土壤重金属污染

土壤重金属污染（精选12篇）

土壤重金属污染 篇1

随着工业、城市污染的加剧和农用化学物资种类、数量的增加, 土壤重金属污染日益严重。土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中, 致使土壤中重金属明显高于原生含量, 并造成生态环境质量恶化的现象。

1. 土壤重金属污染现状

目前我国受重金属污染的耕地面积近2000万公顷, 约占耕地总面积的1/5。受矿区污染土地达200万公顷, 石油污染土地约500万公顷, 固体废弃物堆放污染约5万公顷, “工业三废”污染耕地近1000万公顷, 污水灌溉的农田面积达330多万公顷。土壤污染使全国农业粮食减产已超过1300万吨, 因农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等其他类型的污染所导致的经济损失难以估计。由于污染, 土壤的营养功能、净化功能、缓冲功能和有机体的支持功能正在丧失。

2. 土壤重金属污染产生的严重后果

(1) 土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺。 (2) 土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁。 (3) 土壤污染给农业发展带来很大的不利影响。 (4) 土壤污染也是造成其他环境污染的重要原因。 (5) 土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性, 有可能继续造成新的土地污染。 (6) 土壤污染严重危及后代子孙的利益, 不利于农村经济的可持续发展。

3. 土壤重金属污染来源

(1) 随着大气沉降进入土壤的重金属。大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外, 重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气, 经过自然沉降和降水进入土壤。经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染, 与重工业发达程度、城市的人口密度、土地利用率、交通发达程度有直接关系, 距城市越近, 污染的程度就越重。 (2) 随污水进入土壤的重金属。污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量很少。但是, 由于我国工业迅速发展, 工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放, 从而造成污灌区土壤重金属铅、镉、汞、溴、铬等含量逐年增加, 随着污水灌溉而进入土壤的重金属, 以不同的方式被土壤截留固定。 (3) 随固体废弃物进入土壤的重金属。固体废弃物种类繁多, 成分复杂, 不同种类其危害方式和污染程度不同。其中矿业和工业固体废弃物最为严重。这类废弃物在堆放或处理过程中, 由于日晒、雨淋、水洗, 重金属极易移动, 以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料放入土壤, 造成土壤重金属污染。如随着我国畜牧生产的发展, 产生大量的家畜粪便及动物加工产生的废弃物, 这类农业固体废弃物中含有植物所需氮、磷、钾和有机质, 同时由于饲料中添加了一定量的重金属盐类, 因此作为肥料施入土壤增加了土壤锌、锰等重金属元素的含量。固体废弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大, 土壤中重金属的含量随距污染源的距离增大而降低。 (4) 随农用物资进入土壤的重金属。农药、化肥和地膜是重要的农用物资, 对农业生产的发展起着重大的推动作用, 但长期不合理施肥, 也可以导致土壤重金属污染。重金属元素是肥料中最多的污染物质, 氮、钾肥料中重金属含量较低, 磷肥中含用较多的有害重金属, 复合肥的重金属主要来源于母料及加工流程所带入。

4. 土壤重金属污染治理

(1) 物理防治措施。污染严重的地区宜采用排土、换土、去表土和客土等治本的方法。这些方法能根除重金属污染物。污染较轻的地区, 宜采用深耕翻土的方法, 这种方法动土比较少, 能使表土壤中的重金属含量降低。把重金属重污染区的土壤置于高温高压条件下, 形成玻璃态物质, 使重金属固定于其中, 达到消除重金属污染的目的。它能从根本上消除土壤的重金属污染, 并且见效快。但其工程量大、费用高昂, 此方法常用于重金属重污染区的抢救性修复。 (2) 化学防治措施。添加改良剂 (抑制剂) 。磷酸盐、石灰、硅酸盐等是处理重金属污染的常用改良剂。它们能与重金属污染物作用生成难溶化合物, 从而降低重金属污染物在土壤及植物体内的迁移能力。施加重金属螯合剂, 土壤中的重金属一般吸咐在土壤固体表面, 在土壤溶液中则相对较少, 因此向土壤中施加重金属螯合剂, 能提高土壤中重金属的有效态, 使之易于流动和吸收。施用重金属拮抗剂, 在土壤环境中, 重金属元素之间具有拮抗作用。利用一些对人体没有危害或有益的金属元素的拮抗作用, 能减少土壤中重金属的有效态。因此, 在轻污染的土壤中, 施用少量的有重金属拮抗性的金属元素, 将可起到良好的防治作用。 (3) 生物防治措施。植物吸收。利用植物吸收, 可减少土壤中重金属污染物的含量。微生物降解, 利用清洗剂对土壤表面附着的重金属吸入土壤溶液中, 然后随清洗液流入预定的水体中与微生物作用, 达到去除土壤中重金属的目的。生物防治具有效果好, 不产生二次污染, 投资省, 费用低, 易于管理操作等优点, 目前受到人们的重视。 (4) 农业生态防治措施。控制土壤的氧化——还原条件, 在淹水的土壤中, 重金属一般以难溶态的硫化物的形式存在。因此, 控制土壤水分状况及氧化——还原电位, 使土壤在作物壮籽期有一个相对较稳定的水淹期, 可减少重金属进入植物体内的含量, 减少进入果实和籽实中的含量。改变作物品种, 在重金属污染严重的地区, 种植观赏植物、花卉、经济林木等。在重金属轻污染区, 种植耐重金属性强的作物品种, 如旱地改水田, 种植水稻或者进行轮作。

目前, 全国土壤重金属污染日趋严重, 由于重金属污染危害周期长, 污染范围广, 持续时间长, 污染隐蔽, 而且具有生物不可降解性和相对稳定性, 使得重金属易在土壤中积累, 并可通过食物链不断地在生物体内富集, 甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物, 对食物链中某些生物产生毒害, 最终在人体内蓄积而危害人体健康。因此, 应尽快对防止土壤中重金属污染及修复已污染的土壤进行重点研究。

土壤重金属污染 篇2

学科：环境科学

词目：土壤修复技术

英文：contaminated soil remediation

释文：土壤修复技术是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。污染物进人生态循环系统，如果超过土壤的自净作用的负荷，即形成土壤污染。土壤因吸附能力、氧化还原作用及土壤微生物分解作用，可缓冲污染物所造成的危害，以上统称为土壤自净能力。土壤自净作用的机理，既是土壤环境容量的理论依据，又是选择针对土壤环境污染调控与污染修复措施的理论基础。尽管土壤环境具有多种净化作用，而且也可通过多种措施来提高土壤环境的净化能力，但其净化能力毕竟是有限的，预防土壤污染是保护土壤环境的根本措施。[1]

污染场地修复技术分类：

污染场地的修复技术可按暴露情景和处置地点分类。

按暴露情景分类：

可以按“污染源-暴露途径-受体”对修复技术分类。对污染源进行处理的技术有生物修

复、植物修复、生物通风、自然降解、生物堆、化学氧化、土壤淋洗、电动分离、气提技

术、热处理、挖掘等；对暴露途径进行阻断的方法有稳定/固化、帽封、垂直/水平阻控系统

等；降低受体风险的制度控制措施有增加室内通风强度、引入清洁空气、减少室内外扬尘、减少人体与粉尘的接触、对裸土进行覆盖、减少人体与土壤的接触、改变土地或建筑物的使

用类型、设立物障、减少污染食品的摄入、工作人员及其他受体转移等。

按处置地点分类：

可分为原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术又可分为原位处理技术和原位控制

技术，常用的原位处理技术包括物理、化学和生物方法等。异位修复技术可分为挖掘和异位

处理处置技术。

原位处理：在污染区原地钻一组注水井，用泵注入微生物、水和营养物，通入空气。另外钻一组抽水井，用抽水泵抽取地下水，使地下水呈流动状态，促使微生物和营养物均匀分布。此工艺简单，费用低，但处理速度慢。原位处理也可用于污染河流底泥的生物修复。

土壤与土壤污染

环境污染是指由于人类活动引起环境质量下降而有害于人类以及其他生物正常生存和发展的现象。环境污染按环境要素可分为大气污染、水体污染、土壤污染和生物污染。大气污染了，人们无法呼吸；水体污染了，人们不能饮水；土壤污染了，我们没有粮食吃；生物污染了，人类可能没有肉食吃，或者人直接病死。所以说，环境污染非常可怕。这里我们只谈土壤污染。

土壤是环境中特有的组成部分，它是一个复杂的物质体系，组成的物质有无机物和有机物。在地球表面，土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是生态系统物质交换和物质循环的中心环节，是连接地理环境各组成要素的枢纽。

植物直接生长土壤上，土壤是植物营养物质的最主要的供应地。“皮之不存，毛将焉附”；“民以食为天，食以土为本”。没有土壤，就长不出植物，更别提庄稼了。岩石上至多生长一些地衣、苔藓，水里还有一些浮游生物，人类能靠地衣、苔藓、浮游生物养活吗？

所以说，土壤是最宝贵的自然资源之一，是人类赖以生存的必要条件。土壤，或者说是土地，还是人类社会演替发展的关键因素。封建地主控制了土地，统治了农民；共产党通过土地革命，赢得了广大人民的拥护。

然而，各种人为与自然的因素使人类赖以生存的土壤遭受不同程度的破坏，致使原有土壤理化性质退化、丧失耕作价值，并危及食物链安全与人类自身健康。这种丧失了耕作价值的土壤称为污染土壤。土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所，土壤接纳污染物，并不表示土壤即受到污染，只有当土壤中收容的各类污染物过多，影响和超过了土壤的自净能力，从而在卫生学上和流行病学上产生了有害的影响，才表明土壤受到了污染。

造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等。

目前，我国土壤污染防治面临的形势十分严峻，部分地区土壤污染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染的局面，土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大，由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。

第一次全国土地调查显示，截至1996年10月31日，我国耕地面积为19.5亿亩；到2006年10月31日，这个数字锐减为18.27亿亩，10年净减少1.24亿亩，平均每年净减少1240万亩！国家《政府工作报告》指出，一定要守住全国耕地不少于18亿亩这条红线。

而土壤污染防治，是深入贯彻落实科学发展观的重要举措，是建设社会主义新农村的重要内容，是构建国家生态安全体系的重要部分，是实现农产品质量安全的重要保障。

编辑本段土壤污染原因分析

城市土壤承载着一定的生态、环境和经济功能，关系到城市生态环境质量和人类健康。然而，随着工业的发展和城市化进程加快，城市土壤环境质量日益恶化。世界各国对此问题开始予以高度重视，德国土壤学会在1988年成立了城市土壤工作组；美国在上世纪90年代对纽约等城市开始了一系列有关城市土壤污染的研究。

城市工业化的发展及与之相伴的工业排污，使城市土壤化学性质发生重要变化。烟尘、汽车尾气的排放、工业超标排污等，使重金属大量沉积于土壤中，其中以铅、锌等金属元素污染最为严重，在我国工业化进程较快的城市，土壤的铅含量都非常高。

另外，污水所含成分复杂，污水性质不同，对土壤危害程度也不同，如含有三氯乙醛等有机物的污水极易引起急性中毒；含有无机物如重金属、氟化物、硝酸盐和有机氯农药等的污水往往在土壤、植被以至地下水中形成残留和累积，造成植被受害，甚至寸草不生，并会间接引起人畜慢性中毒。

人类活动是影响城市土壤污染程度的一个重要因素。不同的土地利用状况、人类活动强度、污染累计时间的长短和距离污染源的远近，在不同程度上影响重金属污染状况。对北京城市公园土壤的铅污染研究发现，历史悠久，客流量大且距离市中心较近的公园土壤铅含量明显偏高；对大多数开放历史较短、客流量小且相对偏僻的公园而言，表土一般都未见明显的铅污染。研究发现:公路两侧土壤中铅的99％以上累积量分布在50米的范围内。城市建设初期建立的化学、工业企业经过多年发展，企业厂区的土地受到了严重污染，尤以重金属土壤污染为主。土地中的重金属经过一定时间的迁移，对厂区周围的土壤环境也产生了一定的影响。

编辑本段土壤污染物分类

土壤中污染物的种类按性质分主要有：1）有机物质，其中数量较大而又比较重要的是化学农药，尤其是有机氯、有机磷农药；2）氮素和磷素化学肥料；3）铬、铜、锌、铅、汞、镉、砷等重金属；4）放射性元素，尤其是长寿命的放射性核素137Cs；5）肠细菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌、肠寄生虫、霍乱弧菌、结核杆菌等有害微生物类。

另外，土壤中有机物分解产生的CO2、CH4、H2S、H2、NH3等气体，在某些条件下也可能成为土壤的污染物。

根据污染土壤中污染物的来源，可将污染土壤划分为无机物污染土壤、有机物污染土壤、放射性污染土壤以及复合污染土壤等类型。多数污染土壤以重金属为主，局部地方以金属-有机废弃物的形式出现。污染土壤中重金属的来源很多，如工厂固体废弃物、污泥、大气沉降物、农用化肥等。

各种加工业活动都有可能产生大量的工业固体废弃物，如矿渣、飞尘、模沙、研磨剂、离子交换树脂、废催化剂和活性炭、耐火砖等。有些金属，如砷、镉和铅在高温加工过程中可产生气化现象，转化成氧化物并以微粒的形式冷凝，沉降下来。

石油工业的各种有机污染物，己成为环境污染的罪魁祸首。随着人工合成的有机物越来越多，在已知的700万余种有机物中人工合成的有机物种类达10万种以上，且以每年2000种的速度递增。其中具有“三致”（致癌、致畸、致突变）的有机污染物如石油烃类、多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）、含氯溶剂、炸药、农药等越来越多。它们一旦进入土壤环境，不仅使农作物减产甚至绝收，而且可通过动植物转移到食物链中，成为人类的隐形杀手。

土壤有机污染物的种类繁多，包括各种酚类和氰类物质以及人工合成的各种农药。酚类和氰类物质的来源很广，如某些石化企业在生产过程中排放的废水含有烃类、有机酸、醛类、氰化物、氨、各类聚合物、焦油等污染物。

编辑本段技术研发

1、“863”计划将研发石油污染土壤生态修复技术

国家863计划资源环境技术领域办公室发布“十一五”863计划资源环境技术领域2007第二批重点项目申请指南的通知，“油田区石油污染土壤生态修复技术与示范”位列本批7个项目首位。这个项目指南提到，近年来，中国土壤污染问题日益凸现，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。其中，重金属、石油、多环芳烃等污染物导致的土壤污染尤为突出。研发经济高效的污染土壤修复技术是改善我国环境质量的迫切要求，也是世界科技的研究热点。

项目总体目标为，针对中国油田区土壤石油污染问题，采用生物、物化方法与技术，研制高效修复功能材料与关键设备；开发具有复合技术协同的修复工艺，集成适合中低浓度石油污染土壤的植物—微生物联合修复技术、高浓度石油污染土壤的物化—生物耦合修复技术；建立油田区石油污染土壤生态修复技术体系并开展工程示范，制定石油污染土壤修复技术规范。通过项目研究，培养高水平的科技人才和创新团队，建立具有国际先进水平和引领作用的技术研发平台，为中国油田区污染土壤生态功能恢复和环境质量改善提供技术支撑。

项目主要研究内容是，针对油田区中低浓度石油污染土壤，筛选适合不同区域、不同石油组分的微生物降解菌株，研制高效复合修复菌剂，选育适合油田区生态环境条件的高效修复植物，构建植物—微生物联合修复技术。针对油田区高浓度石油污染土壤，开发环境友好的脱附制剂，研发石油污染物高效物化脱附、分解技术，开发重组分石油污染物生物降解工艺，构建物化—生物耦合修复技术。研制物化、生物修复关键设备，开展植物—微生物联合修复、物化—生物耦合修复工程示范，进行环境风险评估，制定油田区石油污染土壤修复技术规范。

据悉，“十一五”863计划资源环境技术领域战略目标是：研究大幅度增加资源储备技术，提高资源综合利用效率；研究区域性环境污染综合防治技术，逐步形成与社会经济发展水平相适应的资源环境科技创新体系，为保证社会经济可持续发展、建立资源节约型和环境友好型社会提供强有力的科技支撑。

2、蜈蚣草修复砷污染

蜈蚣草修复砷污染土壤技术在湖南、广西、云南等地运用，成效显著。

广西、云南等地遇到洪水时，上游堆积的开采矿产中高浓度重金属的污水就顺势蔓延下来，造成下游上百公里的河道和农田受到污染，从而大面积稻田绝收或严重减产。人长时间暴露在含砷环境中可诱发癌症，高剂量砷可导致死亡。

陈同斌的重金属污染土壤植物修复团队从1997年开始在全国范围内进行土壤污染状况调查，1999年在中国本土发现了世界上第一种砷的超富集植物——蜈蚣草，至今已开发出3套具有自主知识产权的土壤污染风险评估与植物修复的成套技术，并鉴别出在中国生长的16种能够吸收土壤重金属污染物的植物。

休复前：湖南郴州苏仙区邓家塘乡因砷污染导致600多亩稻田弃耕、2人死亡、400多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突，曾引起国务院高度重视，中央电视台《焦点访谈》专门报道。

在国家高技术发展计划(863项目)、973前期专项和国家自然科学基金重点项目的支持下，陈同斌研究员在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复基地。修复后：在田间种植条件下，蜈蚣草叶片含砷量高达0.8%，有力证明了蜈蚣草在砷污染土壤的治理方面具有极大的应用潜力。

中科院地理资源所陈同斌研究组应广西人事厅邀请，受当地政府委托进行污染土地的修复工作。修复前：广西某县因洪灾造成超过5000亩农田土壤被严重污染，部分土壤甚至寸草不生，这已成为广西当前最突出的环境问题。修复后：建立污染土地的植物修复示范工程，目前已开始种植超富集植物进行土壤重金属污染修复试验，取得初步成效。

中科院地理科学与资源所陈同斌研究小组在云南开展植物修复与植物采矿技术研究与推广应用，有效解决了当地严重的土壤及农产品重金属污染超标问题，提高了矿产资源利用率，保障了人民的安全健康。

3、日本开发出简易无害的土壤消毒法

日本农业环境技术研究所宣布，千叶县农业综合研究中心等机构的研究人员开发出了一种简易土壤消毒方法，消毒效果好且不会危害环境。

据报道，这种土壤消毒法的具体操作步骤是，在土壤上喷洒用水调和的浓度为2%左右的酒精，然后用塑料薄膜覆盖1到2周。研究人员介绍说，酒精能降低土壤内含氧量，从而起到灭虫效果。

据报道，新方法可轻松杀灭害虫和病原菌，消毒效果几乎等同于溴甲烷，而后者因为会破坏臭氧层被禁用。酒精几天后就会在土壤中分解，不会对环境造成影响。

研究人员在黄瓜地内进行了1周左右的实验，实验结果显示，未洒酒精溶液的土壤所培育的黄瓜根部有寄生虫，而经酒精处理的土壤中的黄瓜生长正常，根部未发现寄生虫。

土壤修复和重金属污染治理

目前在中国大陆重金属污染治理领域，没有一家从事商业化治理的专业公司。

大部分的土壤修复和重金属治理公司都是在利用国家拨款做示范工程，大部分的专业公司无法实现商业化运行。造成这种局面的主要原因是土地修复没有国家标准，利用物理法、化学法等技术和工艺进行土地修复，投资太大，而采用植物修复技术和工艺导致的主要问题是收集到的修复植物的后续处理问题。

北京天地德科技有限公司引进德国先进技术，开发的土壤修复和重金属污染治理方案可以彻底解决这个问题。

北京天地德科技有限公司重金属污染治理方案是利用沼气能源植物修复重金属污染土地，同时生产生物天然气的技术和工艺路线，可以解决重金属污染植物修复的收获物后续处理的难题，实现重金属污染治理与生物质能源协调发展。该技术对收集到的修复植物进行资源化利用。即便在没有国家的补贴的情况下，企业也是可以生存的。重金属植物修复和沼气生产都是成熟技术，因此对二者进行技术集成和创新，将开创中国土壤修复和重金属污染治理的新时代。

北京天地德科技有限公司利用耐重金属污染的沼气专用能源作物，在重金属污染土地、水面建立生物能源基地，通过反复的种植和刈割富集重金属的能源植物的地上部分，可以有效地降低生长环境中土壤、水体或水体沉积物的重金属质量分数．实现土地修复；同时收集物做为生产沼气的原料，生产沼气。

重金属不比一般的污染物质，在化学上元素是不灭的，所以要降低污染最重要的步骤就是降低它在环境中过度集约和累积的浓度。可以通过种植对可耐受重金属植物，利用反复的种植和刈割的方法，便可平分(淡化)原污染地重金属的含量，并降低重金属污染的风险。

生物质能源是一种清洁的、可替代石化燃料的新型能源，但发展生物质能源势必要占用大量耕地，而依靠农用地开发此类植物不符合我国人多地少的实际情况。从长远来看，利用边缘土壤进行能源植物的开发将是解决生物质能源原料问题的一条有效途径。我国有大量重金属污染的土壤，因其对生物的毒害作用不适宜种植进入食物链的作物，如果利用这些土壤种植能源植物，既可以解决能源用地问题，对环境也具有一定的修复意义。

1、能源植物选择

（1）可以治理重金属污染的能源植物

导致土壤污染的重金属主要包括 As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和 Zn 等 ,一般为几种重金属的复合污染。根据当地的气候条件、植物生长季节和土地实际情况可以选择以下植物，能源高粱、苎麻、能源甘蔗、能源玉米、苜蓿和柳树、向日葵、能源油菜、能源黑麦、马铃薯、红薯。

在污染湿地水体或沉积物治理可以选择能源水稻、互花米草、水葫芦、芦苇等能源植物。（2）沼气专用能源作物

目前在欧洲以整株青贮的玉米、能源型甜菜和若干牧草，如虉草、冬黑麦和芒均为理想的原料，生产沼气，被特称为“沼气专用能源作物”，专用能源作物成为制沼气的新原料。

对玉米收获前后的秸秆成分的分析发现，对于秸秆厌氧发酵性能至关重要的 4 项指标，在秸秆变干后都发生了非常不利于沼气发酵和其他生物能转化方式的变化。例如木质素含量几乎提高了 1 倍，使木质素大量与纤维素和半纤维素结晶，严重阻碍了后两者在生化转化过程中的降解。其次，对于在中国被寄与很大希望、但又存在着致命性技术障碍的“非粮”能源作物甜高粱而言，其收获后加工期过短（不到 2 个月）是当前难以克服的制约因素。但如果变甜高粱直接加工酒精的技术路线为甜高粱整株青贮再发酵加工成沼气，则由于青贮料易于保存,可常年随取随用,问题即迎刃而解，而且能量净产出还可能增高。另外，严重萎缩的北方甜菜可能会因改种能源甜菜而迎来重新振兴的好机遇。

产气植物的碳氮比,一般选用植物体的碳氮比为25～30.5/1；碳氮比过高和过低都不利于沼气发酵细菌生长分裂，而某些有害菌则成优势菌群，造成沼气池产气少甚至不产气。

农村的一些水生植物，如水葫芦、水花生、水草等，作为沼气原料的碳氮比合适，2、能源植物种植

重金属污染土地修复以能源植物种植为目标，将农艺措施、土壤重金属钝化技术、耐重金属的麻类和生物质能源作物种植技术、超富集植物等生物技术进行优化组合，在田间进行综合应用。

一是修复轻度污染土壤。采取控制土壤水分、改变耕作制度、调整部分作物种类、合理施肥、灌溉等农艺措施和施用土壤改良剂等物理、化学措施修复重金属轻度污染的土壤。

二是中度污染土壤改种。开展技术攻关，对中度污染的土壤，采用适宜的治污模式和技术，以发展生物质能源作物、经济作物苎麻和薯类为主。三是重度污染土壤变性。对于重度污染型土壤，采用重金属钝化技术和植物修复技术相结合或变性改为绿化用地。

对于江河流域水污染治理，可以采用氧化塘和人工湿地结合处理的方法、由于植物生长受季节控制，而且重金属累积过多，会对植物造成毒害，采用氧化塘和人工湿地结合处理的方法可以利用多种植物，在不同季节对污水进行净化，达到更好的净化效果。

3、种苗繁育

植物在种子成熟后，收获的秸杆碳氮比过高，不利于沼气的产生。因此能源植物收获期不是在种子成熟后，而是在种子成熟前收割，因此种苗繁育的问题必须解决，除了异地制种外，可以采用非试管快繁技术，利用植物嫩鞘、叶片、茎杆进行无性繁殖的育苗。利用植物法修复污染土地，需要建设种苗无性繁育基地。

4、能源植物收获

能源植物的收割要根据使用目的来确定，作为以沼气生产为目标的沼气专用植物腊熟期是最佳收获期。

栽培沼气专用能源作物生产沼气这样一种新原料和生物能利用新的转化技术路线，充分发挥了能源作物（特别是专用玉米等）能够高效转化太阳能的优势，获得最大的单位土地面积生物量（biomass）和生物能产出（而非传统育种追求的最大籽粒量产出）；

由于能源植物种植的目的是获得最大的单位土地面积生物量（biomass）和生物能产出，而且积累在茎、叶中的碳水化合物，在作物完全成熟前，仍以可溶态保留于青贮料中，易于高效转化为沼气或其他形式生物质能源（如生物乙醇、沼气）。而一般情况下，随着作物完全成熟及秸秆变干，碳水化合物转化为难以分解的成分。因此沼气专用能源作物不能在作物完全成熟及秸秆变干后收割。

5、后续处理

如何处理富集植物是植物修复的难题。因为重金属的活性太强，如果处理不当，富集植物就又可能再一次成为污染源”。目前还没有一种处理这种“吸毒植物”的有效办法。植物成熟后，只有填埋或焚烧两种选择，本方案采用利用污染土地或水面建设能源作物种植基地。种植沼气专用能源作物，一方面通过植物修复治理重金属污染。另一方面对富集重金属的生物量通过生物炼制技术生产生物能源和回收重金属。首先对收获的沼气专用能源作物采用整株青贮，以备生产沼气使用。然后采用生物拆解技术，将植物拆解分离，固态部分主要是纤维素和木质素，及基本不含有可溶性重金属盐。固态部分可以加工成生物成型燃料，生物成型燃料是一种清洁燃料。

液态部分主要是半纤维素和各种糖类以及可溶性重金属盐。对于液态部分通过发酵技术进行处理。生产生物燃料沼气，在发酵过程中可溶性重金属盐转化为重金属硫酸盐沉淀被分离。

能源植物生产沼气，沼气提纯后就是生物天然气，可以替代汽车用天然气。也可以直接用来发电。

德国利用沼气专用植物生产沼气采用2 个厌氧反应罐容积各 1 500 m3，采用高温（49.5℃）发酵工艺。年耗青贮原料 5940 t，每天沼气产量 5150 m 3/d。

沼气直接发电，发电产能 500 kW（热电联产）。年发电和供热量分别为 415 万 kW*h 和 4 220 MW*h；电全部售给电网（14.5 欧分/KW*h）；热量出售 1/3。

6、植物修复后续处理为什么选择生产沼气（1）沼气是最有效的生物燃料

英国国立农业合约联盟（NAAC）2007会上提出生物燃料占据重要地位此会大会上，TimEvans所作的报告给大家留下了深刻印象，介绍了他经营的RenewableZukunft公司进行的一个“小测试”（MiniTest），其中使用了生物燃料的对比试验，以展示由1公顷能源作物制成的各生物燃料可使汽车行驶的距离，而沼气是当之无愧的胜者。

在测试中生物柴油表现最差，车辆仅行使2万公里（5,030英里/英亩）；生物乙醇使车辆行使3万公里/公顷（7,540英里/英亩）；人造生物柴油（一种由生物质气化制成的新一代生物燃料，可通过费—托法（Fisher-TropschProcess）转变为液体燃料）则有显著提高，车辆可行使7万公里（13,960英里/英亩）；但由厌氧发酵的农作物、泥浆、有机废物产生的沼气——生物沼气可使车辆行使将近9.7万公里/公顷（24,390英里/英亩），几乎是生物柴油的5倍。（2）技术成熟，生产稳定 沼气生产与第二代生物燃料（如纤维素乙醇、液体生物燃料）相比，沼气是一种成熟的技术。

首先在原料预处理技术上———它是在秸秆发酵前的预处理过程中引入畜牧业的青贮技术，既解决了秸秆的保存及消化问题，又能促进其后期发酵；

在进料方式上，该技术通过优化设计饲料行业敞开式的气动输送设备，实现了大粒径物料的密闭输送；

（3）规模可大，可小，便于发展分布式能源系统

由于生物量收集半径可以控制，降低原料收集成本，加工后的产品方便长途运输，可以满足下游产业大规模生产需求。（4）市场无限，产品没有市场准入的限制

天然气是最重要的理想洁净燃料，但我国天然气的储量较为不足，而且工业用（发电，合成氨等）需求量非常大。截止到2006年1月，探明的天然气储量只占全世界总量的0.9%。天然气贡献的能量只占能源总消费量的2.5%（而世界平均是25%）。据《中国可持续发展油气资源战略研究》报告预测，到2020年我国天然气的年需求量达2500亿 m3，缺口将达到900亿m3。需要强调指出的是，这个预测还是在完全排除8亿农村人口使用天然气的情况下作出的。否则，届时我国天然气的缺口将会是极为惊人的数量。

沼气可以直接向用户出售，如果加工生产天然气，可以直接作为汽车燃料销售，不需要与其他燃油混合（5）经济效益好，产业链长。

可以深加工，生产甲烷和二氧化碳气，残渣可以综合利用。沼气夜可以做液态肥料/由于产业链长综合经济效益高

7、沼气利用及安全

厌氧消化产生的沼气中含有水分（H2O）和硫化氢（H2S），H2S气体不仅对人的身体健康有很大的危害，对管道、仪表及设备还具有很强的腐蚀性。脱水通常利用脱水装置进行，一般采用重力法进行分离。对污泥厌氧消化最主要的问题涉及沼气脱硫和尾气有效控制。脱硫的目的也在于减少对大气环境的污染物的排放。

沼气中的硫化氢对于管道和设备具有很强的腐蚀作用，同时其在燃烧时将产生二氧化硫等有害气体污染环境。因此，规范中规定硫化氢含量必须低于20mg/m3。污泥厌氧消化池中沼气的硫化氢含量为沼气中 H2S 浓度为 0.1％～2％，超过规范规定的质量指标，必须进行脱硫处理。用于沼气脱硫的方法有两种，即生物法和物化法。生物法主要分为生物洗涤和生物过滤两种方式。20 世纪 80 年代在德国、日本、荷兰等国家有相当数量工业规模的各类生物净化装置投入使用。目前，许多发达国家如日本、德国、美国、荷兰等对生物脱硫技术和设备的开发已经商品化。2004年5月，宜兴协联热电有限公司引进了帕克公司的生物脱硫技术并率先用于沼气脱硫，将沼气的硫化氢含量从14g/Nm3 降到200μg/ｍ3。我国这方面的研究才刚起步。

干法脱硫：沼气经过水封和脱水装置后，常温下经过干式脱硫塔，沼气通过喷嘴或扩散板进入脱硫塔底部，通过脱硫剂床层，然后从顶部排出。固体脱硫剂使用一定的时间需要进行再生或更换，所以至少要 2 个脱硫塔轮流使用。干式脱硫剂一般为氧化铁，来源于经过活化处理的炼钢赤泥或硫化铁矿灰，配以一定比例的助催化剂、碱、粘结剂、烧失剂，制成球形、环形等；也有颗粒直径为0.6～2.4mm的铸铁屑。

湿法脱硫：沼气通过喷嘴或扩散板进入脱硫塔底部，与吸收剂逆流接触，然后从顶部排出，经过湿法脱硫的沼气需要再次冷凝去除水分。湿法吸收剂主要为NaOH或Na2CO3溶液，沼气中的H2S与NaOH或Na2CO3反应，由于反应消耗，需要定期投加碱性溶液。

物化法是我国目前普遍使用的方法。物化法脱硫主要有干法和湿法两种，根据 H2S含量可以设计成单级和多级脱硫。沼气中H2S含量高，且气体量较大时，适用湿式脱硫；如果用地面积小，则可用干式脱硫。也可以采用干式、湿式串联形式，增加脱硫效果，湿式脱硫塔可以作为粗脱，干式脱硫塔可以作为细脱。

贮气柜对整个系统具有气量调蓄和稳压的作用。沼气的主要用途还是在处理厂内进行综合利用，利用的方式主要有沼气发电或沼气锅炉等。沼气发电

沼气发电适用于建立污泥厌氧消化的污水处理厂，沼气发电是目前我国污泥厌氧消化沼气的主要利用方式。减少了污水处理厂电能的消耗，并能对污泥消化池提供热源。投资成本随各厂不同，但是沼气发电会节省运行成本，对于厌氧消化产气量较大的污水处理厂经济性更加明显。沼气发动机沼气中的能量 20%～30%转化为了机械能，还有 60%～70%转化成了热能（冷却水、烟气中的热能，这部分热量一般被回收作为消化池加热的热源），冷却水中热量的90%以上，烟气中热量的60%～70%可被回收，可见沼气中能量的实际总效率为67%～85%。

洽川湿地土壤重金属污染分析 篇3

关键词：洽川；黄河湿地；土壤；重金属；污染

中图分类号： X53文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）06-0339-03

收稿日期：2013-08-30

基金项目：陕西省自然科学基金（编号：2013JQ2021）；国家大学生创新计划（编号：201210723003）；渭南师范学院科研基金（编号：13YKP007）。

作者简介：叶玉超（1993—），男，本科生。

通信作者：李吉鋒（1977—），男，山东青岛人，硕士，副教授，主要从事环境分析。E-mail：ustc1@163.com。黄河洽川湿地位于陕西省合阳县城东23 km处的洽川镇黄河二级台地上，东临黄河、西依青山，土地肥沃，气候湿润，水源充足，物产丰富，素有“小江南”之美称。湿地面积 165 km2，内有黄河流域最大的芦苇荡（0.667万hm2）和最大的湿地保护区（1万hm2），百余种国家一、二级保护动物在此栖息。常见植物群落有芦苇、碱蓬、水蓼、柳等天然植物群落，亦有少量人工栽培的杨柳等树木。《诗经》中著名的“关关雎鸠，在河之洲。窈窕淑女，君子好逑。”便出自于此。洽川湿地内丰富的植物群落和沼泽堆积物具有很大的吸附能力，污水或含重金属的工业废水进入黄河后，重金属的大部分能被湿地植物和沼泽堆积物吸附。湿地在对黄河起净化作用的同时，本身会受到重金属等的污染。为了对湿地这一地球“肾脏”的病情进行诊断，本研究对洽川湿地布点采样，采用国标法测定了其Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和 Mn的含量并利用单因子污染指数、均方根综合污染指数评价土壤重金属的污染程度。

1样品的采集和分析

1.1采集和制备

选择洽川湿地南至处女泉北至黄河魂入口之间湿地布点采样，共设置18个采样点，采样点位置见图1和图2，每个采样点同时采集3份样品，每份1 kg左右，混匀作为1个采样点的样品。样品晾干后去除石子和动植物残体等异物，通过80目尼龙筛，利用4分法将采集的18个土壤样品分别缩分。准确称取1.00 g土样置于100 mL聚四氟乙烯烧杯中，用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解[1]，定容于50 mL容量瓶中。消解样品同时做空白1份。用原子吸收分光光度计测定含量。

1.2试剂、仪器及测定条件

各元素的分析纯试剂，用于配制储备液和标准溶液。盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸均为分析纯，二次蒸馏水。WFX-120原子吸收分光光度计（北京瑞利），Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Mn空心阴极灯。

1.3准确度试验

选取2号土壤样品，加入一定量各元素标准溶液，消化后测定并计算加标回收率，平行测定3次，回收率均高于90%。

1.4精密度试验

选取消化后的2号样品，对各元素均连续进样5次，计算精密度，RSD均小于1%。

2洽川湿地土壤中重金属污染情况及评价

2.1洽川土壤中重金属含量

洽川湿地土壤重金属含量、陕西省表层土壤重金属的背景值[2]见表1。

2.2洽川湿地重金属污染评价

2.2.1单因子污染指数和均方根综合污染指数法土壤的重金属污染评价采用单因子污染指数、均方根综合污染指数[3]等不同方法分别进行评价。单因子污染指数能准确地反映单个元素的污染特性，均方根误差能综合考虑各污染因子的污染程度，以上评价方法能从不同的角度评价重金属污染的不同状况。评价标准依据陕西省土壤背景值，污染等级划分标准参照表2。

（1）单因子污染指数公式为：

Pi=Ci/Coi（1）

式中：Pi为土壤重金属元素i的污染指数；Ci为土壤重金属元素i的实测浓度；Coi为陕西省土壤重金属元素i的背景值。

染程度15.46中度42.55重度1.40轻度0.46未0.78未0.48未17.51重度24.06中度63.83重度4.60轻度1.48轻度1.16轻度0.90未26.13重度38.43重度56.38重度1.35轻度1.56轻度1.09未1.08轻度23.30重度418.75重度51.06重度1.45轻度2.13轻度0.87轻度1.72轻度23.35重度53.77中度55.32重度0.80未0.90未1.12轻度0.80未24.57重度64.54中度76.60重度1.10轻度1.13轻度1.11轻度1.11轻度34.39重度73.46中度19.15重度0.95未1.25轻度0.89未0.91未16.15重度83.44中度24.47重度1.61轻度1.51轻度1.05轻度1.02轻度10.14重度95.05中度68.09重度1.10轻度0.50未1.20轻度1.34轻度28.13重度105.23中度79.79重度1.55轻度1.44轻度1.33轻度1.27轻度34.62重度113.93中度18.09重度1.10轻度1.69轻度1.10轻度1.03轻度16.05重度126.52中度31.91重度1.50轻度3.00中度0.88未1.29轻度14.89重度134.14中度20.21重度0.95未1.11轻度0.90未0.79未10.41重度144.04中度39.36重度0.75未0.73未0.51未0.55未16.16重度155.10中度60.64重度1.60轻度1.58轻度1.10轻度1.38轻度25.72重度165.35中度60.64重度1.85轻度2.47轻度1.36轻度2.17轻度24.91重度175.78中度44.68重度1.30轻度1.06轻度0.82未1.52轻度18.42重度185.88中度55.32重度1.15轻度1.32轻度0.95未1.26轻度22.73重度

按照单因子污染指数评价，Pb属于中度污染到重度污染；Cd的所有采样点均属于重度污染；Cu 1、5、9、14采样点属于无污染，12采样点属于中度污染，其他采样点属于轻度污染；Cr、Mn和Zn总体属于未污染和轻度污染。从单元素分析Cd污染最重，Pb次之，Cu污染较轻，其他重金属污染相对较轻。按照均方根综合污染指数分析整个采样区域处于中度污染，主要原因是Cd对均方根综合污染指数贡献较大，分析结果污染严重。

2.2.2地积累指数法为了较为客观地评价湿地土壤中Pb的污染程度，采用了较为常用的地积累指数法[4]。

Igeo=log2[Cn/（1.5Bn）]

式中：Cn为元素的实测含量，Bn为该元素的背景含量。

Muller等提出的地积累指数的污染程度级别划分标准详见表4。

表4Muller地积累指数分级

Igeo分级污染程度≤00无污染>0～11轻度污染到中度污染>1～22中度污染>2～33中度污染到强度污染>3～44强度污染>4～55强度污染到极严重污染>5～106极严重污染

洽川湿地土壤重金属地累积指数见表5。表5土壤重金属地积累指数及污染等级

区域PbCdCrCuMnZnIgeo等级Igeo等级Igeo等级Igeo等级Igeo等级Igeo等级11.8724.845-0.100-1.700-0.940-1.65021.4425.4360.101-0.020-0.370-0.73032.5035.256-0.1500.060-0.470-0.47043.6645.116-0.0500.521-0.0800.20151.3425.2260.031-0.740-0.420-0.92061.6025.6960.171-0.410-0.430-0.43071.2123.694-0.660-0.260-0.080-0.72081.2024.0450.2210.011-0.520-0.06091.7625.526-0.450-1.580-0.330-0.160101.8125.7560.051-0.060-0.170-0.240111.3923.604-0.4500.171-0.450-0.550122.1334.4350.001-0.300-0.780-0.220131.4723.774-0.660-0.440-0.740-0.930141.4324.735-1.000-1.040-1.560-1.460151.7725.3460.0910.081-0.450-0.120161.8425.3460.3010.721-0.1400.531171.9524.915-0.210-0.500-0.8800.021181.9825.226-0.380-0.190-0.660-0.250

分析结果表明，Pb各采样点处于中度污染到强度污染；Cd污染总体处于强度污染到极强污染；Cr、Cu总体处于无污染到中度污染；Mn处于无污染，污染最轻；Zn处于无污染。对比各种重金属的地积累指数发现，洽川湿地Cd污染最严重，各采样点都是强度污染以上级别，Pb污染次之，Cr和Cu污染相对较轻，Mn和Zn污染最轻。

3讨论

综合均方根综合污染指数法和地积累污染指数法评价结果，洽川湿地采样范围Cd污染比较严重，导致综合均方根综合污染指数法评价后湿地重金属污染总体严重。湿地污染主要来自重金属Cd，其他重金属造成的影响相对小得多。

本次所设定的采样点均属于黄河洽川湿地范围，属于黄河河流影响范围，重金属含量受到黄河河水影响，但是湿地土壤和河流底泥不同，它所受污染比底泥要轻，湿地本身具有一定的自净作用，湿地生存的芦苇等植物对于重金属具有吸收累积作用，可以降低湿地土壤重金属含量，但洽川湿地仍属于很强生态危害，主要原因是Cd污染严重超标。应加强对上游污染物尤其是Cd污染排放进行严格监控，洽川湿地应适当增加对于Cd具有累积作用的植物种植，最好从本土生长的植物中筛选，以利对重金属进行富集去除。

参考文献：

[1]李吉锋. 关中公路土壤重金属污染及潜在生态危害分析[J]. 土壤通报，2013，44（3）：744-747.

[2]王利军，卢新卫，雷凯，等. 渭河宝鸡段表层沉积物重金属污染研究[J]. 农业环境科学学报，2011，30（2）：334-340.

[3]丁桑岚. 环境评价概论[M]. 北京：化学工业出版社，2001.

土壤重金属污染的修复 篇4

1 土壤重金属污染的特点

1.1 累积性

由于土壤系统具有与大气、水体生态系统不同的特性,重金属污染物在其中的扩散和稀释作用发生的较慢,迁移难度大。因此,重金属很容易在土壤中不断积累而超标,同时也使土壤污染具有很强的地域性。

1.2 隐蔽性和滞后性

一般大气、水体和废弃物污染等问题可以直观发现,而土壤污染则不同,其污染具有隐蔽性,需要通过对土壤样品进行分析化验和对农作物的残留检测,甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。因此,土壤重金属从产生污染到出现问题通常会滞后较长的时间,一般会经过很长时间才被人们发现并重视[3]。

1.3 不可逆转性

重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,许多有机化学物质的污染需要较长时间才能降解,如被某些重金属污染的土壤可能要100~200年才能恢复。

1.4 难治理性

如果大气和水体受到污染,可以首先切断污染源降低污染程度,再通过系统的稀释和自净化作用使污染得到不断逆转,但积累在土壤中的难降解污染物则很难靠稀释作用和自净化作用来消除。一旦发生土壤污染,除采取切断污染源的方法外,有时要还要靠换土、淋洗土壤、强化修复、理化修复等方法才能得到解决,其他治理技术可能见效较慢。因此,治理污染土壤通常花费较高成本,具有较长的治理周期。

2 土壤重金属污染修复的研究进展

2.1 工程修复

修复土壤重金属污染的工程措施主要包括深耕翻土、换土、客土等方法,换土和客土是用于重污染区修复的常见方法,深耕翻土主要用于轻度污染的土壤。由此可以降低土壤中重金属的含量,降低重金属对动植物产生的毒害,从而促进生产无公害农产品,达到食品卫生标准。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施,具有彻底、稳定的优点,但投资费用高,实施过程中的工程量较大,易破坏土体结构,降低土壤肥力。采取工程措施,虽然可以解决目标区域的重金属污染,但是由此产生另外一个问题,即要解决置换污土的堆放或处理问题[4]。

2.2 物理修复

2.2.1 电热修复。

该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤,即利用高频电压产生电磁波,产生热能,对土壤进行加热,使污染物从土壤颗粒内解吸出来,加快一些易挥发性重金属从土壤中分离,从而达到土壤修复的目的。另外,该技术可以把重金属污染区土壤置于高温、高压下,形成玻璃态物质,从而达到从根本上消除土壤重金属污染的目的。

2.2.2 电动修复。

即通过电流的作用,在电场的作用下,土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输[5],然后进行集中收集处理。该方法可以控制污染物的流动方向,适于低渗透的黏土和淤泥土。电动修复过程中不搅动土层,是一种原位修复技术,可以缩短修复的时间,是一种经济、可行的修复技术。研究表明,该技术的修复效果受到多种因素影响,如土壤缓冲性能、p H值、各种组分及污染金属种类等[6]。试验结果表明,土壤Pb2+、Cr3+等重金属离子在砂土中的去除率可达90%以上[7]。

2.2.3 土壤淋洗。

即利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中,再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。土壤固持金属的机制可分为两大类:一是以离子态吸附在土壤组分的表面;二是形成金属化合物的沉淀。土壤淋洗方法以柱淋洗或堆积淋洗更为实际和经济,对该修复技术的商业化具有一定的促进作用。其技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属,又不破坏土壤结构的淋洗液。目前,用于淋洗土壤的淋洗液较多,包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。Blaylock et al检验乙酸、苹果酸、EDTA、DTPA、柠檬酸对印度芥菜吸收Cd和Pb的效应。吴龙华等[8]研究发现EDTA可明显降低土壤对铜的吸收率,吸收率和解吸率与EDTA假如量的对数呈显著负相关。

2.3 化学修复

2.3.1 重金属拮抗剂。

土壤环境重金属元素之间会发生拮抗作用,如重金属与Sn、As、Zn、Cu等元素具有拮抗性。因此,为了减少土壤中重金属的有效态,可以利用一些对人体没有危害或有益的金属元素的拮抗作用。在轻度污染的土壤中施用少量的重金属拮抗剂,将可以起到良好的防治作用。

2.3.2 化学改良剂修复。

目前,治理土壤重金属污染较多的方法是向土壤中添加改良剂(抑制剂),常用的有硅酸盐、石灰、磷酸盐等。廖敏等[9]研究表明,在低浓度石灰水平下,土壤中有机质的主要官能团羟基和羧基与OH-反应促其带负电,土壤可变电荷增加,土壤有机结合态的重金属比较多;另外,Cd2+与CO32-结合生成难溶的Cd CO3,且随着p H值的增高其含量逐渐增加,在p H值大于5.5时,黏土矿物和氧化物与重金属生成性质稳定的络合、螯合物,可见石灰是一种良好的化学改良剂。

2.3.3 表面活性清洗剂修复法(Surfactant,Surface Active Age-nt,简称SAA)。

即利用表面活性剂分散、润湿、洗涤、增溶等特性,从土壤表面把重金属置换出来,使其以络合、螯合物的形式存在于土壤溶液中,加快重金属在土壤溶液中的流动性,或改变土壤表面电荷和吸收位能。该方法虽然可以解决土壤重金属污染问题,但会加重土壤溶液中的重金属含量,同时会污染地下水源。因此,环境工作者一直认为SAA是一种有害物质。但经进一步研究发现,SAA有助于重金属从土壤颗粒上解吸出来,并进入土壤环境,增加污染物在自然环境中的可动性,从而加速去除污染物[10]。SAA的增溶性及络合、螯合和降低界面表面张力等作用,增加土壤中污染物的流动性,为清除土壤中重金属污染提供一条新的途径。

2.4 生物修复

生物修复利用生物降低重金属毒性或削减、净化土壤中重金属含量,是近十几年利用生物技术治理污染土壤的一种新方法,正日益受到人们的重视。由于该方法易于操作、修复效果好,成为污染土壤修复研究的热点。

2.4.1 植物修复技术。

植物修复(phytoremediation)是指将在重金属污染土壤上种植某种特定的植物,该种植物对土壤中污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的[11,12]。根据其作用过程和机理,可将其分为3种类型,即植物稳定技术、植物挥发技术、植物提取技术[13]。

植物稳定(phytostabilization)是利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性,通过金属在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中重金属的固化,从而减少了重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性[14]。如植物根系分泌物能够改变土壤根际环境,改变多价态Cr、Hg、As的化合价态和形态,影响其毒性效应,植物的根毛可以直接从土壤交换吸附重金属,以增加根表固定[15]。

植物挥发(phytovolatilization)是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤挥发性污染物的一种方法,即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中[16]。目前,对该方法研究较多的是Hg和Se。例如:自然界Se的单质态占75%,挥发态占20%~25%[17],湿地上的某些植物通过植物体ATP硫化酶的作用,将土壤中的挥发态Se还原为可挥发的CH3Se CH3和CH3Se Se CH3,由此达到消除土壤挥发Se的目的。Meagher et al[18]把细菌体中的Hg还原酶基因导入芥子科植物,获得耐Hg转基因植物,该植物能从土壤中吸收Hg并将其还原为挥发性单质Hg。

植物提取(phytoextraction)即利用重金属超积累植物从土壤中吸取一种或几种重金属,并将其转移、贮存到地上部分,随后收割地上部分并集中处理,连续种植这种植物,可使土壤中重金属含量降低到可接受水平,其概念最早由Chaney[19]和Baker et al[20]提出。目前,研究发现有700多种超积累重金属植物,一般对Cr、Co、Ni、Cu、Pb的积累量在0.1%以上,Mn、Zn可达1%以上。遏蓝菜属是一种已被鉴定的Zn和Cd超积累植物,Baker和Nc Grath研究发现,土壤Zn含量达444 mg/kg时,遏蓝菜地上部的Zn含量可达到土壤的16倍;芥子草等对Se、Pb、Cr、Cd、Ni、Zn、Cu具有较强的累积能力;印度芥菜对Cd、Ni、Zn、Cu富集可分别达到58、52、31、17、7倍[21];柳属的某些物种能大量富集Cd。Robinson et al[22]研究表明,高生物量Ni超累积植物,吸收提取Ni量可达168 kg/hm2[23];高山萤属类可吸收高浓度的Cu、Co、Mn、Pb、Se、Cd和Zn。我国学者对植物提取也进行一些研究,如在我国南方发现一批As超累积植物[21]。蒋先军等[24]发现印度芥菜对Cu、Zn、Pb污染的土壤有良好修复效果。刘云国等[25]利用10种超积累植物对Cd污染土壤进行修复研究。

2.4.2 微生物修复技术。

即利用微生物自身的一些特性,通过其吸附能力,降低土壤中重金属的毒性,改变作物根际微环境,由此植物对重金属的吸收、挥发或固定效率[26]。在重金属污染防治技术中,微生物修复技术具有独特的作用。如Macaskie et al分离的柠檬酸菌,可分解有机质产生的HPO24-与Cd形成Cd HPO4沉淀;耿春女等[27]利用菌根吸收和固定重金属Fe、Mn、Zn、Cu取得了良好的效果;硫酸还原菌、蓝细菌、动胶菌及某些藻类,能够产生胞外聚合物与重金属离子形成络合物;Frankenber et al以Se的微生物甲基化作为基础进行原位生物修复。

2.5 农业生态修复

我国对农业生态修复的研究较多,并取得了一定的成效,但由于利用该技术修复污染土壤周期长,因而修复效果不显著[28,29,30]。农业生态修复主要包括2个方面:一是生态修复。即通过调节如土壤生态因子而实现对污染物所处环境介质的调控,如土壤p H值、土壤氧化还原状况、土壤养分、土壤水分及气温、湿度等因素;二是农艺修复措施。如调整作物的品种,种植不进入食物链的植物,改变作物的耕作制度,选择可以降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施来降低土壤重金属污染。

3 土壤重金属污染修复技术研究展望

治理土壤重金属污染,采取农业生态措施存在周期长、效果不显著的特点;采用工程、物理和化学方法修复重金属污染的土壤,难以大规模处理受污染的土壤,并且能导致土壤结构的破坏、生物活性的下降和土壤肥力的退化,具有一定的局限性;而生物修复是一项新兴的高效修复技术,易被大众所接受,具有良好的社会、生态综合效益。因而该技术具有广阔的应用前景。在未来的几年里,生物修复技术仍然是该领域研究的重点,其主要包括以下3个方面。

3.1 分子生物学和基因工程技术的应用

随着分子生物技术的迅猛发展,将筛选、培育出的超累积植物和微生物基因导入生物量大、生长速度快、适应性强的植物中去已成为现实。因此,利用分子生物技术提高植物修复的实用性方面将取得突破性进展。

3.2 超累积植物筛选与培育

超累积植物是在重金属胁迫条件下的一种适应性突变体,往往生长缓慢,生物量低,气候环境适应性较差,具有很强的富集专一性。因此,筛选、培育吸收能力较强,同时能吸收多种重金属元素,且生物量大的植物是生物修复的一项重要任务。

3.3 生物修复综合技术的研究

重金属污染土壤的修复是一个系统工程,单一的修复技术很难达到预期效果,必须以植物修复为主,辅以化学、微生物及农业修复,增加重金属的生物有效性,促进植物的生长和吸收,从而提高修复的综合效率[31]。因此,生物修复综合技术将是今后重金属污染土壤修复技术的主要研究方向。

摘要：重金属污染是当今土壤污染中污染面积最广、危害最大的环境问题之一,由于重金属污染毒理机制和生物效应的复杂性及其在土壤中的稳定性,对重金属污染的研究一直是当前学术界的热点研究课题。该文在介绍当前重金属污染土壤修复技术的基础上,对重金属污染土壤修复技术的发展趋势作综合预测和展望。

重金属污染土壤淋洗技术研究进展 篇5

重金属污染土壤淋洗技术研究进展

摘要：引证有关文献,简述了土壤淋洗的概念、分类及修复重金属污染土壤所用淋洗荆的研究进展.作 者：吕青松 蒋煜峰 杨帆 朱琨 LV Qing-song JIANG Yu-feng YANG Fan ZHU Kun 作者单位：兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃,兰州,730070期 刊：甘肃农业科技 Journal：GANSU AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2010,“”(3)分类号：X53关键词：土壤淋洗法 重金属 土壤修复 研究

土壤中重金属污染与危害特点综述 篇6

关键词：土壤；重金属污染；危害特点

前言

社会的进步带动了我国的生产力，但是土壤中重金属污染情况日趋严重，很多土壤的危害直接影响到人们的正常生活，而土壤中一旦存在重金属，就很难通过迁移来减化污染的程度。重金属污染物会长时间停留在土壤中，且隐蔽性较强，毒性大，很容易通过不同的形式，转化为其它危害人体健康的因素，所以在城市建设和发展的过程中，应该充分明确治理重金属污染问题的严峻性。

1 重金属污染物在土壤中发生的化学作用

1.1 化学作用 重金属污染物在排放到土壤中之后，会很容易寄存在土壤中，并生存下来，通过气候和环境的变化，重金属会在土壤中进行一系列的化学作用，主要包括：吸附-解吸、溶解-沉淀、配合作用等。这些化学作用发生的过程，会使重金属通过化学、物理作用呈现出更多的危害物质，同时还存在部分专性吸附作用，而土壤中发生化学反应之后的化合物沉淀，会通过溶解的过程，实现污染物的迁移，一旦发生迁移就很难实现污染物的清除和消减。在土壤中发生的化学反应，很大一部分是可逆反应，这种循环的模式会在很大程度上提高污染物的污染能力，也会加大污染物在土壤中的滞留量，大量重金属污染物的堆积，会提高重金属自身的活性和毒性。所以在土壤保护的过程中，政府还是应该制定出具体的策略，来正确规范人们的生产和加工行为，尽量减少污染物的排放[1]。

1.2 生物作用 土壤环境中重金属的生物作用，是指植物通过根系的作用，会从土壤中吸取一定的重金属污染物，这些污染物在植物内部的储存，就会发生不同的生物作用。这种生物作用的模式，会加强对植物危害的能力，特别是水溶态、交换态重金属含量高的土壤中，植物根系的吸收能力会逐渐加强，对植物自身的危害也更大。在生物作用的过程中，植物内部的污染物很可能通过食物链的作用，被人体所吸收，可见，在土壤中的重金属污染，其危害的程度和范围非常大，造成的后果也会很严重，所以为了更好的保障人们的身体健康和社会的生态环境，要求地区要严格控制重金属污染物的排放，使生物作用终止在动态变化之中。生物作用的发生也会影响到土壤的活性，使其降低了自身的功能，所以重金属污染物的排放，即使是排放到土壤中，也会直接或者间接影响到人类的健康和大自然的生态平衡[2]。

1.3 外源重金属的影响 经过我国各行产业的不断发展，重金属污染物的排放情况越来越严重，并且出现了外源重金属排放的现象，外源金属物排放到土壤中，会通过各种形态的变化，实现对土壤不同程度的污染。通过科研人员的不断探索和实践，证实了可溶态重金属对土壤的污染能力，在实验中，科研人员把可溶态重金属排放到土壤后，观察土壤的反应和可溶态重金属的浓度。经过固定时间的反应，实验结果显示，可溶态重金属浓度迅速下降，而交换态重金属的浓度呈现先弱后升的状态，然后迅速下降。这就说明在可溶态重金属污染完土壤之后，其自身的活性和浓度逐渐在下降，所以科研人员应该研制出具体的方法和对策，可以在重金属污染物自身能力下降的情况下将其清除[3]。

2 土壤中重金属污染物危害的特点

经过上文的分析，已经能够看出重金属污染物对植物的危害，但实际上，重金属污染物对生物的危害才是致命的，经过科研人员的观察和分析，明确了重金属污染物可以通过食物链的关系，最终被人体所吸收。如果这种现象不能得到及时的处理，重金属就会在人体中累积，当达到一定的含量时，就会严重影响到人体的健康情况。同时如果被某种生物接触到，也会在一定程度上，降低生物自身的抵抗能力，食物链的连接是人类无法控制和阻止的一种自然行为，所以人类只有通过自己的力量，来减少污染物对大自然的危害[4]。

3 结语

在我国社会发展的过程中，国家提倡可持续发展的观点，要求各个领域的生产过程要实现高利用、低排放的标准，从而降低各种污染物对自然的污染，土壤重金属的污染能力非常强大，人类必须做好充分的准备，来及时的处理好土壤污染问题。重金属在土壤中形成的污染，会严重影响到生态的平衡，结合其污染的特点，地区应该明确环境治理的重要作用，通过合理的措施，来解决土壤污染的问题。

参考文献

[1] 王学锋.土壤--植物系统重金属形态分析和生物有效性研究进展[J].化工环保，2012，15（13）：130-136.

[2] 高拯民.土壤--植物系统污染生态研究[J].北京：中国科技出版社，2012，30（14）：152-156.

[3] 钱进.土壤中微量金属元素的植物可给性研究进展[J].环境科学，2012，25（13）：130-136.

城市表层土壤重金属污染分析 篇7

按照城区的功能划分, 一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等, 将其分别记为1类区、2类区、……、5类区, 不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。

现对某城市城区土壤地质环境进行调查。按照每平方公里1个采样点对表层土 (0～10厘米深度) 进行取样、编号, 用GPS记录采样点的位置。通过专门仪器测试分析, 获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。另一方面, 按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样, 将其作为该城区表层土壤中元素的背景值[1]。

已经获得的数据包括 (1) 采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息; (2) 列出了8种主要重金属元素 (As、Cd、Cr、Pb, Hg、Cu、Ni、Zn) 在采样点处的浓度; (3) 列出了8种主要重金属元素的背景值。本文将根据已有数据分析出8种主要重金属元素在该城区的空间分布, 并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。

1 8种主要重金属元素在该城区的空间分布

首先, 根据各种重金属在采样点的浓度, 作出各种重金属在该城区的浓度等高线 (以Zn为例) :

但是根据污染物浓度等高线仅仅得到该城区的重金属污染物分布的示意图, 并不能得到具体的污染情况分析, 因此需要对所给数据做进一步分析。

2 重金属元素在该城区的污染程度分析

2.1 土壤重金属含量之间的相关系数分析

研究土壤重金属含量之间的相关性, 在一定程度上可反映这些元素污染程度的相似性或污染元素有相似的来源。八种污染物进行相关分析结果如下:

如表1所示, 研究区土壤重金属Cu-Cr、Pb-Cu、Pb-Cd、Ni-Cr之间均有较高的相似性, 表明他们之间的同源性很高。As元素与其他元素间的相关性很弱, 表明它的积累性独特, 外源积累较多。此外, Cu、Pb、Cd、Cr是伴随污染最多的元素, 以上分析说明这些重金属污染途径是相似的。

2.2 城区各类区域污染情况分析

通常以一个国家或一个地区的土壤中某元素的平均含量作为背景值 (单位:μg/g) , 以与污染区土壤中同一元素的平均含量进行对比, 超过背景值即属土壤污染。

单因子污染指数法是目前国内普遍采用的污染评价方法之一, 其计算公式为:PI=Ci/Bi,

式中:PI为土壤中污染物i的指数, Ci为土壤中污染物的实测浓度 (μg/g) , Bi为土壤中污染物i的自然环境背景值 (μg/g) 。

以工业区为例, 利用单因子污染指数法对该区域污染指数进行计算, 结果如下:

从上表可以看出, 2类区中8种重金属元素的单因子污染指数最大值均超过了3, 均属重污染程度。其中Cu、Hg、Pb、Zn最高污染指数分别为191.55、385.71、14.03、23.57, 均属于严重污染。Cu和Hg的平均污染指数分别为9.66和18.35, 远远超过了重度污染 (表2) 的对应数据, 说明该区域大部分地区受到严重的Cu、Hg污染。若从综合污染指数 (IPI) 观察, 该区的最大值达80.24, 已经属于严重污染程度。

对于其他各个区域可以经过类似计算得到, 各区污染程度仍然依次为:工业区>主干道路区>生活区>公园绿地区>山区。

3 重金属污染源的确定

逼近理想解排序法其基本原理是:基于归一化后的原始数据矩阵, 找出有限方案中的最优方案和最劣方案 (分别用最优向量A+和最劣向量A-表示) 然后分别计算各评价对象与最优方案的距离Di+和最劣方案间的距离Di-, 从而得到各评价对象与最优方案的相对接近度Ci值, 并以Ci值的大小为评价优劣的依据。具体步骤如下:

1) 利用改进的层次分析法确定的权重和规范化决策矩阵, 构造加权标准化矩阵:

2) 对矩阵元素归一化处理

建立归一化后的矩阵

3) 确定评价指标理想解

由各项指标最优值和最劣值分别构成最优值向量Z+最劣值向量Z-。

其中:

ZMAX (z, z, , z) , j1, 2, , n;ZMIN (z, z, , z) , j1, 2, , n;4) 计算最优值和最劣值的欧氏距离

4) 计算最优值和最劣值的欧氏距离

5) 计算各评价单元与最优值的相对接近度

6) 按相对接近度大小排序, Ci越大, 表明第i个评价单元越接近最优水平。

利用该方法通过计算可以得到各种重金属的污染源位置, 分别为:As污染源的位置为工业区采样点6、29、30周边, Cd污染源位置为工业区采样点6、8周边, Cr污染源位置为工业区采样点8周边, Cu污染源位置为工业区采样点6、8周边, Hg污染源位置为工业区采样点6、8、232周边, Ni污染源位置为工业区采样点6、8周边, Pb污染源位置为工业区采样点6、8周边, Zn污染源位置位于工业区采样点6、8、30周边。

参考文献

[1]大学生数学建模组委会, 2011年赛题, http://www.mcm.edu.cn/html_cn/node/a1ffc4c5587c8a6f96eacefb8dbcc34e.html.

[2]林燕萍等.泉州城市表层土壤重金属的赋存形态及污染评价[J].矿物岩石, 2011, 31 (2) :115-120.

重金属污染土壤修复治理技术概述 篇8

重金属元素因其特有的物理化学性质, 在工业生产和人们的日常生活用品中被广泛应用。过去由于人们环保意识落后, 对工业生产过程中产生的含有重金属的“三废”随意排放, 造成了严重的环境问题。国家环境保护部、统计局和农业部于2010年联合发布的《第一次全国污染源普查公报》显示:目前我国工业废水中包括铬、砷、汞、铅等重金属污染物进入环境水体的年排放量为900吨[1];Singh等通过计算得出, 在过去五十年中, 全球排放到环境中的镉达到2.2万吨, 铜93.9万吨, 铅78.3万吨, 锌135万吨[2]。这些重金属对环境造成了严重的污染, 尤其是对土壤所造成的污染更为突出。

重金属对土壤的危害具有一定的潜伏期, 可能在短时间内显现不出来, 但当其含量超过一定的限度或土壤环境条件发生变化时, 重金属元素被活化, 对土壤生态结构和功能稳定性、植物生长及人体健康都构成了严重的威胁, 因此有人称其为“化学定时炸弹”[3、4]。据统计, 我国目前至少有3亿亩土地 (占全国耕地面积的1/6) 不同程度受到重金属污染, 每年损失粮食超过12 000万吨, 直接经济损失超过200亿元。在此背景下, 开展修复治理重金属污染土壤的研究工作, 以期恢复其应有的耕作性能, 意义重大。

1 土壤中重金属的来源

土壤中重金属来源通常有两种途径, 一种为自然条件下, 母岩和残落的生物物质中所含的重金属经过一系列的物理化学变化而存在于土壤中, 此种情况一般含量比较低, 不会对人体及生态系统造成危害[5]。另外一种是人类生产、生活活动过程所带来的重金属污染, 这才是造成土壤重金属污染的主要原因。下面分别从工业源、农业源及城市生活源三方面进行论述: (1) 工业源。在矿产开采、冶炼、皮革制造、燃煤发电等工业生产过程中产生的“三废”直接或间接进入自然环境中, 造成环境中重金属污染。另外, 大多数废弃尾矿中的重金属含量也比较高, 在雨水淋溶及自然风化等过程中向外部环境释放, 也会造成周边环境受重金属污染; (2) 农业源。在部分农业生产中, 会使用含有重金属的污水进行灌溉, 使得污水中所含的重金属转移到土壤中;此外, 农业生产中使用的农药、劣质化肥和农膜中也含有一定量的重金属, 长期不合理使用也会造成土壤重金属污染。 (3) 城市生活源。含汞干电池、镍镉充电电池、铅酸电池、温度计、血压计及含汞电光源等城市常见的废弃物品中含有重金属, 由于这些废弃物随意丢弃, 导致了污水处理厂的污泥、垃圾填埋场的渗滤液及垃圾焚烧产生的飞灰中都含有大量重金属, 在加重城市生活污水及垃圾的处理负荷及成本的同时, 还造成了环境重金属污染。

2 土壤中重金属赋存形态

土壤中重金属对人体和环境的危害, 主要取决于其在土壤中的化学性质及赋存形态。重金属在土壤中通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种反应, 形成不同的形态, 形态不同, 其迁移转化特点和污染性质、危害程度也不相同[6]。按照Tessier提出的分类法, 可将土壤中的金属元素划分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态和残渣态[7]。其中, 可交换态最为活跃, 通常情况下它吸附于土壤中, 当土壤中含有过量的阳离子溶液时即可将这部分吸附于土壤中的重金属解吸出来, 使其在土壤中表现为离子形态, 生物可直接从土壤中吸收利用。碳酸盐结合态的生物有效性仅次于可交换态, 它是重金属与碳酸盐以沉淀或共沉淀方式的结合物, 在土壤环境发生变化的情况下 (如p H值由碱性变为酸性时) , 碳酸盐发生分解, 与之结合的重金属即被释放出来而被生物吸收利用。铁锰结合态的活性弱于碳酸盐结合态, 一般是重金属元素与土壤氧化物以专性吸附或共沉淀的方式结合, 在还原条件下发生还原反应之后, 将其中的重金属元素释放出来为外界生物所吸收利用。有机结合态重金属含量与土壤有机质含量及配位基团含量有关, 并且受到金属离子的外层电子轨道形态的影响, 相对比较稳定, 所以其生物有效性也比较低[8]。残渣态的重金属被包含在矿物晶格中, 对土壤中重金属的迁移和生物可利用性贡献不大, 相对比较安全[9]。

3 重金属污染土壤治理措施

土壤中重金属通过农作物根系吸收后迁移到种植的农作物中, 并且在作物中的含量普遍高于土壤中含量, 对食品安全和人们的身体健康构成了严重的潜在威胁。目前, 科研工作者基于将土壤中重金属移除、降低土壤中重金属含量或活性的目标开展了大量的研究工作, 并取得了很多有实际意义的成果, 本文将介绍植物修复法、低温热解法、分子键合法、客土法和淋洗法。

(1) 植物修复法。自然界中有部分植物对某一种或几种重金属元素具有超富集能力, 能将土壤中的重金属元素通过植物的根系转移到茎、叶、果实中, 从而降低土壤中重金属污染物的含量。另外, 可以通过在土壤中添加一些化学试剂, 强化植物根系对土壤重金属污染物的吸收。这种方法属于原位修复法, 具有处理费用低、对环境破坏小等优点, 但修复周期长, 且不适用于修复重金属污染程度较高的土壤[10]。

(2) 低温热解法。此种方法只能针对挥发性重金属 (如汞) 的治理。其原理是采取加热的方法将重金属从土壤中解析出来, 然后再回收利用。以此法修复汞污染土壤主要包括以下几个步骤:将被污染土壤从现场挖掘后进行破碎、风干;通过加热土壤, 从干燥的土壤中分解汞化合物并气化汞, 然后凝结并收集;加热过程中产生的气体通过气体冷却、净化系统处理, 再用活性碳吸收各种残余的含汞废气和其他有害气体, 然后将达标气体排入大气。瞿丽雅等人的研究结果表明, 在270℃条件下, 对汞污染土壤进行2 h的焚烧, 可去除土壤中50%~90%的汞, 而土壤中有机质仅损失15%, 土壤中P、K变化不大, 有效N损失约15%, 可见经低温热解法处理的土壤仍具备其耕作的属性, 可以回填继续使用[11]。对于汞污染严重的土壤, 本方法具有去除效率高, 见效快等优点, 同时也存在费用高, 工程量较大等缺陷。此外, 处理后土壤汞浓度虽大幅度降低, 但难以达到GB 15618—2008《土壤环境质量标准》的三级标准, 需再与其他修复技术 (如植物修复法、客土法等) 配合使用之后才能满足耕作要求。

(3) 分子键合法。该技术属于化学修复中近几年发展应用的新技术, 通过在土壤中添加一定量的稳定剂, 与土壤充分拌合后, 使土壤中的重金属元素与稳定剂最大限度地发生反应, 将土壤中游离态的重金属元素还原成矿石结构, 形成矿石晶体形态的重金属稳定化合物[12]。该技术具有操作简单, 成本低廉等优势, 但因其仅仅只是降低土壤中重金属的生物有效性, 并未改变土壤中重金属的含量, 待外部环境发生改变或稳定剂效果减弱之后, 重金属污染物是否会“复活”仍然有待检验。

(4) 客土法。客土法是根据被污染土壤的污染程度, 将适量清洁的土壤添加到被污染的土壤中, 降低土壤中重金属污染物的含量或减少污染物与植物根系的接触。在选择客土时, 应考虑客土与被污染土壤的理化性质等因素, 避免添加的客土改变土壤环境而引起原土壤中重金属污染物活性增强的现象。该方法具有见效快, 效果好的优点, 但仅适用于污染物含量不高、取土方便的地区。

(5) 淋洗法。淋洗法是用具有重金属水溶性的提取液对被污染土壤进行淋洗, 土壤中的重金属污染物与提取液发生溶解、乳化和化学作用, 形成溶解性的重金属离子或金属-试剂络合物。然后对提取液进行处理, 将溶于其中的重金属分离出来, 提取液可再循环使用。这种方法具有去除效率高, 见效快的优点, 但在淋洗过程中, 土壤中的氮、磷、钾及有机质等也溶解于提取液中, 随重金属污染物一起被提取液带离土壤, 造成土壤肥力降低;此外, 在淋洗过程中, 若提取液处置不当, 容易造成地表水污染[13]。

4 结语

农业土壤重金属污染来源解析技术 篇9

1 来源

1.1 工业排放的“重金属”含量超标

土壤的重金属污染一般来说主要指人类在活动的过程当中, 所排放的微量元素在土壤中的含量超过规定的标准系数, 经过长年累月的沉积而形成的一种过高的贵金属污染。工业污染是贵金属的主要污染来源, 也是一只推动微量元素在土壤中超标的“无形手”。农业土壤重金属的污染大部分都主要由工业的“三废”所引起的, 即废水、废气、废渣三者的排放所造成的污染源。“三废”在排放过程中, 由于在人、植物以及动物当中慢慢聚集, 由此严重影响环境和人的健康。例如:日本发生的水俣病就是因为工厂排放当中的汞元素超标所引起的一种疾病;骨痛病也是由于工厂所排放的镉超过一定的标准, 当地居民长期饮用受镉污染的河水, 致使镉在体内蓄积而造成肾损害, 进而导致骨软症, 生命也是岌岌可危。贵金属在土壤、大气、生物及水体中普遍分布, 而土壤中的泥土往往是贵金属的“储存U盘”及最后沉降的归宿。在环境发生转变的过程中, 泥土中所储存的贵金属与变化的环境相结合发生化学变化, 其微量元素通过化学方式转变成有毒的物质呈现在地表当中, 并释放出来造成污染。贵金属在土壤地表中的污染具有生物累积性, 通过一定的积聚后不能被生物所降解以及分解, 所以, 严重威胁到农业生产和人类的健康。相关人士认为, 重金属在对土壤的污染具有不可逆转的性质, 受其污染的泥土治理难度系数比较大, 花费成本相对偏高, 而且治理效果不明显, 最佳方案只能依靠调整种植品种来加以改善, 所以, 农业土壤的重金属污染对农业环境、生态环境造成了许多不可避免的危害, 严重影响我国种植业的发展[1]。

1.2 金属矿山的酸性废水污染

在现代, 挖矿行业也随着经济利益的不断驱动逐渐兴盛起来。金属矿山的开发、冶炼、冶炼矿渣堆、开采金属矿、开采重金属尾矿及冶炼相关的重金属废渣等一系列工程在生产工作过程中被酸溶出包含重金属的矿山酸性废水, 根据矿山排水和相关的天气降雨把其产生贵金属的废水融入到地表的土壤当中, 在土壤的深处经过长期的积累, 从总体上直接或者间接地给土壤带来严重的污染, 再由土壤污染延伸到农产品种植, 宏观上对农业种植带来了巨大的危害。经调查发现, 矿山的酸性废水重金属的污染范围主要是在河流的下游当中或者在被开发的矿山周围间, 由于河流的各个河段中具有差异性, 重金属的污染程度一般都会受到污染源 (矿山) 的影响与控制。在河流污染源的下端中, 从上游至下游, 随着金属污染程度降低, 水体的净化能力也就随之冲刷了重金属的污染源, 重金属的化学污染程度会慢慢降低, 反之亦然。金属矿山尾矿主要有颗粒细、毒性较强等特点, 有着较强的沉降能力, 在土壤中不易降解, 久而久之就会影响土壤及其农作物的生长[2]。

1.3 大气当中的重金属沉降

大气中的重金属主要包括:汽车尾气排放污染、工业生产排放、粉尘及汽车轮胎磨损产生的包含贵重金属有害气体的排放等。这种气体一般都集中在铁路及周围两侧的公路之间。大气中的重金属元素一般都是经过雨水沉降和自然沉降注入土壤内部。通过上述两者的沉降, 进入到土壤内部当中重金属污染主要以点为中心, 向四周呈放射型扩散, 一般主要由城市进入郊区, 最后向农区扩散, 城市和郊区的污染较为严重, 农区污染较轻。在特殊情况下, 无论是农区还是城市, 重工业发达的地方, 土壤重金属污染较为严重。

1.4 化肥、农药、薄膜的使用及污水灌溉

使用农药种植农作物的过程当中, 不合理使用含有铷、镉、汞、砷等一些列农药, 会造成土壤重金属含量超标。通常使用的磷肥中也含有汞、镉、砷、铷及锌等较为高量的重金属, 对不恰当的使用也会对土壤造成伤害。农业当中使用的薄膜也含有重金属元素, 在薄膜使用中含有一定量的铷和镉, 大量的使用塑料大棚和地膜也可以导致土壤重金属污染。在农业生产, 往往运用到污水来对农作物进行灌溉。污水灌溉主要指运用经过处理后的城市废水来对草地、森林及农用土地进行灌溉。这种方法使得成本大幅度降低, 但随着工业废水和生活污水的融合, 生活废水当中就含有许许多多的重金属元素, 加之处理技术不完善, 这种重金属元素就会随着灌溉进入到地表的土壤当中, 对土壤产生一定的影响[3]。污水灌溉已经在我国农业生产中占据重要的比例, 例如:在北方的干旱地区当中, 运用污染灌溉农作物的面积达85%以上的比例, 通过调查发现该地区的农业土壤重金属污染相对严重。

2 农业土壤重金属污染的防治措施

2.1 加大宣传力度

国家的政府有关部门, 应当对农业土壤重金属污染的有关知识进行宣传, 在宣传中提高公民的健康意识、环境保护意识及对农业土壤重金属的污染的深化认识和了解, 让公民对重金属元素的相关属性、相关特征、主要内容有着初步的掌握, 让公民在种植农作物当中要恰当的使用农药及化肥, 从而达到预防土壤重金属污染的目的, 减少重金属危害人体生命安全的事件, 也为农业的正常发展做铺垫。

2.2 生物修复技术

生物修复技术一般泛指御用生物的相关属性来抑制和改良土壤内的重金属元素。比如:利用蚯蚓等一些能提高土壤自净能力的动物, 对土壤进行一定的改良。除此之外, 积极推广使用农药污染的微生物降解剂, 运用其降解的功能来减少农业过程中使用的农药残余量。对于重金属较为严重的土壤, 一般可以一些非食用的植物, 比如:林木、花卉等一些不可食用的作物, 也可以种植一些吸收重金属能力较强的非食用的植物, 运用此植物来吸收土壤当中的重金属元素, 以达到减轻重金属对土壤的污染程度[4]。例如:种植羊齿类铁角蕨, 能对土壤当中的重金属起到吸收的作用, 对重金属元素镉具有9%~13%的吸附作用, 长期种植可以改善土壤, 吸收镉元素, 降低镉在土壤中的含量, 对改善土壤起到了一定的帮助。

2.3 土地修复改善技术

土地改善修复技术主要是针对已受到重金属污染的土地进行更改和引进新的融合方式。这种改善修复的主要特点是运用第三方的资金和相关的技术水平将已经污染的土地进行全新的规划和整改, 经过新整改后的土地达到相关的标准, 重新被利用到某个领域当中。这种技术根据土地的特殊性进行大规模的“修理”, 使金属污染元素降到符合建筑用地的要求, 以达到可以再利用的目的。例如:在经过相关技术修正后的土地如果仍然无法达到农业用地的标准, 就必须把其土地转变成建设用地, 用作建设的土地根据一定的实际测试既可达到一定的标准。该技术主要运用在金属元素污染较重的土地污染当中, 主要治理一些无法修复或者不能恢复到原来功能的土地。

2.4 化学修复改善技术

化学修复一般泛指运用化学的手段对土壤进行改良和抑制, 改变内部的En和p H值等化学性质, 使得土壤的重金属元素产生吸附、氧化、沉降、抑制、还原等一系列的作用, 从而达到大幅降低重金属土壤生物的有效性和实用性。比如:在酸性的土壤当中加入一定量的石灰, 使其发生酸碱中和的化学反应, 进而提高p H的系数, 将镉、汞、铜、锌等重金属元素转变为氢氧化物沉淀在土壤中, 在一定程度上降低了这些元素在土壤之中的浓度含量, 从而减低对植物生长与发展的危害。也可采用化学固化修复技术, 选择较为经济适用的固化剂通过沉淀作用与吸附作用来减低其生物所存在的毒性。该方法有一定的弊端, 用来修复的固化剂较为容易受到自然环境的干扰, 也会受到地下水、污染物深度等因数的影响, 一般之适合运用于污染面积小且较为严重的土壤重金属的修复当中。

3 结语

农业土壤的重金属污染已越来越严重, 必须要对其进行必要的修复, 以确保农作物的产量以及保护生态环境。在现实社会生活当中, 土壤的重金属污染情况具有一定的复杂性, 在选择修复技术的时候要对其具体问题来进行分析, 合理地采用相应的技术进行修复。所以, 在发展工业的同时不要走“先污染, 后治理”的路线, 应把生态、农业、工业、经济统一结合起来, 将经济效益和生态效益两者并重, 遵循在综合稳步中前进的方针。

参考文献

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[2]孔露曦, 卢袆, 赵敬坤.土壤重金属污染及其修复技术研究进展[J].南方农业, 2010, 8 (4) :130-132.

[3]仝瑞建, 刘雪琴, 王颖.农田土壤重金属污染及防治研究进展[J].广东农业科学, 2010, 5 (9) :112-113.

土壤重金属污染评价方法的研究 篇10

1 土壤重金属污染的来源

土壤中的重金属污染主要来源于2个方面,一是自然来源,二是人为来源[1]。

1.1 自然来源

自然界中,土壤重金属的组成主要受成土母质、生物残落物、大气沉降及地球内部化学过程的影响。土壤形成之初,重金属含量主要受成土母质的影响,母质中的重金属含量及组成决定了其初始值。然而,随着土壤逐渐发育,母质的影响越来越弱,生物残落物影响越来越强。不同的生物群落,残落物不同,土壤中重金属含量与组成也大相径庭。大气沉降,如火山爆发、森林火灾等可能使许多重金属漂浮于空中,其中一些被植物叶片吸收,进而被微生物分解进入土壤,这也会改变土壤的重金属含量与组成。另外,地球内部的化学过程,如岩浆作用、变质作用等能形成矿床,富集重金属的矿床发育的土壤与其他一般发育的土壤重金属含量与组成又不同。

1.2 人为来源

据有关统计表明,人类活动是造成土壤重金属污染的主要来源,大量化肥农药的使用、污水灌溉、工业“三废”排放、生活垃圾堆放等都可能导致重金属排入土壤。且重金属可通过生物地球化学循环进入土壤,如大气降水。总的来说,有以下几方面的人为污染源[2]。

1.2.1 化肥农药的使用

现代农业生产中,为了促进作物的生长经常会使用一些化肥农药,这些化肥农药在促进植物生长和杀死害虫的同时,也将重金属带给了作物和土壤,重金属累积过多就会造成土壤污染。另外,在一些具有大量处理污水的地区,还会采用处理后的污泥施肥,也会带入一些重金属,造成土壤重金属污染。

1.2.2 污水灌溉

由于水资源分布不平衡,有些农田需引入工业废水和生活污水进行灌溉。污水灌溉又会将一些重金属带入土壤,从而造成面源性的土壤重金属污染。这种污染一旦造成,危害极大。而且表土中的污染物在降水的作用下进入水体,从而又造成水体的进一步污染,使污染范围逐步加大。

1.2.3 废气、粉尘及烟尘的大气沉降

日常生活及工业生产中,会产生一些废气、粉尘及烟尘,其中所含的重金属就会通过大气沉降的方式进入土壤,从而造成土壤重金属污染。在工矿区周围及公路、铁路两侧,土壤重金属污染尤其严重。

1.2.4 其他来源

含重金属的工业废弃物或者生活垃圾的堆放,金属矿山酸性废水的排放等也会造成土壤的重金属污染。

2 土壤重金属污染的特点

重金属在土壤中不能降解,会逐渐累积,能影响农作物产量及品质,通过食物链富集危害人类身体健康。环境污染领域中的重金属多属于过渡元素,化学性质稳定,在土壤中不易降解,残留时间长,再加上它的隐蔽性和不可逆性,有“化学定时炸弹”之称。重金属污染有以下几个特点[3,4,5,6,7,8,9,10]:(1)潜伏时间长,污染具有隐蔽性;(2)性质稳定,污染具有难降解性;(3)相互作用,污染具有协同性。

3 常用重金属污染评价方法

重金属污染土壤影响植物的生长,进而危害人类身体健康,做好土壤重金属污染评价工作,对消除土壤污染十分必要。现有的评价方法主要有以下几种:

3.1 单因子指数法[11]

单因子指数法是国内通用的一种方法,常用于评价土壤、大气和水的重金属污染。计算公式如下:

式中,Pi为污染物单因子指数;Ci为实测浓度,mg/kg;S为土壤环境质量标准,mg/kg。Pi>1表示受到污染;Pi<1表示未受污染;Pi数值越大,表示污染越严重。计算某种重金属对区域的污染程度可用单因子指数法,使用起来简单明了。

3.2 尼梅罗综合指数法

单因子污染指数法只能反映某个污染物的污染程度,而要评价整个区域的土壤质量或者被多种重金属污染的土壤时,就要用综合污染指数法。

式中,I为尼梅罗综合污染指数;Pi为土壤中i元素标准化污染指数;Pi最大为所有元素污染指数中的最大值;Pi平均为所有元素污染指数的平均值。该方法能综合反映多种重金属对区域的污染程度。陈峰等以自然背景值为评价标准,对南京市八卦洲蔬菜基地土壤中的铅、镉、铜和铬进行了单因子指数评价,结果表明,该4种金属都超过了污染指标,镉为首要污染因子;而后又进行了尼梅罗综合指数评价,结果综合指数达1.5,属于轻度污染[12]。但该方法只能反映污染程度,难以明示污染质变特征。

3.3 污染负荷指数法

该方法是Tomlinson等提出来的一种评价方法,某一点的污染负荷指数公式如下:

式中,Fi为元素i的最高污染系数;Ci为元素i的实测含量,mg/kg;Coi为元素i的评价标准,即背景值,mg/kg;Ipl为某一点的污染负荷指数;n为评价元素的个数。

某一区域的污染负荷指数为:

式中,Iplzone为区域污染负荷指数;n为评价元素的个数。

陈国栋对水系沉积物进行了污染负荷指数评价,将污染指数分为4个等级,以全球页岩平均值作为评价标准。结果表明,研究矿区重金属污染整体较严重,其中有8个采样点属于极强污染[2]。该方法的指数由评价区域的多种重金属共同构成,因此能反映各个重金属对区域污染的贡献程度,还可进一步反映各个重金属污染的时空变化特征,但是其忽略了不同污染物源的背景差别[13]。

3.4 潜在生态危害指数法[14]

该方法通常为国际上重金属的研究方法,其结合环境化学、生物毒理学等方面的内容,以定量的方法划分出重金属潜在危害的程度,是目前该类研究中常用的方法。计算公式如下:

式中,Cfi为某一金属的污染参数;C表i为土壤沉积物中重金属的实测含量;Cni为计算所需的参比值;Tri为单个污染物的毒性响应参数;Eri为潜在生态风险参数;RI为多种金属潜在风险指数。

庞夙曾以成都地区土壤背景值为参比值,对研究区内土壤重金属污染的潜在生态风险性进行了评价,并对潜在生态危害划定了等级,结果表明,研究区的铜、铅、锌3种重金属处于轻微生态风险等级,铜、锌值域分布范围较小,而铅值域分布范围较为广泛[15]。该方法结合化学、生物毒理学等内容可定量获得各种重金属的潜在生态风险程度,应用也较为广泛,但其毒性和加权的评价带有主观性[16]。

3.5 环境风险指数法

Rapant等提出环境风险指数法,该方法规定了相应的环境风险的划分标准,可定量度量重金属污染的土壤环境风险程度大小。计算公式如下:

式中,IERi为超过临界限量的第i中元素的环境风险指数;ACi为第i种元素的分析含量,mg/kg;RCi为第i种元素的临界限量,mg/kg;IER为待测样品的环境风险。

Rapant等应用该方法对斯洛伐克共和国的环境风险进行了分级[17],进一步分析了各种重金属对环境污染的贡献程度,并指出最大贡献重金属。该方法虽能定量得到土壤重金属污染的环境风险程度大小,但对时空变化特征反映不太明显。

4 基于GIS技术的土壤重金属污染评价方法

GIS是由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统,其支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,以便解决复杂的规划和管理问题。该系统的操作对象是空间数据[18],核心就在于对空间数据的处理。GIS可将不同类型的数据进行处理变换,并能按照用户应用需求进行空间分析和统计,最终产生各种应用模型,以便为人们作出决策提供依据。

土壤重金属污染研究通常利用GIS软件的计算与图形显示功能,对采样点进行插值分析,并将土壤图数字化,建立空间与属性数据库,最终绘出污染物空间分布图。郝丽红等曾利用地理信息系统及地统计学方法,对海南岛农用地中的Hg、Cd、Cr、Pb和As5种金属的污染状况进行分析,并利用克里格插值做出空间分异图,进行污染因素分析,结果5种重金属的插值梯度分布图显示,海南岛外源性重金属污染在工业区最为严重[19]。刘庆等同样运用数理统计和地统计学方法,在地理信息系统支持下,做出污染物空间分布图,并进行了污染源分析[20]。Li等对香港城郊土壤7种重金属进行研究,以1 km23~5个土壤样品进行采样化验分析,并对试验数据进行了标准化处理并算出各类重金属污染浓度及其平均数、标准差,还进行了主成分分析及聚类分析,借助GIS进行了克里金插值分析得出重金属污染空间分布图,并与道路网络图及工业区分布图等进行了叠加分析,最终得出交通拥挤、工业活动为主要人为污染源[21]。罗娇赢以哈尔滨城郊菜地的土壤重金属为研究对象,对土壤重金属污染进行了空间分析,结果表明,Cu、Cd和Pb较高值出现在西北郊,可能与距公路较近有关;Zn出现在东南郊,与土壤背景值有关[22]。

一些学者也对土壤特性空间插值精度进行了研究。Gotway等在土壤有机物和氮含量的试验中,证明反距离加权插值比克里金插值的效果都要好[23]。Kravchenko等曾对30个样区土壤的磷和钾含量分别采用反距离加权、普通克里金插值和对数克里金插值,认为如果样点个数少于200,且呈正态分布,则对数克里金插值比前两者的插值效果要好,否则普通克里金的插值效果好[24]。石小华等研究陕西省周至县北部猕猴桃种植区土壤的速效钾含量时,运用普通克里格、样条函数、趋势面拟合和反距离加权等插值方法进行插值,结果发现克里格插值效果最好[25]。李本纲等研究天津表土的DDT浓度时,分别运用了反距离加权、反距离平方加权、多项式回归、双线性插值及普通克里金共5种方法进行了插值,结果发现,普通克里格插值效果最佳[26]。

5 结语

GIS具有强大的空间分析与图形显示功能,充分利用地理信息系统软件可形象具体的显示土壤重金属污染的空间分布情况,还可与各类专题图叠加分析便于进行污染源评价及各种应用分析。利用GIS技术进行土壤重金属污染研究,可同时采用多种评价方法,这样可以使不同的评价模型互相取长补短,得到更准确的评价结果。

摘要：介绍了土壤重金属污染的来源,包括自然来源和人为来源,其中人为来源是主要原因。提出土壤重金属污染具有潜伏时间长,污染具有隐蔽性;性质稳定,污染具有难降解性;相互作用,污染具有协同性的特点。然后在对常用重金属污染评价方法进行总结的基础上,重点分析了基于GIS的土壤重金属污染评价方法及应用。提出利用GIS技术进行土壤重金属污染研究,可同时采用多种评价方法,这样可使不同的评价模型互相取长补短,得到更准确的评价结果。

土壤重金属污染 篇11

摘 要 通过盆栽试验，选择了玉树花、豆瓣绿和金钱兜3种观赏性植物，研究了其积累土壤中铅、铜、锌和镉的能力。试验证明：积累重金属能力较强的是金钱兜和豆瓣绿，但重金属浓度较高时，严重影响豆瓣绿的生长发育，为植物修复技术在重金污染土壤中的应用提供科学依据。

关键词 重金属;土壤污染;植物修复

中图分类号：X53 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2015）27--02

土壤是生态环境的重要组成部分，是人类赖以生存的主要资源之一，在土壤中，重金属含量达到一定的度，会导致作物减产和品质降低、土壤退化，因重金属污染每年减产粮食超过1 000万t，每年有1 200万t粮食是被重金属污染的，年经济损失在200亿以上[1]。另外，通过植物的吸附作用重金属可以进入植物体内，最终危害人们的生命健康是过接触和食物链等途径[2]。

观赏性植物玉树花、豆瓣绿和金钱兜，一般只是欣赏，不做食用，假如它们能较大程度地吸收积累来源于土壤中的重金属，就可以将它们种植在有污染的土壤中先进行培育，修复污染土壤之后，作为盆栽观赏。因此，试验选择了玉树花、豆瓣绿和金钱兜3种植物，研究它们吸收累积土壤中重金属的能力。

1 材料与方法

1.1 试验仪器及药品

300型原子吸收分光光度计（美国PerkinElmer公司）;FA2004N型分析天平（上海精科天平仪器厂）;80-2离心机（大地自动化仪器厂）;pHS-25型pH计（上海今迈）;针筒式滤膜过滤器（上海金塔医用器材有限公司）。

乙酸钠，盐酸羟胺，氯化镁，醋酸，盐酸，钼酸铵，硝酸，抗坏血酸，铅、镉、铜、锌纯试剂，以上试剂均为分析纯（AR）。

试验所用土壤为不加药的优质耕地土，采样点布设采用对角线布点法，将土壤样采集、混匀后，装袋拿回实验室，自然风干，研钵研磨，用四分法缩分，到土壤样品至所需用量（样品通过200目筛），装入塑料袋中待试验使用。

1.2 样品的采集与制备

在栽玉树花、豆瓣绿和金钱兜盆中，先装入试验用土，添加预先配制好的硝酸盐重金属溶液。每种花卉植物栽4盆，每个编号为1号的花盆土壤内不添加任何重金属盐，为空白样品（CK），起对照作用;其他另外标号分别为2、3、4号的花盆土壤中，按一定浓度梯度分别加入重金属溶液，自4-9月，7 d添加1次，共添加24次。每次浇入量为75 mL。添加浓度见表1。

表1 投加重全属浓度

浓度/（mg/L） CK 编号2 编号3 编号4

铅 0.00 200 100 50

铜 0.00 60 30 20

锌 0.00 120 100 60

镉 0.00 100 60 40

重金属溶液按照表1浓度添加，6个月后，挖出盆栽内的部分土壤，添加重金属总量见表2。

表2 各植物样品投加重全属的总量

总投加量/mg CK 编号2 编号3 编号4

铅 0.00 360 180 90

铜 0.00 108 54 36

锌 0.00 216 180 108

镉 0.00 180 108 72

9月以后，将地上部分植物剪下，洗净，烘烤在80 ℃烘箱中，至恒质量取出，再在干燥器中冷却，研磨通过100目筛，混匀后，贮于试样瓶中。玉树花、豆瓣绿和金钱兜花卉样品的鲜质量和干质量见表3。

1.3 地上部分植物中重金属含量的测定

铅、铜、锌和镉标准储备溶液的浓度均为1 000 μg/mL，所需浓度使用时，用1%的硝酸溶液稀释，各金属溶液的浓度梯度见表4。

表4 金属标准溶液浓度

元素 浓度/（μg/mL）

铅 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00

铜 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

锌 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

镉 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00

元素的分析进行测定采用原子吸收分光光度计，它的最佳工作条件见表5。

表5 不同重金属元素对应的原子吸收的最佳条件

元素 波长/mm 空气流量

/（L/min） 乙炔流量

/（L/min） 灯电流

/（m/A） 狭缝宽度

/mm

铅 217.0 6 1.5 2 0.2

铜 324.8 7 1 2 0.2

锌 213.8 6 1 2 0.2

镉 228.8 7 1 2 0.2

按照表5仪器工作条件，绘制标准曲线，分别测定地上部分各种样品植物中铅、铜、锌、镉的含量，数据见表6。

2 结果与分析

在盆栽植物浇灌一段时间后，对地上部分植物进行分析，植物的生长、发育发生变化，植物长势正常的是没有加重金属溶液的，枝叶茂盛;部分叶片出现萎黄、脱落现象是投加重金属的玉树花2号和金钱兜2号，而种植培育一段时间，经自身调节后，叶片脱落现象减少，培育6个月之后，花卉的体形比未添加的小，花卉生长较为缓慢;编号3、4的玉树花、金钱兜生长发育正常，受添加药品的影响不大;添加硝酸盐的3盆豆瓣绿花卉，能够看到叶子脱落较多，到6个月后，编号2的豆瓣绿，叶子基本全部脱落，其他2盆豆瓣绿花卉叶子也部分脱落。

通过几个月观察花卉的生长，发现豆瓣绿受重金属溶液影响最大，添加高浓度的重金属，会严重影响豆瓣绿的生长;较低浓度的重金属情况下，玉树花和金钱兜有一定的修复能力，对它们自身的生长影响较小。但是停止浇灌重金属盐溶液后，过一段时间，除豆瓣绿2号以外，所以的盆栽花卉恢复生长。恢复2个月后，玉树花和金钱兜的长势，跟不加药盆栽基本一样，豆瓣绿也长出了新叶片。

从表2和6比较对照发现：地上部分各种花卉中的积累量不同，地上部分3种花卉对于铅的积累量最大，对铜、锌的积累量最小。在3种花卉中，金钱兜对于4种重金属的积累量最高，玉树花的积累量最低。豆瓣绿2号对4种高浓度重金属的积累量都较高，而金钱兜则是最较低浓度重金属积累量较高，玉树花对各种浓度的重金属积累量相近。

3 结论与讨论

通过试验研究：玉树花、豆瓣绿和金钱兜这些花卉都能吸收土壤中过量的重金属，然而重金属过量，植物的健康生长会受到影响，花卉的植株比正常生长的矮小，茎叶较细。尤其豆瓣绿，虽然能吸收重金属，但抵抗重金属毒害能力较弱，无法正常生长，大部叶子分脱落。玉树花和金钱兜是较好的积累重金属的花卉植物，一定浓度内过量的重金属，不会影响其正常的生长和开花。而且，在停止浇灌重金属后，花卉能迅速恢复原来的生长速度。

参考文献

[1]王红旗.土壤环境学[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]曲向荣.土壤环境学[M].北京：清华大学出版社，2010.

土壤重金属污染分析及对策探讨 篇12

1 土壤重金属污染分析

1.1 利用工业废水进行农田灌溉

近年来, 我国的耕地面积不断增加, 在对这些耕地进行灌溉时, 大部分地区都是采用污水灌溉的方式, 虽然污水灌溉方式大大减少了水资源浪费的现象, 但是却给土壤环境带来了极大的危害, 灌溉所使用的废水大部分是工厂进行工业生产后排放的工业废水, 废水中重金属的含量明显过高, 据相关的资料研究表明, 经过污水灌溉的农作物中重金属含量明显增高, 长期使用工业生产中产生的污水进行农田灌溉会直接影响土壤的肥力及后期利用[1]。

1.2 工业生产产生的废气渗透到土壤中

近年来, 我国经济的快速发展给工业生产行业带来发展机遇, 工业生产行业的快速发展在促进国家经济发展的同时也给大气及土壤带来极大危害, 工业生产过程中排放的没有进行后期处理的废气, 会给大气造成极其严重的污染, 一旦废气进入土壤, 就会使土壤中汞含量急剧增加, 使得土壤重金属污染的问题不断恶化。

1.3 生产生活中产生的固体垃圾

人们对固体污染物处理工作的轻视, 造成大量固体垃圾乱丢乱放的现象, 这些固体污染物因为没有经过处理, 其中的有害物质会随雨水渗入到土壤当中, 引起土壤中有害物质的急剧增加, 另外日常生活中电子废弃物的随意丢弃, 同样会使大量的铅、汞等重金属渗透到土壤中, 对土壤造成污染。

1.4 对农药及化肥的不合理使用

为了更好的提高农作物的产量, 农户在农作物的种植过程中必然会使用农药及肥料, 但是由于农户对农药及化肥使用标准的了解不够全面, 容易引起农药及化肥过度使用的现象, 对于一些高毒性残留的农药即使国家已经明令禁止使用, 但是有些不法经销商为了谋取更高的经济利益, 仍然对该农药进行不法出售, 另外即使是现有的农作物肥料中, 或多或少也会存在一些重金属残留, 长期对化肥进行非法使用会使土壤中重金属的含量不断积累, 加大对土壤污染的程度。

2 解决土壤重金属污染的相关对策

2.1 建设绿色生产基地

根据我国土壤受重金属污染的实际情况, 制定相应有效的解决措施, 重点是对农业生产方面的所用土壤进行改善, 严厉打击农田使用过程中的不良现象, 按照相关标准的规定, 关停那些专门利用喷洒农药及播种化肥来提高农作物产量的农资市场。彻底对有机食品的生产源头进行净化, 保证有机生产合理运行的同时降低土壤重金属污染的程度[2]。

2.2 对农田灌溉所使用的废水进行严格的检测

利用工业废水对农田进行灌溉的方式能大大减少国家水资源的浪费, 即使我们无法改变利用废水进行农田灌溉的现实, 但是可以加大对工业生产排放的污水的监测力度, 企业的技术人员要严格检测工业生产中废水的水质, 对废水中重金属的含量进行严格的监测与控制, 确保废水中重金属的含量符合排放的标准也符合用于农田灌溉的条件, 同时政府也可以建立相关的监督机构, 定期对工业生产产生的污水进行评价与检测, 确保水质的安全性, 避免对土壤造成污染。

2.3 严格控制农药及化肥的使用量

虽然农药及化肥的使用在农作物的成长过程中是必不可少的, 但是可以通过改变农药及化肥的性质, 使其在促进农作物生产的同时还不会对土壤造成重金属污染, 严厉打击高毒性残留农药的使用, 严格控制化肥的使用量, 在农作物喷药施肥的季节, 当地的政府可以指派相关的技术人员对农户进行技术方面的帮助, 对农药及化肥的使用量及使用次数都进行严格的控制, 既可以使农药及化肥得到应有的效果, 又可以减少对土壤的重金属污染程度。

2.4 建立固定的垃圾存放处

对于固体污染物的处理方式, 我国虽然制定了详细的治理措施, 但是由于受到实际情况的制约, 并没有得到很好的实施, 针对这一现象, 当地政府应该更加重视固体污染物存放问题, 可以建立一个公益的固体污染物回收机构, 控制固体污染物的存放范围。

2.5 利用植物改良土壤土质

对于已经遭受重金属污染的土壤, 当地政府也要积极的对其进行治理与恢复, 一般在都土壤进行治理时, 植物修复的方法最为常见也最为实用, 不同的地区适宜种植的植物种类有所不同, 相关的工作人员要根据当地的实际环境, 选择更加适宜种植的植株, 植物不仅可以吸附土壤中的重金属污染, 同时植物的叶子还可以吸附空气中的有害物质, 进一步对土壤中重金属的含量进行控制。

3 结语

土壤重金属污染问题不仅会减少我国的耕地面积, 同时因为食用吸附了有害物质的农作物, 人们的生命安全也受到了极大的危害, 所以相关的部门的工作人员要重视土壤重金属污染的现象, 及时发现土壤中重金属污染物的来源并对其进行治理。

参考文献

[1]朱晓霞, 杨仲玮.张掖市农田土壤重金属污染分析及防治建议[J].环境研究与监测, 2014, 04:9-12.