重金属污染的主要来源范例(12篇)
时间：2024-03-18
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【关键词】土壤镉污染来源治理方法
1.镉的危害
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。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并使它们失去活性,在人体某些器官中积蓄造成慢性中毒,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.镉的来源
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的最主要方式是通过大气沉降。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。
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,又有利于土壤改良。但同时污泥中也不同程度地含有As,Cd等重金属元素,农田被迫接受来自市政的污泥,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的河湖泊底泥。且土壤一旦遭受重金属污染,难以彻底消除。
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。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。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用皮革粉参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就会导致重金属在有机肥中的积累。
3.镉活化机理及施肥对其的影响
镉进入土壤后,被植物吸收的过程是十分复杂的。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。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,除此之外,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,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。
施用的肥料对重金属也有很大影响。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。
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地混合,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,浓度低的就由下层翻至上层。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值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。土壤中的pH值对镉活性影响很大,随着pH值升高,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,另一方面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,就需要有一定的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。
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。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,5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。
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。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。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
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;尽量少工业污泥灌溉良田,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;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污染;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。
中图分类号：F127
文献标志码：A
文章编号：1000-8772(2014)34-0017-03
有色金属是国计民生及国防工业、高科技发展必不可少的基础材料和主要的战略物资，有色金属矿产资源是国民经济建设和社会发展的重要物质基础。赣南在全国极有影响的红色资源盛地，同时又是世界闻名的有色金属盛产之地。据统计赣南探明钨矿地质储量达149.98万吨，可观的地质储量赢得了“世界钨都”的称号；此外稀土在赣南的配分齐全、品位上乘，经济价值高，对整个国民经济的发展都起到了经济杠杆的作用。但是由于开采历史悠久，民采活动历来盛行，使赣南的有色金属资源遭到了破坏，同时由于赣南采矿的工艺又造成了严重的资源浪费、植被破坏、水土流失等问题，据调查，赣南开采稀土每年毁坏生态植被160公顷，形成荒漠山地约213公顷，产生废土、尾砂逾1600万吨，且堆积沙土还要占用大量的土地（甚至良田），已造成严重后果。
一、有色金属污染的特点
（一）对环境影响时间长
环境损害常常透过广大的空间和长久的时间，经过多种因素的复合积累后才形成，因此而造成的损害是持续不断的，不因侵权的行为停止而停止。同时，由于受科学技术水平的制约，对一些污染损害缺乏有效的防治方法。因此，环境污染损害并不因为污染物的停止排放而立即消除，具有持续性。在有色金属行业污染中对环境的影响往往伴随的是重金属的污染及释放，该种污染是随着时间的发展而不断加重的。
（二）土地占有面积大
有色金属矿山占地面积较大，以位居亚洲前列的特大型铜矿江西德兴铜矿为例，其原矿含铜量仅为0.41%，为全面最低，开采中的尾矿需要大面积的堆置场地，从而导致对土地的过量占用和对堆置场地原有生态系统的破坏。赣南的有色金属矿藏开采长期以来一直使用“露采—池浸”工艺,开采时首先要砍光或烧光地表植被,剥离表层土被，即为最为简单的搬运式，赣南年产7千吨左右混合氧化稀土,每生产一吨混合氧化稀土要破坏160-200平方米的地表植被，则每年破坏130平方公里以上的植被，而在稀土市场价值高时,赣南混合氧化稀土年产量至少在1万吨以上，植被破坏面积惊人,令人触目惊心。
（三）对环境危害性大
有色金属行业的污染物主要包括重金属、酸、有机污染物、油类污染物、氰化物、氟化物和可溶性盐类等。此种污染物通过大气、渗透、渗流和径流等途径进入环境，经过传播、沉淀、吸收、络合、螯合与氧化还原等作用，在空气及水体中迁移、变化，最终影响人体的健康和生物的生长。在此种以重金属为主要成份的污染中较之于其他类型的污染危害性更大。
二、有色金属行业基层立法的现状
有色金属行业在行业发展体系中占有重要作用，同时由于有色金属污染自身存在的危害大、隐蔽性、具有持续时间长、污染范围广等的特性，更要求在发展中除了国家在自然资源与环境完善立法，同时在基层法律体系中也需要地方结合自身环境发展现状及未来趋势，制定符合地方实际的基层法律法规体系。
（一）有色金属行业信息公开薄弱
环境信息公开，是指依据和尊重公众知情权，政府和企业以及其他社会行为主体向公众通报和公开各自的环境行为以利于公众参与和监督。因此环境信息公开制度既要公开环境质量信息，也要公开政府和企业的环境行为，为公众了解和监督环保工作提供必要条件，这对于加强政府、企业、公众的沟通和协商，形成政府、企业和公众的良性互动关系有重要的促进作用，有利于社会各方共同参与环境保护。
有色金属行业的信息公开是环境信息公开的其中一部分的内容，它更要求环境信息的公开化、透明化。在上个世纪的40年代，西方发达国家的环境问题日益突出，群众性的环境保护运动也日益高涨，同时提出了环境知情权的保障，《中国经贸词典》中认为环境知情权是指公民和社会组织收集、知晓和了解与环境问题和环境政策相关的信息的权利。它是行使环境监督权的基础。环境信息包括公共信息和个别信息，前者是指向全社会的环境信息;后者指只有在公众提出要求的情况下才提供的个别信息。由此可以看出环境信息公开当然属于环境知情权的重要组成部分。2007年《环境信息公开办法（试行）》正式启动，在此过程中确定了十七类需要公开的内容，但是在实际执行的过程中随意性和选择性却比较大，同时在公开的问题中强调环保部门，对于那些真正掌握环保实权的政府部门没有规定，就必然会出现由于法律规定所存在的缺陷导致的有色金属污染信息公开的滞后或隐瞒。
（二）地方政府在有色金属污染中的政府责任缺失
国家在以经济建设为核心的发展目标中全面提升了国家的经济软实力，赣南作为经济发展的后方，不仅为前沿经济发展区域提供了强力的支持，同时在前沿经济发展的产业转型中承担着后风险的污染负担。在此过程中地方政府是经济发展的强劲助推器，更需要为产业转型中承担的污染风险承担应有的政府责任。“政府、企业以及公众的行为，在环境污染的治理体系之中，对环境政策实施的效果都产生着或多或少的影响。但是，地方政府，对于一个地方上的环境污染的防治而言，其则发挥着主导、核心作用，这是因为，环境污染保护本身的外部性和中国政府对工业发展主导作用两方面共同决定的”i，因此在如赣南有色金属行业较为发达，较易发生有色金属污染的地区，更需强化政府责任，力求保证环境保护工作的顺利、有效推进。
（三）有色金属污染的预警机制亟待加强
环境污染损害的潜伏性特点是关注污染预警机制的重要原因。环境损害一般具有很长的潜伏期，这是因为环境本身具有消化人类废弃物的机制，但环境的这种自净能力是有限的，如果某种污染物的排放超过环境的自净能力，环境所不能消化掉的那部分污染物就会慢慢地蓄积起来，最终导致损害的发生。正是污染的潜伏性特点建立重金属污染危害风险及人体健康评价预警制度进而防止有色金属污染的排放量过大、有色金属污染事件频发等环境问题显得尤为重要。
三、基层法律体制在赣南有色金属行业的完善
（一）让“预防为主、防治结合”的原则真正走进赣南有色金属行业
要加强环境保护基本国策、可持续发展战略、环保法律法规的宣传教育。要通过多种形式提高大众的环境意识,特别要提高地方行政领导、矿山企业主的环境意识,?摒弃“先破坏、后治理”的老路子,走可持续发展道路,?做到经济效益、社会效益和环境效益相统一。同时积极推进新工艺的普及化，提高资源利用率，完善赣南有色金属行业在矿藏提取中的工艺，创造新的绿色提取工艺。
（二）将“有色金属污染保证金”写入地方立法中，以保证行业的源头控制
排污收费是国家对排放污染物的组织和个人（即污染者），实行征收排污费的一种制度。这是贯彻“污染者负担”原则的一种形式。长期以来人们一直把环境当作污染物的净化场所，任意排放污染物，而不支付任何费用。随着经济的发展和人口的增长，污染物的排放量越来越大，超过了环境净化能力，使环境质量不断下降，人民健康受到危害。污染者既然污染了环境,也就是损害了环境质量,应该像消耗其他物品一样支付一定的费用，并应承担治理污染的费用和补偿受害者的经济损失，不应该把因环境污染而支付的费用转嫁给社会，从而提出了向污染者征收污染税的主张。我国在1979年颁布的《中华人民共和国环境保护法（试行）》中规定：“超过国家规定的标准排放污染物，要按照排放污染物的数量和浓度，根据规定收取排污费。”1982年2月国务院公布了《征收排污费暂行规定》，同年7月1日在全国各地实施。但时至今日，该项规定已经走过了整整21年，收费标准偏低已经成为一个不争的事实，为了解决在赣南这样的特殊的地域形成的特殊的有色金属污染情况，可以通过地方立法的形式征收“有色金属污染保证金”，既可以从源头减少污染发生的潜在危险，又可以为后期一量发生污染所涉的治理费用提供保证。
（三）明确企业环境信息公开，确立有色金属污染预警机制
有色金属环境污染以其潜在性和不确定性而著称，政府要想在有色金属环境污染问题有所突破则需第一时间掌握有色金属污染的状况，进而做出正确的判断，因此更需要建立环境企业环境信息公开制度以保证有色金属污染的防治结合。面对有色金属污染的实际情况在赣南更需加快立法建设，同时改变观念将眼前利益与长远利益相结合，把经济发展与环境保护放在同等重要的位置，通过立法建立有色金属污染预警机制。
注释：
1张凌云、齐晔：《地方环境监管困境解释—政治激励与财政约束假说》，《中国行政管理》，2010年第3期
参考文献：
[1]罗永年，有色金属矿污染及对策，理论探讨[J]，2012年4月
[2]沈建新，浅谈有色金属矿山生态环境影响与评价，有色冶金设计与研究[J]，2011年4月
[3]欧志敏，中国环境影响评价制度的实效分析[D]，湖南师范大学，2010年
[4]黄霞，齐冉，矿山环境影响评价法律制度评析，资源行政管理与法制建设[J]2011年11月
基金项目：江西省普通高校环境资源法重点研究基地2013年度校级重点研究课题资助。课题名称：赣南有色金属行业在环境影响方面的法律规制研究课题，立项编号：HJFJD1302。
作者简介：籍明明(1981-)，女，吉林延吉人，硕士，讲师，研究方向：经济法，环境法，单位：江西理工大学。王世进（1965-），男，江西龙南人，学士，教授，研究方向：中国环境法、自然资源法、污染防治法。刘博鹏（1993-），男，黑龙江哈尔滨人，专业法学；江西理工大学2012级学生。
关键词：重金属污染；土壤修复淋洗剂；研究进展
引言
随着社会发展水平的提高，资源应用率提高，环境问题逐渐成社会发展的关注焦点，工业发展造成的环境污染，严重破坏了社会自然环境，土壤淋洗技术是一种新型环境治理技术，结合现代科技手段，实现上环境污染全面治理的实施，结合我国环境治理的发展实际，对土壤淋洗技术的发展情况进行分析，促进我国环境治理水平得到提高。
1土壤淋洗技术概述
土壤淋洗技术是现代环境治理中经常应用的一种先进技术，从我国环境治理的技术应用实际来看，土壤淋洗技术能够从实现单一污染土壤、复合土壤等多种形式的污染土壤还原，为应对环境污染带来的重金属土壤污染带来了较大的发展空间。土壤淋洗技术在现代环境治理中的应用，可以对重金属污染中产生的多种污染进行还原处理，其中包括还原气体、固体、液体等形式的重金属污染源技术，为促进我国社会环境治理与发展提供技术指导。土壤淋洗技术是新技术手段在环境治理中的应用，结合土壤淋洗技术在实际中应用情况进行分析，土壤淋洗技术的基本特点可以归结为清洁性高，污染小等特点，对我国社会环境的治理提供了完善的发展空间，土壤淋洗技术在我国社会环境治理中的应用，是我国社会发展实现绿色化、生态化发展的重要体现。
2土壤淋洗技术的应用流程
土壤淋洗技术在社会环境治理中的应用，实现环境治理的实际效果，对土壤淋洗技术的应用流程进行分析。其一，土壤淋洗技术的应用中原位复位清洗技术实行初步清洗，原位复位技术结合超分子技术对重金属污染土壤中的相关土壤进行初步清理，这一阶段结合淋洗液重力或在外力的作用下，对重金属造成的污染进行处理，从而达到保障环境清理的作用，土壤淋洗技术在初级清洗中应用的主要原料采用复原技术为技术的清洗液，实现了重金属土壤淋洗中，淋洗液对土壤的伤害性较低；其二，土壤淋洗技术应用中采取现场淋洗技术，现场淋洗技术的实际应用作用性较高，可以对重金属土壤污染中掩埋重金属土壤，受到重金属侵蚀的土壤进行金属处理，实现土壤淋洗技术在实际中的应用，采用重金属土壤污泥脱水处理后，采用高分子技术吸附污染中的重金属原料，最终将经过处理的土壤进行土壤回收环境处理，完成土壤淋洗技术处理的过程。
3重金属污染土壤淋洗技术的应用
3.1无水淋洗剂的应用
重金属污染是土壤污染的主要形式之一，土壤淋洗技术在实际中的应用，从土壤污染源产生的原因，实现重金属土壤污染的合理性治理。土壤淋洗技术的应用中，无水淋洗剂的应用，是采用酸解或者络合离子交换的形式处理被污染的重金属土壤，这种淋洗技术的应用，可以有效的通过离子置换的将土壤污染源置换出来，同时又在发生置换反应的同时产生水和氧气，从而避免了土壤治理带来的副作用。应用无水淋洗剂进行重金属处理中，要注意控制酸解的应用比重，一般情况下，酸解溶液的配备比重为0.1%为最佳，避免强酸对土壤的营养成分造成破坏，实现土壤淋洗技术在环境治理中的科学应用。
3.2表面活性技术
重金属污染土壤清洗技术的应用中，表面活性技术也是常见的一种污染治理技术，表面活性技术的应用是通过增加表面活性剂，提高土壤的层次之间的柔和性和亲水性，达到提高表面土壤的度扩张，而活性吸附技术可以在土壤表层技术的作用，将重金属污染土壤中包含的中金属离子实现离子之间的吸附作用，达到对重金属污染土壤的治理作用。表面活性技术在实际中的应用，一方面可以吸附水污染中的污染金属，另一方面活性剂可以实现对土壤环境湿度调节，从而实现环境治理中，受到污染的土壤进行调节，大大提高了污染土壤的环境治理的作用，提高环境治理在实际中取得的成效性。
3.3氧化剂
重金属土壤淋洗技术中，氧化剂应用也是常用的淋洗技术之一。氧化剂作用是结合自然光合作用，对自然环境中的中金属污染物进行污染处理，而氧化剂仅仅作为氧化作用实现的催化部分，主要利用自然光对重金属土壤淋洗进行处理，达到提高土壤中重金属处理作用。例如：氧化剂在重金属污染土壤中的应用，采用活性剂作为重金属土壤淋洗技术实施的主要催化技术，受到自然阳光的光合作用，实现重金属土壤中污染金属的光合分解，达到对污染土壤治理的作用。
4重金属污染土壤淋洗技术应用原则
4.1整体性原则
重金属污染土壤淋洗技术是解决环境污染的主要技术手段，能够有效地控制和调节土壤的污染程度，技术在实际实施中，要注重遵守整体性原则，土壤净化处理的技术应用必须从环境治理的整体出发，积极进行重金属污染土壤淋洗技术的应用与实际土壤情况相适应；另一方面，重金属污染土壤淋洗技术的开展不能以破坏其他自然资源为前提，例如：水资源，植物资源等，善于分析整体重金属污染土壤淋洗技术的效果，把握环境治理大方向，采取合理的治理措施。
4.2可持续性原则
重金属污染土壤淋洗技术的实施开展遵守可持续性原则，我国经济发展处于上升阶段，环境治理是社会经济优化发展的主要分支，我们进行重金属污染土壤淋洗技术的实施中，善于把握和运用自然发展的基本规律，实现重金属污染土壤淋洗技术在环境治理中持续性开展。例如：重金属污染土壤淋洗技术实施人员，对即将净化的土壤进行全面的土壤分析，制定重金属污染土壤淋洗技术实施的持续性计划，降低后期镜湖对土壤的损坏，从而为现代土壤堵塞治理提供新的发展规划。
重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。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。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、福、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钻、镍、锡、钒等污染物。随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进人土壤，造成土壤严重污染。。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量，将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。
一、土壤重金属污染的来源
土壤重金属污染的来源主要包括工业，农业和交通过程所产生污染。
1.工业污染
矿产冶炼加工、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源，其排放的重金属可以气溶胶形式进入到大气，经过干湿沉降进入土壤；另一方面，含有重金属的工业废渣随意堆放或直接混入土壤，潜在地危害着土壤环境。随着城市化发展，大量污染企业搬出城区，原有的企业污染用地成为城市土壤重金属污染的突出问题。
2.交通污染
随着城市化发展，交通工具的数量急剧增加，汽车轮胎及排放的废气中含有Pb，Zn，Cu等多种重金属元素，进入周围的土壤环境，成为土壤重金属污染的主要来源之一。
3.农业污染
农业生产过程中农药、化肥和有机肥的不合理使用以及使用污水灌溉农田的行为都会造成土壤的重金属污染。在现代农业过程中，许多农药，如杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂、除学剂的大量使用引起土壤中As，Cu等污染。
二、土壤重金属污染的危害
受污染的土壤暴露在城市环境中，形成粉尘直接或间接进入动物和人体中，对人类产生危害。此外，郊区蔬菜基地土壤受到污染，重金属容易被植物利用而进入食物链.最终通过食物链影响人类的健康。曾昭华研究得出，癌的产生和发展与土壤环境中Sn元素质量分数有关，居住在Sn元素质量分数高的地区的人群癌症死亡率较高。现有的研究表明，城市土壤中的重金属可通过吞食、吸人和皮肤吸收等主要途径进入人体，直接对人特别是儿童的健康造成危害，还可通过污染食物、大气和水环境间接的影响城市环境质量和危害人体健康。儿童血液中Pt含量等间接结果表明，污染的城市土壤扬尘是影响人体健康的重要因素。据调查，中国儿童血铅超过国家标准（100g/L）者达二成，大城市超标率达60%以上，且市区普遍高于郊区；据美国学者研究网，城市儿童血Pb与城市土壤Ph含量呈显著的指数关系（血Pb=18.5+7.2xPb10.4）。土壤重金属污染儿素Pb，Cd，Ni，Hg，As，Cn.zn等人体中的积累都会对健康造成严重的危害。
三、土壤重金属污染治理方法
1.传统方法——生物修复法
生物修复技术是近年来发展起来的一种有效的用于污染土壤治理的方法，包括微生物、植物和动物等修复方法，具有成本低、无二次污染和处理效果好等优点，能达到对污染土壤永久清洁修复的日的。生物修复有原位和异位两种，原位微生物修复在西方发达国家应用较为普遍，是指在不破坏土壤基本结构的情况下，依赖于土著微生物或外源微生物的降解能力失除污染物。重金属污染土壤的植物修复主要是利用植物对重金属的吸收、富集和转化能力把土壤中残存的重金属吸收、富集到植物体内，然后收获植物，通过焚烧等方法回收重金属，减少进人土壤中重金属的含量。对于重金属污染土壤的植物修复，关键是寻找与筛选出超富集植物。动物修复法是土壤中的一些大型动物如蛆叫，能吸收或富集土壤中的残留农药，并通过其代谢作用，把部分农药分解为低毒或无毒产物。同时土壤中还生存着丰富的小型动物群，如线虫、跳虫、娱蛤、蜘蛛、土蜂等，均对土壤中的农药有一定的吸收和富集作用，可以从土壤中带走一部分农药。
2.新兴方法——污染生态化学修复法
污染生态化学修复技术是近年来兴起的一种技术，并被有关专家认为是21世纪污染土壤修复技术的发展方向。它是微生物修复、植物修复和化学修复技术的综合，具有比其他方法更好的优势，主要表现在：生态影响小，生态化学修复注意和土壤的自然生态过程相协调，其最终的产物为CO、水和脂肪酸，不会形成二次污染；费用低，紧密结合市场，容易被大众接受；应用范围广，可以在其他方法不能进行的场地进行，同时还可以处理地下水污染，易操作，容易推广。
3.新方法的提出——环境矿物学新方法
人们一直强调土壤自身的净化能力，但土壤自净化能力离不开土壤中矿物种对重金属的吸附与解吸作用、固定与释放作用，土壤中具体矿物的净化能力才真正体现土壤自身的净化能力和容纳能力。土壤中有毒有害元素含量的高低，并不是直接判定土壤环境质量优劣乃至土壤生态效应的唯一标志，关键问题是要揭示这些重金属在土壤中与各种无机物之间具有怎样的环境平衡关系。在国内外为寻求地下水和土壤有机污染的修复方法而直接对土壤中多种粘土矿物进行改性研究，即利用有机表面活性剂去置换天然粘土矿物中存在着的大量可交换的无机阳离子，以形成有机粘土矿物，可有效截住或固定有机污染物，阻止地下水的进一步污染，限制有机污染物在土壤环境中迁移扩散。但特别需要指出的是，在粘土矿物改性过程中，其中的固定态重金属也一并被置换出来，导致土壤系统中业已建立环境平衡被打破，使得土壤环境中解吸释放态重金属污染物总量大大增加。至此，土壤中重金属污染物既来源于土壤中活动态的重金属，又来源于改性粘土矿物时被置换释放出来的重金属。
参考文献
[1]张浩，王济，曾希柏.城市上壤重金属污染及其生态环境效应[J]环境监测管理与技术，2010.22（2）：11-18.
随着人类活动日益频繁以及工业的不断发展，人类不得不面对随之而来的污染难题。如何保护我们赖以生存的家园？如何让不堪重负的地球始终绿意盎然？如何让人类与自然生态始终和谐相处？如何科学的修复不可避免的环境及土壤污染？等等，这一系列摆在人类面前的难题极大地考验着人类的智慧。
科技的价值正体现在与现实困境的有效互动。在污染难题面前，生态环境科学家周启星无疑是一位积极前行的学者，将坚韧和执着书写在其不懈的探索中，把使命和责任融入进了一位有追求科学家的社会担当中。对于他而言，思考和创新是一种无上的乐趣，为生态和谐作出奉献才是他事业永恒的追求。
污染危害
2005年的广东北江韶关段镉严重超标，2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故，2008年广西河池市砷污染饮用水事件，2011年紫金矿业及渤海蓬莱油田漏油……重金属污染日益严重，仅“血铅超标”事件，就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、福建、广东、四川、江苏和山东等省。
国家环保部数据显示，2009年重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标，引发32起。2011年2月，国家环保部部长周生贤在出席有关重金属污染综合防治“十二五”规划会议时也谈到，“从2009年至今，我国已经有30多起重特大重金属污染事件，严重影响群众健康。”
据周启星介绍，重金属污染不像大气污染，既闻不到，也看不到，被重金属污染的水体或土壤，即使含量很低，只要超标了对人体伤害也会很大。而且，不同于其它污染物的可降解特性，重金属污染物不仅不可降解，还能在环境中累积和循环，由此也加重了对人群的危害。
积极应对
周启星教授解释，因为进入土壤中的重金属在大多数情况下不止一种，所以土壤的重金属污染具有复杂性。土壤的重金属污染除了一些主要的有毒重金属污染之外，还有一种情况，那就是有一些毒性小的重金属，如锡、碘和硒等，它们在有机污染物的交互作用下，毒性会变得比较复杂，对动植物和微生物均会造成更大的危害。
由于上面提到的这些特点，导致土壤重金属污染的治理变成一件棘手的事情，纷繁复杂、千头万绪的原因和污染状况让土壤重金属污染的治理只是停留在初级探索的阶段，很难找到切实有效的方式来进行治理，这也就涉及到了土壤污染治理所面临的极大困难。
为此，作为专家，周启星在科技领域做出了积极的回应，他主持了多项重要课题：国家杰出青年科学基金项目――金属-有机复合污染生态化学过程及分子机制研究；国家自然科学基金重点项目――土壤污染微界面过程及其分子诊断与调控原理；国家自然科学基金面上项目――沙蚕Nereisdiversicolor耐污染的生态毒理化学研究等。
相关的科技成果为我国重金属污染的防治带来了新的思路和启发。但要科学防治污染，光有科学家的努力是不够的。为此周启星教授还建议国家应积极支持，同时相关部门应该尽快完善相关的政策和指导文件，以对日益严重的重金属污染进行有效的治理。
周启星教授介绍说，目前我国使用的《土壤环境质量标准》是1995年制定的，由于实施的标准十分陈旧和落后，导致无法解决一些现实新问题，亟待修订和完善。
科学修复
对环境污染的治理并不是简单的修补，而是如何用高科技手段进行无害化的生态修复，只有这样，才是我们生态可持续发展的保证。
周启星教授介绍，目前污染土壤修复技术有待进一步提高，也是土壤污染防治中比较突出的问题。土壤重金属污染的修复技术不够发达，没有有效的修复技术来处理和净化被重金属污染过的土壤，使得对土壤重金属污染的修复还停留在初级阶段。目前普遍使用的污染土壤修复方法主要有三大类：物理修复法、化学修复法和生物修复法。其中，物理方法的缺点是费时费工，且成本较高；使用化学修复方法则容易引起其他问题，如出现二次污染，因此在使用的时候应考虑可能会造成的后果，慎重使用。生物修复方法的缺点是需要花费较长的时间进行修复，有时修复也不会很彻底。
为此，有着深厚科学积淀的周启星教授不断地进行着探索和创新，他的污染生态学以及复合污染生态学等理念与方法的提出与创新，并在此理念基础上进行的相关技术创新，为我国污染难题的解决提供了极具价值的启发和产业技术。
走在行业前沿的周启星教授很早就对土壤生态修复的方式进行探索和研究，该技术成本低廉、治理的本位性和永久性等优点，是人们很看好的一种修复技术。虽然周启星教授在相关的领域作出了很多有效的研究并主持了许多科研项目，但他也坦言，由于该研究和开发刚刚起步，在应用上还并不成熟，我们仍在进行更加深入和广泛的研究。
任重道远
为生态和谐，周启星教授除了尽情释放自己的专业智慧外，还不断地鼓与呼，将一位科学家应有的社会担当也融入到了自我价值的实现中。
污染土壤和沉积物以及污染地下水的解决，任重道远。周启星教授认为，应该从问题的根源做起。目前，我国的经济发展还是粗放式的，环保意识仍然淡薄、片面追求经济效益等，这些做法也都给土壤重金属污染提供了方便的条件。因此，要在土壤重金属污染防治方面取得真正的成绩，就要在源头上尽量控制重金属污染的产生和扩散，同时应进行相关的宣传，提高大家保护土壤环境的意识，在重金属污染的源头上进行控制和预防，才能达到真正的治理污染的目的。
周启星教授还建议我国尽快完善相关的法律法规，明确相关规定，这是完成土壤污染预防和治理修复非常重要的一步。据了解，目前相关部门正在进行相关法律法规的制定，相信在这些法律法规出台了之后，污染土壤的防治和修复就会有法可循，防治工作就能更加顺利一些。
关键词：土壤；重金属污染；防治
Abstract:suchasrapiddevelopmentofmodernagricultureandindustryatthesametime,thesituationofsoilheavymetalpollutionhasbecomeincreasinglyserious.Thisarticlemainlyfromthesoilheavymetalpollutionsourcesandpresentsituationanalysis,pointsouttheharmofsoilheavymetalpollutionatthesametime,putsforwardsomepreventionmeasures,andprovidesacertainreferenceforenvironmentalprotection,promotethesustainabledevelopmentandutilizationofthesoil.
Keywords:soil;Heavymetalpollution;Thepreventionandcontrol
中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
引言
土壤是城市生态系统的有机组成部分，是土壤圈中受人类活动影响最为强烈的部分，这类土壤广泛分布于公园、道路、体育场、城郊、垃圾填埋场、废弃工厂、矿山周围，有着不同于自然土壤的理化性质。重金属是有害元素，可通过吞食、吸入和皮肤吸收等主要途径进入人体，损害造血系统、消化系统，严重时则损害神经系统，直接对人特别是儿童的健康造成危害，还可通过污染食物、大气和水环境间接影响城市环境质量，危害人类健康。城市人口与土壤直接或间接接触的几率很高，相比于自然土壤或农用土壤而言，这类土壤的重金属污染更容易对人体健康造成危害。城市化所导致的环境恶化已成为影响居民健康的一个重要因素。因此，关注城市土壤的重金属污染来源及危害，有针对性采取污染治理措施，具有重要的科学价值和现实意义。
一、土壤中重金属污染的现状
在自然界的循环过程中，环境中的污染物很大一部分都会进入或者经过土壤。因为土壤中的重金属元素可能会通过食物链在生物体中聚集，从而造成人体内长期积蓄对人体造成危害。土壤中重金属的来源是多种途径的，除了大气干湿沉降的来源之外，农业生产、污水农用灌溉、等也可能会造成重金属对大气、土壤和水体的环境污染。
1.大气干湿沉降污染
伴随着社会的快速发展，工业生产、大量的石油以及汽车等排放的尾气等，它们燃烧之后的尾气进入大气后，使得空气中含有大量的重金属元素，它们主要是经自然沉降和雨淋沉降进人土壤，并且分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧，这些重金属元素既可以直接沉降到土壤中或者被土壤吸附，也可以被植物吸收后，通过植物传输土壤而引起土壤重金属污染。
2.农业生产污染
在农作物的成长过程中，为了促进生物的快速结果，往往会采用现代农业生产的方法，大量使用化肥、农药。而在使用含有铅、汞、福、砷等的农药的时候，由于重金属元素的长期积累，造成土壤中重金属元素的含量不断上升，导致土壤中重金属的污染。并且在有些地区，污水作为农田的常用水，因为工业污染的成分比较复杂，里面不同程度地含有重金属等有害物质，常常会引起一定的危害。
3.污水农用灌溉污染
由于城市工业化的快速发展，大量的工业污水成为农田灌溉的常用水。但是因为污水灌溉一般是属于面源污染，一旦污染，收到污染的面积就会很大。含有许多重金属离子的城市污水，进入河道，而进入土壤，从而引起水体污染，恶性循环，给人们带来无法估计的伤害，对农业及其人们的日常生活带来影响。
二、土壤重金属污染的危害
1.对城市生态景观植物危害
城市土壤受重金属污染后会形成土壤结块，同时重金属在土壤—植物系统中迁移会直接影响植物的生理生化和生长发育，从而引发土壤生物和植被退化等一系列较为严重的城市环境问题，直接危及城市居民的健康和安全。例如，镉是危害植物生长的有毒元素，如果土壤中镉含量过高，植物叶片的叶绿素结构会遭到破坏，同时根系对水分和养分的吸收会减少，根系生长受到抑制，从而阻碍植物生长，甚至引起植物死亡。
2.对人体的危害
受污染的土壤暴露在城市环境中，形成粉尘直接或间接进入动物和人体中，对人类产生危害。此外，郊区蔬菜基地土壤受到污染，重金属容易被植物利用而进入食物链，最终通过食物链影响人类的健康。如Pb能伤害人体的神经系统，特别对幼儿的智力发育有极其不良的影响；镉的毒性很大，在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化，还会影响骨骼发育。
三、土壤中重金属污染的防治
土壤的重金属污染防治要想取得一定的成效，必须从预防和防治相结合的方式进行实施。也就是说要做到，预防为主，防治结合的方法。从某种意义上来说，治理重金属的污染一方面可以通过物理化学的方法去除土壤中的重金属污染物，另一方面可以改变重金属在土壤中的存在形态。
1.工程治理方法
工程治理的治理方法主要是依据物理和化学的原理来治理土壤中重金属污染的途径。一般是运用客土、换土、去表土和深耕翻土等措施来达到这种目的。客土主要是在被污染的土壤中加入没有被污染的新土；换土是将以污染的土壤移去,换上未污染的新土;翻土是将污染的表土翻至下层;去表土是将污染的表土移去等。冲洗络合法是用清水冲洗被重金属污染的土壤，使重金属迁移至较深的根外层，减少作物根区重金属的离子浓度。另外，为了避免出现土壤的再次污染，可以利用一定比例的化合物进行土壤冲淋，使其能与重金属形成比较稳定的化合物，或者是利用带有阴离子的溶液，常用的是碳酸盐和磷酸盐进行，这样能收到比较好的效果，使重金属能形成多需要的沉淀。而对于低渗透性的粘土和淤泥土，我们可以用电动修复方法来完成，这样的重金属可以用到汞等。
这种工程治理的方法可以说收到的效果比较明确，而且具有较强的稳定性，但是往往实行以来会比较复杂，容易引起土壤肥力的降低。
2.农业治理方法
在治理土壤重金属污染的方法时，用到的农业治理方法一般是要改变一些耕作的管理来减轻重金属的含量和危害。这样就会对进入土壤中的有害物质有所降低。因为在污染土壤时，只要不进入食物链对人体的伤害就不会那么大。生活中我们可以利用控制土壤中的水分，来达到降低重金属污染的目的；在选择化肥时，选择最能降低土壤重金属污染的化肥，增加施加有机肥的利用，使其能够固定土壤中多种重金属以及降低土壤中重金属污染；还可以选择比较抗污染的植物并且不能在已经被污染的土壤上种植所需要的植物，以防止通过食物链的植物进入人体，对人体造成伤害。合理的利用农业生态系统工程措施,也可以保持土壤的肥力,改良和防治土壤重金属污染,提高土壤质量,并能与自然生态循环和系统协调运作。比如可以在污染区公路的两边种树、种花和种草，这样不但可以使得环境变得清新，还可以净化土壤，还可以进行农业的改良，就是在被污染的地区繁殖种子，然后在没有污染的地方种植，收获后把它们提取酒精，残渣压制纤维板,并提取糠醛,或将残渣制作沼气作能源。这种农业治理措施的比较切合实际，也比较容易实现，而且费用比较低，但是做起来的时间要求比较高，效果不会太显著。
3.物理修复
（1）电动修复
通过电流使土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，再集中收集处理。该方法适用于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。在沙土上的实验，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率也可达90%以上。电动修复不搅动土层，修复时间短，是一种经济可行的原位修复技术。
（2）电热修复
利用高频电压产生的电磁波对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤。
（3）土壤淋洗
利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理。该技术要求寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗液。目前用于淋洗土壤的淋洗液，包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。
4.化学修复
化学修复就是向土壤投入改良剂，将重金属吸附、氧化还原、拮抗或沉淀，降低重金属的生物有效性。常用改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质，不同改良剂对重金属的作用机理不同。化学修复简单易行，但它只改变了重金属在土壤中的存在形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。
结语
重金属污染土壤的治理是一个整体性的工程，需要多种治理技术。植物修复加上化学、微生物及农业生态措施，增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，能更好地提高土壤重金属修复的效率。因此，生物修复综合技术前景广阔。
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[N].土壤通报，2004，35（3）
关键词：矿山重金属生物修复
矿产资源是人类生产和生活的基本源泉之一，是社会经济发展的重要基础，我国目前95%的能源和80%的原材料是依靠开发矿产资源来提供的，因此我国经济的发展离不开矿业，但是矿业又是个污染相当大的行业。随着我国经济的快速发展，矿山的开采不断加大，矿山的开采伴随着很多环境问题的产生，破坏了自然生态环境，其中矿业废水中含有大量的重金属，对环境污染严重，污染水源，对人体健康构成威胁。因此必须有效地处理矿山固废以及废水。
1、矿山重金属的来源
金属矿山开发的开采、选洗、冶炼都会向环境中排放重金属元素，原生硫化物矿床在开采利用过程中，废弃的硫化物经过长期的自然氧化、雨水淋滤而导致重金属元素大量进入矿区。硫化矿物的氧化反应速率除与反应时间、温度、硫化矿物的含量、种类有关外，还与外界环境如氧气、水、生物活动特别是氧化铁杆菌等有关。固体废物的风化可以导致重金属元素的淋滤释放，特别是铅锌矿、汞铊矿在开采利用过程中，尾矿废石中的铅、锌、砷、铊以及伴生组分如镉、铬、铜在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。
土壤中重金属元素的迁移分布行为受到土壤pH值、有机质、矿物组成、阳离子代换量等性质的制约，如铊在土壤中的含量与有机质含量有明显的正相关性，而与土壤中的粘土矿物含量呈负相关性。通常情况下，表层土壤中含铊量较高，深层土壤与土壤下伏的基岩中含铊量低，锰矿物对重金属元素有着强烈的固定作用，这使得重金属元素在土壤中的含量明显高于河流沉积物。
2、重金属的危害分析
重金属在土壤一植物系统中迁移直接影响到植物的生理生化和生长发育，从而影响作物的产量和质量。当土壤被重金属污染后，重金属在土壤中累积，当达到一定程度便会对作物产生不良影响，不仅影响作物的产量和品质，而且通过食物链最终影响人类健康。如铅能伤害人的神经系统，特别对幼儿的智力发育有极其不良的影响；镉的毒性很大，在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化，还会影响骨骼发育，如1955年发生在日本神通川地区的“痛痛病”，就是因为该地区的土壤一植物系统受到镉的污染；1953年日本水俣氮肥厂的乙酸乙醛反应管排出含有氯化甲基汞的汞渣流入水体，有毒物质被鱼、虾、贝类食人后，由食物链进人人体，导致了“水俣事件”的发生。在中国，随着污灌面积不断扩大，土壤重金属的污染问题日趋严重，如沈阳、兰州、桂林、萍乡等地重金属污染均较明显；湖南株洲的冶炼厂和化工厂附近地区的重金属汞、镉、铅的含量均超标，对人和家禽健康危害很大。土壤重金属污染对人类健康造成的威胁已引起世界各国科学工作者的普遍关注，对其治理成为目前研究的难点和热点。
3、矿山重金属污染的生物修复技术
生物修复，指一切以利用生物为主体的环境污染的治理技术。它包括利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将污染物稳定化，以减少其向周边环境的扩散。这是一种利用各种天然生物过程而发展起来的现场处理各种环境污染的技术，生物修复的处理费用比较低，而且对环境的影响也比较小、生物处理的效率相对也比较高。
3.1植物修复
植物修复技术是利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称，也就是将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，而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。植物提取是目前研究最多并且最有前景的方法。目前发现的具有超累积能力的植物约400多种。植物提取技术首先要筛选出超累积植物，植物提取利用植物从土壤中吸收金属污染物，并在植物地上部分富集对植物体收获后进行处理，从而降低了土壤中重金属的含量。
植物修复技术目前已经广泛地应用于对土壤重金属污染的治理，但是在运用的过程中产生了很多的问题，比如植物修复技术并不能从根本上消除重金属污染的问题，而是将重金属从土壤中吸收或吸附到植物体内或根部.然而如何防止富集在植物中的重金属重新流入到环境和食物链中，怎样有效的处理植物中的重金属以及防止产生二次污染等。
3.2微生物修复
除了植物修复技术外，重金属污染的处理措施还包括有微生物技术。土壤重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。在长期受某种重金属污染的土壤上，生存着数量众多的、能适应重金属污染的环境并能氧化或还原重金属的微生物类群。对于某些重金属污染的土壤，可以利用微生物对重金属进行固定、移动或转化，改变它们在环境中的迁移特性和形态，从而进行生物修复。微生物主要通过生物吸附和富集作用、溶解和沉淀作用、氧化还原作用和菌根真菌与土壤重金属的生物有效性关系对土壤中重金属活性产生影响。
3.3动物修复
土壤中的某些低等动物（如蚯蚓和鼠类）能吸收土壤中的重金属，因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。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。
4、结论
酸性矿山废水和尾矿是造成矿山重金属污染的主要原因，因此，在以后的矿山重金属污染研究中，测定矿区有毒、有害重金属元素的总量及其在不同环境介质中的赋存相态，区分重金属元素的来源及其在矿区的运移途径；综合利用重金属元素污染的评价方法，从环境地球化学工程学的原理和方法出发，加大矿山重金属元素的污染治理和生态修复工作等方面还有很大的发展空间。
参考文献：
[1]刘敬勇，常向阳，涂湘林.矿山开发过程中重金属污染研究综述.矿产与地质.2006年l2月
[2]杨先伟，张满满，王润沛，陈龙雨.矿山重金属污染及植物修复研究进展；2010年第21期
关键词：农田土壤；重金属污染；修复技术；环境保护
中图分类号：S153文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20170432024
1我国农田重金属污染现状
1.1重金属普遍超标
农田重金属污染主要是指Pb、Cu、Hg、Zn、Cr、Cd等重金属元素在农田土壤中的含量超过土壤背景值，根据农田部、环保部等部门近年来报告数据显示，全国有300多个重点污染区重金属超标，占农田污染的80%，抽取数据显示，我国农田平均重金属超标率在2010年前就已经高达12%，在一些大城市，例如北京、上海、深圳等地，各类重金属元素在农田土壤中的含量尤其高，城市发展对于农田重金属污染影响极为严重，目前我国农田重金属污染形势严峻，污染情况已经得到重视，各类措施也在紧急筹备和实施之中。我国农田重金属污染现状具有范围大，种类多，相对集中，分布不均，普遍严重的特点。虽然污染依然严重，但随着环保力度的增强和范围的扩大，污染情况正在逐步改善。
1.2污染主要来源
农田重金属污染修复，关键在防、治二字，要做到对重金属污染的防治，需要了解农田中重金属的来源，污染来源主要有4类，分别是：污水、大气、农业废弃物以及固体垃圾。空气污染是我国环境保护的一大难题给农田也带来了极大的影响，空气中夹杂着来自工业、交通、矿山等的污染物中，不乏各类重金属物质，在大气沉降过程中，重金属便进入了农田土壤之中。大量数据实例表明，在工业区、道路旁，土壤中含重金属量较其他地区明显高出数倍，环保部研究青藏铁路沿线两侧、北京等城市道路旁农田土质以及种植物，发现不仅土壤重金属含量高，植物中也含有较高的重金属元素。含重金属的污水一旦进入农田并沉淀，就容易造成农田重金属含量的增加，农业材料，如农药、农肥等，在大面积、长期使用之下，重金属会慢慢渗入土壤之中，而一些固体堆积物更是含有大量重金属，在堆积中容易渗入地下。
2农田重金属污染修复技术
2.1物理、化学修复技术
物理修复技术主要有换土、深耕翻土、填土以及加热法，前3种方法原理一致，皆是使浅层土壤以旧换新，这些方法工程量大，效果稳定，修复彻底，但是不仅换土需要大量工程，集中处理土壤的耗损也非常大，因此并不适合大规模应用。加热法是利用加热使挥发性重金属从土壤中挥发析出，虽然有一定作用，但是容易导致一些元素酸化或者相互反应，产生更为严重的后果，且析出气体的收集也很棘手。化学修复方法也是如此，无论是电动修复还是淋洗修复，都容易导致严重的污染，电动修复是通过土壤两侧通电以电场作用将重金属带到电极，在两极集中收集并进行处理，淋洗是将水或者其他制剂放入土壤之中进行冲洗，制剂的选择和二次污染的防治成为淋洗的重点，物理、化学方法虽然效果好，但是成本高且对环境极可能造成二次污染，因此实践中应用甚少，相关部门正在加紧研究改善重金属污染治理之中。
2.2生物修复技术
生物修复技术成本较低，有利于规模化操作，并且生物法的优势在于其环境有益性，不仅能够有效处理农田土壤重金属污染，更重要的是，生物修复有助于修复自然界的正常循环，有利于全面改善环境，目前的环境保护实践对于生物方法也极为推崇。生物修复法主要是利用植物和微生物、动物进行土壤修复，利用植物根系固定重金属，减少扩散，植物还能够从土壤中吸收重金属，储存在植物体内，我国已经发现大量对重金属具有吸收能力的植物，在实践中也有一定研究和应用，植物修复是较为推崇的方法，绿色植物的大量种植能够固定土壤、防风固沙、净化空气，大量种植能够吸收重金属的植物，则一举数得，值得注意的是，植物吸收重金属存于体内，势必导致重金属含量过高，这些植物一定不能作为食品销售。微生物、动物与植物修复法类似，生物修复技术容易破坏生态平衡，尤其是微生物、动物修复，因此也需要进一步研究，目前而言，选取植物进行大规模种植修复土壤似乎是于环境保护最有益处的方法。
3结语
环境于人类而言重如生命，l展中的破坏已经造成，如何修复才是关键，农田土壤重金属污染，重在防治，切断污染源的同时改良污染土壤方为可行之路。
参考文献
［关键词］蔬菜；重金属；铬；铅；富集系数；富集模式
前言
随着近代工农业的迅猛发展，工农业现代化、城市化已成为人类文明发展的重要标志。但同时，人类也面临着人口膨胀、资源短缺和环境污染的严重威胁。当前全球的环境问题日益严重，其中环境污染中的重金属污染已成为当今世界备受关注的一类公害。重金属是指比重等于或大于5.0的金属，如cd、cr、zn、mn、cu、hg、fe、ni、as等，它们当中有植物生长所必需的元素，如：fe、mn、cu、zn；有些是植物生长所不需要的元素，如：hg、pb、cd等。过量的重金属是造成环境污染的重要因素之一。
一、我国土壤—植物系统重金属的污染状况
据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近20.0×103km2，约占总耕地面积的1/5。其中被工业“三废”污染的耕地为10.0×103km2，污水灌溉的农田面积已达到3.3×103km2。某省曾经对47个县和郊区的2.59×103km2耕地（占全省耕地面积的2/5）进行过调查，其结果表明，75%的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染程度仍在加重。污水灌溉等对农田已造成大面积的土壤污染。如沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后，污染耕地25.0×103km2，造成了严重的镉污染,稻田含镉5～7mg/kg。天津近郊因污水灌溉导致0.23×103km2农田受到污染。广州近郊因为污水灌溉污染农田27.0km2，因施用含污染物的底泥造成13.3km2的土壤被污染,污染面积占郊区耕地面积的46%。20世纪80年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明，大约60%的土壤和36%的糙米存在污染问题。
二、土壤—蔬菜系统中重金属污染概况
（一）土壤中重金属污染形态
植物从土壤中吸收的重金属量与土壤中的重金属总量有一定关系，但土壤中的重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标。研究表明,石灰性污灌土壤0～20cm土层中,pb、cd主要以碳酸盐结合态和硫化物残渣态存在，其次是有机结合态，交换态和吸附态较少；pb的吸附态大于交换态；而cd则相反。
（二）重金属污染物在土壤中的分布
土壤中的重金属污染物由于无机及有机胶体对阳离子的吸附、代换或络合、生物作用的结果，大部分被固定在耕作层中，一般很少迁移至46cm以下的土层，但砷在土壤中的动态行为与铜、铅、镉等有所不同，在含有大量铁、铝组分的酸性（ph2.3～6.8）红壤中，砷酸根可与之生成难溶盐类富集于30～40cm耕作层中。还有研究表明，金属污染物主要累积在土壤耕作层，而且其可给态含量较高，分别占全量的60.1%、30%、38%和2.2%。灌溉污水中的汞呈溶解态和络合态，进入土壤后95%被土壤矿质胶体和有面质迅速吸附或固定。它一般累积在土壤表层，在剖面上分布自上而下递减。
（三）重金属污染的特点
重金属的污染物的特点可以归纳为以下几点：（1）形态多变；（2）金属有机态的毒性大于金属无机态；（3）价态不同毒性不同；（4）金属羰基化合物常含剧毒；（5）迁移转化形式多；（6）重金属的物理化学行为多具有可逆性，属于缓冲型污染物；（7）产生毒性效应的浓度范围低；（8）微生物不仅不能降解重金属，相反某些重金属可在土壤微生物的作用下转化为金属有机化合物（如甲基汞）产生更大的毒性。同时重金属对土壤微生物也有一定毒性，而且对土壤酶活性有抑制作用；（9）生物摄取重金属是积累性的，各种生物尤其是海洋生物，对重金属都有较大的富集能力；（10）对人体的毒害是积累性的。重金属污染的另一特点就是它们不能被降解而消除。无论现代的何种方法，都不能将重金属从环境中彻底消除。这一点与有机污染物迥然不同。重金属在自然界净化循环中，只能从一种形态转化为另一种形态，从甲地迁移乙地，从浓度高的变成浓度低的等等，由于重金属在土壤和生物体内积累富集，即使某种污染源的浓度合符“排放标准”，仍然会通过污染蔬菜造成对人类的危害。
三、土壤—植物系统中重金属污染的危害
（一）铬
1.土壤环境中铬元素的基本情况和来源
铬是耐腐蚀的重金属。土壤中铬含量主要来源于成土母岩。正常土壤含铬5～1000mg/kg,平均含量为20～200mg/kg。土壤全铬含量极少部分可溶，仅占0.01%～0.4%。我国土壤中铬的含量为2.2～1209mg/kg,平均为61.0mg/kg。土壤中铬的污染来源主要是某些工业的“三废”排放。通过大气污染的铬污染主要是铁铬工业、耐火材料工业和煤的燃烧向大气中散发的铬。通过水体污染的铬污染源主要是电渡、金属酸洗、皮革鞣制等工业的废水。此外，城市消费和生活方面，以及施用化肥等，也是排放铬的可能来源。
2.铬在土壤中的形态与迁移转化
铬的存在形态有金属铬和铬的各种化合物，其化合物主要有三价和六价。金属铬无毒性，但三价铬有毒、六价铬毒性更大，还具有腐蚀性。土壤中的铬主要是三价铬和六价铬，其中以正三价铬最为稳定。六价铬以阴离子的形态存在，一般不易被土壤吸附，具有较高的活性，对植物易产生毒害，已经证明它有致癌作用。含铬废水中的铬进入土壤后，也多转变为难溶性铬，大部分残留积累于土壤表层，因此，土壤中为农作物可吸收的铬一般很少。受铬污染的土壤，其中的铬可借风力而随表层土壤颗粒迁移入大气，也可被植物吸收进而通过食物链进入人体。
3.对植物和人体的影响
铬是动物和人体的必需元素之一，现已发现胰岛素的许多功能都与铬有密切的关系。但是它在植物生长发育中是否必需还尚未证实。
人体缺乏铬可引起粥状动脉硬化，还可使糖、脂肪的代谢受到影响，严重者可导致糖尿病和高血糖症。
（二）铅
1.土壤环境中铅元素的基本情况和来源
铅的离子状态以+2、+4价存在。正四价氧化态铅有强氧化性，在土壤环境中不能稳定存在。故土壤中铅以正二价铅为主。铅在地壳中的自然浓度并不高,平均浓度只有14mg/kg。土壤含铅量平均值为35mg/kg,煤中含铅2～370mg/kg,平均为10mg/kg。人类在生产活动中，把铅矿开采出来，经过冶炼、加工和应用于制造各种金属铅和铅化合物的制品。在这些过程中，特别是铅的冶炼，是土壤铅污染的主要污染源。
2.铅在土壤中的形态与迁移转化
土壤中的铅主要以pb(oh)2、pbco3、pb(po4)2等难溶态形式存在，而可溶性的铅含量极低。这是由于铅进入土壤时，开始可有卤化物形态的铅存在，但它们在土壤中可以很快转化为难溶性化合物，使铅的移动性和被农作物的吸收都大大降低。因此，铅主要积累在土壤表层。另外，铅也能和配位基结合形成稳定的金属络合物和螯合物。植物从土壤中吸收铅主要是吸收存在于土壤溶液中的pb2+。铅在土壤环境中的迁移转化和对植物吸收铅的影响，还与土壤中存在的其他金属离子有密切关系。
3.对植物和人体的影响
植物的正常含铅量为0.05～3mg/kg。植物对铅的吸收主要是通过根、茎、叶吸收土壤和大气中的可溶态铅。铅对植物的直接危害，主要是影响植物的光合作用和蒸腾作用的强度。一般随着铅污染程度的加重，光合作用和蒸腾作用的强度逐渐降低。铅在血液中可以磷酸氢盐、蛋白复合物或铅离子的状态随血液循环而迁移，随后除少量在肝、脾、肾等组织及红细胞中存留外，大约有90%～95%的铅以稳定的不溶性磷酸铅储存于骨骼系统。正常人血液中铅含量约0.05～0.4mg/kg左右。当血液中铅含量达0.6～0.8mg/kg时，就会出现各种中毒症状。铅中毒时对全身各系统和器官均产生危害，尤其是神经系统、造血系统、循环系统和消化系统。铅中毒，出现高级神经机能障碍。严重中毒时，引起血管管壁抗力减低，发生动脉内膜炎、血管痉挛和小动脉硬化。铅中毒还发生绞痛，还可造成死胎、早产、畸胎以及婴儿精神滞呆等病症。
四、结语
对重金属污染的控制要严格按照国家环保部门的规定，对于不符合国家和地方规定的城市污水，坚决禁止排放。对于未经处理的城市垃圾和污泥，禁止用于农田堆肥。禁用含砷、含汞的农药，减少化肥的使用，提倡多用有机肥。以最大限度减少污染源中的汞、镉、锌、铬的排放。对于已经受到重金属污染的土壤，增施有机肥，促进土壤对重金属吸收螯合，减少土壤中重金属有效态含量，减少蔬菜对重金属元素的吸收，同时栽培一些对重金属有超富集作用的植物，使土壤环境得到恢复。归根到底，对于金属污染，首要的是对污染源采取对策；其次要对排出的重金属进行总量控制，而不只是控制排放浓度；再次是研究和开发重金属的回收利用技术，这一点不仅对减少污染是有效的，而且对充分利用重金属资源也是重要的。
［参考文献］
［1］张太平,段昌群,胡斌,等.玉米在重金属污染条件下的生态分化与品种退化［j］.应用生态学报,1999,10（6）.
重金属广泛存在于水生生态系统的不同组分中，不同水体中各种重金属的含量不尽相同，它们通过物理、化学和生物等作用最终沉积在水库等水体沉积物中［1－2］．在适宜的地球化学、水力等条件下，沉积物中的重金属可以通过泥水交界面重新进入水体［1，3］，形成二次污染，影响供水安全与管理．因此，沉积物重金属含量是水环境质量的一个重要评价指标［4－5］．沉积物重金属的来源复杂，不仅来源于岩石的风化、侵蚀和淋溶等自然过程，矿产开采、工业排放、交通运输、生活污水和废弃物排放等人类活动产生的重金属也可通过地表径流和大气沉降(干、湿沉降)等途径进入水体［5－7］，从而导致沉积物中的某种或几种重金属含量增加，改变沉积物中重金属的分布格局［1，3，5］．随着工业化和城市化进程的加快，机动车尾气排放的增加，矿山和工业废水的排放加剧，往往导致重金属污染［8］．然而，不同地区产业结构、生产方式以及人类活动强度的差异较大，因此在不同水体中沉积物重金属污染的种类、水平和来源具有一定的差异性，从而导致重金属的地区性差异较大［2，4－7］．国内外不少学者利用PCA分析判断沉积物各种重金属污染物的可能途径［9－10］，该方法通过对原变量进行线性变换后，由产生的少数几个新变量最大限度地反映原来众多变量的变化关系和相互作用关系，并揭示蕴含的内在信息［10］．另外，通过柱状沉积物中重金属的含量分析和污染评价，反映人类活动对沉积物及其流域内重金属污染的影响及变化进程［9，11－12］．改革开放以来，惠州市城市化、工业化进程加快，农林业生产全面发展．大量未经处理的工业废水、农林业和生活污水的直接排放，以及交通运输和矿产开采等人类活动，导致东江惠州段重金属(Cu、Zn、Cr、Hg和Pb)污染状况加剧［7］．与此同时，广东省大多数水库沉积物也面临着重金属污染加重［13］等水质恶化现象，给水库供水安全带来极大挑战．在国内，沉积物重金属的研究主要集中于近海、河口、潮间带、潮滩、陆架区、海洋、湖泊等自然水体［14］，而对水库这类半人工水体的研究相对较少．本文研究了惠州市3座具有代表性的供水水库柱状沉积物中6种重金属(Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg)的垂直分布特征，应用地积累指数法和潜在生态风险进行污染评价，了解人类活动对惠州市供水水库重金属污染的影响、现状和历史污染水平，并运用PCA分析探讨各水库沉积物中重金属的可能途径，以期为水库生态系统保护、重金属污染防治和供水安全提供指导和依据．1研究地区与研究方法1.1研究区概况惠州市(22°24'—23°57'N，113°51'—115°28'E)位于广东省东南部，珠江三角洲东端，南海大亚湾北部．地处亚热带，北回归线横贯全市，属南亚热带海洋性季风气候，阳光充足，雨量充沛，年均降水量为1700～2000mm，主要集中在4—9月．惠州市北部以山地居多，东部和南部为丘陵台地，东江沿岸和南部沿海有极小面积的平原．全境有大小河流20多条，较大的河流有东江和东江的支流西枝江、增江(又称为龙门河)．有湖泊和大小水库约130个，较大的有西湖、白盆珠水库、天堂山水库、显岗水库、花树下水库、角洞水库、水东陂水库等．惠州市工业(主要有电子制造业、石油化工业)、农林业(主要包括粮食、肉类、蔬菜、水果、桉树等经济作物)发达，矿产资源丰富，是粤东的交通枢纽之一，公路、铁路、水运、空运等交通网络完善．白盆珠水库位于惠州市惠东县境内，西枝江上游，莲花山西北麓，原称西枝江水利枢纽，是以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电效能的大型水库．西枝江是广东珠江水系东江第二支流主流，全长176km，流域面积4120km2．其中，白盆珠水库控制流域面积856km2，整个库区有石涧、、三坑、横坑、马山、宝口、高潭等近10条支流流入水库．白盆珠水库总库容12.2×108m3，其中死库容1.9×108m3，有效库容3.85×108m3，调洪库容6.45×108m3．在年平均降雨量1900mm条件下，它与新丰江水库、枫树坝水库联合调洪，对减轻东江上游的洪涝灾害有较大作用．沙田水库位于惠阳县城东北10.5km，1969年建成，集水面积26.8km2，总库容约2.17×107m3，库区多年平均降雨量1767.4mm，降水集中在夏秋两季．观洞水库位于惠阳县城西北39km，是惠阳县最大的水库，1958年竣工，集水面积41.6km2，正常蓄水量为3.12×107m3．1.2样品采集与测定方法于2008年5月13—15日，在惠州市具有代表性的白盆珠水库、沙田水库和观洞水库(水库参数见表1)大坝前湖泊区用奥地利产Uwitec柱状采泥器(PVC管长60cm，直径6cm)垂直采集未受扰动的柱状沉积物，以4cm为单位进行切割后，用聚乙烯封口袋密封带回实验室处理，各水库所采集的沉积物泥柱的长度和样本数见表1．其中0～4cm为表层沉积物，距底部4cm为底层沉积物，两者之间是中层沉积物．沉积物样品除去植物根系、底栖生物及石块等杂质后经自然风干，用玛瑙研钵研磨过100目尼龙筛后保存备用［15］．称取50mg沉积物样品放置Teflon管中，加1mLHNO3和0.8mLHF后密封于钢罐中高温(180～190℃)消解30h，冷却取出;取出后将Teflon管置于电热板上140℃蒸干，再加入少量HNO3(＜1mL)继续蒸干;蒸干后加2mLHNO3和3mL去离子水，密封于钢罐中140℃下加热5h，冷却取出定容至100mL;摇匀后取10mL加0.2mL内标物Rh后，利用ICP-MS(型号ELANDRC-e)测定重金属Cu、Cr、Pb、Zn、Cd含量，并随机选取样品做平行，其中微量元素的重复性测试相对标准偏差＜5%;取0.2g样品经王水水浴(95℃)消解后用F732-S测汞仪测定重金属Hg含量，同时测量水系沉积物标准物质GBW-07305(GSD-5)，以保证数据的准确性．沉积物有机质的测定采用烧失法，以烧失量(LOI)代替有机质含量［16］．1.3地积累指数评价采用Müller［17］于1969年提出的地累积指数法，评价沉积物中重金属污染程度，该方法被广泛运用于水生生态系统沉积物重金属的污染评价［18－20］．1.4潜在生态风险评价#p#分页标题#e#潜在生态风险评价法(potentialecologicalriskindex)是瑞典科学家H?kanson［22］提出的沉积物评价方法．该评价法综合考虑了重金属毒性在沉积物中普遍的迁移转化规律以及评价区域对重金属污染的敏感性，可以综合反映沉积物中重金属的潜在生态影响［23］．1.5数据处理采用Excel2010、OriginPro8.5和SPSS19软件进行数据处理，并进行相关分析(α=0.05)及主成分分析．2结果与分析2.1沉积物重金属分布特征由表4可以看出，3座水库沉积物中Cr含量为19.58～92.94mg•kg－1，平均含量大小顺序为观洞水库＞沙田水库＞广东省背景值＞白盆珠水库;沉积物Cu的含量为16.85～45.46mg•kg－1，平均含量大小顺序为沙田水库＞观洞水库＞白盆珠水库＞广东省背景值，最大含量约为背景值的2.5倍;Zn在3座水库沉积物中的含量为49.98～640.29mg•kg－1，其平均含量大小顺序为白盆珠水库＞沙田水库＞观洞水库＞广东省背景值，最大含量约为广东省背景值的14倍;重金属Cd的含量在3座水库中波动较大，含量范围为0.22～0.91mg•kg－1，其平均含量大小顺序为沙田水库＞白盆珠水库＞广东省背景值＞观洞水库;Pb平均含量的大小顺序与Cd一致，其含量均高于广东省背景值，其中沙田水库的最低含量约为广东省背景值的3倍．3座水库沉积物中Hg的平均含量相似，而且均高于广东省背景值．3座水库沉积物中各种重金属含量的垂直分布不同(图1)．其中，白盆珠水库沉积物中各种重金属表3重金属潜在生态危害系数［Er(i)］、潜在生态危害指数(RI)与生态风险等级含量在垂直剖面上的变异系数(CV)的大小顺序为Zn＞Cr＞Hg＞Cu＞Pb＞Cd(27.9%～71.6%)，除Zn的含量与沉积深度呈显著负相关(P＜0.05)外，其他5种重金属的垂直变化不显著，但均在中层沉积物中(16～20cm)形成峰值．沙田水库沉积物中各种重金属含量的垂直变化不显著，其CV大小为Hg＞Cr＞Cu＞Pb＞Zn＞Cd(25.7%～84.2%)．Cr、Cu和Cd的含量在底层沉积物中(20～24cm)较高，并在泥柱中层(8～12cm)达到峰值;Hg在整个泥柱中垂直变化不大，而Pb和Zn在沉积物泥柱中波动较大．观洞水库沉积物Cu含量在垂直剖面上先降低再升高，其他重金属的含量与深度显著相关(P＜0.05)．其中，Cr的含量与沉积深度成正相关，而Zn、Cd、Pb和Hg的含量均与沉积深度呈显著负相关(P＜0.05)，其CV大小顺序为Zn＞Pb＞Cd＞Hg＞Cr＞Cu(23.7%～59.0%)．2.2沉积物重金属的地积累指数根据3座水库沉积物重金属的地积累指数，表明3座水库沉积物主要受到Zn、Pb和Cu的污染，而基本上未受到Cr、Cd和Hg的污染，各水库沉积物中不同沉积深度Zn、Pb和Cu的污染水平不同(图2)．白盆珠水库沉积物Zn污染与沉积深度呈负相关，说明建库以来白盆珠水库Zn污染加剧，并在沉积物表层达到强度污染(3＜Igeo＜4)．中层沉积物受到轻度－中度Pb污染(1＜Igeo＜2)，表层沉积物和底层沉积物均未受到Pb污染(Igeo＜0)．只有部分中层沉积物(12～20cm)受到轻度Cu污染(0＜Igeo＜1)，沉积物其他层并未受到Cu污染．沙田水库沉积物除表层没有受到Cu污染外，中层和底层均受到轻度－中度污染(1＜Igeo＜2)，而整个沉积物受到轻度至轻度－中度的Zn污染(0＜Igeo＜2)，同时也受到轻度至中度的Pb污染(1＜Igeo＜3)．观洞水库沉积物早期沉积阶段，沉积物中层(8～16cm)、底层未受到Zn污染(Igeo＜0)，而表层、中层(4～8cm)沉积物受到轻度－中度污染到中度的Zn污染(1＜Igeo＜3)，并与沉积深度呈负相关，说明近年来水库Zn污染加重．底层沉积物(12～16cm)受到到轻度－中度的Cu污染(1＜Igeo＜2)，中层沉积物没有受到Cu污染(Igeo＜0)，然后随着沉积物的积累，沉积物Cu含量增加，在表层沉积物中达到轻度－中度污染水平(0＜Igeo＜1)．沙田水库沉积物未受到Pb污染(Igeo＜0)．总之，3座供水水库沉积物主要受到Zn和Pb的污染，中层或底层沉积物受到轻度Cu污染，而基本上未受到Cr、Cd和Hg的污染．其中，白盆珠水库沉积物以Zn污染为主，沙田水库主要是Zn和Pb污染，观洞水库受到轻度的Zn污染．2.3沉积物重金属的潜在生态危害评价由表5可以看出，水库沉积物中，6种重金属的单项潜在生态风险指数均小于40，因此3座水库各种重金属的潜在生态风险均较低．另外，根据RI值可知，3座水库沉积物潜在生态风险低(＜120)．其中，Cd是3座水库沉积物RI的主要贡献者，沙田水库沉积物中重金属RI的另一个主要贡献者是Pb．2.4相关分析和PCA分析对3座水库沉积物各种重金属和有机质(以LOI计)进行相关分析和PCA分析．PCA采用Kai-sers标准化的四分旋转法进行旋转，使Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg和LOI等7个变量的解释量最大化(表6)．Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg和LOI被分成3个主成分(表7和图3)，这3个主成分对重金属和LOI解释量为85.5%，可见这3个主成分能够反映出全部数据的大部分信息．第1主成分的贡献率为44.2%，主要由Cd、Pb、Hg和LOI组成，并且在3座水库柱状沉积物中，它们含量间的相关性显著(表6)，表明它们具有同源性．但Pb与Cd、Hg和LOI相距较远，表明Pb还存在其他来源(图3)．第2主成分的贡献率为24.5%，主要由Cr、Cu组成，Cr和Cu的相关性显著(表6)，说明它们的来源比较相似．第3主成分的贡献率为16.8%，主要由Zn组成，并且Zn与Cr、Cu、Cd、Pb、Hg和LOI的相关性不显著(表6)，说明Zn与其他重金属的来源不同．3讨论3.1矿产开采与冶炼对水库沉积物重金属含量的影响重金属矿产开采与冶炼过程中产生的尾矿和矿山酸性废水(acidicminedrainage，AMD)通过地表径流和大气沉降等途径进入水体，是对水体环境具有潜在威胁的污染源，能使水体、水体沉积物中重金属含量增加［24］．大量研究表明，重金属矿产开采与冶炼均严重导致矿山流域内土壤和水体环境沉积物中重金属含量增加［25－27］．例如，大冶铁矿的长期勘探、开采和冶炼活动，导致东港河区、西港河区和洪山溪区内河流水、水系沉积物、土壤和植物受到Cd、As、Cu和Hg污染［26］．王友保等［27］通过对铜陵铜尾矿库区土壤重金属进行研究发现，矿区土壤受到不同程度的Cu、Cd、Pb和Zn污染．重金属冶炼污泥排放也导致流域下游土壤受到重金属污染［25］．土壤中的重金属通过降雨、径流等途径进入水体而最终沉积在沉积物中．观洞水库、沙田水库和白盆珠水库建于20世纪50年代末至80年代，而在20世纪60至70年代，惠州市矿产开发极为盛行．惠州市主要有铁、铅锌、稀土、高岭土、砖瓦粘土、建筑用石料和煤等矿产资源，并伴生Cr、Cu、Hg、Cd、Zn、Pb和Sn等重金属．到20世纪90年代早期，金属矿产已基本停采，但为满足市场需求，铅锌矿仍继续开采［28］．杨元根等［29］通过对赫章县铅锌矿附近河流沉积物重金属的研究，发现铅锌矿石开采造成附近环境介质土壤和河流沉积物中Pb、Zn的显著积累，并且沉积物中主要的重金属与附近的金属矿产类似［27，30－31］．3座水库中，白盆珠水库上游存在大量矿山(铁矿、钼矿、钨矿、锡矿及其他非金属矿等矿山)和Zn冶炼厂，导致白盆珠水库表层和中层沉积物(0～12cm)Zn含量达到500mg•kg－1，达到强度污染;沙田水库上游存在铅锌矿，开采过程中尾矿及AMD排放导致沙田水库沉积物Zn和Pb的含量均超过120mg•kg－1，达到轻度至强度污染;而观洞水库流域内及附近金属矿山少，沉积物重金属污染较轻．因此，水库周围和流域内矿山开采与重金属冶炼是导致惠州市3座水库沉积物Zn和Pb污染的主要原因，这与宁建风等［13］的研究结果一致．#p#分页标题#e#3.2城市化进程对水库沉积物重金属含量的影响城市化促进了机动车保有量的增加和城内及城际交通的发展，特别在经济发达地区，交通道路密集导致机动车尾气排放增加．机动车尾气中的重金属(主要为Pb)可以通过大气干沉降作用积累于道路和周围环境介质［32－34］，经降雨冲刷后由地表径流进入水体，也可以通过大气环流随大气干、湿沉降进入水体［35］．因此，城市化交通运输产生的重金属对土壤、水系环境影响范围广泛．陈景辉等［36］通过CA(相关分析)、PCA(主成分分析)和聚类分析发现，1260应用生态学报23卷道路周边土壤中的重金属As、Mn和Ni来自于自然源和交通源，Cu、Zn和Pb来自于交通源，而Co和Cr则来自于工业源．观洞水库流域内和周围的Pb污染工、矿业较少，沉积物Pb含量较低，但沉积物的表层和中层Pb含量存在一个逐渐增加的趋势．惠州市内和城际交通网络密集，机动车尾气污染严重．可以推测，观洞水库沉积物Pb污染加重与城内和城际交通运输过程中机动车尾气排放量的增加密切相关．而白盆珠水库和沙田水库沉积物中Pb的含量主要受到矿产开发与冶炼的影响，机动车尾气排放对水库沉积物Pb污染的贡献相对较小．城市化进程也会导致经济发达地区的郊区人口增加．大量未经处理的生活污水直接排放、固体废弃物没有经过统一处理，而未处理的生活污水和固体废弃物中的重金属最终都会经地表径流进入水体．此外，生活污水和固体废弃物中的有机物能加强沉积物对Zn和Pb的吸附，利于沉积物中重金属的稳定，特别是对于Zn、Cd和Pb［37］．根据PCA分析可知，3座水库沉积物中Pb、Cd、Hg和有机物的相关性较强，它们具有同源性，因此水库沉积物重金属污染与有机污染(如生活污水和养殖废水未经处理排入水体)有关．3.3农林业发展对水库沉积物重金属含量的影响农药、化肥等农林物资的应用，推动了农林业生产发展，但长期不合理的使用也可导致重金属污染．绝大多数农药为有机化合物，少数为有机-无机化合物或纯矿物质，个别农药含有Cu等重金属成分，Cu也是肥料(特别是磷肥)中报道最多的污染物［38］．惠州市农业、林业发展快速，白盆珠水库、沙田水库和观洞水库周边农业(粮食、蔬菜)、林业(果树、树苗、桉树等经济林)较多，生产过程中大量使用农药和化肥．农业和林业活动产生的重金属(主要是Cu)随地表径流进入水体，积累在沉积物中．随着科技发展和重金属污染问题的日益突出，近年来农药、化肥等的重金属含量有所降低，表现为Cu含量在中层和底层沉积物中较高而在表层沉积物中较低．4结论地积累指数评价表明，3座水库沉积物主要受到Zn和Pb的污染，中层和底层沉积物受到轻度的Cu污染，而基本未受到Cd和Hg污染．其中，白盆珠水库以Zn污染为主，沙田水库主要是Zn和Pb污染，观洞水库受到轻度的Zn污染．潜在生态风险评价表明:3座供水水库表层沉积物中6种重金属的生态风险均较低(＜40)，综合潜在生态风险指数也处于低水平(＜120)，表明沉积物重金属污染程度均较低．沉积物重金属Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg的含量随沉积深度的变化差异明显，各种重金属在不同水库沉积物中呈现特有的垂直分布特征．其中，Zn含量除在沙田水库垂直变化不明显外，在白盆珠水库和观洞水库中均与沉积物深度呈负相关，呈现污染加重的趋势;3座水库沉积物中Pb含量的垂直变化各不相同，在白盆珠水库沉积物中部形成峰值，在沙田水库沉积物中的垂直变化不明显，而在观洞水库中与沉积物深度呈负相关，表明污染加剧．Cu在3座水库的底层和(或)中层沉积物中污染较重．矿山开采与冶炼、城市化进程和农林业快速发展是影响3座水库沉积物重金属污染的主要原因．其中，Zn主要来源于矿产开采与冶炼;除矿产开采与冶炼导致沙田水库Pb污染外，机动车尾气排放以及生活垃圾和养殖业是3座水库沉积物Pb污染的主要途径;Cu污染则主要来自于农业、林业污染。
在土壤污染造成的恶果中，大米镉污染仅仅是其中的一方面而已。在食物链所延伸的任何一个环节，可能都有土壤污染的影子。因为土壤污染的特殊性，其污染范围要远远超出稻米，也不仅仅限于镉，其他重金属的危害同样不容忽视。
面对土壤污染乃至由此引发的食品安全问题，我们该怎么办？有没有什么办法可以彻底解决这一问题？前不久，就此话题，本刊对中国科学院地理科学与资源研究所陈同斌研究员进行了专访。
看不见的污染
问：目前，我国土壤污染，特别是重金属带来的土壤污染情况如何？有没有这方面的权威调查数据？这些数据反映了哪些问题？
答：我国首次全国土壤污染调查已基本结束，目前正在进行数据汇总分析，调查结果应该会适时向社会公布。根据目前掌握的情况看，我国土壤污染状况总体上比较严峻。就重金属污染而言，南方矿区周边土壤重金属污染较为严重，仅矿区污染土壤就达200万平方米，且多为砷、铅、镉、锌等多金属复合污染；部分区域还存在严重的酸污染，进一步加剧了重金属对环境和生物的不良影响。
从自然地理分布看，我国西南地区污染情况更严重些。其中的原因是，西南部地区矿产多，占有量大，被开发后，由于西南地势高，台地多，坡度陡，下场雨，污染物就全被冲走了。在西南地区，重金属―尤其是砷带来的土壤污染情况，比较严重。
问：土壤污染对人类和其他生物会带来哪些危害？
答：国际上，也经过了很长时间才注意到土壤污染这一环境公害的。因为土壤问题看不见、摸不着，谁能知道哪块土壤有问题，哪块没问题？农民不知道，普通消费者不知道，即使是科学家，抓起一把土，仅凭目测，也不清楚；甚至通过实验室分析，都不一定能准确地判断其是否存在污染问题。
不同于有机物，重金属不能被生物所降解，可以在环境中长期残留，从而大大降低了土壤的利用价值，而且还会通过食物链最终进入人体，对人类健康造成危害。
土壤污染给人类和其他生物带来的危害，具体表现在以下几个方面：
第一，土壤污染使原本紧张的耕地资源日趋短缺。我国18亿亩耕地红线已受到严重的冲击；而且，这种冲击尚未出现减缓的迹象。
第二，土壤污染是造成其他环境污染的重要原因。土壤污染物随地表径流和土层迁移，从而导致地表水和地下水受到污染，而且还可能造成新的土壤污染，部分有机污染物还会因挥发导致大气污染。
第三，土壤污染给人们的身体健康带来极大的直接或间接威胁。土壤污染物通过食物、饮水、大气灰尘等途径进入人体并威胁到人们的健康；其中，食物是最主要的途径。
第四，土壤污染对农业的可持续发展影响巨大。土壤污染导致农作物产量下降，甚至绝收。同时，由于从土壤中吸收了污染物，农产品中的污染物超标严重，部分污染区的农产品可能不再适于食用。
问：土壤污染的种类有哪些？
答：从污染物的属性来看，土壤污染的类型一般可分为有机污染、无机污染、生物污染与放射性污染。
有机污染，主要包括有机废弃物（工农业生产及生活废弃物中生物易降解与生物难降解有机毒物）、农药等污染。
无机污染，主要包括采矿、冶炼等行业产生的无机污染物，砷、铅、汞、镉等重金属，包括有害的元素氧化物、酸、碱与盐类等。在某些城市郊区，生活垃圾的长期堆置，也是导致土壤污染的原因。
土壤生物污染，是指未经处理的粪便、垃圾、传染病医院生活污水等外界有害生物种群造成的污染。
土壤放射性污染，指的是放射性核素污染物对土壤的污染。施用含有放射性核素的磷肥与使用被放射性核素污染的河水灌溉农田也会造成土壤放射性污染。
这些污染中，重金属污染和有机污染较为普遍。
问：有什么办法可以规避土壤重金属污染？
答：更换适宜的农作物品种，可以在一定程度上规避这种风险。比如，在被污染土地种植一些不太容易吸收重金属的作物类型或品种。这也是规避风险的一种低成本做法。植物的特性决定了某些植物容易吸收某种重金属。在同等情况下，水稻中的镉含量通常高于其他农作物。除了环境因素外，水稻本身就容易吸收镉，而且土壤镉污染的临界值定得太低，也是导致我国土壤镉超标问题比较突出的重要因素。后面这些因素人们很少了解，因此导致不少公众对镉污染问题存在一些理解上的偏差。
给土壤消毒
问：土壤一旦受到重金属污染，应该如何加以治理？治理难点在哪里？具体方法有哪些？
答：土壤一旦被重金属污染，治理将是一件十分困难和代价昂贵的工作。曾有国外专家估计，靠挖掘与掩埋等方法来解决重金属污染土壤问题，平均每英亩土地至少需要10万美元。
对于水污染、大气污染，防治起来相对容易，只要控制住源头就行。但土壤污染不是这样。有些地方，你可能知道土壤污染源是谁，但更多地方是多个因素综合作用的结果，很难找到确切污染源。来源都分不清楚，所以管理和治理起来更困难。
根据污染物种类、污染程度和污染面积的差异，修复时采用的方法也不尽相同，主要包括植物修复法、微生物修复法和化学修复法等。事实上，在实际应用中，人们往往需要多种修复技术并用，并辅以适当的工程措施。
直到现在，国际上也没有非常好的、在各种情况下都能适用的“万能”修复技术。
像重金属这类污染，它遵循质量守恒定律，在自然界中永远存在，你无非是把它从土壤中弄到大气中或别的地方。用微生物或别的方法处理都不太行。
相比而言，利用植物来修复被污染的土壤，是个非常有前景的选择，具有费用低廉，不破坏场地结构，不造成地下水二次污染，可以美化环境，易于为社会接受等优点。该思路自1983年被首次提出后，如今已成为环境科学的热点。
问：植物是如何修复土壤重金属污染的？修复关键是什么？
答：植物去除重金属的途径主要有三种：
一是植物固定修复。利用植物及一些添加物使环境中的重金属流动性降低，进而减轻重金属对环境的二次污染。
二是植物阻隔修复，利用植物拒绝吸收重金属的生物学特性，使土壤中的重金属被“阻隔”在土壤中而不进入食物链，相当于在土壤与农产品之间建立了一堵“阻隔墙”，从而能够获得干净、安全的农产品。
三是植物萃取修复，这也是目前研究最多且最有发展前景的一种方法。它是利用能耐受并能积累重金属的植物来过量吸收环境中的重金属离子，并将它们输送和贮存到植物体的地上部分。
美国能源部认为，能用于重金属污染修复的植物应具有以下一些特点：首先，即使在重金属含量很低时也具有较高的积累速率；其次，能在体内大量富集重金属；第三，最好是能同时富集几种重金属；第四，生长快，生物量大；第五，具有抗虫抗病能力。
植物修复的前提和关键在于筛选具有超富集能力的植物种类。绝大部分植物吸收重金属的能力都较小，一般的富集植物也不行，必须是富集能力很强、生物量较大的超富集植物才具有应用价值。植物和其他生物一样，在进化过程中，都不愿意吸收这些有毒物质，它们会规避。所以，普通植物在植物萃取修复方面是没有价值的。
植物清洁工
问：谈到植物修复，不能不提蜈蚣草。蜈蚣草是怎么被发现的？它是种什么植物？除了蜈蚣草，还有哪些植物可以用来进行土壤污染修复？
答：1998～1999年，我们在湖南石门和郴州一带开展超富集植物筛选的野外调查时发现：在一些砷污染比较严重的土地上，大部分植物已经死亡，唯独蜈蚣草安然无恙。经采样分析和室内栽培试验，发现蜈蚣草对砷具有非常强的吸收能力，达到普通植物的10万乃至20万倍。可喜的是，后来的试验又进一步发现，蜈蚣草对铅、镉等重金属也有很强的吸收能力。这一重要发现为我国砷、铅等多金属污染土壤修复开辟了一条全新的途径，也奠定了我国土壤修复领域的发展基础。
蜈蚣草是侏罗纪时代的一种古老的多年生蕨类植物，它与恐龙同时代，生长的环境很特殊，它以孢子繁殖，根系非常发达，一年内可刈割多次，治理成本非常低。
后来，我们又发现了大叶井口边草。与蜈蚣草一样，它不但富集砷，耐砷毒能力也极强。
问：国外也有超富集植物，为何没有从国外直接引进而是在本土寻找呢？
答：国外当时发现了300多种超富集植物，但实际情况并非如此。一些研究人员往往从标本馆中取样分析，标本中铜的含量很高―标本杀菌往往使用铜。所得的通常是一种错误结论。
植物都有其适宜的生长地和环境要求，把国外植物拿到国内未必合适。国内确实有人在做引种遏蓝菜等超富集植物，但不成功。
此外，引种植物也存在生物入侵的风险，以及物候问题。
我们觉得还是要有自己独立筛选的本土的超富集植物。我国的砷污染问题比较严重，但是当时国际上也没有发现砷的超富集植物。为了解决我国面临的严重砷污染问题，于是我们干脆就自己独立寻找超富集植物。
我国疆土辽阔，完全有条件找到适合的植物。我们最终也找到了10多种超富集植物。
问：目前都有哪些成功的修复案例？
答：2002年，我们在湖南郴州建立了国际上第一个砷污染土壤的植物修复工程，并相继在广西河池、云南个旧和会泽、北京房山等地建立了重金属污染修复示范工程，总面积达600亩。
经过6年的修复工作，目前湖南郴州示范工程中土壤的砷含量已由超标50％以上降到安全范围，土地已交付给农民耕作。
2001年，广西环江县因受特大洪水影响，致使大环江河上游尾矿重金属被洪水冲入河中，近万亩农田绝收或严重减产。由于严重的土壤酸化和重金属污染，有的农田甚至寸草不生。分析结果表明，原水稻土壤受砷、镉、铅等重金属污染较为严重，水稻土壤砷含量平均为50毫克/千克，是背景土地的4倍以上，水稻土壤铅平均浓度为背景土壤的10倍以上。
2005年，我们在环江县建立了试验示范基地；2007年，污染土地示范工程面积达100亩。目前已基本解决在绝收土壤上种植植物的问题，并采用蜈蚣草-桑叶、蜈蚣草-甘蔗和蜈蚣草-苎麻等间作模式，基本实现边修复边生产的目的，在污染土壤得到逐步修复的同时，农民也有较好的经济收入。目前，在环江大规模推广应用污染土地修复技术的基本条件已基本具备，财政部和环保部已投入2450万元，支持我们开展全国性的大规模植物修复工程示范。
云南个旧是闻名世界的锡都，也是我国著名的工矿城市。由于长期的采、选、冶活动，当地生态环境遭到严重破坏，由此引发的水、土壤重金属污染问题十分突出。
2005年9月，我们与当地部门合作，利用植物修复技术，建立云锡矿区污染土地植物修复技术示范基地，工程化修复面积300亩，经过3年的试验和示范推广，课题组提出了超富集植物治理铅-砷污染土壤和蜈蚣草-甘蔗间作等污染土地安全农用模式。示范区土地中各种有效态重金属含量已大幅下降，生产的农产品能达到国家相关标准的要求。
问：收获后的超富集植物需要进行特别处理吗？这些植物的归宿是哪里？
答：修复过程中，蜈蚣草每年要刈割两三次，每公顷收获物可达10吨，其中砷含量高达1000～1400毫克/千克，铅、镉含量也相当高。因此，妥善处理尤显重要。目前，我们的处理方法是进行安全焚烧，对燃烧灰分进行贵金属提取，以实现资源回收。
问：土壤重金属污染修复在实际应用中还存在什么问题？我们还需要在哪些方面努力？
答：植物修复属于新兴的交叉学科，在实际应用中，它不像水污染，有相对成型的技术和工程案例。哪些土壤受污染了，分布情况如何，什么样的土壤需要修复，修复前什么样，修复后要达到什么标准等等，这些几乎都没有，从实际情况看，修复百亩、千亩土地不是问题。如果要扩展到全国范围，就不单单是科学家的工作了，需要社会方方面面的共同努力，包括资金、技术、政策等等。
1材料与方法
1.1研究区域概况
克鲁伦河位于呼伦湖西南部，发源于蒙古肯特山南麓，自西向东流，在新巴尔虎右旗克尔伦苏木西北乌兰恩格尔进入我国，注入呼伦湖。克鲁伦河沿岸地势平坦，河流全长1264km，在我国境内全长206.44km，河道弯曲，河宽40~90m。沿岸牧草发达，是重要的农牧业地带。该地区属温带大陆性气候，四季分明，全年盛行西北风。年平均日照为3100h，多年平均气温为0.5℃，年最高气温为38.2℃，最低气温为-41℃，无霜期128d，区域内有季节性冻土，多年平均降水量为245mm。克鲁伦河水系对区域经济发展、气候环境调节和人畜生活环境保障起到了重要的作用。
1.2采样点的选择
根据克鲁伦河流域的地形地貌以及周边的人们生产生活状况，从国境线起至克鲁伦河入湖口，共设置10个点，利用Arcgis9.0插入现场勘察坐标，具体定点为：国境线A、乌兰恩格尔B、克尔伦苏木C、赛罕塔拉苏木D、阿尔敦础鲁苏木E、布勒和木德勒嘎查F、其其格勒嘎查G、呼伦苏木H、新巴尔虎右旗县城I、入湖口J。其具置见图1。
1.3样品采集与分析测试
土壤样品在2014年7月份采集，具体取样方法为：河岸两侧20m处各定一个土壤采样点，每点东西南北10m处定小采样点，在每个小采样点采集表层土（0~10cm）500g，将河两岸共计10个小采样点所取土壤进行混合，作为最终点位样品。以四分法舍去多余样品，保留500g左右代表该采样点土样。将土壤样品带回实验室自然阴干，剔除砂砾后用塑料棒碾碎，取100g完全研磨并过200目尼龙筛，装袋备用。土样采用HCl-HF-HNO3-HClO4混合酸电热法进行消解（GB/T17139—1997），所用试剂为北京化工厂生产的优级纯HCl和HNO3，上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产的HF和优级纯HClO4，并采用艾卡（广州）仪器设备有限公司生产的IKAC-MAGHP10电热板/加热板。土壤重金属（As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）含量于内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室进行测定，采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES6300，美国热电公司）检测（HJ/T350—2007）。实验中每五个样品任取一个测定平行样，数据显示误差范围在±5%以内，所测数据有效。为了验证方法的准确性，用国家土壤成分分析标准物质（GSS-2、GSS-7）进行分析质量控制，具体的检测准确度见表1，加标回收率符合我国HJ/T92—2002规范要求。滨岸带土壤的pH值以pHS-3C型精密pH计测定（水土质量比为5∶1），所测pH值换算为25℃下标准值。利用SPSS19.0和Origin9.0对数据进行分析处理。由于目前对重金属污染风险评估方法的使用范围还没有具体规定，本文根据研究对象的实际情况，采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对克鲁伦河滨岸带土壤重金属污染进行风险性评估。
1.4生态风险评价方法
1.4.1地积累指数法应用Muller[13]提出的地积累指数定量评价沉积物中的重金属污染程度，污染程度等级划分见表2。1.4.2潜在生态危害指数法Hakanson潜在生态危害指数法是土壤重金属研究中较为常用的风险评估方法，它不仅考虑了土壤重金属的含量，同时兼顾了重金属的生态效应、环境效应和毒理学特征。本研究中共有7种重金属，在物质种类和数量上与经典Hakanson潜在生态危害指数法有所不同，因此需要根据重金属种类和数量对Hakanson评价标准进行适当的调整。参考有关文献[15-16]，将Cd最低级上限值设定为参评重金属种类数，其余级别上限值依次加倍；Eir最低级别上限值由Cif最低级别上限值（取1）与Tir最大毒性系数值（取30）相乘后得到（30），其余级别上限值依次加倍；RI分级标准的最低级上限值，考虑由各重金属Tir之和与Cif最低级别限值相乘后取10位整数得到（约为60），其余级别依次加倍。由此，得到本研究拟采用的评价指标等级评分标准，见表3。
2结果与分析
2.1重金属含量分析
克鲁伦河滨岸带土壤的重金属含量以及pH值见表4。研究区域土壤重金属各元素的含量范围（mg•kg-1）为：As760.4~2664.8，Cd15.39~52.09，Cr29.01~53.38，Cu27.66~63.07，Ni28.07~98.50，Pb87.14~218.41，Zn2500.1~8714。土壤pH范围为7.1~8.4，总体偏碱性。由表4可知，该区域Cr、Cu和Pb的变异系数较As、Cd、Ni和Zn的小，表明As、Cd、Ni和Zn的离散度相对较高。通过7种重金属平均值与土壤背景值的比较可知，As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn分别为其背景值的117.71、266.7、0.64、2.07、2.12、5.38、55.95倍，其大小排序为Cd>As>Zn>Pb>Ni>Cu>Cr，相对而言，As、Cd和Zn三种重金属元素在土壤中积累情况较为严重。
2.2地积累指数法评价结果
根据计算结果，由表5可以看出，克鲁伦河滨岸带重金属中：As、Cd、Zn三种重金属达到了极严重污染的程度；Pb达到了中等污染水平，Cu、Ni为轻度-中等污染；Cr的含量很小，处于无污染的等级。根据地积累指数平均值，其污染由强到弱排序为Cd>As>Zn>Pb>Cu>Ni>Cr。从7种元素的地积累指数分级频率计算结果（表6）来看，As、Cd、Pb、Zn的污染频率最大，均达到了100%（根据土壤背景值进行计算，指1级以上的级别所占的百分比。下同）；其次是Cu，达到了70%，Ni达到了60%，而Cr无污染。从污染频率分布来看，As、Cd均处在极严重污染的程度；Zn达到强-极严重污染等级的和极严重污染等级的各占50%；Pb、Ni和Cu均出现了不同程度的污染，只是污染相对较轻，处于中等-强污染程度以下。可以看出，地积累指数法具有将土壤重金属的污染等级更加细化的优点，为进一步分析和研究克鲁伦河滨岸带重金属污染状况提供了依据。
2.3Hakanson潜在生态危害指数法评价结果
2.3.1污染程度评价利用公式（2）和（3）计算各重金属的Cif及Cd，由此得到克鲁伦河滨岸带土壤重金属污染系数空间变化态势，见图2和图3。由图2可以看出，As、Pb、Cd和Zn随点位的变化趋势具有相似性，且均在C采样点出现波峰；Cu和Ni的变化趋势较为平缓，说明重金属Cu和Ni在区域中含量比较均衡；Cr的含量几乎处在同一条直线上，波动性极小。根据Cif平均值的大小，得到克鲁伦河滨岸带土壤重金属的污染程度排序：Cd（266.67）>As（117.71）>Zn（55.95）>Pb（5.38）>N（i2.12）>Cu（2.07）>C（r0.64）。对比表3的分级标准可以判定，As、Cd和Zn属于很重污染等级，Pb属于重污染等级，Cu和Ni属于中等污染等级，Cr属于轻微污染等级。由图3可以看出，10个采样点的Cd空间差异性显著，其中C采样点相对较高，而F和J采样点相对较低。根据Cd平均值的大小，得到各点位重金属污染程度排序：C（907.24）>B（557.22）>A（513.68）>I（433.28）>D（414.26）>G（388.86）>H（367.97）>E（354.43）>F（297.75）>J（270.69）。由表3的分级标准可知，每一个采样点都处于很重的污染状态水平，说明克鲁伦河滨岸带土壤中重金属污染相当严重，应引起有关部门的高度重视。2.3.2生态风险评估由图4可以看出，As、Cd、Zn、Pb的Eir值显著高于其他三种金属元素，尤其是As和Cd的Eir值，较其他五种重金属元素表现出更加明显的差异性，分别为678.93~2379.29和4759.80~16110.31；四种重金属元素的Eir值均在C采样点表现出峰值，分别高于同类元素其他点位的值；其次，所有采样点Cr、Cu和Ni的Eir值均处在30以内，而Pb的基本都低于30；根据Eir平均值大小，得到7种重金属相应的风险排序：Cd（8000.10）>As（1177.13）>Zn（55.95）>Pb（26.88）>N（i10.61）>Cu（10.37）>C（r1.27）。由表3的分级标准可以判定Cd、As处于极高风险等级，Zn处于高风险等级，Pb、Ni、Cu和Cr处于轻风险等级。这里，Cd、As具有极高的Eir，除了与二者有着相对较高的Cif有关外，也与Tir密不可分。7种重金属对克鲁伦河滨岸带土壤重金属污染的潜在生态风险贡献率大小排序为：Cd（86.19%）>As（12.68%）>Zn（0.6%）>Pb（0.29%）>Ni（0.11%）>Cu（0.11%）>Cr（0.01%）。由贡献率可以看出，研究区的土壤重金属潜在生态风险主要受制于Cd和As，因此特别需要引起有关部门的高度重视。由图5可知，采样点C的风险水平最高，其RI高达18679.44；采样点A、B的RI值比较近，分别为10634.73和11338.97；采样点D、E、G、H和I的RI值较为接近，分别为8524.39、7436.74、8041.13、7534.2和8933.49；采样点F和J的RI值亦较接近，分别为6178.03和5522.00。根据表3的判别标准，10个采样点均处于极高风险等级。
3讨论
研究发现，无论是污染程度还是生态风险水平，克尔伦苏木（采样点C）都有别于其他采样点，尤其是该点的As、Cd和Zn3种重金属含量均较其他点位的对应重金属含量高。由重金属总量分析可知，10个点位中As和Cd的含量相对其他元素均比较高，笔者认为这主要是与其所处地理位置以及周边污染类型有关。克尔伦苏木镇是新巴尔虎右旗的主要经济产生镇，沿克鲁伦河两岸分布有锌矿、硝化厂、毛皮厂和农田，工农业相对比较发达。选矿废水排放以及尾渣废料扬尘和非点源径流的传输作用，对克尔伦苏木镇及其境内的克鲁伦河沿岸土壤造成了一定污染。锌矿中伴生有Au、Ag、Cd、硫化物等，而As在自然界中多以硫化物的形式夹杂在金、铜、锌等矿中[17]，可能是导致克鲁伦河沿岸土壤重金属As和Cd污染的主要污染源；硝化厂以及毛皮厂的排放废水中，含有大量的As和Cd等重金属，极易对土壤造成污染；另外，施用含Cd和As的农药以及化肥等物质，也是导致周边土壤中重金属污染的原因。乌兰恩格尔（采样点B）与克尔伦苏木镇接壤，金属矿山开采活动以及尾矿库扬尘在地面沉积，极有可能是造成该地区表层土壤重金属含量较高的一个主要原因。从地质成矿条件分析来看，呼伦比尔市拥有大型铅锌矿以及贵金属矿藏，新巴尔虎右旗是一个有色金属和贵金属矿产集中区，主要分布有铅锌矿和银矿，另外还有小型的钼矿和金矿[18]。长期地质、成土母质以及伴生矿和共生矿的形成，极有可能是导致该地区10个采样点土壤中重金属As、Cd和Zn含量较高的历史原因。由风险评估结果来看，重金属As和Cd是风险性最大的两种元素，与张晓晶等[19]的结论吻合，其次是Zn和Pb，污染风险处于重度水平。整体的风险评估与张晓晶的结果比对分析来看，克鲁伦河滨岸带重金属的污染较为严重，可能主要是因为草地、漫滩能够有效吸附和沉积重金属[20]，污染物质对河岸的污染较水中更为严重；另外由于河水在入湖口处经过湿地的净化作用使入湖河流中的重金属大为减少，从而使得呼伦湖沉积物中重金属含量较克鲁伦河沿岸少，沿岸重金属污染风险性较底泥沉积物中大。此次对土壤中重金属污染进行风险性评估，只利用了重金属的全量，对于重金属的不同赋存形态并未考虑，而重金属的形态是决定重金属毒性的关键性因素，因此需要进一步研究。研究发现两种方法得出的结果有所不同（表7）。由表中的污染程度分级可知，尤其是在Cr元素的风险评价中，地积累指数法显示无污染，而潜在生态风险指数法显示有轻微污染。这可能是由于前者主要考虑外源重金属的富集程度，而后者在此基础上还加入了不同重金属毒性的影响，相比之下，地积累指数法能够更加准确地评价重金属对克鲁伦河土壤重金属的污染状况。
4结论
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