時間：2024-01-26 14:34:50
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇重金屬污染的措施，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞 重金屬污染；農(nóng)作物；影響；應(yīng)對措施
中圖分類號 X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）15-0247-01
重金屬是指比重在4.0以上（大概60種）或比重在5.0以上（45種）的元素，而對于農(nóng)田土壤中重金屬污染，主要是指具有生物毒性且對農(nóng)作物易造成污染的鉛、鎘、銅、鋅、鎳、鉻等重金屬[1-5]。一般情況下，重金屬是以環(huán)境可適的濃度廣泛分布于自然界中。但隨著社會的發(fā)展以及人類活動的加劇，包括對采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等活動的日益增多，造成鉛、汞、鎘、鈷等生物毒性顯著的重金屬元素及其化合物進入大氣、水、土壤中，隨著時間的推移，在生物體中存留、積累和遷移，從而引起更嚴(yán)重的污染問題，對環(huán)境造成不可逆的危害[6-9]。
1 農(nóng)作物污染來源
1.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中農(nóng)藥及化肥的使用
農(nóng)藥及化肥的使用保證了農(nóng)作物的產(chǎn)量，但與此同時也帶來了環(huán)境污染的負(fù)面效果。其中由于農(nóng)田長期、廣泛地使用農(nóng)藥，已異化了害蟲、草的耐藥性，進而促使農(nóng)藥的藥量不斷加大，造成惡性循環(huán)，對環(huán)境、農(nóng)作物以及人類都造成了更深層次的傷害。與此同時，為了追求更高的農(nóng)作物產(chǎn)量，大量并且更加頻繁地使用化肥，造成了重金屬在農(nóng)作物體內(nèi)的富集，使得重金屬含量不斷攀升。如汞主要來自含汞的廢水和不恰當(dāng)?shù)墓喔?，鎘、鉛污染主要來自農(nóng)用塑料薄膜中的熱穩(wěn)定劑等，銅、鋅污染主要來源于有機肥、化肥和農(nóng)藥的使用。馬耀華等人通過對上海地區(qū)菜園土的研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過一個種植期的施肥后，農(nóng)作物體內(nèi)的鎘含量從0.10 mg/kg攀升至0.32 mg/kg。
1.2 工業(yè)污染
工業(yè)污染對于農(nóng)作物的危害形式則體現(xiàn)在2個方面：一是工業(yè)、礦業(yè)廢水以及棄渣的排放。工業(yè)污水和工業(yè)棄渣是重金屬的重要載體。尤其是對于一些金屬冶煉廠等高污染企業(yè)，廢渣、廢水中的重金屬含量極高，若未經(jīng)處理就隨意堆放或直接混入土壤則會對生態(tài)環(huán)境造成非常大的危害。二是工礦企業(yè)排放的煙塵上吸附著大量的重金屬，導(dǎo)致重金屬以氣溶膠的形式進入大氣，經(jīng)過大氣的降水等形式的干濕沉降進入到土壤中去，從而對農(nóng)作物造成污染。因此，在農(nóng)業(yè)土壤中，工礦企業(yè)周圍的土壤中重金屬含量一般會較其他地區(qū)高很多，因而污染也嚴(yán)重很多。
1.3 大氣污染
李其林等人通過研究表明：鉛、鎘、汞、砷與大氣污染有直接的關(guān)系。如鉛可來源于汽車含鉛汽油燃燒后排放的尾氣、輪胎中添加的鋅以及發(fā)動機及車體零部件中的銅經(jīng)過磨損后進入環(huán)境中等。Viard et al發(fā)現(xiàn)造成公路兩側(cè)表層土壤和植物發(fā)生重金屬污染的主要途徑是機動車釋放的重金屬微粒在近路側(cè)發(fā)生沉降。Garcia et al通過對公路兩側(cè)土壤和植物中鉛、鎘、鋅、銅等含量的測定，認(rèn)為道路兩側(cè)重金屬污染的主要來源是機動車，并提出在公路長期運營前提下路側(cè)土壤會發(fā)生顯著的重金屬累積等觀點。Nabul et al通過研究認(rèn)定高速公路兩側(cè)土壤和葉菜類蔬菜中存在重金屬累積和污染。劉廷良等研究發(fā)現(xiàn)，路兩旁的土壤中鋅的重要來源即為汽車輪胎添加劑中的鋅。目前，我國城市化進程迅速推進，機動車等交通工具數(shù)量激增，因此其排放至大氣中的污染物質(zhì)也日益增加，從而導(dǎo)致重金屬在道路附近的農(nóng)業(yè)土壤中累積。生物毒性顯著的重金屬元素如鉛、鎘等，隨著公路運營過程而長期存在，對人體健康安全存在著潛在影響。
2 重金屬對農(nóng)作物的危害機理
土壤酶是土壤中一種生物化學(xué)反應(yīng)的生物催化劑。在多數(shù)情況下，土壤酶是以復(fù)合體的形式吸附在土壤膠體顆粒表面，只有部分會溶解于土壤的溶液中。在土壤中的各種生物化學(xué)反應(yīng)過程都有土壤酶參加，如動植物殘體和微生物殘體的分解過程，腐殖質(zhì)的分解及其合成有機化合物的水解與轉(zhuǎn)化過程，還有某些無機化合物的還原、氧化反應(yīng)等等。土壤酶的活性能夠反映出某一種土壤在特定狀況下生物化學(xué)過程的相對強度。因此，測定相應(yīng)酶的活性，可以間接了解某種物質(zhì)在土壤中的轉(zhuǎn)化情況。
依據(jù)相關(guān)研究可知，土壤酶活性的大小與重金屬的污染程度存在一定的相關(guān)性。土壤中的許多酶大部分是由微生物分泌的，并且它們和微生物共同參與土壤中物質(zhì)與能量的循環(huán)。Kandeler et al通過對土壤中13種酶的研究發(fā)現(xiàn)，與土壤中碳循環(huán)有關(guān)的酶受到重金屬的抑制較小，而與土壤氮、磷、硫循環(huán)有關(guān)的酶受到重金屬抑制作用比較明顯。同時，Kuperman et al的研究成果指出：隨著重金屬濃度的增加，幾乎所有的土壤酶活性明顯降低了10～50倍。生物酶一般為蛋白質(zhì)，而重金屬可與蛋白質(zhì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，使得蛋白質(zhì)變性沉淀，因而酶也就失去活性。有研究者將在金屬冶煉廠及化工廠等高污染企業(yè)附近的受到重金屬污染的土壤與未被污染的土壤相比，土壤中脫氫酶、蛋白酶、堿性磷酸酶及硫酸酯酶的活性均受到了明顯的抑制。
3 重金屬對農(nóng)作物危害的表現(xiàn)形式
對于重金屬元素含量超標(biāo)的地區(qū)則會引起植物生理功能的紊亂、營養(yǎng)不均衡，最終使植物枯萎甚至死亡。此外，汞、砷能夠有效地減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動，影響氮元素的供應(yīng)。重金屬在農(nóng)田土壤系統(tǒng)中的污染過程具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點，不容易被人所發(fā)現(xiàn)，這樣會使危害更加嚴(yán)重，農(nóng)田重金屬污染不僅會使土壤中的肥力下降，導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量減少，而且會通過食物鏈最終危害人類的健康。重金屬還會對生殖障礙造成影響，影響胚胎的正常發(fā)育，威脅兒童和成人的身體健康等。
4 應(yīng)對措施
4.1 化學(xué)方法
治理重金屬污染的化學(xué)方法可歸納為2種。一是土壤解毒劑的研發(fā)與應(yīng)用。土壤解毒劑是一種以凝灰?guī)r為主要材料的合成硅，它除含有鈣和硅這2種元素之外，還含有少量的鐵、錳、鎂及鉀等，可對土壤中殘留的農(nóng)藥進行無害化處理，同時農(nóng)藥在分解后的產(chǎn)物又能促進細(xì)菌的繁殖，對被重金屬污染的土壤起到一個輕度進化的作用。二是檸檬酸的研制。美國能源部下屬的Brookhaven National Laboratory的科學(xué)家發(fā)明了一種檸檬酸。該種酸能夠有效地從土壤和垃圾中分離出生物毒性顯著的重金屬污染物，并隨之將其轉(zhuǎn)變成為有具有可利用價值的物質(zhì)。該種新方法幾乎可以清除土壤和垃圾中所有的具有顯著生物毒性的重金屬鎘、鉛、鋅、銅以及放射性物質(zhì)比如鈾、鉑、鉆、艷、鍶等。經(jīng)過該種檸檬酸的處理后，土壤中具顯著生物毒性的重金屬可大大減少。
4.2 生物技術(shù)
利用生物方法凈化土壤這一農(nóng)作物的生長載體中的復(fù)合污染，在現(xiàn)如今對于土壤污染防治與修復(fù)，生物修復(fù)技術(shù)得到廣泛的推崇。日本往原公司研制出利用生物技術(shù)迅速凈化土壤復(fù)合污染的技木，即在污染的土壤中混入肥料和微量的無害酸，從而使受到污染而失去活性的土壤恢復(fù)固有的呼吸作用。然后通過迅速消耗土壤中的氧而形成強烈的還原效應(yīng)，達(dá)到治理污染修復(fù)農(nóng)作物生長環(huán)境的目的。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 環(huán)境保護部.GB15618-2008土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.
[2] SANKAM，STRNADM，VONDRA J，et al.Sources of Soil and Plant Contamination in an Urban Environmentand Possible As sessment Me-thods[J].International Journal of Environmental Analytical Chemistry，1995（59）：327-343.
[3] 徐慶.上海郊區(qū)農(nóng)業(yè)地土壤重金屬污染研究與溯源[D].上海：東華大學(xué)，2008.
[4] 李軍輝，盧瑛，尹偉，等.佛山市某工業(yè)區(qū)周邊蔬菜重金屬富集特征的研究[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，29（4）：17-20.
[5] NICHOLSON F A，CHAMBERS B J，JRWILLIAMS.Heavy Metals Con-tents if Livestock Feeds and Animal Manures in England and Wales[J].Bioresource Technology，1999（70）：23-31.
[6] 楊國義，張?zhí)毂?，萬洪富，等.廣東省典型區(qū)域農(nóng)業(yè)土壤中重金屬污染空間差異及原因分析[J].土壤，2007，39（3）：387-392.
[7] 劉善江，李國學(xué).高碑店污泥農(nóng)用肥效及重金屬污染防治[J].華北農(nóng)學(xué)報，1999，14（1）：118-122.
關(guān)鍵詞 蔬菜；重金屬；污染；防治措施；廣東東莞
中圖分類號 X56 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）13-0227-01
東莞市位于廣東省中南部，屬珠江、東江沖積平原，土地肥沃，有豐富的土地、森林資源，瀕臨南海，地處北回歸線以南，屬于南亞熱帶海洋性氣候，年平均氣溫22.3 ℃，降水量1 780.4 mm，日照量1 780.4 h，具有良好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候條件。蔬菜在東莞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了極其重要的地位，一直以來是我國供港蔬菜的生產(chǎn)和出口基地，2014年東莞蔬菜的播種面積保持在2萬hm2左右，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大量工廠產(chǎn)生的廢氣廢水致使蔬菜中重金屬檢出率很高[1]。蔬菜重金屬污染問題不僅影響了東莞市蔬菜出口和菜農(nóng)收入，還影響消費者的健康。本文在綜述東莞蔬菜重金屬污染狀況的基礎(chǔ)上，提出生產(chǎn)過程中的多種防治措施。
1 蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀
近年來，東莞城市化和工業(yè)化快速發(fā)展，大量工廠的出現(xiàn)，給農(nóng)業(yè)土壤帶來了嚴(yán)重的污染過，特別是土壤重金屬污染。經(jīng)過調(diào)查，珠江三角洲典型地區(qū)中山市與東莞市鉛、鎘的污染比較嚴(yán)重，平均有13.2%的蔬菜樣品中鉛與鎘的含量超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的允許量[2]。土壤中鎘污染為5種重金屬中最嚴(yán)重，平均污染指數(shù)超過警戒線4倍，為嚴(yán)重污染等級[1]。東莞市菜地土壤整體受到了輕度的重金屬污染，以西北部污染較為嚴(yán)重，東北部污染最輕[3]。東莞市土壤中主要受到Cd和Hg污染，許多蔬菜對重金屬都有積累能力，例如芥蘭對汞和鉻積累的能力較強，空心菜、白菜和油菜對鉛、鎘的積累能力強。
2 蔬菜重金屬污染來源
2.1 大氣污染
東莞市有一些大型的蔬菜基地位于交通繁忙地帶或毗鄰高速公路。大氣污染主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放。大量的有害氣體和粉塵中含有重金屬。氣體中的重金屬經(jīng)過自然沉降和水沉降進入土壤。污染物以二氧化硫、煙塵和粉塵為主，其次還有氮氧化物、一氧化碳、硫化氫、氟、鉛等。
2.2 水污染
東莞市的蔬菜用地環(huán)境受到周邊企業(yè)工業(yè)“三廢”、城鎮(zhèn)生活垃圾和農(nóng)業(yè)垃圾等涌入河道，使得河道里的水資源受到污染，污水中的重金屬隨著灌溉進入農(nóng)田。
2.3 土壤污染
土壤污染表現(xiàn)在肥料元素積累過多、多種重金屬污染嚴(yán)重、農(nóng)藥和有機物污染物殘留量高等方面。過度施肥造成土壤酸化，導(dǎo)致土壤鹽漬化，土壤中的污染物主要包括Hg、Cd、As、Zn、Pb等重金屬。
3 防治措施
隨著社會的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出。蔬菜重金屬污染具有潛伏性、地域性、長期性、難治理性等特點，其防治應(yīng)堅持“預(yù)防為主，防治結(jié)合、綜合治理”的基本方針。針對東莞蔬菜重金屬污染提出幾點防治措施。
3.1 合理規(guī)劃蔬菜生產(chǎn)基地
隨著社會工業(yè)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平不斷提高，工業(yè)產(chǎn)區(qū)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)不斷向郊區(qū)轉(zhuǎn)移。蔬菜生產(chǎn)基地應(yīng)該遠(yuǎn)離工業(yè)產(chǎn)區(qū)和城市生活污染區(qū)，選擇環(huán)境較好的地區(qū)作為蔬菜生產(chǎn)基地。除此之外，對基地的環(huán)境要進行實時動態(tài)監(jiān)測與評價。
3.2 隔絕污染源，控制重金屬流入食物鏈
治理重金屬污染問題，首先最重要的是從源頭上做起，控制和消除污染源。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，減少化肥和農(nóng)藥的使用量，減少其在土壤中的殘留。此外，對于用來灌溉的水源，要制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，禁止使用污水進行灌溉。土壤中的重金屬主要通過植物的吸收積累，進而通過食物鏈對人體造成危害。因此，控制植物對重金屬的吸收，可減少其在植物可食部分的積累量。
3.3 根據(jù)不同蔬菜累積重金屬的能力，合理布局
對于不同區(qū)域主要污染重金屬，篩選出選擇可食部分低累積重金屬的蔬菜作物或?qū)ξ廴局亟饘儆袕娍剐缘氖卟似贩N栽培，并合理安排茬口進行輪作。
3.4 改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤重金屬污染的抵抗能力
從源頭上改善土壤的組成與結(jié)構(gòu)，從而減少土壤中的重金屬，降低作物對重金屬的吸收累積量。改變土壤中重金屬的存在形態(tài)，如增加有機肥的使用量，可增加土壤膠體對重金屬的吸附能力，使得重金屬元素不易被作物吸收，也可促使土壤中某些重金屬的形態(tài)發(fā)生變化，從而有效降低其毒性[4]。
4 參考文獻(xiàn)
[1] 張沖.東莞蔬菜產(chǎn)區(qū)重金屬污染調(diào)查評價及土壤環(huán)境因子相關(guān)性分析[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.
[2] 黃勇，郭慶榮，任海，等.珠三角洲典型地區(qū)蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀研究：以中山市和東莞市為例[J].生態(tài)環(huán)境，2005，14（4）：559-561.
土壤微生物重金屬污染
0引言
所謂土壤重金屬污染是指由于人類活動，使重金屬含量明顯高于原有含量，并造成環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。面對土壤重金屬污染的加劇，迫切需要監(jiān)測和防治重金屬污染的有效措施。近幾年興起的微生物修復(fù)，引起人們越來越多的關(guān)注。
1重金屬對土壤微生物生物量的影響
土壤微生物生物量在一定程度上能代表參與調(diào)控土壤中能量和養(yǎng)分循環(huán)以及有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的對應(yīng)微生物的數(shù)量。Dar研究指出砂壤土、壤土和粘土中施用0.75%的污泥，土壤微生物生物量碳增加7%-18%左右，砂壤土中增加較明顯，壤土和粘土中則較少。Khan等試驗研究了鎘和鉛對紅壤中微生物的影響，當(dāng)其濃度分別為30 ng/g和150 ag/g時導(dǎo)致生物量顯著下降。
2重金屬對微生物活性的影響
2.1重金屬污染對土壤基礎(chǔ)呼吸的影響
土壤呼吸是土壤與大氣交換CO2的過程，是土壤碳素同化和異化平衡的結(jié)果。Fliebbach等報道在土壤中施人含低濃度重金屬和高濃度重金屬的淤泥時，其土壤呼吸強度會隨著重金屬濃度的增加而上升。Chander等研究認(rèn)為，含高濃度重金屬的土壤中微生物利用有機碳更多地作為能量代謝，以CO2的形式釋放，而低濃度重金屬的土壤中微生物能更有效地利用有機碳轉(zhuǎn)化為生物量碳。
2.2重金屬污染對土壤酶的影響
酶是一種生物催化劑，土壤中進行的各種生物化學(xué)過程，都是在酶的參與下實現(xiàn)的。Marzador等研究指出，在Pb污染土壤中脫氫酶活性的大小明顯地受土壤水分含量的影響，但土壤水分變化對磷酸酶活性的影響不十分明顯。因此，磷酸酶活性被認(rèn)為是評價Pb污染土壤的一種較為合適的指標(biāo)。
2.3重金屬污染對土壤生化作用過程的影響
通常把土壤生化作用強度作為土壤微生物活性的綜合指標(biāo)之一。Wilke研究了幾種重金屬和非重金屬污染物（如Cd、Cr、Pb）如對氮素轉(zhuǎn)化的長期影響，發(fā)現(xiàn)除Se和Sn外，其它污染物均能抑制有機氮素的礦化作用。重金屬污染引起微生物體內(nèi)代謝過程的紊亂，也影響微生物的代謝功能，而微生物生理生化反應(yīng)必然影響到土壤的生化過程，改變了土壤的質(zhì)量狀況。
3土壤重金屬污染的微生物修復(fù)
微生物本身及其產(chǎn)物都能吸附和轉(zhuǎn)化重金屬。微生物還可以通過直接、間接的代謝活動溶解重金屬離子。代謝產(chǎn)生的有機酸和氨基酸可溶解重金屬及含重金屬的礦物，也可以加速重金屬元素從風(fēng)化殼中的釋放。
鑒于土壤微生物本身對重金屬的吸附和轉(zhuǎn)化，國內(nèi)外已經(jīng)開展了對微生物的金屬抗性和生物修復(fù)的可行性研究，并將此技術(shù)應(yīng)用于實踐。這必將緩解土壤重金屬污染的嚴(yán)重局面，帶來健康的環(huán)境。充分利用微生物在土壤修復(fù)方面的特性，加強微生物修復(fù)的綜合技術(shù)的研究，是治理不同重金屬污染土壤的有效措施。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳懷滿.土壤-植物系統(tǒng)中的重金屬污染[M].北京：科學(xué)出版社， 1996.
[2]蔣先軍，駱永明，趙其國.重金屬污染土壤的微生物學(xué)評價[J].土壤，2000， 32，（3）： 130-134.
[3]王嘉，王仁卿，郭衛(wèi)華.重金屬污染對土壤微生物學(xué)影響的研究進展[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，1：101-104.
[4]Dar G H. Impact of lead and sewage sludge on soil microbial biomass and carbon and nitrogen mineralization. Environmental Contamination Toxicology， 1997， 58： 234-240.
[5]Khan K S.Effect of cadmium， lead on size of microbial bio-mass [J].Pedosphere， 1998， 8：27-32.
[6]Fliebbach A.， Martens R.， Reber H. Soil microbial biomass and activity in soils treated with heavy metal contaminated sewage sludge. Soil Biology and Biochemistry， 1994， 26： 1201-1205.
[7]Chander K.， Brookes P C. Synthesis of microbial biomass from added glucosein metal-contaminatedandnon-contaminatedsoilsfollowingrepeatedfumigation.SoilBiologyand Biochemistry， 1992， 24： 613-614.
關(guān)鍵詞：金屬礦山；土壤重金屬污染；現(xiàn)狀；修復(fù)措施
中圖分類號： TD21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
礦產(chǎn)資源作為人們生產(chǎn)生活的基本，這種資源的開發(fā)利用為發(fā)展國民經(jīng)濟起到重要推動力的同時，也引發(fā)了比較嚴(yán)峻的環(huán)境問題。我國部分地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的金屬礦山被開采，隨著礦山開采年份的延長，礦山周邊土壤環(huán)境中重金屬污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，并逐漸為人們所關(guān)注，一旦土壤環(huán)境中的重金屬積累到一定程度就會引起土地退化、地表水和地下水污染，并通過植物進入食物鏈被人或動物攝取，危害人體健康。因此，有必要對這一問題進行密切關(guān)注，并采取相應(yīng)的防治措施。
1、金屬礦山土壤重金屬污染和危害
1.1金屬礦山土壤重金屬污染的來源
金屬礦山周邊土壤中的重金屬, 除本身由于地球化學(xué)作用而可能造成背景值偏高外,其它則主要來源于金屬礦產(chǎn)開采、洗選、運輸?shù)冗^程中廢氣、廢水的排放及固體廢物的堆放。露采或坑采的鉆孔、爆破和礦石裝載運輸?shù)冗^程產(chǎn)生的粉塵和揚塵中含有大量的重金屬, 經(jīng)過雨水的淋溶進入周邊土壤；廢水主要包括礦坑水，選礦、冶煉廢水及尾礦池水等，廢水以酸性為主, 以含有大量重金屬及有毒、有害元素為特征。有色金屬工業(yè)固體廢棄物主要是指在開采過程中產(chǎn)生的剝離物和廢石, 以及在選礦過程中所排棄的尾礦，這些固體廢物若在露天堆放，容易迅速風(fēng)化，并通過降雨、酸化等作用向礦區(qū)周邊擴散, 從而導(dǎo)致土壤重金屬污染。
1.2金屬礦山土壤重金屬污染的影響
土壤重金屬污染的影響主要體現(xiàn)在以下三點：首先，淋溶作用。是指在降水的淋溶作用土壤中的重金屬向下滲透到深層土壤或地下水層。其次，被人或動物的吸入。由于受污染的土壤直接暴露在環(huán)境中，人或動物就會通過土壤顆粒物等形式直接或間接地吸入到體內(nèi)。從而損壞人或動物健康。最后，就是通過植物吸收利用進入食物鏈，進而對食物鏈上的生物產(chǎn)生毒害。
1.3金屬礦山土壤重金屬污染的特點
與其它污染形態(tài)有所不同的是, 金屬礦山含重金屬廢棄物種類繁多，并且土壤重金屬污染有其自身特點，對環(huán)境的危害方式和污染程度都不一樣，主要表現(xiàn)為:第一點，土壤重金屬污染往往要通過對土壤及農(nóng)作物樣品進行監(jiān)測后才能確定，具有滯后性和隱蔽性。第二點，重金屬在土壤中不容易遷移、擴散和稀釋，很容易在土壤中不斷積累而超標(biāo)，具有累積性。第三點，重金屬污染的自然降解是非常困難的, 積累在土壤中的重金屬很難靠稀釋作用和自凈作用來消除，具有難治理性和不可逆性。
1.4金屬礦山土壤重金屬污染的危害
土壤被污染后，大部分污染物質(zhì)能較長時間存在于土壤環(huán)境中,難以消除，易被人們所忽視。土壤重金屬污染的主要危害包括:首先，影響植物生長。土壤中的重金屬通過雨水淋溶作用向下滲透, 不僅會導(dǎo)致地下水的污染，還會被金屬礦山周圍的植物吸收，影響植物的生長發(fā)育。其次，危害人體健康。受污染的土壤直接暴露在環(huán)境中,為人或動物所吸收后，會嚴(yán)重危害人體健康。最后，降低土壤的生態(tài)功能。重金屬污染能明顯影響土壤的理化性質(zhì)，進而降低土壤微生物量和活性細(xì)菌量，減少土壤系統(tǒng)中的生物多樣性, 從而影響土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。
2、金屬礦山土壤重金屬污染的治理途徑
2.1物理方法
物理修復(fù)是借助物理手段去除土壤中污染物的技術(shù)。分為熱力修復(fù)、蒸汽浸提修復(fù)等熱處理，及 電動力學(xué)修復(fù)、壓裂修復(fù)、穩(wěn)定化修復(fù)、物理分離修復(fù)工程措施法。一般情況下，熱處理法主要針對汞污染，效果比較明顯，但工程量較大，耗能較多，且易使土壤有機質(zhì)和土壤水遭到破壞。而工程措施是利用外來重金屬多富集在土壤表層的特性，去除受污染的表層土壤后，將下層土壤耕作活化或用未被污染活性土壤覆蓋，從而將耕作層土壤中的重金屬濃度降至臨界濃度以下。
2.2物理化學(xué)方法
物理化學(xué)方法通常分為三種：一種是電動修復(fù)法。這是一門新的經(jīng)濟型土壤修復(fù)技術(shù)，在不攪動土層的基礎(chǔ)上，在包含污染土壤的電解池兩側(cè)施加直流電壓形成電場梯度,土壤中的重金屬通過電遷移、電滲流或電泳的途徑被帶到位于電解池兩極的處理室中并通過進一步的處理，從而實現(xiàn)污染土壤樣品的減污或清潔。一種是土壤淋洗法。是指利用有機或無機酸等淋洗液將土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移至液相中,再把富含重金屬的廢水進一步回收處理。一種是玻璃化技術(shù)法。對某些特殊重金屬利用電極加熱將重金屬污染的土壤熔化，冷卻后形成比較穩(wěn)定的玻璃態(tài)物質(zhì)。
2.3化學(xué)方法
化學(xué)修復(fù)是利用加入到土壤中的化學(xué)修復(fù)劑石灰、 沸石、 鈣鎂磷肥等與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有效降低重金屬的水溶性、 擴散性和生物有效性,促使土壤中的重金屬元素轉(zhuǎn)化為難溶物，從而使污染物被降解或毒性被去除或降低的修復(fù)技術(shù)。
2.4農(nóng)業(yè)方法
農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)是近幾年新興的修復(fù)技術(shù)，是因地制宜地調(diào)整一些耕作管理制度，在重金屬污染土壤中種植不進入食物鏈的植物，選擇能降低土壤重金屬污染的化肥，或增施能夠固定重金屬的有機肥等措施來降低土壤重金屬污染，從而改變土壤中重金屬的活性，降低其生物有效性，減少重金屬從土壤向作物的轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到減輕其危害的目的。
2.5生物方法
污染土壤的生物修復(fù)分為植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)和動物修復(fù)技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)是指利用自然生長或遺傳工程培育的植物及其共存微生物體系，清除污染物的一種環(huán)境治理技術(shù)。微生物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中某些微生物的生物活性對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，把重金屬離子轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物，從而降低土壤中重金屬的毒性。動物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中某些動物能吸收重金屬的特性，在一定程度上降低污染土壤中重金屬含量。與其它治理重金屬污染的技術(shù)相比生物修復(fù)技術(shù)設(shè)施較簡便、投資較少、無二次污染，但是治理效率低。
3、今后的發(fā)展方向
在各種修復(fù)技術(shù)中，工程修復(fù)技術(shù)雖然效果好，但費用昂貴，難以用于大規(guī)模污染土壤的改良，而且常常導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、生物活性下降和土壤肥力退化。而農(nóng)業(yè)措施雖然周期長，但只適用于輕度污染的土壤。生物修復(fù)費用低廉，而且能帶來一定的經(jīng)濟效益，還具有一定的生態(tài)效益，是一種較為理想的方法，但也存在著對土壤肥力、氣候、水分、鹽度等自然和人為條件要求嚴(yán)格、對一種或兩種重金屬選擇性修復(fù)等問題。植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興高效、綠色廉價的生物修復(fù)途徑，現(xiàn)已被科學(xué)界和政府部門認(rèn)可和選用，并逐步走向商業(yè)化。盡管存在上面這些難點， 重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興的環(huán)境友好型修復(fù)技術(shù)，在今后環(huán)境污染治理中有望發(fā)揮不可替代的作用。
4、結(jié)語
近年來，我國金屬礦業(yè)迅速發(fā)展，所造成的重金屬污染日益加劇，而現(xiàn)有的重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)很多雖然很多，但都有其局限性，難以達(dá)到預(yù)期效果，因此，還需要將多種修復(fù)技術(shù)科學(xué)地結(jié)合起來綜合應(yīng)用，取長補短，才能達(dá)到更好的效果。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：重金屬土壤 生態(tài)治理 示范
1 概述
土壤是國家最重要的自然資源之一，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。近年來，隨著工礦業(yè)的迅速發(fā)展，土壤重金屬污染已日益嚴(yán)重，危及人類健康，已成為不可忽視的環(huán)境問題。
目前我國土壤污染的總體形勢相當(dāng)嚴(yán)峻。一是土壤污染程度加劇。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國受污染的耕地約有1.5億畝，污水灌溉污染耕地3250萬畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬畝，合計約占耕地總面積的1/10以上。二是土壤污染危害巨大。據(jù)估算，全國每年遭重金屬污染的糧食達(dá)1200萬噸，造成的直接經(jīng)濟損失超過200億元。土壤污染造成有害物質(zhì)在農(nóng)作物中積累，并通過食物鏈進入人體，引發(fā)各種疾病，最終危害人體健康。土壤污染直接影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，最終將對生態(tài)安全構(gòu)成威脅。三是土壤污染防治基礎(chǔ)薄弱，土壤污染尤其是重金屬污染治理成本高且很難徹底根除。
廣西是經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)，特別是山區(qū)，人多地少，土地資源非常珍貴，礦區(qū)的土壤被污染后給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來了嚴(yán)重影響，要解決歷史遺留的土壤重金屬污染問題，需要大量的資金，地方政府和農(nóng)民都難以承受。因此以生物修復(fù)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，研究對廣西重金屬污染土壤進行安全高效的生態(tài)治理模式，創(chuàng)建適合于廣西經(jīng)濟和環(huán)境條件的生態(tài)治理示范基地，為“十二五”廣西重金屬污染防控提供有力的技術(shù)支撐十分必要的。
2 系統(tǒng)分析與設(shè)計
廣西西南部土壤屬于赤紅壤，呈酸性至強酸性。在酸性條件下重金屬的生物有效性比堿性條件下高，且土壤酸性也不利于植物生長。如何讓土壤中的重金屬最快最多的遷移至植物地上部分，是植物修復(fù)生態(tài)處理技術(shù)的核心和關(guān)鍵，其中涉及土壤，土壤微生物和植物三者的相互作用。土壤的重金屬污染種類和程度，土壤的酸堿度，土壤的養(yǎng)分等基本理化性質(zhì)，包括土壤中的微生物種類等，均對植物吸收和積累重金屬產(chǎn)生直接的影響。對植物來說，植物生長速度和地上部生物量，植物地上部對重金屬的積累機制等直接決定了植物修復(fù)的效果。針對廣西典型酸性土壤特征，本研究提出開發(fā)一套符合廣西地理氣候特點和經(jīng)濟發(fā)展水平的重金屬污染土壤生態(tài)處理技術(shù)，并建立示范工程。
主要研究內(nèi)容包括：示范點的土壤改良措施研究、植物的選定、大田試驗及土壤改良。
總體技術(shù)路線如下：
■
3 項目實施
根據(jù)調(diào)查結(jié)果，確定項目實施地點定于大新縣鉛鋅礦場區(qū)附近某一水稻田。試驗田面積約280m2。將示范地點的土壤采回，通過盆栽和小區(qū)試驗，選定重金屬超積累植物、低積累植物主栽品種及套種方式；篩選出合適的土壤改良措施。
大田試驗：在添加土壤改良劑石灰，泥炭，海泡石的基礎(chǔ)上種植東南景天，紅蛋和玉米，研究不同套種方式和不同改良劑對修復(fù)效果的影響。
在添加泥炭，有機肥，硫酸銨，尿素等不同N肥的基礎(chǔ)上種植東南景天，玉米和紅麻，研究不同套種方式和不同施肥方式對修復(fù)效果的影響。
3.1 土壤重金屬的去除效果：采用收獲植物地上部所帶走的重
金屬質(zhì)量占40cm表層土壤重金屬質(zhì)量之比來計算生態(tài)系統(tǒng)的清除率。2009年，通過石灰＋泥炭處理土壤，種植東南景天和玉米，該植物生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對Zn和Cd的清除率分別為1.4%和7.6%。2010年通過石灰＋泥炭處理土壤，種植東南景天和玉米，該植物生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)對Zn和Cd的清除率分別達(dá)到2.4%和5.2%。通過兩年兩次實驗，植物生態(tài)系統(tǒng)對該示范點的土壤Zn和Cd清除率可達(dá)3%以上。
在無進一步污染情況下，通過本項目的實施，預(yù)計將土壤Zn降低至農(nóng)田土壤安全標(biāo)準(zhǔn)需要25-30年，將土壤Cd降低至農(nóng)田土壤安全標(biāo)準(zhǔn)需要10-15年。
3.2 對生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)效果：本項目的示范點原先是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民
種水稻的水田。由于重金屬污染嚴(yán)重，由國家補貼已不讓繼續(xù)種植水稻。在春季雨水多發(fā)時節(jié)，土地表面有一些雜草生長。到夏季至秋冬季，雨水偏少，當(dāng)?shù)責(zé)o其他灌溉措施，土壤干旱時雜草不生，土壤嚴(yán)重，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成很大影響。通過本項目的實施，使植物全部覆蓋的土壤，減少水土流失，防止土壤粉塵進入空氣中，凈化當(dāng)?shù)乜諝?，美化環(huán)境，保持生態(tài)平衡，提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)
量。
3.3 增加農(nóng)民的經(jīng)濟收入：由于耕地荒置造成當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟收入減少。本項目通過套種紅麻和東南景天，可以在一定程度上增加一些經(jīng)濟收入。收獲的東南景天可用于提取次生產(chǎn)物－紅麻由于不是食用作物，其纖維中的重金屬積累量較低，不會造成食品安全危害。
4 結(jié)論與討論
通過本項目的實施，最終形成了一套適用于廣西酸性土壤特點和廣西經(jīng)濟發(fā)展條件的生態(tài)治理模式。
該模式包括以下三個方面：
一是土壤改良措施：受重金屬污染的土壤往往酸性強，土壤嚴(yán)重板結(jié)，營養(yǎng)成份低，因此在種植植物前必須對土壤進行改良。根據(jù)土壤的pH、板結(jié)情況及營養(yǎng)成分，添加以石灰、泥炭及有機肥按一定比例混合形成的土壤改良劑，從而改善土壤狀況，提高植物的存活率。將土壤改良劑施到土地上再通過機器深翻，把土壤改良劑與土壤顆粒充分混勻，再適當(dāng)灌水平衡。
二是植物吸收技術(shù)：在土壤改良的基礎(chǔ)上，以東南景天為吸收和積累重金屬的關(guān)鍵植物，輔以低積累玉米或紅麻等經(jīng)濟作物與東南景天間套種，在實現(xiàn)修復(fù)功能的同時保證農(nóng)戶一定的經(jīng)濟收入。其中東南景天種植密度為15×15cm，玉米種植密度為40×50cm。玉米采用穴播，每穴2粒種子，一年兩季（根據(jù)各地實際情況而定）。種植的第一年，屬于東南景天養(yǎng)護期，僅收獲2次（10月及次年3月），第二年起每年可收獲東南景天3次（每年6月和10月及次年3月）。如果東南景天套種玉米，每年玉米可收獲2次（6月及10月），如果東南景天套種紅麻，每年紅麻收獲1次（10月）。生長期間，每次施適當(dāng)有機肥作為基肥，在生長1-2個月后可追施N肥或復(fù)合肥20公斤/畝。
三是收獲及處理方案：東南景天的收獲方式為離地面10公分以上割斷地上部分，曬干，交由相關(guān)部門處理。玉米需要做重金屬檢測，達(dá)標(biāo)部分可用于飼料或相關(guān)用途；若重金屬含量超出飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，只能用作生產(chǎn)生物燃料。紅麻若檢測達(dá)標(biāo)可用于麻類纖維等相關(guān)用途，若重金屬含量超標(biāo)則需交由相關(guān)部門處理。
綜上所述，本項目以廣西典型酸性土壤為研究對象，篩選出最佳的土壤改良措施和植物主栽品種及套種方式，利用土壤－微生物－植物自然生態(tài)系統(tǒng)自身的凈化和清除能力，開發(fā)一種全生態(tài)型治理土壤重金屬污染技術(shù)，并進行了大田試驗。通過兩年大田試驗結(jié)果證明，該技術(shù)可將土壤中Zn和Cd降低3％以上，達(dá)到考核指標(biāo)的要求。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄭喜坤，魯安懷等.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].土壤與環(huán)境， 2002，11(1):79-84.
[2]陳承利，廖敏.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進展[J].廣東微量元素科學(xué)，2004，11(10):1-8.
[3]王宏康.污染土壤修復(fù)技術(shù)介紹[J].環(huán)境保護，2000，5(4):61-72.
[4]陳志良，仇榮亮等.重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)[J].工程與技術(shù)，2001.8:17-19.
關(guān)鍵詞：危害 重金屬污染 土壤修復(fù)
土壤是地球表面的疏松表層，它是人類賴以生存的重要自然資源，并且在生態(tài)環(huán)境中占有重要地位。而近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展和鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市化，土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，由此會破壞人類生態(tài)環(huán)境，從而影響人們的健康，因此，土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)已成為一個研究熱點。
一、土壤重金屬污染的危害
隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，多種工業(yè)如采礦、冶煉、電鍍、廢電池處理、金屬加工等的排放以及農(nóng)業(yè)中各種農(nóng)藥，化肥的施用均是土壤重金屬污染的來源。據(jù)報道，全世界平均每年排放Hg約1.5萬噸，Cu 340萬噸，Mn 1500萬噸，Pb 500萬噸，Ni 100萬噸[1]。土壤重金屬污染具有污染面積達(dá)、積累時間長、不易被微生物降解、有明顯的生物富集作用等特點，被重金屬污染的土壤會嚴(yán)重影響到農(nóng)作物的生長和發(fā)育，從而導(dǎo)致農(nóng)作物的減產(chǎn)并污染農(nóng)作物。安志裝等人[2]研究發(fā)現(xiàn)鎘與巰基氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)合會引起氨基酸蛋白質(zhì)的失活，甚至使植物死亡。另外，土壤中的重金屬會被農(nóng)作物吸收并在農(nóng)作物體內(nèi)富集，通過食物鏈進入人體，從而嚴(yán)重危害人體健康。
二、土壤重金污染修復(fù)技術(shù)
1.物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)
1.1化學(xué)固化
化學(xué)固化法指的是通過在土壤中加入土壤固化劑來改變土壤的有機質(zhì)含量、礦物組成、pH值和Eh值等理化性質(zhì)，再經(jīng)重金屬的吸附或共沉淀作用來調(diào)節(jié)其在土壤中的移動性，從而降低其共生物有效性。固化劑將污染土壤中的重金屬固定后，不僅可以減少重金屬通過徑流和淋洗作用對地表水和地下水的污染，而且被污染的土壤還有可能重建植被[3]。雖然化學(xué)固化法可以固化土壤中的重金屬，但固化劑只是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，重金屬仍留在土壤中，因而該方法還有待進一步的研究探討。
1.2電動修復(fù)
電動修復(fù)是近年來快速發(fā)展的技術(shù)，其作用機理是將電極對插入被污染的土壤中，在通入微弱電流形成電場，使土壤中的重金屬在電場形成的各種電動力學(xué)效應(yīng)下定向移動，在電極區(qū)附近富集，從而將重金屬處理或分離。
對于低滲透的粘土和淤泥土的修復(fù)，電動修復(fù)是常用的技術(shù)。鄭喜坤等人[4]研究了電動修復(fù)技術(shù)對沙土中Pb2+、Cu3+等重金屬離子的去除效果，結(jié)果表明，重金屬離子的去除率達(dá)99%以上。電動修復(fù)技術(shù)是一種原位修復(fù)技術(shù)，它可以有效的去除土壤中的重金屬離子，并且經(jīng)濟效益好，是一種可行的修復(fù)技術(shù)。
1.3土壤淋洗
土壤淋洗是一種適用于治理大面積重廢污染土壤的方法。所謂淋洗，是指利用提取劑（包括有機或無機酸、堿、鹽、表面活性劑和聚合劑等）將土壤中的固相重金屬轉(zhuǎn)化為液相，土壤在經(jīng)水淋洗處理后可歸回原位利用，而對于富含重金屬的廢水也可進行回收處理，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的[5]。吳華龍等人[6]研究了被銅污染土壤修復(fù)的有機調(diào)控機理，研究結(jié)果表明，外加EDTA對降低紅壤對銅的吸收率與加入的EDTA量的對數(shù)量顯著負(fù)相關(guān)。土壤淋洗法雖然處理量大，處理效率高，但會造成二次污染，因此，尋找一種既能提取各種形態(tài)重金屬又不破壞土壤結(jié)構(gòu)的提取劑將成為土壤淋洗法的研究熱點。
2.植物修復(fù)
植物修復(fù)是指在被重金屬污染的土壤中，種植某種特定的植物，利用該植物對重金屬的耐性和超富集作用將重金屬移出土壤，使土壤中的重金屬降低到可接受的濃度，達(dá)到重金屬污染修復(fù)的目的。
根據(jù)其修復(fù)過程和作用機理可將植物修復(fù)技術(shù)分為4種：①植物萃取技術(shù)，即利用超富集植物將重金屬從土壤提取出來，并將其轉(zhuǎn)移，貯存到地上部分，然后通過植物收割來對重金屬進行集中處理的過程[7]。韋朝陽等人[8]研究發(fā)現(xiàn)了一種大葉井口草，它對As的富集有明顯的效果，其地上部分最大含量可達(dá)694mg/Kg。②植物固化技術(shù)，即利用耐金屬植物及其根系微生物的一些生物化學(xué)作用降低重金屬的活性，使其固化，從而減少對土壤的危害。該方法主要適用于有機質(zhì)含量的礦區(qū)污染土壤的修復(fù)。③根圈生物技術(shù)，即利用植物根際分泌物和根際脫落物刺激細(xì)菌和真菌的生長，通過細(xì)菌和真菌對重金屬的吸附固定作用，是重金屬礦化的過程。④植物揮發(fā)技術(shù)，即利用植物根系的吸收、積累和揮發(fā)作用減少土壤中一些揮發(fā)性污染物，及植物將污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中[9]。
3.工程措施
工程措施是比較經(jīng)典和傳統(tǒng)的修復(fù)土壤重金屬污染的方法，主要包括客土、換土及深耕翻土等方法。通過客土、換土或者將深耕翻土與污土混合，使土壤中重金屬的含量降低，減少重金屬對土壤植物的毒害，從而使農(nóng)產(chǎn)品達(dá)到食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[10]。
客土法是將干凈的土壤覆蓋在已受污染的土壤上混勻，從而降低土壤中污染物的濃度；換土法是用干凈的土壤代替受污染的的土壤，對于換出的土壤應(yīng)進行處理，防止二次污染的發(fā)生；深耕翻土是將表層已受到污染的土壤翻至深層，從而使土壤中污染物的濃度降低。
三、結(jié)語
目前運用于修復(fù)土壤重金屬污染的技術(shù)有很多，但每種修復(fù)技術(shù)對于土壤重金屬污染修復(fù)均有一定的弊端，并且對于不同類型的土壤受重金屬的污染的程度的不同，單一的使用某種技術(shù)并不能達(dá)到理想的效果，因此，在實際應(yīng)用中，應(yīng)綜合多種修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點，互取優(yōu)勢，研究出新型的具有高效，低耗的修復(fù)技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
[1]周澤義.中國蔬菜重金屬污染及控制[J].資源生態(tài)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)研究動態(tài).1999，10（3）：21-27.
[2]安志裝，王校常.重金屬與營養(yǎng)元素交互作用的植物生理效應(yīng)[J].土壤與環(huán)境，2002，11（4）：392-296.
[3]Vangronsveld J F. Asschc V and Clijsters H.1995.Reclamation of a bare industrial area contaminated by norrferrous metals： In situ metal immobilization and revegetation. Environ Poll ，87：51-59.
[4]鄭喜坤，魯安懷，等. 土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].土壤與環(huán)境，2002，11（1）：79-84.
[5]龍新憲，楊肖娥，倪吾鐘. 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究的現(xiàn)狀與展望[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2002，13（6）：757-762.
[6]吳龍華，駱永明，黃煥忠. 銅污染土壤修復(fù)的有機調(diào)控研究I.可溶性有機物和EDTA對污染紅壤的釋放作用[J].土壤，2000，（2）：62-66.
[7]丁華，吳景貴. 土壤重金屬污染及修復(fù)研究現(xiàn)狀[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)。2011.39（13）：7665-7666，7756.
[8]韋朝陽，陳同斌，黃澤春，等. 大葉井口邊草—一種新發(fā)現(xiàn)的富集砷的植物[J].生態(tài)學(xué)報，2002，22（5）：777-778.
關(guān)鍵詞：礦區(qū) 重金屬污染 物理修復(fù) 化學(xué)修復(fù) 生物修復(fù)
The research progress of remediation methods on heavy metal contaminated mining lands
ZHANG Zhi-Ming, HUANG Zhan-Bin, SHAN Rui-Juan, SUN Peng-Cheng
School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing, 100083, China
Abstract：The problem of heavy metal pollution in processing of mineral resource development becomes serious, and the remediation method is a very important topic. This paper analyzed the methods of physical remediation, chemical remediation and biological emediation for heavy metal remediation in mining lands, and points out the characteristics of each method. By analyzing, the article proposed that joint remediation, phytoremediation, and chemical modified materials remediation are important directions of heavy metal contaminated soil remediation.
Key words: mining land; heavy metal pollution; physical remediation; chemical remediation; biological remediation
1. 引言
我國礦產(chǎn)資源豐富，為國家經(jīng)濟建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，是工業(yè)經(jīng)濟的重要支柱，促進了社會進步，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，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。
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，同時重金屬元素會在植物體內(nèi)積累，并通過食物鏈富集到動物和人體中，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，并對各方法的實用性做了分析。土壤重金屬的各個修復(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)法是基于機械物理的工程方法，它主要包括客土、換土和翻土法、電動修復(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]。對移動性較差的重金屬污染物（如鉛）采用客土法時，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，并防止污染擴大化。此方法要求對換出的受污染土壤進行妥善處理，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 電動修復(fù)
電動修復(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，然后在電極部位進行集中處理。鄭喜坤等[9]在沙土上的實驗表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金屬離子的除去率可達(dá)90%以上。該方法不攪動土層，且修復(fù)時間較短[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?？屯痢Q土和翻土法操作起來花費具大，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤肥力下降，同時還依然需要對換土進行堆放或處理；電動修復(fù)法在實際運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，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，既可以在原位進行，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。
化學(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、微生物或者動物的代謝活動，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?/p>
植物提取是指利用重金屬超累積植物從污染土壤中吸收重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲存在植物地上部分（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，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，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 動物修復(fù)
土壤重金屬污染的動物修復(fù)是指利用土壤動物在自然條件或人工控制下，在污染土壤中生長、繁殖等活動過程中對污染物進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)。
在評價污染物的生態(tài)學(xué)危害研究中，科研工作者對土壤動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)報道還不多。而在眾多土壤動物中，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物對重金屬也有明顯的富集作用[27]。土壤動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，強化植物提取的效果。
6. 結(jié)論與展望
國外關(guān)于土壤污染物重金屬的研究，澳大利亞、美國、德國等國家比較深入，尤其是澳大利亞。其研究主要集中在利用沸石等物質(zhì)降低重金屬在土壤中的遷移性或者利用超富集植物對土壤中的重金屬元素進行吸收以降低重金屬的濃度。
國內(nèi)關(guān)于土壤重金屬的污染治理也具有此趨勢，但對于動物修復(fù)的機理還不是很明確。
由于礦區(qū)污染土壤中重金屬種類多樣且濃度較高，單一修復(fù)手段難以取得滿意的修復(fù)效果。因此在實際修復(fù)過程中應(yīng)根據(jù)污染物性質(zhì)、污染程度、土壤條件等因素，綜合利用物理、化學(xué)和生物等修復(fù)方法，因地制宜地開展重金屬污染土壤聯(lián)合修復(fù)。在礦區(qū)重金屬污染治理方法中，化學(xué)與生物聯(lián)合修復(fù)方法具有廣闊的應(yīng)用前景。該方法將化學(xué)修復(fù)法與植物修復(fù)、微生物修復(fù)等生物修復(fù)法聯(lián)合，在添加鈍化劑、表面活性劑等之后植物對復(fù)合重金屬污染土壤的修復(fù)有顯著的效果。該方法相對于其他修復(fù)方法（如物理法中的電動修復(fù)法），具有成本低廉、操作簡便和效果顯著的優(yōu)點，適合大規(guī)模的污染土壤修復(fù)。
雖然重金屬污染土壤的修復(fù)取得了一定的成果，但局限性仍然存在，如用于植物修復(fù)的超積累植物大部分植株矮小、生長緩慢且生長周期長，因而修復(fù)時間較長，且植物揮發(fā)作用使可揮發(fā)性重金屬易對大氣和人類造成傷害，故需要進一步加強機理研究以避免二次污染。澳大利亞等國家雖已經(jīng)篩選出有效吸收重金屬的植物，并部分商業(yè)化，但大面積普及難度較高。植物的鈍化作用與投加化學(xué)改良劑法并沒有將土壤中的重金屬離子去除，只是暫時的固定，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生改變時，重金屬有可能再度活化而危害地下水及植物。
針對這些問題，我們應(yīng)利用基因工程等手段開展重金屬積累植物或菌根的篩選，以提高重金屬的積累量，達(dá)到去除或簡化重金屬污染的目的。
同時，一種單一的化學(xué)改良劑很難有效地處理多種重金屬污染土壤，故針對礦區(qū)土壤中重金屬的多樣性及各種重金屬間的相互作用，應(yīng)將各種改良劑配施并開發(fā)復(fù)合穩(wěn)定劑，并利用工程手段或技術(shù)避免已鈍化重金屬的再度活化，降低重金屬對人類威脅程度。此外，還可以通過化學(xué)方法和生物方法在時間和空間上的合理組合，結(jié)合應(yīng)用中的配套措施（如作物的輪作和間作），與土壤化學(xué)固化和植物修復(fù)搭配，使一定時期內(nèi)重金屬污染土壤得到改良和修復(fù)，取得生產(chǎn)安全和環(huán)境安全的效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 蔡嗣經(jīng),楊鵬.金屬礦山尾礦問題及其綜合利用與治理[J].中國工程科學(xué),2000,2(4):89-92.
[2] 黃銘洪,駱永明.礦區(qū)土地修復(fù)與生態(tài)恢復(fù)[J].土壤學(xué)報,2003,40(2):161-167.
[3] 張溪,周愛國,甘義群等.金屬礦山土壤重金屬污染生物修復(fù)研究進展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010,33(3):106-112.
[4] 張東為,崔建國.金屬礦山尾礦廢棄地植物修復(fù)措施探討[J].中國水土保持,2006(3):40-41.
[5] 邱廷省,王俊峰,羅仙平.重金屬污染土壤治理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].四川有色金屬,2003,(2):48-52.
[6] 李永濤,吳啟堂.土壤重金屬污染治理措施綜述[J].熱帶亞熱帶土壤科學(xué),1997,6(2):134-139.
【關(guān)鍵詞】土壤 重金屬 植物修復(fù) 經(jīng)濟 美觀
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化，工業(yè)三廢的排放，農(nóng)業(yè)化肥與有機農(nóng)藥的大量施用，生活污水的不斷排放，城市污泥，礦床的開采等大量的污染物進入土壤環(huán)境，土壤污染日益嚴(yán)重。其中重金屬污染在土壤污染中不僅面積大，并且殘留時間長。當(dāng)土壤中的重金屬含量積累到一定程度，會對土壤―植物系統(tǒng)產(chǎn)生毒害作用，導(dǎo)致土壤退化、農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)下降，每年因重金屬污染帶來的糧食減產(chǎn)達(dá)1000多萬噸，被重金屬污染的糧食每年達(dá)1200萬噸，年經(jīng)濟損失在200億以上[1]。另外，重金屬可以通過植物的吸附作用進入植物體內(nèi)，另外還可以通過徑流和淋洗等作用污染地表水和地下水，最終能通過接觸和食物鏈等途徑危害人們的生命健康[2]。
1 重金屬的概念及土壤重金屬的來源
1.1 重金屬的概念
重金屬是在工業(yè)生產(chǎn)和生物學(xué)效應(yīng)方面均具有重要意義的一大類元素，在化學(xué)概念上，還沒有明確的的定義，但是目前還是有了廣為接受的概念，那就是元素的密度大于6g/cm3，具有金屬性質(zhì)（延展性、導(dǎo)電性、穩(wěn)定性、配位特性等，且原子數(shù)目大于20的元素）。其中常見的重金屬有鎘、鉻、汞、鉛、銅、鋅、銀、錫等。重金屬離子（如Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Ni2+和Co2+等）是植物代謝必需的微量元素，但如果它們過量則具有相當(dāng)毒性。環(huán)境污染方面所涉及的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷，還包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等。土壤一旦受到外界污染就相當(dāng)難治理，通常具有以下幾個特點：累積性；隱蔽性和滯后性；不可逆轉(zhuǎn)性[3]。
1.2 土壤重金屬的來源
伴隨著工業(yè)化和城市化的發(fā)展，重金屬在土壤中的含量日益增加，重金屬侵入土壤的主要途徑有：
（1）礦產(chǎn)資源的開采。由于現(xiàn)代化發(fā)展的需要和技術(shù)的發(fā)展，各種礦藏不斷的被發(fā)現(xiàn)、開采、加工和利用，產(chǎn)生了大量的采礦廢棄場地，大量的采礦廢水，廢氣，進而引起了土壤的重金屬污染。（2）化肥和農(nóng)藥的大量使用?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不節(jié)制的隨意濫用化肥和農(nóng)藥，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤中重金屬含量急劇增加，進而形成農(nóng)業(yè)土壤的重金屬污染。（3）污水灌溉和污泥的利用。城市污泥的農(nóng)業(yè)利用和含有重金屬的污水的農(nóng)業(yè)灌溉都對是引起土壤重金屬污染的來源。（4）汽車尾氣的排放。由于汽車工業(yè)的發(fā)展，越來越多的汽車進入家庭，汽車排放的尾氣對公路兩旁的土壤重金屬污染尤為嚴(yán)重[4]。
2 植物修復(fù)的概念和類型
對土壤重金屬污染的治理，目前常用的有淋濾法、客土法、吸附固定法等物理方法以及生物還原法、絡(luò)合浸提法等化學(xué)方法。但這些方法往往投資昂貴、需用復(fù)雜設(shè)備條件或打亂土層結(jié)構(gòu)，對大面積的污染更是無可奈何。如據(jù)報道，對1hm2面積的污染土壤進行工程法治理（客土），每1m深度土體的耗費高800～2400萬美元。如此驚人的代價迫使人們不得不尋求另外途徑。近年來出現(xiàn)的植物修復(fù)恰恰為人們提供了一種價廉且有效的土壤重金屬污染治理方法。“植物修復(fù)”是指將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上，而該種植物對土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，將植物收獲并進行妥善處理（如灰化回收）后即可將該種重金屬移出土體，達(dá)到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的[5]。
3 結(jié)合地理位置合理種植植物使作用發(fā)揮到極致
（1）在服務(wù)期滿的礦區(qū)，由于所處的位置是比較偏僻的山區(qū)。種上可以修復(fù)受重金屬污染的土壤并據(jù)有利用價值的林木，而且在被利用時，不揮發(fā)所富集的重金屬。以免產(chǎn)生第二次污染，造成對人體的傷害。（2）在城市公路兩邊旁和重金屬污染的企業(yè)廠界的圍邊綠化方面，種上具有觀賞價值又能富集重金屬的植物。在美化城市的同時減少汽車尾氣和企業(yè)排放的廢氣廢水對土壤帶來的重金屬污染，并且修復(fù)已被污染的土壤。（3）由于大量的化肥和農(nóng)藥，污水灌溉和污泥的利用，導(dǎo)致重金屬污染土壤的。是否能在農(nóng)作物輪耕時，選擇一種既有利于均衡利用土壤養(yǎng)分和防治病、蟲、草害；能有效地改善土壤的理化性狀，調(diào)節(jié)土壤肥力，又能吸附或富集重金屬的植物。從而減少其對環(huán)境和人類健康的風(fēng)險。
4 植物修復(fù)技術(shù)的展望
植物修復(fù)技術(shù)是一種支持可持續(xù)性發(fā)展的環(huán)境修復(fù)技術(shù)，并以其高效、經(jīng)濟、清潔、美觀等優(yōu)勢解決了環(huán)境中的持久性污染物問題，占領(lǐng)了世界重金屬污染土壤的修復(fù)市場。植物修復(fù)技術(shù)雖然也存在一些諸如生物量小、影響因素較多等不足。但通過適當(dāng)?shù)膹娀胧┛梢允蛊鋼P長避短，更好地為修復(fù)重金屬污染土壤服務(wù)。今后很長一段時間植物修復(fù)的研究熱點仍將集中在超富集植物的篩選與優(yōu)化上。為提高植物修復(fù)效率可以嘗試將植物修復(fù)技術(shù)和其它修復(fù)技術(shù)聯(lián)合以發(fā)揮各自的優(yōu)勢。例如：化學(xué)試劑加強、電刺激、磁感應(yīng)等，這將有助于拓展植物修復(fù)的實施領(lǐng)域和應(yīng)用前景。
我國土壤重金屬污染的來源更加廣泛，污染形態(tài)日趨多樣。重金屬污染土壤的面積在逐漸擴大，程度在不斷加深，急切需要有成熟高效的植物修復(fù)技術(shù)加以市場化應(yīng)用。雖然我國對植物修復(fù)的研究起步較晚，但我國是一個植物資源豐富的國家，植物類型眾多，通過大量的篩選工作肯定能找到適合本土推廣種植的超富集植物。加上豐富的農(nóng)業(yè)經(jīng)驗和傳統(tǒng)的精耕細(xì)作，對重金屬污染土壤植物修復(fù)的大規(guī)模使用將會起到更大的促進作用[6]。
參考文獻(xiàn)：
[1] 武正華.土壤重金屬污染植物修復(fù)研究進展[J].鹽城工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002（6）.
[2] 肖鵬飛，李法云 等.土壤重金屬污染及其植物修復(fù)研究[J].遼寧大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004（31）.
[3] 高利娟，蔣代華 等.重金屬污染土壤的植物修復(fù)及展望[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2006（4）.
[4] 郭彬，李許明 等.土壤重金屬污染及植物修復(fù)金屬研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（33）.
1.引言
我國礦產(chǎn)資源豐富，為國家經(jīng)濟建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，是工業(yè)經(jīng)濟的重要支柱，促進了社會進步，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，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。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，同時重金屬元素會在植物體內(nèi)積累，并通過食物鏈富集到動物和人體中，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，并對各方法的實用性做了分析。土壤重金屬的各個修復(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)法是基于機械物理的工程方法，它主要包括客土、換土和翻土法、電動修復(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]。對移動性較差的重金屬污染物（如鉛）采用客土法時，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，并防止污染擴大化。此方法要求對換出的受污染土壤進行妥善處理，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電動修復(fù)
電動修復(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，然后在電極部位進行集中處理。鄭喜坤等[9]在沙土上的實驗表明，土壤中Pb2+、Cr3+等重金屬離子的除去率可達(dá)90%以上。該方法不攪動土層，且修復(fù)時間較短[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具大，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤肥力下降，同時還依然需要對換土進行堆放或處理；電動修復(fù)法在實際運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，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，既可以在原位進行，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。化學(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、微生物或者動物的代謝活動，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?。植物提取是指利用重金屬超累積植物從污染土壤中吸收重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲存在植物地上部分（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，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，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動物修復(fù)
土壤重金屬污染的動物修復(fù)是指利用土壤動物在自然條件或人工控制下，在污染土壤中生長、繁殖等活動過程中對污染物進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)。在評價污染物的生態(tài)學(xué)危害研究中，科研工作者對土壤動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)報道還不多。而在眾多土壤動物中，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物對重金屬也有明顯的富集作用[27]。土壤動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，強化植物提取的效果。
摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口的日益增多，受污染的土壤面積在逐步增加，據(jù)不完全統(tǒng)計，從1980年至1998年，受污染土壤面積已增加至約占耕地總面積的1/5。值得注意的是，我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)的“三廢”排放對土壤環(huán)境帶來的污染問題，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，局部土壤環(huán)境污染十分嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，我國土壤環(huán)境污染中危害比較嚴(yán)重的是重金屬銅和汞的污染，有些地區(qū)居民已出現(xiàn)“骨痛癥”的癥狀。此外，城市污水中污泥的農(nóng)業(yè)利用，以及城市垃圾、廢礦渣、有毒廢棄物的堆存、處置，花化肥農(nóng)藥以及農(nóng)用地膜的大量使用，公路兩旁土壤的多環(huán)芳烴及鉛污染等，對土壤環(huán)境產(chǎn)生極大的威脅。因此，深入研究各種環(huán)境污染物質(zhì)在土壤環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、降解、殘留等行為特征和變化規(guī)律，探尋經(jīng)濟合理、有效的綜合防治措施，加強立法與管理，保護土壤資源，是一項復(fù)雜而艱巨的任務(wù)。
關(guān)鍵詞：重金屬污染 環(huán)境影響 治理
中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
重金屬污染時指由重金屬及其化合物引起的環(huán)境污染，主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。重金屬的污染主要來源工業(yè)污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。工業(yè)污染大多通過廢渣、廢水、廢氣排入環(huán)境，在人和動物、植物中富集，從而對環(huán)境和人的健康造成很大的危害。
重金屬污染物是一類典型的優(yōu)先控制污染物。環(huán)境中的重金屬污染與危害決定于重金屬在環(huán)境中的含量分布、化學(xué)特征、環(huán)境化學(xué)行為、遷移轉(zhuǎn)化及重金屬對生物的毒性。重金屬污染與其他有機化合物的污染不同，不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學(xué)的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。目前中國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。對人體毒害最大的重金屬有5種：鉛、汞、砷、鎘、銘。這些重金屬在水中不能被分解，人飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結(jié)合生成毒性更大的有機物。以各種化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)形態(tài)存在的重金屬，在進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移，造成危害。如隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝的體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。如日本的水俁病，就是因為燒堿制造工業(yè)排放的廢水中含有汞，在經(jīng)生物作用變成有機汞后造成的；又如痛痛病，是由煉鋅工業(yè)和鎘電鍍工業(yè)所排放的鎘所致。汽車尾氣排放的鉛經(jīng)大氣擴散等過程進入環(huán)境中，造成目前地表鉛的濃度已有顯著提高，致使近代人體內(nèi)鉛的吸收量比原始人增加了約100倍，損害了人體健康。
重金屬污染在環(huán)境中難以降解，能在動物和植物體內(nèi)積累，通過食物鏈逐步富集，濃度成千上萬甚至上百萬倍的增加，最后進入人體造成危害，是危害人類最大的污染物之一。國際上，許多廢棄物都因含有重金屬元素被列到國家危險廢物名錄，近些年隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，我國出現(xiàn)了重金屬污染頻發(fā)、常發(fā)的狀況。2010 年4月至6月，浙江省政協(xié)組織成立調(diào)研組，通過召集省有關(guān)單位負(fù)責(zé)人座談，向社會公眾征集意見建議，并赴杭州、臺州及所轄的路橋、溫嶺等部分縣（市、區(qū)）進行實地調(diào)研，全面了解食品藥品安全情況。調(diào)研結(jié)果顯示，在浙北、浙中、浙東沿海三個區(qū)域中，城郊傳統(tǒng)的蔬菜基地、部分基本農(nóng)田都受到了較嚴(yán)重的影響。工業(yè)“三廢”及城市生活污染物排放，引起重金屬污染農(nóng)田。調(diào)研組有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，這些城郊重金屬對土壤的污染，主要是近十多年造成的，主要是人為的污染，這會直接威脅到百姓的生命健康。2011年3月中旬，在浙江臺州市路橋區(qū)峰江街道，一座建在居民區(qū)中央的“臺州市速起蓄電池有限公司”（以下簡稱“速起蓄電池公司”）被曝出其引起的鉛污染已致使當(dāng)?shù)?68名村民血鉛超標(biāo)。由于重金屬污染事件在我國頻繁發(fā)生，使得我國開始重視重金屬污染的治理。
常見的重金屬土壤治理的方法包括化學(xué)法、生物法、物理法、熱力學(xué)方法等，每種方法又包含不同的技術(shù)，每種技術(shù)又可以采用不同的施工方案實施?；瘜W(xué)法主要通過將重金屬污染土壤與化學(xué)穩(wěn)定劑混合來實現(xiàn)重金屬的穩(wěn)定化，而石灰等穩(wěn)定劑通常不能有長期的治理效果，分子鍵合是目前業(yè)界關(guān)注的一種以長期穩(wěn)定性為特點的修復(fù)藥劑。生物法一般有植物修復(fù)和微生物修復(fù)等。植物修復(fù)通過超積累植物吸收土壤中的重金屬，比較安全但是修復(fù)周期長；微生物修復(fù)通過土壤中微生物降解重金屬，但是影響修復(fù)效果的因素較多，目前應(yīng)用較少。熱力學(xué)方法可以通過高溫來使重金屬玻璃化，但是成本很高。
重金屬的生物修復(fù)技術(shù)不僅效果好, 投資少,運行費用低, 且杜絕了二次污染, 還有利于生態(tài)環(huán)境的改善, 在治理污染的同時, 還可以獲得一定的經(jīng)濟效益, 有報道植物吸收技術(shù)的成本可能不到各種物理化學(xué)處理技術(shù)的10 % , 并且通過回收和出售植物中的重金屬, 還可以進一步降低植物修復(fù)的成本。生物修復(fù)技術(shù)在重金屬污染治理方面雖然取得了一些成功, 但目前還有許多問題有待進一步的研究。(1) 有關(guān)重金屬對微生物的抑制效應(yīng)及吸附機理的研究。(2) 如何從功能和成本兩個方面開發(fā)優(yōu)良的生物吸附劑。(3) 如何通過遺傳工程構(gòu)建高效降解微生物菌株及創(chuàng)造超累積轉(zhuǎn)基因植物。(4) 研究重金屬污染的環(huán)境中植物根系與根際環(huán)境微生物類群的相互作用, 篩選可供應(yīng)用的耐重金屬并植物生中回收貴重金屬,取得直接的經(jīng)濟效益; (3) 植物本身對環(huán)境的凈化和美化作用更易被社會所接受; (4) 植物修復(fù)過程也是土壤有機質(zhì)含量和土壤肥力增加的過程,被修復(fù)過的土壤適合多種農(nóng)作物的生長。
近些年，重金屬污染事件提醒國人以及國內(nèi)學(xué)者增加了對重金屬污重金屬污染的重視，2010年我國召開了重金屬污染研究會議，把重金屬污染控制列入國家頭等大事，國內(nèi)學(xué)者關(guān)于重金屬污染的研究也進一步加深，相信國家的重視及大量物力財力的投入，使得重金屬污染方面的展開迅速而全面的展開，讓我們看到治理重金屬污染問題就在眼前。
關(guān)鍵詞：蔬菜基地；土壤；重金屬污染；湖北省
中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6563-05
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.060
土壤是人類生產(chǎn)食物最基本的生產(chǎn)資料和人類活動的基本場所。隨著現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展、城市化進程不斷加快和人類活動的影響，重金屬通過各種途徑進入土壤并累積吸附在土壤中。由于重金屬遷移程度小，在土壤中很難去除，通過蔬菜根部到植株中，嚴(yán)重影響品質(zhì)，同時對人體健康帶來較大隱患。因此，深入了解重金屬污染對蔬菜的影響，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，減少重金屬對人類的危害十分必要[1]。
2000年初，對蔬菜產(chǎn)地重金屬污染狀況開始了研究。自2004年實行食品質(zhì)量安全市場準(zhǔn)入制度以來，人們對食品安全更加重視。農(nóng)業(yè)部門積極大力推進“三品一標(biāo)”工作，將“三品一標(biāo)”認(rèn)證工作作為確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要抓手，開展產(chǎn)地環(huán)境評價和產(chǎn)品認(rèn)證檢驗工作。對“三品一標(biāo)”產(chǎn)地環(huán)境的評價工作，可以更進一步掌控蔬菜基地的重金屬污染狀況。如吉林省采用單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法，對龍井市近郊農(nóng)田土壤重金屬Cu、Zn、Pb、Cd含量進行調(diào)查，重金屬污染程度為輕度污染，主要污染元素為Cd[2]。重慶市曾對永川區(qū)近郊蔬菜地土壤重金屬污染進行調(diào)查，其主要污染元素為Pb；從綜合污染指數(shù)方面來看，土壤污染處于警戒級和輕污染級[3]。
近幾年來，湖北省城鎮(zhèn)化的進度加快，多地遭受重金屬污染比較嚴(yán)重，曾有黃石市和大冶市關(guān)于重金屬污染整治方面的報道[4，5]。但關(guān)于湖北省蔬菜基地重金屬污染的系統(tǒng)研究報道卻不多。2012年張媛媛等[6]對武漢市蔬菜基地重金屬污染現(xiàn)狀進行了調(diào)查，選取武漢市江夏區(qū)、洪山區(qū)等地的24個蔬菜基地，分別對土壤的pH、EC、有機質(zhì)含量以及Cu、Zn、Cd和Pb 4種重金屬含量進行調(diào)查和分析。結(jié)果顯示，24個采樣點的土壤重金屬含量均在《GB 15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[7]限量標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，為蔬菜安全生產(chǎn)基地，但同時也提出采取多種措施控制重金屬污染源，高度重視土壤酸化比較嚴(yán)重的部分蔬菜基地。
湖北省是蔬菜種植大省，為保障蔬菜質(zhì)量安全，各級政府大力推進“三品一標(biāo)”產(chǎn)品認(rèn)證。本研究以湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區(qū)的45個主要綠色食品蔬菜基地為調(diào)查樣點，通過實地采集土壤樣品，測定土壤pH和重金屬元素（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu）含量，分析并評價了8個地區(qū)蔬菜基地土壤重金屬的污染現(xiàn)狀，旨在為保障湖北省蔬菜基地的土壤安全和防治等提供一定參考依據(jù)。由于《GB 15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的污染限量要求比較寬泛，可能會放松對土壤重金屬的污染預(yù)警。為了與目前高品質(zhì)的食品安全要求相適應(yīng)，同時采用《NY/T 391-2013綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》[8]標(biāo)準(zhǔn)對6種重金屬含量進行評價。
1 材料與方法
1.1 樣品采集與處理
根據(jù)《HJ/T 166-2004土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[9]標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)監(jiān)測點并采集0～20 cm耕層土壤，每個蔬菜生產(chǎn)基地采集3個不同位置、不同點數(shù)的土樣，即每個基地抽取3份土樣，共采集土壤樣品135份。采集的土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，研磨過100目尼龍篩后混勻，保存于采樣袋中，待測。
1.2 樣品分析方法
土壤浸提后采用電位法測定土壤pH（PHS-3C型酸度計）；土壤鎘、鉛的測定方法采取石墨爐原子吸收分光光度法（GB/T 17141-1997）[10]；汞的測定方法采用原子熒光法（GB/T 22105.1-2008）[11]；砷的測定方法采用原子熒光法（GB/T 22105.2-2008）[12]；鉻的測定方法采用火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）[13]；銅的測定方法采用火焰原子吸收分光光度法（GB/T 17138-1997）[14]。
1.3 土壤重金屬含量評價
以《NY/T 391-2013綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)中的旱田土壤環(huán)境質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)值作為評價標(biāo)準(zhǔn)（表1），采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)羅梅（Nemerow）綜合污染指數(shù)法[15]對土壤污染現(xiàn)狀進行評價。
單因子污染指數(shù)的計算公式為：Pi=Ci/Si
式中，Pi為土壤中第i種污染物的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為第i種污染物的實際濃度；Si為第i種污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)值。
式中，P綜為土壤重金屬的綜合污染指數(shù)；Pimax為測定點的單項污染指數(shù)中的最大值；Pave為測定點的所有污染物單項污染指數(shù)的平均值。
單因子污染指數(shù)法常用于評價土壤被某一重金屬的污染程度。而綜合污染指數(shù)法是一種兼極值的綜合評價方法，既考慮了單項元素的作用，又突出污染最嚴(yán)重元素的重要性，可以評定每一個測試點的土壤綜合污染水平。根據(jù)內(nèi)梅羅污染綜合指數(shù)法，將土壤的污染情況劃分為 5個等級，污染等級劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同地區(qū)蔬菜基地土壤pH和重金屬含量比較
湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區(qū)的45個主要蔬菜基地土壤的pH分布情況如圖1所示。由圖1可以看出，pH分布范圍為4.59～8.42。在45個蔬菜基地中，19個基地pH
如表3所示，湖北省8個地區(qū)的蔬菜基地土壤重金屬含量均沒有超出綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 391-2013）對旱田土壤環(huán)境質(zhì)量的要求。參照湖北省土壤背景值[16]（未受人類污染影響的自然環(huán)境中化學(xué)元素和化合物的含量），45個基地中有6個基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累積最明顯，宜昌市有3個基地、黃岡市有1個基地Hg含量超出背景值；另外荊州市有1個基地的Pb含量超出了背景值，恩施州有1個基地的As含量超出背景值；但總體來說，超標(biāo)率都不超過20%。被調(diào)查的所有基地重金屬Cd、Cr和Cu含量均低于土壤背景值，無明顯累積；武漢、荊門、十堰和咸寧被調(diào)查的蔬菜基地6種重金屬含量均低于土壤背景值。
2.2 不同地區(qū)蔬菜基地重金屬的含量差異
如表4所示，宜昌和十堰市蔬菜基地的Cd含量平均值最高，荊州市的最低；黃岡市蔬菜基地的Hg平均含量最高，是荊門市的3.8倍；恩施州土壤As含量高，是十堰市的2.6倍；黃岡市的Pb平均含量最高，咸寧市的最低；黃岡市的Cr平均含量最高，比恩施州的高出28.84 mg/kg；黃岡市蔬菜基地的Cu平均含量最高，咸寧市的最低。但相同市區(qū)不同取樣地點的重金屬含量差異比較大，如黃岡市編號為J44基地的Cd含量是J45的3.6倍，而J45基地的As含量是J44的3.2倍。
2.3 土壤重金屬污染評價結(jié)果
2.3.1 單因子污染指數(shù)評價 湖北省各地區(qū)蔬菜基地土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6種重金屬元素的單因子污染指數(shù)和評價結(jié)果見表5。由表5可以看出，湖北省8個地區(qū)45個被調(diào)查的基地上述6種重金屬單項污染指數(shù)均小于1，說明8個地區(qū)蔬菜基地的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu含量均未超恕5荊州地區(qū)的Cr和黃岡地區(qū)的Cr、Cu的單項污染指數(shù)均超過0.7，表明這兩個地區(qū)的Cr、Cu污染處于警戒線級別，需要及時預(yù)防。
2.3.2 綜合污染指數(shù)評價 僅使用單因子污染指數(shù)法進行評價不能反映土壤的整體污染情況。而綜合污染指數(shù)法是一種兼極值的綜合評價方法，可以評定土壤綜合污染水平。從表5還可以看出，湖北省8個地區(qū)的綜合污染指數(shù)均小于1，根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)可以判斷這些地區(qū)的蔬菜基地污染水平處于尚清潔狀態(tài)。但是黃岡市的土壤綜合污染指數(shù)大于0.7，表明該地區(qū)的蔬菜基地污染水平雖然處于尚清潔狀態(tài)，但重金屬污染達(dá)到了警戒線。
3 結(jié)論與討論
3.1 結(jié)論
通過對湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區(qū)的45個主要綠色食品蔬菜生產(chǎn)基地進行田間采樣和室內(nèi)分析，試驗結(jié)論如下：
1）所調(diào)查的45個基地pH
2）武漢、荊門、十堰和咸寧地區(qū)被調(diào)查的蔬菜基地6種重金屬含量均低于土壤背景值。另外4個地區(qū)有6個基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累積最明顯，表現(xiàn)為宜昌市的3個基地、黃岡市的1個基地Hg含量超出背景值。但總體來說，超標(biāo)率都低于20%。
3）不同地區(qū)蔬菜基地重金屬的含量差異比較大。黃岡市蔬菜基地的Hg平均含量是荊門市的3.8倍，Cr平均含量比恩施州的高出28.84 mg/kg；相同市區(qū)不同取樣地點的重金屬含量差異也比較大，如黃岡市2個蔬菜基地的Cd和As含量差異達(dá)到了3倍以上。
4）單因子污染指數(shù)評價結(jié)果表明，湖北省8個地區(qū)的Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6種重金屬單項污染指數(shù)雖然均小于1，含量未超標(biāo)，但黃岡Cr、Cu和荊州Cr的單項污染指數(shù)均超過0.7，表明這兩個地區(qū)的Cr、Cu污染臨近警戒線。
5）綜合污染指數(shù)評價結(jié)果表明，黃岡市的重金屬綜合污染指數(shù)大于0.7，土壤等級為2級，臨近警戒線。其他地區(qū)的土壤重金屬綜合污染指數(shù)均小于0.7，土壤等級為1級，均處于安全狀態(tài)。
3.2 討論
所調(diào)查的湖北省45個蔬菜基地中有19個基地土壤pH小于6.5，占比42.2%，接近50%，一般造成土壤酸化的原因有3個方面：①降水量大而且集中，淋溶作用強烈，鈣、鎂、鉀等堿性鹽基大量流失；②施石灰、燒火糞、施有機肥等傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施的缺失，使耕地土壤養(yǎng)分失衡；③長期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因。Singh等[17]認(rèn)為土壤重金屬含量與土壤pH大小有關(guān)，pH越小，重金屬被解吸的越多，活性越強，越容易被植物吸收，因此土壤酸化會導(dǎo)致重金屬向植物體內(nèi)遷移和累積。應(yīng)結(jié)合不同蔬菜對土壤pH不同要求采取合適措施改良土壤的酸堿性，例如對于酸性土壤，可增施熟石灰、草木灰等[18]來中和土壤的酸性；對于堿性土壤，可施用沸石[19]和燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物[20]等減少土壤的堿性，并且每年應(yīng)對土壤pH進行跟蹤調(diào)查。
8個地區(qū)蔬菜基地重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu含量均沒有超出綠色食品環(huán)評標(biāo)準(zhǔn)的限量值，適合發(fā)展綠色食品。但是根據(jù)湖北省土壤背景值的要求，有個別蔬菜基地的重金屬超標(biāo)，特別是宜昌市有3個基地的Hg超標(biāo)。由于土壤中重金屬的來源是多途徑的，根據(jù)該地區(qū)所處的環(huán)境推測原因主要有：①基地多處于山區(qū)地帶，地礦中含有一定量的重金屬元素，地質(zhì)背景的原因可能導(dǎo)致土壤重金屬含量超標(biāo)；②該地區(qū)的蔬菜種植基地多屬于傳統(tǒng)蔬菜種植基地，常年施肥（肥料中含有一定量重金屬元素）使得土壤中重金屬含量增加。雖然Hg含量超標(biāo)率不到20%，但是還是要引起重視。
被調(diào)查的8個地區(qū)只有黃岡市的綜合污染指數(shù)達(dá)到2級，處于警戒線，其他地區(qū)均處于安全狀態(tài)?？赡茉蛴校孩僭摰貐^(qū)被調(diào)查的蔬菜基地太少，數(shù)據(jù)離散程度過大；②蔬菜基地位于山區(qū)地帶，地質(zhì)背景的原因可能導(dǎo)致土壤重金屬含量較高。由于綜合污染指數(shù)計算時只是依據(jù)pH分級，沒有科學(xué)地細(xì)分，當(dāng)綜合污染指數(shù)大于0.7時，酸性和堿性土壤對重金屬吸附水平差別較大，特別是土壤pH0.7時，重金屬活性將會大大增加，很容易吸附在土壤中最后被植物吸收；而另一方面不同植物可能對重金屬吸附水平也不同，故P綜>0.7時，蔬菜中重金屬含量也不一定超標(biāo)。因此如何更加科學(xué)評價基地污染還需要做進一步研究。
參考文獻(xiàn)：
[1] 趙軍蘭，張浩波，趙國虎，等.蘭州市安寧區(qū)蔬菜地土壤酸度及重金屬的測定和評價[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，47（2）：115-119.
[2] 金成俊，金明姬，元燦熙，等.龍井市近郊農(nóng)田土壤重金屬污染評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（33）：20433-20434.
[3] 鄭耀星，阮永明，張黎蕾.永川區(qū)近郊蔬菜地土壤重金屬污染調(diào)查與評價[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，40（19）：167-170.
[4] 湖北S石整治重金屬污染[J].黃金科學(xué)技術(shù)，2011（4）：58.
[5] 李 麗.關(guān)于重金屬污染防治法律對策的探析―以大冶市為例[J].湖北師范學(xué)院學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2012，32（6）：97-99.
[6] 張媛媛，朱林耀，王孝琴，等.武漢市蔬菜基地重金屬污染現(xiàn)狀調(diào)查[J].長江蔬菜，2012（24）：83-86.
[7] GB 15618-1995，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].
[8] NY/T 391-2013，綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量[S].
[9] HJ/T 166-2004，土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].
[10] GB/T 17141-1997，土壤質(zhì)量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法[S].
[11] GB/T 22105.1-2008，土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第1部分：土壤中總汞的測定[S].
[12] GB/T 22105.2-2008，土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第2部分：土壤中總砷的測定[S].
[13] HJ 491-2009，土壤總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法[S].
[14] GB/T 17138-1997，土壤質(zhì)量銅、鋅的測定火焰原子吸收分光光度法[S].
[15] 向仲香.成都市近郊蔬菜基地土壤重金屬污染現(xiàn)狀評價――以2個蔬菜基地為例[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（16）：212-214.
[16] 黃 敏，楊海舟，余 萃，等.武漢市土壤重金屬積累特征及其污染評價[J].水土保持學(xué)報，2010，24（4）：135-139.
[17] SINGH B R，KRISTEN M. Cadmium uptake by barley as affected by Cd sources and pH levels[J].Geoderma，1998，84：185-194.
[18] 王 寧，李久玉，徐仁扣.土壤酸化及酸性土壤的改良和管理[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2007，13（23）：48-51.
關(guān)鍵詞 土壤；蔬菜；重金屬污染；評價；浙江杭州
中圖分類號 X53；X56 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）20-0247-02
蔬菜是人們生活中不可缺少的副食品，為人體提供所必需的多種維生素和礦物質(zhì)，城鎮(zhèn)化速度的加快及工業(yè)的迅速發(fā)展，使得環(huán)境污染問題日益加重，致使蔬菜中重金屬和農(nóng)藥殘留含量急劇增加，給人類健康造成了嚴(yán)重傷害。重金屬積累特點及其對環(huán)境的污染是目前蔬菜重金屬研究的重點。城市及其郊區(qū)是重金屬污染的重要區(qū)域，了解和掌握土壤和蔬菜重金屬的污染現(xiàn)狀，對指導(dǎo)當(dāng)前和以后蔬菜無公害化生產(chǎn)和環(huán)境保護等方面具有重要指導(dǎo)意義。
1 杭州市土壤重金屬污染現(xiàn)狀
謝正苗等[1]調(diào)查杭州市4 個蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蔬菜基地土壤中重金屬的含量雖然未超過國家土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，符合無公害蔬菜的發(fā)展要求，但已超過其自然背景值。4個調(diào)查區(qū)中拱墅區(qū)土壤中重金屬含量大于其他3個區(qū)；江干區(qū)蔬菜基地土壤—蔬菜中重金屬的空間變異很大。老城區(qū)近50%的土壤屬于Ⅲ類以上，幾乎無Ⅰ類土壤，有些特色產(chǎn)品的種植土壤甚至存在一定的環(huán)境風(fēng)險[2]。城市土壤中的磁性物質(zhì)對重金屬有顯著的富集作用，杭州市土壤的磁性物質(zhì)含量分別是0.20%～2.75%（平均值0.75%），磁性物質(zhì)對重金屬的富集系數(shù)大小為Fe>Cr>Cu>Mn>Pb>Zn[3]。
郭軍玲等[4]研究發(fā)現(xiàn)杭州市蔣村土壤已受到Zn 的明顯污染，污染等級為輕污染，喬司和下沙土壤重金屬為高度累積，七堡和蔣村土壤重金屬達(dá)到嚴(yán)重累積程度。李 儀等[5]研究發(fā)現(xiàn)杭州市區(qū)表土Pb、Cd和Hg含量隨離城市距離增加而下降，土壤中重金屬Pb、Cd和Hg的積累主要與大氣沉降有關(guān)；同一區(qū)塊中茶園表土重金屬Cu和Zn含量明顯高于附近林地土壤，施肥等農(nóng)業(yè)措施對茶園土壤Cu和Zn的積累有較大的影響。
2 杭州市蔬菜重金屬污染情況
杭州市野外常見野生蔬菜鉛的超標(biāo)率達(dá)87.5%，鎘的超標(biāo)率為12.5%，銅和鋅無超標(biāo)現(xiàn)象[6]。小青菜和小白菜中Pb超標(biāo)，但Zn、Cu未超標(biāo)，其富集系數(shù)順序為Zn>Pb>Cu，且小青菜更易受重金屬污染，其重金屬含量均大于小白菜[1]。
宋明義等研究發(fā)現(xiàn)，根莖類蔬菜中Cd、Pb常超標(biāo)，葉菜類蔬菜中除Cd、Pb常超標(biāo)外，Hg也常超標(biāo)，豆類和茄果類情況相對較好，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。其中，半山附近蔬菜中Cd、Zn含量接近國家食品衛(wèi)生規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值，蔬菜和水稻中以Pb超標(biāo)情況較嚴(yán)重；江干區(qū)蔬菜基地的蔬菜重金屬污染也較為普遍，不同蔬菜品種中均有重金屬超標(biāo)現(xiàn)象[2]。王玉潔等[3]研究發(fā)現(xiàn)蔬菜的可食部位和非可食部位Pb含量均出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象，樣本超標(biāo)率達(dá)100%；但是4種蔬菜可食部位含Cu量和含Zn量均未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，部分蔬菜根系含Cu量和含Zn量卻出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。
3 蔬菜重金屬的吸收與富集規(guī)律
3.1 不同區(qū)域的差異性
北方地區(qū)蔬菜重金屬污染相對南方地區(qū)輕，南方地區(qū)污染形勢最為嚴(yán)峻的為Cd，這可能是由于南方土壤pH值低、有機質(zhì)含量等決定的重金屬存在形態(tài)、活性有關(guān)。由于土壤中Cd的化學(xué)活性最強，全國范圍內(nèi)Cd污染最為嚴(yán)重[7]。
重慶市小白菜中的As質(zhì)量比在南岸區(qū)菜市場中可達(dá)0.068 mg/kg，但在渝中區(qū)只有0.012 mg/kg，二者相差5.7倍；渝中區(qū)菜市場藕中Hg質(zhì)量比為0.189 1 mg/kg，但在北碚區(qū)菜市場中只有0.056 7 mg/kg，二者相差3.34倍[8]。
3.2 不同種類的差異性
基因型差異使得同一種蔬菜對重金屬元素的吸收、累積特點各不相同。此外，土壤粘粒含量、有機質(zhì)含量、pH值等土壤環(huán)境條件都會導(dǎo)致蔬菜中重金屬含量差異[9]。
重金屬污染以鎘和鉛為主，根莖類和瓜果類較為突出；鎘污染最嚴(yán)重，排序為：根莖類、瓜果類、豆類、葉菜類；芋頭和蔥中鎘污染均超標(biāo)，最大超標(biāo)倍數(shù)分別達(dá)到1.9倍和5.1倍[10]。葉菜類蔬菜中鋅、銅、鉛平均含量均高于瓜豆類蔬菜，只有鎘的平均含量低于瓜豆類蔬菜[11]。不同種類和類型的蔬菜對重金屬的富集能力不同，Zn：葉菜類>瓜果類>根莖類；As：葉菜類>根莖類>瓜果類；Hg：根莖類>瓜果類>葉菜類[8]。
3.3 同種蔬菜對不同重金屬的吸收和富集差異性
蔬菜對Cu、Zn、Pb的相對富集能力基本一致，其富集系數(shù)順序為Pb>Cu>Zn[3]。同一種蔬菜吸收不同重金屬的能力不同，富集元素的規(guī)律是Cd>Zn、Cu>Pb、Hg、As、Cr。也有發(fā)現(xiàn)當(dāng)Zn、Cd、Cu混施時，Cd的存在促進了大豆葉片中Zn的積累，而Cu的存在則使Zn和Cd的濃度降低[12]。
3.4 不同部位的差異性
重金屬在植株體內(nèi)各部位的分布狀況不同。一般在進入器官積累多。菠菜Cd的積累量為葉片、根>莖，而Cd和Cu的積累量依次為葉片>根>莖桿，Pb的積累量則依次為根>莖>葉片；青菜葉片中的Cr、Cd、Pb、Cu等的含量均高于莖[12]。銅和鋅含量地下部要比地上部高，蒲公英地上部的銅和鎘含量明顯高于地下部，地上部分別是地下部的2.80倍和1.92倍；野三七地上部的鉛含量也比地下部高，是地下部的1.21倍；水芹地上部的鎘含量也高于地下部，是后者的1.53倍[6]。
4 評價方法
對重金屬污染評價方法有很多，主要以指數(shù)法最多，其中指數(shù)法分單項因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法。
某樣點蔬菜的污染程度單項污染指數(shù)Pi是根據(jù)蔬菜中污染物含量與相應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)進行計算，其計算式為Pi=Ci/Si。式中，Ci表示污染物實測值；Si表示污染物評價標(biāo)準(zhǔn)。Pi1 為污染。
綜合污染指數(shù)法主要考察高濃度污染物對環(huán)境質(zhì)量的影響，可以全面反映各污染物對土壤的不同作用。目前，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法在國內(nèi)應(yīng)用較為普遍。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 謝正苗，李靜，徐建明，等.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中Pb、Zn和Cu含量的環(huán)境質(zhì)量評價[J].環(huán)境科學(xué)，2006，27（4）：742-747.
[2] 宋明義，劉軍保，周濤發(fā)，等.杭州城市土壤重金屬的化學(xué)形態(tài)及環(huán)境效應(yīng)[J].生態(tài)環(huán)境，2008，17（2）：666-670.
[3] 王玉潔，朱維琴，金俊，等.杭州市農(nóng)田蔬菜中Cu、Zn和Pb污染評價及富集特性研究[J].杭州師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，9（1）：65-70.
[4] 郭軍玲，張春梅，盧升高.城市污染土壤中磁性物質(zhì)對重金屬的富集作用[J].土壤通報，2009，40（6）：1421-1425.
[5] 李儀，章明奎.杭州西郊茶園土壤重金屬的積累特點與來源分析[J].廣東微量元素科學(xué)，2010，17（2）：18-25.
[6] 楊曉秋，丁楓華，孔文杰，等.幾種野生蔬菜重金屬積累狀況的調(diào)查研究[J].廣東微量元素科學(xué)，2005，12（7）：12-16.
[7] 劉景紅，陳玉成.中國主要城市蔬菜重金屬污染格局的初步分析[J].微量元素與健康研究，2004（5）：42-44.
[8] 張宇燕，陳宏.重慶市市售蔬菜中鋅、砷、汞的污染現(xiàn)狀評價[J].三峽環(huán)境與生態(tài)，2012（1）：47-51.
[9] 鄭小林，唐純良，許瑞明，等.湛江市郊區(qū)蔬菜的重金屬含量檢測與評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2004（2）：34.
[10] 唐書源，張鵬程，趙治書，等.重慶蔬菜的安全質(zhì)量研究[J].云南地理環(huán)境研究，2003，15（4）：66-71.
