭設置底層粉壟暗溝系統(tǒng)，利用天然降水的下滲運動，使土壤中的鹽分下沉，并借助粉壟土壤疏松在氧氣、微生物等作用下，使土壤中的部分鹽分下移，增加了微生物對重金屬、有機污染物等的吸著和轉化。

3）土壤污染的固化穩(wěn)定處理

土壤污染的固化穩(wěn)定處理其原理為削弱土壤金屬元素的遷移擴散能力，避免重金屬污染的傳遞與二次污染以降低其危害，消除其對生態(tài)環(huán)境的進一步影響。需要指出的是該技術并不是消除重金屬，而是隔絕其對其它環(huán)境的影響。圖1顯示固化穩(wěn)定化處理在土壤修復治理方案中使用率達到22.2%。

4）酸性土壤的治理特點

酸性土壤對重金屬元素的易污染程度由高到低依次為As Ni Pb Cu Cd Zn Cr Hg，空間分布不均勻程度由大到小依次為Cd As Pb Zn Cu Cr Ni Hg。Cd的含量與pH值呈正相，As的含量與F的含量呈正相關性，Cr、Hg的含量與F的含量呈負相關性，Cr、Cd的含量與海拔高度呈正相關性，Cu與As、Cu與Ni、Hg與Cr呈正相關性，Zn與Pb、As與Ni呈負相關性。

5）礦區(qū)污染土壤的治理特點

針對金屬礦區(qū)土壤污染特性，有針對性的對其Zn、Pb、Cd、Cu和As等金屬元素進行吸收、轉化與格力處理。并且，根據礦山不同區(qū)位的污染程度設定不同等級的重金屬處理標準，在有限污染處理成本的前提下實現(xiàn)礦山土壤綜合治理的最優(yōu)化效果。可見，針對礦區(qū)污染土壤的特點需要設計有針對性的處理方案。

4.結論

土壤重金屬污染嚴重危害人類健康，且其污染治理受到污染源多樣化、異質性影響存在較大難度，因此該課題受到國內外廣泛關注。針對不同地質因素重金屬污染的形式存在差異這一特點，提出基于地質因素考慮的土壤重金屬污染治理方案。所提方案對開展土壤重金屬治理工作具有借鑒意義。

參考文獻

[1] 徐龍君，袁智.土壤重金屬污染及修復技術[J].環(huán)境科學與管理.2006（08）.

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土壤污染物大致可分為重金屬等化學污染物、物理污染物、生物污染物和放射性污染物。在這幾類污染物中，重金屬會造成土壤環(huán)境質量嚴重下降。重金屬在土壤中累積超過一定數量，就會污染生長于其中的植物，進而影響人類健康，引發(fā)嚴重疾病。但是，由于土壤污染有著不同于其他污染的一些特點，在相當長一段時間內并沒有引起足夠的重視，我國對于土壤污染的預防和修復也還處于探索和研究的初級階段，很多防治措施還不能起到有效作用，因此土壤重金屬污染有愈演愈烈的趨勢。針對土壤重金屬的污染問題，我們采訪了我國著名環(huán)境生態(tài)專家、南開大學環(huán)境科學與工程學院院長周啟星教授。

“隱形殺手” 浮出水面

周啟星，主要研究方向包括復合污染生態(tài)學、污染環(huán)境修復、生態(tài)毒理與環(huán)境基準等，在環(huán)境污染特征、毒理效應、土壤環(huán)境基準以及修復等方面進行了大量相關研究，尤其在土壤重金屬污染防治與修復研究領域有很深的造詣。

在很多人的印象中，“土壤污染”似乎是個新名詞，人們對它是陌生的。其實，這些在土壤中潛伏了多年的“隱形殺手”，正悄無聲息地浮出水面，不斷產生可怕的危害。一段時間來，各地土壤重金屬污染事件頻發(fā)，才漸漸引起了普通百姓對土壤污染的關注。

在采訪中，周啟星介紹說，土壤重金屬污染來源眾多。這些重金屬進入土體，被生長在其中的作物吸收和積累，人食用了這些被重金屬污染的糧食和蔬菜后，將重金屬吸收到體內，健康受到很大危害，出現(xiàn)嚴重的“污染病”。20世紀60年代，日本發(fā)生的“痛痛病”和“水俁病”，就是因為鎘和汞對環(huán)境的污染所致。目前，我國重金屬污染也開始呈現(xiàn)快速上升的趨勢，2011年1至8月份短短半年多時間，就出現(xiàn)了11起重金屬污染事件，土壤重金屬污染問題進入人們的視線，對土壤重金屬污染的治理與修復變得刻不容緩。

原本被大家忽視的土壤污染一下集中爆發(fā)出來，造成的消極影響直線上升，在之前相當長的一段時間內卻似乎并沒有太多這方面的報道，這是什么原因呢？從周啟星教授介紹的土壤重金屬污染的特征中，我們可以找到原因。周啟星教授介紹了土壤重金屬污染的主要特點：污染的長期積累性、隱蔽性、形成原因的復雜性以及治理的困難性。

土壤重金屬污染的積累性，是指土壤重金屬污染不像水污染那樣因為河道被排入污水就可以馬上被發(fā)現(xiàn)，也并不像工廠的廢氣排入空氣中后人們即刻就能看到。土壤污染是一個逐漸累積的過程，工農業(yè)生產以及城市垃圾等固體廢棄物的堆放，使重金屬有機會滲入土壤；水和大氣中的污染物最終也會進入土壤，對土壤造成次生污染。土壤是“最后的垃圾桶”，積累于土壤中的各種重金屬，將會逐漸得以釋放，對地下水和植物造成緩慢的污染，最終對人體健康構成威脅。學界有一種形象的說法，將其稱為“生物定時炸彈”。所以，重金屬的中毒發(fā)生，是一個緩慢的過程，到出現(xiàn)問題時，一般都已經產生了比較嚴重的后果。

周啟星教授說：“由于土壤本身就具有凈化功能，它的污染及其危害也就具有潛在性，用肉眼是很難觀察到的，只有用專業(yè)的檢測設備才能夠檢驗土壤是否被污染，以及污染的程度究竟有多嚴重。”土壤重金屬污染的隱蔽性，造成土壤污染狀況容易被忽視。因此，要到有嚴重的污染事件出現(xiàn)時人們才會察覺到土壤污染的存在，這也就是為什么最近一段時間內各地的重金屬中毒事件頻頻發(fā)生，人們才意識到這一污染的嚴重性。

因為進入土壤中的重金屬在大多數情況下不止一種，所以土壤的重金屬污染具有復雜性。周啟星教授解釋說，土壤的重金屬污染除了一些主要的有毒重金屬污染之外，還有一種情況，那就是有一些毒性小的重金屬，如錫、碘等，它們在有機污染物的交互作用下，毒性會變得比較復雜，對動植物和微生物均會造成更大的危害。

由于上面提到的這些特點，導致土壤重金屬污染的治理變成一件棘手的事情，紛繁復雜、千頭萬緒的原因和污染狀況讓土壤重金屬污染的治理只是停留在初級探索的階段，很難找到切實有效的方式來進行治理，這也就涉及到了土壤污染治理所面臨的極大困難。

防治征程困難重重

當土壤污染的問題不斷發(fā)生并開始被重視之后，相應的預防、治理和修復也就應該開始進行，并盡量使其提早發(fā)揮作用。然而，目前我國土壤重金屬污染的預防和治理工作進行得并不是很順利，原因是多方面的。

周啟星教授特別提到了我國土壤環(huán)境質量標準制定與修訂工作過于落后的現(xiàn)狀，對我國土壤重金屬污染防治工作產生了嚴重影響。周啟星教授介紹說，目前我國使用的《土壤環(huán)境質量標準》是1995年制定的，到現(xiàn)在將近20年都沒有進行過修訂和補充。在此期間，土壤污染又有很多新情況和新問題出現(xiàn)。由于實施的標準十分陳舊和落后，導致無法解決一些現(xiàn)實新問題。

周啟星教授指出，1995年頒布的《土壤環(huán)境質量標準》，已經不再對我國土壤重金屬污染防治工作產生積極影響。他強調，這一標準中存在的最大問題是，該標準的適用范圍只限于農田、蔬菜地、茶園、果園、牧場、林地以及自然保護區(qū)等地的土壤，而關于商業(yè)用地和住宅用地，卻并沒有明確標準，而且標準中所收錄的重金屬并不全面，很多對人體健康有嚴重危害的土壤有機污染物并沒有被列入其中。該標準明顯是在土壤環(huán)境管理工作的初級階段制定的，很多方面都已經不符合現(xiàn)在的要求。因此，該標準在如今的土壤重金屬污染的檢測和判斷中，已經不能發(fā)揮應有的作用，這就迫切需要從國家層面上開展環(huán)境基準的系統(tǒng)研究，為《土壤環(huán)境質量標準》的修訂和完善奠定堅實的基礎。

周啟星教授非常重視土壤環(huán)境標準修訂和完善這項工作，他認為只有有了嚴格和符合實際的標準，解決“是不是應該修復？”、“在什么水平上修復？”、“修復之后希望達到怎樣的水平？”等一系列問題，土壤重金屬污染的檢測和修復工作才能順利開展。但是，他也非常遺憾地提到，目前我們國家很少有人在進行新標準方面的研究和探索。目前，只有他和他的研究團隊一起，進行了一些相關的研究工作。

周啟星教授還提到，目前污染土壤修復技術有待提高，也是土壤污染防治中一個比較突出的問題。土壤重金屬污染的修復技術不夠發(fā)達，沒有有效的修復技術來處理和凈化被重金屬污染過的土壤，使得對土壤重金屬污染的修復還停留在初級階段。目前普遍使用的污染土壤修復方法主要有兩種：物理修復法、化學修復法。其中，物理方法的缺點是費時費工，且成本較高；使用化學修復方法則容易引起其他問題，出現(xiàn)二次污染，因此在使用的時候應該考慮可能會造成的后果，慎重使用。因此，國內很多相關專家都在對有效的污染土壤修復的方式進行探索和研究，目前生物修復技術因為其成本低廉、治理的本位性和永久性等優(yōu)點，是人們很看好的一種修復技術，但由于研究和開發(fā)剛剛起步，在應用上還并不成熟，有待相關專家進行深入的研究。

此外，周啟星教授提到的修復資金、實現(xiàn)商業(yè)化的體制問題以及管理方面，還存在著諸多問題。因此，土壤重金屬污染的預防和修復，是一項任重道遠的工作，其中還存在著很多的問題需要探討和解決。

任重道遠前景樂觀

周啟星教授說，土壤也像人一樣，會出現(xiàn)健康問題。土壤的健康出了問題之后，就如人生病之后，需要及時“治療”，否則繼續(xù)惡化下去就會出現(xiàn)更嚴重的問題。據相關統(tǒng)計數據顯示，我國土壤目前已經處于亞健康狀態(tài)，需要及時采取“診斷”和“治療”措施，來抑制土壤的健康情況繼續(xù)惡化。

周啟星教授說：“我國的土壤污染問題比國外復雜得多，一是我國的人口多，另外在工業(yè)方面，國際上一些污染比較嚴重的企業(yè)都將工廠都搬到了我國。在這個大環(huán)境下解決土壤污染問題，確實存在比較大的困難。”他認為，在土壤污染的修復方面，應堅持“兩手抓”，一手抓機理的研究，一手抓應用推廣 ，加強與政府部門的合作來推動實際應用。他提出，應當將物理修復、化學修復、生物修復、綜合修復這幾種修復方式按照情況選擇使用，讓污染土壤修復的效果達到最好；另一方面，政府在相關政策的制定和管理上應繼續(xù)加強。多個方面共同努力，污染土壤的修復才能真正達到理想的效果。

尋求土壤污染的解決之道，應該從問題的根源做起。目前，我國的經濟發(fā)展還是粗放式的，環(huán)保意識仍然淡薄、片面追求經濟效益、盲目開發(fā)資源、開采方式不當等問題普遍存在，這些做法也都給土壤重金屬污染提供了方便的條件。因此，要在土壤重金屬防治方面取得真正的成績，就要在源頭上盡量控制重金屬污染的產生和擴散，在極易出現(xiàn)重金屬污染的相關工廠 ，應當進行相關的宣傳，提高大家保護土壤環(huán)境的意識，在重金屬污染的源頭上進行控制和預防，才能達到真正的治理污染的目的。

完善相關的法律法規(guī)，也是非常重要的一項措施。有明確的相關規(guī)定，是完成土壤污染預防和治理修復非常重要的一步。據了解，目前相關部門正在進行相關法律法規(guī)的制定，相信在這些法律法規(guī)出臺了之后，污染土壤的防治和修復就會有法可循，防治工作就能更加順利一些。

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1.引言

我國礦產資源豐富，為國家經濟建設做出了巨大的貢獻，是工業(yè)經濟的重要支柱，促進了社會進步，但在礦產開采和冶煉過程中也存在一系列嚴重的環(huán)境問題。首先，礦產開采會占用大片土地，并可能造成地質災害。在采礦的過程中產生大量的礦渣，包括選礦渣、尾礦渣及生活垃圾等。據統(tǒng)計，中國鐵礦石開采經選礦后68%以上為尾礦，黃金礦開采選礦后幾乎100%為尾礦[1]。超過90%的礦區(qū)廢棄物采取堆放處理，占用了大片的土地。我國礦山多為地下開采，常常導致地表裂縫與塌陷，嚴重危及到地表的人類活動。其次，礦山開采過程破壞生態(tài)環(huán)境，造成環(huán)境污染。礦區(qū)大片植被遭到破壞，表土剝離，加劇了水土流失，引起了土壤退化，導致生態(tài)失衡。礦產開采中產生的廢棄物成分復雜，含有大量的酸性、堿性或有毒的物質，這些物質能對周邊地區(qū)造成嚴重的影響。許多礦物有重金屬伴生，礦物開采過程中常產生重金屬污染。重金屬具有長期性，穩(wěn)定性和隱蔽性的特征，同時重金屬元素會在植物體內積累，并通過食物鏈富集到動物和人體中，誘發(fā)癌變或其他疾病[2]，危害人類健康。如鉛中毒會影響人的神經系統(tǒng)、造血系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等，鎘中毒則會引起骨痛病。礦區(qū)土壤重金屬污染已不容忽視，到了亟待解決的地步。礦區(qū)固體廢棄物和礦山酸性廢水是礦區(qū)土壤中重金屬的主要來源。尤其是在Pb/Zn礦、Fe/S礦的開采過程中,尾礦廢石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的沖洗和雨水的淋濾下進入土壤并累積起來。而酸性廢水則使礦區(qū)中的重金屬元素活化，以離子形態(tài)遷移到礦區(qū)周邊的農田土壤或河流中，導致土壤和河流中重金屬含量遠遠超過背景值[3]，影響農產品品質和飲水健康。另外，在礦石采礦、運輸及排土過程中，塵埃污染也是礦區(qū)周邊土壤中重金屬的一個來源。在發(fā)達國家和地區(qū)，礦區(qū)廢棄地治理已達50%以上[4]，而我國還不到10%。近年來，我國開始重視礦區(qū)重金屬污染的治理，如中國污染場地修復科技創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展論壇中來自全國各地的重金屬污染場地修復專家一起商議湖南重金屬污染礦區(qū)的治理措施，并對各方法的實用性做了分析。土壤重金屬的各個修復方法可以降低重金屬的濃度或生物可利用度，降低對生態(tài)環(huán)境及人類健康的危害。重金屬污染土壤的修復中，方法的選擇至關重要。本文在闡述了重金屬污染土壤的基本修復原理后，著重分析了土壤重金屬污染的物理修復法、化學修復法和生物修復法，為土壤中重金屬的去除、固化及鈍化提供了理論依據。

2.重金屬污染土壤的修復技術

國內外用來修復土壤污染的方法較多，在具體的應用過程中多為交叉使用，一般分為三大類，即物理修復方法、化學修復方法和生物修復方法[5]。其修復原理如下：（1）加入化學改良劑轉化重金屬在土壤中的存在化學價態(tài)和存在形態(tài)，使其固化或鈍化。或者采用物理修復等方法，使重金屬在土壤中穩(wěn)定化，降低其對植物和人體的毒性；（2）利用重金屬累積植物、動物、微生物吸收土壤中的重金屬，然后處理該生物或者回收重金屬；（3）將重金屬變?yōu)榭扇軕B(tài)、游離態(tài)，然后進行淋洗并收集淋洗液中的重金屬，達到降低土壤中重金屬含量的目的[5]。

3.物理修復法

物理修復法是基于機械物理的工程方法，它主要包括客土、換土和翻土法、電動修復法和熱處理法三種。

3.1客土、換土和翻土

客土法是指向被重金屬污染的土壤中加入大量干凈土壤，覆蓋在土壤表層或混勻，使重金屬濃度降低至低于臨界危害濃度，從而達到減輕污染的目的[6]。對移動性較差的重金屬污染物（如鉛）采用客土法時，相對較少的客土量也能滿足要求，可減少工程量。換土法是指把受重金屬污染的土壤取走，代之以干凈的土壤。該方法適用于小面積嚴重污染的地區(qū)，以迅速地解決問題，并防止污染擴大化。此方法要求對換出的受污染土壤進行妥善處理，以防止二次污染[7]。翻土法是指深翻土壤，使表層的重金屬污染物分散到更深的土層，達到減少表層土壤污染物的目的。在礦區(qū)重金屬治理的過程中，換土法治理較為徹底，而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金屬污染物，相反把重金屬繼續(xù)留在土壤中，因此這兩種方法只適用于移動性差的重金屬污染物，以免土壤中重金屬污染物對地下水造成污染。

3.2電動修復

電動修復法是由美國路易斯安那州立大學研究出的一種治理土壤污染的原位修復方法，該方法近年來在一些歐美發(fā)達國家發(fā)展很快。它適合修復低滲透粘土和淤泥土，可以控制污染物流向[8]。在電動修復過程中，利用天然導電性土壤加載電流形成的電場梯度使土壤中的重金屬離子（如鉛、鎘、鋅、鎳、鉬、銅、鈾等）以電遷移和電透滲的方式向電極移動，然后在電極部位進行集中處理。鄭喜坤等[9]在沙土上的實驗表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金屬離子的除去率可達90%以上。該方法不攪動土層，且修復時間較短[10]，是一種可行的修復技術。

3.3熱處理

熱處理法是利用高頻電壓釋放電磁波產生的熱能對土壤進行加熱，使一些易揮發(fā)性有毒重金屬從土壤顆粒內解吸并分離，從而達到修復的目的[11]。該技術可以修復被Hg和As等重金屬污染的土壤。雖然物理修復方法取得了一定的成果，但其還存在局限性。客土、換土和翻土法操作起來花費具大，破壞土壤結構，使土壤肥力下降，同時還依然需要對換土進行堆放或處理；電動修復法在實際運用中受其他多種因素影響，可控性差；熱處理法對氣體汞不易回收。

4.化學修復法

4.1化學改良劑

該方法是指向重金屬污染土壤中添加化學改良劑，通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，改變其在土壤中的存在形態(tài)，使其鈍化后減少向土壤深層和地下水遷移，從而降低其生物有效性。常用的化學改良劑有石灰、碳酸鈣、沸石、硅酸鹽、磷酸鹽等，不同改良劑對重金屬的作用機理不同。如施用石灰或碳酸鈣主要是提高土壤pH值，促使土壤中鎘、銅、汞、鋅等元素形成氫氧化物或碳酸鹽等結合態(tài)鹽類沉淀。如當土壤pH>6.5時，Hg就能形成氫氧化物或碳酸鹽沉淀[12]。沸石是一種堿土金屬礦物，通過吸附、離子交換等降低土壤中的重金屬生物有效性。黃占斌等指出對于鉛、鎘復合污染土壤，環(huán)境材料腐殖酸對鉛有顯著固定作用，而高分子材料SAP及材料組合（腐殖酸、高分子材料SAP和沸石）對鎘起到明顯固定作用。A.Chlopecka等發(fā)現(xiàn)沸石、磷石灰等能降低重金屬Pb、Cd的移動性，且能夠減少玉米和大麥對重金屬Pb、Cd的吸收量。

4.2化學淋洗

化學淋洗修復法是指在重力或外壓下向污染土壤中加入化學溶劑，使重金屬溶解在溶劑中，從固相轉移至液相，然后再把溶解有重金屬的溶液從土層中抽提出來，進行溶液中重金屬的處理過程[15]。利用此方法開展修復工作時，既可以在原位進行，也可采用異位修復[16]。原位化學淋洗修復法要在污染地進行全部過程，包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液處理等。由于原位化學淋洗過程形成了可遷移態(tài)污染物，因此要把處理區(qū)域封閉起來避免污染擴大化；異位化學淋洗修復法則要把重金屬污染土壤挖掘出來，用化學試劑清洗，以去除重金屬，再處理含有重金屬的廢液，最后清潔后的土壤可以回填或作其他用途。化學淋洗法的關鍵在于試劑的選擇，可用來淋洗土壤重金屬的試劑主要有鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氫氧化鈉、EDTA等。現(xiàn)已證明EDTA是針對重金屬污染最有效的提取劑，但其價格昂貴，且對EDTA的回收還存在技術問題[17]。

5.生物修復法

生物修復法是通過植物、微生物或者動物的代謝活動，降低土壤中重金屬含量方法。它主要包括植物修復法、微生物修復法、動物修復法和菌根修復法四種。

5.1植物修復

植物修復是將對重金屬有超累積能力的植物種植在污染土壤上，待植物成熟后收獲并進行妥善處理（如灰分回收）。通過該種植物可將重金屬移出土壤，達到治理污染的目的。對于修復重金屬污染土壤，植物修復法主要有植物鈍化、植物提取和植物揮發(fā)三種。植物鈍化是指利用植物根系分泌物降低重金屬的活性，從而減少重金屬的生物毒性和有效性，并防止其進入地下水和食物鏈，減少對人類健康的威脅。如植物分泌的磷酸鹽與土壤中的鉛結合成難溶的磷酸鉛，使鉛得到固化。除直接與重金屬發(fā)生作用外，根系分泌物導致的根際環(huán)境pH值和Eh值的變化也可轉變重金屬的化學形態(tài)，使重金屬固化在土壤中。但是這種方法并未將重金屬去除，因此環(huán)境條件的改變仍有可能活化重金屬。植物提取是指利用重金屬超累積植物從污染土壤中吸收重金屬，并將其轉移、儲存在植物地上部分（莖或葉），隨后收割地上部分并集中處理其中的重金屬，從而達到降低土壤重金屬含量的目的。蔣先軍等發(fā)現(xiàn)，印度芥菜對銅、鋅、鉛污染的土壤有良好修復效果。夏星輝[22]指出蕨類植物對鎘的富集能力很強，楊柳科能大量富集鎘，十字花科的蕓苔能富集鉛，芥子草能富集鉛、錫、鋅、銅等。在英國和澳大利亞等國家，一些對重金屬有高耐受性的植物的培育已經商業(yè)化。植物揮發(fā)是指植物將其吸收的重金屬轉化為可揮發(fā)態(tài)，并揮發(fā)出植物的過程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+，然后使之轉化成氣態(tài)HgO后，通過蒸騰作用從葉片蒸發(fā)出來。這種方法只適用于具有揮發(fā)性的重金屬污染物，應用范圍較小。同時，該方法將污染物轉移到大氣中，對大氣環(huán)境造成一定影響。

5.2微生物修復

微生物修復法是利用微生物對重金屬的親和吸附作用將其轉化為低毒產物，從而降低污染程度。雖然微生物不能直接降解重金屬，但其可改變重金屬的物理或化學特性，進而影響重金屬的遷移與轉化。微生物修復重金屬污染土壤的機理包括生物吸附、生物轉化、胞外沉淀、生物累積等。通過這些過程，微生物便可降低土壤中重金屬的生物毒性[23]。由于細胞表面帶有電荷，土壤中的微生物可吸附重金屬離子或通過攝取將重金屬離子富集在細胞內部。微生物與重金屬離子的氧化還原反應也可降低重金屬的生物毒性，如在好氣或厭氣的條件下，異養(yǎng)微生物可將Cr6+還原為Cr3+，降低其毒性。杜立棟等[24]從鉛污染礦區(qū)土壤中篩選出一株青霉菌，對人工培養(yǎng)基中有效鉛的去除率達96.54%，且富集效果比較穩(wěn)定，可應用于鉛污染礦區(qū)土壤的生物修復。

5.3動物修復

土壤重金屬污染的動物修復是指利用土壤動物在自然條件或人工控制下，在污染土壤中生長、繁殖等活動過程中對污染物進行富集和鈍化等作用，從而使污染物降低或消除的一種修復技術。在評價污染物的生態(tài)學危害研究中，科研工作者對土壤動物并未給予足夠的重視，所以與微生物修復相比，國內外的相關報道還不多。而在眾多土壤動物中，普遍認為蚯蚓是改良土壤的能手，并且對土壤污染具有指示作用，具有巨大的修復污染土壤潛力。朱永恒等[25]研究得出蚯蚓對重金屬的富集量隨著污染濃度的增加而增加，蚯蚓體內的Pb、Cd和As的含量和土壤中這三項元素的含量具有良好的相關性。且蚯蚓體內的金屬硫蛋白和溶酶體機制可以解毒重金屬。除蚯蚓外，腐生波豆蟲及梅氏扁豆蟲等動物對重金屬也有明顯的富集作用[27]。土壤動物不僅直接富集重金屬，還和微生物、植物協(xié)同富集重金屬，改變重金屬的形態(tài)，使重金屬鈍化而失去毒性。

5.4菌根修復

菌根是指土壤中真菌菌絲與植物根系形成的聯(lián)合體。成熟的菌根是一個復雜的群體，包括真菌、固氮菌和放線菌，這些菌類有一定的修復重金屬污染的能力。菌根真菌可通過分泌特殊的分泌物改變植物根際環(huán)境，從而使重金屬轉變?yōu)闊o毒或低毒的形態(tài)，降低其毒性，起到促進重金屬的植物鈍化作用。申鴻等[28]通過對菌根的研究發(fā)現(xiàn)，菌根玉米地上部銅濃度降低24.3%，根系銅濃度降低24.1%，表明菌根植物對銅污染土壤具有一定的生物修復作用。黃藝等[29]采用根墊法和連續(xù)形態(tài)分析技術，分析了生長在重金屬污染土壤中有菌根小麥和無菌根小麥根際銅、鋅、鉛、鎘的形態(tài)分布和變化趨勢，發(fā)現(xiàn)菌根可調節(jié)根際中土壤重金屬形態(tài)降低重金屬的生物有效性。此外，菌根還能使菌根植物體中重金屬積累量增加，強化植物提取的效果。

篇6

關鍵詞：環(huán)境監(jiān)測；重金屬元素；取樣；分析方法

中圖分類號： X830.2 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）06-79-2

引言

隨著我國綠色發(fā)展理念的深化，重金屬污染防治工作越來越受到重視，防治重金屬污染成為我國重要的環(huán)保工作之一。為了從根本上減少重金屬污染給人民生活帶來的種種危害，對環(huán)境監(jiān)測中的重金屬元素進行分析，是解決重金屬污染的首要任務。本文將對污染源及危害進行概述，然后對重金屬分析方法及注意事項進行論述。希望本文的探討能給監(jiān)測工作者帶來一定的借鑒作用，使重金屬元素的檢測工作更加高效進行。

1 重金屬污染源頭

無論作為化學元素本身，還是作為化工原料來講，重金屬元素都具備毒性。隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬廣泛應用于各個生產領域，造成了城鄉(xiāng)重金屬污染的主要源頭。工業(yè)方面，煤礦運輸中的揚塵，煤礦以及化工產品的燃燒，鋼材的冶煉等環(huán)節(jié)會產生有毒重金屬。接著有毒金屬物質，隨著大氣的流動，排放到空氣中，造成空氣污染。另外，工業(yè)生產會留下大量工業(yè)廢水，未經檢驗合格的污水任意排放到周圍的水源中，造成周圍的水體污染。農業(yè)方面，化學肥料的使用使有毒的重金屬離子殘留在土壤中，經過時間的積累土地質量越來越差，對農業(yè)產量和質量造成巨大的影響。人民生活方面，電池等化工廢棄物被人為丟棄，沒有經過處理的重金屬滲入地下，其中的重金屬離子同樣給環(huán)境造成污染。交通方面，尤其是繁華地帶，交通事故引起的汽油泄露、汽車焚燒等后果也成為重金屬離子流入大氣的主要途徑。因此，工業(yè)、農業(yè)、交通、人民生活等方面是重金屬污染的主要源頭，這也是環(huán)境監(jiān)測的主要方向[1]。

2 重金屬污染危害

重金屬污染會很大程度上造成空氣、水體、土壤等污染，與人民的生活息息相關，可見，重金屬的污染危害直擊人類。當重金屬殘留物流入到空氣中，空氣的流動加大了重金屬污染范圍，使其波及范圍廣，危害性大。土壤和水體中的重金屬離子在降解上更是存在極大困難。從生物角度講，食物鏈的進程中具有富集作用。也就是說，有害物質經過食物鏈的層層遞進集中進入人體內導致各類疾病引發(fā)。在我國，地區(qū)性重金屬中毒的例子比比皆是，重金屬的污染具有地域性，采礦業(yè)及工業(yè)匯集的地方，重金屬污染會更加嚴重，使周圍的人民健康帶來威脅。地球上一切的生物都離不開空氣、水體、土壤。因此，重金屬污染不盡快解決，污染速度之快將會給地球帶來不可想象的災難。針對重金屬的環(huán)境檢測分析刻不容緩。

3 重金屬分析方法

3.1 分析方法的選擇

通過重金屬污染的源頭與危害分析，重金屬元素主要存在于大氣、土壤、水源中，所以環(huán)境監(jiān)測中的重金屬污染分析主要針對大氣、土壤、水源，分別對空氣、土壤、水質進行采樣分析，根據樣品中金屬元素濃度和元素間的相互作用來選擇分析方法。一般來講，得到推廣應用的有光分析法，電化學分析可以通過使用儀器設備對樣品中的重金屬元素進行檢測。光分析法，原理上是利用紫外線的分光性，通過原子的光譜吸收與熒光反應，辨別重金屬物質的分布狀況。電化學法，是結合生物分析法在環(huán)境監(jiān)測中使用。為了監(jiān)測的準確性與便捷性，分析方法的選擇要根據樣品中重金屬含量以及分析指標進行選擇。

3.2 樣品制備

環(huán)境污染特e是水體、土壤污染問題越加突出，加強重金屬污染的鑒別，需要采集具有良好代表性的樣品。樣品制備主要包括對污染固體和水體的取樣。比如，垃圾的焚燒物、含鉛汽油、輪胎焚燒殘留物、工廠附近的廢水和家用廢棄電池都是可進行采集的樣品。根據污染源特性，利用合適的采樣工具，進行不同深度的樣品制備。在采集之前，需要分析測定污染體的酸堿度，重金屬離子的含量。金屬污染物樣品的制備是對樣品進行預處理的前提，直接影響儀器的分析結果、監(jiān)測結果的準確度。在環(huán)境檢測中，重金屬的含量比較低，如果制備樣品時沒有注意規(guī)范操作，制備樣品混入其他物質，增加了分析結果的干擾項。樣品制備還需要采集有代表性的樣品，制備環(huán)節(jié)需謹慎操作[2]。

3.3 液體樣品預處理

進行液體的預處理，實質上是對吸附在液體表面的雜志與有機物質等進行處理，目的是消除對分析結果的影響，減少監(jiān)測誤差。在液體樣品處理之前，應用洗滌液將預裝樣品的瓶子進行清潔，然后在弱酸性的溶液中放置十五分鐘，用清水沖洗干凈后盛裝液體樣品。處理方法采用化學過濾法，使用孔徑為0.45微米的濾紙進行過濾，將酸堿度降低到1到2之間。若使用硝酸溶液，硝酸的加入其溶液的質量比例為1：500，重金屬溶液可快速溶解到溶液中。保存后應用氯化酸消解方法進行試驗。采用堿性溶液防治樣品揮發(fā)。消解過程中，用電熱板進行加熱。消解法被普遍應用在重金屬檢測試驗中，具有方便、高效的特點。

3.4 固體樣品預處理

固體進樣法是固體預處理中最直接的一個方法，在土壤檢測中得到廣泛應用。固體進樣法是針對固體懸浮液進行取樣，即將固體當作液體樣品，進行一定的稀釋后再詳細分析。針對高要求的固體樣品，也可以采用特定的預處理。特定的固體樣品預處理，包括酸分解進樣法、固體懸浮液法、堿熔法等。幾個方法中通常以酸解法為先，酸解法無法滿足要求時，可采用高溫堿熔法。進行高溫消解時，可利用高壓微波加熱，使消解方式更加高效。通常電熱板法有一定的局限性，比如由于電熱板的加熱時間較長，易造成元素的損失與揮發(fā)。高R密封加熱，能夠減少試劑中元素的損耗與揮發(fā)性[3]。

3.5 空氣樣品預處理

在化工與煤礦廠集中地帶，周圍空氣中重金屬離子含量較大，便于采樣和研究。利用中流量采樣器，采集固定污染源排氣筒中顆粒物，以此分析其中的重金屬含量。在采集過程中注意避免降雨天氣，在風向穩(wěn)定、溫度適宜的情況下進行采集。由于空氣采樣的較難實施，采樣人員需要學習有關檢測技術規(guī)范，正確使用儀器設備。采樣后，將樣品濾膜用錫箔紙夾好，放在干燥箱內保存，便于日后實驗室的分析測試。空氣樣品的預處理可參照固體樣品處理方式。

3.6 污染程度分析

水質和土質的污染受到金屬污染實際上是重金屬含量的超標，超過的標準越多，污染程度越嚴重。實際監(jiān)測中，重金屬元素的樣品含量分布，可經過多種分析方法體現(xiàn)，進而確定重金屬的污染程度。通常可以采用公式法計算，污染程度用單因子指數表示，不同重金屬的采樣點單因子指數不同，污染程度不同。重金屬的實際檢測濃度為變量，污染程度與其成正比。該金屬元素的背景值為定量，背景值的大小有關采樣區(qū)域，污染程度與其成反比[4]。

4 結論

重金屬污染是對環(huán)境造成巨大危害的污染之一。在“十三五”規(guī)劃中，國家出臺了重金屬污染綜合治相關政策及加強重金屬污染防治工作的指導意見，國家的指導與支持使金屬元素污染防治工作更加高效。做好環(huán)保防治工作，需要在環(huán)境檢測中加強對重金屬元素的分析。本文分析了重金屬污染的源頭和危害，分別闡述了液體樣品和固體樣品，制備過程及監(jiān)測之前進行處理的注意事項。根據分析結果以及重金屬污染程度，采取不同的應對防范措施和治理措施。以上針對監(jiān)測環(huán)境中的重金屬分析方法的探究，可供監(jiān)測工作人員參考。除此之外，保護環(huán)境是人類共同的責任，在防治工作的順利開展時，更重要的是，提升企I及民眾的環(huán)境保護意識。只有這樣，重金屬污染問題才能得到根本上的解決。保護與治療應雙管齊下，將我國的持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針實施到底。

參 考 文 獻

[1] 龔海明，馬瑞峻，汪昭軍，葉云，胡月明.農田土壤重金屬污染監(jiān)測技術發(fā)展趨勢[J].中國農學通報，2013（02）：

140-147.

[2] 張霖琳，薛荔棟，滕恩江，呂怡兵，王業(yè)耀.中國大氣顆粒物中重金屬監(jiān)測技術與方法綜述[J].生態(tài)環(huán)境學報，

2015（03）：533-538.

篇7

摘要:

礦區(qū)周邊土壤重金屬污染對區(qū)域農產品和人體健康危害極大，為對個舊市大屯鎮(zhèn)稻田土壤重金屬的潛在生態(tài)風險進行定量評價及預警分析，計算了6種重金屬元素(Pb、Cd、砷、Zn、Cu和Cr)的綜合生態(tài)風險指數(RI)、地累積指數(Igeo)和生態(tài)風險預警指數(IER)。結果表明:研究區(qū)域6種重金屬平均風險指數的大小順序為:Cd＞砷＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn，Cd和砷元素的生態(tài)風險指數平均值＞40，94.4%的土壤樣品處于中等風險以上水平;重金屬元素的Igeo順序為Cd＞砷＞Pb＞Cr＞Cu＞Zn，Cd和砷元素有超過94.4%的土壤樣品處于中等污染以上水平。生態(tài)風險預警評價結果顯示，66.7%采樣點處于生態(tài)風險無警級別，33.3%采樣點處于生態(tài)風險重警級別。綜合分析認為，該區(qū)域主要是以Cd和砷為主的土壤重金屬復合污染，對已經達到生態(tài)風險重警級別的區(qū)域應該采取相應的土壤修復措施，對無警區(qū)域應該加強監(jiān)控防止污染。

關鍵詞:

重金屬;生態(tài)風險;風險預警;個舊

云南省個舊市素以“錫都”著稱，是我國最大的錫礦所在地，長期的土法采礦煉礦不僅導致礦產資源有效利用率低，而且破壞了當地自然環(huán)境，給當地居民的生產生活帶來了嚴重的影響。黃玉等［1］對個舊錫礦區(qū)的不同輻射范圍進行土壤污染調查研究，發(fā)現(xiàn)個舊市礦業(yè)活動區(qū)Pb、Cd、砷給當地造成極高風險。肖青青等［2］對個舊市雞街鎮(zhèn)的土壤重金屬污染調查評價發(fā)現(xiàn)土壤中Pb、Cd、Zn和Cu含量均超出《土壤環(huán)境質量標準》二級標準。土壤中的重金屬長期停留和積累在環(huán)境中，對生態(tài)環(huán)境和人體健康存在諸多現(xiàn)實和潛在風險，選用一種或幾種正確的評價方式評價土壤中的重金屬污染程度對于環(huán)境和健康問題有著重要意義。前人對個舊礦區(qū)重金屬污染分布和風險評價采用的主要方法有:Hakanson指數法［3］、單因子指數法［4］、內梅羅綜合污染指數法［5］和地積累指數［6］。這些方法各有其適用條件和優(yōu)點，但也存在一定的局限［7－8］。生態(tài)風險預警評價源于生態(tài)風險評價，既具有Hakanson指數法、地積累指數法、臉譜圖法、綜合指數法、尼梅羅綜合指數法和污染負荷指數法等評價方法定量評價的特點，也能通過定量評價值與警度內涵之間的關聯(lián)，實現(xiàn)定性評價分析［9］。前期關于區(qū)域土壤污染評價的研究多采用單一的分析方法進行重金屬風險評價，針對個舊市大屯鎮(zhèn)水稻土的污染評價也僅局限于單因子指數、內梅羅綜合污染指數法的污染分級評價，采用重金屬生態(tài)風險評價和風險預警的研究鮮見報道。本研究以云南省個舊市大屯鎮(zhèn)稻田土壤為研究對象，采用Ha-kanson指數法和地積累指數法對6種重金屬(Pb、Cd、砷、Zn、Cu、Cr)的含量進行分析計算，評估其污染程度，定量評價生態(tài)風險并作出風險預警，以期為個舊市水稻土生態(tài)風險預警和農產品安全生產提供科學依據。

1材料與方法

1.1土壤樣品的采集

個舊地區(qū)水稻生產區(qū)域主要集中在大屯鎮(zhèn)，本試驗地點位于云南省個舊市礦區(qū)周邊大屯鎮(zhèn)稻田種植區(qū)。采樣點集中在23°2'56″～24°2'56″N和103°14'11″～104°22'55″E的研究稻田。2015年3月12日，參照《NY/T395－2000農田土壤環(huán)境質量監(jiān)測技術規(guī)范》的相關要求，分別按照不同的取樣地塊采集0～20cm土壤樣品，每個樣品由5個五點法取樣的子樣品混合而成，共采集54個樣品。土壤樣品自然風干，去除雜物，磨碎后過100目尼龍篩，用自封袋保存待測。

1.2樣品的測定

土壤pH值用酸度計(STARTER3100，奧豪斯儀器(上海)有限公司)測定，固液比值為1∶2.5［10］;重金屬總量測定采用HF－HClO4－HNO3消解法［11］。所用試劑為優(yōu)級純，試驗用水為去離子水。樣品溶液中重金屬元素鉛、鎘、砷、鋅、銅和鉻采用ICP－MS(ELANDRC－e型，美國PerkinElmer公司)進行分析測定。

1.3評價方法

1.3.1潛在生態(tài)風險指數法

評價潛在生態(tài)風險指數法是1980年由瑞典科學家Hakanson［12］提出的評價方法。該方法綜合考慮了重金屬含量、環(huán)境效應、生態(tài)效應和重金屬毒性等因素而被廣泛用于土壤中重金屬污染風險分析［13－14］。其計算公式如下:Cri=Ci/Cni(1)Eri=Tri×Cri(2)RI=∑ni=1(Eri)=∑ni=1(Tir×Cir)(3)式中:Cri為土壤中重金屬i的富集系數;Ci為重金屬i的實測數據;Cni為計算所需的參比值，本文采用云南省土壤質量背景值作為參比值;Eri為土壤中重金屬i的潛在生態(tài)風險系數;Tri為沉積物中重金屬i的毒性系數，本研究中Pb、Cd、砷、Zn、Cu和Cr6種元素的毒性系數分別為5、30、10、1、5和2;RI為土壤中多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風險指數。潛在生態(tài)風險分級標準見表1。

1.3.2地累積指數法

地積累指數法是在1969年由Muller［15］提出的用于評價水環(huán)境沉積物中重金屬的方法。該方法考慮了自然成巖作用對背景值的影響，也考慮了人為活動對環(huán)境的影響，近年來，被國內外學者用于評價土壤重金屬的污染程度［16－17］。計算公式為:Igeo=log2［Ci/(K×Cin)］(4)式中:Ci是土壤中元素n的實測值;Cni為普通頁巖中元素i的地球化學背景值，本文采用云南省土壤質量背景值作為參比值;K為消除各地巖石差異可能引起背景值的差異(一般取值為1.5)。其污染等級分為0～6級，見表2。

1.3.3重金屬生態(tài)風險預警

對于個舊市大屯鎮(zhèn)稻田土壤重金屬生態(tài)風險預警，采用Rapant等［18］提出的生態(tài)風險預警指數法進行預警評估，預警分級標準見表3。公式為:IER=∑ni=1IERi=∑ni=1(CAi/CRi－1)(5)式中:CAi表示重金屬i的實測數據;CRi表示重金屬i的背景參比值，本文的背景參比值采用《GB15618－95國家土壤二級標準進行評估》(表4);IERi為重金屬i的生態(tài)風險預警指數;IER表示各采樣點土壤樣品的生態(tài)風險預警指數。

2結果與分析

2.1水稻土重金屬基本參數統(tǒng)計特征分析

土壤重金屬基本參數統(tǒng)計描述如表4所示。結果表明，土壤樣品中Pb、Cd、砷、Zn、Cu和Cr含量的平均值分別為180.57、1.96、136.55、133.44、84.09和145.71mg/kg。研究地土壤pH值為7.03±0.44，按照《GB15618－1995土壤環(huán)境質量標準》二級標準，重金屬超標的元素有Cd和砷，超標倍數分別為2.27、4.46。與喬鵬煒等［19］2014年調查研究云南個舊錫礦區(qū)大屯盆地農田土壤重金屬平均值相比，本研究中Pb和Zn元素明顯較低，Cr元素明顯較高，其他元素含量平均值相差不大。6種重金屬元素的變異系數在12.17%～74.54%，屬于中等變異程度，其中Pb、Cd和砷3種元素變異程度相對較大，說明其易受外源因子干擾。土壤重金屬元素和pH值相關分析結果見表5。大屯鎮(zhèn)礦區(qū)周邊水稻土多數重金屬元素之間存在相關性，Pb與Cd、砷和Zn的相關性達到極顯著水平(P＜0.01)。Cd與砷和Zn的相關性達到極顯著水平(P＜0.01)。Cu與Cr的相關系數為0.757，相關性達到極顯著水平(P＜0.01)。這表明，該區(qū)域水稻土Pb、Cd、砷和Zn可能具有相似的來源，呈現(xiàn)相互伴隨的復合污染現(xiàn)象，而Cu和Cr的來源途徑也具有相似性。土壤pH與Pb呈極顯著正相關，與Cd和砷呈顯著正相關，而與Zn、Cu和Cr相關性不顯著。

2.2土壤重金屬潛在生態(tài)風險評價

經計算，研究區(qū)域稻田土壤重金屬元素的潛在生態(tài)風險系數(Ei)和綜合生態(tài)風險指數(Ri)如表6所示。從單個重金屬潛在生態(tài)風險系數可以看出，研究區(qū)域6種重金屬平均風險指數的大小順序為:Cd＞砷＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn，Pb、Zn、Cu、Cr這4種元素的風險指數平均值＜40，均屬于輕度生態(tài)危害，對該區(qū)域土壤生態(tài)污染的貢獻率較低;其中Cd平均潛在生態(tài)風險指數為267.33，達到很強生態(tài)危害程度，砷平均潛在生態(tài)風險指數為74.21，達到中度生態(tài)危害程度，其余元素均未達到輕度生態(tài)危害的上限標準。根據土壤重金屬潛在危害系數所對應的潛在危害程度頻數的統(tǒng)計(表7)，按照污染程度分級，Cd元素潛在生態(tài)風險系數達到強度、很強和極強生態(tài)危害的比例分別為11.1%、61.1%和22.2%;砷元素潛在生態(tài)風險系數達到中等、強度和很強生態(tài)危害的比例分別為77.8%、5.6%和11.1%。這表明Cd和砷元素對該區(qū)域土壤生態(tài)污染的貢獻率較高。土壤重金屬綜合生態(tài)風險指數(RI)平均值為1114.98，屬于很強生態(tài)危害水平;輕度、很強和極強生態(tài)危害的比例分別為16.7%、50.0%和33.3%。

2.3土壤重金屬地積累指數

以土壤環(huán)境背景值作為地球化學背景值，計算稻田土壤中重金屬的Igeo并進行分級，結果如表8。從表中可以看出，除Zn外，其余5種重金屬元素的地積累指數平均值均＞0。Pb、Cd、砷和Cu元素的最大值都＞1，達到中等污染程度以上。從土壤樣品污染分級比例可以看出，Cd元素污染比例最大，達94.4%，其中有11.1%的土壤樣品屬于中等污染，66.7%屬于中等－強污染，11.1%屬于強污染，5.6%土壤樣品到達強－極嚴重污染。砷元素的污染比例也達到94.4%，其中有22.2%的土壤樣品屬于中等污染，61.1%屬于中等－強污染，有11.1%達到強污染水平。Zn元素的污染比例最低，僅有44.4%的土壤樣品屬于輕度污染。整體統(tǒng)計分析各元素可知，Pb、Cd和砷元素的地積累指數標準差較大，表明土壤樣品中這3種元素地積累指數值離散程度較大，即變異程度較大。

2.4重金屬生態(tài)風險預警

采用生態(tài)風險預警評估法分別計算了研究區(qū)域稻田土壤中重金屬Pb、Cd、砷、Zn、Cu和Cr的生態(tài)風險預警指數，評估了土壤重金屬生態(tài)風險預警級別，結果見表9。從IER分級比例可以看出，該研究區(qū)域稻田土壤中主要重金屬污染為砷、Cd。按照生態(tài)風險分級，砷元素生態(tài)風險指數達到輕警、中警和重警的比例分別為11.1%、66.7%和16.7%;Cd元素生態(tài)風險指數達到輕警、中警和重警的比例分別為61.1%、16.7%和5.6%。從綜合指數來看，該區(qū)域有66.7%樣點處在無警級別，屬于最低生態(tài)風險，有33.3%樣點處于重警級風險狀態(tài)，屬于高生態(tài)風險。

3討論

李江燕等［20］對個舊市大屯鎮(zhèn)蔬菜地土壤進行健康風險評價，發(fā)現(xiàn)Zn、Cu、Cd質量比嚴重超標，分別達到412.73mg/kg、132.86mg/kg、1.60mg/kg。喬鵬偉等［19］采用潛在生態(tài)危害指數法對大屯盆地農田土壤進行生態(tài)風險評價發(fā)現(xiàn)，Cd和砷兩種元素對危害的貢獻率高達87%。本研究結果也表明，個舊市大屯鎮(zhèn)稻田土壤重金屬污染特征主要表現(xiàn)為以Cd和砷為主的重金屬復合污染，Cd和砷分別超出《GB15618－1995土壤環(huán)境質量標準》二級標準2.27、4.46倍。因此，研究區(qū)域稻田土壤Cd和砷具有較大的潛在生態(tài)危害，應作為該區(qū)域主要的修復和防控目標。本研究所采用的兩種土壤重金屬生態(tài)風險評估方法的評價結果存在一定的差異。土壤重金屬潛在生態(tài)風險指數評價結果表明，6種重金屬元素，有83.3%的土壤樣點超過很強污染程度。研究區(qū)域重金屬平均風險指數的從大到小排序為:Cd＞砷＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn，Cd和砷元素達到中等生態(tài)危害及以上的比例為94.4%，其余元素均處于輕度生態(tài)危害程度。土壤重金屬地積累指數評價結果表明，除Zn和Cr元素其余元素都有不同比例處于中等污染程度，按照每種元素的地積累指數平均值，從大到小的順序為:Cd＞砷＞Pb＞Cr＞Cu＞Zn。兩種評價方法的結果都表明Cd和砷對土壤重金屬污染的貢獻率最大，其他元素貢獻率大小的差異可能在于生態(tài)風險指數評價法對不同重金屬賦予了相應的毒性系數，而地積累指數法為消除各地巖石差異而引入系數K(一般取值為1.5)，重金屬元素之間沒有差別［20－21］。采用生態(tài)風險預警指數(IER)進行預警分析認為，研究區(qū)域稻田土壤受到Cd和砷元素的污染，Pb和Cu有一部分預警級別是預警，Zn和Cr元素的預警級別是無警。總體評估研究區(qū)域IER有33.3%預警類型為重警，說明該研究區(qū)域有1/3的稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)服務功能嚴重退化，生態(tài)環(huán)境受到較大破壞，且受外界干擾后恢復困難，生態(tài)問題較大，生態(tài)災害較多［23］。土壤中Cd和砷對水稻安全質量影響較大，建議調整種植結構，引導種植較好的高梁抗性品種［24］，或采取種植低累積重金屬水稻品種［25］，使用降低土壤重金屬有效性的鈍化劑和施用技術［26－27］、稻田水分管理技術［28］、鈍化劑與農藝聯(lián)合調控技術［29－30］等措施對區(qū)域農田進行修復和安全利用。

4結論

(1)研究地稻田土壤中的Cd、砷、Cu質量比均超出《GB15618－1995土壤環(huán)境質量標準》二級標準，水稻土Pb、Cd、砷和Zn可能具有相似的來源，呈現(xiàn)相互伴隨的復合污染現(xiàn)象。

(2)根據土壤重金屬潛在生態(tài)風險指數的評價結果，研究區(qū)域6種重金屬平均風險指數的大小順序為:Cd＞砷＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn，其中Cd和砷元素對該區(qū)域土壤生態(tài)污染的貢獻率較高，有超過94.4%的土壤樣品處于中等生態(tài)風險以上水平。土壤重金屬綜合生態(tài)風險指數(RI)僅有83.3%處于很強生態(tài)風險以上水平。

(3)土壤重金屬地積累指數的評價結果表明，6種重金屬元素含量的平均值只有Zn元素尚處于無污染水平，Cd、砷元素有超過72.2%的土壤樣品處于中等污染以上水平，需要嚴格控制人為活動引入這幾種元素，避免重金屬的累積對土壤生態(tài)環(huán)境的危害。

(4)從土壤重金屬生態(tài)風險預警的評價結果可知，研究區(qū)域33.3%屬于重警區(qū)，應該采取相應的土壤修復措施，在農耕區(qū)改種非食用作物，必要時可以進行土壤污染治理，提高當地居民的環(huán)境保護意識。對無警區(qū)應該監(jiān)控可能引起土壤污染來源，防止土壤污染。

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篇8

【關鍵詞】重金屬元素；分析；環(huán)境監(jiān)測

1 重金屬污染及其危害

1.1 重金屬污染的來源

據調查研究，發(fā)生重金屬污染事故的主要是工業(yè)、農業(yè)、城市和環(huán)境等方面。其中，在采礦、選礦、冶煉、鍛造、加工、運輸等生產過程會產生大量的重金屬污染。含有重金屬的廢水排放、廢棄物和其他污染物進入水體和土壤沉淀后，也會對水體等環(huán)境產生污染，特別是重金屬含量的偏高易使環(huán)境污染超標。

農業(yè)生產過程中，由于使用了含重金屬的化肥，會對土壤產生重金屬污染，尤其是農藥灌溉水會直接污染土壤。而城市的重金屬污染主要來自污水廠污泥的不當處置、垃圾填埋場滲濾液滲漏、使用含鉛汽油、使用含重金屬的汽車輪胎等等；含有大量重金屬的污泥、垃圾焚燒處理不當會造成重金屬污染。在繁忙的高速公路附近也會產生一些重金屬超標。突發(fā)性環(huán)境污染事故會造成嚴重的重金屬污染，如某地發(fā)生的砷污染。某些重金屬污染也可由多種情況綜合引起。如血鉛事件是由于管理不當，交通事故和環(huán)境污染事故長期積累的結果。

1.2重金屬的危害

經過污染的重金屬進入土壤和水，嚴重危害土壤和水生環(huán)境。因為重金屬能透過空氣、水和土壤退化的環(huán)境進入植物和動物，例如環(huán)境、食物鏈，然后濃縮到體內。進入人體中的重金屬會引起嚴重的作用，它會與蛋白質、核酸等發(fā)生反應，造成蛋白質活性降低或消失，導致核酸結構的改變，從而導致突變。重金屬會累積在人體腸道，破壞人體功能。醫(yī)學科學已證明，水俁病、骨痛病、阿爾茨海默氏病和重金屬是有很大聯(lián)系的，所以對人體有害的重金屬不容忽視。

2 重金屬分析

2.1分析概述

前面分析了重金屬污染主要來自受污染的土壤和水，除了這些還包括受污染固體懸浮物，排放的廢水、廢氣和固體廢物，如顆粒物。由此可以看出在環(huán)境監(jiān)測中的重金屬樣品主要是水中樣品和固體樣品。一般用于分析的樣品，先進行某些處理，再進行分析，這是所謂的前處理或樣品的預處理。

目前，重金屬的檢測基本上都采用儀器分析的方法，主要是光分析和電化學分析。光學分析方法，常用的是原子吸收光譜（AAS），原子熒光光譜儀（AFS），紫外-可見分光光度法（UV-VIS）。現(xiàn)在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP）的應用日益廣泛，因為其具有快捷方便的特點。電化學分析主要是極譜分析。此外，生物方法，如酶抑制方法等，也可在環(huán)境監(jiān)測中應用。選擇分析方法主要是考慮樣品中的重金屬含量，對分析方法和其他因素的選擇，各檢出元素之間的關系和相互作用等。

2.2樣品制備方法分析

樣品的預處理是在分析中非常重要的一部分，對分析結果的影響程度可能比儀器本身甚至更多。因為環(huán)境監(jiān)測中的重金屬含量一般比較低，如果在樣品制備時污染它可以產生較大的誤差。

2.2.1 水樣預處理

預處理的目的是為了消除一些干擾，如懸浮物或有機吸附組分的存在可造成分析誤差。處理的方法是用孔徑為0.45μm的濾膜過濾，酸化至pH=1?2保存。通過氧化酸消解法，如HNO3，王水， HClO4等進行試驗。抑制樣品的揮發(fā)性可以用堿性消解法，如用NaOH-H2O2等。消解通常需要加熱，過去一般使用電熱板加熱。微波消解法是一種非常快速、有效的方法，現(xiàn)在也用于很多的試驗當中。水樣中處于檢測下限的元素，也可進行分離和濃縮后測定，如蒸餾、萃取、吸附等，主要的進行處理的方法是離子交換方法。

2.2.2 固體樣品前處理

固體樣品如土壤、沉積物，預處理方法包括酸分解法、堿熔、固體懸浮液制備等，或者是直接固體進樣方法。在酸分解法的基礎上，利用電熱板加熱、高壓閉合消解和微波消解可以更有效。酸消化時混合酸通常用HNO3-HF-HClO4， HNO3-HCl-HF-H2O2等。電熱板法是經典的方法，因為熱處理時間長，易造成易揮發(fā)元素等的損失，因此近年來也采用高壓密封微波消解法。高壓密封微波消解法加快了升溫速度，降低了試劑消耗量，減少易揮發(fā)元素的損失，減少有毒氣體的排放量，具有顯著優(yōu)點。當不使用酸水解或酸溶液的時候，也可以使用堿熔法。堿熔法可以完全破壞樣品的晶格，釋放被測元素。常用的堿熔劑是偏硅酸鋰、四硼酸鋰、碳酸鈉、氫氧化鈉和過氧化鈉等。樣品在高溫下通過堿熔融，冷卻后成玻璃晶體料，然后用酸來溶解熔塊，過濾后的溶液可以在試驗后進行分析。固體懸浮液取樣通常用于超聲處理并加入瓊脂懸浮液等手段來穩(wěn)定該懸浮液，然后在相同液樣品的稀釋樣品處理后進行分析。由于省去了消化過程，大大簡化了操作，目前的問題是精度和準確性無法得到保證。直接固體進樣，無疑是最簡單的加工工藝，現(xiàn)在被測試土壤樣品也取得了一定的效果。

2.3 重金屬分析

如前所述，由于大量的重金屬分析方法，很難做出正確的選擇，以ICP-AES法為例來說明，需要注意測定的一些問題。ICP-AES是電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法的簡稱，是光源的電感耦合等離子體激勵頻譜分析，具有快速、檢出限低、靈敏度高的特點，線性范圍寬，特別是它能夠同時的測定各種元素的優(yōu)點，這樣，其在重金屬監(jiān)測方面已成為一個重要分析工具。

（1）由上述方法，消解水樣；然后樣品以相同的方式，去相同體積的離子水消化以制備空白溶液。（2）儀器參數。諸多因素性能的ICP-AES分析，高頻功率，載氣流量，觀測高度，不同項目的波長元分析應選擇合適的參數。（3）試劑，使用分析純或優(yōu)級純試劑。制備單元素和多元素標準溶液混合。（4）水的樣品。在所選擇的儀器參數和樣品，分別與空白溶液的操作依照規(guī)定進行標準化。標準化后，使用樣品和空白溶液進行測定。使用背景消除系數法的消除背景干擾。（5）ICP-AES法結果頻譜分析，選擇譜線做中小干擾信號強度分析，并進行灣檢測限。元素通常5次為一組的方法進行檢出限測試，回收率和精密度應符合要求。

3 結語

重金屬污染的防治工作正愈來愈受到重視，重金屬元素的監(jiān)測工作需要更加高效。隨著監(jiān)測技術的不斷發(fā)展和完善，作為環(huán)境監(jiān)測工作者的一員也需要與時俱進，不斷地學習和提高。

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篇9

隨著人類活動日益頻繁以及工業(yè)的不斷發(fā)展，人類不得不面對隨之而來的污染難題。如何保護我們賴以生存的家園？如何讓不堪重負的地球始終綠意盎然？如何讓人類與自然生態(tài)始終和諧相處？如何科學的修復不可避免的環(huán)境及土壤污染？等等，這一系列擺在人類面前的難題極大地考驗著人類的智慧。

科技的價值正體現(xiàn)在與現(xiàn)實困境的有效互動。在污染難題面前，生態(tài)環(huán)境科學家周啟星無疑是一位積極前行的學者，將堅韌和執(zhí)著書寫在其不懈的探索中，把使命和責任融入進了一位有追求科學家的社會擔當中。對于他而言，思考和創(chuàng)新是一種無上的樂趣，為生態(tài)和諧作出奉獻才是他事業(yè)永恒的追求。

污染危害

2005年的廣東北江韶關段鎘嚴重超標，2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故，2008年廣西河池市砷污染飲用水事件，2011年紫金礦業(yè)及渤海蓬萊油田漏油……重金屬污染日益嚴重，僅“血鉛超標”事件，就已涉及陜西、安徽、河南、湖南、福建、廣東、四川、江蘇和山東等省。

國家環(huán)保部數據顯示，2009年重金屬污染事件致使4035人血鉛超標、182人鎘超標，引發(fā)32起。2011年2月，國家環(huán)保部部長周生賢在出席有關重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃會議時也談到，“從2009年至今，我國已經有30多起重特大重金屬污染事件，嚴重影響群眾健康。”

據周啟星介紹，重金屬污染不像大氣污染，既聞不到，也看不到，被重金屬污染的水體或土壤，即使含量很低，只要超標了對人體傷害也會很大。而且，不同于其它污染物的可降解特性，重金屬污染物不僅不可降解，還能在環(huán)境中累積和循環(huán)，由此也加重了對人群的危害。

積極應對

周啟星教授解釋，因為進入土壤中的重金屬在大多數情況下不止一種，所以土壤的重金屬污染具有復雜性。土壤的重金屬污染除了一些主要的有毒重金屬污染之外，還有一種情況，那就是有一些毒性小的重金屬，如錫、碘和硒等，它們在有機污染物的交互作用下，毒性會變得比較復雜，對動植物和微生物均會造成更大的危害。

由于上面提到的這些特點，導致土壤重金屬污染的治理變成一件棘手的事情，紛繁復雜、千頭萬緒的原因和污染狀況讓土壤重金屬污染的治理只是停留在初級探索的階段，很難找到切實有效的方式來進行治理，這也就涉及到了土壤污染治理所面臨的極大困難。

為此，作為專家，周啟星在科技領域做出了積極的回應，他主持了多項重要課題：國家杰出青年科學基金項目――金屬-有機復合污染生態(tài)化學過程及分子機制研究；國家自然科學基金重點項目――土壤污染微界面過程及其分子診斷與調控原理；國家自然科學基金面上項目――沙蠶Nereis diversicolor耐污染的生態(tài)毒理化學研究等。

相關的科技成果為我國重金屬污染的防治帶來了新的思路和啟發(fā)。但要科學防治污染，光有科學家的努力是不夠的。為此周啟星教授還建議國家應積極支持，同時相關部門應該盡快完善相關的政策和指導文件，以對日益嚴重的重金屬污染進行有效的治理。

周啟星教授介紹說，目前我國使用的《土壤環(huán)境質量標準》是1995年制定的，由于實施的標準十分陳舊和落后，導致無法解決一些現(xiàn)實新問題，亟待修訂和完善。

科學修復

對環(huán)境污染的治理并不是簡單的修補，而是如何用高科技手段進行無害化的生態(tài)修復，只有這樣，才是我們生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的保證。

周啟星教授介紹，目前污染土壤修復技術有待進一步提高，也是土壤污染防治中比較突出的問題。土壤重金屬污染的修復技術不夠發(fā)達，沒有有效的修復技術來處理和凈化被重金屬污染過的土壤，使得對土壤重金屬污染的修復還停留在初級階段。目前普遍使用的污染土壤修復方法主要有三大類：物理修復法、化學修復法和生物修復法。其中，物理方法的缺點是費時費工，且成本較高；使用化學修復方法則容易引起其他問題，如出現(xiàn)二次污染，因此在使用的時候應考慮可能會造成的后果，慎重使用。生物修復方法的缺點是需要花費較長的時間進行修復，有時修復也不會很徹底。

為此，有著深厚科學積淀的周啟星教授不斷地進行著探索和創(chuàng)新，他的污染生態(tài)學以及復合污染生態(tài)學等理念與方法的提出與創(chuàng)新，并在此理念基礎上進行的相關技術創(chuàng)新，為我國污染難題的解決提供了極具價值的啟發(fā)和產業(yè)技術。

走在行業(yè)前沿的周啟星教授很早就對土壤生態(tài)修復的方式進行探索和研究，該技術成本低廉、治理的本位性和永久性等優(yōu)點，是人們很看好的一種修復技術。雖然周啟星教授在相關的領域作出了很多有效的研究并主持了許多科研項目，但他也坦言，由于該研究和開發(fā)剛剛起步，在應用上還并不成熟，我們仍在進行更加深入和廣泛的研究。

任重道遠

為生態(tài)和諧，周啟星教授除了盡情釋放自己的專業(yè)智慧外，還不斷地鼓與呼，將一位科學家應有的社會擔當也融入到了自我價值的實現(xiàn)中。

污染土壤和沉積物以及污染地下水的解決，任重道遠。周啟星教授認為，應該從問題的根源做起。目前，我國的經濟發(fā)展還是粗放式的，環(huán)保意識仍然淡薄、片面追求經濟效益等，這些做法也都給土壤重金屬污染提供了方便的條件。因此，要在土壤重金屬污染防治方面取得真正的成績，就要在源頭上盡量控制重金屬污染的產生和擴散，同時應進行相關的宣傳，提高大家保護土壤環(huán)境的意識，在重金屬污染的源頭上進行控制和預防，才能達到真正的治理污染的目的。

周啟星教授還建議我國盡快完善相關的法律法規(guī)，明確相關規(guī)定，這是完成土壤污染預防和治理修復非常重要的一步。據了解，目前相關部門正在進行相關法律法規(guī)的制定，相信在這些法律法規(guī)出臺了之后，污染土壤的防治和修復就會有法可循，防治工作就能更加順利一些。

篇10

關鍵詞 重金屬污染；農作物；影響；應對措施

中圖分類號 X52 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）15-0247-01

重金屬是指比重在4.0以上（大概60種）或比重在5.0以上（45種）的元素，而對于農田土壤中重金屬污染，主要是指具有生物毒性且對農作物易造成污染的鉛、鎘、銅、鋅、鎳、鉻等重金屬[1-5]。一般情況下，重金屬是以環(huán)境可適的濃度廣泛分布于自然界中。但隨著社會的發(fā)展以及人類活動的加劇，包括對采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等活動的日益增多，造成鉛、汞、鎘、鈷等生物毒性顯著的重金屬元素及其化合物進入大氣、水、土壤中，隨著時間的推移，在生物體中存留、積累和遷移，從而引起更嚴重的污染問題，對環(huán)境造成不可逆的危害[6-9]。

1 農作物污染來源

1.1 農業(yè)生產活動中農藥及化肥的使用

農藥及化肥的使用保證了農作物的產量，但與此同時也帶來了環(huán)境污染的負面效果。其中由于農田長期、廣泛地使用農藥，已異化了害蟲、草的耐藥性，進而促使農藥的藥量不斷加大，造成惡性循環(huán)，對環(huán)境、農作物以及人類都造成了更深層次的傷害。與此同時，為了追求更高的農作物產量，大量并且更加頻繁地使用化肥，造成了重金屬在農作物體內的富集，使得重金屬含量不斷攀升。如汞主要來自含汞的廢水和不恰當的灌溉，鎘、鉛污染主要來自農用塑料薄膜中的熱穩(wěn)定劑等，銅、鋅污染主要來源于有機肥、化肥和農藥的使用。馬耀華等人通過對上海地區(qū)菜園土的研究發(fā)現(xiàn)：經過一個種植期的施肥后，農作物體內的鎘含量從0.10 mg/kg攀升至0.32 mg/kg。

1.2 工業(yè)污染

工業(yè)污染對于農作物的危害形式則體現(xiàn)在2個方面：一是工業(yè)、礦業(yè)廢水以及棄渣的排放。工業(yè)污水和工業(yè)棄渣是重金屬的重要載體。尤其是對于一些金屬冶煉廠等高污染企業(yè)，廢渣、廢水中的重金屬含量極高，若未經處理就隨意堆放或直接混入土壤則會對生態(tài)環(huán)境造成非常大的危害。二是工礦企業(yè)排放的煙塵上吸附著大量的重金屬，導致重金屬以氣溶膠的形式進入大氣，經過大氣的降水等形式的干濕沉降進入到土壤中去，從而對農作物造成污染。因此，在農業(yè)土壤中，工礦企業(yè)周圍的土壤中重金屬含量一般會較其他地區(qū)高很多，因而污染也嚴重很多。

1.3 大氣污染

李其林等人通過研究表明：鉛、鎘、汞、砷與大氣污染有直接的關系。如鉛可來源于汽車含鉛汽油燃燒后排放的尾氣、輪胎中添加的鋅以及發(fā)動機及車體零部件中的銅經過磨損后進入環(huán)境中等。Viard et al發(fā)現(xiàn)造成公路兩側表層土壤和植物發(fā)生重金屬污染的主要途徑是機動車釋放的重金屬微粒在近路側發(fā)生沉降。Garcia et al通過對公路兩側土壤和植物中鉛、鎘、鋅、銅等含量的測定，認為道路兩側重金屬污染的主要來源是機動車，并提出在公路長期運營前提下路側土壤會發(fā)生顯著的重金屬累積等觀點。Nabul et al通過研究認定高速公路兩側土壤和葉菜類蔬菜中存在重金屬累積和污染。劉廷良等研究發(fā)現(xiàn)，路兩旁的土壤中鋅的重要來源即為汽車輪胎添加劑中的鋅。目前，我國城市化進程迅速推進，機動車等交通工具數量激增，因此其排放至大氣中的污染物質也日益增加，從而導致重金屬在道路附近的農業(yè)土壤中累積。生物毒性顯著的重金屬元素如鉛、鎘等，隨著公路運營過程而長期存在，對人體健康安全存在著潛在影響。

2 重金屬對農作物的危害機理

土壤酶是土壤中一種生物化學反應的生物催化劑。在多數情況下，土壤酶是以復合體的形式吸附在土壤膠體顆粒表面，只有部分會溶解于土壤的溶液中。在土壤中的各種生物化學反應過程都有土壤酶參加，如動植物殘體和微生物殘體的分解過程，腐殖質的分解及其合成有機化合物的水解與轉化過程，還有某些無機化合物的還原、氧化反應等等。土壤酶的活性能夠反映出某一種土壤在特定狀況下生物化學過程的相對強度。因此，測定相應酶的活性，可以間接了解某種物質在土壤中的轉化情況。

依據相關研究可知，土壤酶活性的大小與重金屬的污染程度存在一定的相關性。土壤中的許多酶大部分是由微生物分泌的，并且它們和微生物共同參與土壤中物質與能量的循環(huán)。Kandeler et al通過對土壤中13種酶的研究發(fā)現(xiàn)，與土壤中碳循環(huán)有關的酶受到重金屬的抑制較小，而與土壤氮、磷、硫循環(huán)有關的酶受到重金屬抑制作用比較明顯。同時，Kuperman et al的研究成果指出：隨著重金屬濃度的增加，幾乎所有的土壤酶活性明顯降低了10～50倍。生物酶一般為蛋白質，而重金屬可與蛋白質發(fā)生絡合反應，使得蛋白質變性沉淀，因而酶也就失去活性。有研究者將在金屬冶煉廠及化工廠等高污染企業(yè)附近的受到重金屬污染的土壤與未被污染的土壤相比，土壤中脫氫酶、蛋白酶、堿性磷酸酶及硫酸酯酶的活性均受到了明顯的抑制。

3 重金屬對農作物危害的表現(xiàn)形式

對于重金屬元素含量超標的地區(qū)則會引起植物生理功能的紊亂、營養(yǎng)不均衡，最終使植物枯萎甚至死亡。此外，汞、砷能夠有效地減弱和抑制土壤中硝化、氨化細菌活動，影響氮元素的供應。重金屬在農田土壤系統(tǒng)中的污染過程具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點，不容易被人所發(fā)現(xiàn)，這樣會使危害更加嚴重，農田重金屬污染不僅會使土壤中的肥力下降，導致農作物的產量和質量減少，而且會通過食物鏈最終危害人類的健康。重金屬還會對生殖障礙造成影響，影響胚胎的正常發(fā)育，威脅兒童和成人的身體健康等。

4 應對措施

4.1 化學方法

治理重金屬污染的化學方法可歸納為2種。一是土壤解毒劑的研發(fā)與應用。土壤解毒劑是一種以凝灰?guī)r為主要材料的合成硅，它除含有鈣和硅這2種元素之外，還含有少量的鐵、錳、鎂及鉀等，可對土壤中殘留的農藥進行無害化處理，同時農藥在分解后的產物又能促進細菌的繁殖，對被重金屬污染的土壤起到一個輕度進化的作用。二是檸檬酸的研制。美國能源部下屬的Brookhaven National Laboratory的科學家發(fā)明了一種檸檬酸。該種酸能夠有效地從土壤和垃圾中分離出生物毒性顯著的重金屬污染物，并隨之將其轉變成為有具有可利用價值的物質。該種新方法幾乎可以清除土壤和垃圾中所有的具有顯著生物毒性的重金屬鎘、鉛、鋅、銅以及放射性物質比如鈾、鉑、鉆、艷、鍶等。經過該種檸檬酸的處理后，土壤中具顯著生物毒性的重金屬可大大減少。

4.2 生物技術

利用生物方法凈化土壤這一農作物的生長載體中的復合污染，在現(xiàn)如今對于土壤污染防治與修復，生物修復技術得到廣泛的推崇。日本往原公司研制出利用生物技術迅速凈化土壤復合污染的技木，即在污染的土壤中混入肥料和微量的無害酸，從而使受到污染而失去活性的土壤恢復固有的呼吸作用。然后通過迅速消耗土壤中的氧而形成強烈的還原效應，達到治理污染修復農作物生長環(huán)境的目的。

5 參考文獻

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