重金属污染原因十篇

重金属污染原因篇1

x[摘 要]我国涉重金属产业多呈流域集中分布，导致重金属污染防治已成为流域水污染治理的“短板”。虽然现有法律体系框架已初具规模，但流域重金属的污染防治仍存在专门性立法空白、专项治理的法律长效机制缺乏和常规执法机制不足等问题，在分析原因的基础上，亟需我们健全法律体系，完善法律原则和规范法律机制。

[关键词]重金属污染；流域；法律应对

人类文明发祥于流域，也成就了流域文明。然而不同流域的生产力布局或者经济发展模式，导致了流域不同的污染特征。就涉重金属产业而言，国外方面，日本四大公害病中的三大事件与重金属污染有关，其中发生于流域范围内就有两件，即富山县神通川流域镉污染事件和新潟县阿贺野川流域的甲基汞污染事件。国内方面，湖南以传统产业为代表的各种矿区或资源型城市依湘江而建，导致了湘江流域成为全国重金属污染的重灾区，并爆发了辰溪砷中毒、双峰铬污染、浏阳镉污染等多起重特大重金属污染事件；①珠三角、长三角等以高新产业为代表的IT产业多呈流域分布，因大量生产印刷线路板的企业不能稳定达标排放，给当地河流、土壤和近海造成了严重重金属污染。②不难看出，涉重金属产业多呈流域集中分布，加之发展方式粗放、环保历史欠账，导致重金属污染防治已成为流域水污染治理的“短板”，有关水污染防治的法律研究亟需应对重金属污染问题。

一、流域重金属污染的法律监管现状

虽然国家层面有《水污染防治法》及其实施细则，地方有水污染防治条例，也出台了《地表水环境质量标准》、《污水综合排放标准》等与重金属污染防治有关的环境标准，这似乎表明流域重金属污染的法律体系框架已初步建立，但现状不容乐观。

（一）专门性立法空白

这集中体现在分散立法、附属立法，专门性立法空白等方面，导致了流域重金属污染防治工作难以对症下药，现实中诸多问题的解决无法可依。以现有法律尚未明确涉重金属项目的审批权为例，因流域涉重金属产业的投资额一般比较大，一些地方领导往往只注重项目的引进和扶持企业生产的发展，而忽视重金属环境污染的监管及治理，导致污染事故屡次发生，已成为重金属污染防治的最大软肋。

（二）专项治理的法律长效机制缺乏

近年来，特别是《重金属污染综合防治“十二五”规划》、《湘江流域重金属污染治理实施方案》等重金属污染专项治理工作的深入，重金属汞、铬、镉、铅和类金属砷的污染物第一次被纳入总量控制目标。不难看出，重金属污染的治理耗资巨大，监管和资金投入将成为前述总量控制目标实现的最大障碍。这种“行政监管+拨款”的治理模式，难以体现法律的长效机制。以我国流域重金属污染防治史上重大进步的《湘江流域重金属污染治理实施方案》为例，湖南省设置了以省长为组长的重金属污染和湘江流域水污染综合防治委员会，但其调整的时间只有五至十年，调整范围涉及到湖南省内湘江流域90%的范围，尚有仅10%的流域范围因在湖南省辖区之外而鞭长莫及。以淮河流域和太湖流域污染治理的沉重教训为例，投入巨大的专项执法往往总体收效甚微，这迫使我们探讨综合考虑经济、社会和环保因素的长效法律设计问题。[1]值得注意的是，当前环境健康事件高发，并不是由于现在的环境事故大量增加，而是随着经济的发展，环境污染及由此带来的破坏性后果开始显现；重金属污染可能需要经过几年、十几年甚至是几十年的积累和迁移转化才能最终显现危害后果，当前的问题是30年发展所形成的污染负荷不断增长和积累的结果，一些因污染导致的疾病到了集中高发时期。[2]所以，流域重金属污染防治的专项治理如何避免淮河流域和太湖流域的前车之鉴，遵循重金属污染的客观规律，其中建立健全法律调整的长效机制乃关键所在。

（三）常规执法机制不足

三十多年来，我国已建立起比较完善的环境法律体系，但学界对其“无大错也无大用”颇有微词，就流域重金属污染的常规监管而言，主要表现为：

一是沟通协调机制不足。众所周知，沟通偏重于信息交流，协调则偏重于行为上的同步与和谐。以流域重金属污染防治密切相关的环境健康为例，按照《国家环境与健康行动计划》的规定，卫生部、原国家环保总局（现环保部）作为国家环境与健康工作的牵头部门，虽然联合制定了《卫生部国家环保总局环境与健康工作协作机制》，但多为原则、抽象的规定，缺乏有效的沟通与协调。其应对突发环境事件的管理只是在地方各级政府设置临时机构，这种临时性的方式也只能是一时的权益之计。③

二是执法手段单一。目前仍以控制——命令型执法方式为主，具有“从上而下”改造公众的行政色彩，往往忽略行政相对人的积极参与，较少考虑环保经济的市场因素，容易导致矛盾的激化。虽然有关部门对此有所认识，也采取了一些补救措施，但终因缺乏为公众、企业等利益相关者提供参与、交流和博弈的机会，而表现为执法与民众的疏离。

三是损害救济难。因流域地域广阔、涉重金属产业密集，大多情况下甚至连污染的责任主体都难明确。面对重大重金属环境污染案件时，一般只对污染企业进行关停并转，而对民众利益的维护难以考虑周全。就受害者的损害救济而言，往往因地方保护主义、司法救济不力、社会化救济不完善，甚至会导致“企业污染——百姓受害——政府买单”等恶性循环。虽然暂时控制了“事端”、平息了“事态”，但“事未了”。[3]

二、原因分析

从某种意义而言，流域重金属污染与其他环境污染问题在一定范围内存在历史必然性，甚至“合理性”。在工业化道路不可避免和全球化已经普遍延伸的情形下，后发国家要想做到独立、自主发展而完全不受环境问题困扰几乎是不可能的。没有一定程度的发展（常常以一定程度的环境问题为代价）积累经济、技术条件，环境法治也无从开展。[4]这种基于“代价经济”、“代价社会”的发展模式，[5]同样导致了我国对流域重金属污染的法律监管起步晚、预防手段相对薄弱、救济手段明显不足、且带有强烈的应急特点，现仍处于初始与探索阶段，故缺乏整体应对性。

重金属污染原因篇2

【关键词】农业 土壤重金属污染 治理措施

引言：污染问题是各国经济发展中都要面临的难题。近些年，随着我国工业化进程的加快，使得土壤重金属污染日益加剧，许多耕地因重金属污染受到破坏，这使得我国耕地面积大幅度减少。想要使农作物正常生长就要保障土壤正常状态，土壤影响着农产品质量，若土壤受到重金属污染，不仅农产品会受到污染，这些被污染的农产品更会影响人们身体健康，土壤重金属污染治理具有重要意义。

一、重金属污染的概念

重金属是指比重大于5的金属，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒。对环境造成污染的重金属包括：汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。重金属不能被生物降解，被重金属污染的食物进入人体后，重金属在体内沉淀，便很难排除体外，还会与体内蛋白质及酶发生强烈作用，使之失去活性，重金属对人体危害非常大[1]。铬会造成四肢麻木，精神异常；锡进入身体凝结成块后，甚至会致人死亡；钒会对人的内脏造成破坏。采矿、废弃排放、工业排放、污水排放等会造成重金属污染，导致环境质量恶化。日本就曾经因汞污染引发水俣病，造成许多婴儿中枢神经造成破坏。近些年，随着我国工业化进程的不断加快，重金属污染问题日益严重，已开始严重影响人们身体健康，全国各地都因重金属污染出现了癌症村，我国必须对重金属污染提高重视。

二、土壤重金属污染

我国经济发展中面临着严重的重金属污染，其中土壤重金属污染尤为突出，几乎全国各地多处耕地存在重金属污染问题，土壤重金属污染已成为“公害”[2]。目前我国土壤重金属污染主要污染物有：汞、镉、铅、铬、砷等生物毒性重金属元素，以及有毒元素锌、铜、镍等。这些主要重金属污染元素多来自：农药、废水、污泥和大气沉降等方面。如，砷就经常被作为除草剂、杀虫剂等农药，大量农药使用后便很容易造成砷污染；汞则来自含汞废水。汞、砷都能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。土壤中镉含量超标时，作物叶绿素结构将受到破坏，吸收水、阳光的能力大幅度下降，农作物生长、发育、产量、品质都将受到影响。土壤中铅超标时，植物光合能力、氧化能力、代谢强度都将被降低，作物成活率会大大被降低。重金属有着移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解等特性。农作物生长在被污染的土壤中被人类食用，这些重金属将直接作用于人体，在身体里沉淀。如，镉污染土壤环境中的作物被人类食用后，将引发高血压、肾功能失调、心脑血管等疾病。汞则会沉入肝脏，破坏神经系统和大脑[3]。土壤重金属污染已严重威胁了人类生存与发展，加强土壤重金属土壤治理势在必行。

三、土壤重金属污染治理措施

通过前文分析，不难看出土壤重金属污染的危害性，土壤重金属污染已成为了制约我国农业发展的主要原因。我国必须提高对土壤重金属污染的重视，加强治理，采用相应治理措施。下面通过几点来土壤重金属治理措施：

（一）化学治理措施

化学治理措施见效快，简单易行，操作简单，效果明显，但若操作不当极有可能造成化学污染。化学治理措施是通过向土壤中投入化学改良剂的方式，来达到降低土壤中重金属含量的目的。不同化学改良剂，效果有所不同，针对污染情况也不同。其原理是将重金属吸附、氧化还原。常用化学改良剂有：磷酸盐、硅酸盐、碳酸钙、沸石等。在实施中为了避免对土壤造成二次污染，一定要控制好改良剂用量。

（二）生物治理措施

生物治理措施易于操作，效果好，且不会造成二次污染，这种方式是通过生物削弱、净化土壤，来降低土壤重金属含量。例如，利用自然界原有植物或人工培育植物，通过植物吸收方式解决重金属污染。目前已经发现能够吸收重金属的植物多达七百余种。这些重金属元素被植物吸收后，将被转化为气态物质，挥发到空气中；除植物外，微生物也能够降低土壤重金属含量，改善土壤微环境。微生物治理技术主要是应用：动胶菌、蓝细菌、藻菌、原菌、硫酸菌等，通过胞外聚合物与重金属离子结合成络合物，达到降低重金属含量和重金属毒性的目的。

（三）农业治理措施

农业治理指的是通过改变耕作管理制度的方式，降低土壤重金属污染。该措施实施中要因地制宜，科学结合当地农业发展实际情况。农业治理措施主要有：控制土壤水分调节土壤氧化还原电位，降低重金属污染。另外，还可通过肥料选择和控制的方式，减少化肥应用，增施有机肥，降低化肥对土壤造成的重金属污染。此外，种作物选择时应选择具有抗污染的植物，避免重金属进入食物链。镉污染土壤环境中可种芝麻，实践证明种植五年芝麻后，土壤镉含量降低百分之三十四左右，不同植物对改善不同污染有着很好的效果，做好作物选择至关重要。

四、结束语

农业是国家经济发展建设的基础，而农业的基础是土壤，离开土壤农业发展无从谈起。土壤重金属污染现如今已严重影响到了农业发展，威胁到了人们身体健康，加强土壤重金属治理势在必行。

参考文献：

[1]徐梅玉.我国耕地土壤污染解决中机械保护性耕作的作用研究，以土壤中铅和镉污染为例[J].湖北师范学院，2011，16.

重金属污染原因篇3

关键词：土壤污染 重金属 危害 修复方法

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。

参考文献

[1] 崔德杰,张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报,2004,35(3):366-370.

[2] 方一丰,郑余阳,唐娜等.生物可降解络合剂聚天冬氨酸治理土壤重金属污染[J].生态环境,2008,17(1):237-240.

[3] Zhang L C,Zhao G J.The species and geochemical characteristics of heavy metals in the sediments of Kangjiaxi River in the Shuikoushan Mine Area,China[J].Appl Geochem,1996,11(1/2):217-222.

[4] 尚爱安,党志,漆亮等.两类典型重金属土壤污染研究[J].环境科学学报,2001,21(4):501-504.

[5] 王庆仁,刘秀梅,董艺婷等. 典型重工业区与污灌区植物的重金属污染状况及特征[J].农业环境保护,2002,21(2):115-118,149.

[6] Dang Z, Liu C Q, Martin J H. Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coalmine spoils[J]. Environ Pollut, 2002,118(3):4l9-426.

[7] 韩张雄,王龙山,郭巨权等.土壤修复过程中重金属形态的研究综述[J].岩石矿物学杂志,2012,31(2):271-278.

[8] 王红旗,刘新会,李国学等.土壤环境学[M].北京：高等教育出版社,2007.

[9] 张辉.土壤环境学[M].北京：化学工业出版社,2006.

[10] GB15618-1995.土壤环境质量标准值[S].国家环境保护局,1995.

[11] 李录久,许圣君,李光雄等.土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].安徽农业科学，2004,32(1):156-158.

[12] 任旭喜.土壤重金属污染及防治对策研究[J].环境保护科学,1999,25(5):31-33.

[13] 郭彬,李许明,陈柳燕等.土壤重金属污染及植物修复金属研究[J].安徽农业科学,2007,35(33):10776-10778.

重金属污染原因篇4

关键词：土壤；重金属污染；修复标准；效果评价

引言

在进行土壤重金属污染修复的过程中，土壤本身的特性也会随之变化，土壤中重金属污染物的减少，并不意味着土壤从生态学的角度就是清洁的和安全的。因此，重金属污染的土壤经修复后能否够达到我们对于修复效果的预期、土壤的生态功能能否最大限度的恢复，我们就需要通过科学的方法进行评价，从而确定修复后的土壤能否达标，能否从根源消除土壤污染对人类健康和生态系统产生的威胁。

1 土壤重金属污染评价方法

主要的土壤重金属污染评价方法包括单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、潜在生态风险指数法，具体方法如下：

1.1 单因子污染指数法

该方法是基于单因子污染指数法对土壤中各种重金属做单一污染评价，其公式如下：

Pi=Ci/Si

式中：Pi为土壤中污染物i的环境质量指数；Ci为污染物i的实测质量分数（mg・kg-1）；Si为污染物i的评价标准（mg・kg-1）[1]，一般取二类标准。

1.2 内梅罗综合污染指数法

该方法是综合考虑个重金属的污染情况，从而更加全面反应重金属的联合污染程度，同时突出某一种严重污染的重金属的危害，其公式如下：

P综=■

式中：P综为某地区的综合污染指数；（Ci/Si）max为土壤污染物中污染指数最大值；（Ci/Si）av为土壤污染物中污染指数平均值。P综>1表示污染，P综

1.3 潜在生态风险指数法

该方法是将重金属的含量、生态影响及毒性特点综合在一起考量的，其公式如下：

式中：T■■为重金属i的毒性相关系数；P■■为重金属i的污染参数；E■■为重金属i的单因子潜在风险，能反应各种金属的风险程度；Ri为重金属综合因子潜在生态风险指数，能反应多重重金属的综合风险。

2 土壤重金属污染修复效果评价方法

主要的土壤重金属污染修复效果评价方法包括形态分析评价、植物毒性评价、陆生无脊椎动物评价、土壤微生物评价，具体方法如下：

2.1 形态分析评价

该方法通常采用连续提取来描述土壤中重金属形态的分布。连续提取法主要分为分步提取法和BCR法。土壤中重金属的形态分为可交换态、有机结合态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态和残渣态为主。而BCR连续提污染土壤修复的过程中，对修复后的土壤进行观察，并结合科学的方法及土壤进行诊断和评价。可以明确判断修复后的土壤是否达到我们预期，以及是否消除土壤重金属污取法通常将土壤中重金属的形态分为氧化还原态、酸溶态、残渣态，其中氧化还原和酸溶态的重金属形态容易被植物吸收利用，而可氧化态和残渣态比较稳定，不易被植株吸收利用，采用ICP-MS测定土壤修复前后重金属形态含量的变化来判断土壤重金属污染的修复效果。

2.2 植物毒性评价

该方法是通在修复后在土壤中栽种植物，结合植物的生长状况、出苗率，以及生物量使植物体内酶活性的变化和植物体内重金属的量富特征，来表征经过土壤修复后重金属在土壤中毒性的变化，其原理是大多数重金属离子与外源物质结合后，就具备了在土壤中迁移和被植物吸收的可能。而植物在土壤中的形态变化特征可以通过肉眼观察，以及通过分子或细胞水平上对植物毒性评定，从而判断土壤重金属污染的修复效果，该法具有测定灵敏度高、测定周期较短的优点。

2.3 陆生无脊椎动物评价

该方法是将不同的陆生无脊椎动物或对土壤具有敏感指示的动物作为研究的对象，将它们投放在经修复的重金属污染的土壤中，通过记录经修复的土壤对这些动物的危害影响程度来评价对重金属污染修复效果。

2.4 土壤微生物评价

该方法是结合土壤中蕴含的大量且种类繁多的微生物，由于微生物直接或间接的能够参与土壤中的气体交换和降解土壤肥料等。因此可以通过检测经修复土壤中微生物的相关参数，从而来判断来判断土壤重金属污染的修复效果。

3 展望

土壤重金属污染及修复评价过程中，涉及多门学科的相互交叉，其中包括生态学、环境科学、土壤学、地理学、生态毒理学、灾害学等，而整体的评价又是一个复杂的过程，无论是对于基础的理论研究还是在实践的工作都存在着较大的不足，因此，需要我们在以后的研究工作不断地深入和完善评价方法，才能使评价结果更为切实有效。

参考文献

[1].农田土壤重金属Cd、Cu和As污染评价及修复技术研究[D].武汉理工大学，2011.

[2]赵乾程，杨欣，曹田，等.土壤重金属污染原位钝化修复及效果评价进展研究[J].环境科学与技术，2016，12.

[3]李燕.污染土壤修复标准及修复效果评定方法的探讨[J].资源・环境，2016.

[4]李淑燕，谢t彬.重金属污染场地修复效果评价研究[J].海南师范大学学报（自然科学版），2015，6.

[5]王涛，李惠民，史晓燕.重金属污染农田土壤修复效果评价指标体系分析[J].土壤通报，2016，6.

重金属污染原因篇5

关键词:土壤污染、生物修复、研究进展

前言

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。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1原位修复技术：

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2异位修复技术：

异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1污染物的性质：

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。

3.2环境因子：

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3生物体本身：

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，

植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题：

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议：

随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。

参考文献：

[1]钱暑强,刘铮.污染土壤修复技术介绍[J].化工进展,2000(4):10-12,20.

[2]陈玉成.土壤污染的生物修复[J].环境科学动态,

1999，(2):7-11.

[3]李凯峰,温青,石汕.污染土壤的生物修复[J].化学工程师,2002,93(6):52-53.

[4]杨国栋.污染土壤微生物修复技术主要研究内容和方法

[5]张春桂,许华夏,姜晴楠.污染土壤生物恢复技术[J].生态学杂志,1997,18(4):52-58.

[6]李法云,臧树良,罗义.污染土壤生物修复枝木研究[J].生态学杂志,2003,22(1):35-39.

[7]滕应,黄昌勇.重金属污染土壤的微生物生态效应及修复研究进展[J].土壤与环境,2002,11(1):85-89.

[8]沈德中.污染环境的生物修复(第一版)[M].北京:化学工业出版社,2001:14,311.

重金属污染原因篇6

关键词：汾江河；重金属；潜在生态危害；评价

收稿日期：2011-03-31

作者简介：罗 美（1984―），女，广东兴宁人，助理环境工程师，主要从事环境污染源（废水）的监测与分析工作。

中图分类号：X701

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2011）06-0023-04

1 引言

汾江河是佛山市的母亲河,全长13.4km。随着佛山市经济的迅猛发展,城市人口的急剧增多,汾江河两岸的工业发展,印染、塑料、陶瓷、洗涤类和造纸等工业废水排入,严重污染了河道。水体沉积物既是重金属污染物的汇集地,又是对水质有潜在影响的次生污染源。重金属污染物进入水体后能较快地转移至沉积物和悬浮物中,结合了重金属的悬浮物在被水流搬运过程中,当其负荷量超过搬运能力时,便逐步转变为沉积物。沉积物中重金属得到积累,表现出明显的分布规律性。河流重金属Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd的污染存在一定的潜在生态危害,由于其可以在动、植物中积累,并通过食物链从而危害人类的食物安全。为了解汾江河河道污染的状况,以及周边环境对河道造成的影响,对汾江河底质（沉积物）重金属Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd的总体水平进行了监测与分析,本文根据底质中重金属的含量,运用瑞典科学家Lars Hakanson潜在生态危害指数法,对其潜在生态危害进行了分析。

2 调查方法与监测分析

汾江河又名佛山水道,西起佛山沙口,横贯市区北部,到南海平洲沙尾桥,进入东平水道。全年的平均流量是103m /s,但枯水期只有5～6m ／s［1］。流经佛山市区、南海、广州3地,从东到西流经佛山境内、桂城、平洲、大沥、盐部等6个区镇。现在调查的主要是佛山城区的河段底质重金属的总体水平。通过现场的采样处理和底质样品试验分析,计算其重金属的质量比,从而了解河道的重金属污染状况。

2.1 底质样品的采集和前处理

底质指江、河、湖、库、海等水体底部表面沉积物质,它反映了河流的历史和污染现状。经过调查研究,根据汾江河河流特点和沿河两岸的厂区布局,沿岸支涌和闸门分布情况,沿河道分别在罗沙、街边和横虿忌3个采样断面,罗沙属于河道上游,河道较为宽阔,街边在中游位置,河道较直且窄,下游的横窖是典型的淤积区域,并在各采样断面分左、中、右布点,采用抓斗式采样器对汾江河河道的表层（0～20cm）沉积物进行了采样。

在现场采样时,把采集的样品分存于双层洗净聚乙烯袋中,编号、贴好标签运回室内,冷藏保存。做试验时,剔除砾石、木屑及贝壳、杂草等动植物残体,用玻璃棒将自然风干的沉积物轻轻压碎,首先用20目尼龙网筛去掉粗沙粒和大块泥土,然后用四分法四分底质样品,取其中一份研磨成粉末样,再过100（80）目尼龙网筛,称取筛后的粉末样［2］。

2.2 分析项目和分析方法

底质样品分析项目为Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd 7种元素,测定其含量。

2.3 底质样品的分解（全分解方法）

底质样品的测定,其主要的影响因素是样品是否消解的完全和所用的测试方法正确与否。测定Cu、Pb、Zn、Cd的消解运用的是HCl-HNO-3HF-HClO4分解法,而测定汞的是硫硝混酸-KMnO4消解法,测砷的是硝酸――盐酸――高氯酸消解法。样品的消解是测定的前期工作,关系到最后的试验结果,因而其的操作方法与步骤尤其重要,并要注意使用试剂安全。

2.4 试验方法原理与计算

经过完全消解的底质样品,加入试剂和简单的再处理方可以进行样品试验。同时,各个的测定项目都要求重新配制标准溶液,在试验中绘制标准曲线。不同的测定项目,运用其最优的测定方法,测定Cd元素,使用石墨炉原子吸收法,测定As和Hg运用原子荧光法,而测定Cr、Cu、Pb、Zn运用的是火焰原子吸收分光光度法。所有的测定项目元素都带有国家标准试样试验,保证试验的准度。

3 底质重金属污染评价

3.1 评价方法和原理

这里选用瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法进行评价。某一区域沉积物中第i种重金属的潜在生态危害系数Eri及沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数RI表示方法为:潜在生态危害指数法［3］。

瑞典科学家Hakanson提出的评价沉积物中重金属的潜在生态危害指数（RI）法是一种相对快速、简便和标准的方法,通过测定沉积物中主要重金属的含量,计算污染系数及生态危害指数,考虑到影响污染的各方面,潜在生态危害指数受下列因素的控制和影响，包括表层沉积物中重金属的浓度,即RI值应随表层金属污染程度的加重而增大；重金属污染物的种类,即受多种重金属污染的RI值应高于只受少数几种重金属污染的RI值；重金属的毒性水平,即毒性高的重金属应比毒性低的对RI值有较大贡献；水体对重金属污染的敏感性,即对重金属污染敏感性大的水体应比敏感性小的水体有较高的RI值。

3.2 计算原理

（1）第i种重金属污染系数。

表1 沉积物重金属污染生态危害指数法污染程度的划分

3.3 各类参数的确定

河流底质中重金属的浓度值取本次采样的实测值。

3.3.1 背景参比值的选择

目前研究中对参比值的选择差异较大,有的以页岩平均重金属含量值作为全球统一的沉积物重金属参比值；有的以当地沉积物的重金属背景值为参比值,Hakanson提出以工业化以前全球沉积物重金属的最高背景值为参比值。

本文评价采用当地最高背景值（1992年水利部组织的全国地表水沉积物背景值调查结果）为参比值［4］,相对定量性地反映沉积物重金属的污染程度,见表2。

表2 背景参比值mg/kg

3.3.2 重金属毒性系数

本研究选择的主要重金属为Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn。重金属的毒性表现为对人体和对水生生态系统两方面的风险,风险途径为水――底质（沉积物）――生物――鱼――人体。根据Hakanson提出的“元素丰度原则”和“元素释放度”,某一重金属元素的潜在生态毒性与其丰度成反比,与其稀少度成正比,亦即与“元素的释放度”（在水中含量与沉积物中含量的比值）有关,易于释放者其对生物的潜在毒性较大。经过对一系列基础数据的处理,上述7种重金属的毒性水平顺序为Hg>Cd>As>Pb

Cu>Cr>Zn,重金属毒性系数Tri值为Hg

表3 本次沉积物重金属污染潜在生态危害指数法的划分

Hakanson潜在生态危害指数法不仅反映了某一特定环境中的每一种受污染物的影响,而且也反映了多种污染物的综合影响,并且用定量的方法划分出潜在生态危害的程度,是目前研究沉积物重金属污染评价中应用最广的一种,在国际上具有深刻的影响。

4 实验结果与讨论

4.1 重金属污染物程度及分布

汾江河底质（沉积物）重金属以当地最高背景值为参比值计算的单项污染系数Cif和多项污染系数Cd列于表4。从表7可见,单项污染系数Cif≥6的重金属有Zn、Cd、Cu、Cr,其中Zn、Cd在各个采样点的值都超出了单项污染系数Cif“6”,且有些数值较高,将近4倍之多；而Cu也只有S8

3.46没有超出外,其他的值都大于“6”；相对来说,Cr的Cif≥6只有S7和S2。3≤Cif

评价结果表明,汾江河段重金属的污染都在“很高”。监测断面最大值出现在横虻S2点,为78.83,原因是横虼τ诜诮河的下游,其积污量更大；第2大污染系数值是罗沙断面的S7,主要原因是罗沙两岸的工业厂房的排污口的直接排放,且得不到的上游东平河的水源充足补给；总体水平来说,横颉⒔直吆吐奚3个断面各个监测点的Zn、Cd、Cu、Cr的污染系数均为“高”。沿程分布无明显下降趋势,重金属污染顺序为Cd> Zn > Cu > Cr > As > Pb > Hg。

4.2 表层沉积物重金属的潜在生态危害评价

汾江河底质（表层沉积物）重金属单项潜在生态危害系数（Eri）和潜在生态危害指数（RI）及排序结果列于表5、表6和图1。可以看出,单项潜在生态危害系数Eri≥320的重金属有Cd,主要出现在罗沙断面和S3、S6两个采样点；160≤Eri

图1 河流断面各点RI分布

评价的结果是汾江河河河道9个监测点都具有“极高”的潜在生态风险,Cd属于很“极高”的潜在生态危害,Hg、Cu属于“中等”的潜在生态危害,As、Cr、Pb、Zn属于轻微风险。

表5 汾江河底质重金属的潜在生态危害系数Eri和潜在生态危害指数RI

综合分析汾江河河段各个断面的底质（沉积物）重金属的单项污染系数Cif、多项污染系数Cd、单项潜在生态危害系数Eri和潜在生态危害指数RI,汾江河受到了较为严重的污染。污染最严重的是Cd、Cu,其次是Hg 、As、Pb,Zn与Cr相对污染较轻。

5 结语

采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法,以当地最高背景值为参比值,对汾江河底质的重金属污染总体水平进行了评价,结果表明汾江河河段各监测断面的底质都受到重金属的极强的污染,具有很高的潜在生态危害,横颉⒙奚车暮佣沃亟鹗粑廴窘衔严重。污染最严重的重金属元素是Cd、Cu,其次是Hg、As、Pb,Zn与Cr相对污染较轻,已经对生态环境造成了严重的影响,尤其是镉。然而,其具体的来源还需探讨。污染元素Cd、Cu沿程分布无明显下降趋势,可能与沿岸的工业、厂房布局和河流水文条件、流量等相关,有待今后进一步研究。

表6 汾江河底质重金属的潜在生态危害指数排序

（1）减少外源性重金属的进入。要大力控制污水中重金属的排放,尽可能建立污水处理厂或是废水再生回用工程。

（2）对严重污染的底泥的治理。对上底泥疏浚,并填入清洁泥沙或碎石,可以有力地抑制底泥对河水的二次污染,若用具有吸附功能的粘土作为铺填物,则有望进一步改善水质,或是建造引水稀污工程,这主要是上游与东平河相连设置的水闸需要定期补充一定的水量,用以冲稀污染物。

（3）进行水体生态修复与重建。有必要栽培一些耐性较强且速生的植物,萃取水体沉积物底泥中的重金属。合理规划沿岸土地利用,整治排污源,减少重金属污染的来源。使经济建设,人口增长,污染治理与水环境保护同步进行,建设和谐、共进的社会。

参考文献：

［1］ 利 锋,韦献革,余光辉,等.佛山水道底泥重金属污染调查［J］.环境监测管理与技术,2006,18（4）:12～14.

［2］ 何燧源.环境污染物分析监测［M］.北京:环境科学与工程出版中心,2001.

重金属污染原因篇7

关键词：土壤；镉污染；来源；治理方法

中图分类号： F301.11 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-04-0087-2

随着人们生活水平不断的提高，人们对生活质量的要求与日俱增。食品安全也日益被人们所重视，食品中重金属成为危害人体健康的一个重要因素。土壤中的重金属随着时间的变化从土壤—作物—人体也逐渐发生着迁移。近年来镉污染尤其严重，在我国由镉等重金属引起的土壤污染问题已有较多报道。在上世纪80年代中期对南方某省镉污染水灌溉导致的污染地区所做的研究表明，大米镉含量超标率为71.69%，肉禽蛋类未超限量。2005-2009年对南方某省食品镉污染情况进行的调查，镉的检出率为64.4%，超标率为7.3%；镉超标食品涉及粮食、水果、食用菌、水产品、动物内脏等，说明在某些地区镉污染情况已经比较普遍。

1 镉危害

土壤镉含量的增加会使土壤中细菌、固氮菌的数量明显减少，会破坏植物体中的叶绿素，减少根系对水分和养分的吸收，抑制根系对氮的固定和硝酸还原酶活性[1]。镉通过食物链进入人体后，与人体内的特定蛋白质及各种酶发生强烈反应使它们失去活性，并在人体某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，同时还干扰铜，钴，锌在体内的正常代谢，诱发各种疾病，甚至死亡[2]。

2 镉来源

2.1 工业污染

一些良田周围有单个或者多个工厂，有一条或者数条公路，工厂废气，汽车尾气中的镉进入土壤中最主要方式都是通过大气沉降。如瑞典中部Falun市区的镉污染，工厂废气中的镉，由于风的输送，从工厂中扩散到周边地区[3]。

2.2 工业污泥利用

污泥是由水和污水处理过程中所产生的固体沉淀物，它具有含水量高，有机质含量高的特点，并且含有大量植物所必需的营养成分，如氮、磷、钾等和各种微量元素，同时具有不板结土壤，肥效高于一般农家肥和可以降低农业生产成本的优点，因此施用污泥既可肥田，又有利于土壤质量的改良[4]。但同时污泥中也程度不同地含有As，Cd等重金属元素，农田被迫接受着来自市政的污泥，其中使农田重金属含量升高的主要原因是土壤接受了来自城市污水处理厂所产生的污泥和被工业废水污染过江河湖泊的底泥。且土壤一旦遭受重金属污染，难以彻底消除[5]。

2.3 土壤肥料污染

肥料分为化肥和有机肥两种，重金属进入两种肥的途径也是截然不同的。

化肥中重金属含量比有机肥的要少得多。化肥中的镉元素主要是来自如磷酸二铵等磷肥。在生产重钙和过磷酸钙过程中，由于有磷矿直接进入最终产品，所以含镉量高于用磷酸加工的磷酸一铵和磷酸二铵等产品，虽然热法磷酸工艺使其后加工产品中的镉含量降低，但是此法由于经济原因不用作肥料的加工。因此所选择的磷矿直接关系到最终产品中镉含量。在湿法磷肥加工过程中，磷矿石中大约70%-80%的镉最终会被转移至磷肥中。

中国磷肥大部分使用的是低镉磷矿资源，磷矿中含镉量一般低于3mg/kg，俄罗斯科拉磷矿含磷量也较低。而进口磷肥主要来自美国、摩洛哥等地区，磷矿含镉量则高达60-120mg/kg[6]。

有机肥料大多数是动物粪便和秸秆的混合物。近来年我国迅速发展的禽畜养殖业，其禽畜粪便成为有机肥主要来源，但我国禽畜饲料在生产中存在超量加入重金属元素现象[7]。当饲料在使用矿物质饲料原料时就可能造成镉的污染，特别是在使用加工不完全的锌矿物质原料时就会人为造成饲料中镉的污染，因此矿物质饲料原料使用不当是造成饲料中镉污染的主要原因。尤其是一些小作坊，为了降低成本，采用廉价原料或者恶意掺假用皮革粉掺入鱼粉并采用低劣的加工方法生产饲料，使其重金属含量升高，由此动物粪便和相应有机肥重金属含量也会升高。所以重金属的污染主要来自有机肥料。而且重金属在有机肥中会有所积累，因为有机肥中有机物主要由纤维素、半纤维素、胡敏酸、胡敏素、富里酸及简单有机物组成。其中活性较高的组分为胡敏酸、富里酸和低分子有机物，对重金属有强烈的吸持作用，在生产或制作过程中存在外源重金属污染物，则会导致重金属在有机肥中的积累[8]。

3 镉活化机理及施肥对其影响

镉进入土壤后，被植物吸收过程是十分复杂的。它必须经过活化作用变成离子形式进入土壤溶液中才能被植物吸收。根据重金属元素在土壤中的活性大小可分为：可交换态、铁锰水合氧化物结合态、有机结合态、碳酸盐结合态和残留态[9]。残留态的重金属含量可以代表重金属元素在土壤中的背景值，除了它之外，其他形态都可以直接或者间接的被植物吸收。而吸收的部位则是植物的根际，所以根际环境直接影响着重金属固定，活化和吸收。例如根际的pH值、Eh值、根分泌物和根际微生物。大量试验也表明根系分泌物可以酸化，螯合还原重金属，从而使重金属成为植物可吸收的状态。植物体选择性的吸收土壤中的营养物质，也被迫的吸收着过量的重金属。通常pH值的降低，将促使碳酸盐态镉溶解，释放转化为可交换态镉[10]，无疑要加重污染。所以植物被重金属毒害一般发生在酸性条件下。

施用的肥料对重金属也有很大的影响。大量实验证明：氮肥能改变土壤中重金属镉的活性，加强对镉的吸收。而对于磷肥而言，有促进对重金属镉吸收的，也有抑制其吸收的。如磷酸盐能促进土壤镉的吸收，钙镁磷肥却能抑制植物吸收镉[11]。

4 重金属污染治理

4.1 客土法

此法就是向受到污染的土壤中加入大量的未污染土壤，覆盖其表面或者均匀的混合，尽量避免重金属元素与根系的接触或者使污染物含量下降到临界危害含量以下，从而达到减轻危害的目的。此法适用于污染面积不大的被污染土壤。但对于某些污染面积很大的土壤并不适用，因为成本太高，操作复杂。

4.2 翻耕法

这种方法的原理是稀释耕层中污染物浓度，把污染物质浓度高的上层翻至下层，浓度低得就由下层翻至上层。当然这种方法也有一定的局限性，如耕层下面的污染物浓度也非常高或者是土层浅薄，则这个方法无效。

4.3 化学治理措施

化学治理主要的方法就是向土壤中投入抑制剂，改良剂，增加土壤有机质，和粘粒的含量，阳离子代换量改变土壤中的Eh,Ph和电导等物理化性质，使土壤中的镉发生氧化还原等作用，从而降低镉的生物有效性[12]。土壤中的PH对镉活性影响很大，随着PH升高，可增加土壤表面负电荷对Cd2+的吸附。再者是投入石灰性物质，如碳酸钙，熟石灰等，使其生成沉淀活性逐渐降低。这也是在被镉污染的土壤上施用石灰从而降低植物吸收镉的有效方法之一。在土壤中增施易溶性正磷酸化合物，一方面可以提高土壤中磷含量，另外可促使重金属形成不溶性化合物，尤其是土壤污染比较严重时更加有效，因为要使重金属形成难溶性沉淀，就需要有一定浓度的该种重金属盐形成饱和溶液以保证使之产生沉淀。易溶性正磷酸化合物对镉的抑制作用同样有效。Gworek用膨润土合成沸石等硅铝酸盐作为添加剂可以钝化土壤中重金属，显著降低了受镉污染土壤中镉的作用浓度[13]。杨景辉研究表明，施用磷酸盐类物质可使重金属镉形成难溶性的磷酸盐[14]。李明德等通过人工模拟污染、盆栽试验的方法，研究了海泡石对镉污染土壤的改良效果，结果表明海泡石不仅能抑制空心菜对镉的吸收，还可降低镉在土壤中的有效性，也可作为土壤镉污染的改良剂[15]。

4.4 农业生态修复措施

农业生态修复措施是依据可持续发展的战略思想，因地制宜的改变一些耕作习惯，从而减轻镉的危害，在被污染土壤中种植不吸附镉的植物或种植吸附镉植物将其移除以提高土壤质量[12]。选择抗污染的植物和不在镉污染的土壤种植进入食物链的植物。例如在含镉100mg/kg的土壤上改种苎麻，五年后，土壤的镉含量平均降低27.6%；因地制宜地种植玉米、水稻、大豆、小麦等作物[16]。

4.5 生物修复

生物修复就是利用有某些特定的动植物去吸附或者吸收污染物质，从而降低污染物在土壤中的浓度。包括微生物修复，低等动物修复和植物修复。如微生物，蚯蚓，藕等。对镉有强吸附能力的植物有蕨类和十字花科植物。

植物修复技术是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，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[17]。植物修复包括植物吸收，植物固定，植物挥发等，现在运用最广的是植物吸收。如：彭克俭表明龙须眼子菜能有效的从溶液中去除镉和铅，也可把它干样作为吸附剂去除工业中的镉和铅[18]。潘志明等采用正交试验法对肾蕨进行盆栽，通过对肾蕨根茎叶系列样品中镉进行分析，发现肾蕨对镉有较好的富集作用[19]。张志杰等用凤眼莲对含镉废水进行7-10天的养殖净化，去除率可达62%-89%[20]。刘威等人通过野外调查和温室试验，发现并证实宝山堇菜(Viola baoshanensis)是一种富集镉能力很强的植物。证明堇菜可以超量的吸附镉[21]。吴双桃研究表明，美人蕉可从土壤中带走大量的镉，它适合种植于低浓度污染土壤，在镉污染环境的修复方面具有良好的应用前景[22]。1989年，Baker在欧洲中西部发现了天蓝褐蓝菜，一种能富集Cd含量高达2130mg/kg的十字花科植物[23]。与传统的修复方法相比，植物修复具有绿色、环保、经济等优势。但是植物修复目前尚处于试验阶段，无法大规模大面积的进行实地修复，面对日益严重的重金属污染，当务之急还是要完善该技术，提高植物修复效率。

5 建议

（1）污染较大的工厂应该建于居民区和农田的下风向，防止重金属由风输送进入土壤中。

（2）尽量少用工业污泥灌溉良田，或者先对工业污泥做相应的处理，减少工业污泥中重金属和有害物质。

（3）对减少工业化有机肥中重金属来说，主要从两方面来减少重金属污染。首先从饲料方面，要严格遵守国家关于微量元素添加量的有关规定，从根源上减少动物饲料里重金属含量。对动物粪便中加碳酸钙发酵堆制等方法，可钝化重金属离子，降低重金属离子对土壤危害。

（4）在被污染区先行种植吸附重金属性强的植物，把土壤中重金属含量降到最低，达到相关要求后，再种植可使用作物。或者直接选育抗性强，吸收量少的农作物品系在污染区推广种植。

6 总结

镉污染及重金属污染的防治不单是单个技术问题和某个单位的责任，而是全面的技术问题和整个社会责任，需要有关部门和全部社会有机结合起来，加强环境管理，有效解决环境问题，为我们的子孙后代创造一个更美好的明天。

参考文献

[1] 韩晓日等.长期定位施肥对土壤中镉含量的影响及其时空变异研究[J].水土保持学报,2009,23(1).

[2] 徐春花.农田中重金属镉污染对食用农产品安全性的影响研究[J].上海农业科技,2009,4：29-30.

[3] Lin Z Y.The source and fate of Pbin central Sweden[J].Sci.Total Environ,1998,209(1):47-58.

[4] 李泉.不同肥源有机肥的特点及利用[J].种业导刊,2010,(11):30-32.

[5] 李春颖,沈阳市区域农田土壤重金属污染状况研究[J].环境保护与循环经济.

[6] 王江平.入世后高浓度磷肥中镉的问题[J].磷肥与复肥,2002,17(5):11-15.

[7] 闰秋良,刘福柱.通过营养调控缓解畜禽生产对环境的污染[J].家畜生态,2002,23(3):68-70.

[8] 陈洪敏.有机肥中镉的赋存状态与生物活性初探[D].西南大学,2007.

[9] 徐卫红等.根系分泌物对土壤重金属活化及其机理研究进展[J].生态学报,2006,15(1),184-189.

[10] 姜理英,杨肖娥等.植物修复技术中有关土壤重金属活化机制的研究进展[J].土壤通报,2004,34(2).

[11] 李波,青长乐等.肥料中氮磷和有机质对土壤重金属行为的影响及在土壤治污中的应用[J].农业环境保护,2000,19(6):375-377.

[12] 刘育红.土壤镉污染的产生及治理方法[J].青海大学学报.2006,24(6):76-79.

[13] Gworek B,肖辉林.利用合成沸石钝化污染土壤的镉[J].热带亚热带土壤科学,1992,1(1):58-60.

[14] 杨景辉.土壤污染与防治[M].北京:科学出版社,1995.

[15] 李明德,童潜明,杨海涛等.海泡石对镉污染土壤改良效果的研究[J].土壤肥料,2005,1:42-44.

[16] 王新.不同作物对重金属复合污染物吸收特征研究[J].农业环境保护,1998,17(5):193-196.

[17] 徐良将,张明礼,杨浩.土壤重金属镉污染的生物修复技术研究进展[J].南京师大学报,2011,34(1):102-106.

[18] 彭克俭,秦春,游武欣.沉水植物龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus)对镉、铅的吸附特性[J].生态环境,2007,16(6):1654-1659.

[19] 潘志明.砷汞铅镉复合污染土壤的肾蕨植物修复技术研究[D].成都:成都理工大学材料与生物工程学院,2006.

[20] 张志杰,王志盈.凤眼莲对铅镉废水净化能力的研究[J].环境科学,1985,10(5):14.

[21] 刘威,束文圣,蓝崇钰.宝山堇菜(Viola baoshanen-sis)——种新的镉超富集植物[J].科学通报,2003,19(48):2046-2049.

[22] 吴双桃.美人蕉在镉污染土壤中的植物修复研究[J].工业安全与环保,2005,31(9):13-15.

重金属污染原因篇8

关键词： 环境污染 因子分析法 SPSS13.0软件 Matlab软件

1.问题重述及分析

随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日益突出，土壤重金属污染所带来的环境问题受到人们越来越多的关注。我们对某城市土壤地质环境进行了调查，将所考察的区域划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点取表层土进行编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。另一方面，按两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。结合所给数据，给出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是本模型的主要任务。

2.基本假设

假设一：采样点的数据充分反映了该城市土壤表层的重金属污染状况。

假设二：引用的数据，均真实可靠，无误差。

假设三：忽略海拔对浓度分布的影响。

3.符号说明

：n个指标构成的样本空间；X′：X经过标准化后的数据；X：第i个样本的第j个指标值；X：j指标的均值；δ：j指标的标准差；RI：总潜在生态危害指数；E：单因子潜在生态危害指数；C：某一重金属元素i的污染系数；C：表层土壤中元素i的实测含量；C：土壤元素的背景值；T：单个污染物的毒性系数。

4.模型的建立与求解

4.1数据分析及处理

针对该区域采样点的表层土壤重金属元素的含量数据，应用统计数手段及SPSS处理软件采用因子分析法对样本整体区域进行分析，结合分析结果进行Matlab制图，得出各元素在该区域内的空间分布。

研究采用多元统计数学方法之一的因子分析，它根据多个实测变量之间的相互关系，运用数学变换将多个变量转换为少数几个线性不相关的综合指标，从而简化数据处理，其目的在于对大量观测数据用较少的代表性的因子来说明众多变量所提取的主要信息，提出多个变量间的因果关系。因子分析在成因、来源问题研究上是一种非常有效的数学方法，可以用它解决很多环境问题。

4.2模型建立

因子分析过程步骤如下。

（1）原始数据的标准化，标准化的公式为X′=(X-X)/δ，其中X为第i个样本的第j个指标值，而X和δ分别为j指标的均值和标准差。标准化的目的在于消除不同变量的量纲的影响，而且标准化转化不会改变变量的相关系数。

（2）计算标准化数据的相关系数阵，求出相关系数矩阵的特征值和特征向量。

（3）进行正交变换，使用方差最大法。其目的是使因子载荷两极分化，而且旋转后的因子仍然正交。

（4）确定因子个数，计算因子得分，进行统计分析。

4.3模型求解

对该城区土壤地质环境重金属元素含量的数据标准化处理后，经SPSS13.0统计软件进行因子分析，可得出以下结果：Cr和Ni的相关性最好，相关系数最大，为0.716，其次为Pb和Cd，相关系数为0.660，以下依次是Cr和Cu，Pd和Cu的相关性较好，相关系数分别为0.532和0.520，Ni和Cu的相关系数为0.495，Pb和Zn相关系数为0.494，其他元素之间的相关系数相对较低。从成因上来分析，相关性较好的元素可能在成因和来源上有一定的关联。

因子分析的关键就是利用相关系数矩阵求出相应的因子的特征值和累计贡献率，用SPSS13.0统计软件计算可得出。

特征值和累计贡献率

在累积方差为93.156％（＞90％）的前提下，分析得到6个主因子，可以看到6个主因子提供了源资料的93.156％的信息，满足因子分析的原则，而且从上表可以看出旋转前后总的累计贡献率没有发生变化，即总的信息量没有损失。

为了更好地进行分析、评价，利用因子分析所得到的6个因子经过方差极大正交旋转后的城市表层土壤单点样样本在六个主因子上的得分可作出各个因子在空间分布的等值线图，能更直观地说明各个元素在空间平面上的分布特征。

4.4潜在生态危害评价

潜在生态危害评价是瑞典学者Hakanson建立的一套应用沉积学原理评价重金属污染及生态危害的方法。该方法不仅能够反映多种环境污染物的综合影响（用总潜在生态危害指数RI表示），而且能反映某一污染物的影响（用单因子潜在生态危害指数表示），并量化其潜在危害程度。根据RI和结合参考值，计算出8种重金属元素的毒性系数分别是：As=10，Cd=30，Cr=2，Cu=5，Hg=40，Ni=10，Pb=5，Zn=1。

参照重金属污染潜在生态危害指标与分级关系表可得各重金属在各城区内的危害程度。

从因子分析中，得出因子1和因子2可能为该市土壤重金属污染的最重要的污染源，可能对该市重金属污染的影响最大，因子3也对该市重金属污染有重要影响。结合潜在生态危害评价模型中关于E值和的RI的比较，得出Hg对整个市区的污染为最重要的。

由潜在生态评价模型可以看出因子2（Pb和Cd）对整个城市的污染程度仅次于Hg，而由各个因子在空间分布的等值线图中可以看到因子2呈带状分布污染比较严重，而最高污染程度主要分布在生活区。因子2污染的主要原因生活区居民生活的垃圾排放及废弃物等，其周围伴随有的工业区，说明工业的三废处理是因子2污染的主要原因。

其他重金属Cu Zn Ni Cr As均集中在工业区这表明由于工业排放导致工业区土壤重金属污染较为严重。

5.总结及建议

在城市的重金属污染物中Hg对环境的污染最为严重，且出现在交通区。因此，交通区附近可能有燃煤的电厂、电镀Hg的工厂或者是有色金属工业等工厂。所以，我们必须寻找处理工厂Hg污染问题的解决方法，可以通过用化学方法制出沉淀剂，然后建立实时监测点来检测Hg的浓度，一旦发现Hg的浓度超标时，就使用沉淀剂使Hg沉淀，并进行回收利用；也可以通过罚款、停产整改等制度对一些重污染企业进行惩治。其次，在生活中，破碎的灯管、劣质化妆品和煤中都含有Hg。所以，应该注意对生活垃圾的分类处理避免随意倾倒垃圾造成重金属污染，居民应该尽可能地使用清洁能源，减少煤的燃烧。

参考文献：

［1］Hakanson L An ecobgical risk index for aquatic pollution corrtrol a sedinen to logical approach［J］.Water Research 1980.14（8）：975-1001.

［2］US Environ ental Protection Agency.Exposure Factors Handbook［S］.EPA/600/P-95/002，1997：104-126.

重金属污染原因篇9

1我国耕地土壤环境质量状况

《中华人民共和国国家标准－土壤环境质量标准》将土壤环境质量问题定位为土壤污染问题，为此，本文也重点谈论耕地土壤的污染问题，而耕地土壤的其他环境问题在此暂不涉及。

1．1我国受污染耕地面积监测与分析结果表明，我国耕地土壤肥力质量总体上呈上升之势，但耕地土壤环境质量趋于恶化，尤其是土壤污染问题日益突出。由于我国对土壤环境的监管才刚起步，我国到底有多少耕地土壤被污染，目前没有一个统一的说法。据《1990中国环境状况公报》显示，当时全国遭受工业“三废”和城市垃圾危害的农田达667万hm2，农药、化肥和农用地膜等化学物质的污染已影响到农业生态环境质量;据《1997中国环境状况公报》显示，全国有1000万hm2的耕地受到不同程度的污染，这占当年12990万hm2耕地面积的7.7%;据《2000中国环境状况公报》显示，对30万hm2基本农田保护区土壤有害重金属抽样监测，其中3．6万hm2土壤重金属超标，超标率达12．1%。2007年，赵其国院士的材料显示，我国重金属污染农田土壤超过2000万hm2，农药污染农田土壤达933万hm2，污水灌溉污染农田217万hm2，受石油污染的土壤面积达50万hm2，受工业废渣污染的农田己超过10万hm2，受采矿污染的土壤面积至少有20万hm2。几个数据简单相加为3230万hm2，相当于当时全国耕地面积(12177．6万hm2)的26．5%。2011年，罗锡文院士的材料显示，全国2000万hm2耕地正在受到重金属污染的威胁;农业部进行的全国污水灌溉区域调查统计显示，140万hm2的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占农田灌溉区面积的64．8%;在广东，清洁土壤只有11%，轻度污染占总耕地数量的77%，重度污染土壤占总量的12%左右;太湖流域有三分之一的耕地受到了污染;湖北省受三废污染的耕地面积已经达到40万hm2，占全省耕地面积的10%。2011年，环境保护部组织对全国364个村庄开展的农村监测试点结果表明，农村土壤样品超标率为21.5%，垃圾场周边农田、菜地和企业周边土壤污染较重。以上数据表明，我国耕地土壤受污染面积比率呈逐年上升趋势，受污染面积呈扩大之势。

1．2耕地土壤污染物主要来源综合前人的研究分析结果，土壤污染物主要来自于四个方面:

1．2．1污水灌溉在一些缺水地区，为了保障农产品产量，人们利用污水进行灌溉。虽然生活污水和工业废水中含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分，使用污水灌溉具有一定的增产效果;但因污水中含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质，利用污水灌溉的农田往往会受到某些重金属的污染。用任意排放未经处理的生活污水、工业废水浇灌田地是造成土壤污染的主要原因，我国80%的土壤污染都是因此造成的。农业部进行的全国污水灌溉区域调查统计显示，64.8%的污水灌溉农田不同程度地受到了重金属污染。

1．2．2大气污染物沉降大气中的污染物主要来自化石燃料燃烧排放的酸性气体和微量金属、冶金工业排放的金属粉尘、汽车尾气等。当然，多数物质本来就存在于大气环境之中，只是由于人类活动过度地向大气环境中排放酸性气体和微量金属破坏了大气系统微量物质原有的平衡，造成过多物质沉降污染土壤。大气沉降物质包括汞(Hg)、铅(Pb)、镉(Cd)、锌(Zn)等重金属，以及二氧化硫、氟化物、氮氯化物和碳氢化合物等。这些物质以降尘和酸雨等形式进入土壤，引起土壤污染。大气污染物沉降所造成的土壤污染具有区域范围广和外源污染的特点。某一个区域，即使不使用任何污染物质，也有可能受周边大气污染的影响，以大气污染物沉降的方式造成土壤污染。如城市周边与道路两侧的农田中，每天都有含有污染物的尘埃颗粒落到地面进入土壤;全国每年近12．2%的国土受到酸雨的影响，其主要区域集中在长江沿线及以南和青藏高原以东地区，造成土壤环境恶化。

1．2．3无序堆放的固体废弃物和生活垃圾随着工业化和城镇化的快速发展，城市、农村堆积和处理固体废弃物与生活垃圾引起的土壤污染现象越来越严重。大量无序堆放的固体废弃物和生活垃圾中的有害物质会随着大气迁移、扩散、沉降，以及降水或地表径流等作用转化成有毒液体渗入土壤污染农田;有些有毒生活垃圾掺入有机肥，进入土壤，污染农田。

1．2．4不合理的农业生产过程除了利用污水灌溉会造成耕地土壤污染外，其他不合理的农业生产过程同样会造成耕地土壤的污染。主要包括:①不合理地使用农药造成土壤污染。农药包括各种杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀鼠剂、除草剂、脱叶剂和植物生长调节剂等。农药在农业保产增产中发挥了重要作用，但不合理使用农药所造成的土壤污染问题日益突出，全国受农药污染的农田土壤达933万hm2(1．4亿亩)。②不合理地使用肥料造成土壤污染。肥料污染包括化肥污染和有机肥污染。化肥污染包括三个方面:一是某些用于生产化肥的原料中所伴生的天然重金属物质在化肥生产过程中未被完全清除，导致化肥中含有重金属而污染土壤，在部分磷肥中存在这种现象;二是过量使用化肥和化肥与有机肥比例失衡造成土壤结构恶化和土壤微生物环境的改变，或因土壤环境的改变加剧土壤中有害重金属物质活化，危害农作物;三是由于过量施用化肥，未被作物吸收的化学成分进入水体(包括地下水和地表水)，污染水环境。有机肥污染主要是指有机肥中含有的有毒有害物质对土壤的污染。现在大量粗制的有机肥，或因掺入含毒生活垃圾而含大量有害污染物质，或掺入含重金属的湖塘底泥或污水处理厂含重金属的污泥，还有牲畜粪便本身含有病原菌、重金属、激素、抗生素及其他有机污染物;另外，不少商品有机肥同样含有重金属等有害物质。③不合理使用地膜造成土壤污染。2011年全国地膜使用量124．5万t，地膜覆盖面积1979万hm2。地膜在我国各地的广泛推广使用，大大地延长了冷凉地区农作物种植季节，扩大了某些农作物的种植区域，提高了农产品产量。但与此同时，大量的废弃残膜也带来了农田白色污染问题。

2耕地土壤污染的主要特点

2．1土壤污染具有隐蔽性和滞后性大气污染和水污染一般比较直观，容易被人们发觉，而土壤污染往往不易被人们发现，一般要等到农产品发生危害时，人们才会追溯到土壤，并且需要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测才能确定。因此，土壤污染从产生污染到出现问题，通常会滞后很长时间。

2．2土壤污染具有累积性和治理的艰难性污染物质在大气和水体中一般容易扩散和稀释，所以只要切断污染源并采取有效的治理措施，很快就会见效;而污染物在土壤中一般难以扩散和稀释，土壤污染一旦发生，则很难恢复，治理成本较高、治理周期较长，被某些重金属污染的土壤甚至需要200～1000年的时间才能够恢复。

2．3土壤污染趋向多源性和复杂性我国土壤污染正从常量污染物转向微量持久性毒害污染物;土壤污染从局部蔓延到大区域，从城市郊区延伸到乡村，从单一污染扩展到复合污染，从有毒有害污染发展至有毒有害污染与氮、磷营养污染的交叉，形成点源与面源污染共存，生活污染、农业污染和工业污染叠加、各种新旧污染与二次污染相互复合或混合的态势。

3在制定耕地土壤污染防控措施时应注意的问题

3．1必须强化土壤污染防控工作，从源头控制污染物进入土壤前面的分析表明，我国耕地土壤污染规模呈扩大之势，因土壤污染而造成的“毒米”、“毒菜”事件不断在新闻媒体上报道，尤其是2013年湖南“镉米”事件给人们带来了很大的恐慌，湖南大米销量严重受损，最严重的地方甚至有70%以上的大米加工企业停工，种植水稻的农民利益受到重创。耕地土壤一旦受到污染，其治理难度很大，成本很高。因此，必须强化污染防控，控制污染物进入土壤。当前最为迫切的工作有五个方面:一是强化灌溉水源质量监控工作，严控未经处理和处理不达标的污水灌溉;二是严控高毒、高残留农药的使用，并强化农药使用知识的宣传，做到科学用药;三是强化化肥质量监控，严控重金属超标化肥进入市场，并强化科学用肥技术的推广，做到化肥用量适度、化肥施用时机与频率适宜、化肥与有机肥比例合理;四是科学使用地膜，广泛推广可降解地膜或可回收地膜，严控地膜对土壤的污染;五是严控企业污染排放。

3．2对土壤污染概念正确认识，不要夸大污染规模构成土壤污染的要素主要包括三个方面的内容(土壤污染三要素)，即有可识别的人为污染物、有可鉴别的污染物数量的增加、有现存(直接显露)或潜在(通过转化)的危害后果，三者缺一不可。但有学者认为，只要有人类活动产生的污染物进入土壤，不论是否对有关受体(生物、水体、空气、人体或财产)产生明显危害都应称为污染，即只要有人类活动产生的污染物进入耕地土壤，不管污染物是否超标，即是否对农业产生危害，均称之为污染土壤。其中部分土壤中的污染物可能并未超标，即只要不再继续增加污染物，就不会对农业造成危害，也不会造成农产品的安全问题。另外，重金属是土壤的固有组分，普遍存在于土壤中，这是一种自然现象，不应一见到土壤中含有重金属就认为土壤受到了重金属的污染。当然，耕地土壤中一旦有了污染物，不管是否超标，都应该引起重视、加强保护，避免污染物进一步增多。另外，即使自然界本身造成的有害物质超标土壤，也应严禁用于种植可食用的农作物。

3．3正确认识有机肥，加强对有机肥的质量管控人们普遍认为化肥是不安全的，而有机肥是安全的。实际上，有机肥受原料的影响，如原料中含有有毒有害物质，施入农田也会造成土壤污染。农村自家粗制的农家肥，有的因掺入含毒生活垃圾(包括电子产品废弃物)，或含重金属的湖塘底泥，或含有重金属的畜禽粪便而含有有毒有害污染物质。另外，部分商品有机肥也存在重金属超标问题。如刘荣乐等对162个商品有机肥样品测试分析结果表明:按照当时我国现有的有机－无机复混肥料国家标准(GB18877—2002)，在162个测试样品中有1个样品Cr超标，2个样品Pb超标，9个样品Cd超标;但按照德国腐熟堆肥中部分重金属限量标准，在162个样品中有110个Cd超标，73个Ni超标，31个Zn超标。王飞等于2012年8～11月对华北地区42个商品有机肥样品测试分析结果表明:按照中国有机肥行业标准，Pb的超标率高达80．56%，其他测试重金属不超标;但按照德国腐熟堆肥标准，大部分测试重金属均超标。因此，我国应强化对有机肥的管控。首先，强化对商品有机肥重金属等有害物质的监控，严控重金属等有害物质超标的有机肥进入市场;二是开展对农村粗制农家肥质量的抽查检测工作，并加大宣传力度，让广大农民认识到含毒生活垃圾等有害物质进入农家肥的危害性;三是强化农家肥无害化处理技术的研发与推广。

重金属污染原因篇10

关键词：污染土壤；土壤污染；微生物修复

中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-02-0079-2

随着工农业的发展以及农用化学物质用量和种类的增加，土壤污染日趋严重，污染程度不断加剧，污染土壤面积逐年扩大，土壤污染成了全世界普遍关注和研究的主要环境问题。

1 我国土壤污染的现状及危害

土壤污染是指人类活动所产生的污染物从而使土壤的性质、组成及性状等发生变化，导致污染物质在土壤中的积累，破坏了土壤的自然生态平衡，使土壤的自然功能失调、土壤质量发生恶化的现象。

1.1 我国土壤污染的现状

我国目前土壤污染主要表现在土壤污染程度加剧、污染类型复杂多样以及对土壤污染认识和重视不够，资金投入不足，防治土壤污染的法律依据及有关土壤环境评价标准体系不完善，防治土壤污染的措施缺乏有效性和针对性等。

1.2 土壤污染的危害

土壤污染与水污染、大气污染有极大的不同，具备隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆转性和难治理性等特点，土壤一旦受到污染，则需要很长的治理周期和较高的投资成本，造成的危害也比其他污染更难消除，因此其造成的危害也大，主要表现在以下方面。

1.2.1 土壤污染导致严重的直接经济损失 土壤污染后，有机、无机毒物在土壤中过多滞留，改变了土壤的理化性质，土壤盐碱化、板结，破坏土壤生态平衡，直接影响土壤生态系统的结构和功能，造成严重的无法估量的经济损失，仅以土壤重金属污染为例，全国每年因重金属污染而造成的经济损失达就达200亿元。

1.2.2 土壤污染导致生物品质不断下降 因农田施用化肥，大多数城市近郊土壤都受到不同程度的污染。许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、砷、铬、铅等重金属含量超标或接近临界值。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差，易烂，甚至出现难闻的异味；农产品的储藏品质和加工品质也不能满足深加工的要求。

1.2.3 土壤污染危害人体健康 土壤污染后一方面造成有害物质在农作物中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病；另一方面，污染土壤中的病原微生物也有可能通过各种途径进入人体，引起人的疾病，最终危害人体健康。

1.2.4 土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。

1.2.5 土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。

2 污染土壤微生物修复技术的原理

微生物对污染土壤中污染物的降解与转化是污染土壤微生物修复的基础。污染土壤微生物修复技术的原理就是采用一定的工程技术，筛选能高效降解污染物的优良微生物菌种，人为创造有利于优良降解微生物生长的环境条件，结合工程技术，促进微生物对污染土壤中的污染物的降解与转化，使污染土壤恢复到污染前的水平，根据污染土壤类型的不同，主要介绍重金属污染土壤和有机污染土壤的微生物修复原理。

2.1 重金属污染土壤

重金属污染土壤的微生物修复原理主要是通过微生物对土壤中重金属的固定、移动或生物转化，改变重金属在土壤中的环境化学行为，从而达到生物修复的目的，主要包括生物富集和生物转化。在重金属污染土壤中，本身存在或人为加入一些对有毒重金属离子具有抗性的特殊微生物类群，这些特殊微生物类群能够把重金属进行生物转化，其主要转化机制包括微生物对重金属的生物氧化、还原、甲基化、重金属的溶解和有机络合，从而改变其毒性，使重金属污染土壤得到修复。

2.2 有机污染土壤的微生物修复原理

有机污染土壤的微生物修复原理主要是大部分有机污染物可以被微生物胞外或胞内降解、转化，降低其毒性或使其完全无害化。微生物对有机物的胞外降解主要是微生物能够分泌降解有机污染物的胞外酶；微生物胞内降解主要是污染物能通过主动运输、被动扩散、促进扩散、基团转位及胞饮作用等进入微生物细胞内后，由微生物细胞分泌胞内酶降解。降解作用主要有氧化作用、还原作用、基团转移作用、水解作用以及酯化、缩合、氨化、乙酰化、双键断裂及卤原子移动等类型。

3 污染土壤微生物修复技术的影响因素分析

污染土壤微生物修复过程实质上是微生物对污染物的降解与转化过程。因此，在选择利用和实施污染土壤微生物修复技术时，一定要考虑其影响因素，以保证微生物修复的效果。主要包括以下六个方面。

3.1 微生物的种类和性质

污染土壤微生物修复技术中，对修复起核心作用的是微生物。选择优良的微生物菌种，是污染土壤微生物修复取得良好效果的前提。用作污染土壤微生物修复的微生物有土著微生物，外来微生物，基因工程菌（GEM）三大类。土著微生物存在生长慢，代谢活性不高，但适应快，目前在大多数微生物修复工程中实际应用的都是土著微生物；外来微生物是指为了提高污染物的降解速率，人为接种的一些降解污染物的高效菌，采用外来微生物接种是会受到土著微生物的竞争，因此要加大接种量；菌因工程菌是采用遗传工程手段将多种降解基因转入同一微生物中，从而获得更广谱的降解能力，但基因工程菌的实际应用在美、日等国，受立法控制。因此，污染土壤微生物修复技术中微生物的选择，对修复效果起关键作用。

3.2 微生物营养盐

污染土壤微生物修复过程中，为使污染物达到完全降解或是降解更充分，必需供给处理微生物合理的营养。因为在污染土壤中，污染物过量积累，可能品种单一，营养元素严重失衡，因此，在处理过程中，一定要添加营养盐。营养盐的添加，一定要通过可行性实验确定。

3.3 溶解氧

土壤具有团粒结构，是气、固、液三相体系。污染土壤因污染物种类和数量不同，溶氧也有差别。良好土壤溶氧在5mg/L左右，污染土壤由于污染物而变低。为保证污染土壤微生物修复过程中微生物的生长和对污染物的充分降解及有效转化，一定要保证氧的供给。在工程实际中，常采用鼓风机向地下鼓风以补充污染土壤中的氧。

3.4 共代谢基质

微生物对环境中污染物质之所以有强大的降解与转化能力，除了因为它本身个体小，比表面积大，种类多，分布广，适应力强，代谢类型多样，代谢速率快外，还有一个重要的特点，就是微生物具有共代谢作用。在污染土壤中添加化学结构与污染物类似的共代谢基质，一方面，可以富集共代谢微生物；另一方面共代谢基质能促使微生物对难降解污染物的分解。因此共代谢基质的种类和数量是影响污染土壤微生物修复技术效果的一个很重要因素。

3.5 污染土壤的特性

污染土壤的特性影响修复过程中污染物和微生物的相对活性，最终影响修复速度和程度。土壤可分为气体、水分、无机固体和有机固体四个组分，有机固体能吸附阻留有机污染物，降低其在土壤中的运动性，同时这种固定化分延长微生物对有机污染物的降解与转化。

3.6 污染物的物理、化学性质

污染土壤中污染物的物理化学性质也是影响污染土壤微生物修复技术的一个重要因素。主要包括淋失与吸附、挥发、生物降解和化学反应四个方面的性质。了解污染土壤污染物的性质是判断能否采用微生物修复以及采取相应的对策，强化微生物修复过程。

3.7 微生物的环境因子

影响污染土壤微生物修复的因素除了以上因素外，微生物生长的环境因子如温度、pH、水分等，也是影响污染土壤微生物修复技术效果的重要的环境因素。

4 污染土壤微生物修复技术的应用前景

污染土壤微生物修复技术具有耗资少，处理效果好等优点，引起许多国家的重视，我国也成立了专门的机构，旨在研究和推动污染土壤的修复工作。通过研究人员的努力，污染土壤微生物修复技术已走出实验室，并在许多受有毒有害有机污染物污染的土壤修复计划中得到应用，一些工程技术如原位处理、生物通风、挖掘堆置处理、反应器处理等已经比较成熟，随着土壤污染问题的日益严峻，随着国家对环保的日趋重视，随着国民环保意识的增强，污染土壤微生物修复技术必将展现更广的应用前景。

参考文献

[1] 周群英等.环境工程微生物学[M].北京:高等教育出版社,2000.

[2] 孔繁翔等.环境生物学[M].北京:高等教育出版社,2000.

[3] 陈剑虹.环境工程微生物学[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003年7月.