学生姓名： 王继宇
学 号： 201172136
班 级： 作物(zyxw)S111
学 院： 农学院
课 程： 环境生态学
指导教师： 周建利
二○一二年六月
土壤重金属污染与修复措施研究进展
摘要：本文首先综述了国内外土壤重金属污染的现状，揭示了目前土壤重金属污染问题日益严重，然后论述了土壤重金属污染的内涵、污染物的来源，以及土壤重金属污染的特点和危害，最后阐述了土壤重金属污染的修复措施。
关键字：土壤污染 重金属 来源 特点 修复措施
近年来随着社会经济的快速发展，土壤中重金属含量不断增加，土壤重金属污染已成为普遍的环境问题，越来越受到人们的关注。据统计，1980年我国工业三污染耕地面积266.7万公顷，1988年增加到666.7万公顷，1992年增加到1000万公顷。目前，全国遭受不同程度污染的耕地面积已接近2000万公顷，约耕地面积的1/5。我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1000万吨，被重金属污染的粮食多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元[1]。据农业部环监测系统近年的调查，我国24个省（市）城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展快地区的320个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为60.6万公顷，占调查总面积的20%。其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染最为突出。当前我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，其中Cd污染较普遍，污染面积近1000万公顷，其次是P
b、Zn、Cu、Hg等。有许多地方粮食、蔬菜水果等食物中Cd、Cr、As、Pb等重金属含量超标和接近临界值。
据粗略统计，过去50年中，排放到全球环境中的Cd达到2.2万吨、Cu 93.9万吨、Pb78.3万吨、Zn13.5 万吨。其中有相当部分进入了土壤，对土壤造成严重污染[2]。
1、 土壤重金属污染的内涵
重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。大多数金属都是重金属，如铜（Cu）、锌（Zn）、铁（Fe）、锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、锡（Sn）、钒（V）、铌（Nb）、钛（Ti）、汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、钨（W）、铝（Al）、金（Au）、银（Ag）等。环境污染方面的重金属主要是指生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Co、Ni、Sn等，在这些金属元素当中，有些是植物生长所必须的微量元素，如Zn、Cu等，但其含量达到一定值后就成为有害的环境污染元素。另外，砷（As）和硒（Se）虽不属于重金属，但它们的毒性及某些性质与重金属相似，因而通常被列入重金属污染物范围内。
土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。
2、 土壤重金属污染物的来源
土壤重金属来源广泛，从大范围来说，主要包括大气沉降、工业污染和农业污染等。
2.1大气沉降
大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的。经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，主要以工矿烟囱、废物堆和公路为中心，向四周及两侧扩散；由城市—郊区—农区，随距城市的距离加大而降低，特别是城市的郊区污染较为严重。此外，还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度成正相关；重工业越发达，污染相对就越严重。
例如，南京某生产Cr的重工业厂Cr污染叠加已超过当地背景值4.4倍，污染以车间烟囱为中心，范围达1.5 km2，污染范围最大延伸下限1.38 km。再如，在宁一杭公路南京段两侧的
土壤形成Pb、Cr、Co污染带，且沿公路延长方向分布，自公路两侧污染强度减弱[3]。
2.2工业污染
目前，国内外由于工矿的开采、冶炼等引起的土壤重金属污染相当严重。据统计，1989年我国有金属冶炼工业向环境排放重金属Hg为56吨，Cd为88吨，As为173吨，Pb为226吨。
工矿业固体废弃物堆放或处理过程中，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，间接或直接地造成土壤重金属污染。沈阳冶炼厂冶炼锌产生的矿渣主要含Zn、Cd，1971年开始堆放在一个洼地场所，目前已扩散到离堆放场700米以外的范围。武汉市垃圾堆放场，杭州Cr渣堆放区附近土壤中重金属Cd、Hg、Cr、 Cu、Zn、Pb、As等的含量均高于当地土壤背景值。美国科罗拉多州罗拉多流域受采矿的影响，土壤重金属元素Cd、Zn、Pb、As的浓度以污染源最高，并随着与污染源距离延长而逐渐降低[4]。 此外，有一些工矿固体废弃物被作为肥料施入土壤，造成土壤重金属污染。磷石膏是化肥
工业废物，含有一定量的正磷酸以及不同形态的含磷化合物，并可改良酸性土壤，因而被大量施入土壤，造成了土壤中Cr、 Pb、Mn、As含量增加。磷钢渣作为磷源施入土壤，造成土壤中Cr累积。
2.3农业污染
农业生产所造成的重金属污染主要来源于：（1）污水灌溉；（2）农药、化肥及地膜的不合理使用；（3）污泥的大量施用。
2.3.1污水灌溉
污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商业污水和工业废水。由于城市工业化的迅速发展，大量的工业废水涌入河道，使城市污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进入土壤。污灌导致土壤重金属Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加。例如，淮阳污灌区自污灌以来，金属Hg、Cd、Cr、Pb、As等就逐渐增高，1995~1997年已超过警戒级；太原污灌区的重金属Pb、Cd、Cr含量远远超过其当地背景值，且积累量逐年增高[5]。
2.3.2农药、化肥及地膜的不合理使用
施用含有Pb、Hg、Cr、As等的农药和不合理地施用化肥，都可以导致土壤中重金属的污染。一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之，氮肥和钾肥含量较低，但氮肥中铅含量较高，其中As和Cd污染严重。经过对上海地区菜园土地、粮棉地的研究，施肥后，Cd的含量从0.134 mg/kg升到0.316 mg/kg，Hg的含量从0.22 mg/kg升到0.39 mg/kg，Cu、Zn 增长2/3。再如，由于在果园中长期施用含Cu的农药，导致果园土壤中Cu的大量积累磁分离[6]。
近年来，随着地膜的大面积推广使用，大量的地膜残片滞留中，造成土壤的白污染。同时由于地膜生产过程中加入了含有镉、铅的热定剂，也加重了土壤重金属污染。
2.3.3污泥的大量施用
污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同时也含有大量的重金属。随着大量的市政污泥进入农田，农田中的重金属含量不断增高。污泥施肥不仅可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，而且还会导致农作物中重金属的累积。研究表明[
7]，污泥使用量增加，会引起了青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb的增加。
3、 土壤重金属污染的特点及危害
3.1土壤重金属污染的特点
3.1.1普遍性和广泛性
随着工业生产的发展，重金属污染日趋普遍，几乎威胁着每个国家。我国已有很多城市的郊区和灌区遭到了不同程度的重金属污染。另外，世人皆知的世界十大环境公害事件中就有2件与重金属污染有关（在日本九州由Hg引发的水误病事件以及由福污染造成的日本神东川骨痛病事件）。
3.1.2隐蔽性和潜伏性
重金属对动物、人类的危害是通过食物链逐渐积累的，人们往往深受其害而不知所害，不像大气、水体污染被人直接觉察，但是一旦爆发出来，那么将会引起严重的生态危害，有“化学定时”（Chemical Time Bombs，简称CTBs）的说法。
3.1.3不可逆性和长期性
如果大气和水体受到污染，切断污染源之后通过稀释作用和自净化作用也有可能使污染问题不断逆转，但重金属则很难靠稀释作用和自净化作用来消除，使污染问题逆转。某些被重金属污染的土壤可能要100 ～ 200 年时间才能够恢复。因此，土壤的重金属污染一旦发生通常很难治理，而且其治理成本较高、治理周期较长。
3.1.4综合性和复杂性
在自然界中，单个重金属污染物构成污染有发生，但更多表现为多种金属元素同时产生作用，即多种污染物一起形成复合污染，且污染强度显示出放大性。秦永生等研究表明，Cu与Pb复合污染与单一污染相比，土壤呼吸强度的影响依次表现为Cu与Pb复合污染＞Pb污染＞Cu污染[8]。
3.2土壤重金属污染的危害
3.2.1重金属污染对作物的危害
重金属在土壤—植物系统中迁移直接影响到植物的生长发育，从而影响作物的产量和质量。Cd是危害植物生长的有毒元素，土壤中如果Cd含量过高，会破坏植物叶片的叶绿素结构，减少根系对水分和养分的吸收，抑制根系生长，造成植物生理障碍而降低产量。Pb在植物组织中的累积可导致氧化、光合以及脂肪代谢的强度减弱，同时可导致对水的吸收量减少、耗氧量增大，从而阻碍植物生长，甚至引起植物死亡。Cu、Zn是植物生长必需的微量元素，但在土壤中含量超过一定限度时，作物根部会受到严重损害，使植物对水分养分的吸收受到影响，造成生长不良甚至死亡。
3.2.2重金属污染对土壤动物的危害
随着各种重金属元素在土壤中的富集，对土壤动物的生存繁衍带来了严重威胁。孙贤斌研究了淮南市重金属污染对土壤动物落和多样性影响，得出重金属污染不同程度地对土壤动物构成危害，土壤动物落的组成与数量随着污染的加重而减少，在重污染的土壤中，优势类与常见类的种类明显减少[9]。
3.2.3重金属污染对人类的危害
大多数重金属具有可迁移性差，不能降解等特点，会在生态系统中不断积累，毒性不断增强，从而导致生态系统的退化，并通过食物链影响人体健康。如Pb能伤害人的神经系统，特别对幼儿的智力发有极其不良的影响，另外，Pb能导致包括人类在内的各种生物的生殖功能下降、机体免疫力降低，当人体内血铅质量比达到600µg/g～800µg/g时会表现为头晕、头疼、记忆力减退和腹疼等一系列症状。Cd的毒性很大，在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化还会影响骨骼发育。长期食用含Cr的食物，人体会出现不同程度的皮肤和呼吸道系统病变，并且出现溃疡和炎症。长期吸入Ni可以引起鼻癌、肺癌，并且可以引起接触性皮炎、肺炎等病症。当金属Hg进入人体后，可与体内酶或蛋白质中许多带负电的基团如巯基等结合，使能量生成、蛋白质和核酸合成受到影响，从而影响细胞正常的功能和生长。在人类历史上，由于土壤污染引起的疾病和环境公害事屡见不鲜。如1995年在日本富山县因土壤受到镉污染，该地区的居民发生一叫"痛痛病”的公害病，Cd使当地居民全身性神经痛、关节痛、骨折，以至死亡[10]。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议