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[關(guān)鍵詞]土壤；重金屬污染；來源；危害；治理

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-914X（2015）43-0341-01

引 言：重金屬污染物會(huì)長時(shí)間停留在土壤中，且隱蔽性較強(qiáng)，毒性大，很容易通過不同的形式，轉(zhuǎn)化為其它危害人體健康的因素，所以在城市建設(shè)和發(fā)展的過程中，應(yīng)該充分明確治理重金屬污染問題的嚴(yán)峻性。

1 土壤重金屬污染的來源

土壤重金屬污染的來源主要包括工業(yè)，農(nóng)業(yè)和交通過程所產(chǎn)生污染。

1.1 農(nóng)業(yè)污染

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)藥、化肥和有機(jī)肥的不合理使用以及使用污水灌溉農(nóng)田的行為都會(huì)造成土壤的重金屬污染。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過程中，許多農(nóng)藥，如殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑、除學(xué)劑的大量使用引起土壤中As，Cu等污染。

1.2 交通污染

隨著城市化發(fā)展，交通工具的數(shù)量急劇增加，汽車輪胎及排放的廢氣中含有Pb，Zn，Cu等多種重金屬元素，進(jìn)入周圍的土壤環(huán)境，成為土壤重金屬污染的主要來源之一。

1.3 工業(yè)污染

礦產(chǎn)冶煉加工、電鍍、塑料、電池、化工等行業(yè)是排放重金屬的主要工業(yè)源，其排放的重金屬可以氣溶膠形式進(jìn)入到大氣，經(jīng)過干濕沉降進(jìn)入土壤；另一方面，含有重金屬的工業(yè)廢渣隨意堆放或直接混入土壤，潛在地危害著土壤環(huán)境。隨著城市化發(fā)展，大量污染企業(yè)搬出城區(qū)，原有的企業(yè)污染用地成為城市土壤重金屬污染的突出問題。

2 重金屬污染物及其危害

土壤的主要金屬污染物為鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）和類金屬砷（As）。

2.1 鉛（Pb）

鉛是重金屬污染土壤中分布較廣、具強(qiáng)蓄積性的環(huán)境污染物。土壤中的鉛主要來源于頻繁的人類活動(dòng)。雖然世界各國和地區(qū)都開始認(rèn)識(shí)到鉛已成為土壤污染的主要成份之一，并開始有組織的治理。但隨著采礦業(yè)、冶金業(yè)、IT業(yè)、農(nóng)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和各種污水的排放，鉛污染的情況并沒有得到好轉(zhuǎn)，更有愈演愈烈的趨勢。

在進(jìn)入土壤后，鉛大部分只停留在土壤表層，與土壤中的有機(jī)物結(jié)合，極難溶解。過量的鉛會(huì)導(dǎo)致植物的葉綠素含量降低，光合作用速率下降，造成植物生長發(fā)育停滯。大田表現(xiàn)為植株矮小，葉片偏黃，產(chǎn)量明顯降低。鉛的富集性很強(qiáng)，當(dāng)人食用帶有過量鉛的食物后，體內(nèi)的鉛會(huì)不斷富集，然后與人體內(nèi)的多種酶結(jié)合，從而破壞正常的人體機(jī)能。

2.2 汞（Hg）

汞，又名水銀，在自然界的存在形式極其豐富，大氣、水體和土壤中都存在著不同形式的汞并可相互傳播。人類排放汞的形式主要是燃燒，包括生活垃圾、醫(yī)療垃圾、石化燃料等，其燃燒過程中產(chǎn)生大量的含汞化合物，已占人類汞排放的80%。絕大部分的汞在進(jìn)入土壤后都會(huì)很快的被固定，積累在表層土壤和耕層中，不再向下遷移。

對動(dòng)植物及人體構(gòu)成直接威脅的通常是甲基汞（MeHg），其不僅可以造成作物產(chǎn)量降低甚至死亡、造成皮膚灼痛、肌肉運(yùn)動(dòng)失調(diào)、神經(jīng)損傷，還可以造成胎兒出現(xiàn)嚴(yán)重的缺陷，如失明、大腦性麻痹、智力遲鈍等癥狀。歷史上汞中毒的事件已經(jīng)屢見不鮮，必須予以足夠的重視。

2.3 砷（As）

砷元素的毒性極低，但含砷的化合物均有毒性，土壤中的砷除了來自工業(yè)生產(chǎn)的廢渣外，含砷農(nóng)藥的使用也是主要的來源。砷在自然條件下可以被作物吸收，而進(jìn)入人體。日本歷史上曾發(fā)生過砷中毒的惡性事件，當(dāng)時(shí)有12100多人中毒，130人因腦麻痹而死亡。

3 傳統(tǒng)的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

3.1 農(nóng)業(yè)化學(xué)修復(fù)技術(shù)

農(nóng)業(yè)化學(xué)修復(fù)技術(shù)就是采用大面積種植一些可以對重金屬物質(zhì)進(jìn)行有利吸收的農(nóng)作物，從而利用植物自身的吸收作用將土壤中的一些化合態(tài)和游離態(tài)的重金屬離子進(jìn)行吸收或者進(jìn)行有利的化學(xué)轉(zhuǎn)化，從而降低重金屬離子對周圍環(huán)境的污染。植物吸收重金屬物質(zhì)的過程大致是，首先植物利用自身的根系和植物根尖部分的內(nèi)外層水分平衡的作用來吸收土壤中的水分，其次由根尖生長區(qū)和分生區(qū)向上將水分運(yùn)輸，從而將水分中含有的重金屬離子運(yùn)走，是根尖部分內(nèi)側(cè)始終保持較低的重金屬離子濃度，從而使根尖內(nèi)外產(chǎn)生濃度差，使根尖繼續(xù)大量吸收重金屬離子。

3.2 物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)

物理化學(xué)修復(fù)過程即通過各種物理和化學(xué)手段從土壤中除去或者分離含重金屬的污染物，比如利用淋洗液將土壤中的固相重金屬轉(zhuǎn)移到土壤的液相中，再利用絡(luò)合或者沉淀的方法使土壤富集，然后將富集液中含重金屬的沉淀進(jìn)行過濾并除去。在進(jìn)行淋洗時(shí)，淋洗劑的選擇是非常關(guān)鍵的問題。除此之外，可以用電動(dòng)修復(fù)的方法，就是在固液相的土壤中插入電極，利用重金屬導(dǎo)電性的原理，充分在電場的作用下引導(dǎo)并從土壤中移動(dòng)出。然后進(jìn)行篩選和過濾。也可以利用重金屬與某些非金屬陰離子在土壤中化合形成化合物的方法，在土壤中摻入適量的含有非金屬陰離子的物質(zhì)，使重金屬陽離子和非金屬陰離子不易分解的無害的化合物，或者可直接分離提取的化合物[2]。

3.3 有機(jī)物吸收重金屬離子作用

有機(jī)物吸收重金屬離子作用就是利用某些有機(jī)物或者是有機(jī)物的堆肥可以與重金屬離子產(chǎn)生一定的反應(yīng)，從而使重金屬物質(zhì)失去對生物和其他環(huán)境破壞性的原理，對被重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。一些有機(jī)物如動(dòng)物的糞便、植物的秸稈堆肥產(chǎn)物等可以與土壤中的重金屬離子產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的絡(luò)合作用或者螯合作用，通過這些作用可以使重金屬離子大大減小甚至失去一些本身的性質(zhì)，比如對周圍環(huán)境的生物毒性和破壞性，從而降低重金屬危害。比如蚯蚓糞或者奶牛的糞便可以有效減少周圍環(huán)境中的鉛的毒性效果，而咖啡豆的果皮和果肉對于降低鉛的生物毒性作用具有更好的效果。

4 新型的重金屬污染修復(fù)技術(shù)

4.1 化學(xué)淋洗和化學(xué)固定

化學(xué)淋洗和化學(xué)固定的方法都是單純利用化學(xué)技術(shù)對土壤中的重金屬物質(zhì)進(jìn)行固定和分離。化學(xué)淋洗是通過化學(xué)洗脫作用將重金屬物質(zhì)從土壤中洗脫出去，從而達(dá)到清潔土壤的作用。采用這種化學(xué)洗脫的方法即相當(dāng)于利用另一種化學(xué)試劑將原本土壤中的許多種金屬物質(zhì)進(jìn)行替換和洗脫，從而將重金屬物分離出來。近幾年的實(shí)驗(yàn)證明這種方法非常有效，可以大量的洗脫出一些重金屬物質(zhì)，但由于洗脫作用，也是的土壤中原本有的一些金屬離子一同被洗脫出來，所以經(jīng)過洗脫后的土壤一般不能在種植任何農(nóng)作物?；瘜W(xué)固定就是在土壤中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑使土壤中的重金屬離子的遷移性降低，或者直接由游離態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ǖ幕蠎B(tài)。在轉(zhuǎn)變的過程中，就會(huì)使重金屬離子的生物毒性大大降低。

4.2 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是指某些微生物在進(jìn)行自身新陳代謝過程中，需要吸收一些特定的重金屬離子并將其轉(zhuǎn)化為自身所需化合物的方法，利用這種方法可以有效針對土壤中的一些特定的重金屬離子進(jìn)行修復(fù)和處理。微生物的金屬離子吸收過程基本就是利用重金屬離子完成自身的氧化和代謝作用。通過微生物體內(nèi)代謝作用的一系列轉(zhuǎn)變，使得重金屬游離態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷χ車h(huán)境毒害作用減小的次級代謝化合產(chǎn)物。

5 結(jié)束語

總之，隨著土壤重金屬污染日益加劇，土壤重金屬污染的治理已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。土壤重金屬污染具有高累積性和不可逆轉(zhuǎn)性，污染一旦發(fā)生，僅依靠切斷污染源的方法難以進(jìn)行徹底恢復(fù)。目前，己有一些污染土壤治理的方法，但從其發(fā)展和需求來看，還須發(fā)展更加有效的治理技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 林帥.重金屬土壤污染修復(fù)技術(shù)初探[J].科技信息，2012（05）.

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關(guān)鍵詞:土壤 重金屬污染

1、研究背景

據(jù)我國農(nóng)業(yè)部進(jìn)行的全國污灌區(qū)調(diào)查，在140萬公頃的污水灌區(qū)中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)面積的64.8%，其中輕度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，嚴(yán)重污染的占8.4%。由此可見我國土壤受重金屬污染的情況較為嚴(yán)峻[1]。

在環(huán)境污染研究中，重金屬多指Hg,Cd,Pb,Cr以及類金屬As等生物毒性顯著的元素，其次是指有一定毒性的一般元素，如Zn,Cu,Ni,Co,Sn等。人們所說的土壤重金屬污染主要是由于Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni,Hg,As8種重金屬元素等引起的土壤污染。土壤是人類賴以生存的自然條件，如果土壤被重金屬污染將直接導(dǎo)致糧食、蔬菜、瓜果等的重金屬含量增加。同時(shí)因?yàn)橹亟饘俨荒転橥寥牢⑸锼纸?，而易于積累轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，甚至有的通過食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積，從而嚴(yán)重危害人體健康[2]。由于重金屬在土壤中難以被分解、轉(zhuǎn)化或吸收，所以充分認(rèn)識(shí)土壤污染及危害，保護(hù)土壤，防治污染是十分重要的任務(wù)。

2、土壤重金屬污染的特點(diǎn)

大多數(shù)重金屬是過渡性元素，而過渡性元素的原子具有其特有的電子層結(jié)構(gòu)，這使重金屬在土壤環(huán)境中的化學(xué)行為具有下列一系列特點(diǎn);

(1)重金屬具有可變價(jià)態(tài)，它能在一定的幅度內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。不同價(jià)態(tài)的重金屬具有不同的活性和毒性。

(2)重金屬易在土壤環(huán)境中發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氧化物;它也易與土壤中的一些無機(jī)酸發(fā)生反應(yīng)生成硫化物、碳酸鹽、磷酸鹽等。這些化合物在土壤中的溶解度較小，所以重金屬不易遷移而易累積于土壤中，從而降低了污染危害范圍擴(kuò)大的可能性，但卻使變長了污染區(qū)的危害周期和加大了重金屬危害程度。

(3)重金屬作為中心離子，能夠接受多種陰離子和簡單分子的獨(dú)對電子，生成配位絡(luò)合物:還可與一些大分子有機(jī)物，如腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)等生成鰲合物。上述反應(yīng)增大了重金屬在水中的溶解度，進(jìn)而使重金屬在土壤環(huán)境中更易遷移‘從而增大了重金屬污染區(qū)域范圍。

重金屬的所有這些化學(xué)特性，決定了重金屬在土壤環(huán)境中具有多變的遷移特性。重金屬污染的主要特點(diǎn)，除了污染范圍廣、持續(xù)時(shí)間長外，還有污染隱蔽性，而且它無法被生物降解，并可能通過食物鏈不斷地在生物體內(nèi)富集，進(jìn)而可轉(zhuǎn)化為毒害性更大的甲基化合物，對食物鏈中某些生物產(chǎn)生毒害，最終在人體內(nèi)蓄積而危害人體健康。重金屬的上述特性決定了其在污染和環(huán)境危害中的特殊作用。

3、土壤重金屬污染的危害

土壤重金屬污染對環(huán)境產(chǎn)生的危害主要有下列途徑:

(1)受污染的土壤直接暴露在環(huán)境中，動(dòng)物或人直接或間接地吸收了受污染的土壤顆粒等;

(2)土壤中的重金屬通過淋溶作用向下緩慢滲透，從而污染了地下水;

(3)外界環(huán)境條件的變化，例如酸雨、施加土壤添加劑等因素，提高了土壤中重金屬的活性和生物有效性，使得重金屬較易被植物吸收利用，從而進(jìn)入食物鏈后對動(dòng)物和人體產(chǎn)生毒害作用。

4、重金屬污染土壤治理方法

土壤重金屬污染的治理，世界各國都開展了廣泛的研究工作。目前，所采用的土壤重金屬污染的治理方法主要有下列四種。

4.1生物措施

生物措施是利用生物的某些特性來適應(yīng)、抑制和改良重金屬污染土壤的措施。生物措施包括動(dòng)物治理、微生物治理和植物治理三種方法。

動(dòng)物治理是利用土壤中的某些低等動(dòng)物(如虹蛻和鼠類)能吸收土壤中的重金屬，因而能一定程度地降低污染土壤中重金屬的含量。在重金屬污染的土壤中放養(yǎng)蛆蛻，待其富集重金屬后，采用電激、灌水等方法驅(qū)出蛆叫集中處理，對重金屬污染土壤也有一定的治理效果[3]。

植物治理是利用有些植物能忍耐和超量累積某種或某些重金屬的特性來清除污染土壤中的重金屬。通常，它有三個(gè)部分組成:植物萃取技術(shù)、根際過濾技術(shù)、植物揮發(fā)技術(shù)。植物治理的關(guān)鍵是尋找合適的超積累或耐重金屬植物。

生物措施的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)施較簡便、投資較少和對環(huán)境攏動(dòng)少。缺點(diǎn)是治理效率低(如超積累植物通常都矮小、生物量低、生長緩慢且周期長)，不能治理重污染土壤(因高耐重金屬植物不易尋找)和被植物攝取的重金屬因大多集中在根部而易重返土壤等。

4.2工程措施

工程措施包括客土、換土、翻土、去表土等方法，適用于大多數(shù)污染物和多種條件。

客土是在污染土壤上加入未污染的新土;換土是將已污染的土壤移去，換上未污染的新土;翻土是將污染的表土翻至下層:去表土層是將污染的表土移去。這些方法能使耕作層土壤中重金屬的濃度降至臨界濃度以下，或減少重金屬污染物與植物根系的接觸而達(dá)到控制危害的目的。

用工程措施來治理重金屬污染土壤，具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是一種治本的措施。但由于存在實(shí)施繁復(fù)、治理費(fèi)用高和易引起土壤肥力減弱等缺點(diǎn)。因而一般適用于小面積、重污染的土壤。

4.3農(nóng)業(yè)措施

農(nóng)業(yè)措施是因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害，以及在污染土壤上種植不進(jìn)入食物鏈的植物。

用農(nóng)業(yè)措施來治理重金屬污染土壤，具有可與常規(guī)農(nóng)事操作結(jié)合起來進(jìn)行、費(fèi)用較低、實(shí)施較方便等優(yōu)點(diǎn)，但存在有些方法周期長和效果不顯著等缺點(diǎn)，農(nóng)業(yè)措施適合于中、輕度污染土壤的治理。

4.4化學(xué)措施

化學(xué)措施是向污染土壤投加改良劑，增加土壤有機(jī)質(zhì)，陽離子代換量和粘粒的含量，以及改變pH,Eh和電導(dǎo)等理化性質(zhì)，使土壤中的重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金屬的生物有效性。

用改良措施來治理重金屬污染土壤，其治理效果和費(fèi)用都適中，對污染不太重的土壤特別適用。但需加強(qiáng)管理，防止重金屬的再度活化。

5、結(jié)論

隨著土壤重金屬污染日益加劇，土壤重金屬污染的治理已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。土壤重金屬污染具有高累積性和不可逆轉(zhuǎn)性，污染一旦發(fā)生，僅依靠切斷污染源的方法難以進(jìn)行徹底恢復(fù)。目前，己有一些污染土壤治理的方法，但從其發(fā)展和需求來看，還須發(fā)展更加有效的治理技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳志良,仇榮亮.重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)[J]環(huán)境保護(hù)，2002.29(6).21-23.

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市環(huán)保局組織編制的《市重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）已經(jīng)市政府同意，現(xiàn)就《規(guī)劃》實(shí)施工作通知如下：

一、提高認(rèn)識(shí)，切實(shí)增強(qiáng)實(shí)施重金屬污染綜合防治的緊迫感和責(zé)任感

重金屬污染具有長期性、累積性、潛伏性、不可逆轉(zhuǎn)性、危害大、治理成本高等特點(diǎn)。重金屬污染防治成效如何，直接影響人民群眾特別是未成年人的健康、安全，直接影響社會(huì)穩(wěn)定，直接影響可持續(xù)發(fā)展和我市“四大一高”戰(zhàn)略的實(shí)施。我市是有色金屬大市，涉重金屬企業(yè)較多，其中靈寶市和義馬市是全國重點(diǎn)防控地區(qū)，防治任務(wù)十分艱巨。各級、各有關(guān)部門要高度重視重金屬污染防治工作，充分認(rèn)識(shí)重金屬污染的危害性和嚴(yán)重性，完善政策措施，嚴(yán)格落實(shí)責(zé)任，切實(shí)維護(hù)群眾健康安全，維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全，維護(hù)社會(huì)和諧穩(wěn)定，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力。

二、明確目標(biāo)，按照節(jié)點(diǎn)扎實(shí)推進(jìn)

通過實(shí)施《規(guī)劃》，到2015年，全市各重點(diǎn)行業(yè)、企業(yè)的重點(diǎn)重金屬污染物排放達(dá)到國家和省確定的排放要求。城鎮(zhèn)集中式地表水飲用水水源重點(diǎn)重金屬污染物指標(biāo)達(dá)標(biāo)率100%；重點(diǎn)區(qū)域的重點(diǎn)重金屬污染物排放總量比年減少30%,環(huán)境質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)；非重點(diǎn)區(qū)域的重點(diǎn)重金屬污染物排放總量比年減少10%,重金屬污染得到有效控制。

三、綜合治理，有效防控重金屬污染

《規(guī)劃》實(shí)施過程中要深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，堅(jiān)持以人為本，探索建立企業(yè)主體、政府負(fù)責(zé)、多方共管、多策并舉，既利于污染控制又利于健康發(fā)展的良性機(jī)制。要突出重金屬污染防控的重點(diǎn)區(qū)域、行業(yè)和企業(yè)，認(rèn)真調(diào)金屬排放、污染、廢棄物基本情況，制定分類治理方案和措施；要依靠科技進(jìn)步，切實(shí)提高防治能力和水平；要加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)技術(shù)改造和綜合治理力度，嚴(yán)控新污染項(xiàng)目和生產(chǎn)工藝，加強(qiáng)涉重金屬廢棄物處理管理，嚴(yán)控污染產(chǎn)品流入市場；要強(qiáng)化環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測體系、執(zhí)法隊(duì)伍建設(shè)，明確監(jiān)管責(zé)任；要提高健康危害監(jiān)測和診療能力，切實(shí)做好對健康已受到影響的群眾的醫(yī)療救治工作；要加強(qiáng)輿論引導(dǎo)，加強(qiáng)宣傳教育，使全社會(huì)認(rèn)識(shí)到重金屬污染的危害性，自覺防治、控制重金屬污染。

四、屬地為主，認(rèn)真落實(shí)實(shí)施主體責(zé)任

各縣（市、區(qū)）政府是《規(guī)劃》實(shí)施的主體，要切實(shí)加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，將《規(guī)劃》確定的目標(biāo)、任務(wù)和項(xiàng)目納入本地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃，并分解落實(shí)到重點(diǎn)區(qū)域和重點(diǎn)企業(yè)。要依據(jù)《規(guī)劃》和市環(huán)保局制定的年度實(shí)施方案，落實(shí)治理工程措施和資金，加大對涉重金屬污染源綜合整治力度，強(qiáng)化污染源日常環(huán)境管理，統(tǒng)籌安排涉重金屬企業(yè)的強(qiáng)制性清潔生產(chǎn)審核，強(qiáng)化基礎(chǔ)能力建設(shè)和先進(jìn)技術(shù)推廣示范，妥善處置歷史遺留重金屬污染問題和突發(fā)污染事件；強(qiáng)化對重金屬相關(guān)企業(yè)的監(jiān)管，對造成污染的企業(yè)，采取嚴(yán)厲措施予以整治，直至依法關(guān)停取締，有效防控重金屬污染。

五、協(xié)同配合，切實(shí)加強(qiáng)督導(dǎo)考核

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一、國內(nèi)水體的重金屬污染現(xiàn)狀

中國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質(zhì)的污染率高達(dá)80.1%。黃河、淮河、松花江、遼河等十大流域的流域片，重金屬超標(biāo)斷面的污染程度均為Ⅴ類；太湖底泥中TCu、TPb、TCd 含量均處于輕度污染水平；黃浦江干流表層沉積物中，Cd超背景值2倍、Pb超1倍；蘇州河中，Pb全部超標(biāo)、Cd為75%超標(biāo)、Hg為62.5%超標(biāo)。

城市河流有35.11%的河段出現(xiàn)THg超地表水Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，18.46%的河段TCd超過Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，25%的河段TPb有超標(biāo)的樣本出現(xiàn)。由長江、珠江、黃河等河流攜帶入海的重金屬污染物總量約為3.4萬t，對海洋水體的污染危害巨大。在全國近岸海域海水采樣的樣品中，Pb的超標(biāo)率達(dá)62.9%，最大值超一類海水標(biāo)準(zhǔn)49.0倍。大連灣60%測站沉積物的Cd含量超標(biāo)，錦州灣部分測站排污口鄰近海域沉積物Cd、Pb的含量超過第三類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

二、水體中重金屬污染的來源

（一）工業(yè)污染源排放

據(jù)研究，煤、石油中含有Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金屬，因此，火力發(fā)電廠排放的廢氣和汽車排放的尾氣中含有大量的重金屬，隨煙塵進(jìn)入大氣，其中10%～30%沉降在距排放源十?dāng)?shù)公里的范圍內(nèi)。據(jù)估算，全世界約有1600t/a的Hg通過煤和其他石化燃料的燃燒而排放到大氣中。另外，電鍍、機(jī)械制造業(yè)仍是重金屬污染的一大來源。

（二）廢舊電池的污染

《中國環(huán)境報(bào)》記者王婭于1999年12月9日報(bào)道，1998年中國電池的產(chǎn)量以及消費(fèi)量高達(dá)140億節(jié)，占世界總量的1/3，每年報(bào)廢的數(shù)百億節(jié)廢電池絕大部分沒有回收，廢電池中含有大量的Hg、Cd、Pb、Cr、Ni、Mn等重金屬有害物質(zhì)，泄漏到環(huán)境中，造成了極大的污染和危害。1節(jié)1號廢干電池可使1㎡的土地失去利用價(jià)值，1粒紐扣電池可污染600m3的水。

三、水體重金屬污染的危害

（一）對水生植物的影響

在水生生態(tài)系統(tǒng)及水生食物鏈中，作為其它浮游動(dòng)物的食物及氧氣來源，藻類占據(jù)著重要位置。楊紅玉和王煥校報(bào)道Cd能破壞某些綠藻的葉綠素，引起光合作用下降，還對斜生柵藻和蛋白核小球藻呼吸作用產(chǎn)生影響，抑制蘋果酸脫氫酶活性。重金屬對水生植物的毒害作用主要表現(xiàn)在改變運(yùn)動(dòng)器的細(xì)微結(jié)構(gòu)，抑制光合作用、呼吸作用和酶的活性，使核酸組成發(fā)生變化，細(xì)胞體積縮小和生長受到抑制等。

（二）對水生動(dòng)物的影響

重金屬進(jìn)入水體后，將對水生動(dòng)物的生長發(fā)育、生理代謝過程產(chǎn)生一系列的影響。海水重金屬離子（Cr6+）含量超過一定濃度便會(huì)引起文昌魚中毒，使其身體漸成彎曲狀而死亡。

（三）對人體健康的危害

重金屬對人體的危害，一方面通過直接飲用造成重金屬中毒而損害人體健康；另一方面，間接污染農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品，通過食物鏈對人體健康構(gòu)成威脅，并造成土壤的二次污染。

重金屬能抑制人體化學(xué)反應(yīng)酶的活動(dòng)，使細(xì)胞質(zhì)中毒，從而傷害神經(jīng)組織，還可導(dǎo)致直接的組織中毒，損害人體解毒功能的關(guān)鍵器官——肝、腎等組織。

四、水體重金屬污染的防治對策

（一）對水體重金屬污染的源頭控制

一旦水體被污染，將會(huì)對整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響，并且對污染水體的凈化將耗費(fèi)大量的人力、物力。因此，首先要采取源頭控制的對策，預(yù)防水體的污染。一方面加強(qiáng)法制建設(shè)，依法管理水資源，另一方面查明污染源，對排污總量加以限制，遏制水污染不斷惡化的趨勢，對采礦點(diǎn)、冶金部門等，更要嚴(yán)格監(jiān)督、管理和控制，同時(shí)改革生產(chǎn)工藝，不用和少用毒性大的重金屬，采用合理的工藝流程，科學(xué)管理和操作，減少重金屬用量和隨廢水流失量，加強(qiáng)以流域?yàn)閱卧乃Y源管理和水源地保護(hù)。

（二）對水體重金屬污染的修復(fù)

1.河流稀釋法

稀釋是改善受污染河流的有效技術(shù)之一，通過稀釋，能夠降低污染物在河流中的相對濃度，從而降低污染物質(zhì)在河流中的危害程度。但是，應(yīng)用這種方法必須要有充足的外來水源，同時(shí)還要考慮外來水流量與河流流量比例，判斷河流沿岸的生態(tài)狀態(tài)，可以調(diào)用的水量以及河流水力負(fù)荷允許的變化幅度等。

2.化學(xué)混凝、吸附法

許多重金屬在水體溶液中主要以陽離子的形態(tài)存在，升高水體pH值，能使大多數(shù)重金屬生成氫氧化物沉淀或其它離子沉淀。因此，向被重金屬污染的水體中施加石灰、碳酸鈣等物質(zhì)，均能降低重金屬對水體的危害程度。另外，不溶性的淀粉黃酸酯（ISX）與廢水中的重金屬離子可以形成溶度積很小的粒狀沉淀；單寧含量高的農(nóng)產(chǎn)品殘?jiān)?，像花生皮和胡桃皮粉，具有從溶液中吸附高含量汞的陽離子能力，梧桐落葉可吸附重金屬銅、鎳和鉻。

3.離子還原、交換法

離子還原法是利用一些容易得到的化學(xué)還原劑，將水體中的重金屬還原，形成難以污染的化合物，從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性，以減輕重金屬對水體的污染危害。離子交換法是利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質(zhì)發(fā)生交換作用，從水體中把重金屬交換出來，達(dá)到治理目的。經(jīng)離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹脂上，經(jīng)再生后又從萬方數(shù)據(jù)離子交換樹脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。

篇5

關(guān)鍵詞:土壤；重金屬污染；評價(jià)方法

Q938.1+3; S151.9+3A

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(yán)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(zhì)量評價(jià)，日益成為人類關(guān)注的焦點(diǎn)。

本文選取了地質(zhì)累積指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法，對某城市不同功能區(qū)319個(gè)空間樣本點(diǎn)的重金屬檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行了污染評價(jià)。

1.數(shù)據(jù)采集

按照功能劃分，將城區(qū)劃分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū).現(xiàn)對某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,將該城區(qū)劃分為間距1公里左右的網(wǎng)格子區(qū)域，按照每平方公里1個(gè)采樣點(diǎn)對表層土（0~10 cm深度）進(jìn)行取樣,用原子吸收分光光度計(jì)測試分析,獲得了319個(gè)樣本所含重金屬元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）的濃度數(shù)據(jù)。

本文依照未受污染區(qū)域土壤環(huán)境背景值作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]。現(xiàn)按照2公里的間距在微污染區(qū)取樣,得到該城區(qū)表層土壤中元素的背景值，如表1:

表1該城市表層土壤中重金屬元素的背景值

元素 As(ug/g) Cd(ng/g) Cr(ug/g) Cu(ug/g) Hg(ng/g) Ni(ug/g) Pb(ug/g) Zn(ug/g)

背景值 3.6 130 31 13.2 35 12.3 31 69

2．污染評價(jià)方法

2.1地質(zhì)累積指數(shù)法

用于研究水環(huán)境沉積物中重金屬污染程度的定量指標(biāo)[2]，不僅能夠反映重金屬分布的自然變化特征，而且還可以判別人為活動(dòng)產(chǎn)生的重金屬對土壤質(zhì)量的影響.

利用地質(zhì)累積指數(shù)污染評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出整個(gè)城區(qū)各種金屬的污染指數(shù)平均值，最大值，最小值，并按各種重金屬濃度的平均值進(jìn)行相應(yīng)的污染程度評級（表2）。

表2城區(qū)重金屬地質(zhì)積累指數(shù)及評級情況

重金屬 平均值 最大值 最小值 污染程度

As -0.07762 2.4802 -1.7459 無污染

Cd 0.305682 3.0543 -2.2854 輕度污染

Cr -0.0818 4.3076 -1.6018 無污染

Cu 0.702895 6.9966 -3.1121 輕度污染

Hg 0.273708 8.2515 -2.615 輕度污染

Ni -0.22635 2.9493 -2.1113 無污染

Pb 0.150747 3.345 -1.2405 無污染

Zn 0.326836 5.1833 -1.6552 無污染

可看出,土壤中重金屬Cu、Cd、Hg污染比較顯著，Zn的平均值雖然小于1，但是其污染指數(shù)最大值達(dá)到嚴(yán)重污染程度，其污染也很突出。Ni的平均值很小,視為處于零污染狀態(tài)。

再通過提取各個(gè)區(qū)域的污染指數(shù)進(jìn)行分析匯總，得到各個(gè)區(qū)域每種重金屬的級別污染指數(shù)直方圖，如下：

圖一：各個(gè)區(qū)重金屬污染級別指數(shù)直方圖

2.2污染負(fù)荷指數(shù)法

該指數(shù)是由評價(jià)區(qū)域所包含的主要重金屬元素構(gòu)成，它能夠直觀地反映各個(gè)重金屬對污染的貢獻(xiàn)程度，以及金屬在時(shí)間，空間上的變化趨勢.

由Tomlinson等人提出污染負(fù)荷指數(shù)的同時(shí)提出了污染負(fù)荷指數(shù)的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)和指數(shù)與污染程度之間的關(guān)系[4]，通過計(jì)算得打各重金屬的污染負(fù)荷指數(shù)及可以得到各個(gè)功能區(qū)和該市的污染程度.

表5重金屬污染負(fù)荷指數(shù)及污染程度

功能區(qū) PLI值 污染等級 污染程度 該市的PLI值 該市的污染等級 該市污染程度

1類 1.83 Ⅰ 中等污染

1.69

Ⅰ

中等污染

2類 2.35 Ⅱ 強(qiáng)污染

3類 1.06 Ⅰ 中等污染

4類 1.94 Ⅰ 中等污染

5類 1.58 Ⅰ 中等污染

從表中的結(jié)果分析，土壤中的重金屬元素對該城市產(chǎn)生了中等污染，各功能區(qū)重金屬污染程度從重到為工業(yè)區(qū)>交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)。

2.3 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，對該城市的重金屬污染進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果如下表所示：

表6 各功能區(qū)污染指數(shù)及程度分級

功能區(qū) 1類 2類 3類 4類 5類 該城市

污染指數(shù) 2.744 4.805 2.036 2.941 2.183 2.942

污染級別 中污染 強(qiáng)污染 中污染 中污染 中污染 中污染

表中污染指數(shù)按表6中的污染指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級得到各功能區(qū)的污染級別，各功能區(qū)污染程度的關(guān)系為:工業(yè)區(qū)> 交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)。

2.4潛在生態(tài)危害指數(shù)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(shù)法作為土壤重金屬污染評價(jià)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(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起，是土壤重金屬評價(jià)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的科學(xué)方法．

在本文的求解中將Hakanson提出的毒性系數(shù)擬定為各重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)[6],根據(jù)計(jì)算公式得到單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)，結(jié)果如表所示:

表8各種金屬的毒性系數(shù)

元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

毒性系數(shù) 10 30 2 5 40 5 5 1

表9 各種金屬的潛在生態(tài)污染指數(shù)：

元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

82 340.5 16.98 108.55 1529.60 35.18 52.10 14.28

對上述單個(gè)元素結(jié)果的分析：

重金屬Hg與Cd均造成了極強(qiáng)的生態(tài)危害，重金屬Cu 與As則造成了強(qiáng)生態(tài)危害，Pb造成了中等的生態(tài)危害，其他重金屬則均只造成了輕微的生態(tài)危害。

進(jìn)一步得到各重金屬對整個(gè)造成的生態(tài)危害情況為：

根據(jù)等級劃分的情況可以得知此八種重金屬以對該城區(qū)整體造成了中等生態(tài)危害。

3．結(jié)論及建議

綜上所述,得出了各功能區(qū)的污染程度關(guān)系為:工業(yè)區(qū)> 交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)，該城市的重金屬污染程度為中等程度污染。通過方差分析可得出各種方法組合的顯著程度,得到潛在生態(tài)危害指數(shù)法和污染負(fù)荷指數(shù)法相結(jié)合的方式對實(shí)驗(yàn)的影響最顯著，從而得出可靠性最大的評價(jià)組合。

參考文獻(xiàn)：

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[2]MULLER G.Index of geo―accumulation in sediments of the Rhine river［J］， Geo Journal，1969.2( 3):108-109。

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[4]楊維，高雅玲，毗鄰鐵礦的千山景區(qū)土壤重金屬污染分析與評價(jià)[J],沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.1:150-155.

[5]鄭海龍，城市邊緣帶土壤重金屬空間變異及其污染評價(jià)[J], 土壤學(xué)報(bào)，2006.43(1): 39-45。

篇6

關(guān)鍵詞：土壤；重金屬；污染特征；污染評價(jià)；果蔗地

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：0439-8114（2017）07-1262-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.07.015

Content Characteristics and Risk Assessment of Heavy Metals in Chewing Cane Soils

WANG Tian-shun， YANG Yu-xia， LIAO Jie， FAN Ye-geng， YA Yu， ZHU Jun-jie， MO Lei-xing

（Research Institute of Agro-products Quality Safety and Testing Technology， Guangxi Academy of Agriculture Sciences/Quality Supervision and Testing Center for Sugarcane， China Ministry of Agriculture， Nanning 530007， China）

Abstract： The contents of soil heavy metals，such as Cd，Pb，Cr，Cu，Zn，As and Hg，in surface soil（0～20 cm） from the main chewing cane production farmland in Guangxi Zhuang Autonomous Region，were investigated. Pollution characteristics of heavy metals in soils were observed on the basis of environmental quality secondary standard values of single factor pollution index method and comprehensive pollution index method. Potential ecological risk assessment was evaluated by using the geoaccumulation index（Igeo） and potential ecological risk index（RI）. The results indicated that the average concentrations of Cd，Pb，Cr，Cu，Zn，As and Hg were 0.81，30.4，54.5，29.8，107.4，16.69 and 0.28 mg/kg，respectively. According to the comprehensive pollution index，the pollution degree was middle degree with PN was 2.03. According to the geoaccumulation index，the pollution degree of Cd was middle degree with Igeo was 1.02，and Hg ranged from light to middle degree with Igeo was 0.30. The potential ecological risk index indicated that the heavy metals in the soils from research area were at the moderate ecological hazard level. The rate of contribution for Cd was the highest to potential ecological risk index. Thus，effective farmland soil management is necessary to ensure security production， control soil pollution sources，and implement standard agricultural production.

Key words： soils； heavy metals； contaminant characteristics； risk assessment； chewing cane soil

土壤是人類賴以生存的自然資源，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。重金屬在自然環(huán)境中廣泛存在，因其持久性、積累性等特性及其對生態(tài)環(huán)境存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，受到國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注[1，2]，土壤重金屬污染已經(jīng)成為當(dāng)前人類面臨的重要環(huán)境問題，也是目前環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[3-6]。土壤重金屬污染來源包括礦山采選冶煉、大氣沉降、污水灌溉、固體廢棄物堆存與處置、交通運(yùn)輸?shù)萚7，8]。當(dāng)土壤中重金屬達(dá)到一定的累積程度時(shí)，會(huì)通過食物鏈傳遞到動(dòng)物和人體內(nèi)，給生態(tài)環(huán)境及人體健康造成很大危害[9，10]。

近年來，果蔗生產(chǎn)中大量使用農(nóng)藥、磷肥、污水，使得果蔗地土壤-植物系統(tǒng)中重金屬污染更為復(fù)雜與多樣化。土壤是植物生長的載體，其清潔程度直接影響著食物中有毒有害物質(zhì)的濃度，目前對果蔬、糧食產(chǎn)地[11，12]中重金屬的污染評價(jià)己有不少報(bào)道，但針對果蔗地土壤重金屬污染的系統(tǒng)研究鮮有報(bào)道。為了解廣西壯族自治區(qū)橫縣果蔗種植區(qū)土壤質(zhì)量狀況，本研究以果蔗地土壤為對象，利用單因子污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法、地積累指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對土壤重金屬的污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，同時(shí)探討了各重金屬元素之間的相關(guān)性和聚類狀況，以期為廣西壯族自治區(qū)果蔗地土壤重金屬的污染防治和治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

土壤樣品全部采自廣西壯族自治區(qū)果蔗地0～20 cm表層土壤。于2014年11月選取36個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)600～1 300 m2內(nèi)采用W形布點(diǎn)采集5個(gè)子樣，現(xiàn)場剔除植物根系、碎石等雜物后充分混合組成一個(gè)混合樣品，用四分法縮分至約4.0 kg，裝入聚乙烯塑料袋，貼好標(biāo)簽，帶回實(shí)驗(yàn)室備用。把采集的土壤置于寬敞、干凈、透氣的室內(nèi)，均勻攤開，自然風(fēng)干，去除石塊、植物根系及其他的雜物后用瑪瑙研缽研磨后過2 mm尼龍篩，再用瑪瑙研缽繼續(xù)研磨后過100目篩。

稱取0.200 0 g經(jīng)風(fēng)干處理的土樣于聚四氟乙烯罐中。加5 mL HNO3、3 mL HCl、1 mL H2O2和1 mL HF，密封消解罐后放入微波消解爐。消解程序分3步，步驟1為160 ℃、90%功率消解10 min；步驟2為200 ℃、90%功率消解25 min；步驟3為100 ℃、40%功率消解5 min。消解完室溫放置后，轉(zhuǎn)移消解罐中的溶液于聚四氟乙烯燒杯中，加熱蒸發(fā)去除氮氧化物。剩余液體做如下處理：①轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，用1%硝酸稀釋至刻度線，混合均勻后用石墨爐原子吸收儀（MKⅡ MQZ，美國Thermo）測定溶液中Cd、Pb的含量、用火焰原子吸收儀（AA240，美國Varian）測定Cr、Cu、Zn的含量；②轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶，加入5 mL 50 g/L硫脲和50 g/L抗壞血酸溶液作掩蔽劑，用5%鹽酸稀釋至刻度線，混合均勻，室溫下靜置30 min后用原子熒光光譜儀（AFS-230E，北京海光儀器公司）測定As和Hg的含量。

試驗(yàn)所用試劑均為優(yōu)級純試劑，用水均為超純水。

1.2 土壤重金屬污染評價(jià)

土壤評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用GB 5618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[13]中的二級標(biāo)準(zhǔn)和廣西土壤背景值[14]，采用單因子污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、地積累指數(shù)法以及潛在生態(tài)危害指數(shù)法分別對土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評價(jià)。采用Excel 2007和DPS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.1 單因子污染指數(shù)法 單因子污染指數(shù)法是用來評價(jià)單個(gè)污染因子對土壤的污染程度，污染指數(shù)愈小，說明該因子對環(huán)境介質(zhì)污染程度愈輕[15，16]。其計(jì)算公式如下：

Pi=Ci/Si

式中，Pi為土壤中重金屬的污染指數(shù)，具體反映某污染物超標(biāo)倍數(shù)和程度；Ci為土壤中重金屬含量的實(shí)測值（mg/kg）；Si為土壤中重金屬的標(biāo)準(zhǔn)限定值（mg/kg）。當(dāng)Pi≤1時(shí)，表示樣品未受污染；當(dāng)Pi>1 時(shí)，表示樣品已被污染。Pi的值越大，說明樣品受污染越嚴(yán)重。Pi評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.2.2 綜合污染指數(shù)法 綜合污染指數(shù)法[17，18]，即內(nèi)梅羅污染指數(shù)，是將目標(biāo)單個(gè)污染指數(shù)按一定方法綜合起來考慮對環(huán)境介質(zhì)的影響程度，采用兼顧單元素污染指數(shù)平均值和最大值的一種評價(jià)方法。其計(jì)算公式如下：

PN=■

式中，Piave為土壤中各重金屬污染指數(shù)的平均值；Pimax為土壤中單項(xiàng)重金屬的最大污染指數(shù)；PN為采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)，其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。該方法突出了高濃度污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，能反映出各種污染物對土壤環(huán)境的作用，將研究區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量作為一個(gè)整體與外區(qū)域或歷史資料進(jìn)行比較。

1.2.3 地積累指數(shù)法 地積累指數(shù)（Igeo）是德國海德堡大學(xué)沉積物研究所的科學(xué)家Müller[19]提出的一種研究沉積物中重金屬污染的定量指標(biāo)，在歐洲被廣泛采用。該方法在考慮自然地質(zhì)過程造成背景值影響的同時(shí)，充分考慮了人為活動(dòng)對重金屬污染的影響，因此該指數(shù)不僅可以反映沉積物中重金屬分布的自然變化特征，而且可以判別人為活動(dòng)對環(huán)境的貢獻(xiàn)[20，21]。其計(jì)算公式為：

Igeo=log2[Cn/（1.5×Bn）]

式中，Cn為樣品中元素n在沉積物中的實(shí)測值；Bn為沉積物中該元素的地球化W背景值，本研究采用廣西壯族自治區(qū)土壤環(huán)境背景值作為參照標(biāo)準(zhǔn)；1.5為修正指數(shù)，用于校正區(qū)域背景值差異。地積累指數(shù)劃分為7級，Igeo≤0，為1級，無污染；0

1.2.4 潛在生態(tài)危害指數(shù)法 重金屬元素是具有潛在危害的重要污染物，與其他污染物的不同之處在于它們對環(huán)境危害的持久性、生物地球化學(xué)的可循環(huán)性及潛在的生態(tài)危害。潛在生態(tài)危害系數(shù)法是瑞典科學(xué)家Hakanson[22]提出的一種沉積物中重金屬的評價(jià)方法，為了使區(qū)域質(zhì)量評價(jià)更具有代表性和可比性，該方法從重金屬的生物毒性角度出發(fā)，反映了多種污染物的綜合影響[23，24]。土壤中多種重金屬元素潛在生態(tài)危害指數(shù)是各單一重金屬元素的潛在生態(tài)危害指數(shù)之和。其計(jì)算公式如下：

RI=■Eri

Eri=Tri×Csi/Cni

式中，Csi為表層土壤重金屬元素i的分析測量值；Cni為土壤重金屬元素i的參比值，本研究采用廣西壯族自治區(qū)土壤環(huán)境背景值作為參照標(biāo)準(zhǔn)；Tri為重金屬元素毒性系數(shù)[25]，各重金屬的毒性系數(shù)分別為Cd=30，Pb=Cu=5，Cr=2，Zn=1，As=10，Hg=40[26]。Eri為單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)；RI為多種重金屬綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)。重金屬污染的生態(tài)危害指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)土壤重金屬含量特征

研究區(qū)36個(gè)土壤樣品的重金屬元素的含量范圍、均值、標(biāo)準(zhǔn)差等特征參數(shù)見表3。需要說明的是，有32個(gè)土壤樣品土壤呈酸性，4個(gè)土壤樣品土壤呈弱堿性。研究區(qū)土壤中Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg的平均含量分別為0.81、30.4、54.5、29.8、107.4、16.69、0.28 mg/kg，除了Cr和As外，其他5種重金屬平均含量均超過廣西土壤背景值，分別為土壤背景值的3.03、1.27、1.07、1.42、1.84倍。

7種重金屬的標(biāo)準(zhǔn)差除Cd和Hg外，其他均較大；Cr、Zn的標(biāo)準(zhǔn)差在15以上，Pb的標(biāo)準(zhǔn)差為9.37，As的標(biāo)準(zhǔn)差為5.97，Cu的標(biāo)準(zhǔn)差為5.20。說明重金屬的分布不均勻，甚至有的重金屬分布極不均勻。土壤中7種重金屬的變異系數(shù)從大到小的順序依次為Hg、Cd、Cr、As、Zn、Pb、Cu，其中，Hg、Cd變異系數(shù)分別為48.3%、46.1%，說明Hg和Cd受人為活動(dòng)干預(yù)強(qiáng)烈，其次為Cr、As、Zn，Cu的變異系數(shù)最小，表明在整個(gè)研究區(qū)域Cu含量相對比較均一。

2.2 土壤重金屬污染評價(jià)

2.2.1 單因子污染指數(shù)與綜合污染指數(shù)評價(jià) 研究區(qū)土壤重金屬單因子污染指數(shù)見表4。結(jié)果表明，研究區(qū)土壤中重金屬Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg單因子污染指數(shù)的平均值分別為2.73、0.61、0.36、0.55、0.53、0.44和0.88。按照土壤環(huán)境質(zhì)量二級評價(jià)分級標(biāo)準(zhǔn)，土壤樣品中重金屬元素Cr、Cu、Zn、As單因子污染指數(shù)均小于1，屬于安全等級。重金屬元素Cd、Pb和Hg單因子污染指數(shù)達(dá)到輕污染水平的樣本占樣本總數(shù)的19.4%、2.8%和30.6%；Cd和Hg單因子污染指數(shù)達(dá)到中污染水平的樣本分別占樣本總數(shù)的11.1%和2.7%；Cd單因子污染指數(shù)達(dá)到重污染水平的樣本占樣本總數(shù)的58.3%。

采用綜合污染指數(shù)法對采樣點(diǎn)土壤中Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg 7種重金屬元素污染狀況進(jìn)行綜合評價(jià)，由各單因子污染指數(shù)計(jì)算可知，采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)值為2.03，污染等級屬于中污染。

2.2.2 地積累指數(shù)法評價(jià) 地積累指數(shù)法是從地球化學(xué)的角度出發(fā)來評價(jià)土壤中重金屬的污染。它除了考慮到人為污染因素、環(huán)境地球化學(xué)背景值外，還考慮到由于自然成巖作用可能會(huì)引起背景值變動(dòng)的因素，它所采用的背景值一般為未受人類活動(dòng)影響的沉積巖中的地球化學(xué)背景值，因此該方法更多的強(qiáng)調(diào)了土壤中重金屬污染的歷史累積作用。由表5可知，果蔗地土壤中Cd的污染程度相對比較嚴(yán)重，污染等級為3級，污染程度達(dá)中等污染；其次是Hg，污染等級為2級，其污染程度達(dá)輕-中等污染；Pb、Cr、Cu、Zn和As均屬于無污染。7種重金屬的污染程度順序依次為Cd>Hg>Zn>Pb>Cu>As>Cr。

2.2.3 潛在生態(tài)危害評價(jià) 潛在生態(tài)危害指數(shù)法是從沉積學(xué)角度出發(fā)，它不僅考慮了土壤重金屬含量，而且將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起，因此其評價(jià)結(jié)果主要反映了人類活動(dòng)對土壤的潛在生態(tài)危害。由表6可知，從單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)來評價(jià)，果蔗地土壤的主要潛在生態(tài)危害重金屬為Cd和Hg，Cd污染達(dá)到強(qiáng)生態(tài)危害程度，Hg污染達(dá)到中等生態(tài)危害程度，其他5種重金屬均為輕微生態(tài)危害程度，其潛在生態(tài)危害順序?yàn)镃d>Hg>As>Pb>Cu>Zn>Cr。綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)達(dá)到187.27，處于中等生態(tài)危害程度。

2.3 研究區(qū)土壤重金屬含量相關(guān)分析

研究區(qū)土壤中重金屬之間的相關(guān)性可以推測重金屬的來源是否相同，若它們之間存在相關(guān)性，則它們的來源可能相同，否則來源可能不同[16]。利用DPS軟件對各重金屬進(jìn)行相關(guān)性分析，在0.05和0.01 顯著性水平下，所有變量間相關(guān)系數(shù)如表7所示。As與Cd、Cr、Cu、Zn之間存在極顯著正相關(guān)，表明As和Cd、Cr、Cu、Zn之間緊密相關(guān)；Zn與Cr、Cu之間存在極顯著正相關(guān)；Cu與Cr之間存在極顯著正相關(guān)，Cu與Pb之間存在極顯著負(fù)相關(guān)；Cd與Cr之間存在極顯著正相關(guān)。相關(guān)性結(jié)果可以說明研究區(qū)域土壤重金屬As與Cd、Cr、Cu、Zn同源性很高，與果蔗栽培管理過程中污水的灌溉、污泥的施用及重金屬農(nóng)藥的施用有關(guān)，Hg與其他重金屬元素之間沒有明顯的相關(guān)性，說明研究區(qū)域Hg含量受人為活動(dòng)的影響強(qiáng)烈，有外源污染M入。

2.4 研究區(qū)土壤重金屬聚類分析結(jié)果

利用DPS軟件對研究區(qū)各重金屬進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，7種重金屬共分為5組，第一組為Pb和Cu；第二組為As；第三組為Cr；第四組為Cd和Hg，它們的潛在生態(tài)危害指數(shù)分列前2位；第五組為Zn。Pb和Cu、Cd和Hg是距離較近且潛在生態(tài)危害指數(shù)值接近，分別被聚為一類。

3 結(jié)論

研究區(qū)域土壤重金屬Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg的平均含量水平分別為0.81、30.4、54.5、29.8、107.4、16.69、0.28 mg/kg。利用《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果顯示Cd污染最嚴(yán)重，單因子污染指數(shù)最高為4.93；Hg污染次之。

重金屬地積累指數(shù)評價(jià)結(jié)果表明，果蔗地土壤中Cd的污染程度相對比較嚴(yán)重，污染等級為3級，污染程度達(dá)中等污染；其次是Hg，污染等級為2級；潛在生態(tài)危害綜合指數(shù)評價(jià)結(jié)果顯示，果蔗地土壤中重金屬污染處于中等生態(tài)危害程度，其土壤的主要潛在生態(tài)危害重金屬為Cd和Hg，Cd污染達(dá)到強(qiáng)生態(tài)危害程度，Hg污染達(dá)到中等生態(tài)危害程度。

土壤中7種重金屬的相關(guān)性分析表明，研究區(qū)域土壤重金屬As與Cd、Cr、Cu、Zn具有同源性，與果蔗栽培管理過程中污水的灌溉、污泥的施用及重金屬農(nóng)藥的施用有關(guān)；聚類分析表明，Pb和Cu、Cd和Hg距離較近且污染指數(shù)值接近，分別被聚為一類。

廣西壯族自治區(qū)果蔗地土壤重金屬污染來自多種污染源，筆者認(rèn)為土壤重金屬累積的原因主要是各種含重金屬農(nóng)用物資的投入、污水灌溉及污泥施用等。對被污染土壤應(yīng)采取一些農(nóng)業(yè)、生物及施用一些改良劑等措施進(jìn)行綜合修復(fù)、治理，以確保生態(tài)環(huán)境及果蔗產(chǎn)品的安全。

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篇7

關(guān)鍵詞：飲用水源；重金屬污染；防控技術(shù)

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，但是同時(shí)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，在很大程度上威脅著人們的身體健康。在我國，水源水體的重金屬污染問題由來已久，而且呈現(xiàn)出日益突出的趨勢，如2010年福建紫金礦業(yè)汀江銅污染事件、2013年廣西賀江鉈鎘污染事件，對于社會(huì)的穩(wěn)定造成了很大的影響。因此，如何對日益嚴(yán)重的水源水體重金屬污染問題進(jìn)行有效防控和治理，是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

一、重金屬污染概述

重金屬污染，是指由重金屬或者重金屬化合物所造成的環(huán)境污染，多是由采礦、污水灌溉、廢氣排放以及使用重金屬超標(biāo)制品等因素所造成的。環(huán)境中重金屬含量的增加，不僅會(huì)對環(huán)境造成很大的影響，如果超出正常范圍，也會(huì)直接危害人體健康。因此，做好重金屬污染的防控和治理工作，是非常重要的。重金屬污染的危害程度，主要取決于重金屬在環(huán)境、食品以及生物體存在的化學(xué)形態(tài)和濃度。與其他有機(jī)化合物的污染相比，重金屬污染更加特殊，其自身具有很強(qiáng)的富集性，而且在環(huán)境中很難有效降解，在大氣、水體、土壤以及生物體中，重金屬都有著廣泛的分布。作為重金屬的儲(chǔ)存庫和最終歸宿，底泥在受到環(huán)境變化影響時(shí)，其中的重金屬形態(tài)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化，釋放到環(huán)境中造成相應(yīng)的污染。重金屬不能被生物降解，同時(shí)具備生物累積性，可以直接威脅人們的身體健康，不僅如此，重金屬對于土壤的污染存在著不可逆轉(zhuǎn)性，已經(jīng)受到污染的土壤沒有治理價(jià)值，只能通過調(diào)整種植品種的方式進(jìn)行回避。因此，重金屬污染的防控技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注和重視。

二、飲用水源中重金屬污染的防控技術(shù)

重金屬污染主要體現(xiàn)在水源水體上，另有少部分存在于固體廢棄物和空氣中，因此，做好飲用水源中重金屬污染的防控和治理，是重金屬污染治理的關(guān)鍵和重點(diǎn)。一方面，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，社會(huì)對于能源資源的需求不斷增加，水資源緊缺問題日益凸顯，做好水污染的治理可以在很大程度上滿足社會(huì)對于水資源的需求；另一方面，飲水安全關(guān)系著人體健康和國計(jì)民生。對此，我國在飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中，對于涉及飲水安全的重金屬指標(biāo)，都進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，例如，在國家標(biāo)準(zhǔn)委和衛(wèi)生部聯(lián)合頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 （GB5749-2006）中，對于典型重金屬的限值為：As：0.01mg/L；Hg：0.001 mg/L；Cr：0.05 mg/L；Cd：0.005 mg/L；Pb：0.01 mg/L。該標(biāo)準(zhǔn)與國際先進(jìn)水平相接軌，對于飲用水的監(jiān)測分析以及凈水工藝也提出了更高的要求。通常情況下，采用混凝-沉淀-過濾工藝進(jìn)行污水處理的凈水廠，很難對重金屬元素進(jìn)行有效去除，也就無法有效保證出水水質(zhì)。對此，要想對飲用水源中的重金屬污染進(jìn)行有效防控，應(yīng)該在現(xiàn)有凈水工藝的基礎(chǔ)上，對科學(xué)有效的重金屬去除技術(shù)進(jìn)行深入研究，確保其可行性、經(jīng)濟(jì)性和便利性，確保城市飲用水重金屬污染問題的有效解決。

在飲用水源中，重金屬的表現(xiàn)形態(tài)是多種多樣的，其環(huán)境行為也因此變得非常復(fù)雜，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該對其進(jìn)行全面分析，根據(jù)重金屬元素的化學(xué)形態(tài)和理化性質(zhì)，選擇恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ_保重金屬的有效去除。從目前來看，去除飲用水源中重金屬元素的方法，主要包括以下幾種。

1 物理法

物理法是去除水源水體重金屬元素的常用方法之一，是在不改變重金屬化學(xué)形態(tài)的條件下，通過濃縮、吸附、分離等措施，對其進(jìn)行處理，這里對幾種典型的物理去除法進(jìn)行分析。

（1）膜分離法：利用特殊的半透膜，在外界推力作用下，使得溶液中的重金屬或者水滲透出來，從而達(dá)到分離溶質(zhì)的目的。而根據(jù)膜種類以及推動(dòng)力的差異，又可以分為電滲析、反滲透、液膜分離等方法。與現(xiàn)有的常規(guī)水處理方法相比，膜分離法具有占地面積小、處理效率高、適用范圍廣以及無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，可以作為常規(guī)水處理工藝之后的深度處理措施。不過需要注意的是，受當(dāng)前設(shè)備技術(shù)水平的限制，膜分離技術(shù)雖然具備良好的發(fā)展?jié)摿?，但是只適用于中等規(guī)模以下的凈水廠。

（2）吸附法：利用一些具有較大比表面積和表面能的材料，如活性炭、沸石、硅藻土等，對水體中存在的重金屬污染物進(jìn)行吸附和去除。這種方法的優(yōu)點(diǎn)，是吸附反應(yīng)迅速，不需要添加其他藥劑，具有良好的適應(yīng)性，不過存在著成本高、壽命短等缺陷。吸附法可以作為常規(guī)工藝的預(yù)處理或者深度處理工藝。

2 化學(xué)法

化學(xué)法是通過相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，對重金屬離子進(jìn)行去除，其主要方法包括：

（1）電解法：電解法主要是利用電解的基本原理，在陽極和陰極對水體中的重金屬離子進(jìn)行氧化還原，實(shí)現(xiàn)重金屬離子的分離。電解法具有工藝成熟、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但是處理水量小，耗電量大，而且產(chǎn)生的電解液可能會(huì)對環(huán)境造成二次污染。不僅如此，處理過程中，水體中的重金屬離子濃度不能降得很低，因此電解法不適于處理含有較低濃度重金屬離子的水源水體。

（2）氧化還原法：這種方法一般用于去除飲用水源中的Cr6+、Cd2+以及Hg2-等重金屬離子，以Cr6+離子為例，可以利用相應(yīng)的還原性物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為生物毒性相對較低的Cr3+離子，之后聯(lián)合化學(xué)沉淀法進(jìn)行去除。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，原料來源非常廣泛，處理效果好，但是污泥量較大，而且出水呈堿性，需要相關(guān)技術(shù)人員的深入研究，提升其應(yīng)用效果。

結(jié)語

總而言之，對于飲用水源中重金屬污染的防控問題由來已久，任重而道遠(yuǎn)，需要高度重視，采取合理有效的措施，確保飲用水源重金屬污染的有效治理，保證城市居民的飲水安全。

參考文獻(xiàn)

篇8

1.引言

我國礦產(chǎn)資源豐富，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，是工業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要支柱，促進(jìn)了社會(huì)進(jìn)步，但在礦產(chǎn)開采和冶煉過程中也存在一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題。首先，礦產(chǎn)開采會(huì)占用大片土地，并可能造成地質(zhì)災(zāi)害。在采礦的過程中產(chǎn)生大量的礦渣，包括選礦渣、尾礦渣及生活垃圾等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國鐵礦石開采經(jīng)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(dǎo)致地表裂縫與塌陷，嚴(yán)重危及到地表的人類活動(dòng)。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(dǎo)致生態(tài)失衡。礦產(chǎn)開采中產(chǎn)生的廢棄物成分復(fù)雜，含有大量的酸性、堿性或有毒的物質(zhì)，這些物質(zhì)能對周邊地區(qū)造成嚴(yán)重的影響。許多礦物有重金屬伴生，礦物開采過程中常產(chǎn)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(shí)重金屬元素會(huì)在植物體內(nèi)積累，并通過食物鏈富集到動(dòng)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(huì)影響人的神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等，鎘中毒則會(huì)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(jìn)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(nóng)田土壤或河流中，導(dǎo)致土壤和河流中重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過背景值[3]，影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和飲水健康。另外，在礦石采礦、運(yùn)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(gè)來源。在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，礦區(qū)廢棄地治理已達(dá)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(fù)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇中來自全國各地的重金屬污染場地修復(fù)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(shí)用性做了分析。土壤重金屬的各個(gè)修復(fù)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(fù)中，方法的選擇至關(guān)重要。本文在闡述了重金屬污染土壤的基本修復(fù)原理后，著重分析了土壤重金屬污染的物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法，為土壤中重金屬的去除、固化及鈍化提供了理論依據(jù)。

2.重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)

國內(nèi)外用來修復(fù)土壤污染的方法較多，在具體的應(yīng)用過程中多為交叉使用，一般分為三大類，即物理修復(fù)方法、化學(xué)修復(fù)方法和生物修復(fù)方法[5]。其修復(fù)原理如下：（1）加入化學(xué)改良劑轉(zhuǎn)化重金屬在土壤中的存在化學(xué)價(jià)態(tài)和存在形態(tài)，使其固化或鈍化?；蛘卟捎梦锢硇迯?fù)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(dòng)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(jìn)行淋洗并收集淋洗液中的重金屬，達(dá)到降低土壤中重金屬含量的目的[5]。

3.物理修復(fù)法

物理修復(fù)法是基于機(jī)械物理的工程方法，它主要包括客土、換土和翻土法、電動(dòng)修復(fù)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(dá)到減輕污染的目的[6]。對移動(dòng)性較差的重金屬污染物（如鉛）采用客土法時(shí)，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(yán)重污染的地區(qū)，以迅速地解決問題，并防止污染擴(kuò)大化。此方法要求對換出的受污染土壤進(jìn)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(dá)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(dòng)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(dòng)修復(fù)

電動(dòng)修復(fù)法是由美國路易斯安那州立大學(xué)研究出的一種治理土壤污染的原位修復(fù)方法，該方法近年來在一些歐美發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快。它適合修復(fù)低滲透粘土和淤泥土，可以控制污染物流向[8]。在電動(dòng)修復(fù)過程中，利用天然導(dǎo)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(dòng)，然后在電極部位進(jìn)行集中處理。鄭喜坤等[9]在沙土上的實(shí)驗(yàn)表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金屬離子的除去率可達(dá)90%以上。該方法不攪動(dòng)土層，且修復(fù)時(shí)間較短[10]，是一種可行的修復(fù)技術(shù)。

3.3熱處理

熱處理法是利用高頻電壓釋放電磁波產(chǎn)生的熱能對土壤進(jìn)行加熱，使一些易揮發(fā)性有毒重金屬從土壤顆粒內(nèi)解吸并分離，從而達(dá)到修復(fù)的目的[11]。該技術(shù)可以修復(fù)被Hg和As等重金屬污染的土壤。雖然物理修復(fù)方法取得了一定的成果，但其還存在局限性?？屯?、換土和翻土法操作起來花費(fèi)具大，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤肥力下降，同時(shí)還依然需要對換土進(jìn)行堆放或處理；電動(dòng)修復(fù)法在實(shí)際運(yùn)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(xué)修復(fù)法

4.1化學(xué)改良劑

該方法是指向重金屬污染土壤中添加化學(xué)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(xué)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(jī)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(jié)合態(tài)鹽類沉淀。如當(dāng)土壤pH>6.5時(shí)，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(fù)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(dòng)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(xué)淋洗

化學(xué)淋洗修復(fù)法是指在重力或外壓下向污染土壤中加入化學(xué)溶劑，使重金屬溶解在溶劑中，從固相轉(zhuǎn)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(jìn)行溶液中重金屬的處理過程[15]。利用此方法開展修復(fù)工作時(shí)，既可以在原位進(jìn)行，也可采用異位修復(fù)[16]。原位化學(xué)淋洗修復(fù)法要在污染地進(jìn)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(xué)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(kuò)大化；異位化學(xué)淋洗修復(fù)法則要把重金屬污染土壤挖掘出來，用化學(xué)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?；瘜W(xué)淋洗法的關(guān)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?，F(xiàn)已證明EDTA是針對重金屬污染最有效的提取劑，但其價(jià)格昂貴，且對EDTA的回收還存在技術(shù)問題[17]。

5.生物修復(fù)法

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

5.1植物修復(fù)

植物修復(fù)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(jìn)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(dá)到治理污染的目的。對于修復(fù)重金屬污染土壤，植物修復(fù)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(jìn)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(jié)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(dǎo)致的根際環(huán)境pH值和Eh值的變化也可轉(zhuǎn)變重金屬的化學(xué)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?nèi)杂锌赡芑罨亟饘佟Ｖ参锾崛∈侵咐弥亟饘俪鄯e植物從污染土壤中吸收重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)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(dá)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(fù)效果。夏星輝[22]指出蕨類植物對鎘的富集能力很強(qiáng)，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(jīng)商業(yè)化。植物揮發(fā)是指植物將其吸收的重金屬轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)用范圍較小。同時(shí)，該方法將污染物轉(zhuǎn)移到大氣中，對大氣環(huán)境造成一定影響。

5.2微生物修復(fù)

微生物修復(fù)法是利用微生物對重金屬的親和吸附作用將其轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)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(xué)特性，進(jìn)而影響重金屬的遷移與轉(zhuǎn)化。微生物修復(fù)重金屬污染土壤的機(jī)理包括生物吸附、生物轉(zhuǎn)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(xì)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(xì)胞內(nèi)部。微生物與重金屬離子的氧化還原反應(yīng)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(dá)96.54%，且富集效果比較穩(wěn)定，可應(yīng)用于鉛污染礦區(qū)土壤的生物修復(fù)。

5.3動(dòng)物修復(fù)

土壤重金屬污染的動(dòng)物修復(fù)是指利用土壤動(dòng)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(dòng)過程中對污染物進(jìn)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(fù)技術(shù)。在評價(jià)污染物的生態(tài)學(xué)危害研究中，科研工作者對土壤動(dòng)物并未給予足夠的重視，所以與微生物修復(fù)相比，國內(nèi)外的相關(guān)報(bào)道還不多。而在眾多土壤動(dòng)物中，普遍認(rèn)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(fù)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(nèi)的Pb、Cd和As的含量和土壤中這三項(xiàng)元素的含量具有良好的相關(guān)性。且蚯蚓體內(nèi)的金屬硫蛋白和溶酶體機(jī)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(dòng)物對重金屬也有明顯的富集作用[27]。土壤動(dòng)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(fù)

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(gè)復(fù)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(fù)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(zhuǎn)變?yōu)闊o毒或低毒的形態(tài)，降低其毒性，起到促進(jìn)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(fù)作用。黃藝等[29]采用根墊法和連續(xù)形態(tài)分析技術(shù)，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(diào)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(qiáng)化植物提取的效果。

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1樣品的采集和分析

1.1采集和制備

選擇洽川濕地南到處女泉北到黃河魂入口之間濕地布點(diǎn)采樣，共設(shè)置18個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)位置見圖1和圖2。每個(gè)采樣點(diǎn)同時(shí)采集3份樣品，每份1kg左右，混勻作為一個(gè)采樣點(diǎn)的樣品。樣品晾干后去除石子和動(dòng)植物殘?bào)w等異物，使之通過80目尼龍篩，利用四分法將采集的18個(gè)土壤樣品分別縮分。準(zhǔn)確稱取1．00g土樣置于100ml聚四氟乙烯燒杯中，用鹽酸—硝酸—?dú)浞帷呗人嵯猓ㄈ萦?0ml容量瓶中。消解樣品同時(shí)做空白1份。

1.2測定

1.2.1試劑各元素的分析純試劑，用于配制儲(chǔ)備液和標(biāo)準(zhǔn)溶液。鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸均為分析純，二次蒸餾水。

1.2.2樣品測定采用WFX120原子吸收分光光度計(jì)（北京瑞利）測定試液中的Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Mn并根據(jù)回歸方程計(jì)算含量。

1.2.3準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)選取2號土壤樣品，加入一定量各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，消化后測定并計(jì)算加標(biāo)回收率，平行測定3次。

1.2.4精密度實(shí)驗(yàn)選取消化后的2號樣品，對各元素均連續(xù)進(jìn)樣5次，計(jì)算精密度。

1.3重金屬污染危害評價(jià)方法本文采用瑞典科學(xué)家Hakanson提出的潛在生態(tài)危害指數(shù)法，對濕地土壤重金屬累積程度和潛在危害進(jìn)行評價(jià)。該指數(shù)法不僅反映了某一特定環(huán)境中各種污染的影響，也反映了多種污染物的綜合影響，并以定量的方法劃分出潛在生態(tài)危害的程度，是目前國內(nèi)外土壤（沉積物）中重金屬污染評價(jià)研究的先進(jìn)方法之一。單項(xiàng)污染系數(shù)：Cif＝Cisurface／Cin式中：Cif是某一重金屬的污染系數(shù)，Cisurface是表層土壤重金屬濃度實(shí)測值，Cin是參比值。文章采用陜西表層土壤背景值作為參比值。單項(xiàng)污染系數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)：Cif≤1為非污染，1≤Cif≤2為輕微污染，2≤Cif≤3為中度污染，Cif≥3為重度污染。潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)：Eir＝Tir×Cif式中：Eir是某一重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)，Tir是某一種重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)，反映了重金屬對人體和固體物質(zhì)系統(tǒng)的危害，有關(guān)重金屬的毒性系數(shù)為：Pb＝5，Cd＝30，Cr＝2，Cu＝5，Mn＝1，Zn＝1。潛在生態(tài)危害綜合指數(shù)［3］：RI＝Σni＝1Eir。重金屬污染潛在生態(tài)危害系數(shù)和潛在生態(tài)危害綜合指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2洽川濕地土壤中重金屬污染情況及評價(jià)

2.1洽川土壤中重金屬測定結(jié)果洽川濕地土壤重金屬含量測定結(jié)果見表2，經(jīng)準(zhǔn)確性和精密度實(shí)驗(yàn)，回收率均高于90％，RSD均小于1％，測定結(jié)果可信。陜西省表層土壤重金屬的背景值見表3。在18個(gè)采樣點(diǎn)土樣測定結(jié)果中，Pb的含量為74．3～405．5mg／kg，均高于該地區(qū)該元素背景值21．6mg／kg；Cd的含量為1．7～7．5mg／kg，均高于該地區(qū)該元素背景值0．094mg／kg；Cr的含量為46．9～115．6mg／kg，只有5、7、13和14號采樣點(diǎn)低于該地區(qū)該元素背景值；Cu的含量為9．91～52．9mg／kg，其中1、5、9和14號采樣點(diǎn)低于該地區(qū)該元素背景值；Mn的含量為283．7～743．3mg／kg，其中1、4、7、12、13、14、17和18號采樣點(diǎn)低于該地區(qū)該元素背景值；Zn的含量為33．4～150．6mg／kg，6個(gè)采樣點(diǎn)低于該地區(qū)該元素背景值。

2.2洽川濕地重金屬污染評價(jià)評價(jià)結(jié)果見表4、表5，從兩表可以分析得出：從單項(xiàng)污染系數(shù)看，Pb的單項(xiàng)污染系數(shù)均大于3，洽川濕地屬于Pb重度污染；Cd的單項(xiàng)污染系數(shù)均大于3，洽川濕地屬于Cd重度污染；Cr除5、7、13和14采樣點(diǎn)單項(xiàng)污染系數(shù)小于1屬于無污染，其余采樣點(diǎn)均在1～2之間，屬于輕微污染；各個(gè)采樣點(diǎn)Cu的單項(xiàng)污染系數(shù)在0．46～2．47之間，處于無污染到中度污染；Mn的單項(xiàng)污染系數(shù)在0．51～1．36之間，濕地Mn污染處于無污染到輕度污染；Zn的單項(xiàng)污染系數(shù)在0．48～2．17之間，處于無污染到中度污染。從潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)分析，Pb的生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)3號點(diǎn)處于中等生態(tài)危害，4號點(diǎn)處于強(qiáng)生態(tài)危害，其余點(diǎn)均屬于輕微生態(tài)危害；對于Cd，各采樣點(diǎn)均處于極強(qiáng)生態(tài)危害；對于Cr、Cu、Mn和Zn，各采樣點(diǎn)均處于輕微生態(tài)危害。從潛在生態(tài)危害綜合指數(shù)分析，11號點(diǎn)處于強(qiáng)生態(tài)危害，其余采樣點(diǎn)均屬于很強(qiáng)生態(tài)危害，主要是Cd的危害造成。從污染情況看分析，濕地重金屬污染Cd最嚴(yán)重，Pb次之，Cu和Zn污染較弱，Cr和Mn的污染最輕。

3結(jié)果分析

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關(guān)鍵詞：土壤；重金屬；污染；危害指數(shù)；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)；生態(tài)效應(yīng)；臨界值；山東省

中圖分類號：p595；x42 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a

0引言

山東省東部地區(qū)是山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)的主體部分，包括青島、煙臺(tái)、威海、濰坊、日照、臨沂等6個(gè)地級市的46個(gè)縣，面積54×04 km2，也是山東省經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。城市化、工業(yè)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速推進(jìn)是該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志。然而，伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土壤與水環(huán)境污染、土壤鹽漬化、海水入侵、農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留和重金屬含量超標(biāo)等生態(tài)問題相繼出現(xiàn)，并日趨嚴(yán)峻。這不僅威脅當(dāng)?shù)厝司迎h(huán)境、生態(tài)安全，也嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速、持續(xù)、健康發(fā)展。因此，在山東省東部地區(qū)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

土壤重金屬污染作為土壤環(huán)境健康質(zhì)量惡化重要標(biāo)志之一，受到國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。前人在山東省東部地區(qū)作了大量有關(guān)土壤重金屬污染方面的研究［2－6］。這些研究大多是從土壤重金屬元素的絕對含量為切入點(diǎn)，研究土壤重金屬污染的形成機(jī)理，評價(jià)區(qū)域環(huán)境污染特點(diǎn)，而從宏觀角度研究較大尺度土壤重金屬污染和從重金屬毒性系數(shù)為出發(fā)點(diǎn)研究重金屬危害的報(bào)道甚少。基于此，筆者以山東省東部地區(qū)土壤為研究對象，分析土壤重金屬的污染特征，采用重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)法［7］對土壤重金屬的生態(tài)危害效應(yīng)進(jìn)行評價(jià)，探討優(yōu)勢農(nóng)作物的重金屬富集特性，旨在對山東省東部地區(qū)土壤污染防治和保障農(nóng)產(chǎn)品安全提供科學(xué)依據(jù)。

材料與方法

土壤樣品采集與分析