土壤重金屬污染來源及治理措施-王強(qiáng)

土壤重金屬污染來源及治理措施學(xué)號:200475020125姓名:王強(qiáng)背景隨著工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)種類、數(shù)量的增加，土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，目前，全世界平均每年排放Hg約1.5萬噸，Cu340萬噸，Pb500萬噸，Mn1500萬噸，Ni100萬噸。據(jù)我國農(nóng)業(yè)部進(jìn)行的全國污灌區(qū)調(diào)查，在約140萬公頃的污水灌區(qū)中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)面積的64.8%，其中輕度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，嚴(yán)重污染的占8.4%。

土壤重金屬污染具有污染物在土壤中移動性差、滯留時間長、不能被微生物降解的特點(diǎn)，并可經(jīng)水、植物等介質(zhì)最終影響人類健康。1土壤重金屬來源與分布

1.1隨著大氣沉降進(jìn)入土壤的重金屬

大氣中的重金屬主要來源于能源、運(yùn)輸、冶金和建筑材料生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體和粉塵。除汞以外，重金屬基本上是以氣溶膠的形態(tài)進(jìn)入大氣，經(jīng)過自然沉降和降水進(jìn)人土壤。據(jù)報道，煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金屬，石油中含有相當(dāng)量的Hg(O.02～30mg/kg)，這類燃料在燃燒時，部分懸浮顆粒和揮發(fā)金屬隨煙塵進(jìn)入大氣，其中1O%～30%沉降在距排放源十幾公里的范圍內(nèi)，據(jù)估計全世界每年約有1600噸的汞是通過煤和其它石化燃料燃燒而排放到大氣中去的。例如；比利時每年從大氣進(jìn)入每公頃土壤的重金屬量就有Pb250g、Cd19g、As15g、Zn3750g。

運(yùn)輸，特別是汽車運(yùn)輸對大氣和土壤造成嚴(yán)重污染。主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染為主1.2隨污水進(jìn)入土壤的重金屬利用污水灌溉是灌區(qū)農(nóng)業(yè)的一項古老的技術(shù)，主要是把污水作為灌溉水源來利用。污水按來源和數(shù)量可分為城市生活污水、石油化工污水、工業(yè)礦山污水和城市混合污水等。生活污水中重金屬含量很少，但是，由于我國工業(yè)迅速發(fā)展，工礦企業(yè)污水未經(jīng)分流處理而排入下水道與生活污水混合排放，從而造成污灌區(qū)土壤重金屬Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年增加?；搓栁酃鄥^(qū)土壤Hg、Ca、Cr、Pb、As等重金屬1995年已超過警戒線。其它灌區(qū)部分重金屬含量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)?shù)乇尘爸怠?/p>

隨著污水灌溉而進(jìn)入土壤的重金屬，以不同的方式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤礦質(zhì)膠體和有機(jī)質(zhì)迅速吸附，一般累積在土壤表層，自上而下遞減。鄭州污水灌區(qū)水中Hg的濃度達(dá)到O.242mg/kg，而土壤Hg含量O.194mg/kg就會造成重度污染。污水中的As多以3價或5價狀態(tài)存在，進(jìn)入土壤后被鐵、鋁氫氧化物及硅酸鹽粘土礦物吸附，也可以和鐵、鋁、鈣、鎂等生成復(fù)雜的難溶性砷化合物。而Cd很容易被水中的懸浮物吸附，水中Cd的含量隨著距排污口距離的增加而迅速下降，因此污染的范圍較少。Pb很容易被土壤有機(jī)質(zhì)和粘土礦物吸附。Pb的遷移性弱，污灌區(qū)Pb的累積分布特點(diǎn)是離污染源近土壤含量高，距離遠(yuǎn)則土壤含量低。污水中Cr有4種形態(tài)，一般以3價和6價為主，3價Cr很快被土壤吸附固定，而6價Cr進(jìn)入土壤中被有機(jī)質(zhì)還原為3價Cr，隨之被吸附固定。因此，污灌區(qū)土壤Cr會逐年累積。1.3隨固體廢棄物進(jìn)入土壤的重金屬固體廢棄物種類繁多，成分復(fù)雜，不同種類其危害方式和污染程度不同。其中礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物污染最為嚴(yán)重。這類廢棄物在堆放或處理過程中，由于日曬、雨淋、水洗重金屬極易移動，以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴(kuò)散。

有一些固體廢棄物被直接或通過加工作為肥料施入土壤，造成土壤重金屬污染。如隨著我國畜牧生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)生大量的家畜糞便及動物加工產(chǎn)生的廢棄物，這類農(nóng)業(yè)固體廢棄物中含有植物所需N、P、K和有機(jī)質(zhì)，同時由于飼料中添加了一定量的重金屬鹽類，因此作為肥料施入土壤增加了土壤Zn、Mn等重金屬元素的含量。磷石膏屬于化肥工業(yè)廢物，由于其有一定量的正磷酸以及不同形態(tài)的含磷化合物，并可以改良酸性土壤，從而被大量施入土壤，造成了土壤中Cr、Pb、Mn、As含量增加。磷鋼渣作為磷源施入土壤時，土壤中發(fā)現(xiàn)有Cr的累積。

固體廢棄物也可以通過風(fēng)的傳播而使污染范圍擴(kuò)大，土壤中重金屬的含量隨距污染源的距離增大而降低。如大冶冶煉廠，每年排放數(shù)千噸的粉塵，引起大冶縣廣大農(nóng)田的污染，直徑20km范圍內(nèi)的土壤Cr、Zn、Pb、Cd含量均大大高于背景值。

1.4隨農(nóng)用物資進(jìn)入土壤的重金屬

農(nóng)藥、化肥和地膜是重要的農(nóng)用物資，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起著重大的推動作用，但長期不合理施用，也可以導(dǎo)致土壤重金屬污染。絕大多數(shù)的農(nóng)藥為有機(jī)化合物，少數(shù)為有機(jī)-無機(jī)化合物或純礦物質(zhì)，個別農(nóng)藥在其組成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金屬。在農(nóng)業(yè)地區(qū)，特別是在西方國家的家庭園林中，由于經(jīng)常施用含As農(nóng)藥，土壤中As的殘留量明顯增加，美國的密執(zhí)安州土壤中As含量達(dá)到112mg/kg。殺真菌農(nóng)藥常含有Cu和Zn，被大量地用于果樹和溫室作物，常常會造成土壤Cu、Zn累積達(dá)到有毒的濃度。如在莫爾達(dá)維亞，葡萄生長季節(jié)要噴5～12次波爾多液或類似的制劑，每年約有6000～8000噸的銅施入土壤

重金屬元素是肥料中報道最多的污染物質(zhì)。氮、鉀肥料中重金屬含量較低，磷肥中含有較多的有害重金屬，復(fù)合肥的重金屬主要來源于母料及加工流程所帶入。肥料中重金屬含量一般是磷肥>復(fù)合肥>鉀肥>氮肥。Cd是土壤環(huán)境中重要的污染元素，隨磷肥進(jìn)入土壤的Cd一直受到人們的關(guān)注。許多研究表明，隨著磷肥及復(fù)合肥的大量施用，土壤有效Cd的含量不斷增加，作物吸收Cd量也相應(yīng)增加。據(jù)馬耀華等對上海地區(qū)菜園土研究發(fā)現(xiàn)，施肥后，。它們來自于含鉛汽油的燃燒和汽車輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵，據(jù)有關(guān)材料報導(dǎo)，汽車排放的尾氣中含Pb量多達(dá)20～50μg/L，它們成條帶狀分布，因距離公路、鐵路、城市中心的遠(yuǎn)近及交通量的大小有明顯的差異。研究發(fā)現(xiàn)在公路兩側(cè)50m的距離有被污染的痕跡，每月每平方米累積的易溶性污染物在4～40g。進(jìn)入環(huán)境的強(qiáng)度順序?yàn)椋篊u、Pb、Co、Fe和Zn。經(jīng)自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤的重金屬污染，與重工業(yè)發(fā)達(dá)程度、城市的人口密度、土地利用率、交通發(fā)達(dá)程度有直接關(guān)系，距城市越近污染的程度就越重，污染強(qiáng)弱順序?yàn)椋撼鞘?郊區(qū)-農(nóng)村。Cd的含量從O.13mg/kg上升到O.32mg/kg。美國橘園每年每公頃施磷量為175kg，36年后土壤Cd量由O.07mg/kg提高到1.0mg/kg；新西蘭在同一地點(diǎn)施用磷肥50年后取土分析，土壤Cd含量由O.39mg/kg提高到O.85mg/kg。肥料中Cr、As元素含量