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關鍵詞：綠地土壤；重金屬；環(huán)境質量評價；長春市

中圖分類號：X825文獻標識碼：A文章編號：0439－8114（2011）12－2421-03

Heavy Metal Pollution in Green Space Soil of Chaoyang District, Changchun City

LIU Gang，JIN Yan－ming，HU Hao

（Graduate School of Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）

Abstract： To investigate the soil heavy metal pollution status of several important function zones in Chaoyang district， Changchun city， 15 soil samples were collected from community， schools， squares， parks and street． Analyses on physicochemical properties including pH， soil organic matter， available N， available P and available K were conducted． The content of heavy metals（Cu，Zn，Pb，Cd） in soil samples was determined by atomic adsorption spectrophotometry． Adopting the single factor index and Nemerow multi－factor index methods， the pollution indices were calculated to assess the pollution extent． Cu pollution index of sample area C1 （Nanhu square）， E1 （Jiefang road） and E2 （Kaiyun street） were higher and the maximum of them were 2．03， which showed that these areas were in the status of light Cu pollution． All pollution factors in other areas were potential． The evaluation result of Nemerow synthetic pollution index method indicated that all soil in sample areas was slightly polluted． The pollution sources of heavy metals were mainly large－scale enterprises， then some ordinary enterprises．

Key words： green land soil； heavy metal； evaluation of soil environmental quality；Changchun city

長春市是我國重要老工業(yè)基地之一，目前基本形成以交通運輸設備制造業(yè)為主體、門類比較齊全的工業(yè)體系。隨著社會的不斷進步，工業(yè)的發(fā)展和人口的增加，長春市土壤已受到一定程度的重金屬污染［1］。相關研究表明，交通運輸、工業(yè)排放、市政建設和大氣沉降等造成城市綠地土壤重金屬的污染越來越嚴重［2，3］。土壤中的重金屬不僅影響和改變城市土壤的生態(tài)功能，危害人體健康，而且制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。

由于城市綠地土壤的研究報道較少，且多數(shù)是以較大范圍的城市和農村土壤相結合進行調查研究，而對城市中單獨一個區(qū)域還很少有人進行過系統(tǒng)的分類調查。為此，以長春市朝陽區(qū)綠地土壤按不同功能區(qū)特點進行分區(qū)，在功能分區(qū)典型的地點進行采樣，通過相關的試驗和分析，試圖了解不同的功能區(qū)土壤重金屬污染情況、污染特征、污染的空間分異性，為長春市的城市園林綠化和養(yǎng)護提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1．1樣區(qū)的選擇

樣區(qū)設置在長春市朝陽區(qū)，按功能區(qū)劃分選擇有代表性的土壤，分別為A．小區(qū)、B．學校、C．廣場、D．公園、E．街路，共采集了150個混合土樣，具置見圖1。

1．2土樣的采集、處理與分析

根據(jù)城市土壤特點，選擇代表性功能區(qū)進行采樣，在選定區(qū)域上以“S”形選擇9個點，在各點取0～20 cm土層土樣，在塑料薄膜上將各點土壤均勻混合，用四分法逐次棄去多余部分，最后將剩余的1 kg左右的平均樣品裝入樣袋，帶回實驗室。土壤樣品經(jīng)風干、磨細過篩（1.00 mm、0．25 mm土壤篩），用于測定土壤pH值（電位法）、有機質（重鉻酸鉀容量法――稀釋熱法：K2Cr2O7－H2SO4）、土壤速效磷（Olsen法：0．5 mol／L NaHCO3，pH值8．5）、速效鉀（1 mol／L NH4OAc，pH 值7．0）、土壤重金屬元素Cu、Cd、Pb、Zn的濃度（HF－HClO4消煮法）［4］。

2結果與分析

2．1土樣理化性質和重金屬濃度

城市綠地土壤多為攪動的深層土、建筑垃圾土、回填土等，其土層變異性大，呈現(xiàn)巖性不連續(xù)特性，導致不同土層的有機質含量、pH值、容重及與其有關的孔隙度、含水量有顯著差異。城市土壤土層排列凌亂，許多土層之間沒有發(fā)生學上的聯(lián)系，多為沙石、垃圾和土所組成，有機質含量少［5］。土樣理化性質測定結果見表1，重金屬濃度比較見圖2。

從各土樣采集地點的功能區(qū)劃分來看，E1、E2、E3號街路綠地土壤的pH值、容重較高；D1、D2、D3號公園綠地土壤的孔隙度、含水量、有機質、速效氮、速效磷、速效鉀相對較高，這與公園土壤所處的生態(tài)環(huán)境有一定的關系。

從各土樣采集地點的功能區(qū)劃分來看，E1、E2號街路的Cu、Cd重金屬含量都較高，A1、A2號居住小區(qū)的土壤含Zn量較高，C1、C2號交通要塞的土壤含Pb量較高。

2.2評價方法

土壤污染評價是土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價的核心部分，主要包括單項（單因子）污染評價和多項（多因子）污染綜合評價［6］。

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2．2．1單項污染分級指數(shù)法污染分級標準參考吉林省地質調查院《東北平原長春經(jīng)濟區(qū)區(qū)域環(huán)境地球化學調查與評價》項目報告，以測區(qū)土壤地球化學背景為基礎，借鑒國家土壤環(huán)境質量標準，確定污染分級標準。以測區(qū)背景上限為重金屬元素累積起始值（Xa），國家土壤環(huán)境質量標準的二類標準作為污染起始值（Xc），土壤環(huán)境質量標準的三類標準作為重污染起始值（Xp）（表2）。

污染分級指數(shù)是指某一污染物影響下的環(huán)境污染指數(shù)，可以反映出各污染物的污染程度。根據(jù)公式（1）計算出的單項污染分級指數(shù)，對單項污染程度進行分級。

Ci≤Xa時，Pi＝Ci／Xa

Xa＜Ci≤Xc時，Pi＝1＋（Ci－Xa）／（Xc－Xa）

Xc＜Ci≤Xp時，Pi＝2＋（Ci－Xc）／（Xp－Xc）（1）

Ci≥Xp時，Pi＝3＋（Ci－Xp）／（Xp－Xc）

式中，Pi為污染分級指數(shù)，Ci為土壤中污染物i的實測濃度值，Xa為累積起始值，Xc為污染起始值，Xp為重污染起始值。土壤單項污染指數(shù)評價標準見表3。

2．2．2內梅羅綜合污染指數(shù)法單項污染分級指數(shù)法評價長春市土壤重金屬污染狀況，只能分別了解每種重金屬在長春市表層土壤的污染狀況。內梅羅綜合指數(shù)法評價長春市土壤重金屬污染狀況則可以了解這4種重金屬在長春市表層土壤的綜合污染狀況。

為了突出環(huán)境要素中濃度最大的污染物對環(huán)境質量的影響，采用內梅羅綜合污染指數(shù)法對研究區(qū)土壤重金屬污染進行綜合評價［6，7］，計算公式為：

P綜＝［（Pimax2＋Piave2）／2］1／2 （2）

式中，P綜為內梅羅綜合污染指數(shù)，Pi為單項污染分級指數(shù)，計算公式見公式（1），Pimax為所有元素污染指數(shù)最大值，Piave為所有元素污染指數(shù)平均值。內梅羅綜合污染指數(shù)反映了各種污染物對土壤的作用，同時突出了高濃度污染物對土壤環(huán)境質量的影響，可按內梅羅綜合污染指數(shù)劃定污染等級，其中土壤污染評價標準見表4。

2．3土壤重金屬污染評價

評價方法采用單項污染指數(shù)法和內梅羅綜合污染指數(shù)法。內梅羅綜合污染指數(shù)全面反映了各污染物對土壤污染的不同程度，同時又突出高濃度對土壤環(huán)境質量的影響，因此用來評定和劃分土壤質量等級更為客觀。評價結果見表5。從表5中的單項污染分級指數(shù)可以看出，樣區(qū)A3、B1、B2、B3的土壤Cd質量等級為清潔，樣區(qū)C1、E1、E2的土壤已受到Cu的輕污染；其他樣點的各項污染因子為潛在污染。從各樣區(qū)綜合污染指數(shù)可知，土壤均受到輕度污染，這是由于樣區(qū)周圍沒有較大規(guī)模的重金屬污染企業(yè)，而其他污染源的污染也應得到足夠重視，如汽車尾氣中的Pb、居民生活垃圾中的Zn等。E1、E2的綠地土壤如果不進行適當?shù)酿B(yǎng)護管理，慢慢也會變成重度污染。

對各功能區(qū)重金屬單項污染平均值進行比較，Cu單項污染的大小順序為小區(qū)＜學校＜公園＜廣場＜街路；Zn單項污染的大小順序為學校＜廣場＜街路＜公園＜小區(qū)；Pb單項污染的大小順序為小區(qū)＜學校＜公園＜廣場＜街路；Cd單項污染的大小順序為學校＜小區(qū)＜公園＜廣場＜街路；各功能區(qū)重金屬平均值綜合污染進行比較，其大小為學校＜小區(qū)＜公園＜廣場＜街路。

3結論與討論

1）長春市朝陽區(qū)表層土壤中各重金屬元素含量變化范圍較大，表明城市表層土壤中重金屬元素已在一定程度上受到人為源輸入的影響，但與其他開發(fā)歷史較長的城市相比，長春市城區(qū)表層土壤中重金屬元素含量總體上較低。

2）分析結果表明，長春市城區(qū)表層土壤中不同重金屬來源存在著差異，其中Cu、Pb和Zn主要來自交通污染；而工業(yè)污染和居民生活污染也不容忽視，Cd主要來源于工業(yè)源及化肥施用。

3）試驗選取具有代表性樣區(qū)，其結果反映朝陽區(qū)目前總體的重金屬污染的現(xiàn)狀，但還需對多種樣品（如土壤樣品、大氣干濕沉降樣品、水樣品、植物樣品、有機樣品等）進行綜合分析研究，想要更加準確地反映該區(qū)的土壤質量，需要更進一步的詳細調查。因此，在進行重金屬源解析時應該結合各元素含量的空間分布特征及其周圍環(huán)境狀況進行更加詳細的研究。

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>> 淮南謝橋塌陷區(qū)表層土壤重金屬污染分布特征與現(xiàn)狀評價研究 城市表層土壤重金屬污染分析 城市表層土壤重金屬污染分析模型 基于因子分析法的城市表層土壤重金屬污染模型 關于城市表層土壤重金屬污染的數(shù)學模型分析 城市表層土壤重金屬污染的因子分析 城市表層土壤重金屬污染來源與分布問題 利用高斯模型和尺度空間理論分析表層土壤重金屬污染 表層土壤重金屬污染源的分析方法 基于表層土壤重金屬污染分析的數(shù)學模型 貴州麥西河沉積物及土壤中重金屬分布特征及污染評價 城市表層重金屬污染的綜合評價 成都平原典型菜園土重金屬含量的空間分布特征 海南昌化鉛鋅礦廢棄地重金屬污染評價及其空間分布特征 臥龍湖沉積物中典型重金屬污染評價及其空間分布特征 地表層土壤重金屬污染傳播模型 灌溉水—耕作土壤—化肥—作物生態(tài)系統(tǒng)中重金屬鎘的分布特征 煤矸石充填型重構土壤中重金屬的生物遷移及分布特征 商洛茶葉和產地土壤重金屬元素含量及分布特征研究 畜禽養(yǎng)殖廢水灌溉土壤中重金屬分布特征研究 常見問題解答 當前所在位置：l，2011-09-09.

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【關鍵詞】土壤；鉻污染；來源；修復技術

土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。但是隨著工礦業(yè)的迅速發(fā)展，土壤重金屬污染已日益嚴重，污染土壤中的重金屬主要有汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、鐵、錳、鋅等，本文將以重金屬鉻污染為例來介紹土壤重金屬污染的危害和修復技術。

1.土壤中重金屬鉻的來源

鉻和鉻鹽作為重要的工業(yè)原料，主要用于化工、冶金、制革、電鍍等行業(yè)，在國民經(jīng)濟的建設中起著重要的作用，這些工業(yè)部門分布點多而廣，每天排出大量含鉻廢水和廢氣，因此污染環(huán)境的鉻主要來自于含鉻金屬工業(yè)部門排放的“三廢”，其中，大氣和水是污染土壤的媒介，大氣污染物通過降水、沉降、溶解進人土壤，水中的污染物通過排污、灌溉及地下水污染土壤。土壤中重金屬鉻的污染來源主要有以下幾種：

1.1大氣中重金屬格的沉降

從工業(yè)區(qū)吹來的大氣中含鉻顆粒的沉降或被含鉻污染物被雨水沖刷到土壤中是土壤中鉻污染的主要來源之一。

1.2農藥、化肥和塑料薄膜的使用

由于傳統(tǒng)無機磷肥的使用，進而導致土壤重金屬Cd、Cu、Cr、Zn、Ni的污染。此外，重金屬元素是肥料中報道最多的污染物，我國磷肥中含有較多的有害重金屬，肥料中Cr、Pb、As元素的含量較高，而土壤的環(huán)境容量（Cr、As）又較低，因而使用這些廢料可能會引起土壤中Cr、As的較快積累，引起土壤中重金屬鉻的污染。

1.3污水灌溉

河水和灌溉用水中鉻的沉淀被土壤吸附是土壤中鉻的來源之一，含鉻灌溉用水中的鉻只有0.28%～15%為作為吸收，而85%～95%累積在土壤中，并肌膚全部集中于表土中。

1.4其他來源

污泥及城市垃圾中含有大量的有機質和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，但同時也含有大量的重金屬，隨著市政污泥進人農田，使得農田中的重金屬的含量在不斷提高；此外，金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等，都有可能被溶出，形成含重金屬離子的廢水，隨著廢水的排放或降雨而使其帶人到水環(huán)境（如河流等）中或直接進人土壤，這些都可以直接或間接地造成土壤重金屬污染。

2.壤重金屬鉻污染的危害

2.1 對人體健康的危害

鉻在土壤中主要有兩種價態(tài)：Cr6+和Cr3+。兩種價態(tài)的行為極為不同，前者活性低而毒性高，后者恰恰相反。Cr3+主要存在于土壤與沉積物中，Cr6+主要存在于水中，但易被Fe2+和有機物等還原。鉻的毒性與其賦存形態(tài)有極大關系， 環(huán)境中Cr （III ） 由于不易進人細胞， 被認為是基本無毒的， 因此鉻的毒性及危害主要來自于Cr （VI ），Cr （VI ） 化合物毒性比Cr （III ） 高10 倍左右， 水溶性Cr （VI ） 被列為對人體危害最大的八種化學物質之一， 是美國EPA 公認的129 種重點污染物之一， 同時也是國際公認的三種致癌金屬物之一。工人在接觸、吸人或攝人Cr （VI ）或其化合物后， 會出現(xiàn)以下毒性危害： 如皮炎、過敏性和濕疹性皮膚反應、皮膚和粘膜潰瘍、鼻中隔穿孔、過敏性哮喘、支氣管癌、肺癌、胃腸炎、咽炎及肝、腎的損害 。實驗表明， 六價鉻化合物具有免疫毒性、神經(jīng)毒性、生殖毒性、腎臟毒性及致癌性等。

2.2 對植物的影響

鉻在植物中的存在具有普遍性。微量元素Cr 是植物生長發(fā)育所必需的， 缺乏Cr 元素會影響植物的正常發(fā)育， 但體內積累過量又會引起毒害作用。通過對葉綠蛋白、葉綠素中鉻的研究發(fā)現(xiàn)一定形式、一定數(shù)量的鉻對植物生長可起到促進作用， 能增強光合作用并提高產量； 但過量的鉻將引起花葉癥、黃瓜癌、雍菜瘤、菠蘿瘤等， 此外， 過量的鉻會抑制水稻、玉米、油菜、棉花、蘿卜等作物的生長。在鉻污染條件下，小白菜的葉綠素值的下降趨勢最為明顯，如圖1所示，隨著土壤中鉻濃度的升高，小白菜葉綠素的合成逐漸受抑制。

3.土壤中重金屬鉻污染修復技術

目前土壤中重金屬鉻的污染治理主要有兩條思路：一是改變鉻在土壤或沉積物中的存在形態(tài)，將Cr（Ⅵ）還原為毒性相對較小的Cr（Ⅲ），降低其在土壤環(huán)境中的生物可利用性；二是將鉻從土壤或沉積物中清除。圍繞這兩條思路，國內外發(fā)展出一系列修復技術，如固定化/穩(wěn)定化、淋洗法、洗土法、電動力學修復法、化學還原法、植物修復、微生物修復。

3.1固定化/穩(wěn)定化

固定/穩(wěn)定化是向鉻污染的土壤中加人固化/穩(wěn)定化劑（也可以輔以一定的還原劑，用于還原Cr（Ⅵ）），通過吸附、離子交換、絡合以及氧化還原等作用等Cr（Ⅵ）轉化為難溶、低毒性的物質，使其不再向周圍環(huán)境遷移。如Poletini等將Cr（Ⅲ）含量為500mg/kg的土壤與水泥、Ca（OH）2混合，7d后Cr（Ⅲ）被有效固定。但該方法需將土壤挖掘出來，成本較高，處理效果有待進一步提高。

3.2 淋洗法

一般污染土壤所含鉻為水溶Cr（Ⅵ），是被土壤顆粒表面吸附的水溶性鉻酸鹽，或溶解在土壤（毛細管）孔隙水中的鉻酸鹽。當沒有新的鉻酸鹽進人土壤時，隨著雨水、地下水或人工回灌水的不斷溶解淋洗，加上人為泵出處理，土壤中水溶性鉻酸鹽將逐漸洗脫離開土壤，最終使土壤中的Cr（Ⅵ）含量符合無害化要求，其中，泵出處理主要是將洗脫水抽送至地面裝置，利用吸附法或氧化還原沉淀法去除洗脫水中的Cr（Ⅵ），凈化后的水可繼續(xù)回灌淋洗土壤。

雖然淋洗法已在去除土壤/沉積物中有機物的污染方面已有大規(guī)模的應用，但在重金屬污染修復方面的應用仍有限，而且淋洗法僅適用于高滲透性土壤/沉積物，對含水率達到20%-30%以上的粘質土/壤土效果不佳?；瘜W清洗法雖然費用較低，且操作人員不直接接觸污染物，但僅適用于砂壤等滲透系數(shù)大的土壤，而且引人的清洗劑易造成二次污染。

3.3 化學還原法

化學還原法是利用還原劑如鐵屑、硫酸亞鐵或其他一些價格便宜、容易得到的化學還原劑將污染土壤/沉積物中的Cr（Ⅵ）還原成Cr（Ⅲ），形成難溶的化合物，從而降低鉻在土壤環(huán)境中的遷移性和生物可利用性，包括原位和異位修復兩種。常用的還原劑有硫酸亞鐵（FeSO4）、多硫化鈣CaS5、焦亞硫酸鈉/亞硫酸氫鈉（Na2S04/NaHSO3）、石灰等。

可滲透反應柵技術（Permeable reactive barrier，PRB）是一類原位修復污染土壤/沉積物及地下水的新型技術，其中，膠態(tài)FeO-PRB技術可以有效地修復鉻污染土壤和地下水。研究表明，在鉻污染土壤地區(qū)的水流走向下方處挖井或橫溝，然后注人膠態(tài)狀零價鐵粉形成FeO應柵，當Cr（Ⅵ）污染物順著水流經(jīng)過該反應柵時，Cr（Ⅵ）即被還原為沉淀態(tài)的Cr（Ⅲ）。在用PRB修復的重金屬污染物中，以鉻的研究最多，目前已有5個工程完成。

化學還原法成本較低，可實現(xiàn)工業(yè)化應用，但是當Cr（Ⅵ）存在于土壤/沉積物顆粒內部時，退難與還原劑接觸并發(fā)生氧化頰原反應，因而要把這部分六價鉻從土壤中浸出，就需要額外的超量還原劑來還原它。在這個過程中，還原劑有可能被沖走，也可能被其他物質氧化。另外，向土壤中添加的還原劑有可能造成二次污染。因此，土壤顆粒內部的六價鉻的去除是化學還原法的難點。

3.4 有機物還原法

鉻酸鹽是多種有機合成的氧化劑，許多有機物如檸檬酸、酒石酸、草酸是常用的Cr（Ⅵ）還原劑。動物排泄物和動植物遺骸常年累積形成的腐植土、泥炭，含有大量具有強還原性的多種有機酸，它能將土壤中的Cr（Ⅵ）還原為Cr（Ⅲ），且部分有機物還能與Cr（Ⅲ）形成穩(wěn)定的贅合物，從而促進Cr（Ⅵ）的快速還原。

3.5 電動修復法

電動力學修復法是在鉻污染土壤兩端加上低壓直流電場，在各種電動效應（電滲析、電遷移和電泳等）的作用下將鉻遷移到陰極室（Cr3+）或陽極室（Cr6+），最終在電極區(qū)富集，然后再進行回收處理。目前已有大量研究結果表明該技術可用于修復處理重金屬鉻、鉛、鋅等以及酚、甲苯等有機物，但工程應用實例不多。電動修復法主要適用于低滲透性的土壤、大顆粒和小顆粒土壤介質、多相不均勻土壤介質。

3.6 植物修復

植物修復是通過綠色植物來固定、吸收、轉移、轉化和降解有機物，使之轉變?yōu)閷Νh(huán)境無害的物質或者對污染物加以回收利用的一種技術。廣義的植物修復是指利用植物來凈化空氣，或者利用植物及其根際圈微生物體系來凈化污水和治理的污染土壤。狹義的植物修復是指利用植物及其根際微生物體系治理污染的土壤。植物穩(wěn)定、植物提取和植物揮發(fā)是重金屬污染土壤植物修復的三種主要類型。植物修復的運行成本較低，回收和處理富集重金屬的植物比較容易，因此近年來植物修復重金屬污染土壤逐漸得到了重視和發(fā)展。

3.7 微生物修復

微生物修復Cr（Ⅵ）污染土壤主要有吸附和還原兩種方式，但利用微生物吸附法去除土壤中Cr（Ⅵ）的研究較少。微生物還原法即利用土壤中的土著微生物或向污染土壤中補充經(jīng)馴化的高效微生物，通過微生物還原反應，將Cr（Ⅵ）還原為Cr（Ⅲ），從而達到修復鉻污染土壤的目的。微生物修復的優(yōu)點是不需要輸人多的能量，不引人有毒試劑，不會破壞植物生長所需的土壤環(huán)境，而且可以使用沒有生態(tài)風險的生物菌株，是一個很有潛力的技術。

4.結束語

綜上所述，土壤受到重金屬污染的原因復雜多樣。因此，我們詳細分析污染的來源，了解它的危害，不僅要采用多種修復方法對土壤重金屬污染進行防治，更要不斷探索，從實踐中找到新的修復方法，確保我們生活土地的環(huán)境狀況。

參考文獻

篇4

關鍵詞：城市土壤；重金屬污染；土壤環(huán)境

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A

前言

因城市土壤吸收了工業(yè)污染源、燃煤污染源及交通污染源等釋放的重金屬，在一定程度上對人類的健康造成影響，且對地表水及地下水等水生生態(tài)系統(tǒng)造成污染，導致水質系統(tǒng)紊亂，所以土壤重金屬污染問題在城市土壤研究中占據(jù)重要地位。目前，對城市土壤重金屬污染采取有效的管理及治理措施是必要的，避免土壤重金屬污染導致大氣和地下水質量的進一步惡化及循環(huán)。

1 我國城市土壤重金屬污染危害分析

回顧性分析導致城市土壤出現(xiàn)重金屬污染問題，其“罪魁禍首”多是由于人類日?；顒釉斐傻?，如不同工礦企業(yè)生產對土壤重金屬的額外輸入及農業(yè)生產活動影響下的土壤重金屬輸入、交通運輸對土壤重金屬污染的影響等。自然成土條件也會對土壤重金屬污染造成影響，如風力與水力的自然物理、化學遷移過程等帶來的影響，又如成本母質的風化過程對土壤重金屬本底含量的改變[1]。目前，我國很多大城市的土壤仍舊面臨著鉛、貢及鎘等主要污染元素的繼續(xù)污染，例如，北京、上海、重慶、廣州等，土壤都受到不同程度的重金屬污染。隨著工業(yè)、城市污染的加劇以及農業(yè)使用化學藥劑的增加，城市重金屬污染程度日益嚴重，有關研究統(tǒng)計，目前我國受鉛、鎘、砷及鉻等重金屬污染的耕地及城市環(huán)境面積共約2000萬hm2，占總耕面積的20%。隨著土壤重金屬污染面積的擴大，我國大量植物生長受到影響，植株葉片失綠，出現(xiàn)大小不等的棕色斑塊，同時，根部的顏色加深，導致根部發(fā)育不良，形成珊瑚狀根，阻礙植株生長，甚至死亡。此外，大量研究證實，土壤重金屬污染影響農業(yè)作物的產量與質量，人類通過食用這些農作物產品會對健康及生命造成一定威脅。例如，體內重金屬鎘含量的增加會導致人類出現(xiàn)高血壓，從而引發(fā)心腦血管疾??；基于鉛屬于土壤污染中毒性極高的重金屬，臨床驗證一經(jīng)進入人體，將難以排出，從而影響身體健康，其能對人的腦細胞造成危害，尤其是處于孕期中的胎兒，其神經(jīng)系統(tǒng)受到影響，導致新生兒智力低下；再者，重金屬砷具有劇毒，人類長期接觸少量的砷，會導致身體慢性中毒，是皮膚癌產生的明確因素。

2 防治措施與發(fā)展展望

2.1 綜合措施的運用

應對城市土壤重金屬污染問題采取必要的措施，現(xiàn)階段采用物理化學法結合生物修復法的綜合措施進行干預。顧名思義，物理化學法即是運用物理、化學的理論知識研究出治理土壤重金屬污染的有效方法?；谕寥乐亟饘傥廴厩捌?，污染具有集中的特點，易采取的方法為電動化學法、物理固化法。通常采用物理化學法治理重金屬污染重且面積較小的土壤，過程中能體現(xiàn)物理化學法效果顯著且迅速的特點。例如，我國對城市園林土壤重金屬污染，采用物理化學法進行干預，減少了園林植株受損的數(shù)量。但對于重金屬污染面積過大的城市園林不易采用物理化學法，因土壤污染面積過大，致使人力與財力的投入量增加，且易破壞土壤結構，從而降低土壤肥力。利用生物的新陳代謝活動降低土壤重金屬的濃度，使土壤的污染環(huán)境得到大部分或徹底恢復，這一過程稱為生物修復。實踐中，生物修復具有效果佳，無二次污染的優(yōu)點，且能降低投資費用，便于管理，利于操作[2]。隨著生物修復在治理污染問題中的技術運用逐漸推進，已納入土壤污染修復方法中的焦點行列。

2.2 發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，基于我國土壤重金屬污染治理法中的生物修復法尚處于初級階段，有待于提升其應用價值。就我國領土擁有豐富的植被資源而言，為盡可能保護植被資源，應盡快從植被中選取出能抵抗超量重金屬的植物，并從能抵抗超量重金屬的植物種類中選取相對應的突變體，從而構建起能抵抗超量重金屬的植物數(shù)據(jù)庫，并依次對數(shù)據(jù)庫中的植物進行生理及生化的研究。在研究中，采用先進信息技術GPS加強城市區(qū)域土壤重金屬鎘、鉛、砷及鉻等含量的空間變異與分布控制研究。同時，對土壤中復合重金屬污染中各元素間的作用與關系進行研究，從而不斷優(yōu)化物理化學法。

有關文獻表明，我國城市土壤重金屬污染治理在未來將會面向以下幾方面發(fā)展，其發(fā)展趨勢具有極大突破點。以我國各個城市土壤重金屬污染的數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立起綜合的城市土壤數(shù)據(jù)庫，以便于全面且徹底的開展城市土壤重金屬污染的調查，有關內容包括：重金屬的種類、含量、分布地段及其來源；著手于我國各個城市土壤中污染物質的含量研究，分析生物效應以及人類健康風險，從而為治理土壤污染問題奠定基礎；土壤重金屬污染涉及面較廣，除影響生物及人類健康之外，對土壤、水質、空氣質量及大自然整個生態(tài)系統(tǒng)都造成了不可避免的影響。因此，將這一課題納入研究中是必要的，未來將面向對土壤重金屬污染與地表及地下水、空氣可吸入顆粒物含量與其性質存在的關系進行研究[3]；不斷優(yōu)化判斷重金屬污染來源的相關技術；我國區(qū)域城市土壤重金屬污染研究主要依據(jù)的工具是可視化計算機軟件（GIS），利用其強大的空間分析功能與空間數(shù)據(jù)管理功能運用在判斷重金屬污染源及其分布地段的研究中，同時能對我國區(qū)域城市重金屬污染的風險評估進行分析。

3 結語

綜上所述，對土壤生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能與水、土、氣、生等其他生態(tài)系統(tǒng)的友好關系進行維護是污染治理的前提。目前，我國土壤重金屬污染治理正處于上升階段，面向深化研究，勢必探討出更有成效的治理方法，使人們的生活及健康得到保障。

參考文獻

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[2] 肖錦華.中國城市土壤重金屬污染研究進展及治理對策[J].環(huán)境科學與管理，2010，04（12）：136-137.

篇5

實驗部分

1儀器及分析方法

分析儀器分別為:PE－AAnalyst原子吸收分光光度計，砷化氫發(fā)生裝置。砷采用二乙氨基二硫代甲酸銀光度法，鎳、銅、鉛、鎘采用原子吸收分光光度法。

2數(shù)據(jù)處理與質量控制

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用均值型污染指數(shù)法，評價標準采用清潔對照點監(jiān)測值進行評價。質量控制是保證監(jiān)測結果準確可靠的必要措施。在監(jiān)測過程中，根據(jù)質控程序對所用儀器參數(shù)進行校準。對實驗室分析采用帶國家標準樣品和加標回收措施進行準確度控制。結果表明，曲線斜率b、截距a和相關系數(shù)r均在規(guī)定的范圍內，標準樣品和加標回收率實驗均符合要求。

結果與分析

1蔬菜基地環(huán)境空氣中重金屬污染特征

按照環(huán)境空氣綜合污染指數(shù)法，對環(huán)境空氣中重金屬污染分級(分級依據(jù)為國家環(huán)境監(jiān)測總站環(huán)境質量報告書編寫技術規(guī)定)。即:P＜4輕污染;4＜P＜6中污染;6＜P＜8重污染;P＞8嚴重污染。環(huán)境空氣質量分級見表1。環(huán)境空氣中重金屬污染區(qū)域特征為:西灣、東灣、下四分、中盤一帶遠郊區(qū)(蔬菜種植區(qū))為輕污染區(qū);白家嘴一帶近郊區(qū)為中污染區(qū);高崖子近城區(qū)為重污染區(qū)。環(huán)境空氣中重金屬監(jiān)測指標污染特征主要以Ni、Cu污染為主，Cd、Pb污染為輔，并且Ni、Cu污染為重污染，Cd為中污染，Pb為輕度污染，As無污染。

2蔬菜基地土壤中重金屬污染特征

依據(jù)中國文化書院《環(huán)境影響評價》中關于土壤環(huán)境質量評價方法中的土壤分級方法，由于土壤本身尚無分級標準，所以土壤的分級一般都按綜合污染指數(shù)而定。P＜1定為未受污染，P＞1為已污染，P值越大，污染越嚴重。根據(jù)這一分級規(guī)則，由表2可見，新華、東灣、西灣一帶的土壤未受重金屬污染，土壤環(huán)境質量較好;其余測點均為輕度污染。土壤重金屬污染特征表現(xiàn)為以Cd污染為主，其次為Ni，兩項指標均為輕度污染，其它三項指標無污染，但Cu卻處于將要污染的臨界值。由此可見，金昌市土壤中重金屬污染表現(xiàn)出很強的地域特征，即以冶煉廠為座標，沿東南方向，從高崖子至西灣、東灣，污染程度依次減輕。

3蔬菜中重金屬污染特征

由于蔬菜中無重金屬評價標準和分級標準，故本次評價是參照土壤的分級方法，采用對照點新華測點監(jiān)測值作為評價標準的，其污染特征具有一定的區(qū)域性。根據(jù)土壤的分級規(guī)則，城郊蔬菜種植區(qū)西灣與東灣所采集的四種最常見蔬菜中，重金屬含量相對新華而言均屬輕度污染，且污染水平基本相當，其中西紅柿相對而言污染偏高，辣椒與豆角偏低。蔬菜的區(qū)域污染特征為:離市區(qū)較近的西灣蔬菜中重金屬污染重于離市區(qū)較遠的東灣，即離市區(qū)越近，重金屬污染越重。蔬菜中各項重金屬指標的污染特征為:各項指標中重金屬污染特征不十分顯著，表現(xiàn)為As污染略高于其它指標，Cd污染略低于其它指標，其余指標污染水平相當。

污染原因分析

1環(huán)境空氣

從環(huán)境空氣中重金屬污染特征分析，可清楚地看到，環(huán)境空氣中重金屬污染地域特征很明顯是以冶煉廠為中心，向東南、西北兩個方向展開，并且呈逐漸減弱之勢，由此也說明造成環(huán)境空氣中重金屬污染的原因，主要是冶煉煙氣中排放的大量金屬粉塵。其次氣象因素也是很重要的原因之一，這兩個方向區(qū)域的環(huán)境空氣中重金屬污染嚴重，是因為金昌市夏季的主導風向為西北風與東南風，因此，導致這部分區(qū)域環(huán)境空氣中重金屬污染加重。

2土壤

根據(jù)土壤中重金屬污染特征，再加上這一帶灌溉用水為金川峽水庫地表水，而金昌市地表水中重金屬指標均達到《地表水環(huán)境質量標準》GB3838－2002中二級標準，不會對土壤造成污染，由此可以得出造成高崖子一帶土壤中重金屬污染的主要原因是金川公司冶煉煙氣所致。

3蔬菜

根據(jù)蔬菜中重金屬污染特征，各區(qū)域蔬菜中重金屬監(jiān)測結果同清潔對照點相比，相差不是很大，但還是表現(xiàn)出了地域特點，即離冶煉廠越近，蔬菜中重金屬污染越重，可以說造成蔬菜中重金屬污染的原因是由冶煉煙氣造成的。

結語

通過對金昌市蔬菜基地環(huán)境空氣、土壤、蔬菜中重金屬污染特征研究，得出蔬菜基地環(huán)境空氣已不同程度受到重金屬的污染，且表現(xiàn)為離城區(qū)越近重金屬污染程度越重;而土壤、蔬菜未受重金屬污染，但仍表現(xiàn)出很明顯的污染地域特征，即離市區(qū)較近區(qū)域土壤及蔬菜中重金屬含量高于離市區(qū)較遠的區(qū)域。表明金川公司冶煉煙氣對金昌市蔬菜基地環(huán)境質量造成了不同程度的影響，應引起各方面的關注。

防治措施

1制定污染防治規(guī)劃

金昌市有關部門應結合市區(qū)環(huán)境空氣中重金屬污染現(xiàn)狀，劃定重金屬污染規(guī)劃區(qū)，制定規(guī)劃區(qū)重金屬污染防治規(guī)劃，確定目標，逐年實施，控制污染。

2形成各部門齊抓共管機制

污染防治工作涉及部門廣泛，如環(huán)保、城建、林業(yè)、水利等部門，應建立起由政府對規(guī)劃區(qū)環(huán)境空氣質量負責，環(huán)保部門統(tǒng)一組織協(xié)調、監(jiān)督管理，各部門通力合作，齊抓共管的管理運行機制。

3建立制度，規(guī)范管理

環(huán)境空氣中重金屬污染防治工作，技術難度大，沒有成熟的管理經(jīng)驗可以借鑒。因此，要建立切實可行的管理制度，使污染防治工作有章可循，有法可依，逐步走上法制化軌道。

4強化源頭管理，推行清潔生產

金昌市的環(huán)境污染與生產工藝技術落后、管理不善密切相關。冶煉過程的采掘率和金屬回收率較低，這樣，既浪費了資源，又污染了環(huán)境。因此，要依靠科技進步，積極探索研究冶煉煙氣中重金屬回收利用的新途徑，推行清潔生產工藝，以減少污染物排放。

5加強“菜籃子”產品產地環(huán)境管理

在所劃定的“菜籃子”產地設置必要的防治污染的隔離帶或緩沖區(qū)，在其周邊要嚴格控制工業(yè)污染源的排放，對已經(jīng)投產的有污染且不達標的建設項目，必須嚴格監(jiān)管，依法停產治理，對逾期不能達標的企業(yè)，建議政府對其關閉。加強對“菜籃子”產品產地的環(huán)境監(jiān)督管理力度，及時調查處理“菜籃子”產地環(huán)境污染事故與糾紛，并對“菜籃子”產品產地環(huán)境質量實施動態(tài)監(jiān)測與評價，為政府選擇劃定“菜籃子”產品產地提供依據(jù)。

6充分發(fā)揮環(huán)境監(jiān)測的技術監(jiān)督作用

環(huán)境監(jiān)測要充分發(fā)揮其技術監(jiān)督、技術支持、技術服務的作用，根據(jù)國家和省、市環(huán)保部門的實際需求，進一步補充完善環(huán)境監(jiān)測技術路線，組織制定“菜籃子”產品產地專項環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃或方案，開展對“菜籃子”產品產地大氣、水質、土壤等環(huán)境要素的監(jiān)測，為市政府決策并加強污染防治提供科學依據(jù)。

篇6

關鍵詞：襄汾潰壩區(qū);土壤;農作物;重金屬污染;生態(tài)風險

中圖分類號：X825 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）20-4821-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2014.20.013

Pollution Characteristics and Risk Assessment of Heavy Metals in Soil and Crops in Dam-breaking Areas of Xiangfen

YAN Jiao， ZHANG Yong-qing， SONG Zhi-ping， HE Xiao-qin， LI Yu-peng

（College of Urban and Environmental Science， Shanxi Normal University， Linfen 041004， Shanxi， China）

Abstract： The contents of eight heavy metals（Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni、As、Hg） in soil and crops in dam-breaking areas of Xiangfen were analyzed. Tailing contained Cu and Zn was found. The contents of Cu and Zn in soil of the covered areas were higher than those in soil of the non-covered areas. The levels of other six elements in soil of the covered areas were lower than those in soil of the non-covered areas. The contents of Cu and Zn in crops of the covered areas were lower than those in crops of the non-covered areas. The levels of other six elements in crops of the covered areas were higher than those in crops of the non-covered areas. The correlation analysis showed that Cu and Zn in the coverage areas were from tailing. The other six heavy metals were homologous or associated in the coverage areas and non-covered areas. The single pollution index， Nemerow's synthetical pollution index and the potential ecological risk index showed that soil in the coverage areas was polluted slightly by heavy metals. Enrichment coefficients showed that the uptake capacity of the other six heavy metals by wheat was higher in the coverage areas than that in non-covered areas with the exception of Cu and Zn.

Key words： dam-breaking areas of Xiangfen; soil; crop; heavy metal pollution; ecological risk

重金屬毒害是礦區(qū)普遍存在且最為嚴重的問題之一[1，2]。由于尾礦渣含有多種重金屬，這些重金屬隨尾礦渣進入土壤環(huán)境發(fā)生積累、遷移，不僅對區(qū)域生態(tài)安全構成潛在危害，可能影響動植物的生長發(fā)育，甚至通過食物鏈進入人體，危害人體健康，導致一些慢性病、畸形、癌癥等的發(fā)生[3]。礦山尾砂庫垮壩導致的污染物遷移和擴散，不僅威脅人體健康和生命安全，而且會導致大面積的土地污染，使下游土地的重金屬含量升高，土壤酸化，有機質含量降低和土壤板結[4]。例如，西班牙南部的Aznalcollar硫鐵礦尾砂壩坍塌導致Agrio和Guadiamar流域55 km2范圍內的土壤受到重金屬污染，土壤Pb、Zn、As、Cd和Cu的含量分別增加到1 786、1 449、589、5.9、420 mg/kg[4]，受污染土壤的pH最低可以下降到2[5， 6];1985年，湖南郴州市竹園礦區(qū)尾砂壩坍塌，致使尾砂沖入東河兩岸農田，即使農田中的尾砂已被清理，該地區(qū)農田土壤的As和Cd含量仍然高達709、7.6 mg/kg[7，8]。

目前，關于礦業(yè)的開采活動對礦區(qū)周圍環(huán)境的影響有很多研究。曲蛟等[9]對鉬礦尾礦周圍蔬菜地的土壤的分析表明，重金屬含量從大到小的順序為殘余態(tài)、有機結合態(tài)、氧化結合態(tài)和酸可提取態(tài)，由于尾礦石中可能釋放重金屬，當?shù)氐闹亟饘傥廴竞車乐兀A警類型為重警;李祥平等[10]對粵西黃鐵礦區(qū)的土壤做了詳細的研究，證實鐵礦開采和尾渣堆放給礦區(qū)環(huán)境帶來嚴重的危害，土壤重金屬含量已超過中國土壤背景值的30余倍，Cd、Zn等已達到中度甚至重度污染，且污染物已滲透到土壤深層;王素娟等[11]對廣西德保幾個礦區(qū)尾礦的研究發(fā)現(xiàn)，土壤中Cd和Pb含量都超出了廣西土壤環(huán)境質量標準的背景值，且Cd含量隨pH的升高顯著增加，Pb含量隨pH的升高而減少。而礦山尾砂壩坍塌是一種較常見的事故，但對其導致下游土壤污染問題的研究至今仍較少。2008年9月8日，襄汾縣云合村塔兒山的尾礦壩坍塌，尾砂沖入下游地區(qū)的居民區(qū)和農田，不僅造成了巨大的人員傷害和經(jīng)濟損失，而且造成下游農田土壤被大量的尾砂所覆蓋，可能導致土壤和農作物的重金屬污染。正確評價該區(qū)土壤的污染狀況及潛在生態(tài)風險具有重要的理論和現(xiàn)實意義。為此，本研究采用單項污染指數(shù)法、內梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風險指數(shù)法對研究區(qū)內土壤及農作物重金屬污染狀況和潛在生態(tài)風險進行評價，以期為土壤污染控制和污染農田修復提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

潰壩區(qū)位于山西省臨汾市襄汾縣云合村塔兒山，E 111°3′，N 35°53′，海拔679～769 m，屬溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫11.5 ℃，1月年均氣溫4.5 ℃，7月年均氣溫26 ℃，年均降水量454 mm，年均日照數(shù)2 522 h，無霜期185 d。塔兒山富含磁鐵礦，潰壩發(fā)生后，進行了緊急治理，利用大型機械開挖泥石流，對土壤物理性狀造成了較嚴重的破壞，在原有土壤上覆蓋了大量尾砂。

1.2 樣品采集與檢測

在潰壩物覆蓋區(qū)，沿潰壩物流向，采用S型取樣法，取0～20 cm的耕層土壤，5個點混成一個土樣，同時在同一塊農田的未覆蓋區(qū)采集對照樣品，覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)各18個土樣，裝袋、編號、扎口，帶回實驗室。把土樣置于室內自然風干，剔除大石塊、植物根系等雜質，磨細后過孔徑為0.15 mm的尼龍篩，裝袋密封用于測定土壤重金屬含量。在秋季，研究區(qū)主要的農作物是小麥，在土壤點位上采集相應的麥苗樣品，帶回實驗室，用自來水沖洗干凈，再用純水洗3遍，風干，80 ℃烘干至恒重，用研缽研碎，裝袋。

取備用土壤0.1 g放入聚四氟乙烯坩堝，加入5 mL HNO3和1 mL HF，HNO3和HF試劑均為優(yōu)級純，加蓋，放在電熱板上消解，得到樣品消解液，用火焰原子吸收法檢測消解液中銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）和鎳（Ni）等重金屬的含量， 用石墨爐原子吸收法檢測消解液中鎘（Cd）和鉛（Pb）的含量，用雙道原子熒光光度計檢測消解液中砷（As）和汞（Hg）的含量。測定過程中用10%的平行樣品和加標回收樣進行質量控制，以保證數(shù)據(jù)的準確度和精度。植物樣品中的重金屬檢測方法同上。

1.3 土壤重金屬污染評價方法及標準

1.3.1 單項污染指數(shù)法

Pi=Ci/Si

式中：Pi為樣品中某污染物的單項污染指數(shù);Ci為樣品中某污染物的實測濃度;Si為某污染物的評價標準。

1.3.2 內梅羅綜合污染指數(shù)法

Pn=■

式中：Pi=Ci/Si，Pn是內梅羅綜合污染指數(shù)，Pi是樣品中某污染物的單項污染指數(shù)，MaxPi是樣品污染物中污染物指數(shù)最大值。

依據(jù)單因子污染指數(shù)法和內梅羅綜合污染指數(shù)法將土壤重金屬污染劃分為5個等級，見表1。

1.3.3 潛在生態(tài)風險指數(shù)法 該方法是瑞典學者 Hakanson根據(jù)重金屬的性質及環(huán)境行為特點，從沉積學角度提出的一種對沉積物或土壤中重金屬污染進行評價的方法[12]。它將重金屬的含量、生態(tài)效應、環(huán)境效應與毒理學聯(lián)系在一起，采用具有可比的等價屬性指數(shù)分級法進行評價，可以定量地評價單一元素的風險等級，也可以評價多個元素的總體風險等級[13]。公式如下：

C■■=C■■/C■■;E■■=T■■×C■■;

RI=■E■■=■T■■×C■■=■T■■×C■■

式中：C■■為某一重金屬的污染參數(shù);C■■為土壤中重金屬的實測含量;C■■為計算所需的參比值;E■■為潛在生態(tài)風險系數(shù);T■■為某一重金屬的毒性系數(shù)。參比值的選擇，各地學者差異較大，大都以全球沉積物重金屬的平均背景值為參比值[14]，或以當?shù)赝寥辣尘爸禐閰⒈萚15]，或以背景采樣點值為參比[16]，為了更真實反映評價區(qū)域的重金屬污染狀況，本研究以未覆蓋區(qū)土壤中重金屬含量為參比值。不同重金屬元素毒性水平不同，生物對重金屬污染的敏感程度也不盡相同，用重金屬元素毒性系數(shù)反映該特點[17]。根據(jù)“元素豐度原則”和“元素稀釋度”，Hakanson認為某一重金屬的潛在毒性與其豐度成反比，或者說與其稀少度成正比[17]，因此他指定的標準化重金屬毒性系數(shù)為Zn（1）

1.3.4 富集系數(shù) 富集系數(shù)是植物中重金屬的含量與土壤中重金屬含量的比值，表示植物對重金屬的富集能力[1]。富集系數(shù)越大，其富集能力就越強。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

重金屬含量用EXCEL 2003計算，重金屬含量的最大值、最小值、平均值、變異系數(shù)、正態(tài)分布檢驗等描述性統(tǒng)計分析采用SPSS 19.0計算。

2 結果與分析

2.1 潰壩區(qū)下游土壤重金屬分析

2.1.1 土壤重金屬含量 潰壩區(qū)下游土壤重金屬含量見表3。覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)8種重金屬的平均值和最大值均沒有超過國家土壤環(huán)境質量標準的二級標準，兩區(qū)域的Zn、Cr、Ni和As等4種重金屬的平均濃度沒有超過山西省土壤元素背景值，其他4種元素的平均濃度均超過山西省土壤元素背景值。覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)相比，覆蓋區(qū)Cu和Zn的平均濃度高于未覆蓋區(qū)，其他6種元素的平均濃度均低于未覆蓋區(qū)。這可能是因為尾礦砂中含有Cu和Zn覆蓋在農田上，雖然經(jīng)過清理，但還有殘留，導致覆蓋區(qū)的土壤中Cu和Zn的含量偏高;而Cr、Cd、Pb、Ni、As和Hg的情況正好相反，尾礦砂中可能沒有這些元素，或者含量極少，進入土壤后反而降低了土壤中Cr、Cd、Pb、Ni、As和Hg的濃度，造成未覆蓋區(qū)土壤中的含量偏高。

變異系數(shù)（CV）是衡量研究區(qū)各樣品間的變異程度，CV大則說明土壤受外界干擾顯著，空間分異明顯，也說明土壤的污染是以復合污染的形式存在[19]。CV≤10%為弱變異，10%100%為強變異。覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)8種重金屬的變異都為中等變異，說明研究區(qū)內重金屬的來源不相同，并不全部來自潰壩物。覆蓋區(qū)內Hg的變異系數(shù)最高，說明不同采樣點Hg的分布差異性很大，覆蓋區(qū)內各重金屬的變異系數(shù)從高到低依次為Hg、Pb、Cr、Ni、Cd、Zn、Cu、As。未覆蓋區(qū)內也是Hg的變異系數(shù)最高，各重金屬的變異系數(shù)從高到低依次為Hg、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、As、Zn。

研究土壤中重金屬含量的相關性可以推測其來源是否相同。覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)土壤重金屬的相關系數(shù)分別見表4和表5。覆蓋區(qū)內，Cu和Zn呈顯著正相關，與其他6種元素（Cr、Cd、Pb、Ni、As和Hg）呈負相關，說明Cu和Zn來源相同，與其他6種重金屬元素是異源關系;Ni與Cr顯著相關;Cd與Pb、As、Hg顯著相關，Pb與As、Hg顯著相關，As與Hg顯著相關，說明Cd、Pb、As和Hg為同一來源或者伴生關系。未覆蓋區(qū)內，Ni和Cr、Pb、Hg，Cd和As、Hg，Pb和As、Hg，As和Hg，都呈顯著正相關;而Cu和Zn相關性不顯著，這與覆蓋區(qū)完全不同。在覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)內，Cr、Cd、Pb、Ni、As和Hg之間都具有很高的相關性，這些重金屬可能是伴生關系或者來自同一污染源。

2.1.2 土壤重金屬污染狀況 以未覆蓋區(qū)為背景值，計算出覆蓋區(qū)土壤重金屬單項污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)（表6）。Cr和Ni的污染指數(shù)在安全域內，Cd、As和Hg的污染指數(shù)在警戒線上，Cu、Zn和Pb的污染指數(shù)處于輕度污染級別。8種重金屬的污染程度從高到低的依次為Pb>Cu>Zn>Cd>As=Hg>Ni>Cr。覆蓋區(qū)的綜合污染指數(shù)為1.3，處于輕度污染級別，這與Cu、Zn、Pb單項污染指數(shù)偏高有關。

2.1.3 土壤重金屬生態(tài)風險評價 以未覆蓋區(qū)為背景值，覆蓋區(qū)土壤單個重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)（E■■）和多種重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)（RI）見表7。8種重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)都處于輕微級別，它們的潛在生態(tài)風險趨勢為E■■（Hg）>E■■（Cd）>E■■（Pb）>E■■（Cu）=E■■（As）>E■■（Ni）>E■■（Zn）>E■■（Cr）。多種重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)RI也處于輕微級別。從重金屬污染指數(shù)和潛在生態(tài)風險指數(shù)二者結合來看，潰壩物覆蓋區(qū)土壤重金屬污染比較輕微。

2.2 潰壩區(qū)麥苗體內重金屬分析

2.2.1 麥苗體內重金屬含量 為了進一步探索土壤對植物重金屬污染的影響，采集了覆蓋區(qū)與未覆蓋區(qū)的麥苗，并對其重金屬含量進行測定，結果見表8。覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)的麥苗重金屬含量差異較大，同種植物中不同重金屬含量差異明顯。與未覆蓋區(qū)相比，覆蓋區(qū)麥苗體內的Cr、Cd、Pb、Ni、As、Hg含量相對較高，Cu和Zn的含量相對較低，這與土壤中重金屬含量規(guī)律相反，很可能與當?shù)氐蔫F礦開采活動有很大的關系。

2.2.2 麥苗體內重金屬富集系數(shù) 覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)的麥苗體內重金屬富集系數(shù)見表9。從表9可以看出，相同植物對不同重金屬的吸收能力存在差異。除Cu和Zn外，覆蓋區(qū)麥苗對其他6種重金屬的吸收能力高于未覆蓋區(qū)。覆蓋區(qū)的麥苗吸收重金屬的能力依次為Cr>Cd>Hg>Zn>Ni>Pb>As>Cu;未覆蓋區(qū)的麥苗吸收重金屬的能力依次為Zn>Hg>Cr>Cu=Cd>Pb>Ni>As。覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)的麥苗吸收重金屬的能力不同可能與土壤中重金屬含量、形態(tài)等有關。

3 小結

由于尾礦砂中含有Cu和Zn，造成覆蓋區(qū)土壤中Cu和Zn的含量高于未覆蓋區(qū)，其他6種元素的含量均低于未覆蓋區(qū)。覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)8種重金屬的變異都為中等變異，各金屬元素在土壤中的含量還是比較穩(wěn)定的。

通過相關分析可以推斷出覆蓋區(qū)內Cu和Zn來源于尾礦砂，其他6種重金屬在覆蓋區(qū)與未覆蓋區(qū)都具有同源或者伴生關系。

以未覆蓋區(qū)為背景值，從重金屬污染指數(shù)和潛在生態(tài)風險指數(shù)二者結合來看，潰壩物覆蓋區(qū)土壤重金屬污染比較輕微。

覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)對比，麥苗體內重金屬含量規(guī)律與土壤中重金屬含量規(guī)律相反，這很可能與當?shù)氐牟傻V活動有關。覆蓋區(qū)和未覆蓋區(qū)的麥苗吸收重金屬的能力不相同可能與土壤重金屬含量、形態(tài)有關系。

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篇7

關鍵詞：土壤重金屬污染 環(huán)境保護 單因子指數(shù)法 綜合指數(shù)法 GIS技術

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（b）-0113-02

據(jù)最新媒體報道數(shù)據(jù)顯示，近十年來，我國重金屬污染的農田面積持續(xù)擴大，著名的陜西鳳祥血鉛超標事件、湖南瀏陽鎘中毒事件和貴州汞中毒事件等，都是由重金屬污染造成，引起社會各界高度關注。20世紀六七十年代，日本富山縣流傳的骨痛病，就是由于當?shù)鼐用袷褂昧撕k大米和飲用了鎘含量超標的河水而引起的，幾乎同一時期，也在日本，熊本縣的居民由于使用了被汞廢水污染的水產品，導致該流域上萬人患中樞神經(jīng)病，帶來了巨大的負面影響。由此可見，土壤重金屬污染具有極大的危害性、擴散性、覆蓋性。當前形勢下，研究土壤重金屬污染評價方法具有十分重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。

1 土壤重金屬污染的成因及特點

水乃生命之源，土是立國之本，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。在天然環(huán)境下，幾百年時間才能生成1厘米厚的土層，其更新周期十分緩慢，通常被認為是不可再生資源，但也是眾多污染廢棄物殘留的主要介質之一。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。

1.1 土壤重金屬污染的成因分析

1.1.1 自然原因

自然界中，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。

1.1.2 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(jīng)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：

（1）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(jīng)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。

（2）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。

（3）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(jīng)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。

（4）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。

1.2 土壤重金屬污染的特點

依據(jù)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。

2 污染土壤的危害與治理

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(jù)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?，F(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，具體劃分及處理的原則見（表1）。

值得注意的是，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(jīng)費等作出合理預期和科學規(guī)劃，選擇最佳方案。

3 土壤重金屬污染的評價方法淺析

3.1 單因子指數(shù)法

借助綜合指數(shù)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(jù)這一方法計算出來的污染指數(shù)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。

3.3 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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行處理變換，根據(jù)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(jù)。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(shù)字化，建立空間與屬性數(shù)據(jù)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(jù)。

4 結語

重金屬具有不易分解、易積聚的特點，進入土壤之后，改變土質構成、破壞土壤環(huán)境，借助食物鏈，殘留于農作物上的有害物質進入動物、人體，對人體健康產生嚴重影響。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，相關人員應加大對這一領域的研究力度，積極改善人類共同的生存環(huán)境。

參考文獻

[1] 范拴喜，甘卓亭，李美娟，等.土壤重金屬污染評價方法進展[J].中國農學通報，2010（17）：310-315.

篇8

關鍵詞 重金屬污染；蔬菜；現(xiàn)狀

中圖分類號 X820.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）22-0208-03

Research Progress of Heavy Metal Pollution in Vegetables

YAO Li-xia RU Qiao-mei HE Liang-xing

（Yuhang District Agro-product Monitoring Center in Hangzhou City of Zhejiang Province，Hangzhou Zhejiang 311119）

Abstract With the ever serious environmental pollution，vegetables have been subjected to varying degrees of pollution. Heavy metal is one of the important factors，which affect vegetable growth and human health. The paper studied aspects of hazards of heavy metal pollution，evaluation of heavy metal contamination in vegetables，and status quo of vegetables polluted by heavy metals in China. It also discussed vegetables polluted by heavy metals in the future and prospects，which would provide reference and experience for the research on vegetables polluted by heavy metals.

Key words heavy metal pollution；vegetables；present situation

重金屬是指密度在5×103 kg/m3以上的金屬，如金（Au）、銀（Ag）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鉛（Pb）等。部分重金屬通過食物進入人體，對人體正常生理功能造成干擾，危害人體健康，被稱為有毒重金屬，如鋅、汞、鉛、鉻、砷、錫、鎘等。

隨著農業(yè)生產中化肥、農藥等的大量使用，土壤、水體的重金屬污染逐漸加重，不僅影響植物生長發(fā)育，而且在植物葉、莖、根、籽實中大量積累。蔬菜作為人們日常攝入量最大的食物之一，含有豐富的膳食纖維、維生素、必需礦質元素等，但食入重金屬超標的蔬菜會對人體健康造成極大危害，其危害具有一定的隱蔽性，一般不會發(fā)生急性中毒，只是在人體中不斷積累，逐漸危害人體健康。近年來，監(jiān)測、防治重金屬污染已成為各國普遍關注的熱點問題。蔬菜作為人類日常生活攝入量較大的食品之一，分析、評價其受重金屬污染狀況，對保障人們的飲食安全、促進蔬菜生產具有重要意義。

1 重金屬污染的危害

鉻、鋅、汞、鉛、砷、錫、鎘等有毒重金屬中，對人體危害最大的是鉛，毒害人體各系統(tǒng)，尤其常使造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、血管等發(fā)生病變。人體攝入過量的鉛不僅會抑制血紅素的合成，降低紅細胞中血紅蛋白量，導致人體出現(xiàn)貧血，損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)及其周圍神經(jīng)，輕度中毒時，出現(xiàn)失眠、頭痛、記憶減退、頭暈等癥狀。特別是對于大腦處于發(fā)育期的兒童來講，更容易受鉛的危害，嚴重影響兒童的智力發(fā)育和行為。

有毒重金屬中危害人類健康的其次是砷、汞。砷大都以烷基砷、無機砷的形態(tài)存在，2種類型的砷差別較大。無機砷毒性較大，有機砷毒性較小，其中砷糖甚至被認為無毒。長期接觸砷，會引起細胞中毒，誘發(fā)惡性腫瘤，其還能透過胎盤損害胎兒。無機砷是致癌物質，常誘發(fā)肺癌、皮膚癌。汞容易被植物吸收，通過食物進入人體，也可以蒸汽形式進入人體，危害人體健康。汞毒性因形態(tài)不同存在較大差異，其中甲基汞毒性最大，容易被人體吸收，在腎、骨髓、心、腦、肝、肺等部位蓄積，使腎、神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟等產生不可逆的損害。另外，金屬汞、無機汞通過水中厭氧微生物甲基化可轉化為甲基汞危害。

相對鉛來說，鎘容易被植物吸收，但其不容易造成植物毒性，反對人體容易造成毒害，具有致畸、致癌、致突變等作用。鎘進入體內可損害血管導致組織缺血，損傷多系統(tǒng)，干擾鈷、銅、鋅等代謝，阻礙腸道吸收鐵，抑制血紅蛋白的合成，抑制肺泡巨噬細胞的氧化磷?；拇x過程，對腎、肺、肝造成損害。

鉻的急性中毒會對皮膚造成刺激和腐蝕，使皮膚糜爛或變態(tài)反應發(fā)生皮膚炎。亞急性或慢性中毒會引起咽炎、鼻炎、支氣管炎等。另外，鉻還有致畸變、致癌變、致突變作用。六價鉻和三價絡均有致癌作用，且六價鉻的毒性比三價鉻大100倍，某些鉻化合物的致癌性是目前世界公認的，被稱為“鉻癌”。

可見，重金屬對人體健康的危害具有富集性、隱蔽性、不可逆性，且其污染一旦出現(xiàn)就難以逆轉，治理非常困難，成本高。

2 蔬菜重金屬污染評價

內梅羅綜合污染指數(shù)是土壤或沉積物重金屬污染評價中較為常用的方法。目前，該方法已在蔬菜重金屬污染評價方面得到應用[1]。

（1）單因子污染指數(shù)：

Pi=■

Pi、Ci、Si分別為計算出的重金屬單項污染指數(shù)、重金屬的實測值、各項評價標準值。

當Pi≤1時，表示蔬菜未受污染；Pi>1時，表示蔬菜受到污染，Pi數(shù)值越大，說明受到的重金屬污染越嚴重。

（2）尼梅羅綜合污染指數(shù)：

P綜=■

Pave為蔬菜各單因子污染指數(shù)的Pi 平均值，Pmax為蔬菜各單項污染指數(shù)中最大值。

通常，設定綜合污染指數(shù)P綜合≤0.7為安全等級，P綜合≤1.0為警戒限，P綜合≤2.0為輕污染，P綜合≤3.0為中污染，P綜合>3.0為重污染。

3 我國蔬菜重金屬的污染現(xiàn)狀

3.1 華東地區(qū)（包括山東、江蘇、安徽、浙江、福建、上海市）

王淑娥等[2]調查發(fā)現(xiàn)濟南市8種蔬菜中重金屬含量均未超出無公害蔬菜限量標準。馬桂云等[3]也報道鹽城市區(qū)少數(shù)蔬菜受到Cd的污染。而蚌埠市市售蔬菜中，葉菜類蔬菜中主要是Pb、Cd超標，這可能與含鉛的汽車尾氣污染大氣有關[4]。孫美俠等[5]對徐州市市場上15種蔬菜、水果進行抽樣檢查，測定240個樣品中重金屬Cu、Pb、Cd、Cr、Zn的含量狀況，結果表明所測樣品中僅重金屬Cd、Zn有部分超標，其中Cd的污染需引起有關部門的重視。然而，廈門市售蔬菜僅部分品種如菠菜、甘藍、花菜、蘿卜的Pb超標，有潛在污染風險；大部分蔬菜中As、Hg、Cr3種重金屬的含量都較低，潛在的污染風險不大[6]。許 靜等[7]對福建省4個區(qū)域的4類19種蔬菜品種進行分析和評價，結果顯示福建省蔬菜重金屬污染主要為Cd和Pb，品種涵蓋小白菜、芥菜、空心菜。林梅[8]采用原子吸收分光光度法對福州市油菜番茄茄子3種上市蔬菜中重金屬Pb、Cu、Cr、Cd和微量元素Zn的含量進行了檢測，并運用單因子污染評價指數(shù)進行了蔬菜重金屬污染的評價，結果表明：自由集市中個別蔬菜存在Cr輕度污染，部分蔬菜存在Pb輕中度污染；從大型超市和自由集市購買的所有蔬菜樣品均存在Cd含量超標現(xiàn)象，其中自由集市蔬菜的Cd甚至達到中度污染級；所有樣品中Cu含量均低于全國代表值，Zn含量則與全國代表值相當。

3.2 華南地區(qū)（包括廣東、廣西、海南）

廣東省蔬菜重金屬調查已有不少研究報道。馬 瑾等[9]報道東莞市蔬菜重金屬污染以Pb的污染情況最普遍，20.9%的葉菜類蔬菜Pb含量超標。其次是Cd和Hg，分別有11.6%和2.3%的葉菜類蔬菜超標。但張 沖等[10]對東莞市主要蔬菜產區(qū)的112個蔬菜樣品進行重金屬污染現(xiàn)狀調查，發(fā)現(xiàn)這些蔬菜受到不同程度的重金屬污染，但大多數(shù)只是輕度污染，并未達到危險級別。佛山市禪城區(qū)居民食用蔬菜樣品中有46.6%的蔬菜重金屬含量超標，Pb和Cr超標率分別為32.9%和19.2%[11]。李傳紅等[12]調查表明，惠州市蔬菜重金屬含量整體質量尚好，但蔬菜Cd污染較為嚴重，超標率為15.8%。珠海市蔬菜中Cd、Cr、Ni、Pb、Hg元素有超標情況，其中Cd元素超標率最高，需要引起有關重視[13]。秦文淑[14-15]通過對廣州城區(qū)各居民菜場主要蔬菜進行采樣，發(fā)現(xiàn)主要重金屬污染為Cr、Pb、Cd，其超標率分別為38.9% 、22.2%、13.9%。利用單因子污染指數(shù)法進行了評價，發(fā)現(xiàn)廣州市蔬菜的污染比例在50%以上，其中28.9% 為輕度污染。然而，趙 凱等發(fā)現(xiàn)As、Pb是廣州市郊地區(qū)蔬菜中的主要污染元素，而且各類蔬菜的綜合污染指數(shù)均小于1，表明絕大部分蔬菜可以放心食用。楊國義等評價結果表明，在廣東省典型區(qū)域所采集的171個蔬菜樣品中，有13.45%的樣品受到不同程度的重金屬污染，以Cd和Pb污染為主，Ni、Hg、As和Cr污染相對輕一些。

南寧市相當部分蔬菜的重金屬含量超過國家規(guī)定的無公害蔬菜標準，其中污染最嚴重的是Hg和Pb，超標率分別達41.9%和40.4%。秦波和白厚義研究發(fā)現(xiàn)南寧市郊蔬菜已受Pb和Cd的污染，其中Pb的污染最重，其次為Cd污染，但未受Cr的污染。

3.3 華中地區(qū)（包括湖北、湖南、河南、江西）

劉堯蘭等[16]報道環(huán)鄱陽湖區(qū)葉菜類蔬菜有2/3樣品的重金屬含量超標，超標率在50%以上，其中白菜Pb超標最為嚴重，超標率高達85.2%；單因子污染指數(shù)評價表明，環(huán)鄱陽湖區(qū)葉菜類蔬菜的安全和優(yōu)良級別所占比例為66.9%，已受到一定程度的重金屬污染，其中以芹菜受污染的程度最大，污染主要來源于Cr和Pb。黃石市售蔬菜重金屬污染主要表現(xiàn)為As、Pb污染。葉菜類重金屬含量最高，其次是瓜豆類，茄果類含量最低。調查的6種蔬菜中，萵筍葉和小白菜遭受到嚴重污染，黃瓜受到輕度污染，四季豆處于警戒水平，僅番茄和茄子是安全的[17]。

成玉梅和康業(yè)斌[18]用單因子和綜合因子污染指數(shù)評價，洛陽市郊區(qū)葉菜類蔬菜重金屬污染大部分已處于警戒級到輕度污染，加強蔬菜重金屬污染的預防與治理十分必要。新鄉(xiāng)市蔬菜Cd、Pb的污染明顯，其中Pb污染較嚴重[19]。商丘市售蔬菜中存在超標的元素為Pb、Cd，Cu、Hg、Cr 含量較低[20]。沈 彤等[21]研究表明，長沙地區(qū)蔬菜中，Cr、As、Hg的含量未超標，尚未構成污染，但Pb、Cd污染嚴重，超標率分別為60%和51%。南昌市售蔬菜中均含有重金屬Cu、Zn、Pb 和Cd，其中Cu、Zn含量較低，遠低于食品衛(wèi)生標準，僅部分樣品存在Pb、Cd超標現(xiàn)象[22]。

3.4 華北地區(qū)（包括北京、天津、河北、山西、內蒙古）

中國科學院地理研究所調查認為，北京市生產的蔬菜重金屬超標的占30%[23]。薄博[24]對大同縣主要蔬菜產地調查研究，結果發(fā)現(xiàn)調查的5種蔬菜污染程度為茄子>西紅柿>黃瓜>青椒=西葫蘆，但均未超標，屬于安全等級。對天津市郊的36種蔬菜樣品進行檢測，發(fā)現(xiàn)重金屬檢出率為100%，其中Cd達到警戒線水平，單項污染指數(shù)最高值達19.22，總超標率為30.41%。

3.5 西北地區(qū)（包括寧夏、新疆、青海、陜西、甘肅）

1996—1997年彭玉魁等對陜西省咸陽、西安、寶雞等6個城市郊區(qū)的14種蔬菜進行調查研究，分析其As、Hg、Cr、Cd、Pb等污染情況，結果表明Cr、Pb在某些蔬菜中超標嚴重。陜西省主要蔬菜產區(qū)蔬菜重金屬污染也以Pb污染為主。李桂麗等[25]調查發(fā)現(xiàn)西安市10種蔬菜總體合格率為83%，Pb是蔬菜中的主要污染元素，總體超標率為77.5%；Hg和Cr只在芹菜和茼蒿上出現(xiàn)污染，總體超標率分別為10%和2.5%。然而，馬文哲等[26]調查了楊凌示范區(qū)4類9種蔬菜重金屬的污染現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)Cr對蔬菜的污染程度最為嚴重，其次Pb、Cd也有一定程度的污染。

烏魯木齊市安寧渠區(qū)蔬菜中Cd、Pb的超標率最高[27]。殷 飛等[28]報道新疆喀什市三大批發(fā)市場蔬菜的Pb、Cd、Cr、Cu 4種主要重金屬含量，平均值均低于相應的食品衛(wèi)生標準，只有個別蔬菜樣品存在重金屬 Pb、Cd 含量超標現(xiàn)象，超標率均不高。因此，從重金屬污染這個角度來說，喀什市市售的蔬菜基本上是安全的，消費者可以放心消費。

3.6 西南地區(qū)（包括四川、云南、貴州、、重慶）

李江燕等[29]通過現(xiàn)場調查及室內分析，對云南省個舊市大屯鎮(zhèn)的蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀進行評價。當?shù)厥卟司C合污染指數(shù)從大到小的重金屬為Cd、Pb、Zn、Cu，Cd、Pb污染較嚴重。重慶市主城區(qū)市售蔬菜有39.2%受到重金屬污染，其15.7%蔬菜處于重度污染狀態(tài)[30]，Cd、Pb和 Hg是主要污染元素。羅曉梅研究發(fā)現(xiàn)，成都地區(qū)蔬菜Cd和Pb污染嚴重，在檢測的蔬菜樣品中，Pb、Cd超標率分別為22.0%、29.4%，最高超標分別為5.60倍和2.86倍，Hg和As則無超標現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.7 東北地區(qū)（包括遼寧、吉林、黑龍江）

周炎對沈陽市近郊受重金屬污染農田上生產的大白菜進行取樣分析，Cd、Pb超標率分別為58.3%、100.0%。遼寧省農業(yè)環(huán)保監(jiān)測站調查發(fā)現(xiàn)，各種蔬菜已受重金屬不同程度的污染，蔬菜綜合超標率為 36.1%。

4 研究方向與展望

（1）從蔬菜重金屬污染的來源及危害途徑可以看出，重金屬主要是通過土壤污染造成蔬菜重金屬殘留超標的，且由于土壤重金屬污染具有不可逆、隱蔽性、滯后性、積累性和。因此，應開展菜地土壤重金屬污染的調查研究及風險評估，了解土壤重金屬污染的基本情況和態(tài)勢，分析其空間變異與分布規(guī)律，開展土壤環(huán)境質量標準的研究和制定工作，加強無公害糧食蔬菜生產基地建設[31-34]。

（2）開展蔬菜中重金屬含量與土壤中重金屬及其向食物鏈傳遞關系的定量研究，同時加強蔬菜對重金屬吸收積累的基因型差異研究，利用豐富的植物物種資源，研究其對重金屬的吸收轉運機制，以降低土壤中重金屬的污染，同時篩選和培育低吸收低富集重金屬的蔬菜品種，減少重金屬進入食物鏈[35-38]。

（3）為檢查蔬菜質量，我國出臺相應標準，其中將重金屬列入標準中優(yōu)先控制的污染物之一，為蔬菜質量控制發(fā)揮了巨大作用，但僅以污染物含量作為蔬菜質量評價標準難以衡量污染物對人體健康危害的大小，因此應用健康風險評價方法評估污染物對人體健康的危害已成為趨勢[39-40]。

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篇9

關鍵詞：土壤；重金屬污染；危害；防治

引言

由于人類活動致使土壤中的微量金屬元素超過土壤環(huán)境質量的標準值或土壤背景值的上限值[1]，導致生態(tài)環(huán)境質量下降和土壤環(huán)境惡化，從而對人體健康、其他生物、水體噪聲危害的現(xiàn)象[2]，稱之為土壤重金屬污染。2013年年底中國國土資源部副部長王世元在土地調查新聞會上指出，中國內地中重度污染耕地大約為5000萬畝；宋偉等對全國138個典型區(qū)域土壤污染案例的分析表明，我國耕地土壤重金屬污染的比重占耕地總量的1/6左右[3-5]，造成國家經(jīng)濟效益的損失達200億左右，可見我國土壤重金屬污染形勢并不樂觀。文章結合我國土壤污染的現(xiàn)狀，系統(tǒng)的提出防治措施，為今后土壤修復、治理等工作提供參考性建議。

1 我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀

1.1 土壤重金屬污染成因

土壤中的重金屬元素主要指的是汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）、砷（As）、銻（Sb）和鉍（Bi）這十種元素。影響土壤中重金屬元素含量發(fā)生變化的原因有兩個：一方面是在自然環(huán)境的作用，成土母質風化過程中自然積累的含量（本底值），之后在風、水等外力作用，經(jīng)過物理和化學過程而改變其含量；另一方面，也是影響最大的方面，就是人類活動，隨著工業(yè)化、城市化的發(fā)展，化學工業(yè)制造、金屬礦山開采、生活廢水排放、農藥化肥不科學施用及污水灌溉等是重金屬污染的主要來源途徑。

1.2 土壤重金屬污染的特點

隱蔽性：土壤污染需要人為對土樣進行采集，檢測并分析才能夠得出是否存在隱患；不可逆性：重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉的過程，受污染的土壤可能需要花費上百年的時間才能夠慢慢消除；長期性：將重金屬存于土壤中，往往是呈垂直遞減分布；難治理性：土壤污染需要通過物理、化學、生物等各種修復方法進行綜合治理，才能達到比較好的治理效果。

1.3 土壤重金屬污染的危害

土壤中的重金屬雖然能夠被作物自身吸收，但這并不會影響到作物的生長和發(fā)育，但經(jīng)過食物鏈的富集作用，進入人體對人體健康存在極大的威脅；我國本來土地利用資源緊張，加之現(xiàn)在又受污染，使原有的形勢更加緊迫，更威脅了子孫后代的生存；由于土壤污染具有長期性和不可逆轉性，嚴重危及農業(yè)可持續(xù)發(fā)展和國民經(jīng)濟水平的持續(xù)增長。

2 土壤重金屬污染的防治措施

要想對土壤重金屬污染得到有效的修復，應從兩個方面入手，一是預防，采取各種政策措施、制定法律法規(guī)切斷污染源；二是治理，面對已經(jīng)存在重金屬污染的土壤，采用科學友好環(huán)境的方法綜合治理。

2.1 土壤重金屬污染的預防措施

2.1.1 加大環(huán)境監(jiān)管和治理力度。首先政府部門應該組織相關科研單位和技術人員篩選出有助于治理環(huán)境的修復技術，選擇具有代表性的污染地進行修復技術的應用，為治理更大范圍的重金屬污染區(qū)積累經(jīng)驗；其次監(jiān)督部門應加大環(huán)境監(jiān)管力度，從污染源入手，杜絕重金屬對土壤產生污染，嚴格控制城市生產生活廢水直接進入農田，杜絕污水灌溉農田；再者加強農業(yè)環(huán)境的監(jiān)測，尤其是土壤污水灌溉區(qū)的動態(tài)監(jiān)測，充分了解土壤中金屬成分、含量的變化，做好預防工作。

2.1.2 倡導科學的農業(yè)生產種植。農業(yè)生產過程中的主體就是農民，他們對一方土地進行管理與規(guī)劃。政府部門應該積極引導農業(yè)管理者科學的管理農藥、化肥及除草劑等農用化學品。提倡有機化肥與無機化肥的并施，同時采取積極的預防措施，不僅能夠有效減小土壤污染，還能夠促使作物茁壯成長。大力發(fā)展低毒、高效、環(huán)境友好型的農藥，嚴格控制農藥的使用量、使用次數(shù)及使用時間，杜絕高殘留高重金屬農藥的使用，因此發(fā)揮農藥的積極作用。倡導地膜使用后，要積極及時的回收，防止其殘留對土壤造成進一步的污染。

2.2 土壤重金屬污染的治理措施

2.2.1 土壤物理修復技術。土壤物理修復技術主要是根據(jù)土壤自身理化性質及重金屬性質，通過物理方法治理土壤中的重金屬污染。最常見的方法，第一種就是客土、換土、深耕翻土，但是需要耗費較大的人力、物力及財力，并沒有從根本實現(xiàn)重金屬污染的治理；第二種是電動修復法，其利用電池原理，在電場作用下重金屬離子開始遷移，使重金屬離子富集到電極處在土壤表層就得以去除；第三種是固定/穩(wěn)定化修復，常用來清除無機污染物質，使用成本低、設備易移動、穩(wěn)定性強，但是因為許多技術的聯(lián)合應用可能會致使土壤污染面積增大。

2.2.2 土壤化學修復技術?；瘜W修復是將修復劑加入到污染物，其發(fā)生一定化學反應，實現(xiàn)土壤的毒性被去除或降低的效果?；瘜W修復法有很多如土壤淋法、原位化學氧化修復技術、溶劑浸提法等。土壤淋洗能夠用于大面積的輕質土和砂質土重金屬污染治理，但是對于滲透系數(shù)較低的效果不好，也會造成植物必需營養(yǎng)元素的缺失；原位化學氧化修復技術是利用化學氧化劑（雙氧水、高錳酸鉀等）與污染物發(fā)生氧化反應，迫使污染物濃度降低，但是其不利影響就是可能產生氣體，有毒副產物。

2.2.3 土壤生物修復技術。土壤生物修復技術是利用生物的生命代謝活動減少土壤環(huán)境有毒有害物的濃度，治理過程中花費成本較低、管理技術簡單。生物修復技術包括微生物修復、植物修復及動物修復。近年來主要放在動物修復的研究上，對土壤動物蚯蚓進行了相關研究[6]，蚯蚓對重金屬有一定忍耐和富集能力，通過不斷吞食有機質土壤，經(jīng)過其自身酶系統(tǒng)的作用，產生利于土壤環(huán)境的有機無機復合肥，促進了土壤重金屬形態(tài)的轉化，加速了土壤養(yǎng)分的循環(huán)。

2.2.4 農業(yè)修復技術。農業(yè)修復技術指的是改變耕作制度或利用農藝措施調節(jié)重金屬對土壤的危害。改變耕作運行模式需要根據(jù)當?shù)氐木唧w情況，選擇能夠抵抗土壤污染的作物或植被。利用合理的農業(yè)措施進行修復，主要是通過合理的深耕措施及增施有機肥調節(jié)土壤的理化性質，從而調控污染物所處的污染環(huán)境。

3 結束語

土壤重金屬污染的防治是環(huán)境監(jiān)測的重要任務，是保障我國廣大人民群眾身體健康的根本，是促進國家經(jīng)濟快速發(fā)展的主要推力。采取科學有效的土壤污染防治措施，能夠有效改善土壤結構，提高土壤肥力，降低土壤環(huán)境的污染。在未來的環(huán)境監(jiān)測和農業(yè)生產中，政府和人民更應該攜起手，愛護我們共有的生存土地，讓重金屬污染事件不再發(fā)生，遠離人民群眾，實現(xiàn)環(huán)境友好型的生存環(huán)境。

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篇10

關鍵詞 畜禽養(yǎng)殖；重金屬污染；現(xiàn)狀；對策

中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）11-0245-01

Abstract Aiming at the status of soil heavy metal pollution caused by intensive livestock farming in China，the reasons of pollution were analyzed，and control measures were put forward.

Key words livestock；metal pollution；status；countermeasures

隨著現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的進步，我國集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，提高了養(yǎng)殖效益，但是同時也導致了嚴重的環(huán)境污染問題，主要是由畜禽糞便等引起的，呈現(xiàn)出日益嚴重的趨勢。許多畜禽養(yǎng)殖場周邊土壤重金屬存在不同程度的超標現(xiàn)象。簡要分析了畜禽養(yǎng)殖導致土壤重金屬污染的原因，探討了控制畜禽養(yǎng)殖污染的對策。

1 畜禽養(yǎng)殖導致土壤重金屬污染現(xiàn)狀

1.1 飼料

1.1.1 鋅。鋅是動物機體必需的微量元素之一，現(xiàn)代集約化養(yǎng)殖畜禽飼料中含鋅的促生長添加劑，一般為氧化鋅（預防豬腹瀉）和硫酸鋅。鋅添加量通常為200～400 mg/kg，而在乳豬養(yǎng)殖中可達2 000 mg/kg以上。同時，畜禽對鋅的消化吸收利用率極低，不到20%，因此大部分鋅會隨畜禽的糞尿排出并進入環(huán)境中[1]。

1.1.2 鎘。導致飼料中鎘污染的原因常與硫酸鋅添加劑有關，飼料硫酸鋅中的鎘超標。由于作為飼料添加劑鋅的用量較大，因此伴隨飼料鋅的鎘污染加重[2]。

1.1.3 砷。飼料中添加砷制劑是促進動物生長、提高飼料利用效率的有效措施。普遍添加的主要是有機砷制劑，導致許多地方飼料中的總砷含量超過2.0 mg/kg。

1.1.4 銅。銅是畜禽必需的微量元素之一，有研究表明，我國市售的豬飼料含銅量平均為200～300 mg/kg，在畜禽飼養(yǎng)過程中高銅制劑已普遍使用。

1.2 畜禽糞便

畜禽糞便富含有機質和一定量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分，可作為有機肥料還田。畜禽糞便固液分離后，其中的固體通常含有較多銅、砷、鎘、鋅、鈷、鎳等。因此，如果大量施用畜禽糞便，將會使其中的重金屬元素進入土壤，長期大量施用會導致重金屬元素的累積，存在土壤污染風險。

影響畜禽糞便重金屬含量的因素包括以下幾個方面：一是畜禽對重金屬元素吸收利用率低是導致糞便中重金屬污染的重要原因，且畜禽糞便中重金屬含量與日糧中添加量成線性相關。有研究表明，家禽糞便中Cu、Zn、As含量是飼料日糧中的2～7倍，90%以上的重金屬不能被機體吸收而隨糞便排出。二是不同年齡或生長階段的畜禽對飼料中微量元素的利用率不同。三是不同種類畜禽糞便重金屬含量差異較大。豬糞Cu、Zn、As含量明顯高于牛糞、雞糞[2]。

此外，我國目前僅制定了有機肥行業(yè)標準對 Cd 的限量指標為3 mg/kg，是德國腐熟堆肥標準的2倍。因為針對有機肥重金屬的限量和相關標準非常少，所以商品有機肥普遍存在重金屬超標的現(xiàn)象。重金屬隨著有機肥施用進入農田，土壤重金屬積累逐年增加[3]。

綜上，畜禽養(yǎng)殖場周邊土壤重金屬污染原因分析如下：現(xiàn)代畜禽養(yǎng)殖普遍使用飼料添加劑（含鋅、銅、砷制劑等），飼料中重金屬吸收利用率極低，生物富集作用使糞便重金屬含量比飼料中高數(shù)倍。農田土壤重金屬的重要來源之一就是隨畜禽糞尿排出的重金屬，長期施用畜禽糞便很可能導致土壤中的重金屬累積。

2 防治對策

2.1 規(guī)范畜禽飼料

應當推廣應用環(huán)保飼料，規(guī)范畜禽飼料添加劑的使用，同時提高畜禽的飼料利用率，以降低畜禽糞便農用的環(huán)境污染風險。

2.2 建設大型沼氣工程，對糞污進行無害化處理

畜禽養(yǎng)殖污染防治應充分考慮畜禽養(yǎng)殖污染物的有機肥資源屬性，鼓勵將畜禽糞便通過堆肥發(fā)酵等措施進行無害化處理，用于生產沼氣或制成有機肥等，實現(xiàn)畜禽糞便的資源化利用[4]。

2.3 改變重金屬形態(tài)，降低污染風險

為降低土地利用過程中有機肥施用的重金屬污染風險，可通過改變畜禽糞便中重金屬的存在形態(tài)使其固定，降低其可移動性及植物可利用性或利用化學淋濾的方式來去除重金屬。特別針對已被重金屬污染土壤的修復措施很多。生物修復法主要側重于植物修復技術用于大面積、低濃度污染的農田。同時，要加強利用微生物固定土壤中重金屬的方法研究、尋找和馴化高效菌種，該方法成本低，并且修復效果好[5]。

2.4 確立畜禽廢棄物堆肥重金屬限量標準

我國還沒有畜禽廢棄物堆肥重金屬限量標準，但是國外對堆肥中的有毒有害物質已制定相應的標準。我國應建立適合我國的畜禽廢棄物堆肥重金屬的限量標準[6]。

2.5 發(fā)展清潔養(yǎng)殖

畜禽規(guī)模化養(yǎng)殖要合理布局，推廣生態(tài)化、標準化的養(yǎng)殖模式。要重視糞污清理、飼料配比等環(huán)節(jié)的環(huán)境保護要求；注重清潔生產，在養(yǎng)殖過程中降低資源耗損和污染負荷，從源頭減少污染物的排放總量；提高末端治理效率實現(xiàn)穩(wěn)定達標排放[7]。

3 參考文獻

[1] 索超.北京集約化養(yǎng)殖畜禽飼料Zn含量及糞便Zn殘留特征研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（10）：2173-2179.

[2] 彭來真.畜禽糞便中銅、鋅、砷在土壤蔬菜系統(tǒng)的遷移和富集[D].福州：福建農林大學，2007.

[3] 王飛華.華北地區(qū)畜禽糞便有機肥中重金屬含量及溯源分析[J].農業(yè)工程學報，2013，29（19）：202-208.

[4] 孟祥海.畜禽養(yǎng)殖污染防治個案分析[J].農業(yè)現(xiàn)代化研究，2014，35（5）：562-567.

[5] 吳二社.農村畜禽養(yǎng)殖與土壤重金屬污染[J].中國農學通報，2011，27（3）：285-288.