土壤重金属污染的来源
土壤重金属污染的来源范文第1篇
关键词：土壤；重金属；污染；现状；修复技术
中图分类号 X833 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）07-0103-03
Abstract：This paper describes the present situation of soil heavy metal pollution in our country，analyzes the sources of soil heavy metals from sewage irrigation，atmospheric deposition，industrial production and agricultural activities，and analyzes the heavy metal contaminated soil remediation technology briefly.
Key words：Soil；Heavy metal；Pollution；Present situation；Remediation technology
土壤是一个开放的缓冲动力学系统，承载着环境中50%～90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用，致使土壤中重金属含量逐年累积，明显高于其背景值，造成生态破坏和环境质量恶化，对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解，可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3]，从而影响产出物的生长、产量和品质，潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析，概述了土壤中重金属的来源，简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展，以期为土壤重金属污染修复提供参考。
1 我国土壤重金属污染现状
随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展，一些企业盲目追逐经济利益，轻视环境保护，再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用，我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重，污染面积逐年扩大，危害人类和动物的生命健康。据报道，2008年以来，全国已发生100余起重大污染事故，其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部的全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤环境总状况体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548万hm2土壤调查结果显示，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2，其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染尤为明显[5]。我国的一些主要水域如淮河流域、长江流域、太湖流域、胶州湾等也都出现了重金属污染[6]。
2 土壤重金属来源
土壤中重金属来源主要有内部来源和外部来源两种。在内部来源中，由于成土母质、地形地貌、水文气象及植被和土地利用类型等的不同，对土壤重金属含量的影响有很大差异[7]，致使部分地区土壤背景值较高。外部原因主要是人为活动的影响，是土壤重金属污染的主要来源，主要包括以下几个方面：
2.1 随大气沉降进入土壤中的重金属 大气沉降是造成土壤重金属污染的一个重要途径[6]。工业生产、汽车尾气排放及轮胎摩擦可产生含有重金属的有毒气体和粉尘，经自然沉降和雨雪沉降进入土壤中，污染元素主要为Pb、Cu、Zn等。矿山开采和冶炼所带来的大气沉降也是土壤重金属的重要来源[5]。有毒气体和粉尘容易迁移和扩散，在工矿烟囱、废物堆和公路附近的土壤中，土壤重金属含量较高，向四周和两侧扩散减弱。研究人员对某铅锌冶炼厂的土壤重金属空间分布特征的研究发现，Zn、Pb、As的主要污染来源是废气的大气沉降，风力和风向是其空间分布的主要影响因子[7]。
2.2 随污水灌溉进入土壤中的重金属 污水灌溉一般是指利用经过一定处理的城市污水灌溉农田[6]，利用污水灌溉是农业灌溉用水的重要组成部分。但由于污水中含有大量的重金属，随污水进入到土壤中，使得土壤中重金属含量不断富集。我国自20世纪60年代至今，污灌面积迅速扩大，以北方旱做地区污染最为普遍，约占全国污灌面积的90%以上，污灌导致农田重金属Hg、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb等含量的增加[7]。
2.3 工矿企业生产带入土壤中的重金属 工业生产中广泛使用重金属元素，工矿企业将未经严格处理的废水直接排放，导致废水中的重金属渗入到土壤中，使得土壤中有毒重金属含量增加[11]。矿业和工业固体废弃物露天堆放或处理过程中，经日晒、雨淋、水洗等作用，使重金属以射状、漏斗状向周围土壤扩散。南京某合金厂周围土壤中的Cr大大超过土壤背景值，Cr污染以工厂烟囱为中心，范围达到1.5km2[12]。电子废弃物在堆放和拆解过程中，会造成Pb、Cr等重金属进入农田土壤[13-14]。
2.4 农事活动带入土壤中的重金属 随着人们对农业产出物不断增长的需求，农药、化肥、地膜等使用量不断增加，导致土壤中的重金属不断富集，造成土壤重金属污染。农药中含有Hg、As、Zn等重金属，长期使用就会导致土壤中重金属的累积。磷肥天然伴有Cd，随着磷肥及复合肥的大量施用，土壤中有效Cd的含量不断增加，作物吸收Cd量也在增加[15]。地膜在生产过程中加入了含Cd、Pb等重金属的热稳定剂，也会造成土壤重金属含量的增加。当前有机肥肥源大多来源于集约化的养殖场，大多使用饲料添加剂，其中大多含有Cu和Zn[16]，使得有机肥料中的Cu和Zn含量也明显增加，并随着施肥带入到土壤中。
3 土壤重金属污染修复技术
3.1 物理修复 一是客土、换土和深耕翻土等措施。通过这一措施，可以降低表层土壤重金属含量，减少土壤重金属对植物的毒害。深耕翻土适用于轻度污染的土壤，客土和换土适用于重度污染的土壤。工程措施具有稳定、彻底的有点，效果较好，但是需要大量的人力、物力，投资较大，并会破坏土体结构，降低土壤肥力。二是电动修复、电热修复、土壤淋洗等。物理修复效果好，但是成本高，还存在着造成二次污染的风险。
3.2 化学修复 化学修复是主要是采用化学的方法改变土壤中重金属的化学性质，来降低土壤中重金属的迁移性和生物可利用率，减少甚至去除土壤中的重金属，达到的土壤治理和修复的效果[17]。该技术的关键在于经济有效改良剂的选择，常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙等无机改良剂和堆肥、绿肥、泥炭等有机改良剂，不同的改良剂对重金属的作用机理不同。化学修复是在土壤原位上进行，不会破坏土地结构，简单易行。但是化学修复只是改变了重金属在土壤中的存在形态，并没有去除，在一定条件下容易活化，再度造成污染。
3.3 生物修复 生修复是利用微生物或植物的生命代谢活动，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。该方法效果好，易于操作，是目前重金属污染的研究重点。目前生物修复技术主要集中在植物和微生物2个方面[18-19]，对植物修复方面研究的较多[20-23]。生物修复不会引起二次污染，成本低，易于推广，在技术和经济上都优于物理修复和化学修复，已经得到了广泛的研究和应用，是目前土壤重金属污染治理的研究热点。
3.4 农业生态修复 不同作物对重金属有不同的吸附作用，可以通过采取不同的耕作制度、作物品种和种植结构的调整、肥料种类的选取等措施，增加作物对土壤重金属的吸收，降低土壤中的重金属含量。研究表明，调节土壤水分、pH值以及土壤水分、养分等状况，实现对污染物所处环境介质的调控[24-25]，可以改善土壤的理化性质，促使土壤中重金属被作物有效地吸收。
4 展望
土壤是人来赖以生存的重要自然资源之一，是人类生态环境的重要组成部分。土壤重金属污染问题已经成为当今社会的主要环境问题之一。2016年出台的《土壤污染防治行动计划》，无疑是我国土壤环境管理历史上里程碑式的文件，明确了我国土壤污染防治路线图和时间表。
土壤是一个复杂的生态系统，一旦受到污染，要将进入到土壤中的污染物清除，达到安全生产的目的是十分困难的。重金属对土壤的污染以现有的技术而言是不可逆的。因此，土壤污染预防要比土壤污染治理重要的多。要坚持源头预防和过程治理，以源头控制为主，杜绝污染物进入水体、土体，有效降低污染物的排放。在土壤重金属污染修复技术研究中，要把物理方法、化学方法、生物技术和农业生态修复措施综合起来处理污染题，研究出更加经济高效的治理措施，应该加大生物修复技术研究，减少物理和化学方法的使用，以免造成二次污染。
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土壤重金属污染的来源范文第2篇
关键词：重金属污染;污染物来源;预防措施
中图分类号：F124.5 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）31-0300-02
土壤污染是指由于具有生理毒性的物质或过量的植物营养元素进入土壤，超过土壤的自净能力，从而导致环境恶化。而土壤重金属污染主要受人类活动的影响，通过大气、水以及农资等使重金属进入到土壤中，导致土壤中重金属的含量明显高于环境背景值，并造成土壤环境恶化和污染。
一、土壤重金属污染的概念
通常地说，重金属是指密度大于5.0以上的元素，这些元素大约有45种元素。但由于不同的重金属在土壤中的毒性差别较大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、铬、钴、汞、镍、锡、镉、铅、钒等。硒、砷虽然不是金属，但由于它的某些性质及毒性与重金属相似，因而也将硒、砷列为重金属范畴。由于锰和铁在土壤中自然含量相对较高，一般不列为重金属。
土壤重金属污染是指人类不合理活动将重金属物质带入到土壤中，导致土壤中重金属含量明显高于可承受的合理含量、并造成土壤质量退化、生态与环境恶化与破坏的现象。有些重金属是土壤本身含有的，如植物生长所必须的锰、铜、铁、锌等。只有当进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和可忍受范围时，作物才会出现中毒症状，或作物生长并未受重金属的危害但是其金属的含量超过人畜承受的标准，造成人畜的重金属危害时，也可以认为土壤已经被重金属污染了。
二、重金属的来源与分布
土壤中重金属元素按其化学生物性质可以分为两类：一类是在一定浓度范围内可以促进并维持生物健康生长的必需元素，但如果金属浓度超过可承受范围，就会有机体中毒现象的发生，如锌、铜、锰等;另一类则是影响生物正常生长且有害与生物的健康的元素，如镉、汞等。
引起土壤重金属污染的途径有许多种，土壤中本身含有的重金属，不属于污染的对象，因为这些重金属的含量一般不构成对土壤的污染。从环境学上来看，土壤重金属的污染来源，主要是人类的工农业生产活动和生活活动引起的土壤重金属远高于土壤本身含有的重金属的含量，造成土壤污染[1]。
（一）有毒气体的排放
有毒气体如汽车尾气、煤的燃烧、化工厂产生的有毒气体以及轮胎转动磨损产生含重金属的大量粉尘等，进入大气后随着大气流动把有毒气体中的重金属带进土壤或水体中。以陕西省为例，2012年全省的工业废气排放总量达到14 767.4亿立方米，烟尘排放量为385 522.4吨，这些废气和烟尘含有大量的Cu、Zn、Pb、Co、Cd，主要来自含铅汽油的燃烧，汽车轮胎磨损产生的含铅的粉尘等。污染物的分布呈现一定的规律，一般成条带状和片状分布，如果汽车尾气作为重金属的污染源，它的分布主要以公路、铁路为中心向两侧辐射，中心污染较重，远离公路两侧的土壤污染程度逐渐减弱，另外随着时间的推移，不同重金属污染在土壤中具有很强的叠加效应，加剧了土壤污染[2]。而经过自然和雨水沉降进入土壤的重金属污染，多以有毒废弃的堆积物、工厂烟囱为中心，向四周扩散，导致城市的郊区土壤污染为主，距离城市越远污染也就越小，其中污染程度还与人口密度，城市土地利用程度，重工业水平等密切相关。
（二）农药、化肥和塑料薄膜的使用
在用农药喷洒作物时一般只有少部分落在农作物体上，而大部分都落到地表从而进入土壤，其中一些农药中含有某些有害的重金属如汞、铅、砷等，其残留有效期长达几十年。因此，长期使用含重金属农药也会在一定程度上造成农田土壤的重金属污染;尤其化学肥料中的磷肥含有大量的重金属，虽然在短时期内会对农作物的生长起到促进作用，然而长期使用会对土壤起到破坏作用。农用塑料薄膜在土壤中长期存在，在阳光照射下分解产生大量的Cd、Pb也会造成土壤重金属的污染。
（三）污水灌溉农田
污水灌溉也是造成土壤重金属污染的一个重要途径，城市里的生活污水、商业污水和工业污水等未经处理直接排入河流，造成河流污染。河流水体中含有大量的重金属离子，农民朋友们利用这些污水灌溉农田，长期灌溉就造成土壤中重金属含量过高，引起突然污染。据相关资料显示，2014年上半年西安日排生活污水130万吨，其中110万吨得到处理，有20万吨的污水直接排放。河全段水质Ⅳ类，污染源主要为生活污水，因该地区市政管网没有接通，导致周边楼盘小区的生活污水流入河。在位于西安市阿房一路附近的不足2公里的河段上，两岸分别有30多个大小不一的排污管，这些排污管正在不断地向河内排放黑黄色污水，河面上泛起一片白色泡沫，气味刺鼻难闻。这些污水流入渭河，然后被渭河两岸的农民抽水灌溉农田，造成土壤污染。
（四）矿山废水污染
各种有色金属矿山的开采、治炼、矿渣排放的过程中都会产生酸溶液的矿液，并通过矿山排水和降水沉降进入土壤直接或间接地导致土壤的重金属污染，对人们的健康构成严重威胁。根据近期的全国土壤污染调查结果来看，部分地区土壤重金属污染严重，全国土壤总的点位超标率为16.1%，从污染分布看，南方土壤污染重于北方;长江三角洲、珠江三角洲和东北老工业基地等部分区域土壤重金属污染突出。西南、中南地区土壤重金属超标范围大;隔、汞、砷、铅含量分布呈现从西北到东南逐渐升高的趋势。在有色金属长期开采的地区，金属冶炼以及含重金属的工业废水废渣排放造成土壤污染，导致粮食重金属超标。最近令人担忧的“镉大米”和重金属蔬菜事件还萦绕在人们的心里。
三、土壤重金属的危害
土壤重金属产生的危害主要有以下几个途径：（1）暴露的土壤受到重金属的污染，通过土壤影响植物，又经过食物链为动物和人类所吸收。（2）通过降水作用使重金属溶于雨水中，通过雨水的沉降地表和地下径流使水体发生污染。（3）外界环境条件因素的刺激下提高了土壤中重金属的活性，使重金属较容易为植物吸收利用通过食物链进而对人类和动物产生毒害作用。（4）为提高土壤肥力和病虫害的防治，往往会在植物生长期添加含有微量重金属的化肥和农药，植物会吸收部分重金属，进而进入食物链而导致动植物受害。据国家环保局统计，中国每年重金属污染的粮食达1 200万吨，直接经济损失200亿以上。
四、控制土壤重金属污染的对策和措施
（一）控制土壤重金属污染的对策
目前治理土壤重金属污染的技术主要集中在土壤修复，通常包括生物修复、化学修复、工程修复和农业修复。生物修复技术是最近十多年用于治理土壤重金属污染的一种技术，主要是指利用各种类型生物的分解和净化作用把土壤中的重金属分解成各种无机盐、水和二氧化碳的工程技术。这种技术通过两种途径来实现，一是通过生物各种形式的作用进而改变重金属的化学形态，使重金属得到固定或解毒，降低重金属在土壤中的活性不易被植物吸收;二是通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化和固定作用。生物修复技术主要包括微生物和植物的修复技术，其修复效果较好、投资较低、且易操作和便于管理，且不易产生二次污染。因而逐渐受到重视，成为重金属污染修复研究的热点。
化学修复是通过向重金属污染的土壤中施加改良剂，降低重金属生物的有效性而达到修复的目的。如果被污染的土壤呈酸性，可采用石灰、矿渣等碱性物质作为改良剂，达到酸碱中和，降低重金属的含量，从而有效降低植物体的重金属浓度[3]。如果土壤中Hg污染为主，可使Hg形成难溶性的碳酸汞、氢氧化汞或水合碳酸汞，明显降低汞的有效性和作物吸附[4]。在碱性土壤中施用磷酸盐类物质可使重金属形成难溶性磷酸盐。在一定PH值下，重金属能被铁、锰氧化物所固定。常见的用于治理土壤重金属污染的稻草、牧草、紫云英、家畜粪肥以及腐殖酸等，这些物质通过其活性与重金属元素Zn、Mn、Cu、Fe发生化学反应，降低重金属的有效性。
（二）控制土壤重金属污染的预防措施
各种土壤修复的措施都有各自的优缺点，比如工程修复虽然治理比较彻底，然而大量被污染的土壤被置换或覆盖，实施的费用非常高，不从根本上治理，被更新的无污染的土壤又很快再次被污染，并且还要对换出的污染土壤进行堆放或处理。其他的修复方法效果不是很好，局限的范围很小。所以如果不解决污染的源头，所有的治理都是治标不治本的措施，达不到根本解除土壤重金属污染的目的。因此，预防比治理更重要。
1.宏观上加大环保宣传力度和提高工艺水平
土壤重金属污染属于环境污染的重要组成部分，把环境保护概念写入学生教材，对国民进行全民生态教育。环境教育包括环保习惯和环境专业知识教育两个部分，家庭垃圾分类等习惯养成教育从幼儿园开始进行，环境专业知识教育贯穿整个教育体系。环境保护不能只依靠法律法规去强制执行，重要的是改变人们的观念，从根本上杜绝污染的源头。
2.微观上严格控制污染物的排放
土壤重金属污染主要是由工业“三废”排放，所以要严格控制污染物排放，城市和乡镇的新、扩、改建设项目要严格执行环境影响评价制度，以及污染物的总量控制系统，严格执行工业“三废”排放标准颁发的状态，尽量减少污染物的排放。化肥、农药、农用塑料薄膜含有重金属元素，建立一个科学合理的生产和使用技术规范，应该限制单位面积农田的数量，品种和施肥方法，更多的有机肥料和生物肥料，加强监测农田的化肥和农药残留。
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土壤重金属污染的来源范文第3篇
一、珠江三角洲土壤污染的现状和特点
广州市曾对珠江三角洲的污灌区进行普查，结果表明，在所有调查点的土壤中，镉、铅、汞、锌等重金属含量均超过广东省土壤背景值，镉含量平均达2.1mg・kg-1，最严重的达640mg・kg-1。土壤污染还引起农作物污染：污染区的稻谷镉含量平均达0.45mg・kg-1，为清灌区的18.8倍，最高达4.7mg・kg-1；铅平均含量达5.81mg・kg-1，为清灌区的24.2倍，最高达11.8mg・kg-1；汞平均含量为0.055mg・kg-1，为清灌区的6.9倍；蔬菜镉含量平均为清灌区的50倍，铬含量平均为清灌区的135倍。
二、珠江三角洲土壤重金属污染原因
珠江口沉积物重金属含量和铅同位素研究表明，近30多年来该区域环境中重金属含量升高主要来自于人为活动，包括工业生产过程和汽车尾气排放。在众多污染因子中，金属矿的开发利用对土壤污染的贡献最为直接。土壤污染问题己对珠江三角洲社会经济发展产生不良影响，如果不及时解决，问题将日趋严重，且制约地区社会、经济的持续发展和现代化的进程。然而，这个地区的土壤污染的特殊性使得污染治理也具有特殊的困难。珠江三角洲是土壤重金属污染敏
感区域，该地区具有丰富的水热资源，植物生长旺盛，而这必然导致重金属土壤-植物传输量大，因而土壤重金属通过食物链传递而对人健康影响的风险较大，同时，基于亚热带气候和成土母质，该地区土壤风化程度高，导致该区土壤以带可变电荷的低pH土壤为主，总体上土壤缓冲性能很差，对重金属固定的能力极其有限，因而导致土壤中重金属的活性高，易于被植物吸收，继而沿食物链传递，对当地居民健康具有严重的潜在危害。
三、珠江三角洲土壤重金属污染控制与修复策略
1.稳定生态系统的构建
重金属污染土壤修复技术的研究是目前环境土壤学研究的重点领域之一，涉及土壤学、植物科学、农学和分子生物学等。生态恢复主要针对严重污染土壤，以植被重建为核心技术，涉及特殊遗传资源(耐(抗)重金属基因)的挖掘、重金属生物吸收和耐受机理研究，以及特殊生物资源的开发利用．有利于植被重建的辅助技术(如共生微生物、基质改良措施)的研发也有很多工作尚待开展。已有研究表明，重污染场地，如矿区，植被重建、生态恢复的主要限制因子有重金属污染，养分贫瘠和不良的土壤物理性质等。生态恢复工程方面需要加强“生态设计”的研究，也就是运用生态学原理，通过研究扰动、广东污染环境中植被的演替规律，植被与地下生态过程的相互作用，探索重污染场地的生态重建理论与方法。这方面的研究包含基础理论研究、野外试验，并且需要相关学科之间的交叉，在开展“生态设计”研究的过程中需要思考的问题是，如何更好地向自然界学习，了解关键物种抵抗重金属污染的机理，挖掘这些植物的遗传潜力。
2.化学控制技术
化学控制技术是通过向土壤添加修复材料，改变土壤pH，增加吸附点位和促进重金属离子与土壤其它组分(包括修复材料)的共沉淀等过程而降低重金属生物有效性的技术．由于目前还缺乏经济高效的手段将污染物从土壤中移走，如何通过改变土壤物理化学性质来降低污染物向食物链迁移是降低土壤污染风险的重要途径。如上所述，在珠江三角洲地区以可变电荷土壤为主，而且土壤pH通常比较低，另一方面，由于这些土壤具有弱的缓冲性，因此利用土壤修复剂(改良剂)改变土壤中重金属的生物有效性的余地比较大，从而可以达到大大降低污染物在植物体内的积累，降低当地居民通过食物链摄入重金属的量．我们的研究表明，向污染土壤中添加含磷物质，如骨碳、磷肥和羟基磷灰石等可以显著增加土壤中残渣态铅，降低蔬菜体内铅的积累。今后需要加强新型可持续土壤添加材料的研发及其作用机理研究，特别是利用一些废弃物生产价廉物美的修复材料，将循环经济与土壤污染控制／修复相结合。同时，由于化学修复不能将污染物从土壤中移走，因此今后需要着力研究土壤中重金属固定机制，被固定重金属在土壤中的稳定性以及环境因子对重金属在土壤中稳定性的影响。
3.生物控制技术
通过挖掘作物遗传潜力，培育对污染物具有低积累和低转移的作物新品种，对于在中低污染土壤上维持农业生产发展具有实际意义．根据目前国内外的研究进展，可望在以下几个方面来挖掘作物遗传潜力：1)重金属在根际钝化机制(包括植物．微生物的联合机制)与强化途径；2)植物细胞壁的过滤机制，包括细胞壁组成对重金属吸收积累的影响及其可能的调控原理；3)植物细胞内重金属区隔化(液泡储存)的机制及其遗传改良途径．这些基础研究对于筛选和培育特殊作物材料和安全高产农作物品种至为重要．由于这些研究涉及土壤学，植物生理学、遗传育种学和分子生物学，因此必须强调多学科协同作战。
4.污染源的控制
切断重金属污染源是削减、消除重金属污染的有效措施。应尽可能地避免工矿企业重金属污染物的任意排放，尽量避免重金属输入土壤环境。污染源的控制包括：控制含有重金属的有害气体和粉尘的达标排放；严格执行污灌水质标准和控制污水达标排放；控制矿质肥料中的重金属含量；严格控制随农药进入土壤环境中的重金属；控制污泥、垃圾等固体废物的排放和使用；发展清洁生产工艺等措施控制污染源。
总之，对于土壤污染的控制策略，需要尽快转变地区经济增长方式；加强宣传教育，提高全社会的可持续发展意识；打破行政区域束缚，加强区域整体协调；合理利用和节约资源，建立资源节约型经济体系；加强立法和管理，切实保护环境。除了政策上的保障外，更重要的一点是污染土壤的管理和污染控制有赖于相关环境技术的研发，因而加强相关基础科学研究，发展具有可操作性土壤污染控制与修复技术已成为珠江三角洲实现可持续发展的必经之路。
参考文献：
土壤重金属污染的来源范文第4篇
关键词：城市土壤；污染；重金属；植物修复
收稿日期：2012-02-02
作者简介：周凤蓉（1976―），女，四川彭州人，农艺师，主要从事农产品检测工作。
中图分类号：X703.1
文献标识码：A
文章编号：1674-9944(2012)02-0129-03
1 引言
随着城市化进程的加快,城市环境正经历着巨大的考验。交通工具排放的废气、工矿企业的污染、居民的生活垃圾,都成为了城市环境恶化的直接或间接的原因。尤其是城市土壤,遭到不可逆转的生态破坏，因此如何有效地修复和利用被污染土壤是城市建设中不可回避的现实问题。
2 城市土壤污染现状
2.1 城市土壤污染的主要成分
土壤污染物降低了土壤的可利用性,当土壤中的有毒污染物浓度超过一定界限,就会造成植物的死亡或生命的强度降低。20世纪中期以来,人们开始对城市土壤的污染物来源、主要成分等进行研究。土壤污染物包括了有机污染物和无机污染物,无机污染物的主要种类是重金属、硝酸盐类、磷酸盐类、酸、碱、盐类、卤化物等。
交通污染对城市的表层土壤,尤其是干道两侧土壤的有机污染和重金属污染是显著的。Fe、Co两种元素的含量主要受成土母质的影响,而无论公园还是道路两侧,土壤中锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)的量除了受到交通污染的影响外,还受城市工业粉尘等其它污染的影响。
2.2 重金属污染研究进展
重金属是指比重在4.0～5.0以上约45种金属元素,如Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等。由于As和Se的毒性和某些性质与重金属相似,所以将As、Se也列入重金属范围内。城市中的交通、工矿业、燃煤、生活垃圾等一系列因素构成了城市土壤污染物的主要来源,就无机污染物的重金属而言,主要集中于Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等。
城市土壤铅污染的成因,可以分为两部分,一部分来源于成土母质,另一部分则为外源的人为输入。成土母质是城市土壤中铅含量的重要来源,是决定城市土壤中铅含量与分布特征的重要因素之一。通常条件下,自然土壤(受人为活动影响较小的土壤) 中铅的浓度较低,外源人为输入才是城市土壤铅污染的主要成因。Pb污染主要来自汽车废气、冶炼、制造及使用铅制品的工矿企业。汽车使用的含铅汽油中常加入四乙基铅作为防爆剂,在汽油燃烧中四乙基铅绝大部分分解成无机铅盐及铅的氧化物,随汽车尾气排出。城市的交通污染因此也成为城市表层土壤中铅污染的主要来源。汽车尾气中的Pb在距离道路边缘320m附近的地方还能够在表层土壤中被检测到,相关数据显示Pb在表层土壤中的含量高于Cd,并且Pb与Hg在城市表层土壤中含量具有一定的相关性。从重金属在土壤中的赋存形态来看,有研究发现,南京市城市表层土壤Pb以残渣态和铁锰氧化物结合态为主,各形态所占比例为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态。铅是有害元素,人体铅中毒可以引起多种症状,主要累及造血系统、消化道,晚期则累及神经系统,以致脑受到损害,即使低浓度吸收,对儿童智力也有潜在的不良影响。
镉(Cd2+)是一种生物毒性极强的重金属元素,在自然界中以化合物的形式存在。主要矿物为硫镉矿(CdS),与锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿共生。土壤中镉的来源主要有两个方面:一是来源于土壤的母质,而镉在石灰岩中的含量最高,在河湖冲击物中次之,其他的母质中居中,而且质量分数变化不大；二是人为污染导致环境中Cd的富集,如有色金属矿产开发和冶炼排出的废气、废水和废渣；煤和石油燃烧排出的烟气也是Cd污染源之一。此外,含Cd肥料、杀虫剂、塑料、电池等都可能引起Cd污染。镉非人体的必需元素,其对人体健康的危害主要来源于工农业生产所造成的环境污染。镉对肾、肺、肝、、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性,被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危害人体健康的有毒物质。20世纪60年代初期,日本富山神通川流域发生了“骨痛病”公害事件,其患病原因就是由于当地居民长期食用了含Cd废水污染土壤所生产的“镉米”所致。Cd是植物生长的非必需元素,环境中Cd含量过高会影响植物的生长发育,对植物产生毒害作用。在许多植物中已经发现,Cd影响植物对大量元素K、P吸收和利用,如干扰冰花(Mesembry anthemum crystallinum)对K吸收和利用。Cd等重金属降低了椰子(Cocos nucifera)叶P含量,也会引起植物对Zn、Mn、Cu和Fe等矿质微量元素吸收的紊乱。
重金属污染的严重性及重金属在土壤中的环境行为并不完全取决于其总量,而是取决于其化学形态,而且,在不同土壤条件下,其毒性有一定差别。在对城市土壤饱和离心液的研究发现,59%以上的溶解态Cd是以自由离子形式存在,溶解态的Pb则主要以有机结合态的形式存在。此外,有研究表明,重金属污染胁迫下,植物体内的保护酶(如SOD、POD、CAT)的活性可能表现为低浓度水平下的上升和高浓度水平的抑制现象,同时也会影响可溶性蛋白、糖及脯氨酸的含量,导致膜脂过氧化物(MDA)的累积。
3 植物在土壤修复中的应用
1983年美国科学家Chaney首次提出了植物修复技术的概念。 广义的植物修复技术包括利用植物修复重金属污染土壤，利用植物净化水体和空气，利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系净化环境中有机污染物等。通常所说的植物修复是指将某种特定植物种植在重金属污染的土壤上,而该种植物对土壤中污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理后即可将该种金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的。
对于重金属污染的土壤,现行的修复技术有气提法、生物修复法、淋洗法、客土法等,但这些技术容易造成二次污染、破坏自然生境,而且成本也较高。通过绿色植物对重金属的富集来进行污染土壤的修复理论上是可行的,利用积聚、络合、挥发、降解、去除、转化或者固定等机制来处理污染物,相对于常规微生物修复,除了可以通过植物过程固定积聚污染物,阻止污染物随水流和风尘而扩散外,植物本身作为天然自养系统,也能够向根际微生物提供营养,保证微生物生长和一定的微生物群落,从而能够进一步使污染物脱毒。欧美等一些国家通过柳树短轮伐矮林化栽培模式修复Cd等重金属污染,生物质用作生物能源,把可再生能源生产和植物修复结合起来,取得显著的生态效益与经济效益。
植物修复是植物、土壤和根际微生物相互作用的综合效果,涉及土壤化学、植物生理生态学、土壤微生物学和植物化学等多学科研究领域。对于重金属污染土壤和水体的植物修复技术主要包括了植物固定、植物提取、植物挥发和植物过滤4种类型。植物提取是植物修复的主要途径,利用超积累植物将土壤中的有毒金属提取出来,转移并富集到植物地上可收割部位,从而减少土壤中污染物的量,另一方面,改善植物矿质营养状况也可以促进植物对重金属的忍耐和吸收,提高植物修复效率。超富集植物是指那些能够超量富集重金属的植物,也称超积累植物,通常是一些古老的物种,在长期环境胁迫下诱导、驯化的一种适应变突体,生长缓慢,生物量小。同时超富集植物具备以下3个特征:植物地上部分(茎和叶)重金属含量是普通植物在同一生长条件下的100倍；植物地上部分重金属含量大于根部该种重金属含量；植物的生长没有出现明显的受害症状且地上部富集系数(Bioaccumulation factor),即植物体内某种元素含量/土壤中该种元素浓度)大于1。从已报道的修复植物来看,大部分采取野外采样法,即到重金属污染较为严重的矿区及周围地区采集仍能正常生长的植物(耐性较强的植物),并分析其各部位的重金属含量,涉及藻类植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物,既有草本植物,也有木本植物。
植物修复技术也有一定的局限性,主要体现在以下几个方面:超积累植物的生长速度缓慢和生物量小；土壤中重金属的生物有效性低,重金属一旦进入土壤,将通过沉淀、老化、专性吸附等物理、化学过程成为难溶态,而溶解态和易溶态才是植物吸收的主要形态，因此,重金属的生物有效性往往是植物修复效率的限值因素；植物修复具有专一性,一种植物往往只作用于1种或2种特定的重金属元素,对土壤中其他浓度较高的重金属则表现出中毒症状；植物修复具有耗时长和修复范围有限的缺点。
Pb具有较高的负电性,被认为是弱Lewis酸,易与土壤中的有机质和铁锰氧化物等形成共价键,不易被植物吸收,加入到土壤中的螯合物与Pb结合后阻止了Pb的沉淀和吸附,从而提高了Pb的可提取性,但随之带来的潜在环境风险问题也不容忽视。在以野胡萝卜(Daucus carota)和野生高粱(Sorghum bicolor)为试验材料,对Cd污染土壤的植物修复研究表明,不同植物对重金属的耐受能力是不同的,受Cd毒害的程度也是不同的。此外,土壤中Cd有效性与土壤pH有密切关系,随着土壤pH的降低,植物体内的Cd含量也会增加。在盆栽试验Cd污染土壤的研究中认为,低水平Cd处理对油菜的株高、干质量、叶绿素含量等有轻微的促进作用,而高水平Cd则表现出抑制作用。
4 结语
土壤是人类赖以生存、发展的主要自然资源之一,是生态环境的主要组成部分。土壤具有重要的生态、经济及战略意义。然而这些年来随着我国经济建设的迅速发展、农业化进程的加快、化学制品在农业生产中的集约使用,对土壤的开发强度越来越大,向土壤排放污染物也越来越严重。当前,我国的耕地、工矿区、城市都存在较严重的土壤污染问题。土壤污染不但直接导致农作物的污染减产,而且降低了生物品质,危害人畜健康。土壤中的污染物还会在水力和风力的作用下分别进入大气和水体恶化人类的生存环境,引发其他生态环境问题。因此,防治土壤污染,保护有限的土地资源,确保土地安全已成为当务之急。
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土壤重金属污染的来源范文第5篇
【关键词】土壤污染；重金属；治理方法
土壤，为人类提供生存所需的自然环境，为农业生产提供必要的资源。我们所面临的许多问题，诸如环境问题、粮食问题、资源问题等等，都和土壤息息相关。自上世纪20年代以来，工业发展，导致金属产量急剧增加，进而导致重金属环境污染问题。含有重金属的污染物通过多种方式进入土壤，导致土壤重金属污染问题。现在，很多发展中甚至发达国家，都面临着土壤污染问题。这一问题的日益严重，也引起了人们的广泛关注。因此，本文将围绕土壤重金属污染的现状、治理方法等方面展开。
1.我国土壤重金属污染的现状
目前，我国大陆受到重金属污染的耕地面积约为2000万公顷，大约占耕地总面积的1/5。其中，受矿区污染的耕地面积约200万公顷，受石油污染的耕地面积约500万公顷，受固体废弃物堆放污染的耕地面积约5万公顷，受“工业三废”污染的耕地面积约1000万公顷，受污水灌溉的耕地面积约330万公顷。由于土壤污染，我国农业粮食产量每年减少约1300万吨，更为严重的是，因为受到污染，土壤的多种功能，如营养功能、净化功能、缓冲功能、有机体的支持功能等功能正在逐渐丧失。
2.土壤重金属污染的后果
第一、土壤污染导致耕地资源短缺。
第二、土壤污染威胁人、畜的身体健康。
第三、土壤污染阻碍农业生产的发展。
第四、土壤污染会导致其他的环境污染问题。
第五、土壤污染危及子孙后代的利益，阻碍农村经济的健康、持续发展，不利于国家经济的可持续发展。
3.土壤重金属污染的治理
3.1物理防治
物理防治主要采取排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。不同地区应采取不同的措施：
（1）污染严重的地区，适合采取排土、换土、去表土、客土等措施。这些措施可以从根本上去除土壤中的重金属污染物。具体方法：将重金属重污染地区的土壤放到高温、高压的条件下，使之变成的玻璃态物质，然后将重金属固定在玻璃态物质中，进而达到去除重金属污染物的目的。这种方法可以在根本上去除土壤中的重金属污染物，而且见效迅速，但这种方法工作量大、费用高。因此，这种方法常被用在重金属重污染地区的抢救性修复工作中。
（2）污染较轻的地区，适合使用深耕翻土这种方法。这一方法可以降低土壤表层的重金属含量。
3.2化学防治
化学防治的方法很多，如：
3.2.1添加重金属改良剂
在土壤中添加一些处理重金属污染时的常用到的改良剂改良剂，诸如磷酸盐、石灰以及硅酸盐等。它们可以和土壤中的重金属污染物发生化学反应，进而生成难溶化合物，从而减少土壤和植被对重金属污染物的吸收。
3.2.2施加重金属螯合剂
土壤中的重金属大都吸附于土壤固体表层，因而土壤溶液中的重金属含量相对较少，所以，我们可以在土壤中施加重金属螯合剂。这样做可以提高土壤中重金属的有效态，更易于流动、吸收。
3.2.3施用重金属拮抗剂
在土壤中，重金属元素之间有拮抗作用。我们可以利用一些对人体没危害甚至是有益的金属元素的拮抗作用，减少土壤中重金属的有效态。所以，在轻度污染的土壤中、施加少量的有拮抗性的金属元素，将能起到很好的防治作用。
3.3生物防治
生物防治，可以采取以下措施：
3.3.1植物吸收
可以通过植物的吸收作用来减少土壤中的重金属污染物含量。这类植物很多，如羊蕨属植物、笕科植物等，这些植物对土壤中的重金属的吸收率可达到100%。
3.3.2微生物降解
使用清洗剂将土壤表层附着的重金属解吸到土壤溶液中，然后随着清洗液一起流入预定的水体中，并和微生物发生作用，从而实现消除土壤中重金属的目的。
3.3.3生物防治很多优点，如效果好、没有二次污染、费用低、易管理、易操作等，因此受到人们的普遍重视
3.4农业生态防治
农业生态防治，可以采取以下措施：
3.4.1控制土壤的氧化―还原条件
在浸水的土壤中，重金属常常以难溶态的硫化物的形式存在。所以，控制土壤中的水分和氧化―还原电位，在作物壮籽期间，保证土壤处于一个相对稳定的水淹期，就可以减少植物吸入的重金属含量，进而减少果实和籽中的重金属含量。
3.4.2改变作物品种
改变作物品种，也可以在一定程度上降低土壤中的重金属含量。如：在受污染较严重的地区，种植花卉和经济林目等；而在受污染较轻的地区，种植耐重金属性较强强的作物，如改旱地为水田，或者旱地、水田进行轮作，以调整PH、EH，从而降低土壤中重金属的有效性。
目前，以上列举的治理土壤重金属污染问题的技术还不能被广泛地应用，其原因有成本过高、实地应用的经验不足、处理效果不稳定等。随着科学技术的发展，开发、研究工作的深入与完善，这些治理方法一定可以日趋完善，并被广泛运用。
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