常见的重金属污染范文

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摘要：通过对襄阳市16个点位农田土壤实地调查、采集及实验室分析测定其重金属含量，采用单项污染指数法和综合污染指数法，评

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随着现代工业的发展和农业的现代化，工业三废的排放，农业化肥与有机农药的大量施用，生活污水的不断排放，城市污泥，矿床的开采等大量的污染物进入土壤环境，土壤污染日益严重。其中重金属污染在土壤污染中不仅面积大，并且残留时间长。当土壤中的重金属含量积累到一定程度，会对土壤―植物系统产生毒害作用，导致土壤退化、农作物的产量和品质下降，每年因重金属污染带来的粮食减产达1000多万吨，被重金属污染的粮食每年达1200万吨，年经济损失在200亿以上[1]。另外，重金属可以通过植物的吸附作用进入植物体内，另外还可以通过径流和淋洗等作用污染地表水和地下水，最终能通过接触和食物链等途径危害人们的生命健康[2]。

1 重金属的概念及土壤重金属的来源

1.1 重金属的概念

重金属是在工业生产和生物学效应方面均具有重要意义的一大类元素，在化学概念上，还没有明确的的定义，但是目前还是有了广为接受的概念，那就是元素的密度大于6g/cm3，具有金属性质（延展性、导电性、稳定性、配位特性等，且原子数目大于20的元素）。其中常见的重金属有镉、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡等。重金属离子（如Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Ni2+和Co2+等）是植物代谢必需的微量元素，但如果它们过量则具有相当毒性。环境污染方面所涉及的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等。土壤一旦受到外界污染就相当难治理，通常具有以下几个特点：累积性；隐蔽性和滞后性；不可逆转性[3]。

1.2 土壤重金属的来源

伴随着工业化和城市化的发展，重金属在土壤中的含量日益增加，重金属侵入土壤的主要途径有：

（1）矿产资源的开采。由于现代化发展的需要和技术的发展，各种矿藏不断的被发现、开采、加工和利用，产生了大量的采矿废弃场地，大量的采矿废水，废气，进而引起了土壤的重金属污染。（2）化肥和农药的大量使用。现代农业生产中，不节制的随意滥用化肥和农药，导致农业土壤中重金属含量急剧增加，进而形成农业土壤的重金属污染。（3）污水灌溉和污泥的利用。城市污泥的农业利用和含有重金属的污水的农业灌溉都对是引起土壤重金属污染的来源。（4）汽车尾气的排放。由于汽车工业的发展，越来越多的汽车进入家庭，汽车排放的尾气对公路两旁的土壤重金属污染尤为严重[4]。

2 植物修复的概念和类型

对土壤重金属污染的治理，目前常用的有淋滤法、客土法、吸附固定法等物理方法以及生物还原法、络合浸提法等化学方法。但这些方法往往投资昂贵、需用复杂设备条件或打乱土层结构，对大面积的污染更是无可奈何。如据报道，对1hm2面积的污染土壤进行工程法治理（客土），每1m深度土体的耗费高800～2400万美元。如此惊人的代价迫使人们不得不寻求另外途径。近年来出现的植物修复恰恰为人们提供了一种价廉且有效的土壤重金属污染治理方法。“植物修复”是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理（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[5]。

3 结合地理位置合理种植植物使作用发挥到极致

（1）在服务期满的矿区，由于所处的位置是比较偏僻的山区。种上可以修复受重金属污染的土壤并据有利用价值的林木，而且在被利用时，不挥发所富集的重金属。以免产生第二次污染，造成对人体的伤害。（2）在城市公路两边旁和重金属污染的企业厂界的围边绿化方面，种上具有观赏价值又能富集重金属的植物。在美化城市的同时减少汽车尾气和企业排放的废气废水对土壤带来的重金属污染，并且修复已被污染的土壤。（3）由于大量的化肥和农药，污水灌溉和污泥的利用，导致重金属污染土壤的。是否能在农作物轮耕时，选择一种既有利于均衡利用土壤养分和防治病、虫、草害；能有效地改善土壤的理化性状，调节土壤肥力，又能吸附或富集重金属的植物。从而减少其对环境和人类健康的风险。

4 植物修复技术的展望

植物修复技术是一种支持可持续性发展的环境修复技术，并以其高效、经济、清洁、美观等优势解决了环境中的持久性污染物问题，占领了世界重金属污染土壤的修复市场。植物修复技术虽然也存在一些诸如生物量小、影响因素较多等不足。但通过适当的强化措施可以使其扬长避短，更好地为修复重金属污染土壤服务。今后很长一段时间植物修复的研究热点仍将集中在超富集植物的筛选与优化上。为提高植物修复效率可以尝试将植物修复技术和其它修复技术联合以发挥各自的优势。例如：化学试剂加强、电刺激、磁感应等，这将有助于拓展植物修复的实施领域和应用前景。

我国土壤重金属污染的来源更加广泛，污染形态日趋多样。重金属污染土壤的面积在逐渐扩大，程度在不断加深，急切需要有成熟高效的植物修复技术加以市场化应用。虽然我国对植物修复的研究起步较晚，但我国是一个植物资源丰富的国家，植物类型众多，通过大量的筛选工作肯定能找到适合本土推广种植的超富集植物。加上丰富的农业经验和传统的精耕细作，对重金属污染土壤植物修复的大规模使用将会起到更大的促进作用[6]。

参考文献：

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[2] 肖鹏飞，李法云 等.土壤重金属污染及其植物修复研究[J].辽宁大学学报（自然科学版），2004（31）.

[3] 高利娟，蒋代华 等.重金属污染土壤的植物修复及展望[J].甘肃农业，2006（4）.

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土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分[1-2]。随着近年来经济发展，工农业生产不断扩大，所产生的废水和废渣也不断增多，不但破坏地表植被，而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2，000万公顷，约占总耕地面积的1/5，其中工业“三废”污染耕地1，000万公顷，污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。

1. 土壤重金属污染的定义

在自然界，重金属以各种形态存在，常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等；其中既有对生命活动所需要的微量元素，如锰、铜、锌等；但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用，主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上，约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。

土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属累积到一定程度，含量明显高于背景，并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素，如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此，只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度，作物才表现出受毒害症状，或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值（GB15618-1995）[10]。

2. 土壤中重金属的来源、种类

土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展，重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出，部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲，土壤重金属污染源较广泛，即有自然来源，又有包括人类活动带入土壤的部分，目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。

2.1 污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺，部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源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。城市生活污水中重金属含量虽然不多，但由于我国工业发展迅速，许多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Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上，往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重，远离污染源头和城市工业区，土壤几乎不受污水中的重金属污染。

污灌在北方比较严重，因为我国北方比较干旱，水资源短缺严重，并且许多大城市都是重工业大城市，所以农业用水更加紧张，污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计，我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小，仅占6%，其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加，而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒；鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著，污染严重；用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。

2.2 农药和化肥污染

农药和化肥是重要的农用物资，对农业生产发展起到重要的推动作用，但如果不合理施用，则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素，过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素，其中氮、钾肥料含量相对较低，而磷肥中则含有较多的有害重金属，另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥，都可能导致土壤中重金属的污染。

2.3 矿山开采和冶炼加工

我国重金属矿产相对丰富，在金属矿山的开采、冶炼过程中，会产生大量废渣及废水，而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中，便可直接地造成土壤重金属污染，这在我国南方地区表现得尤为突出。

3. 重金属污染的特点及危害

3.1 重金属元素污染土壤的主要特点

在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分：一是土壤环境中重金属自身的特点，二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下：（1）形态变换较为复杂，重金属多为过渡元素，有着较多的价态变化，且随环境Eh，pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同；（2）有机态比无机态的毒性大；（3）毒性与价态和化合物的种类有关；（4）环境中的迁移转化形式多样化；（5）生物毒性效应的浓度较低；（6）在生物体内积累和富集；（7）在土壤环境中不易被察觉；（8）在环境中不会降解和消除；（9）在人体内呈慢性毒性过程。（10）土壤环境分布呈区域性；

过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变，重金属不易被土壤微生物降解，可在土壤中累积，也可通过食物链在人体内积累，危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染，就很难彻底消除，污染物还会向地下水和地表水中迁移，从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。

3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]

（1）土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺；（2）土壤污染给农业发展带来很大的不利影响；（3）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；（4）土壤污染严重危及后代人的利益，不利于可持续发展；（5）土壤污染造成严重的经济损失；（6）土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁；（7）土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4. 对重金属污染的防治及修复

4.1 对土壤污染的预防

目前，仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法，但控制污染源，是防止土壤污染的根本措施之一，同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源，即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度，通过土体自身的净化作用，降低污染。

（1）控制和消除工业“三废”

尽量利用循环无毒工艺，减少和消除重金属污染物的排放，对工业“三废”进行回收改善，使其化害为利，并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度，使之符合排放标准。

（2）土壤污灌区的监测和管理

在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制，监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化，避免引起土壤污染。

（3）合理施用化肥和农药

对于农药和化肥的施用，应以环保无毒为准则，禁止或限制使用高残留农药，大力发展高效、低毒、低残留农药，发展生物防治措施。为保证农业的增产，合理施用化学肥料和农药是必需的，但需控制好施用量，否则会造成土壤或地下水的污染。

（4）土壤容量和土壤净化能力的提高

在农业生产过程中，施用有机肥，改良松散型沙土，改善土壤胶体的种类和数量，增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量，从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属，提高土壤净化能力。

4.2 土壤中重金属污染的修复方法

（1）工程措施

工程治理措施是指在土壤环境中，用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土，换土，翻土，淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底，但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较容易引起土壤肥力效果降低。

（2）生物措施

生物治理是指利用能够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理，微生物治理，植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小，而缺点是在短期内不易得到治理效果。

（3）化学措施

化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术，目前，在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量，改变pH、Eh和电导等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显，而缺点是容易再度活化。

（4）农业措施

农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法，得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分，选择合适的农药、化肥，增施有机肥，选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高，而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。

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