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篇1

關(guān)鍵詞：水體;重金屬污染;毒理作用;人體健康

作者簡介：于曉莉（1973―），女，河南鄭州人,工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。

中圖分類號：X701

文獻標識碼：A

文章編號：16749944(2011)10012304

お

1 引言

水體是人類賴以生存的主要自然資源之一,又是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,也是地球物質(zhì)生物化學循環(huán)的儲庫。由于人類活動的影響,進入水體環(huán)境中的污染物越來越多,這些污染物給環(huán)境和人體健康造成了許多問題。多年來人們非常關(guān)注水體富營養(yǎng)化問題,因為其宏觀破壞性能引起人們的注意,而水體重金屬污染問題人們重視程度相對不夠,近年研究證明甲基汞是水俁病致病因,鎘是骨痛病致病因。同時隨著采礦、冶煉、化工、電鍍、電子、制革等行業(yè)的發(fā)展,以及民用固體廢棄物不合理填埋和堆放,重金屬污染物事故性排放以及大量化肥、農(nóng)藥的施用,使得各種重金屬污染物進入水體。重金屬污染物難以治理,它們在水體中具有相當高的穩(wěn)定性和難降解性,在水體中積累到一定的限度就會對水體、水生植物及水生動物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重危害,并可通過食物鏈而在水產(chǎn)品體內(nèi)累積,最終作為食品進入人體,影響人的健康,因此水體重金屬污染日益成為人們關(guān)注的焦點。

2 重金屬污染的來源和毒理作用

對人體健康構(gòu)成危害的重金屬絕大多數(shù)來自于工礦企業(yè)所排放的廢水,采礦、冶金、化工、電鍍等多種工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)廢水都含有重金屬,排放到水體引起水質(zhì)的污染,進入水體的重金屬還會發(fā)生一系列的物理化學反應(yīng),諸如氧化、還原、沉淀與溶解、吸附與解析、絡(luò)合作用以及生物甲基化等,這主要取決于重金屬的性質(zhì)和水體的理化指標。還有一部分就是城市道路上的機動車尾氣污染,對人體健康構(gòu)成典型危害的是鉛污染。

進入大氣、水體和土壤的重金屬均可以通過呼吸道、消化道、皮膚3種途徑侵入人體,進入體內(nèi)的重金屬借助體內(nèi)某些有機成分可結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物,對人體的各個發(fā)育階段都會產(chǎn)生影響,尤其對母嬰的毒害更為明顯。機體內(nèi)可以同重金屬發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)不少,如蛋白質(zhì)(氨基酸)、核酸等;兒茶酚胺、維生素、激素等微量活性物質(zhì)和含氧脂肪酸、磷酸等也能與重金屬發(fā)生作用,使上述物質(zhì)喪失或改變了原來的生化功能而引起病變。

許多重金屬離子可因微生物甲基化作用而生成相應(yīng)的甲基化合物,此類化合物多屬毒性很強的揮發(fā)性物質(zhì),極易通過呼吸道進入人體,其中具有重要病理學意義的,當首推甲基汞化合物。另有一些重金屬離子通過口腔、皮膚進入體內(nèi)后,與人體某些酶的活性中心巰基(-SH)有著特別強的親和力,金屬離子極易取代巰基上的氫,從而使酶喪失其生物活性,即重金屬的致害作用就在于使生物酶失去活性。還有一些重金屬離子可以通過與酶的非活性部位相結(jié)合,從而改變活性部位的構(gòu)象,或與起輔酶作用的金屬離子置換,同樣能使生物酶的活性減弱甚至喪失。

2.1 汞污染的來源和毒理作用

2.1.1 汞污染的來源

汞是金屬中毒性較高的元素之一。以汞為原料的工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含汞廢水、廢氣和廢渣對環(huán)境的汞污染非常嚴重,此外煤及石油燃燒釋放出來的汞,含汞農(nóng)藥的廣泛運用造成對大氣和土壤的污染。目前由于人類活動向大氣、水體和士壤中排放的總汞量,每年已超過2萬t。

2.1.2 汞的毒理作用

(1)金屬汞。金屬汞常以蒸氣態(tài)污染大氣,可通過呼吸道進入人體。職業(yè)性長期吸入汞蒸氣可引起慢性汞中毒,其主要表現(xiàn)出體力減退、頭暈、頭痛、失眠、多夢、記憶力減退等中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。

（2)無機汞化合物。在短期內(nèi)攝人大量無機汞鹽或誤食含汞物質(zhì),可引起急性汞中毒。

(3)有機汞化合物。有機汞化合物分為苯基汞和烷氧基汞。甲基汞屬于高神經(jīng)毒物質(zhì)。主要侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng),其慢性中毒癥狀出現(xiàn)順序一般為感覺障礙、運動失調(diào)、語言障礙、視野縮小、聽力障礙。

2.2 鉛污染的來源和毒理作用

2.2.1 鉛污染的來源

鉛污染來源廣泛,主要來自汽車廢氣和冶煉、制造以及使用鉛制品的工礦企業(yè)。1969年日本東京因汽車尾氣污染空氣引起居民慢性鉛中毒,該事件發(fā)生后世界各國都十分重視環(huán)境鉛污染對人體健康的危害,明令禁止或限制在汽油中加入四乙基鉛。

2.2.2 鉛的毒理作用

（1)急性中毒。意外攝入大量鉛時可發(fā)生急性中毒。如含鉛餐具將大量鉛溶出進人食物時,食入后可引起中毒。幼兒啃嚼含鉛油漆的玩具和家具等也可產(chǎn)生中毒。服用過量的含鉛藥物同樣可引起中毒。

(2)慢性中毒。對于血液系統(tǒng)，鉛能抑制血液中氨基乙酚丙酸脫氫酶和血紅素合成酶,血紅素合成受到抑制而出現(xiàn)貧血,面色蒼白(所謂“鉛容”)。對于神經(jīng)系統(tǒng)，鉛中毒對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用是引起鉛中毒性腦病。慢性鉛中毒時周圍神經(jīng)也出現(xiàn)病癥,最嚴重的典型癥狀是由撓神經(jīng)損害引起的百對稱性腕下垂。此外是伸肌無力。多數(shù)中度和重度鉛中毒病例常見到四肢無力、兩手握力減退,少數(shù)可見局部性皮膚觸覺和痛覺減退等。對于消化系統(tǒng)其典型癥狀是腹絞痛。

（3)生殖毒性與致畸作用。鉛中毒工人外周血淋巴細胞染色單體畸變率增加。流行病學調(diào)查表明,鉛對苯并芘誘發(fā)工人肺癌可能有協(xié)同作用。環(huán)境鉛污染引起鉛中毒癥狀:慢性中毒多在局部地區(qū)發(fā)生。其中毒癥狀主要有神經(jīng)衰弱癥候群、中毒性多發(fā)性神經(jīng)炎、中毒性腦病、間質(zhì)性腎炎或腎萎縮以及心肌損傷等。

2.3 鎘污染的來源和毒理作用

2.3.1 鎘污染的來源

環(huán)境中鎘污染的最主要來源是有色金屬礦產(chǎn)開發(fā)和冶煉排出廢氣、廢水和廢渣。煤和石油燃燒排出的煙氣。含鎘肥料的施用也是造成鎘污染的原因之一。此外,在電鍍、制造合金、焊料、顏料、電池、雷達、電視機熒光屏、半導體元件、照相材料、化肥、殺蟲劑、塑料、槍械彈藥等生產(chǎn)中用做原料或催化劑,其在生產(chǎn)過程中可向環(huán)境排放出含鎘廢物。餐飲具和食品包裝也存在鎘污染。如在上釉的陶器中儲存食品,尤其酸性液體食品,可引起明顯的鎘污染。

2.3.2 鎘的毒理作用

日本神通川流域發(fā)生的骨痛病是由于神通川上游鋅礦冶煉排出的含鎘廢水污染了神通川,河水灌溉使鎘進人稻田而被水稻吸收。鎘引起骨痛病的原因可能是由鎘對腎功能的損害使腎中維生素D的合成受到抑制,影響人體對鈣的吸收和成骨作用。同時,鎘使骨膠原鏈上的羥脯氨酸不能氧化產(chǎn)生醛基,妨礙骨膠原的固化與成熟,從而導致骨骼軟化。鎘對胃腸粘膜有刺激作用,故口服鎘化物可引起嘔吐、腹瀉、休克和腎功能障礙,人在生產(chǎn)活動中吸人大量的鎘煙塵和蒸氣也可引起急性中毒。

2.4 鉻污染的來源和毒理作用

2.4.1 鉻污染的來源

電鍍、皮革、制藥、研磨劑、防腐劑、顏料以及合成催化等方面鉻有廣泛的用途,生產(chǎn)中均可產(chǎn)生含鉻三廢。在生產(chǎn)中含鉻廢渣的堆放也是一個重要污染來源,含鉻廢渣任意堆放,雨水沖淋,大量鉻溶滲和流失,污染環(huán)境。

2.4.2 鉻的毒理作用

(1)急性毒性。鉻對局部有刺激、腐蝕作用,也可導致呼吸障礙。鉻對皮膚的急性毒性表現(xiàn)為鉻對皮膚的刺激和腐蝕作用所引起的急性皮膚糜爛及變態(tài)反應(yīng)皮膚炎。

(2)亞急性慢性毒性。鉻對人的慢性毒性作用，鉻經(jīng)呼吸道侵入,可引起鼻炎、咽炎、支氣管炎等。皮膚長期接觸鉻化合物可引起接觸性皮炎或濕疹,多見于手背、腕、前臂等部位的紅斑、丘疹。對鉻過敏者,也見于非接觸部位。鉻還可引起皮膚潰瘍,又稱“鉻瘡”。潰瘍可深達骨骼,愈合緩慢,愈合后可形成瘸痕或色素沉著。鉻酸霧還對眼結(jié)膜有刺激作用;可引起流淚;可刺激口腔、咽喉,可引起咽后壁干燥以致出現(xiàn)淡黃色小潰瘍等。長期接觸鉻鹽粉塵或鉻酸霧,除損害皮膚外,還產(chǎn)生全身性影響。

（3）致癌變、致畸變、致突變作用。六價鉻和三價鉻均有致癌作用。目前世界公認某些鉻化合物可致肺癌,稱為鉻癌。

2.5 砷污染的來源和毒理作用

2.5.1 砷污染的來源

采礦、金屬冶煉、煤炭燃燒、含砷工業(yè)品(如陶瓷、制革、玻璃等)和含砷農(nóng)藥的各種砷化合物以粉塵、煙塵、廢氣和廢水等形式污染環(huán)境。

2.5.2 砷的毒理作用

（1）急性中毒。急性砷中毒較常見,如誤食砷污染的食品、誤飲砷污染的飲料或誤服含砷農(nóng)藥等。

（2）慢性中毒。長期持續(xù)攝入低劑量的砷化合物,尤其是吸入砷化合物粉塵者,經(jīng)過數(shù)月乃至數(shù)年、十幾年的砷蓄積而發(fā)生疾病,砷慢性中毒的某些癥狀是其特有的,但大部分癥狀是非特異性的,所以慢性砷中毒常常被忽略。在一定意義上,尿、頭發(fā)、指甲中的砷含量可指示砷中毒和體內(nèi)砷含量。

3 水體重金屬污染研究現(xiàn)狀

3.1 水體中重金屬存在形態(tài)及毒性研究

水體中不同形態(tài)的重金屬污染物對水體環(huán)境的危害程度有很大的差異,開展水體中重金屬存在形態(tài)的研究,對于有效防治和治理水體重金屬污染物具有非常重要的意義。目前人們已經(jīng)對許多不同形態(tài)重金屬污染物的毒性做了大量研究,獲得了大量實驗結(jié)果。例如人們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)水體中重金屬污染物Cr6+對水生動植物的毒性要遠遠大于Cr3+的毒性。Wageman和Barica在研究Cu對藻類的毒性時發(fā)現(xiàn):Cu 的毒性主要由Cu2+、［CuOH+］和Cu(OH)2引起[1]。劉清等[2]從離子形態(tài)角度出發(fā),同時考慮游離和羥基絡(luò)合態(tài)的毒性,以及它們之間的毒性差異,通過數(shù)學方法擬合定義出活性態(tài)銅離子濃度,較好地反映了水體中銅的毒性。另外人們已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)有機汞(如甲基汞)等物質(zhì)有非常大的危害性。例如1953~1961年期間影響日本南部水俁灣周圍漁民的神經(jīng)性疾病――水俁病就是由水體中的甲基汞引發(fā)的。

3.2 水體重金屬污染物的生物學效應(yīng)研究

重金屬對水體微生物和植物的生物學效應(yīng)研究很早就已經(jīng)廣泛展開,Kaplan等[3]研究表明,當重金屬Cu進入細胞體內(nèi)后,會發(fā)生諸如氧化、引入甲醛等變化,這些變化都會破壞葉綠體等胞內(nèi)器官,直接影響藻類細胞的光合、呼吸作用和酶的活性,并抑制藻類的生長。閻海等[4]通過實驗證明,Zn、Cu和Mn能抑制月形藻的生長,3者的毒性大小順序為Zn>Cu>Mn。谷巍等[5]發(fā)現(xiàn),在相同處理條件下,Hg2+的毒性要比Cd2+強,Hg2+對輪葉狐尾藻的致死濃度為1~2 mg/L,Cd2+的致死濃度為3~5mg/L。戴家銀[6]研究指出,重金屬Cu和Zn對真綢幼魚組織酶活性產(chǎn)生影響。Weir和Hine[7]報導了在含0.003g/L汞的水中,即可以檢測到汞對金魚的毒性效應(yīng)。Skerfivin等[8]研究發(fā)現(xiàn),凡是以含甲基汞的魚為食的人們,他們的染色體斷裂與汞在人體內(nèi)的含量具明顯相關(guān)性。水體中重金屬濃度增加以后,將對魚類和水生浮游生物產(chǎn)生嚴重影響。Mcintosh和Kevern[9]研究發(fā)現(xiàn),當水體中的重金屬銅的濃度達到3g/L 時,水體中的枝角目蟲和輪蟲的數(shù)量就開始減少。Maxfield等[10]研究指出,河水中重金屬含量的增加也導致魚和獵鳥發(fā)生中毒現(xiàn)象。目前人們已經(jīng)認識到,水體重金屬污染物的生物學效應(yīng)是多種多樣的。

3.3 水體重金屬污染物污染指示研究

該方面的研究包括兩個基本內(nèi)容,一是水體受到重金屬污染指示研究;二是重金屬造成水體污染程度大小的指示研究。人們習慣以重金屬污染物在水體中的絕對含量多少表示水體受重金屬污染的程度,目前越來越多的人建議使用一些植物和水體微生物數(shù)量及活性變化特征作為重金屬對水體造成污染大小的指示[11,12]。Navrot等[11]研究表明,生物體組織中的Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的濃度可以用來監(jiān)測這些重金屬元素在水中的含量。Haug等[12]利用海草中重金屬元素的濃度對挪威海峽水中的重金屬污染進行了比較科學地評估。

4 重金屬污染對人體健康的影響

4.1 重金屬對人體的毒害程度

（1)與其濃度有關(guān)。重金屬在人體內(nèi)總蓄積量未超過其閾值時,即使長期存在也不會產(chǎn)生危害。如對甲基汞敏感人群而言,只有體內(nèi)蓄積達90mg時才出現(xiàn)發(fā)音障礙,而到170mg時則聽覺喪失。

(2)與其化學形態(tài)有關(guān)。主要原因在于人體各器官對不同形態(tài)的重金屬蓄積量不同,無機汞(HgCl2)導致腎損傷與肝損害,而有機汞CH3Hg+、(CH3)2Hg則能產(chǎn)生特異性的腦神經(jīng)障礙,這就是因為甲基汞易在腦中蓄積,而無機汞在腦中的蓄積甚微。

(3)與其侵入途徑有關(guān)。經(jīng)口腔誤食金屬汞后,消化道的吸收量微乎其微,故其毒性甚小;若經(jīng)呼吸道吸入汞蒸汽時,因肺泡可吸收相當多的汞蒸汽,故汞蒸汽呈強烈的毒性。

(4)與其半衰期有關(guān)。重金屬在機體內(nèi)的生物半衰期的長短也影響到對人體危害程度的不同,半衰期長就意味著在體內(nèi)的殘留時間長,濃度增高快,容易達到閾值濃度而顯現(xiàn)出毒性。

(5)取決于重金屬間的相互作用。重金屬之間既有累加作用,也有拮抗作用,還有相乘作用,若聯(lián)合作用產(chǎn)生的總效應(yīng)等于單獨效應(yīng)之和時稱為累加作用,小于單獨效應(yīng)之和時稱為拮抗作用,大于單獨效應(yīng)之和時稱為相乘作用。

4.2 微量重金屬元素與人體健康的關(guān)系

微量重金屬元素與人體生命過程有著密切關(guān)系。雖然在體內(nèi)的含量非常微小。但生理功能獨特。能夠調(diào)節(jié)肌體內(nèi)的生物酶活動。促進宏量元素在體內(nèi)的運輸。參與激素的合成等。在新陳代謝中起著十分重要的作用。

研究表明,通過這些微量重金屬元素相互影響,相互作用。參與體內(nèi)多種酶的合成。能增強機體的防御功能,提高免疫力,減少疾病。研究發(fā)現(xiàn):銅離子在膠原蛋白和彈力蛋白的合成中起著重要作用,它多以銅藍蛋白的形式存在。妊娠婦女如銅不足,則羊膜和毛膜發(fā)育不良,胎膜脆性增加,彈力下降,導致胎膜在孕期不能夠承受日漸增大的壓力而破裂,對母子造成不利影響;糖尿病人體內(nèi)重金屬元素釩和鉻處于缺乏狀態(tài)。釩和鉻均具有胰島素樣作用。

4.3 重金屬污染對人體健康的影響

過量的重金屬大多都能抑制生物酶的活性,破壞正常的生物化學反應(yīng)。重金屬通過空氣、水、食物等渠道進入體內(nèi)。進入人體的重金屬不再以離子形式存在。而是與體內(nèi)有機成分結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物,從而對人體產(chǎn)生危害。機體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核糖能與重金屬反應(yīng),維生素、激素等也能與重金屬反應(yīng)。由于產(chǎn)生化學反應(yīng)使上述物質(zhì)喪失或改變了原來的生理化學功能而產(chǎn)生病變。另外重金屬還可能通過與酶的非活性部位結(jié)合而改變活性部位的構(gòu)象。或與起輔酶作用的金屬發(fā)生置換反應(yīng),致使酶的活性減弱甚至喪失,從而表現(xiàn)出毒性。

試驗證明銅具有抗生育作用,釩及其化合物也有一定的生殖毒性,尤其是造成男性的性腺毒性而影響生殖能力。鉛對親代生殖生理和生殖器官的功能也具有極大危害。因此,銅、鉛、鉻等重金屬是造成人類生殖障礙的重要致病因子之一[14]。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的發(fā)展,重金屬污染問題日趨嚴重。重金屬污染,不同與其它類型污染,具有隱蔽性、長期性和不可逆轉(zhuǎn)性等特點。重金屬可直接對環(huán)境中的大氣、水、土壤造成污染,致使土壤肥力下降、資源退化、作物產(chǎn)量品質(zhì)降低,并且在土壤中不易被淋濾,不能被微生物分解,有些重金屬元素還可以在土壤中轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物。在遭受污染的土壤中種植農(nóng)產(chǎn)品或是用遭受污染的地表水灌溉農(nóng)產(chǎn)品,能使農(nóng)產(chǎn)品吸收大量有毒、有害物質(zhì)。由此形成土壤―植物―動物―人體之間的食物鏈,使其毒性不斷積累增大,危害人們的身體健康。

進入大氣、水體和土壤等各種環(huán)境的重金屬,均可通過呼吸道、消化道和皮膚等各種途徑被人和動物吸收。當這些重金屬在人和動物體內(nèi)積累到一定程度時,即會直接影響動物的生長發(fā)育、生理生化機能,直至引起死亡。而且重金屬性質(zhì)以及環(huán)境條件的不同,影響和危害的程度也不同,因此重金屬的污染毒害作用復雜而且影響較大。

應(yīng)加強管理,堅決杜絕工業(yè)“三廢”的排放,規(guī)劃城市垃圾的堆放,嚴格控制含有重金屬的化肥、農(nóng)藥的使用;提高全民素質(zhì)、增強環(huán)保意識,只有人人都意識到其危害,從我做起、從一點一滴做起,才能從根本上消除污染源;推行清潔生產(chǎn)工藝,嚴格控制重金屬污染物的排放;注重重金屬污染的毒理研究,弄清其在大氣、水、土壤等環(huán)境中存在形態(tài)、遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律以及在環(huán)境、人和動植物體內(nèi)的毒性作用,為防治污染和保護人體健康提供理論依據(jù)。

お

參考文獻：

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Research Status of Heavy Metal Pollution in Waters and its Effects on Human Health

Yu Xiaoli1,Liu Qiang2

（1.Xinmi Encironmental Protection Bureau,Zhenzhou 452370,China;2.Zhengzhou Coal

Industry Design & Research Co.,Ltd.,Zhenzhou 450007,China）

篇2

關(guān)鍵詞：重金屬；生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；毒理效應(yīng)

化學上常把密度大于4g/cm3或5g/cm3的金屬稱為重金屬。從環(huán)境污染方面所說：重金屬是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的金屬。

重金屬具有潛在危害性，重金屬可以通過多種途徑（食物、飲水、呼吸、皮膚接觸等）進入人體。重金屬不僅不能被降解，反而能通過食物鏈在生物體或入體內(nèi)富集。

一、重金屬元素對動物及人體健康的影響

根據(jù)元素在生物體內(nèi)的生理學作用的不同，必需元素存在于正常的組織中，直接影響生物功能，并且參與代謝過度，在各物種中有一定的的濃度范圍，如果缺乏這種元素，將會引起生理或結(jié)構(gòu)變態(tài)，重新引入這種元素之后，上述變態(tài)可以消除。

金屬對人和動物的在生理或結(jié)構(gòu)上影響，例如，鐵是組成血紅素所必需的，少了就會發(fā)生缺鐵性貧血；鋅為構(gòu)成多種蛋白質(zhì)所必需，缺鋅會引起生長停滯和貧血；錳可能參與許多酶促反應(yīng)；鉻是胰島素參加糖和脂肪代謝的必需元素，也是維持正常的膽固醇代謝和糖代謝所必需的；鈷是維生素B12的組成部分，缺鈷會形成大細胞性貧血；鉬是催化嘌呤轉(zhuǎn)化為尿酸的酶的個組成部分。

人體內(nèi)必需微量元素過多也會致病，一般在體內(nèi)積聚過多是由于遺傳性運輸機制失靈所致；如血色病就是遺傳性鐵平衡失調(diào)，以致患者一生中緩慢地積累鐵；威爾遜氏病是銅積累于肝和腦中的結(jié)果差。

所謂有害元素是指那些存在于生物體內(nèi)時，會阻礙生物機體的正常代謝過程和影響生理功能的元素，如鈹、鎘、汞、錫、銻、碲(非金屬)、鉛等。這些元素對人體代謝不是必需的，其中一些有毒，而且能使人縮短壽命，這些有毒物質(zhì)我們常稱之為外環(huán)境污染物，可通過口腔、呼吸道及其他途徑進入人體面使人遭到危害。

二、重金屬對植物、微生物等生物活動的正面和負面意義

植物、微生物經(jīng)常遇到各種不良環(huán)境（如重金屬等），嚴重抑制了農(nóng)作物的生長。植物經(jīng)過長期的進化及適應(yīng)環(huán)境變化的過程逐步形成了一定的抵御不良環(huán)境變化的機制。但是植物和微生物的生長發(fā)育還是會受到重金屬對其正面或負面的影響。

（一）重金屬對植物的影響

許多重金屬都是植物必需的微量元素，對植物的生長發(fā)育起著十分重要的作用但是，當環(huán)境中重金屬數(shù)量超過某一臨界值時，就會對植物產(chǎn)生一定的毒害作用，輕則植物體內(nèi)的代謝過程發(fā)生紊亂，生長發(fā)育受到抑制，重則導致植物死亡。重金屬對植物的影響，主要表現(xiàn)在對植物的光合作用、呼吸作用，影響植物激素、碳水化合物等的形成等生化過程影響。

1、重金屬對植物種子的萌發(fā)的影響

重金屬抑制植物種子萌發(fā)其原因是抑制了淀粉酶、蛋白酶活性, 抑制了種子內(nèi)儲藏淀粉和蛋白質(zhì)的分解,從而影響種子萌發(fā)所需的物質(zhì)和能量,致使種子萌發(fā)受到抑制。揚州大學的朱紅霞研究表明,小麥種子萌發(fā)和幼苗生長對重金屬脅迫的敏感性較高[1]。

2、金屬對植物生長發(fā)育的影響

許多重金屬都是植物必需的營養(yǎng)元素，對植物生長發(fā)育起著不可替代的作用。但是，當重金屬濃度超過了植物的效應(yīng)濃度時反而對植物造成傷害，引起植物體內(nèi)代謝過程發(fā)生紊亂，生長發(fā)育受到抑制，重金屬濃度繼續(xù)增加到致死濃度時就會導致植物開始出現(xiàn)死亡。

微量元素鉻是植物生長發(fā)育所必需的，缺乏鉻元素會影響作物的正常發(fā)育，但體內(nèi)積累過量又會引起毒害作用，無分蘗(水稻)，葉鞘灰綠色，細胞組織開始潰爛，生長受嚴重影響。楊居榮等報道[2]，鎘污染還可使植物體內(nèi)可溶性糖含量降低；并且有的實驗得出結(jié)論．高濃度鎘可使水稻幼苗可溶性糖降低，但在低濃度重金屬污染下卻能使可溶性糖的含量增加。

3、重金屬對植物的細胞膜透性的影響

植物細胞膜系統(tǒng)是植物細胞和外界進行物質(zhì)交換和信息傳遞的界面和屏障, 是細胞進行正常生理功能的基礎(chǔ)。植物遭受到重金屬脅迫時, 會產(chǎn)生大量的活性氧自由基, 細胞膜上的不飽和脂肪酸會被這些自由基攻擊,使細胞膜通透性增加, 重金屬更易進入細胞內(nèi)對植物造成嚴重傷害。 王煥校等研究表明, 水生植物葉組織外滲液的電導度和鉀離子濃度與水中的Cd 濃度呈非常顯著的正相關(guān), 說明 Cd 對植物細胞膜有嚴重的破壞作用, 造成質(zhì)膜的選擇透性減弱, 結(jié)構(gòu)破壞, 功能喪失[3]。

（二）重金屬對其他微生物的影響

重金屬不僅對植物有影響，對藻類的毒性較大，大量研究證實，重金屬對藻類在生化-細胞-種群-群落-生態(tài)系統(tǒng)的各水平上均產(chǎn)生深遠影響。

對光合作用的影響，一些重金屬減少了CO2的攝入和O2的釋放。光合色素、類胡蘿卜素對重金屬也有反應(yīng)，主要反應(yīng)重金屬對藻類種群豐度和群落多樣性的干擾。對生長和發(fā)育的影響，重金屬對藻類代謝分子水平的影響，最終導致其生長的減慢和發(fā)育的遲緩，導致生長速率不同程度的改變，最終改變了群落結(jié)構(gòu)。此外，重金屬也從基因水平上影響了藻類 [4]。

研究發(fā)現(xiàn)重金屬污染明顯影響了微生物群落結(jié)構(gòu)。據(jù)李勇等研究在重金屬Pb、Cd復合在高中低濃度下都抑制土壤微生物生長，減少微生物數(shù)量[5]。Huaiying[6]的研究表明，重金屬降低了土壤微生物對底物的利用水平，重金屬污染區(qū)凋落樹葉的分解速度慢于對照區(qū)。

三、重金屬對其他生源要素和有機質(zhì)等循環(huán)的協(xié)同作用

眾所周知,SO42-是酸雨的主要成分之一,酸沉降不僅使湖泊水體pH降低,而且還伴隨著SO42-輸入湖泊沉積物的過程。H+和其他重金屬陽離子產(chǎn)生競爭吸附，使重金屬以離子形式存在。另一方面，沉積物中硫酸鹽濃度的增加可能有利于沉積物中甲基汞的形成,沉積物中甲基汞的生產(chǎn)者是硫酸鹽還原細菌,沉積物中硫酸鹽濃度的增加有利于沉積物中甲基汞的形成,甲基汞的形成應(yīng)當存在一個有利的最佳硫酸鹽濃度范圍,當高于這一濃度范圍時,硫酸鹽還原所產(chǎn)生的S2-會與Hg2+形成惰性汞,從而抑制甲基汞的形成[7]。

有機質(zhì)、鐵錳氧化物及硫化物是沉積物重金屬的主要結(jié)合態(tài)，但在厭氧沉積物中，活性硫則在調(diào)控和分配重金屬方面占據(jù)絕對優(yōu)勢。酸性可揮發(fā)性硫化物是許多二價金屬離子，Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、As及Co等在厭氧環(huán)境中的主要結(jié)合相。硝化作用是氮循環(huán)的重要反應(yīng)之一，土壤中有機氮素的礦化作用、固氮作用、硝化及反硝化作用均受重金屬污染的影響。Brookes[8]研究施用污泥土壤中的固氮菌的固氮作用，發(fā)現(xiàn)在很低的重金屬濃度下固氮強度下降了50%，另外還研究室內(nèi)條件下的固氮作用影響，表明固氮作用與重金屬濃度呈顯著負相關(guān)，且低濃度重金屬污染土壤中微生物的固氮量是高濃度污染土壤的l0倍。低濃度重金屬對潮土中潛在硝化速率無影響或輕微促進作用，而在高濃度下有顯著抑制作用。

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民以食為天，食以安為先。食品安全直接關(guān)系廣大民眾的生命健康，為此，國家食品檢測機構(gòu)務(wù)必重視食品安全問題。重金屬指的是一些比重大于5的金屬，自然界中，大約有45種重金屬元素。然而并不是所有的重金屬對人體都是有害的，相反，有些重金屬卻是維持人體生命活動所必須的，銅、錳等重金屬元素就是如此。所有的重金屬只有在人體內(nèi)的量超過一定限度時才會對人體健康構(gòu)成威脅。

一、重金屬的污染的特點

重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化和分散、富集過程（即遷移）。重金屬污染的特點是：（1）除被懸浮物帶走的外，會因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成為長期的次生污染源；（2）水中各種無機配位體（氯離子、硫酸離子、氫氧離子等）和有機配位體（腐蝕質(zhì)等）會與其生成絡(luò)合物或螯合物，導致重金屬有更大的水溶解度而使已進入底泥的重金屬又可能重新釋放出來；（3）重金屬的價態(tài)不同，其活性與毒性不同。其形態(tài)又隨pH和氧化還原條件而轉(zhuǎn)化。（4）在其危害環(huán)境方面的特點是：微量濃度即可產(chǎn)生毒性（一般為1～10毫克/升，汞、鎘為0.01～0.001毫克/升）；在微生物作用會轉(zhuǎn)化為毒性更強的有機金屬化合物（如洋-甲基汞）；可被生物富集，通過食物鏈進入人體，造成慢性路線。親硫重金屬元素（汞、鎘、鉛、鋅、硒、銅、砷等）與人體組織某些酶的巰基（-SH）有特別大的親合力，能抑制酶的活性，親鐵元素（鐵、鎳）可在人體的腎、脾、肝內(nèi)累積，抑制精氨酶的活性。六價鉻可能是蛋白質(zhì)和核酸的沉淀劑，可抑制細胞內(nèi)谷胱甘肽還原酶，導致高鐵血紅蛋白，可能致癌，過量的釩和錳（親巖元素）則能損害神經(jīng)系統(tǒng)的機能。

二、重金屬的危害途徑

所有金屬超過一定濃度都對人體有毒，通過食物進入人體而造成健康危害的重金屬主要有汞、鎘、砷、鉛、鉻、銅、鋅、錫，這些重金屬對人體及其他生物都有不同程度的危害，他們通過人的活動進入環(huán)境，造成環(huán)境污染。污染到水中的重金屬被魚蝦貝類所富集；流到土壤中的重金屬被土壤和農(nóng)作物所富集，再由家禽、家畜進一步富集。即通過食物鏈，把重金屬濃度提高到千倍，萬倍，甚至幾十萬倍，最后通過食物進入人體危害。

三、重金屬的來源

重金屬的來源非常廣泛，傳統(tǒng)上可以分為工業(yè)來源和農(nóng)業(yè)來源。隨著我國城市化進程的加快，一些有別于以往的為城市所特有的污染來源也隨之產(chǎn)生。重金屬來源如下：

1.工業(yè)來源：工業(yè)能源大都以煤、石油類為主，它們是環(huán)境中汞、鉛、鎘、鉻、砷等 重 金 屬 污 染的主 要 來 源。在 采 礦、選 礦、冶 煉、鍛 造、加工、運 輸 等工 業(yè) 生 產(chǎn) 過程中會產(chǎn)生大量的重金屬污染。排放的廢水、廢渣等直接進入水體及土壤中，廢氣中的重金屬經(jīng)沉降也進入土壤等環(huán)境中，從而使得環(huán)境中重金屬濃度嚴重超標。

2.農(nóng)業(yè)來源：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，污水灌溉、農(nóng)藥、劣質(zhì)化肥等的不合理使用是重金屬污染的重要途徑。以磷肥為例，生產(chǎn)磷肥的磷礦石成分復雜，含有較多的重金屬如 鋅、鉻、鎳、銅、鎘、鉛 等，因 此如不合理的使用，劣質(zhì)化肥中的重金屬雜質(zhì)會直接導致土壤被污染。

3.城市來源：城市日益變成重金屬污染的重要來源之一，污染過程主要包括污水處理中產(chǎn)生污泥的堆放、垃圾滲濾液的泄漏、含鉛汽油的使用以及汽車交通等。污水處理廠產(chǎn)生的污泥中含有大量的重金屬，如不經(jīng)處理直接排放或者灌溉，會對土壤環(huán)境造成二次污染。城市垃圾在焚燒過程中產(chǎn)生的飛灰及堆放填埋過程中產(chǎn)生的滲濾液中的重金屬通常也會嚴重超標。含鉛汽油的燃燒是城市鉛污染的一個重要來源，汽車輪胎添加劑中使用的鋅也導致城市土壤的鋅污染。環(huán)境事故污染：近年來突發(fā)性的環(huán)境污染事件驟增，其中重金屬污染的案例占很大比例。突發(fā)性的環(huán)境事件會導致重金屬在短時間內(nèi)高濃度地進入環(huán)境，從而產(chǎn)生嚴重的污染。

四、我國食品中重金屬檢測技術(shù)的進展

我國食品檢測重點已經(jīng)轉(zhuǎn)移到對食品生產(chǎn)到消費全過程的檢測，食品檢測質(zhì)量安全監(jiān)督體系和網(wǎng)絡(luò)逐步完善，通過例行檢測為各級政府提供信息和決策依據(jù)。

1.重金屬檢測的前處理技術(shù)

目前，食品中重金屬檢測前處理技術(shù)有濕消解法、微波消解法、干灰化法、水浴法等方法，其中濕消解法和微波消解法是最常用的方法，微波消解法用酸量少，密閉消解，試劑本地值低，缺點是價格相對昂貴、不適宜大批量檢測。消解前，為避免消解過于強烈，最好進行預反應(yīng)，預反應(yīng)的途徑有放置過夜、恒溫反應(yīng)或低溫消解。微波消解后，需要經(jīng)過趕酸過程，趕酸的溫度需要控制在190度以下，在做汞的時候，必須通過趕酸把氮氧化物除盡。

2.重金屬殘留的快速檢測方法

由天津市科委、農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護科研監(jiān)測所承擔的重金屬快速檢測方法與裝備研究以獲得成功。這項技術(shù)的準確率在95%以上，填補了我國在食品和環(huán)境重金屬快速檢測技術(shù)的空白。這項研究是將具有特色顯色反應(yīng)的生物染色劑通過浸漬附載到試紙上，制備出快速檢測試紙，并通過反復研究獲得了試紙與重金屬的最佳反應(yīng)條件。該試紙對重金屬具有良好的選擇性，測定重復性好，檢測速度、靈敏度、準確率精密度均達到了項目技術(shù)的要求。為了實際操作方便，還制備出了體積小巧、便于攜帶、操作簡便、檢測成本低廉，適宜于現(xiàn)場實時快速檢測。

3.農(nóng)藥殘留檢測分析方法

色譜分析法包括薄層色譜法，氣相色譜法、高效液相色譜法、質(zhì)譜聯(lián)用法及超臨界流體色譜5種方法。薄層色譜法由于靈敏度不高，近年來較少使用；高效液相色譜法也有其缺點，溶劑消耗大，檢測器種類少、靈敏度不高、價格也貴等；質(zhì)譜聯(lián)用法及超臨界流體色譜這兩種方法其設(shè)備昂貴，廣泛應(yīng)用也受到了限制；氣相色譜法目前是用于農(nóng)藥殘留檢測最為普遍，最成熟的一種技術(shù)。易汽化，且汽化后不易發(fā)生分解的農(nóng)藥均可采用氣相色譜法檢測。目前，多達70%的農(nóng)藥殘留可用氣相色譜法來檢測。

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目前全國已經(jīng)有近1/10的耕地土壤遭到污染。國家投入巨資啟動的全國土壤污染狀況調(diào)查正在進行中，土壤污染狀況調(diào)查的重點區(qū)域是長三角、珠三角、環(huán)渤海灣地區(qū)、東北地區(qū)、成渝平原、渭河平原以及主要礦產(chǎn)資源型城市。這表明，土壤污染已成為我國乃至全球性土壤退化的重要因素，土壤環(huán)境質(zhì)量下降是當前實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。多年來被忽視的土壤污染問題已經(jīng)得到了國家和公眾的高度重視。

土壤污染有明顯的地域性。污染物質(zhì)在大氣和水體中，一般都比在土壤中更容易遷移。這使得污染物質(zhì)在土壤中并不像在大氣和水體中那樣容易擴散和稀釋，因此容易在土壤中不斷積累而超標，同時也使土壤污染具有很強的地域性。我國的土壤污染比較重的地方在珠三角、長三角和東北地區(qū)。土壤污染有明顯的地域性還表現(xiàn)在，一般具有離城市和礦山越遠，土壤污染程度越輕的特點。從總體來說，

土壤污染大致可以分為：重金屬污染、農(nóng)藥和有機物污染、放射性污染、病原菌污染等多種類型。我國大多數(shù)城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，有許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標和接近臨界值。石油化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水污灌會使大米產(chǎn)生油味。有些地區(qū)污灌已經(jīng)使得蔬菜的味道變差，易爛，甚至出現(xiàn)難聞的異味；農(nóng)產(chǎn)品的儲藏品質(zhì)和加工品質(zhì)也不能滿足深加工的要求。

造成土壤污染的原因主要有三：一是歷史欠賬，二是工業(yè)發(fā)展不合理的模式，三是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)保意識淡漠。這在世界范圍內(nèi)有一定的規(guī)律性。

大約1/3的耕地土壤污染與污灌有關(guān)。工業(yè)廢渣在占地的同時，產(chǎn)生的廢棄物又通過風、水擴散開來。大量的固體廢棄物，像粉煤灰，污染重的鋼渣都污染土壤，此外還有施用不當?shù)霓r(nóng)藥、化肥，以及未經(jīng)環(huán)保處理的畜禽廢棄物對土壤的污染。城市垃圾，含污染物的河底淤泥混入人糞尿，被盲目用作肥料也是造成土壤污染的原因之一。土壤受到污染后，含重金屬濃度較高的污染表土容易在風力和水力的作用下分別進入到大氣和水體中，導致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態(tài)系統(tǒng)退化等其他生態(tài)環(huán)境問題。人們往往對污染危害土壤生態(tài)認識不足，土壤里是有生物的，污染使土壤生物種群發(fā)生了變化，生產(chǎn)能力退化。

土壤污染具有隱蔽性和滯后性。與水、大氣污染明顯不同的是，土壤污染具有隱蔽性和滯后性。大氣污染、水污染和廢棄物污染等問題一般都比較直觀，人們可以發(fā)現(xiàn)變色、異味等，通過感官就能發(fā)現(xiàn)。而土壤污染則不同，它往往要通過對土壤樣品進行分析化驗和農(nóng)作物的殘留檢測，甚至通過研究對人畜健康狀況的影響才能確定。因此，土壤污染從產(chǎn)生污染到出現(xiàn)問題通常會滯后較長的時間。如日本的 “水俁病”經(jīng)過了10-20年之后才被人們所認識。

大量污染物排放通過污灌等途徑最終直接或間接地進入土壤，并經(jīng)長時間積累導致土壤嚴重污染。土壤污染具有不可逆轉(zhuǎn)性。重金屬對土壤的污染基本上是一個不可逆轉(zhuǎn)的過程，許多有機化學物質(zhì)的污染也需要較長的時間才能降解。

鑒于土壤污染難于治理，而土壤污染問題的產(chǎn)生又具有明顯的隱蔽性和滯后性等特點，因此土壤污染問題一般都不太容易受到重視。辨證施治染病的土壤

土壤本身有自凈能力，但有限。積累在污染土壤中的難降解污染物則很難靠稀釋作用和自凈化作用來消除。因此，土壤污染的防治需要全面考慮，系統(tǒng)運作。我省的一些城市，在進行土地利用規(guī)劃時，充分考慮到了土壤的污染問題，將那些污染嚴重，難以治理的耕地優(yōu)先考慮作為市政建設(shè)用地。

國家投入巨資啟動了全國土壤污染狀況調(diào)查，一期工程將在2008年結(jié)束，由環(huán)保部門執(zhí)行，以期全面、系統(tǒng)、準確掌握全國土壤環(huán)境質(zhì)量總體狀況，查明重點地區(qū)土壤污染類型、程度和原因，評估土壤污染風險，確定土壤環(huán)境安全等級，篩選并試點示范污染土壤修復技術(shù)，構(gòu)建適合我國國情的土壤污染防治法律法規(guī)及標準體系，提升土壤環(huán)境監(jiān)管能力。

國際上修復土壤污染的技術(shù)有物理的、化學的，也有生物的。正在開發(fā)的生物技術(shù)，是利用生物降解和形態(tài)的轉(zhuǎn)化達到修復的目的。針對有機污染的技術(shù)，用植物、細菌、真菌聯(lián)合加速有機物的降解，針對無機污染的技術(shù)，利用植物修復可以把一部分重金屬從土壤中帶走。還有一種方法，在土壤中加入一些化學物質(zhì)，降低重金屬的生物有效性。當然，對于重金屬污染嚴重的土壤只能挖走或進行土壤的沖洗和清潔，這樣的技術(shù)費用就比較高。

污染的治理。污染物質(zhì)的性質(zhì)及其來源不同，治理起來的難易程度就有差異。有些污染維持時間較短，如可降解有機物的污染，而有些污染維持時間較長，危害很大，如很難降解的農(nóng)藥“六六六”的污染，在土壤中可存留幾十年。有些污染比較好治理，有些則非常難治理，一般天然物質(zhì)污染比較好治理，而人工合成物質(zhì)的污染很難治理，重金屬污染也很難治理。所以必須根據(jù)污染物的性質(zhì)和來源等實際情況，制定切實可行的措施。一般可采取以下方法進行治理。

化學方法。通過施用石灰、磷酸鹽、氧化鐵等物質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤pH值，使重金屬轉(zhuǎn)化為難溶的形態(tài)，降低在土壤溶液中的濃度，從而減輕土壤重金屬對作物的毒害。改良土壤質(zhì)地，增施有機肥料，增加土壤膠體對重金屬離子和農(nóng)藥的吸附能力，也起一定的作用。但這種方法不能從根本上解決問題。

2、生物防治。有些植物如向日葵對重金屬具有很強的吸收和富集能力，連續(xù)種植幾年可明顯地降低土壤中重金屬的含量。向土壤施入有機物質(zhì)，提高微生物活性，或向土壤接種特殊功能的微生物，加快有害物質(zhì)的分解。

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[關(guān)鍵詞]環(huán)境監(jiān)測；土壤；重金屬污染

中圖分類號：X830 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）26-0340-01

引言

在經(jīng)濟和社會發(fā)展的過程中產(chǎn)生了許多有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)來源于生活垃圾、工業(yè)廢物、礦山廢渣等生活和生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié)，這些物質(zhì)往往含有多種重金屬。隨著沉淀和富集，無法被凈化的重金屬慢慢滲透并富集到土壤中。土壤是環(huán)境中的重要組成部分，承受著環(huán)境中約90%的污染物。同大氣和水體環(huán)境中的污染物相比，土壤中的污染物更不易遷移，更易集中富集。由于重金屬大多對人體有毒害作用，這種毒害作用隨著含量的增多而增大；當重金屬的濃度在一定范圍下時，其毒害作用因在短時間內(nèi)無法發(fā)現(xiàn)而容易被忽略；當重金屬對人體的毒害作用顯著發(fā)生時，多數(shù)是屬于無法治愈且不可逆轉(zhuǎn)的。

土壤中的重金屬一般是通過食物鏈進而在人體內(nèi)富集，當某種重金屬的量超過安全閾值時就會嚴重危害人體健康。研究表明，人體內(nèi)的有70%鎘來源于大米和蔬菜，而大米和蔬菜中積累的鎘大部分來源于土壤，少量來源于灌溉水和空氣。鎘會影響酶的活性，影響人正常的新陳代謝，可引發(fā)貧血、高血壓、骨痛病等疾病，其危害長達數(shù)十年。

一、土壤中重金屬的來源及我國的污染現(xiàn)狀

工業(yè)“三廢”排放、采礦和冶煉、家庭燃煤、生活垃圾滲出、汽車尾氣排放等是我國重金屬污染的主要來源。工業(yè)廢水、礦坑涌水、垃圾滲濾液等液體成分復雜，是土壤重金屬污染物的主要來源。

目前我國受污染的耕地約1.5億畝，固廢堆存地約300萬畝，合計超過1.8億畝。這些受污染的土地大多數(shù)集中在經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)。全國每年受重金屬污染的糧食多達1200萬噸、因重金屬污染而導致糧食減產(chǎn)高達1000多萬噸，合計經(jīng)濟損失至少200億元。農(nóng)業(yè)部環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)曾對全國24省、市320個嚴重污染區(qū)土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大田類農(nóng)產(chǎn)品超標面積占污染區(qū)農(nóng)田面積的20%，其中重金屬超標占污染土壤和農(nóng)作物的80%。農(nóng)業(yè)部調(diào)查發(fā)現(xiàn)：我國污灌區(qū)面積約140×104公頃，遭受重金屬污染的土地面積占污染總面積的64.8%，其中輕度污染占46.7%，中度污染占9.7%，嚴重污染占8.4%，其中以汞和鎘的污染面積最大。全國目前約有1.3×104公頃耕地受到鎘的污染，涉及11個省市的25個地區(qū)；約有3.2×104公頃的耕地受到汞的污染，涉及15個省市的21個地區(qū)。國內(nèi)蔬菜重金屬污染調(diào)查結(jié)果顯示：中國菜地土壤重金屬污染形勢更為嚴峻。珠三角地區(qū)近40%菜地重金屬污染超標，其中10%屬“嚴重”超標。重慶蔬菜重金屬污染程度為鎘>鉛>汞，經(jīng)調(diào)查其近郊蔬菜基地土壤重金屬汞和鎘均出現(xiàn)超標，超標率分別為6.7%和36.7%。廣州市蔬菜地鉛污染最為普遍，砷污染次之。保定市污灌區(qū)土壤中鉛、鎘、銅和鋅的檢出超標率分別為50.0%、87.5%、27.5%和100%，蔬菜中鎘的檢出超標率為89.3%。

二、防治土壤重金屬污染的措施

1）施加改良劑

施加改良劑的主要目的是加速有機物的分解與使重金屬固定在土壤中，如添加有機質(zhì)可加速土壤中農(nóng)藥的降解，減少農(nóng)藥的殘留量。

施用重金屬吸收抑制劑（改良劑），即向土壤施加改良抑制物（如石灰、磷酸鹽、硅酸鈣等），使它與重金屬污染物作用生成難溶化合物，降低重金屬在土壤及土壤植物體內(nèi)的遷移能力。這種方法起到臨時性的抑制作用，時間過長會引起污染物的積累，并在條件變化時重金屬又轉(zhuǎn)成可溶性，因而只在污染較輕地區(qū)尚能使用。

2）控制土壤氧化-還原狀況

控制土壤氧化-還原條件，也是減輕重金屬污染危害的重要措施。據(jù)研究，在水稻抽穗到成熟期，無機成分大量向穗部轉(zhuǎn)移，淹水可明顯地抑制水稻對鎘的吸收，落干則促進水稻對鎘的吸收。

重金屬元素均能與土壤中的硫化氫反應(yīng)生成硫化物沉淀。因此，加強水漿管理，可有效地減少重金屬的危害。但砷相反，隨著土壤氧化-還原電位的降低而毒性增加。

3）改變耕作制度

通過土壤耕作改變土壤環(huán)境條件，可消除某些污染物的危害。旱田改水田，DDT與六六六在旱田中的降解速度慢，積累明顯；在水田中DDT的降解速度加快，利用這一性質(zhì)實行水旱輪作，是減輕或消除農(nóng)業(yè)污染的有效措施。

4）客土深翻

污染土壤的排除，特別是重金屬的土壤污染，在土壤中產(chǎn)生積累，阻礙作物的生長發(fā)育。防治的根本辦法是徹底挖去污染土層，換上新土的排土與客土法，以根除污染物。但如果是地區(qū)性的污染，實際采用客土法是不現(xiàn)實的。

耕翻土層，即采用深耕，將上下土層翻動混合，使表層土壤污染物含量減低。這種方法動土量較少，但在嚴重污染的地區(qū)不宜采用。

5）采用農(nóng)業(yè)生態(tài)工程措施

在污染土壤上繁殖非食用的種子、種經(jīng)濟作物或種屬，從而減少污染物進入食物鏈的途徑。或利用某些特定的動植物與微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質(zhì)，而達到凈化土壤的目的。

6）工程治理

利用物理（機械）、物理化學原理治理污染土壤，主要有隔離法，清洗法，熱處理，電化法等，是一種最為徹底、穩(wěn)定、治本的措施。但投資大，適于小面積的重度污染區(qū)。

近年來，把其它工業(yè)領(lǐng)域，特別是污水、大氣污染治理技術(shù)引入土壤治理過程中，為土壤污染治理研究開辟了新途徑，如磁分離技術(shù)、陰陽離子膜代換法、生物反應(yīng)器等。雖然大多數(shù)處于試驗探索階段，但積極吸收、轉(zhuǎn)化新技術(shù)、新材料，在保證治理效果的基礎(chǔ)上降低治理成本，提高工程實用性，有著重要的實際意義。

結(jié)語

土壤中的重金屬除了會通過植物吸收進而對生物產(chǎn)生毒害作用外，還會經(jīng)由雨水淋濾及地表徑流作用轉(zhuǎn)移進入地表水系統(tǒng)，通過地表水和地下水的交互作用污染地下水體，進而對飲用水的安全構(gòu)成威脅；土壤中的重金屬還可能會緩慢的、微量的釋放到空氣中，對大氣環(huán)境造成污染。土壤重金屬污染是一個比較嚴峻的問題。開展土壤重金屬的整治工作對社會、對人類意義重大。

參考文獻

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篇6

關(guān)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(zhì)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(zhì)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(diào)查新聞會上指出，中國內(nèi)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(jié)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(zhì)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(nóng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)性，嚴重危及農(nóng)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(yīng)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(yīng)該組織相關(guān)科研單位和技術(shù)人員篩選出有助于治理環(huán)境的修復技術(shù)，選擇具有代表性的污染地進行修復技術(shù)的應(yīng)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(yīng)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(chǎn)生污染，嚴格控制城市生產(chǎn)生活廢水直接進入農(nóng)田，杜絕污水灌溉農(nóng)田；再者加強農(nóng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的主體就是農(nóng)民，他們對一方土地進行管理與規(guī)劃。政府部門應(yīng)該積極引導農(nóng)業(yè)管理者科學的管理農(nóng)藥、化肥及除草劑等農(nóng)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(nóng)藥，嚴格控制農(nóng)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(nóng)藥的使用，因此發(fā)揮農(nóng)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(shù)。土壤物理修復技術(shù)主要是根據(jù)土壤自身理化性質(zhì)及重金屬性質(zhì)，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(zhì)，使用成本低、設(shè)備易移動、穩(wěn)定性強，但是因為許多技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)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(shù)?；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(yīng)，實現(xiàn)土壤的毒性被去除或降低的效果。化學修復法有很多如土壤淋法、原位化學氧化修復技術(shù)、溶劑浸提法等。土壤淋洗能夠用于大面積的輕質(zhì)土和砂質(zhì)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(shù)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(yīng)，迫使污染物濃度降低，但是其不利影響就是可能產(chǎn)生氣體，有毒副產(chǎn)物。

2.2.3 土壤生物修復技術(shù)。土壤生物修復技術(shù)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(shù)簡單。生物修復技術(shù)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(guān)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(zhì)土壤，經(jīng)過其自身酶系統(tǒng)的作用，產(chǎn)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(zhuǎn)化，加速了土壤養(yǎng)分的循環(huán)。

2.2.4 農(nóng)業(yè)修復技術(shù)。農(nóng)業(yè)修復技術(shù)指的是改變耕作制度或利用農(nóng)藝措施調(diào)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(nóng)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(diào)節(jié)土壤的理化性質(zhì)，從而調(diào)控污染物所處的污染環(huán)境。

3 結(jié)束語

土壤重金屬污染的防治是環(huán)境監(jiān)測的重要任務(wù)，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(jié)構(gòu)，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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，政府和人民更應(yīng)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。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：河道沉積物，重金屬，風險評價，微生物淋濾

中圖分類號：F407.4 文獻標識碼：A 文章編號：

1 重金屬污染風險評價的基本理論

1.1 沉積物富集系數(shù)法

沉積物富集系數(shù)法SEF于1979年由Kemp提出。該方法是以大量元素Fe或Al在地殼中不易受人類活動干擾的影響為基礎(chǔ)，采用沉積物微量金屬元素與大量元素Fe或Al的標準化比值來判斷其富集程度。其計算式為：

(1.1)

式中：KSEF —— 沉積物中重金屬的富集系數(shù)；

ES—— 沉積物中重金屬的含量；

AS —— 沉積物中Al或Fe的含量；

Ea —— 未受污染沉積物中重金屬的含量；

Aa —— 未受污染沉積物中Al或Fe的含量。

由于Al和Fe在地殼中屬于大量元素，不易受人類活動干擾的影響，故選其作為參比元素。當KSEF ≥ 1時，表示沉積物中重金屬元素富集程度高；當KSEF < 1時,表示沉積物重金屬元素富集程度較低。

1.2 SQG質(zhì)量基準分析法

按照沉積物質(zhì)量基準SQG評價沉積物中重金屬的毒性效應(yīng)。生物效應(yīng)數(shù)據(jù)庫法BEDS (the Biological Effects Database for Sediments)是目前國際上被廣泛接受的制定SQG的方法之一。該法通過盡可能全面地搜集有關(guān)水體沉積物研究所得到的化學與生物數(shù)據(jù)（包括利用沉積物/水平衡分配模型計算所得的數(shù)據(jù)、沉積物質(zhì)量評價研究中得到的數(shù)據(jù)、沉積物生物毒性實驗數(shù)據(jù)、沉積物現(xiàn)場生物毒性實驗和底棲生物群落現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)等），加以整理和分析，從而確定沉積物中引起生物毒性與其它生物負效應(yīng)的污染物濃度閾值。

臨界效應(yīng)濃度TE-L（Threshold Effect Level）和必然效應(yīng)濃度TE-L（Probable Effect Level）的計算公式如下：

式中：ERL —— 效應(yīng)范圍低值LE-L(Lowest effect level或ERL)，取BEDS導出的“有生物效應(yīng)數(shù)據(jù)列” 的第15%濃度值；

ERM —— 效應(yīng)范圍中值SE-L(Severe effect level或ERM)，取BEDS導出的“有生物效應(yīng)數(shù)據(jù)列” 的50%濃度值；

NERM —— 無效應(yīng)數(shù)據(jù)列中值（No Effect Range - Median）,取BEDS “無生物效應(yīng)數(shù)據(jù)列”中第50%的濃度值；

NERH —— 無效應(yīng)數(shù)據(jù)列高值(No Effect Range – High），取BEDS “無生物效應(yīng)數(shù)據(jù)列”中第85%的幾何平均值。

應(yīng)用ERL／ERM 和TE-L／PE-L判別生物毒性的方法：污染物濃度低于效應(yīng)范圍低值或臨界效應(yīng)濃度時，不利生物毒性效應(yīng)很少發(fā)生；污染物濃度高于效應(yīng)范圍中值或必然效應(yīng)濃度時，不利生物毒性效應(yīng)將頻繁發(fā)生。因而，只要判斷一種或幾種重金屬濃度所在范圍（小于ERL；ERL～ERM 之間；大于ERM）就可得出其是否產(chǎn)生生物毒性。相同方法可應(yīng)用于TE-L／PE-L的毒性預測評價。

1.3 潛在生態(tài)危害指數(shù)法

瑞典學者Hakanson于1980年提出潛在生態(tài)危害指數(shù)法，目的是為了評價重金屬污染風險。

潛在生態(tài)危害指數(shù)法表征的是沉積污染物對生態(tài)環(huán)境的潛在危害。潛在生態(tài)危害指數(shù)法反映了以下4個方面的情況：① 潛在生態(tài)危害指數(shù)應(yīng)隨污染程度的加大而增大；② 多種金屬污染的沉積物的潛在生態(tài)危害指數(shù)應(yīng)高于少數(shù)幾種金屬污染的沉積物；③ 毒性高的金屬應(yīng)對潛在生態(tài)指數(shù)的數(shù)值有較大貢獻；④ 對金屬污染敏感性大的水體應(yīng)有較高的潛在生態(tài)危害指數(shù)。

潛在生態(tài)風險評價是基于元素豐度和釋放能力的原則，評價基于如下幾個假設(shè)前提條件：① 濃度條件-元素豐度響應(yīng),即潛在生態(tài)風險指數(shù)RI(risk index) 隨沉積物中金屬污染程度的加重而增加；② 種類數(shù)條件——多污染物協(xié)同效應(yīng)， 即沉積物的金屬生態(tài)危害具有加和性,多種金屬污染的潛在生態(tài)風險更大, 銅、鋅、鉛、鎘、鉻、砷、汞是優(yōu)先考慮對象；③ 各種重金屬元素的毒性響應(yīng)具有差異，生物毒性強的金屬對RI具有較高的權(quán)重，其依據(jù)是沉積物中金屬元素的“匯效應(yīng)”(sink effects)具有不同的“指紋特征”(finger prints) 和校正豐度的數(shù)量級；④ 基于生物生產(chǎn)量指數(shù)(BPI)的靈敏度條件, 即不同水質(zhì)系統(tǒng)對金屬污染的敏感性不同。

在上述前提條件下產(chǎn)生如下評價指標，其關(guān)系如下:

依據(jù)Hakanson的基本理論，參數(shù)確定的關(guān)鍵是不同重金屬生物毒性響應(yīng)因子Tri和沉積物背景參考值CRi，國內(nèi)外許多學者作了相關(guān)研究，并根據(jù)具體情況確定合適的指標分類等級。

對于Tri的選擇, 劉文新等[1]結(jié)合樂安江重金屬污染特征,設(shè)定6種重金屬Tri的數(shù)值順序：Cd(30) > As(10) > Cu = Pb(5) > Cr(2) > Zn(1)。俄國Dauvalter等[2]在對Kola半島周圍湖泊沉積物的研究中確定的Tri為,

, ,。

對于背景值的選擇,Dauvalter等將14世紀前工業(yè)時代36～37cm深度沉淀物中的重金屬濃度作為本底值(測定時取的是表層1cm的沉淀物),他們根據(jù)Hakanson的研究確定了潛在生態(tài)風險評價指標與分級關(guān)系,見表1.1。

表1.1潛在生態(tài)風險評價指標與分級關(guān)系

2 微生物淋濾技術(shù)的基本理論

① 生物淋濾原理

目前可用來進行生物淋濾的細菌有硫桿菌屬(Thiobacillus)、鐵氧化鉤端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)、硫化桿菌屬(Sulfobacillus)、酸菌屬(Acidianus)、嗜酸菌屬(Acidiphilium)以及其它與硫桿菌聯(lián)合生長的兼性嗜酸異養(yǎng)菌。其中,應(yīng)用最廣泛的是氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferroox idans) , 其次是氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans) 和鐵氧化鉤端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)。

一般認為氧化亞鐵硫桿菌的溶出污泥中重金屬有兩種作用機理:

篇8

關(guān)鍵詞：化工，土壤污染，重金屬，防治

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。隨著工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學物質(zhì)種類、數(shù)量的增加，土壤重金屬污染日益嚴重，土壤重金屬是指由于人類活動將金屬加入到土壤中，致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。

一、重金屬的來源、種類

1.土壤重金屬來源廣泛，主要包括有大氣降塵、污水灌溉、工業(yè)廢棄物得不當堆置、礦業(yè)　活動、農(nóng)藥和化肥等。首先是成土母質(zhì)本身含有重金屬，不同的母質(zhì)、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。此外，人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，也造成重金屬對大氣、水體和土壤的污染。

2.大氣中重金屬沉降、大氣中的重金屬主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)。公路、鐵路兩側(cè)土壤中的重金屬污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu　的污染為主。它們來自于含鉛汽油的燃燒，汽車輪胎磨損產(chǎn)生的含鋅粉塵等。它們成條帶狀分布，以公路、鐵路為軸向兩側(cè)重金屬污染強度逐漸減弱；隨著時間的推移，公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強的疊加性。

3.農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜使用　施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農(nóng)藥和不合理地施用化肥，都可以導致土壤中重金屬的污染。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬　Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之，氮肥和鉀肥含量較低，但氮肥中鉛含量較高，其中　As　和　Cd　污染嚴重。農(nóng)用塑料薄膜生產(chǎn)應(yīng)用的熱穩(wěn)定劑中含有　Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成土壤重金屬的污染。

4.污水灌溉　污水灌溉一般指使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水　包括生活污水、商業(yè)污水和工業(yè)廢水。由于城市工業(yè)化的迅速發(fā)展，大量的工業(yè)廢水涌入河道，使城市污水中含有的許多重金屬離子，隨著污水灌溉而進入土壤。

5.含重金屬廢棄物堆積含重金屬廢棄物種類繁多，不同種類其危害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴散重金屬在土壤中的含量和形態(tài)分布特征受其垃圾中釋放率的影響，且隨距離的加大重金屬的含量而降低。由于廢棄物種類不同，各重金屬污染程度也不盡相同，如鉻渣堆存區(qū)的　Cd、Hg、Pb　為重度污染，Zn　為　中度污染，Cr、Cu　為輕度污染。

6.金屬礦山酸性廢水污染金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等，可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水，隨著礦山排水和降雨使之帶入水環(huán)境（如河流等）或直接進入土壤，都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。

二、土壤中重金屬污染物現(xiàn)行治理方法

1.工程治理方法

工程治理是指用物理或物理化學的原理來治理土壤重金屬污染。主要有：客土是　在污染的土壤上加入未污染的新土；換土是將以污染的土壤移去，換上未污染的　新土；翻土是將污染的表土翻至下層；去表土是將污染的表土移去等。

2.此外淋洗法

用淋洗液來淋洗污染的土壤；熱處理法是將污染土壤加熱，使土壤中的揮發(fā)性污染物（Hg）揮發(fā)并收集起來進行回收或處理；電解法是使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走。以上措施具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點，但實施復雜、治理費用高和易引起土壤肥力降低等缺點。

3.生物治理方法

生物治理是指利用生物的某些習性來適應(yīng)、抑制和改良重金屬污染。主要有：動物治理是利用土壤中的某些低等動物蚯蚓、鼠類等吸收土壤中的重金屬；微生物治理是利用土壤中的某些微生物等對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，降低土壤中重金屬的毒性，如原核生物（細菌、放線菌）比真核生物（真菌）對重金屬更敏感。

4.植物治理

利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬；目前已發(fā)現(xiàn)400多種，超積累植物積累Cr、　Co、　Cu的含量一般在　0.1%　Ni、　Pb　以上，積累　Mn、Zn　含量一般在　1%以上。生物治理措施的優(yōu)點是實施較簡便、投資較少和對環(huán)境破壞小，缺點是治理效果不顯著。

5.化學治理方法

化學治理就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑，增加土壤有機質(zhì)、陽離子代換量和粘粒的含量，　改變　pH、　和電導等理化性質(zhì)，Eh　使土壤重金屬發(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。

三、總結(jié)

土壤重金屬污染首先應(yīng)從源頭抓起，控制污染源，土壤重金屬的污染已經(jīng)達到相當嚴重的程度，要充分認識土壤重金屬污染的長期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特點。土壤質(zhì)量問題是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和社會全面進步的戰(zhàn)略問題，它直接影響土壤質(zhì)別、水質(zhì)狀況、作物生長、農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等，并通過食物鏈對人體健康造成危害。對土壤質(zhì)量的保護便是對耕地生產(chǎn)能力的保護，更是提高土地利用效率的強有力措施之一。對于我國這樣一個人口眾多的農(nóng)業(yè)大國，開展國土質(zhì)量調(diào)查評價，對土壤重金屬污染物進行試驗研究，開發(fā)耕地污染的治理方法和技術(shù)，顯得更為必要和迫切。

參考文獻

[1]崔德杰，張玉龍.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復技術(shù)研究進展[J].土壤通報，　2004，35

篇9

關(guān)鍵詞：草履蟲；水體監(jiān)測；重金屬離子；農(nóng)藥

中圖分類號： Q959.117 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20150940002

引言

20世紀中葉以來，世界工廠化的生產(chǎn)模式不斷擴大，人口總量迅速增加，人們對于自然資源的索取超過了自然界的再生能力，同時過度排放污染物，造成了世界性的資源短缺和嚴重的環(huán)境問題。水污染就是其中之一。水污染可分為兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。其中人為污染較為常見，每年排入江河湖海的污水約有4.2×1012m3，污染了數(shù)億立方米的淡水，相當于世界江流總量的14%以上[1]。特別是近年來，隨著農(nóng)藥的大量使用以及工廠排放廢水的增加，水污染問題變得愈發(fā)嚴重。而水是生命的源泉，是人類賴以生存和發(fā)展的不可或缺的最重要的物質(zhì)之一，所以有效的進行水體污染監(jiān)測刻不容緩。

草履蟲（Paramecium）是原生動物門纖毛綱的代表物種，除了具有靈敏的應(yīng)激系統(tǒng)外，還具有分布廣泛，結(jié)構(gòu)典型，繁殖速度快，便于觀察，容易采集培養(yǎng)等特點，因此被廣泛應(yīng)用于水體監(jiān)測[2]。目前，國內(nèi)研究人員從重金屬離子、農(nóng)藥等污染物質(zhì)對草履蟲應(yīng)激性及其生殖能力的影響等方面做了大量的研究，研究表明重金屬離子、農(nóng)藥等因素對草履蟲均會產(chǎn)生相應(yīng)程度的影響[3]。

1 草履蟲簡介

1.1 草履蟲種類

草履蟲是原生動物門纖毛綱的單細胞動物，其形狀類似于倒置草鞋底，主要生活在有機質(zhì)充足、細菌豐富、光線充足的河流池塘或水溝中。目前，世界已知草履蟲種類有22種[4]，常見的有大草履蟲、雙小核草履蟲、多小核草履蟲、綠草履蟲。其中大草履蟲最為常見，體長180～300μm；雙小核草履蟲，體長80～170μm，伸縮泡2個，有2個很小的小核；多小核草履蟲，體長180～310μm，有時有3個伸縮泡，小核泡型，有3～12個；綠草履蟲，體長80～150μm，細胞質(zhì)內(nèi)有綠藻共生，經(jīng)見光處培養(yǎng)后通體呈綠色，小核2個。

1.2 草履蟲的結(jié)構(gòu)

草履蟲一般呈長橢圓形，前端較圓，后端寬而略尖，因形狀與草鞋相似而得名。其表膜由三層膜組成，具有緩沖和保護作用。膜下機體中生長有近萬根纖毛，其排列成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，更有助于控制草履蟲活動[5]。與表膜垂直排列分布在外質(zhì)中的一排小桿狀的囊泡結(jié)構(gòu)，叫做刺絲泡，從而起到防衛(wèi)和捕食作用。刺絲泡在表膜上開口，蟲體在受到外界的刺激時會射出刺絲泡中的內(nèi)容物，當內(nèi)容物接觸到水就會形成細絲[6]。

1.3 草履蟲的生活環(huán)境

草履蟲生活在水流緩慢、帶有腐草的水溝、池塘和稻田中，在有機質(zhì)豐富、光線充足的水面附近較常見，尤其是在細菌豐富的水中，草履蟲種群密度最大[7]。草履蟲在水溫0～30℃情況下均能正常生活，24～27℃是草履蟲生活的最佳水溫，當水溫低于10℃或高于35 ℃不利于草履蟲的繁殖[8]。

1.4 草履蟲的應(yīng)激性

草履蟲細胞質(zhì)內(nèi)部的水分約占細胞質(zhì)的75%～85% [9]，采取自旋回波測量的方式對草履蟲細胞進行研究，其研究結(jié)果表明，細胞內(nèi)的水呈“結(jié)構(gòu)化”，即草履蟲細胞內(nèi)的水是以液晶態(tài)形式存在。液晶態(tài)物質(zhì)具有對熱、磁、光、電、聲、輻射、應(yīng)力等變化反應(yīng)較靈敏的特性。所有包括膜電位在內(nèi)的應(yīng)激信息，都會通過其在細胞質(zhì)內(nèi)傳導，構(gòu)成草履蟲身體內(nèi)的原始應(yīng)激系統(tǒng)。由于草履蟲應(yīng)激系統(tǒng)靈敏的特性，使得草履蟲無論是在監(jiān)測農(nóng)藥使用的安全性方面還是重金屬離子的監(jiān)測方面都有著十分重要的意義。

2 草履蟲在水體監(jiān)測中的作用

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)化的迅速擴張，人們在面對這一時代到來的同時，還面對著重金屬排放和農(nóng)藥過度使用所導致的水污染問題。而草履蟲的應(yīng)激性能夠直觀的反應(yīng)水體污染程度，是水體監(jiān)測中的一種重要的原生動物。

2.1 重金屬對草履蟲的影響

2.1.1 Cd2+對草履蟲的影響

重金屬鎘對生物和人體均有毒害作用，同時它也是一種水體污染物。由于草履蟲等原生動物對鎘的毒性作用反應(yīng)同后生動物相比更加敏感，因此草履蟲在監(jiān)測Cd2+毒性方面具有重要的意義。方衛(wèi)飛等[10]利用CdSO4、CdCl2、Cd（NO3）2這三種鎘化合物對草履蟲的生物毒性進行了研究，結(jié)果表明對草履蟲毒性作用最大的是CdSO4。胡好遠等[11]通過對Cd2+24h半致死濃度（LC50）進行了實驗，結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，Cd2+的濃度增加，草履蟲的種群數(shù)量也會隨之增長，但Cd2+濃度過高也會降低草履蟲的種群增長率。

2.1.2 Pb、Cu對草履蟲的影響

近些年來，隨著冶金工業(yè)的快速發(fā)展，部分水體中的沉積物中Pb2+、Cu2+的含量不斷積累，Pb、Cu等元素會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，尤其是隨著雨水的沖淋，Pb、Cu等元素進入水體環(huán)境，造成嚴重的水體污染。周玉[12]通過在20℃培養(yǎng)條件下Pb、Cu等單一元素對草履蟲種群毒性的影響的研究，結(jié)果表明，Cu2+、Pb2+24h對草履蟲的LC50分別為0.0826mg/L、3.9907mg/L；Pb、Cu等單一元素對草履蟲都具有毒害作用，且相同條件下Cu2+對草履蟲的毒害作用大于Pb2+。

2.2 農(nóng)藥對草履蟲的影響

2.2.1 除草劑對草履蟲的影響

2，4-D丁酯是除草劑中的一種，2，4-D丁酯對草履蟲的種群增長具有抑制作用，但對草履蟲的細胞脅迫變化并不顯著。谷艷芳等[13]發(fā)現(xiàn)，在水環(huán)境中，草履蟲對2， 4-D丁酯有明顯的驅(qū)避作用。捕食行為受到影響會造成生物機體獲得資源減少，引起生產(chǎn)量下降或發(fā)育繁殖遲緩。所以受到2，4-D丁酯的脅迫會引起草履蟲在自然界的自然增長率下降和分布格局的變化。但目前關(guān)于2， 4-D丁酯對草履蟲影響的生態(tài)毒理學機制仍不完善，需要進一步提高。

2.2.2 殺蟲劑對草履蟲的影響

氯氰菊酯是一種廣譜、生物活性較高的擬除蟲菊酯類殺蟲劑，擁有8個光學異構(gòu)體，其中有4個生物活性較高的異構(gòu)體組成的外消旋混合物稱為高效氯氰菊酯，在十字花科蔬菜、棉花、果樹、茶樹等作物害蟲的防治中應(yīng)用廣泛[14]。目前，關(guān)于擬除蟲菊酯類農(nóng)藥對草履蟲的毒性研究已有報道。對于氰戊菊酯對原生動物群落48h急性毒性的檢測，王莉霞等[15]研究得出LC50為15.830mg/L。李霖等[16]通過三氟氯氰菊酯對草履蟲的毒性進行研究，研究表明：三氟氯氰菊酯對草履蟲1h的LC50為1.650mg/L。而高效氯氰菊酯對草履蟲1h 的LC50為27.536mg/L，可見草履蟲對高效氯氰菊酯的反應(yīng)靈敏度遠低于三氟氯氰菊酯。

2.2.3 殺菌劑對草履蟲的影響

多菌靈是一種廣譜性的苯并咪唑類殺菌劑，學名2-苯并咪唑基氨基甲酸甲酯（MBC），又稱作棉萎靈、苯井咪唑44號。對由半知菌、多子囊菌引起的多種作物病害有防治效果[17]。在葉面噴霧、種子處理和土壤處理中有很多應(yīng)用。李霖等[18]在進行殺菌劑多菌靈對草履蟲的急慢性毒性作用研究，結(jié)果表明，草履蟲的生長與多菌靈溶液的濃度有關(guān)，多菌靈濃度越高，毒性作用越大。

2.2.4 草履用于水體監(jiān)測的優(yōu)勢

草履蟲對毒性的應(yīng)激反應(yīng)與多細胞動物相比更為敏銳，并且對于反映環(huán)境化學毒性物質(zhì)的毒理效應(yīng)相比單純的化學手段也更為生動、直觀。因此，草履蟲在毒性監(jiān)測方面具有著重要的研究價值。同時草履蟲更是一種良好的水體監(jiān)測材料，是水體質(zhì)量監(jiān)測的重要指示生物之一。近些年來，國內(nèi)外研究人員以草履蟲為實驗材料進行毒性實驗，研究水體環(huán)境中的重金屬污染和農(nóng)藥污染等問題，為農(nóng)藥的使用安全、重金屬污染的監(jiān)測以及生態(tài)環(huán)境保護等方面提供了更多有價值的參考。

3 問題與展望

目前關(guān)于草履蟲的毒理研究很多，并且對于草履蟲在環(huán)境方面的監(jiān)測實驗也取得了長足的進展。而在實驗室和水體污染監(jiān)測中采用的草履蟲基本是從野外采集回來，進行簡單純化培養(yǎng)，完全達不到模式生物的要求標準。對于從不同水體中采集的草履蟲，因為自身的生長環(huán)境影響對某些污染物具有一定的適應(yīng)性，如果不能妥善解決，將會嚴重影響監(jiān)測的準確性。而且處于不同生長階段的草履蟲對外界的刺激所產(chǎn)生的反應(yīng)也是有所差異的，這些都將會影響實驗的平行性和可信度。

目前，草履蟲的培養(yǎng)方法簡單，而且培養(yǎng)出的草履蟲生長階段、生長速度不一致。因此，為了能夠在實際應(yīng)用中勝任精確的監(jiān)測工作，培養(yǎng)無背景處于同一生長階段的模式生物草履蟲是現(xiàn)在迫切需要解決的問題。對于無背景草履蟲的培養(yǎng)，可以在最適溫度和pH條件下使用單一營養(yǎng)物質(zhì)進行培養(yǎng)，保證草履蟲在生長過程中不受外界污染源的影響。而對于單一營養(yǎng)物質(zhì)的選擇，根據(jù)草履蟲的食物攝取情況，可以選擇某一種純培養(yǎng)的細菌，也可以選用一種或多種氨基酸配制無菌培養(yǎng)液。

參考文獻

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篇10

初中生物教材中有很多內(nèi)容可以和環(huán)保知識聯(lián)系起來。生物教材八年級上冊《陸地生活的動物》一節(jié)講到“蝗蟲”時，我介紹了有關(guān)蝗災的資料。

2011年8月，馬達加斯加西南部面臨蝗災威脅，有30萬公頃的土地受到侵害。2011年，烏魯木齊蝗災發(fā)生面積達170萬畝，直接經(jīng)濟損失近20億元。

讓學生明白生態(tài)平衡失調(diào)是導致蟲災的根源，意識到保護環(huán)境的必要性。在講到“人類活動對生物圈的影響”時，播放一些環(huán)境保護的警示片。如《環(huán)保低碳宣傳片》、《地球環(huán)保宣傳片》、《假如后天來臨》等。

學生學習“動物在保持生態(tài)平衡中的作用”時，給學生講述索南達杰的故事，播放電影《可可西里》片段，并舉例說明由于人們不懂得善待這些野生動物且大量捕殺野生動物，連蛙類、鳥類也不放過，導致生態(tài)平衡被破壞，造成蝗災、鼠災、蟲災，人類被迫加大農(nóng)藥使用劑量，更加污染了自己的生存環(huán)境。

二、實驗教學，親身體驗

初中生物課上實驗很多，我選取有探究性的實驗，讓學生全體參加，親自探究，分小組合作完成。如，在“探究廢舊電池的危害和回收”一節(jié)中，我先確定實驗步驟和探究問題，讓學生去合作完成。

1. 探究問題：

（1）廢舊電池的危害性。（2）我國目前廢舊電池處理的現(xiàn)狀。（3）廢舊電池的利用與處理。

2. 實踐探究。用拆除過的廢電池倒入花盆中，觀察狀態(tài)完成下表：

分別完成小組匯總觀察結(jié)果。

3. 分析論證。故事：1953年，在日本九州熊本縣發(fā)生過震驚世界的“水俁病”事件，這里的村民一個個神秘地死去，卻一時查不出病因，原來罪魁禍首竟是汞化合物。上游的工業(yè)污染造成汞在魚體內(nèi)積累，當人們食用這種受汞污染的魚后導致中毒。這是我們最早知道的重金屬污染的例子。

據(jù)統(tǒng)計：從2009年至今，我國已連續(xù)發(fā)生30多起重特大重金屬污染事件?？諝馐艿轿廴尽⑺w受到污染、土壤受到污染，人的身體健康受到侵害……

廢電池雖小，危害卻很大。廢電池的外殼在土壤中慢慢地腐蝕，重金屬物質(zhì)逐漸滲入水和土壤中，造成重度污染。重金屬的污染在自然界不能降解，只能遷移。也就是說，一旦被污染，水和土壤都不能進行自身的凈化，而是重金屬容易在生物體內(nèi)積累，隨時間的推移，積累到一定量之后，會產(chǎn)生致畸或致病作用，最終導致生物體死亡。重金屬對人體侵害的產(chǎn)生可以通過食物鏈傳遞。魚、蝦吃了含有重金屬的浮游生物后，重金屬在魚、蝦體內(nèi)積累，人再吃了這樣的魚、蝦后，重金屬會在人體內(nèi)積累，達到一定量之后，就會對人的身體產(chǎn)生嚴重影響。

4. 我們應(yīng)該怎樣做。（1）我們做到不亂扔廢舊電池，告訴他人亂扔電池的害處，勸他把廢舊電池放入電池回收箱。

（2）加強廢舊電池回收的宣傳力度，進一步提高人們對廢舊電池危害的認識。把回收廢舊電池的活動轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兊淖杂X行為。

通過本節(jié)課的探究，學生會加深了解廢舊電池的危害，并在調(diào)查的過程中增強了同學間的合作探究能力，體會到團結(jié)合作對于每一個人的重要性，從中學到了做人的道理，只要為環(huán)保事業(yè)做出了自己的一分微薄之力，環(huán)保意識就會有所提高。

三、適時開展環(huán)保宣傳活動