土壤重金属污染现状

土壤重金属污染现状摘要：重金属作为一种持久性污染物已越来越多地被关注和重视.重金属矿山的开采利用是造成当今世界重金属污染的主要原因，并已经严重威胁和影响人类的生存和发展.本文从我国重金属的利用入手，总结了我国近几年重金属污染的现状，分析了重金属污染物进入环境介质的途径和方式.为促进我国矿业开发与环境的可持续发展和和谐发展，对重金属资源的合理开发利用提出措施和建议.关键词：重金属；利用；重金属污染引言所谓重金属污染，是指由重金属及其化合物引起的环境污染.重金属矿山的开采及其产品的利用是重金属污染的重灾区，也是全球重金属污染的源头所在，对于矿山环境，重金属污染的主要危害对象是农作物和人.其主要原因在于重金属被排入环境后具有永久性，且有明显的累积效应.随着人们对金属矿产品的需求量的不断增大，由此引发的环境问题日趋严重，重金属污染就是其中最为典型的一个.以云南铅锌矿为例，云南拥有国内储量最大的兰坪铅锌矿和国内品位最富的会泽铅锌矿，它的开采量日益增大，产生的环境问题也随之日益增多，由于云南铅锌矿山布局分散，规模偏小，工艺技术落后，装备水平低,并且有相当一部分乡镇和个体私营企业没有专门的尾矿坝，尾矿、废水随意排放，加之由于当地开发无序，滥采滥挖，环保投入不足，导致矿山特别是铅锌矿山老化，品位下降，开采难度增大，造成了一定的环境污染，并使得生态环境的修复、改造和维护难以进行。一土壤重金属污染的定义重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钻、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铭、钻等。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。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金

属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。如下图为土壤环境质量标准值(GB15618—1995) 单位:mg/kg但是土壤本身含有一定量的重金属元素，如植物生长所必须的Mn、Cu、Zn等。因此，只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度，作物才表现出受毒害症状，或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤已被重金属污染。重金属污染主要来自工业“三废”，城市及工矿区附近的污灌水、土壤和蔬菜的重金属含量较高。据研究，蔬菜对多种重金属的富集能力高于其他农作物。从不同重金属元素来看，蔬菜的富集程度以镉最高，锌、铜次之，铅、砷、铭最低，汞中等。土壤对重金属的吸附与固定也存在差异性，土壤有机质含量高、质地黏重，土壤反应为中性或碱性，对重金属的吸附固定容量大，从而减少蔬菜的吸收。蔬菜的镉（Cd）污染主要是由于土壤污染引起的。不同蔬菜品种对镉的敏感程度以及吸收和富集镉的能力差异很大。据试验，小白菜具有最强的吸收镉的能力，其次为萝卜和莴苣，青椒较弱，豇豆最弱；不同器官吸收和富集镉的能力相差也很大，上述品种中，除萝卜为叶〉根外，其他品种均为根〉叶＞茎＞果实（或籽粒）。可应用蔬菜这种生物学上的差异性，有针对性地选择蔬菜品种栽培或食用不同器官，以减轻镉对人体健康的危害。世界卫生组织建议每人每日允许摄取镉量为57.1〜71.4微克，若以每人每日鲜食菜0.5千克计算，则蔬菜中镉的含量最高不得超过0.43毫克/千克。因为镉被列入世界八大公害之一，它有致癌和致畸作用。所以，镉是对人体毒性很强的元素。砷对蔬菜的生长发育以及在土壤和蔬菜中的残留量与砷的浓度有关，如用含砷量较高的污水灌溉菜地，土壤中砷的累积量随灌溉水中砷的浓度的升高而增加。受砷污染后，由于菜体吸收水分和养分受阻而产量明显下降。不同蔬菜对砷的吸收率各不相同，葱〉菠菜〉茄子〉青椒〉番茄〉黄瓜。砷被认为是肺癌和皮肤癌的致病因素之一。砷化物的毒性很大，属于高毒物质。铭对蔬菜生长的毒害，只有在浓度较大时才出现症状，当土壤中铭达到400毫克/千克左右时，才有毒害。铭能抑制作物的生长发育，可与细胞原生质的蛋白质结合，使细胞死亡；在微量时，可置换作物体内酶蛋白中的铁、锰等元素，使酶失去活性，阻碍呼吸作用等代谢过程。铭也被认为是人的致癌物质。世界卫生组织（1973）提出，每人每周的耐受量，铭的摄取量暂定为0.0067〜0.0083毫克/千克（体重）。在使用含汞废水或含汞污泥的汞污染区的农田上，蔬菜富集汞的浓度明显增高，并表现出汞毒害症状，即叶、花、茎变成棕色或黑色。不同蔬菜对汞的积累量不同，叶菜〉根菜〉果菜；不同类型蔬菜中，种间和部位也有差别，如茄果类中青椒〉茄子〉黄瓜〉番茄；根〉茎、叶〉果实或种子。汞对人体的危害性很大。“水俣病”即由汞污染食品所致。蔬菜种类多，生境各异，全年进行不间断的栽培，无论从时空或空间上看，都给铅污染的扩大化提供条件，即多品种、多层次的生产结构增加了铅污染的途径。不同蔬菜种类对铅的吸收、转化和积累特性不同，含铅量差异也较大。据测定，青菜含铅量为0.68毫克/千克，青椒、黄瓜为0.12毫克/千克；青菜的含铅量是甘蓝的3倍；小萝卜根的含铅量是地上部的3.7倍。植物生长速度越快，其茎叶的含铅量越少，但是土壤中却为后茬作物滞留下大量的铅化物。在人体摄入的铅总量中，以食物形式摄入量占76%，其他如呼吸、皮肤吸收占24%。对照卫生标准，日前虽未发现郊区蔬菜大面积污染至危及健康的程度、但小范围的某些种类的危害业已达到超卫生标准的程度。除了工业“三废”等对菜田土壤引起重金属污染外，肥料中重金属元素也是重金属的污染源。尤其以磷肥含有多种有害重金属，施入农田中的磷肥将这些有害物质带入土壤环境中，对作物产生毒害的同时，通过食物链对人畜产生危害。磷肥中重金属镉是土壤环境中重要的污染元素。研究表明，无论是酸性土壤、微酸性土壤，还是石灰性土壤，随着进入土壤镉量的增加，作物吸收的镉量也增加。虽然目前还没有报道使用磷肥会造成土壤镉污染，但长期大量施用含重金属过量的磷肥，的确可使土壤中镉含量累积，可能比一般土壤高出几倍或几十倍，并存在潜在镉污染危害。因此，要求每年施用的磷肥进入土壤中的镉应控制在1〜4克/公顷，按此标准，要求磷肥中镉浓度控制在8.0毫克/千克以下。二重金属的来源、种类土壤重金属来源广泛，主要包括有大气降尘、污水灌溉、工业废弃物得不当堆置、矿业活动、农药和化肥等。1、 大气中重金属沉降大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的。经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，主要以工矿烟囱、废物堆和公路为中心，向四周及两侧扩散；由城市一郊区一农区，随距城市的距离加大而降低，特别是城市的郊区污染较为严重。此外，还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度成正相关；重工业越发达，污染相对就越严重。例如：南京某生产铭的重工业厂［铭污染叠加已超过当地背景值4.4倍，污染以车间烟囱为中心，范围达1.5k此污染范围最大延伸下限1.38km。还有1986——1988年期间甘肃白银有色金属基地降水和降尘输入到农田的重金属为Cd10.8g/(h/.a)，其中铅、砷均高于灌溉水的输入量。2、 污水灌溉污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商业污水和工业废水。由于城市工业化的迅速发展，大量的工业废水涌入河道，使城市污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进入土壤。在分布上，往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重，远离污染源头和城市工业区，土壤几乎不污染。污灌在我国北方比较严重，因为北方比较干旱，缺水严重，而许多大城市都是重工业大城市，所以农业用水更加紧张，污灌在这些地区比较普遍。北方旱作地区污灌约占全国污灌面积的90%以上。南方地区的污灌面积仅占6%，其余在西北和青藏。污灌导致土壤重金属Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加。淮阳污灌区自污灌以来，金属Hg、Cd、Cr、Pb、As等就逐渐增高，1995~1997年已超过警戒级。太原污灌区的重金属Pb、Cd、Cr含量远远超过其当地背景值，且积累量逐年增高。污灌是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。然而，污灌所导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起足够的重视，污灌废水的质量必须严格控制在国家灌溉水质标准内。3、 肥料和农药施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥，都可以导致土壤中重金属的污染。一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之,，氮肥和钾肥含量较低，但氮肥中铅含量较高，其中As和Cd污染严重。经过对上海地区菜园土地、粮棉地的研究，施肥后，Cd的含量从0.134mg/kg升到0.316mg/kg，Hg的含量从0.22mg/kg升到0.39mg/kg，Cu、Zn增长2/3。通过新西兰50a前和现今同一地点58个土样分析，自施用磷肥后，镉从0.39mg/kg升至0.85mg/kg。在阿根廷由于传统无机磷肥的施入，进而导致土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染。大量使用含有重金属的农药也是造成土壤金属污染的一个重要原因，例如果园土壤中Cu的累积主要来自于长期使用含Cu农药的后果。4、 采矿和冶炼金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等，可以被酸溶出含重金属离子的矿山酸性废水，随着矿山排水和降雨使之带入水环境（如河流等）或直接进入土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。这在我国南方地区表现的尤为突出。1989年我国有色冶金工业向环境中排放重金属Hg为56t，Cd为88t，As为173t，Pb为226t[27]。矿山酸性废水重金属污染的范围一般在矿山的周围或河流的下游，在河流中不同河段的重金属污染往往受污染源（矿山）控制，河流同一污染源的下段自上游到下游，由于金属元素迁移能力减弱和水体自净化能力的适度恢复，金属化学污染强度逐渐降低。而在同一个地区，土壤中重金属污染物的来源可能是单一的也可能是多样的。通过研究徐州荆马河区域土壤重金属污染的成因中指出：Cr、Cu、Zn、Pb是由垃圾施用引起的，As是由农灌引起的，Cd是由农灌和垃圾施用引起的，Hg是各种途径都具备。通过对山东省耕地重金属元素污染状况的研究说明，工业快速发展地区铅高于农业环境，铅与距公路远近有关。乡镇企业技术、设备落后，原材料利用