2土壤重金属污染[1]

土壤重金属污染

生科2009211637 董锐芝

【摘要】：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。但随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。因此，治理和恢复的难度大，但也是迫在眉睫的大工程。本文主要就土壤重金属的概念、来源种类、特点危害、采样检测、防治修复等方面都做了一定的阐述，旨在为土壤重金属污染的有效修复提供一定的科学依据。

【关键词】：重金属土壤污染危害

一土壤重金属污染的定义

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。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。[1]

但是土壤本身含有一定量的重金属元素，如植物生长所必须的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。[2]

二重金属的来源、种类

土壤重金属来源广泛，主要包括有大气降尘、污水灌溉、工业废弃物得不当堆置、矿业活动、农药和化肥等。

1、大气中重金属沉降

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：南京某生产铬的重工业厂[铬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 k㎡，污染范围最大延伸下限1.38 km。还有1986——1988年期间甘肃白银有色金属基地降水和降尘输入到农田的重金属为Cd 10.8g/(h㎡.a)，其中铅、砷均高于灌溉水的输入量。

2、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。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，土壤几乎不污染。

污灌在我国北方比较严重，因为北方比较干旱，缺水严重，而许多大城市都是重工业大城市，所以农业用水更加紧张，污灌在这些地区比较普遍。北方旱作地区污灌约占全国污灌面积的90%以上。南方地区的污灌面积仅占6%，其余在西北和青藏。污灌导致土壤重金属Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加。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。

污灌是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。然而，污灌所导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起足够的重视，污灌废水的质量必须严格控制在国家灌溉水质标准内。

3、肥料和农药

施用含有铅、汞、镉、砷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。通过新西兰50 a前和现今同一地点58个土样分析，自施用磷肥后，镉从0.39 mg/kg升至0.85 mg/kg。在阿根廷由于传统无机磷肥的施入,进而导致土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染。

大量使用含有重金属的农药也是造成土壤金属污染的一个重要原因，例如果园土壤中Cu的累积主要来自于长期使用含Cu农药的后果。

4、采矿和冶炼

金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等，可以被酸溶出含重金属离子的矿山酸性废水，随着矿山排水和降雨使之带入水环境（如河流等）或直接进入土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。这在我国南方地区表现的尤为突出。

1989年我国有色冶金工业向环境中排放重金属Hg为56 t，Cd为88 t，As 为173 t，Pb为226 t[27]。矿山酸性废水重金属污染的范围一般在矿山的周围或河流的下游，在河流中不同河段的重金属污染往往受污染源（矿山）控制，河流同一污染源的下段自上游到下游,由于金属元素迁移能力减弱和水体自净化能

力的适度恢复，金属化学污染强度逐渐降低。

而在同一个地区，土壤重金属污染物的来源可能是单一的也可能是多样的。

通过研究徐州荆马河区域土壤重金属污染的成因中指出：Cr、Cu、Zn、Pb 是由垃圾施用引起的，As是由农灌引起的，Cd是由农灌和垃圾施用引起的，Hg 是各种途径都具备。

通过对山东省耕地重金属元素污染状况的研究说明，工业快速发展地区铅高于农业环境，铅与距公路远近有关。乡镇企业技术、设备落后，原材料利用率低，造成其周边土壤重金属污染相当严重。

由此可见重金属污染在我国十分严重和普遍。

三、重金属污染的特点及危害

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，二是区别与水体和大气等介质中的特点。[3]

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植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变，重金属不能被土壤微生物所降解，可在土壤中不断累积，也可为生物所富集并通过食物链在人体体内积累，进而危害人体健康。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。

人类因土壤重金属污染而遭受的危害有：[4]

(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子孙的利益，不利于经济的可持续发展;

(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

五、对重金属污染的防治及修复