土壤重金屬污染現(xiàn)狀

1、土 壤 重 金 屬 污 染 現(xiàn) 狀院系：園藝園林學(xué)院班級:園藝09觀光（對口）姓名：代青云學(xué)號：20090615629土壤重金屬污染現(xiàn)狀摘要：土壤是農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，也是人類獲取食物和其他再生資源的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著工業(yè)發(fā)展和 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，重金屬污染已經(jīng)成為一個危害全球環(huán)境質(zhì)量的主要問題。本文通過土壤 重金屬污染的來源、現(xiàn)狀、不同修復(fù)技術(shù)作了概述，并重點對目前常用改良劑的修復(fù)效果、 存在的問題、改良劑原位修復(fù)土壤重金屬污染的作用機制以及國內(nèi)外研究進展作簡要綜述及 對未來趨勢提出一些看法，為實現(xiàn)對重金屬污染土壤進行有效的生態(tài)整治和安全高效的利用 提供技術(shù)途徑。關(guān)鍵詞：重金屬污染現(xiàn)狀防治對策土壤是人類

2、賴以生存的自然資源之一.也是人類獲取食物和其他再生資源的物質(zhì)基礎(chǔ)。 隨著工業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化，重金屬污染已經(jīng)成為一個危害全球環(huán)境質(zhì)量的主要問 題。重金屬元素是一種潛在的污染物，很難被土壤微生物降解，它一旦污染土壤，治理將非 常困難，因此，對重金屬污染土壤進行改良修復(fù)已成為土壤學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的重要研究內(nèi) 容。1、我國農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀1.1農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀目前，我國農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的總體特征是污染的程度逐步加劇，污染的面積逐年 擴大，污染源呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢。截至2011年底，我國受Cd、As、Cr、Pb等重金屬污染 的耕地面積近2000萬畝，約占耕地總面積1/5。每年被重金

3、屬污染的糧食逾1200萬t。重金屬 污染物在農(nóng)業(yè)土壤中移動性差，滯留時間長，不易被土壤的微生物降解，農(nóng)業(yè)土壤是人類活 動影響最強烈的一類土壤，其環(huán)境狀況直接與人們健康息息相關(guān)，農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染防控 和治理刻不容緩。1.2農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染來源從重金屬污染的傳播途徑來看，我國農(nóng)業(yè)土壤污染的來源主要有3個渠道，分別是大氣沉降、 污水灌溉、固體廢棄物。大氣沉降主要是指在人類活動中產(chǎn)生的各種重金屬粉塵進入大氣之 后，經(jīng)過自然沉降或雨水進入土壤中，突出表現(xiàn)在煤礦、道路附近的土壤重金屬污染高于內(nèi) 地，城市郊區(qū)的土壤重金屬污染明顯高于農(nóng)村。近年來，隨著工業(yè)化進程的加快，許多工礦 企業(yè)的污水未經(jīng)分流處理便和

4、生活污水一道排放，造成農(nóng)業(yè)土壤被大量污染。1. 3土壤重金屬污染的危害土壤重金屬污染首先會影響植物的生長發(fā)育，進而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。如鎘與 巰基氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)合引起氨基酸蛋白質(zhì)的失活，甚至導(dǎo)致植物的死亡；如Cd通過形 成過量的氧自由基，影響植物體內(nèi)抗氧化酶活性，破壞細(xì)胞膜系統(tǒng)、蛋白、核酸等生物大分 子，抑制水稻葉綠素合成和植株生長。土壤重金屬污染，給國家?guī)砹藝?yán)重的經(jīng)濟損失。據(jù) 報道，每年全國因重金屬污染而減產(chǎn)糧食1000多萬t，另外被重金屬污染的糧食每年也多達 1200萬t，合計經(jīng)濟損失至少達到200億元。此外，受土壤重金屬污染的作物在植（作）物體中 積累，并通過食物鏈富集到人體和

5、動物體中，危害人畜健康，引發(fā)癌癥和其他疾病等。1.4四種常見的農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染物（1）汞（Hg）。汞一旦進入農(nóng)業(yè)土壤后，很容易生成汞化合物，汞以及汞的化合物便 會破壞土壤中的微生物活力，阻礙農(nóng)作物根系生長，降低土壤肥力。在人類活動中產(chǎn)生的汞 污染，以塑料、電子、電池、氯堿等工業(yè)排放的廢水中含量較大。人體攝入汞的方式主要是 從環(huán)境中食用糧食、蔬菜、魚肉和飲水。人體含汞量為13mg，如果人體汞的含量達到130150mg時便會造成死亡。（2）鎘（Cd）。鎘是一種毒性很強的重金屬，土壤受到鎘金屬污染影響土壤微生物的 繁殖和酶的活性，達到一定量時便會使土壤生化過程減速。使植物矮化、褪綠，造成減產(chǎn)甚 至

6、死亡。長期食用鎘污染食品，會損壞人的腎小管功能，容易患軟骨癥和自發(fā)性骨折。造成 農(nóng)業(yè)土壤鎘污染的污染源主要有冶煉、燃料、電鍍等工業(yè)廢水，使用含鎘量較高的農(nóng)藥、化 肥。（3）鉻（Cr）。電鍍板、制革以及紡織廠產(chǎn)生的廢水含有大量的鉻，如果未經(jīng)處理隨 意排放很容易對土壤產(chǎn)生鉻污染，而且極易被植物吸收蓄積，不易降解。三價鉻和六價鉻對 人體損害很大，其中三價鉻有致畸致殘作用，六價鉻比三價鉻毒性強百倍，對物質(zhì)有很強的 致突變作用，對人有誘發(fā)鼻咽癌和肺癌的危險。我國每年新排放鉻渣約60萬t，歷年累計堆 存鉻渣近600萬t。（4）鉛（Pb）。一些銅礦廠、油漆廠附近以及公路兩旁的農(nóng)業(yè)土壤中鉛的含量較高， 鉛對人

7、體骨髓造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)危害較大，而且在人體內(nèi)積累到一定量后便會造成人的腎 臟疾病，損害智力。長期食用被鉛污染的農(nóng)產(chǎn)品還會有很強的致畸、致癌、致突變的危險。 據(jù)統(tǒng)計，我國約有1.3萬畝的耕地受到鉛等重金屬污染，致使糧食減產(chǎn)量達1000萬t。2、農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染防治對策2.1生態(tài)防治近年來，農(nóng)業(yè)生態(tài)防治重金屬污染日益受到人們的青睞，其原理是通過控制土壤的氧 化還原條件，控制農(nóng)業(yè)土壤中的水分狀況及氧化還原電位，通過打造相對較穩(wěn)定的水淹期， 以大大減少重金屬進入植物體內(nèi)的含量，進而預(yù)防和減少重金屬被農(nóng)作物吸收。此外，在重 金屬污染嚴(yán)重的地區(qū)，可改變作物品種，如種植一些經(jīng)濟林木或觀賞花卉等。2.2化

8、學(xué)防治大力推廣使用高效低殘留農(nóng)藥，通過添加抑制劑、硅酸鹽等辦法作為處理重金屬污染 的常用改良劑，以此降低重金屬污染物在土壤和農(nóng)作物之間的遷移能力。在日常生產(chǎn)生活中， 利用一些對人體沒有危害或有益的金屬元素的拮抗作用，能減少土壤中重金屬的有效態(tài)。因 此，在輕污染土壤中，可以施用少量有重金屬拮抗性的金屬元素，對防止土壤重金屬污染可 起到很好的防治功能。在硝態(tài)氮蓄積過多的 土壤中，可以配施脲酶抑制劑、硝化抑制劑消解亞硝酸鹽。2.3物理防治物理防治農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染具有成本低、見效快等特點，通常有換土、排土、翻土、 去表土等措施。對污染嚴(yán)重的土壤，可采用換客土、去表土等方法。而對污染較輕的土壤， 一般

9、多采用翻土方法，其動土比少，又可使表土中的重金屬含量降低。物理防治土壤污染改 良較為徹底，但適合面積較小的地塊，對于大面積污染的土壤改良使用成本較高。2.4生物防治生物防治土壤重金屬污染的原理是利用植物所具有的吸收功能，來降低土壤中重金屬 污染物的含量。例如通過對土壤定期噴灑清洗劑，使土壤表面附著的重金屬解吸入土壤溶液 中，再隨清洗液流入預(yù)定的水體中與微生物作用，從而達到降低或去除土壤中重金屬的效果。 生物防治土壤重金屬的辦法具有效果好、投資少、費用低、易管理操作等優(yōu)點，日益受到人 們的青睞。3、土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)目前，修復(fù)土壤重金屬污染主要有以下幾個途徑。一是改變重金屬在土壤中的存在狀

10、 態(tài)，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性；二是利用生物或工程技術(shù)方法從土壤中去除重金屬；三是 改變種植制度，避免重金屬通過食物鏈影響生物和人體健康。具體的措施為化學(xué)固定、土壤淋洗、熱脫 附、蒸汽萃取、電動修復(fù)、生物修復(fù)法和農(nóng)藝措施等。依據(jù)重金屬污染的特點及改良修復(fù)技 術(shù)的原理，目前重金屬污染土壤的改良修復(fù)主要有物理修復(fù)、生物修復(fù)和化學(xué)修復(fù)3種。3. 1物理修復(fù)根據(jù)物理修復(fù)技術(shù)的特點分為電動修復(fù)、改土、熱處理等方法。3. 1. 1電動修復(fù)電動力修復(fù)也稱作電修復(fù)、電動力土壤過程和土壤電化學(xué)污染治理。其原理是在土壤 /液相系統(tǒng)中插入電極，通以直流電，土壤中的重金屬污染物在電場、電化學(xué)等作用下，發(fā)

11、生氧化還原反應(yīng)，并遷移、富集于陰極，從而達到去除土壤污染的目的。電動修復(fù)雖然具有 能耗低、后處理方便、二次污染少等優(yōu)點，但它只適用于小面積的污染區(qū)土壤修復(fù)，對于大 面積污染土壤如礦區(qū)土壤、冶煉廠周圍的污染農(nóng)田等修復(fù)在技術(shù)上 仍不完善。3. 1. 2改土法改土法包括客土、換土、去表土、深耕翻土等措施。土壤重金屬污染一般集中在土壤 表層，客土法就是向污染土壤中加人大量的干凈土壤，覆蓋在表層或混勻，使污染物濃度降 低到危害濃度以下或減少污染物與植物根系的接觸，從而達到減輕危害的目的。改土法對輕 度污染土壤的治理效果明顯、徹底，但該法需要大量的人力、物力，治理成本高。與此同時 容易造成土壤肥力和生產(chǎn)力

12、的降低，甚至產(chǎn)生“二次污染”。3. 1. 3熱處理這種方法適用于土壤中易揮發(fā)性重金屬元素的污染治理。即通過向土壤中通入熱蒸汽 或用微波、紅外輻射等加熱的方法使污染重金屬揮發(fā)出土壤以達到修復(fù)的目的?；蛟诟邷刈饔孟?，某些放 射性元素將由土壤表面吸附向土壤內(nèi)部晶格擴散，從而降低了其生物有效性及對環(huán)境的風(fēng)險”。此法 雖能去除重金屬，但是也會影響土壤有機質(zhì)、水分含量，從而對土壤肥力造成不利的影響， 同時重金屬蒸汽進入大氣后對大氣造成二次污染。3. 2生物修復(fù)生物修復(fù)是利用微生物或植物的生命代謝活動，對土壤中的重金屬進行富集或提取， 通過生物作用改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土

13、壤環(huán)境中 的移動性和生物可利用性，其包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)。3. 2. 1植物修復(fù)植物修復(fù)是利用某些可以忍耐或超富集某種重金屬元素的植物，通過植物系統(tǒng)或根系 吸收帶走土壤中的重金屬，或降低重金屬的毒性，以期達到清除污染、治理土壤的目的。植物修復(fù)技術(shù)依 其過程及修復(fù)機制的不同可分成植物吸取、植物揮發(fā)、植物降解、植物根濾、根際生物降解 和植物穩(wěn)定。其中植物吸取是利用某些特殊植物如超積累植物對重金屬的吸收，通過收獲地 上部分來達到減少土壤重金屬含量的目的，此技術(shù)在目前重金屬污染土壤的植物修復(fù)研究中 應(yīng)用較多。3. 2. 2微生物修復(fù)微生物修復(fù)是利用土壤中某些微生物對重金屬的吸收、沉淀、氧化還原等作

14、用降低土 壤重金屬毒性的技術(shù)。微生物活動可以通過改變土壤溶液的?日值和土壤結(jié)構(gòu)，影響植物的根系分泌等過 程，進而影響土壤對重金屬的吸附和重金屬的形態(tài)，降低重金屬的生物有效性。微生物修復(fù)技術(shù)具有修復(fù) 效果好，成本低、操作簡單、無二次污染等優(yōu)點，因而日益受到人們的重視。同時微生物修復(fù)的專一性 強，其活性與溫度、水分、氧氣、pH值等土壤環(huán)境條件緊密相關(guān)，因此，通過現(xiàn)代生物技 術(shù)培育具有強適應(yīng)性、廣譜性的微生物并應(yīng)用于污染治理已成為環(huán)境科學(xué)研究的熱點之一。 3. 3化學(xué)修復(fù)化學(xué)修復(fù)就是利用一些改良劑，與污染土壤中的重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如改變土壤的 pH值、Eh等理化性質(zhì)，經(jīng)氧化還原、沉淀、吸附、絡(luò)合、

15、螯合、抑制和拮抗等作用來鈍化 土壤中的重金屬，降低土壤中的重金屬活性，達到污染治理和修復(fù)的目的。化學(xué)修復(fù)作為一 種原位修復(fù)技術(shù)，因其成本低，能夠用于大面積的污染農(nóng)田，且易于實施，特別是對于輕中 度重金屬污染的土壤，修復(fù)效果明顯，因此對于當(dāng)前化學(xué)修復(fù)中添加改良劑，有關(guān)學(xué)者進行 了大量研究，并得到了廣泛的應(yīng)用。目前常用的改良劑有無機改良劑和有機改良劑。 4展望解決土壤重金屬元素的污染問題，應(yīng)加強重金屬元素土壤生態(tài)化學(xué)行為和修復(fù)技術(shù)研 究，特別是應(yīng)用前景大的植物技術(shù)和微生物技術(shù)，尋求多種修復(fù)技術(shù)的綜合運用。由于各種 方法的作用和適用范圍各不相同，但又互相聯(lián)系，互相補充，應(yīng)因地制宜，綜合應(yīng)用，研制 一

16、種投資小、周期短、見效快、穩(wěn)定性強、副作用小、治理徹底和適用性廣的土壤污染治理 方法，是當(dāng)前環(huán)境工作者的迫切任務(wù)。在選擇修復(fù)技術(shù)時，應(yīng)根據(jù)污染物的性質(zhì) (如種類、 形態(tài)、濃度等)、土壤條件(如pH、滲透性、地下水位等)、污染的程度、預(yù)期的修復(fù)目標(biāo)、 時間限制、成本、修復(fù)技術(shù)的適用范圍等因素加以綜合考慮，選擇合適的修復(fù)技術(shù)或其組合， 在實際應(yīng)用中2個甚至2個以上修復(fù)技術(shù)的組合可以取長補短，達到高效、低耗的雙重效果。 同時加強環(huán)境保護力度，避免含重金屬元素的廢水進人環(huán)境，注意重金屬尾礦的處置防治， 從源頭上消除重金屬元素對土壤的污染，積極推進生態(tài)農(nóng)業(yè)和綠色食品的發(fā)展進程?；瘜W(xué)固 定作為一種原位修復(fù)

17、技術(shù)，因其成本低廉、易于實施，近年來發(fā)展較快，對于重金屬污染土 壤，特別是對于輕中度污染，不失為一種適宜的方法。然而，就目前而言，符合上述要求的 改良劑很少，改良劑的修復(fù)效果往往受到重金屬離子的種類、作物、土壤類型及環(huán)境因子的 制約。不同改良劑的改良效果也具有很大的差異，有些改良劑，如有機物質(zhì)在重金屬的修復(fù) 中甚至還存在著一些爭議。因此必須進一步深入系統(tǒng)地研究現(xiàn)有改良劑的化學(xué)修復(fù)機理，特 別是影響改良劑發(fā)揮作用的土壤因子，如土壤有機質(zhì)含量、質(zhì)地、pH值、Eh、粘粒含量、 鐵錳氧化物含量等，以及溫度、濕度等環(huán)境因子。同時在現(xiàn)有研究工作的基礎(chǔ)上，借其他領(lǐng) 域的最新研究成果，篩選出一種經(jīng)濟、有效、穩(wěn)定且對環(huán)境友好的新型土壤鈍化劑，這是改 良劑原位修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。此外，還應(yīng)將改良劑修復(fù)與植物修復(fù)、電化法修復(fù)、淋溶絡(luò)合法修 復(fù)及農(nóng)業(yè)調(diào)控措施等綜合應(yīng)用到土壤重金屬修復(fù)中，取長補短，更好地實現(xiàn)重金屬污染土壤 的修復(fù)。3參考文獻周宗燦.環(huán)境醫(yī)學(xué)M.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2001.楊忠輝，王兵，黃順紅，等鉻渣堆場污染土壤中重金屬鉻的存在形態(tài)J.中國有色金屬 學(xué)報，2