1、土壤中重金屬污染及防治摘要：隨若社會的不斷地發展，人類片面追求經濟效益，致使我們生存的環境口益惡化。尤其是近年 來，環境污染問題成了全世界各國家最關注的問題。工業生產排放的“三廢”物質、農業中殺蟲劑、農藥 的大攜使用、城市生活的廢棄物等等，使我們的土壤環境受到各種有機污染物、無機污染物、重金屬離子 和放射性物質的污染，致使土壤中微生物、依賴于土壤生長的動植物生存受到威脅。其中重金屬作為一類 主要的污染物對土壤的危害，也口益受到人們的關注。土壤中重金屬如汞、鎘、鉛等不具備任何生理功能并會影響生物生長，以及如銅、鋅、裸等在高離子 濃度下，具有明顯毒性。土壤中的過量重金屬除立接對依賴于土壤生存的動植

2、物、微生物造成毒害外，還 能經由動植物體富集和食物鏈傳遞，通過食品進入人體并造成危害。中國工程院院士羅錫文曾表示，因土 壤、水污染導致的食品安全問題口益嚴峻，全國3億畝耕地正在受到重金屬污染的戚脅，占全國農田總數 的1,6而廣東省未受重金屬污染的耕地，僅有11%左右。可見重金屬污染形勢相當嚴峻，防治刻不容緩。關鍵詞：重金屬，土壤污染，防治隨著工、農業的口益發展，人類賴以生存的環境受到越來越嚴重的干擾和破壞，各種環 境污染問題凸顯。尤其是工、農業廢水的排放，造成土壤環境中重金屬污染口趨嚴重；此外， 大氣塵粒的沉降和雨水，使重金屬進入土壤中，毒害到有關動植物、微生物乃至對人類的健 康造成極大威脅。

3、隨著土壤重金屬污染的口趨嚴重，依賴于土壤生長的動植物、微生物的生 存環境面臨極大隱患。動植物、微生物對重金屬的富集和累枳作用，超過它們的承受能力， 從而給它們的繁殖、發育、生長、生理機能等方面帶來毒性危害；同時還造成它們遺傳基因 發生變異和突變，面臨生存、物種多樣性、免疫抵抗力等方面的挑戰，也會對農業、畜牧業 等相關行業造成很大損失，并通過食物鏈最終傳遞給人，給人們身體健康帶來危害。因此， 研究土壤的重金屬污染極其防治,無論對環境還是人類，都有著很大的理論價值和經濟意義。1重金屬的來源、形態和理化特征1. 1重金屬的來源所謂重金屬，就是指密度大于5g/CnP的金屬，對于生物體而言，有些對于它們

4、是必須 的，如銅、鐵、鋅、鎂、鎰等，有些是非必須的，如鎘、汞、格、鉛、鎘等。在自然情況下， 土壤中重金屬主要來源于成土母巖和殘落的生物物質，它們在土壤剖面各層次的分布及在土 壤各組成成分之間的分配反映著成土過程的綜合特征。隨著近代工農業的發展，人為活動加 劇了土壤重金屬的污染，污染程度越來越重，范圍越來越廣。土壤中重金屬的來源可分為天然來源和人為來源兩大類。天然來源是土壤是由巖石風化而 來，不同的巖石含有各種重金屬元素，成土母巖的化學元素決定了土壤中化學的最初含量， 影響著土壤中重金屬元素的環境背景值，同時母巖在形成土壤過程中的影響因素也影響著土 壤中的重金屬含量。另外，火山爆發、森林火災、海

5、浪飛濺、植被排出、風力揚塵等過程使 很多重金屬塵浮于空中。空氣中的重金屬元素部分被植物吸收，部分通過塵降進入水體、土 壤。人為來源是造成土壤重金屬污染的罪魁禍首，也是是當今世界越來越不可忽視的環境問 題。重金屬多為有色金屬，在人類生產、生活各方面應用廣泛，同時也伴隨著重金屬的嚴重 環境污染。有色重金屬礦床的開發冶煉是向環境中排放重金屬最主要的污染源。通過“三廢” 向環境中排放重金屬的工礦企業，如：采礦、選礦、冶金、電鍍、電工、染料、紡織、煉油 等。在農業中，農藥、化肥、污泥的施用，污水灌溉，也是加劇土壤重金屬污染的主要途 徑之一。1.2重金屬的形態重金屬進入土壤后，在土壤中的遷移和對人體的危害

6、，主要決定于重金屬的化學性質及 存在形態。重金屬通過溶解、沉淀、凝聚、絡合吸附等各種反應，形成不同的形態。重金屬 在土壤中存在的形態不同，其遷移轉化特點和污染性質、危害程度也不相同。重金屬在土壤 中的存在形態包括化學形態和賦存形態2種分類方式。重金屬大多屬于過渡性元素，而過渡 性元素原子特有的電子層結構使其具有可變價態，能在一定范困內發生氧化還原反應。不同 價態的重金屬，其活性和毒性是不同的，例如，As*、C：-的毒性分別比As5 Cr的毒 性大得多。受土壤組份及其理化特性的影響，重金屬在土壤中的存在形態十分復雜。目前常 將樣品中的重金屬按照活性和生物可利用性的大小分為可溶態、交換態、碳酸鹽結

7、合態、鐵 孟結合態、有機結合態和殘渣態。可交換態的重金屬是專性吸附并且可進行離子交換。含有 過量陽離子的溶液就可將這部分重金屬釋放出來，生物可直接從土壤中吸收利用。碳酸鹽結 合態是沉淀或共沉淀的重金屬，通過溫和的酸即可將它釋放，所以這種形態的重金屬也是活 性形態或者是生物有效態。鐵橘結合態重金屬被專性吸附或共沉淀在土壤氧化物中，在還原 條件卜這部分重金屬會釋放到土壤中。有機結合態重金屬含量與土壤有機質含量及配位基 團含量有關，并旦受到金屬離子的外層電子軌道形態的影響。殘渣態的重金屬被包含在礦物 晶格中，對土壤中重金屬的遷移和生物可利用性貢獻不大，對環境比較安全。但是當遇到酸、 微生物或螯合劑時

8、，這部分重金屬會進入到環境中，也可對生態系統構成威脅。1.3重金屬的理化性質重金屬離子在自然環境中不能被破壞，其毒性取決于其原子結構，它們在自然界中并不 能完全被礦化為完全無毒的形式，它們的氧化態、溶解性因與其它不同無機元素或有機物的 結合而不同。如汞在自然界以金屬汞、無機汞和有機汞的形式存在，有機汞的毒性比金屬汞 和無機汞要大。2重金屬對土壤的危害重金屬的定義目前尚未統一，一般認為是密度大于4或5克/立方厘米的金屬元素，美國 國家環保局提出的優先污染物中所列出的重金屬有銅、鋅、銘、鎘、汞、裸、碑、硒、鉛等, 其中神、硒并不是重金屬，而是類金屬，為了避免過于繁瑣分類，也將其并入重金屬中。重 金

9、屬是構成地殼的物質之一，在自然界廣泛分布，一般在自然條件下重金屬的本底含量很低, 在未受污染的天然水中含量更低。重金屬在環境中遷移轉化的最大特點是，除汞、碑、硒的 某些化合物易揮發外，不能或不易被生物體分解轉化后排出體外，只能沿食物鏈逐級向上傳 遞，在生物體內濃縮放大，當累積到較高含量時就會對生物體產生毒性效應。重金屬元素通 常能與有機物結合，該過程即為此重金屬的甲基化現象，生成毒性更強的化合物。重金屬在 土壤中累積初期，不易為人們察覺和關注，屬潛在危害，一旦危害比較明顯地表現出來，就 難以徹底清除。砰是人體非必需元素，元素砰的毒性較低而神的化合物均有劇毒，三價砰化 合物比五價碑化合物毒性更強

10、，神能致癌。鎘是人體非必需元素，毒性很大，主要在腎臟內 積蓄，引起泌尿系統的功能變化。格是人體必需的微量元素，格的毒性與其存在價態有關, 通常認為六價銘的毒性比三價銘高100倍，六價銘更易為人體吸收而在體內蓄枳，引起肺癌。 汞及其化合物屬于劇毒物質，可在人體內蓄積，進入水體的無機汞離子可轉變為毒性更大的 有機汞，經食物鏈進入人體，引起全身中毒。鉛對植物的生長和產量影響很小，可在人體內 蓄積，主要毒性效應是導致貧血癥、神經機能失調和腎損傷。硒是人體必需營養元素，但其 有用性和致毒性之間界限很窄，過量硒能引起中毒，使人脫發、脫指甲、四肢發麻甚至偏癱。 汞、碑、六價格、鎘、鉛均是我國實施排放總量控制

11、的指標，而汞、鎘又遠比其他重金屬毒 害重、影響深。土壤的重金屬污染一般不是單一元素獨自發生，而是幾種重金屬元素同時發 生的復合污染，研究表明，重金屬在復合污染條件下對植物的毒害及在土壤中的遷移動態要 比單一元素復雜嚴重的多，例如銅、鉛、鎘、鋅的單一污染或復合污染對白菜種子的發芽與 根系伸長均有抑制作用，但復合污染產生明顯協同作用，對白菜根系伸長的抑制效應閾值明 顯降低。3 土壤重金屬污染的防治3O 1工程措施該法較為經典，治理徹底且穩定，基本不受土壤環境和條件的限制。主要有客土、換土、 深耕翻土等，客土、換土適用于重污染區，深耕翻土常用于輕污染區。通過這些措施，可以 降低土壤中重金屬含量，減少

12、重金屬對土壤E植物系統產生毒害作用，從而使農產品達到食 品衛生標準。客土法是在被污染的土壤上覆蓋非污染土壤表層或混勻，使污染物濃度降低或 減少污染物與植物根系的接觸，從而達到減輕危害的目的。將表土部分或全部移走后換上新 的非污染土壤的做法，稱作換土法。實踐證明，換土法是治理農田重金屬嚴重污染的切實有 效的方法。如在沈陽張士灌區土壤中，56. 13%鎘污染累枳于土壤表層，去表土 15-30 cm后 種植水稻，可使稻米中Cd含量下降50吼 深耕翻土法，即采用深耕將上下土層翻動混合的 做法，使表層土壤污染物含量降低，但只適用于土層深厚的土壤且污染較輕，同時要增加施 肥量，以彌補因深耕導致的耕層養分的

13、減少。這些措施具有徹底、穩定的優點，但實施工程 量大，投資費用高，破壞土體結構，并旦對換出的污土要進行妥善處理，防止二次污染。因 此，不適宜大面積污染土壤的治理。3.2化學治理措施該法簡單易行，但因只改變重金屬在土壤中存在的形態仍保留在土壤中，而易再度復活 危害。該法關鍵在于通過選擇經濟有效的改良劑，對重金屬產生吸附、氧化還原、拮抗或沉 淀作用而降低其毒性。常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進還原作用的有機物質。不 同改良劑對重金屬的作用機理不同。在某些污染土壤中加入石灰性物質，能提高土壤酸堿度, 使重金屬生成氫氧化物沉淀；施用有機物等促還原物質，改變土壤氧化還原狀態，使重金

14、屬 生成硫化物沉淀；施用磷酸鹽類物質可使重金屬形成難溶性磷酸鹽。研究發現，在低石灰水 平下，土壤有機質的羥基、梭基與0H-反應，促使土壤可變電荷增加，有機結合態的重金屬 增多，并旦Cd與C0結合生成難溶于水的CdC03o施用改良劑的方法在短期內能夠降低土 壤中重金屬的毒性和生物有效性，但就修復后土壤的長期有效性和生態系統的長期穩定性來 說，還缺乏深入細致的研究。此外，該方法是一種原位修復方法，重金屬仍存留在土壤中， 易再度活化危害植物，其潛在威脅并未消除。3.3生物治理措施該法是新興而高效的治理措施，具有廣闊的應用前景，包括植物、微生物和動物，但尚 未得到充分研究和利用。例如利用自然生長或遺傳

15、栽培植物提取、揮發、穩定重金屬以減少 污染，利用微生物降低土壤中重金屬毒性，或吸附、枳累重金屬，或改變植物根際微環境, 提高植物對重金屬的吸收、揮發或固定效率。1983年，美國科學家Chaney等首次提出利用植物去除土壤中重金屬污染物的設想。這 是一種處理土壤重金屬污染的生態技術，其機理主要是通過某些植物對重金屬元素的吸收、 積累和轉化，達到減輕重金屬污染土壤的目的。與傳統的修復方法相比，植物修復具有綠色、 環保、經濟等優勢。植物去除土壤中重金屬的機理主要依靠植物萃取作用、根系過濾作用、 植物揮發作用和植物固定化作用。根據修復植物在某一方面的修復功能和特點，可將植物修 復分為植物提取、植物揮發

16、和植物穩定3種類型。土壤微生物包括與植物根部相關的自由微生物、共生根際細菌、菌根真菌。它們是根際 生態區的完整組成部分。微生物在重金屬污染環境中逐漸形成一些對重金屬抗性的種群。它 們通過生物解毒對重金屬產生抗性，能夠在重金屬污染環境中生存。微生物抗重金屬機制包 括生物吸附、胞外沉淀、生物轉化、生物累積和外排作用。通過這些作用，微生物可以吸附、 吸收重金屬并固化之，或降低重金屬活性和生物有效性以使重金屬無害，或增強重金屬活性 和生物有效性以利于植物根系對重金屬的吸收和轉運。這對土壤的重金屬污染有修復作用。利用土壤中的某些低等動物如蚯蚓能吸收重金屬的特性，在一定程度上降低污染土壤中 重金屬比例，達

17、到動物修復重金屬污染土壤的目的。3.4農業生態治理措施該法雖然可操作性強，但存在周期長、效果不明顯的弊病。主要有改變耕作制度、調整 作物品種、選擇重金屬含量低的化肥、施用可固定重金屬的有機肥，調節土壤養分、水分、 土壤酸堿值、土壤氧化還原狀況及氣溫、濕度等生態因子，以實現對重金屬所處環境介質的 調控。4結束語重金屬作為一類重要的環境污染物，一直以來受到科學界的重視，并獲得了大量的研究 成果。在土壤環境中，重金屬也是一類不容忽視的污染物，其中尤以汞、鎘、鉛和銘等危害 較大，研究得也較多。它們對微生物、動植物的正常生長或繁殖產生了重要影響。可以說, 除了少數必需金屬在一定范圍內會對土壤產生有益的作

18、用，大多數重金屬是有害的。今后， 土壤環境重金屬污染及其影響問題將繼續是環境科學和生物科學研究的重點領域，可能會向 兩方面發展，一是宏觀上研究重金屬污染物對土壤環境和種群及生態系統的影響；另一方面 是微觀上進一步探索重金屬與生物作用的分子機制，及不同重金屬的聯合作用機制。除了科 學研究領域的重視之外，普通的農業及其工作者同樣也要對重金屬的危害提高警惕，這既是 為了我們的經濟利益，更重要的是為了我們自身的健康以及生存環境可持續發展。參考文獻：王維剛。重金屬污染物來源和毒理作用J。生態環保，2004, (2)： 39-40o劉磊，肖艷波。土壤重金屬污染治理與修復方法研究進展。長春工程學院水利與環境工程 學院學報，2011, 10,