第一篇：土壤重金属污染与土壤动物群落结构的关系研究论文
土壤是生态环境系统中物质交换与能量流通的重要枢纽，其中土壤动物在土壤物质能量迁移转化过程中具有特殊的作用。但随着人类活动对环境影响的日益加剧，大量原生植被遭到破坏，污染物质在土壤中不断富集，土壤动物的生存繁殖受到严重的威胁[1].其中，重金属污染尤为严重。土壤动物是土壤生态系统中极其重要的组成成分，在分解动植物残体、土壤的形成与发育、改变土壤理化性质、土壤物质迁移与能量转化等方面有着十分重要的作用；另外，土壤动物对周围环境的变化比较敏感，且其活动性差，易获得标本，是监测土壤污染的理想指示生物，因此，成为土壤污染评价的替代指标或者间接指标[2-3].目前，关于土壤重金属污染与土壤动物群落结构的关系研究报道较少[4-5].鉴于此，本研究对淮南几个煤矿和发电厂、灰场等样地进行调查，探讨了土壤重金属污染对土壤动物群落结构的影响，以期为治理重金属污染与恢复污染区的生态系统提供相关的科学依据。
1材料和方法
1.1研究区概况
研究区位于淮南市境内（116°21'05″~117°12'30″E、32°23'20″~33°00'26″N），淮南是中国能源之都、华东工业粮仓、安徽省重要的工业城市，境内有多家煤矿和发电厂。
1.2样品采集
于2014年6月在淮南市境内选取8个样地，A:洛河电厂，B:洛河电厂的灰场边，C:顾桥煤矿，D:顾北煤矿，E:舜耕山，F:淮化集团，G:潘一矿，H:田集电厂。在各样地取4个中小样点和1个手拣大样。
在选定地点设置30cm×30cm的样方，用取土环刀（容积为100cm3）在4个角和2条对角线交点（中心）处设点取样，采4层（0~5cm、5~10cm、10~15cm、15~20cm）取中小样。并在该区域随机选取一个10cm×10cm的大样采集点，先去掉枯枝落叶层后，同样采集4层，以供手拣。将取土环刀内的土挖进预先贴好标签的小布袋内。小样采用Tullgren干漏斗法收集动物，大样当场进行手拣，将所有看到的土壤动物放入贴好标签的瓶子中，并随中小样一起在体视镜下分拣。然后，进行采样点土壤动物的分类与计数[6].随后，对采集完土壤动物的土壤样品进行重金属元素含量的测定。
1.3测定项目及方法
对8个采样点采集的土样，进行风化、研磨并过0.15mm尼龙筛，再把土样采用硝酸-盐酸-双氧水湿式消化法处理，Cd、Cu含量采用石墨炉原子吸收分光光度法测定，Cr、Pb含量采用火焰原子吸收分光光度法测定，Hg、As含量采用原子荧光光谱法测定。
1.4土壤重金属污染评价
采用内梅罗综合污染指数法进行土壤重金属综合污染评价，具体计算公式[7]如下：
式中，Pi是重金属i的污染指数，Ci是重金属i的实际测量值，Si是重金属i的背景值，P综为内梅罗综合污染指数，Pimax为单因子污染指数中的最大值，Piave为土壤所有单因子污染指数的平均值。Pi≤1,说明土壤未受污染，处于清洁水平；1
3,说明土壤受重度污染[8-9].
P综≤0.7,说明土壤清洁；0.7
3.0,说明土壤污染程度为重度污染[8-9].
1.5土壤动物群落的多样性指数、均匀性指数和优势性指数评价
土壤动物群落多样性指数（H）采用Shannon-Wiener多样性指数法计算[10],公式如下：
土壤动物群落的均匀性指数（E）采用Pielou均匀性指数法计算[11],公式如下：
土壤动物群落的优势性指数（C）采用Simpson优势性指数法计算[12]，公式如下：
式中，N是样品中所有物种的总个体数，ni是第i种物种的个体数，S是样品中物种种类总数。动物多样性指数相关性分析采用简单相关系数法计算。
2结果与分析
2.1土壤重金属含量状况
由表1可知，各样地都不同程度地受到了重金属污染，但6种重金属元素的污染程度不同。对于As来说，仅B、E、H样地未受污染，D样地受到重度污染，其他样地受到轻度污染；对于Cd来说，仅E、H样地未受污染，F样地受到重度污染，其他样地受到轻度污染；所有样地均受到Cu污染，F、G样地分别受到重度、中度污染，其他样地均受到轻度污染；所有样地均受到Cr污染，E样地受到轻度污染，其他样地均受到重度污染；对于Pb来说，仅A、B样地未受到污染，C、H样地受到轻度污染，D、G样地受到中度污染，F样地受到重度污染；对于Hg来说，仅A、B样地受到轻度污染，其他样地均未受到污染。
根据综合污染指数，样区E为轻度污染区，样区A、B、C、D、F、G、H为重度污染区。
2.2土壤动物群落组成及分布特点
由表2可知，对淮南市8个样地的土样分离提取土壤动物，共获得大中小型土壤动物1346个，23类，隶属4门8纲。其中，优势类群（个体数占总个体数的10%及以上）为隐翅类、螨类、膜翅类，共3类，占土壤动物全部捕获量的65.01%;常见类群（个体数占总个体数的1%~10%）为弹尾类、双翅类、鞘翅类、半翅类、唇足（蜈蚣）、蚯蚓类、双尾类、鞘翅（幼）共8类，占总捕获量的29.27%;优势类群和常见类群总共11类，占总捕获量的94.28%,是重金属样地土壤动物的主要组成部分，对于改善土壤的功能和结构有着重要的作用；其余的12类为稀有类群（个体数占总个体数1%以下），只占总捕获量的5.72%,是重金属污染样地的敏感性类群。
根据表1、表2可知，各样地重金属综合污染指数由小到大为：E
2.3重金属污染对土壤动物群落多样性指数、均匀性指数和优势性指数的影响
生物多样性、均匀性以及优势性指数这3项指标是衡量生物群落结构的常用指数[13].从图1-3可以看出，综合污染指数以样地H最高，样地E最低；Shannon-Wiener多样性指数以样地E最高，样地H最低；Pielou均匀性指数以样地E最高，样地H最低；Simpson优势性指数以样地G最高，样地E最低。样地土壤动物群落的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀性指数的变化趋势总体上与土壤重金属综合污染指数相反；土壤动物群落的Simpson优势性指数的变化趋势总体上与土壤重金属综合污染指数一致。
2.4动物群落多样性指数、均匀性指数和优势性指数的相关性分析
由表3可知，Shannon-Wiener多样性指数与Pielou均匀性指数呈极显着正相关，与Simpson优势性指数呈极显着负相关，Pielou均匀性指数与Simp-son优势性指数呈显着负相关。
3结论与讨论
在煤炭的生产以及火力发电等工业生产过程中产生的由煤炭衍生的各种废弃物长期堆放和填充对周围土壤环境造成了不同程度的重金属污染。王丽等[14]通过对陕西神木煤矿区土壤重金属污染特征进行研究发现，矿区周围土壤受到了不同程度的重金属累积性污染，土壤中Ni、Cd含量普遍高于陕西土壤背景值。本研究对淮南市煤矿、电厂周围的土壤重金属含量分析发现，所有样地均受到Cr、Pb的污染，分别有5、6个样地受到了Cd、Cu的污染，从综合污染指数来看，E样地受到轻度污染，其他样地均受到重度污染，这表明长期煤炭资源的开发运输和火力发电等活动导致周围土壤受到了不同程度的重金属累积性污染[15].土壤动物群落结构以及多样性的变化可作为土壤环境质量评价和土壤污染监测的指标和依据[16].本研究结果表明，综合污染指数越大（重金属污染越严重），土壤动物的类群数和个体数总体越小。淮南市样点土壤动物优势种为隐翅类、螨类、膜翅类3类，占全部土壤动物捕获量的65.01%,而在孙贤斌等[4]的研究中，土壤动物的优势种为弹尾类、螨类、线虫类3类，占全部土壤动物捕获量的74%.产生这种差异的原因可能与重金属污染元素种类及污染程度、污染时间以及化学农药肥料的使用等因素有关[17].样地土壤动物群落的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀性指数的变化趋势总体上与土壤重金属综合污染指数相反；土壤动物群落的Simpson优势性指数的变化趋势总体上与土壤重金属综合污染指数一致。这可能是因为随着土壤重金属污染程度的增加，动物的生存环境遭到严重的破坏，导致土壤中绝大部分动物死亡，少部分耐受重金属的种类存活下来，形成新的优势种群，致使土壤动物的总数、种类数和每种个体数均减少，因此多样性指数与均匀性指数会降低，优势性指数会增加[18-19].总体上，土壤动物群落的多样性指数变化趋势与均匀度指数变化趋势相似，与优势度指数变化趋势相反，这与前人[20]研究结果类似。
参考文献：
[1]王振中，张友梅，邢协加。土壤环境变化对土壤动物群落影响的研究[J].土壤学报，2002,39（6）：892-897.[2]王雪峰。冶炼厂周围重金属污染土壤生物指示研究[D].大连：辽宁师范大学，2008.[3]孙贤斌，李玉成。淮南煤矿废弃地重金属污染对土壤动物群落的影响[J].生态学杂志，2014,33（2）：408-414.[4]孙贤斌，李玉成，张小平，等。淮南市重金属污染对土壤动物群落和多样性影响研究[J].生态学杂志，2005,24（10）：1163-1166.[5]孙贤斌，刘红玉，李玉成，等。重金属污染对土壤动物群落结构及空间分布的影响[J].应用生态学报，2007,18（9）：2080-2084.
第二篇：辽宁矿区土壤重金属污染修复工作
辽宁矿区土壤重金属污染修复工作
辽宁矿区多为有色金属，对土壤污染严重，矿山及矿山周边地区污染治理和生态环境修复任务十分艰巨，辽宁铜矿区主要重金属污染因子为Cu、Zn、Pb，周边田地主要重金属污染因子为As、Cu。由此可以看出，此地区土壤污染物多为Cu、Pb，因此首要任务是遏制这两种物质的危害。
针对这一情况，北京恒源嘉达科技有限公司采用的是土壤修复材料元素间的同源协同关系与植物体系吸收修复的方式，综合治理土壤重金属问题。首先，土壤修复材料中加入了铁锰化合物，铁锰化合物可与Pb产生可交换态的结合反应，土壤修复材料中添加了有机质与微生物，形成固化剂，能有效改善土壤理化性质，有机质能很好的与Cu相结合，使总金属被吸附在土壤的沉淀中，降低重金属的生物有小型，利用微生物的吸附富集作用、氧化还原作用、成矿沉淀作用、淋滤作用、协同效应，达到去除重金属的目的。
同时在重金属污染严重的地区采用植物修复的配套治理方式，经过实验室的反复试验筛选出了烟管头草、早熟禾、黑麦草、高羊茅、落叶松等植物完成修复工作，应用时应注意：在排土场配合土壤修复材料种植薹草将有利于土壤的修复工作；在尾矿库周边配合带有铁锰化合物的土壤修复材料种植苦荬菜、大籽蒿等植物十分有效果；如果要种植经济作物，则推荐大豆与玉米，这两种植物有很强的重金属耐性，但对土壤修复没有什么帮助。
第三篇：土壤重金属污染危害及防治措施
土壤的重金属污染危害及防治措施
长沙环境保护职业技术学院 周 敏 王安群
1.前言
地球岩石圈经历了千百万年的漫长的地质变化后才形成了土壤。土壤和人类之间保持着一种自然平衡关系，土壤和其他环境因素一样对人类起作用，人类活动也可以影响土壤环境，他们之间互相依赖、互相制约、紧密地联系在一起，人通过生产活动从自然界取得资源和能量，再以“三废”形式向土壤系统排放，造成土壤污染，然后被植物吸收并在体内积累，人吃了污染的粮食、蔬菜等食物后，重金属元素就在人体蓄积，产生各种危害，所以充分认识土壤污染及危害，保护土壤，防治污染是十分重要的任务。
2.土壤重金属污染 2.1.概论
在土壤的无机污染物中，突出表现为重金属的污染。重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累，转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。土壤重金属污染物主要有铅、镉、汞、砷、铬、铜、铁、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。就对植物需要而言，可分为两类：一类是植物生长发育不需要的元素，而对人体健康危害比较明显，如镉、汞、铅等，另一类是植物正常发育所需元素，且对人体又有一定生理功能，如铜、锌等，但过多会发生污染，妨碍植物生长发育。同种金属，由于它们在土壤中存在的形态不同，其迁移转化特点和污染性质也不同，因此在研究土壤中重金属的危害时，不仅要注意它们的总含量，还必须重视各种形态的含量。
2.2.汞
土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂(仪表、电气、氯碱工业)的排放。如一个700兆瓦的热电站，每天可排放汞215公斤，估计全世界仅由燃煤而排放到大气中的汞，一年就有3000吨左右。含汞颜料的应用、用汞做原料的工厂、含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。汞进入土壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定，这主要是土壤的粘土矿物和有机质有强烈的吸附作用，因此汞容易在表层积累，并沿土壤的纵深垂直分布递减。土壤中汞的存在形态有金属汞、无机态与有机态，并在一定条件下相互转化。在正常EH和pH范围内，汞能以零价状态存在是土壤中汞的重要特点。植物能直接通过根系吸收汞，在很多情况下，汞化合物可能是在土壤中先转化为金属汞或甲基汞后才能被植物吸收。无机汞有HgSO4、Hg OH
2、HgCl2、HgO，它们因溶解度低，在土壤中迁移转化能力很弱，但在土壤微生物作用下，转化为具有剧烈毒性的甲基汞，也称汞的甲基化。微生物合成甲基汞在好氧或厌氧条件下都可以进行。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞，可被微生物吸收、积累而转入食物链，造成对人体的危害；在厌氧有酶催化下，主要形成二甲基汞，它不溶于水，在微酸性环境中，二甲基汞也可转化为甲基汞。汞对植物的危害因作物的种类不同而异，汞在一定浓度下使作物减产，较高浓度下甚至可使作物死亡。植物吸收和累积与汞的形态有关，其顺序是：氯化甲基汞>氯化乙基汞>醋酸苯汞>氯化汞>氧化汞>硫化汞。不同植物对汞吸收能力是：针叶植物>落叶植物；水稻>玉米>高果>小麦；叶菜类>根菜类>果菜类。土壤中汞含量过高，汞不但能在植物体内累积，还会对植物产生毒害，引起植物汞中毒，严重情况下引起叶子和幼蕾掉落。汞化合物侵入人体，被血液吸收后可迅速弥散到全身各器官，当重复接触汞后，就会引起肾脏损害。
2.3.镉
镉主要来源于镉矿、冶炼厂。因镉与锌同族，常与锌共生，所以冶炼锌的排放物中必有ZnO、CdO，它们挥发性强，以污染源为中心可波及数千米远。镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。镉被土壤吸附，一般在0-15cm的土壤层累积，15cm以下含量显著减少。土壤中的镉以CdCO3、Cd PO4
2、及Cd OH 2的形态存在，其中以CdCO3为主，尤其是在pH>7的石灰性土壤中，土壤中的镉的形态可划分为可给态和代换态，它们易于迁移转化，而且能被植物吸收，不溶态镉在土壤中累积，不易被植物吸收，但随环境条件的改变二者可互相转化。如土壤偏酸时，镉的溶解度增高，而且在土壤中易于迁移；土壤处于氧化条件下(稻田排水期及旱田)镉也易变成可溶性，被植物吸收也多。土壤对镉有很强的吸着力，因而镉易在土壤中造成蓄积。镉在土壤中吸附迁移还受伴随离子如Zn2+、Pb2+、Cu2+、Fe2+、Ca2+等的影响，如锌的存在就可抑制植物对镉的吸收。
镉是植物体不需要的元素，但许多植物均能从水中和土壤中摄取镉，并在体内累积。累积量取决于环境中的镉的含量和形态。镉在植物各部分分布基本上是：根>叶>枝的干皮>花、果、籽粒。水稻研究表明同样规律，即主要在根部累积，为总量的82.5%，地上部分仅占17.5%，其顺序：为根>茎叶>稻米>糙米。
土壤中过量的镉，不仅能在植物体内残留，而且也会对植物的生长发育产生明显的危害。镉能使植物叶片受到严重伤害，致使生长缓慢，植株矮小，根系受到抑制，造成生物障碍，降低产量，在高浓度镉的毒害下发生死亡。
镉对农业最大的威胁是产生“镉米”、“镉菜”，人食用这种被镉污染的农作物，则会得骨痛病。另外，镉会损伤肾小管，出现糖尿病，镉还会造成肺部损害，心血管损害，甚至还有致癌、致畸、致突变[2]的报道。
2.4.铅
铅是土壤污染较普遍的元素。污染源主要来自汽油里添加抗爆剂烷基铅，汽油燃烧后的尾气中含大量铅，飘落在公路两侧数百米范围内的土壤中。另外矿山开采、金属冶炼、煤的燃烧等也是重要的污染源。在矿山、冶炼厂附近土壤含铅量高达1500mg/kg以上[3]。随着我国乡镇企业的快速发展，“三废”中的铅也大量进入农田，一般进入土壤中的铅在土壤中易与有机物结合，不易溶解，土壤铅大多发现在表土层，表土铅在土壤中几乎不向下移动。
植物对铅的吸收与积累，决定于环境中铅的浓度、土壤条件、植物的叶片大小和形状等。植物吸收的铅主要累积在根部，只有少数才转移到地上部分。积累在根、茎和叶内的铅，可影响植物的生长发育，使植物受害。铅对植物的危害表现为叶绿素下降。阻碍植物的呼吸及光合作用。谷类作物吸铅量较大，但多数集中在根部，茎秆次之，籽实较少。因此，铅污染的土壤所生产的禾谷类茎秆不易作饲料。
铅对动物的危害则是积累中毒。铅是作用于人体各个系统和器官的毒物，能与体内的一系列蛋白质、酶和氨基酸内的官能团络合，干扰机体多方面的生化和生理活动，导致对全身器官产生危害。
2.5.铬
铬的污染源主要是铬电镀、制革废水、铬渣等。铬在土壤中主要有两种价态：Cr+6和Cr3+。土壤中主要以三价铬化合物存在，当它们进入土壤后，90%以上迅速被土壤吸附固定，在土壤中难以再迁移。Cr+6毒性大，其毒害程度比Cr3+大100倍。而Cr3+则恰恰相反，Cr3+主要存在于土壤与沉积物中。土壤胶体对三价铬具有强烈的吸附作用，并随pH的升高而增强。土壤对六价铬的吸附固定能力较低，仅有8.5%~36.2%。不过普通土壤中可溶性六价铬的含量很小，这是因为进入土壤中的六价铬很容易还原成三价铬，这其中，有机质起着重要作用，并且这种还原作用随着pH的升高而降低。值得注意的是，实验已证明，在pH6.5—8.5的条件下，土壤的三价铬能被氧化为六价铬，同时，土壤中存在氧化锰也能使三价铬氧化成六价铬，因此，三价铬转化成六价铬的潜在危害不容忽视。
植物对铬的吸收，95%蓄积于根部。据研究，低浓度Cr+6能提高植物体内酶活性与葡萄糖含量，高浓度时，则阻碍水分和营养向上部输送，并破坏代谢作用。
铬对人体与动物也是有利有弊。人体含铬过低会产生食欲减退等症状。而Cr+6具有强氧化作用，对人体主要是慢性危害，长期作用可引起肺硬化、肺气肿、支气管扩张，甚至引发癌症[5]。
2.6.砷
土壤砷污染主要来自大气降尘、尾矿与含砷农药，燃煤是大气中砷的主要来源。通常砷集中在表土层10cm左右，只有在某些情况下可淋洗至较深土层，如施磷肥可稍增加砷的移动性。土壤中砷的形态按植物吸收的难易划分，一般可分为水溶性砷、吸附性砷和难溶性砷，通常把水溶性砷、吸附性砷总称为可给性砷，是可被植物吸收利用的部分。土壤中砷大部分为胶体吸收或和有机物络合——螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙离子相结合，形成难溶化合物，或与铁、铝等氢氧化物发生共沉。pH和EH值影响土壤对砷的吸附，pH值高，土壤砷吸附量减少而水溶性砷增加；土壤在氧化条件下，大部分是砷酸，砷酸易被胶体吸附，而增加土壤固砷量。随EH降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷的可溶性，增加砷害。植物在生长过程中，吸收有机态砷后可在体内逐渐降解为无机态砷。砷可通过植物根系及叶片的吸收并转移至体内各部分，砷主要集中在生长旺盛器官。作物根茎叶、籽粒含砷量差异很大，如水稻含砷量分布顺序是稻根>茎叶>谷壳>糙米，呈自下而上递降变化规律。
砷中毒可影响作物生长发育，砷对植物危害的最初症状是叶片卷曲枯萎，进一步是根系发育受阻，最后是植物根、茎、叶全部枯死。砷对人体危害很大，在体内有明显的蓄积性，它能使红血球溶解，破坏正常的生理功能，并具有遗传性、致癌性和致畸性等[5]。
3.治理措施
土壤受污染后，蓄积在土壤中的有害物质能迁移到水、空气和植物中，最终进入人体。土壤污染一旦形成，就会造成长远的影响，而且难以消除。因此，我们应以“预防为主”，积极做好土壤的保护工作。
土壤污染的防护要采取综合措施，首先要控制和消除土壤的污染源，同时对已经污染的土壤采取措施，消除土壤中的污染物或控制污染物迁移转化，使其不能进入食物链。
生物防治土壤污染物质可通过生物降解或植物吸收而净化土壤。如羊齿铁角蕨属的一种植物，有较强的吸收土壤重金属能力，对土壤中镉的吸收率可达到10%，连种多年可使土壤镉含量降低50%。
施加抑制剂轻度污染的土壤，施加某种抑制剂，可改变污染物在土壤中的迁移转化，减少作物吸收，如使用石灰可增加土壤pH，使铜、锌、汞、镉等金属或氢氧化物沉淀。据实验，施用石灰后稻米含镉量可降低30%。碱性磷酸盐可与土壤中的镉形成磷酸镉沉淀，对消除镉污染具有重要意义。
增施有机肥有机胶体和粘土矿物胶体，对土壤中重金属和农药有一定吸附力。因此增加土壤有机质，改良砂性土壤，能促进土壤对土壤有毒物的吸附作用，增加土壤容量，提高土壤的自净能力。
加强水浆管理水稻土壤的氧化还原状态可影响水稻土中重金属的迁移转化。淹水可明显抑制水稻对镉、铜、铅、锌的吸收，落干将促进水稻的吸收。
客土、深翻被重金属严重污染的土壤，若面积不大，可用客土换土法，对换出土壤要妥善处理，防止次生污染。亦可将污染土壤翻到下层，深埋程度以不污染作物而定。
参考文献
[1]吴沈春等环境与健康北京人民卫生出版社1982.9 [2]陈炳卿等食品污染与健康北京化学工业出版社.环境科学与工程出版中心2002.7 [3]刘静玲等环境污染与控制北京化学工业出版社.环境科学与工程出版中心2001.2 [4]胡望钧等常见有毒化学品环境事故应急处置技术与监测方法北京中国环境科学出版社1993.3 [5]徐厚恩等中国污染物有毒危险性评价北京北京医科大学.中国协和医科大学联合出版社1997.5
第四篇：土壤重金属污染危害及防治措施
土壤的重金属污染危害及防治措施
长沙环境保护职业技术学院 周 敏 王安群
地球岩石圈经历了千百万年的漫长的地质变化后才形成 了土壤。土壤和人类之间保持着一种自然平衡关系, 土壤和其他 环境因素一样对人类起作用, 人类活动也可以影响土壤环境, 他 们之间互相依赖、互相制约、紧密地联系在一起, 人通过生产活 动从自然界取得资源和能量, 再以 “三废” 形式向土壤系统排放, 造成土壤污染, 然后被植物吸收并在体内积累, 人吃了污染的粮 食、蔬菜等食物后, 重金属元素就在人体蓄积, 产生各种危害, 所 以充分认识土壤污染及危害, 保护土壤, 防治污染是十分重要的 任务。土壤重金属污染
在土壤的无机污染物中, 突出表现为重金属的污染。重金属不能为土壤微生物所分解, 而易于积累, 转化为毒性更大的甲基化合物, 甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积, 严重危害人体健康。土壤重金属污染物主要有铅、镉、汞、砷、铬、铜、铁、锌等, 砷虽不属于重金属, 但因其行为与来源及危害都与重金属相似, 故通常列入重金属类进行讨论。就对植物需要而言, 可分为两类:一类是植物生长发育不需要的元素, 而对人体健康危害比较明显, 如镉、汞、铅等, 另一类是植物正常发育所需元素, 且对人体又有一定生理功能, 如铜、锌等, 但过多会发生污染, 妨碍植物生长发育。同种金属, 由于它们在土壤中存在的形态不同, 其迁移转化特点和污染性质也不同, 因此在研究土壤中重金属的危害时, 不 仅要注意它们的总含量, 还必须重视各种形态的含量。汞 土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂(仪表、电气、氯碱工业)的排放。如一个700 兆瓦的热电站, 每天可排放汞215 公斤, 估计全世界仅由燃煤而排放到大气中的汞, 一年就有3000 吨左右。含汞颜料的应用、用汞做原料的工厂、含汞农药的施用等也是重要的汞污染源。汞进入土壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定, 这主要是土壤的粘土矿物和有机质有强烈的吸附作用, 因此汞容易在表层积累, 并沿土壤的纵深垂直分布递减。土壤中汞的存在形态有金属汞、无机态与有机态, 并在一定条件下相互转化。在正常EH 和PH 范围内, 汞能以零价状态存在是土壤中汞的重要特点。植物能直接通过根系吸收汞, 在很多情况下, 汞化合物可能是在土壤中先转化为金属汞或甲基汞后才能被植物吸收。无机汞有HgSO
4、Hg(OH)
2、HgCL
2、HgO , 它们因溶解度低, 在土壤中迁移转化能力很弱, 但在土壤微生物作用下, 转化为具有剧烈毒性的甲基汞, 也称汞的甲基化。微生物合成甲基汞在好氧或厌 氧条件下都可以进行。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞,可被微生物吸收、积累而转入食物链, 造成对人体的危害;在厌氧有酶催化下, 主要形成二甲基汞, 它不溶于水, 在微酸性环境中, 二甲基汞也可转化为甲基汞。汞对植物的危害因作物的种类不同而异, 汞在一定浓度下使作物减产, 较高浓度下甚至可使作物死亡。植物吸收和累积与汞的形态有关, 其顺序是: 氯化甲基汞 > 氯化乙基汞 > 醋酸苯汞 > 氯化汞 > 氧化汞 > 硫化汞。不同植物对汞吸收能力是: 针叶植物 > 落叶植物;水稻 >玉米 > 高果 > 小麦;叶菜类 > 根菜类 > 果菜类。土壤中汞含量过高, 汞不但能在植物体内累积, 还会对植物产生毒害, 引起植物汞中毒, 严重情况下引起叶子和幼蕾掉落。汞化合物侵入人体, 被血液吸收后可迅速弥散到全身各器官, 当重复接触汞后, 就会引起肾脏损害。镉 镉主要来源于镉矿、冶炼厂。因镉与锌同族, 常与锌共生, 所以冶炼锌的排放物中必有ZnO、CdO , 它们挥发性强, 以污 染源为中心可波及数千米远。镉工业废水灌溉农田也是镉污染的重要来源。镉被土壤吸附, 一般在0-15cm 的土壤层累积, 15cm 以下含量显著减少。土壤中的镉以CdCO
3、Cd(PO 4)
2、及Cd(OH)2 的形态存在, 其中以CdCO 3 为主, 尤其是在PH> 7 的石灰性土壤 中, 土壤中的镉的形态可划分为可给态和代换态, 它们易于迁移转化, 而且能被植物吸收, 不溶态镉在土壤中累积, 不易被植物吸收, 但随环境条件的改变二者可互相转化。如土壤偏酸时, 镉的溶解度增高, 而且在土壤中易于迁移;土壤处于氧化条件下(稻田排水期及旱田)镉也易变成可溶性, 被植物吸收也多。土壤对镉有很强的吸着力, 因而镉易在土壤中造成蓄积。镉在土壤中吸附迁移还受伴随离子如Zn2+、Pb2、Cu2+、Fe2+、Ca2+等的影响, 如锌的存在就可抑制植物对镉的吸收。
镉是植物体不需要的元素, 但许多植物均能从水中和土壤
中摄取镉, 并在体内累积。累积量取决于环境中的镉的含量和形 态。镉在植物各部分分布基本上是: 根 > 叶 > 枝的干皮 > 花、果、籽粒。水稻研究表明同样规律, 即主要在根部累积, 为总 量的8215% , 地上部分仅占1715% , 其顺序: 为根 > 茎叶 > 稻 米 > 糙米。
土壤中过量的镉, 不仅能在植物体内残留, 而且也会对植物 的生长发育产生明显的危害。镉能使植物叶片受到严重伤害, 致 使生长缓慢, 植株矮小, 根系受到抑制, 造成生物障碍, 降低产 量, 在高浓度镉的毒害下发生死亡。
镉对农业最大的威胁是产生 “镉米”、“镉菜” , 人食用这种被 镉污染的农作物, 则会得骨痛病。另外, 镉会损伤肾小管, 出现糖 尿病, 镉还会造成肺部损害, 心血管损害, 甚至还有致癌、致畸、致突变[2 ] 的报道。
铅 铅是土壤污染较普遍的元素。污染源主要来自汽油里添 加抗爆剂烷基铅, 汽油燃烧后的尾气中含大量铅, 飘落在公路两 侧数百米范围内的土壤中。另外矿山开采、金属冶炼、煤的燃烧 等也是重要的污染源。在矿山、冶炼厂附近土壤含铅量高达 1500cmö kg 以上[3 ]。随着我国乡镇企业的快速发展,“三废” 中的铅也大量进入农田, 一般进入土壤中的铅在土壤中易与有机物
结合, 不易溶解, 土壤铅大多发现在表土层, 表土铅在土壤中几乎不向下移动。植物对铅的吸收与积累, 决定于环境中铅的浓度、土壤条
件、植物的叶片大小和形状等。植物吸收的铅主要累积在根部, 只有少数才转移到地上部分。积累在根、茎和叶内的铅, 可影响 植物的生长发育, 使植物受害。铅对植物的危害表现为叶绿素 下降。阻碍植物的呼吸及光合作用。谷类作物吸铅量较大, 但多 数集中在根部, 茎秆次之, 籽实较少。因此, 铅污染的土壤所生产 的禾谷类茎秆不易作饲料。
铅对动物的危害则是积累中毒。铅是作用于人体各个系统
和器官的毒物, 能与体内的一系列蛋白质、酶和氨基酸内的官能 团络合, 干扰机体多方面的生化和生理活动, 导致对全身器官产 生危害。
铬 铬的污染源主要是铬电镀、制革废水、铬渣等。铬在土壤 中主要有两种价态: Cr 6+ 和Cr 3+。土壤中主要以三价铬化合物存
在, 当它们进入土壤后, 90%以上迅速被土壤吸附固定, 在土壤 中难以再迁移。Cr 6+ 很稳定, 毒性大, 其毒害程度比Cr 3+ 大100 倍。而Cr 3+ 则恰恰相反, Cr 3+ 主要存在于土壤与沉积物中。土壤
胶体对三价铬具有强烈的吸附作用, 并随PH 的升高而增强。土 壤对六价铬的吸附固定能力较低, 仅有815%—3612%。不过普 通土壤中可溶性六价铬的含量很小, 这是因为进入土壤中的六 价铬很容易还原成三价铬, 这其中, 有机质起着重要作用, 并且 这种还原作用随着PH 的升高而降低。值得注意的是, 实验已证 明, 在PH 615—815 的条件下, 土壤的三价铬能被氧化为六价 铬, 同时, 土壤中存在氧化锰也能使三价铬氧化成六价铬, 因此, 三价铬转化成六价铬的潜在危害不容忽视。
植物对铬的吸收, 95%蓄积于根部。据研究, 低浓度Cr6+能提高植物体内酶活性与葡萄糖含量, 高浓度时, 则阻碍水分和营 养向上部输送, 并破坏代谢作用。
铬对人体与动物也是有利有弊。人体含铬过低会产生食欲 减退等症状。而Cr 6+ 具有强氧化作用, 对人体主要是慢性危害, 长期作用可引起肺硬化、肺气肿、支气管扩张, 甚至引发癌症[5 ]。
砷 土壤砷污染主要来自大气降尘、尾矿与含砷农药, 燃煤 是大气中砷的主要来源。通常砷集中在表土层10cm 左右, 只有 在某些情况下可淋洗至较深土层, 如施磷肥可稍增加砷的移动 性。土壤中砷的形态按植物吸收的难易划分, 一般可分为水溶性 砷、吸附性砷和难溶性砷, 通常把水溶性砷、吸附性砷总称为可 给性砷, 是可被植物吸收利用的部分。土壤中砷大部分为胶体吸 收或和有机物络合——螯合或和磷一样与土壤中铁、铝、钙离子 相结合, 形成难溶化合物, 或与铁、铝等氢氧化物发生共沉。PH 和 EH 值影响土壤对砷的吸附, PH 值高, 土壤砷吸附量减少而 水溶性砷增加;土壤在氧化条件下, 大部分是砷酸, 砷酸易被胶 体吸附, 而增加土壤固砷量。随EH 降低, 砷酸转化为亚砷酸, 可 促进砷的可溶性, 增加砷害。植物在生长过程中, 吸收有机态砷 后可在体内逐渐降解为无机态砷。砷可通过植物根系及叶片的 吸收并转移至体内各部分, 砷主要集中在生长旺盛器官。作物根
茎叶、籽粒含砷量差异很大, 如水稻含砷量分布顺序是稻根 >茎叶 > 谷壳 > 糙米, 呈自下而上递降变化规律。
砷中毒可影响作物生长发育, 砷对植物危害的最初症状是
叶片卷曲枯萎, 进一步是根系发育受阻, 最后是植物根、茎、叶全 部枯死。
砷对人体危害很大, 在体内有明显的蓄积性, 它能使红血球 溶解, 破坏正常的生理功能, 并具有遗传性、致癌性和致畸性 等[5 ]。治理措施
土壤受污染后, 蓄积在土壤中的有害物质能迁移到水、空气 和植物中, 最终进入人体。土壤污染一旦形成, 就会造成长远的
影响, 而且难以消除。因此, 我们应以 “预防为主” , 积极做好土壤 的保护工作。
土壤污染的防护要采取综合措施, 首先要控制和消除土壤 的污染源, 同时对已经污染的土壤采取措施, 消除土壤中的污染 物或控制污染物迁移转化, 使其不能进入食物链。
生物防治 土壤污染物质可通过生物降解或植物吸收而净
化土壤。如羊齿铁角蕨属的一种植物, 有较强的吸收土壤重金属 能力, 对土壤中镉的吸收率可达到10% , 连种多年可使土壤镉含 量降低50%。
施加抑制剂 轻度污染的土壤, 施加某种抑制剂, 可改变污
染物在土壤中的迁移转化, 减少作物吸收, 如使用石灰可增加土
壤PH, 使铜、锌、汞、镉等金属或氢氧化物沉淀。据实验, 施用石 灰后稻米含镉量可降低30%。碱性磷酸盐可与土壤中的镉形成 磷酸镉沉淀, 对消除镉污染具有重要意义。
增施有机肥 有机胶体和粘土矿物胶体, 对土壤中重金属和农药有一定吸附力。因此增加土壤有机质, 改良砂性土壤, 能促
进土壤对土壤有毒物的吸附作用, 增加土壤容量, 提高土壤的自 净能力。
加强水浆管理 水稻土壤的氧化还原状态可影响水稻土中
重金属的迁移转化。淹水可明显抑制水稻对镉、铜、铅、锌的吸 收, 落干将促进水稻的吸收。
客土、深翻 被重金属严重污染的土壤, 若面积不大, 可用客 土换土法, 对换出土壤要妥善处理, 防止次生污染。亦可将污染 土壤翻到下层, 深埋程度以不污染作物而定。参考文献
[1 ]吴沈春等 环境与健康 北京 人民卫生出版社 1982.9 [2 ]陈炳卿等 食品污染与健康 北京 化学工业出版社.环境 科学与工程出版中心 2002.7 [3 ]刘静玲等 环境污染与控制 北京 化学工业出版社.环境 科学与工程出版中心 2001.2 [4 ]胡望钧等 常见有毒化学品环境事故应急处置技术与监 测方法 北京 中国环境科学出版社 1993.3 [ 5 ]徐厚恩等 中国污染物有毒危险性评价 北京 北京医科 大学.中国协和医科大学联合出版社 1997.5
第五篇：无锡市典型农田土壤重金属污染现状评价
无锡市典型农田土壤重金属污染现状评价
摘要：为了解无锡市农田重金属污染现状，选取典型的3个粮食产区和2个蔬菜基地针对铬、砷、镉、铅、铜、锌、镍、汞等项目进行调查与分析，在此基础上采用单因子污染指数法和内罗梅综合污染指数法进行评价。结果表明，单项污染程度均为无污染，综合污染等级均为清洁，土壤污染分担率总镍最大，总铅最小。
关键词：无锡；农田；重金属
一、调查区域基本资料
1、粮食产区
（1）江阴市徐霞客镇阳庄村万顷良田：位于徐霞客镇马镇社区，面积约2000亩，引进开发良种及高新技术，开展秸秆综合利用，实现规模、稳产、优质、安全、高效的产业目标和绿色、清洁、有序、优美的环境目标。万顷良田只种植一季水稻，冬季农田闲置，春季种植紫云英作为有机绿肥，不施用化肥、农药，旨在产出优质的有机米。
（2）锡山区东港镇东南村太湖水稻示范园：位于东港镇，面积约300多公顷。园区以水稻或水稻种植小麦轮种为主，经过土地整治后，土地高低平整，有利于推广机械化和保证灌溉效果，全面建设灌溉系统，精确用水，保证稳定丰收。示范园在立项之初便是以提高主要粮食作物水稻（轮种小麦）的单位产量和质量为出发点和目标，是典型的水稻大田集中经营。
（3）无锡惠山都市农业园（一期）：总规模为5400亩，是一个集生产、生态、高效、集约于一体的现代稻作主题园区。一期工程位于玉祁街道蓉东村，土壤以乌泥土、乌散土为主，主要作物种类为水稻，有机肥投入较少，磷、钾及中微量元素肥料施用比例偏低。
2、蔬菜基地
（1）江阴市滕国俊阳庄菜业专业合作社蔬菜种植基地：位于徐霞客镇马镇社区，种植面积约650亩，主要有叶菜类、根茎类、果菜类、菌类等几大类，共70余个品种。以白屈港河水为灌溉水源，根据蔬菜种类的不同采用微喷、滴灌、喷灌等灌溉形式。肥料主要为有机肥和复合肥两种，其中有机肥为作物种植之前以鸡粪、菜饼、豆饼等作为土壤基肥。
（2）宜兴市周铁镇洋溪村蔬菜种植基地：位于具有“鱼米之乡”美称的太湖之滨，洋溪由原洋溪、旧渎、张家、向阳、横柑合并而成，属太湖地区一级保护级别，产业以蔬菜种植为主，无工业污染。现有蔬菜面积3336亩，其中蔬菜大棚面积约70%，主要种植百合、萝卜等各类蔬菜，一年两季。灌溉方式以自挖水渠灌溉为主，灌溉水来源主要是洋溪河、横荡河，无污水灌溉。土壤质地为壤土、湿、无根系。
二、监测、评价技术方法
1、样品采集：所有粮食产区和蔬菜基地均采用网格布点，从中随机抽取5个地块，在每个监测地块的中心部位布设1个采样点，采集0～20cm表层土壤。
2、样品处理及测定：样品置阴凉处自然风干后经粗磨过2毫米筛，充分搅拌、混合直至均匀，用玛珞球磨机或手工研磨继续进行细磨过孔径0.25毫米（60目）的尼龙筛，最后研磨至全部通过孔径0.15毫米（100目）的尼龙筛。分析方法选用HJ、GB/T等标准方法。
3、数据分析及评价：选择总镉、总汞、总砷、总铅、总铬、总铜、总锌、总镍8个项目采用单因子污染指数法和内罗梅综合污染指数法进行评价，土壤环境质量执行《土壤环境质量标准》二级标准，土壤单项污染指数、土壤综合污染指数及土壤污染分担率计算和土壤污染程度分级评价执行《土壤环境监测技术规范》。
4、质量保证：采取全程序空白、实验室平行、质控样分析等质控措施，确保监测全程各项操作技术和质量控制活动的规范性和完备性，以及监测数据的准确性和可靠性。
三、监测结果与评价
1、重金属监测结果
3个粮食产区各个土壤监测点总镉的浓度范围为0.05毫克/公斤-0.247毫克/公斤，总汞范围为0.022-0.495毫克/公斤，总砷范围为3.07-10.6毫克/公斤，总铅范围为28.3-86.6毫克/公斤，总铬范围为39.1-100毫克/公斤，总铜范围为15.7-44.4毫克/公斤，总锌范围为14.9-118毫克/公斤，总镍范围为24.4-43.3毫克/公斤。
2个蔬菜基地各个土壤监测点的总镉的浓度范围为0.21毫克/公斤-0.280毫克/公斤，总汞范围为0.031-0.386毫克/公斤，总砷范围为34.7-13.9毫克/公斤，总铅范围为20.4-37.4毫克/公斤，总铬范围为32.0-81.9毫克/公斤，总铜范围为18.0-33.4毫克/公斤，总锌范围为57.8-83.4毫克/公斤，总镍范围为12.0-37.5毫克/公斤。
2、重金属污染评价
粮食产区各个土壤监测点总镉的单项污染指数范围为0.17-0.82，总汞范围为0.04-0.70，总砷范围为0.28-0.42，总铅范围为0.10-0.15，总铬范围为0.23-0.33，总铜范围为0.27-0.52，总锌范围为0.27-0.47，总镍范围为0.57-0.87，8个重金属指标单项指数评价分级均为无污染；土壤综合污染指数范围在0.57-0.63，污染等级均为清洁。土壤污染分担率总镍>总镉>总锌>总铜>总砷>总铬>总汞>总铅。
蔬菜基地各个土壤监测点总镉的单项污染指数范围为0.07-0.93，总汞范围为0.06-0.77，总砷范围为0.16-0.46，总铅范围为0.07-0.12，总铬范围为0.16-0.41，总铜范围为0.19-0.40，总锌范围为0.23-0.34，总镍范围为0.24-0.75，8个重金属指标单项指数评价分级均为无污染；土壤综合污染指数范围在0.42-0.68，污染等级均为清洁。土壤污染分担率总镍>总镉>总汞>总铜>总锌>总铬>总砷>总铅。
四、结论
1、本次选取无锡市3个粮食产区和2个蔬菜基地的土壤中总镉、总汞、总砷、总铅、总铬、总铜、总锌、总镍8个重金属项目单项污染程度均为无污染，综合污染等级均为清洁，处于安全水平。
2、粮食产区和蔬菜基地两类农田的8个重金属项目的浓度范围和平均浓度基本无明显差别。
3、从土壤污染分担率来看，粮食产区和蔬菜基地土壤污染分担率均为总镍最大，总铅最小，除总汞项目的污染分担率前后两者有较大区别，其余项目均无明显差别。
作者简介：周?S（1979-），男，江苏无锡人，学历：学士，工作单位：无锡市环境监测中心站，工程师。
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