（土壤学专业论文）砖红壤铅污染修复技术研究.pdf

摘要 本研究采用网室砂培试验和盆栽试验，以海南花岗岩砖红壤为供试土壤，剑麻为 供试材料。初步探讨了剑麻在铅污染土壤修复实践中的应用前景，同时研究了施用钙 镁磷肥、e d t a 和壳聚糖对铅污染土壤中剑麻生长、重金属积累特性、生物有效性以及 对土壤理化性质的影响，进一步研究了铅与各种添加剂对剑麻生理生化指标的影响， 以期为深入研究剑麻对铅的耐性和富集的分子机理以及铅污染土壤的植物修复技术 的应用等提供科学依据和理论基础。本研究结果如下： l 、砂培条件下，p b 处理浓度在0 1 3 0 0 i n g k g 范围内，p b 对剑麻生长具有一定 的促进作用，到处理浓度为3 2 0 0 m g k g 时，剑麻长势开始变弱，表现为生物量下降显 著。本实验中最高浓度为1 5 9 0 0 m g k g ，但没有达到致死浓度。即呈现了低促高抑现象， 即该条件下剑麻的耐性临界值为1 3 0 0 m g k g 。 2 、土培条件下，剑麻即使在铅浓度高达2 5 0 0 m g k g 的土壤上仍能正常生长。铅 浓度在5 0 0 0 m g k g 时，剑麻根系明显减少、变黑，即剑麻在土培条件下对铅的忍耐浓 度为2 5 0 0 m g k g 。整个处理范围内，在5 0 0 0 m g k g 处理水平时剑麻的地上部铅含量和 根系铅含量分别是空白对照的1 7 0 6 和3 3 8 5 倍，其吸附铅的潜力显著高于超积累植 物东南景天。这也说明剑麻是一种具有耐铅和富集铅能力的植物。以植物t m t ( 重金 属迁移总量) 来判断富集植物对p b 污染土壤的修复潜力。在本试验条件下，剑麻的 迁移总量最高为1 2 3 2 m g p l a n t ，因此具有良好的修复潜力。 3 、盆栽试验研究表明，钙镁磷肥、壳聚糖、e d t a 三种添加剂及其不同用量对铅 污染土壤中剑麻生物量均无不良影响。钙镁磷肥和壳聚糖对剑麻增产效果最为明显。 在低水平处理上( 2 5 0 0 m g k g ) ，添加低量钙镁磷肥提高植株鲜重效果与对照相比最 显著，而在高水平处理( 5 0 0 0 m g k g ) 上则是添加高量钙镁磷肥效果最好。施入壳聚 糖也能改善剑麻的生长，5 0 0 0 m g k g 铅处理水平下，壳聚糖施入4 9 k g 时，相对产量 达到最大值，为2 2 4 3 。与钙镁磷肥的施入相比较，剑麻相对产量略低。e d t a 添加 浓度在l 唧o l k g 3 m m 0 1 k g 范围内能促进铅污染土壤中剑麻生物量的提高，随着e d t a 施加浓度的增大，剑麻生物增长量呈现减少的趋势。剑麻未出现任何毒害症状，说明 剑麻对铅污染土壤有一定的耐性。 4 、不同添加剂对剑麻吸收铅的影响不同，比较剑麻茎叶对铅的吸收，e d t a 处理 和壳聚糖处理差异不大，都远大于钙镁磷肥处理。比较剑麻根系对铅的吸收，e d t a 壳聚糖 钙镁磷肥。综合来看，以高量钙镁磷肥对重金属毒性降低效果最为明显， 相反高量e d t a 对提升剑麻对重金属铅的吸收效率最为明显。 5 、土壤中重金属与添加剂之间存在的交互作用而导致重金属在剑麻茎叶和根系 中的积累和分布存在差异。与对照相比，施用钙镁磷肥提高了土壤p h 值，降低土壤 中有效态重金属含量，从而显著抑制了铅向剑麻茎叶的转移，增产效果达到显著的水 平。外源的e d t a 对土壤p h 的影响较小，e d t a 处理对提高重金属有效态影响最大，壳 聚糖处理对重金属有效态有一定的降低效果。 6 、添加钙镁磷肥降低了土壤中铅的生物有效性，壳聚糖使土壤交换态铅均有降 低趋势，e d t a 的加入促使土壤中交换态铅增加。钙镁磷肥添加量为6 9 k g 时，交换态 铅含量达最低，碳酸结合态铅含量均降低，铁、锰氧化物结合态含量变化幅度不大。 铅处理水平为2 5 0 0 m g k g 时，交换态铅随壳聚糖添加量的增加分别是对照的6 5 7 5 、 6 2 9 2 、5 1 8 0 。处理水平在5 0 0 0 m g k g 时，壳聚糖添加量在4 9 k g 时，其交换态 铅含量最低，是对照的7 0 3 1 。其碳酸盐结合态增加幅度大，其他形态的变化幅度 不大。随e d t a 添加量的增加，低、高浓度铅处理下的交换态铅含量均增加，且e d t a 添加量为6 姗0 1 k g ，其交换态铅的含量最高，分别是对照的1 7 5 和1 6 4 倍。 7 、土壤铅污染对剑麻生理生化活动产生影响，表现为剑麻体内叶绿素含量显著 减少，m d a 积累量增加，s o d 酶活性均呈先上升后下降的变化趋势。三种添加剂对剑 麻s o d 酶活性都有激活的趋势。剑麻叶绿素含量随钙镁磷肥的增加而增加，s o d 活性 呈上升趋势，总体变化不大，m d a 呈下降趋势；剑麻叶绿素含量随壳聚糖的增加呈先 上升后下降的趋势，在添加量为2 9 k g 时达到最大值，s o d 活性呈现先升后降，：m d a 呈先升后降趋势；添加e d t a 后，加入量为6 衄o l k g 时，剑麻m d a 含量最高，对叶片 的伤害最大，其s o d 活性在1 舳o l k g 时呈现最大值。综合来看，用于海南省铅污染 土壤以及铅锌尾矿污染土壤区域最佳的化学植物组合修复模式，即钙镁磷肥( 6 9 k g ) + 剑麻、壳聚糖( 2 9 k g ) + 剑麻和e d t a ( 1 咖o l k g ) + 剑麻组合模式，能使剑麻在重 金属污染土壤治理中有较好够取得良好的生态效益与经济效益。 关键词：剑麻钙镁磷肥壳聚糖e d t a 铅污染砖红壤 a b s t r a c t 。i h er e s e a r c hw a sc 删e do u tb yt b em e t l l o d so fs o i lc u l n l r ea n ds a n dc m t u r ci n 铲e e n - h o u s e h a i n a i l 研a i l i t i cl 踟s o l 觚ds i s a l ( a g a v es i s a l a n ap e 仃i n ee xe n g e l i l l ) 眦e s t u d i e d 、析t l lh y d r o p o m c ，t 0s t l l d y 也ee 任e c t so ft l l r e e a d d i t i v e s ( c a l c i l l i i l m a g n e s i 唧 p h 0 s p ha _ t e ， c l l i t o s 觚a n d e n l y l e n e d i a m j n e t e 仃a c e t i c a c i d ( e d t a ) o n t 1 1 e 舯w c l l ， b i o a v a i l a b i l i 饥p h y s i c s c h e m i c a l 锄dh e a v ym e t a l ( p b ) a c c 啪u l a t i o nc h a r a c t e l 7 so f 伊o 、no n m es o i lc 彻t a m i n 砷e db yl e a d t 0e l u c i d a t em ec h a r a c t i m s t i c so fp bt o l e r a n c e 趾d a c c u r n u l a t i o n 试t 1 1 es i s a l as 嘶e so fc h e 武c a l ，b i o c h e m i c a la n a l 妒ct e c b i l i q u e sw e r eu s e d t 0s t u d yt h ea b s o q ) t i o n ，d i s t r i b u t i o no fp ba tc e l l m a ra i l ds u b c e l l u l a ri i lp l a n t ，e s p e c i a l i yi n m ec e uw 2 l l lf r a c t i o l l s ，a sw e l li t sa p p l i c a t i o nt op h y t o r e m e d i a t i o n t h em 句o rr e s u l t sw e r e s u n u n a r i z e da sf o u o 、s ： 1 i n l es a l l dc u l t i 】r ee x p e r h e 蝇l er e s u l t si n d i c a t e dm a tm e 印p l i c a t i o no fp ba tl o w e r c o h c e n t r a t i o n s ( o 1 3 0 0 m g l 【曲a p p e a r e dt 0r e s m t i 1 1as l i g h ti n c r e 嬲e 证g r o 、玑ho fs i s 2 l 1 a n dl e a dt 03 2 0 0 m g l ( g ，m eg r o w mo fs i s a lb e c a n l ew e a k ；e s p e c i a l l yi t sw e i 咖w 嬲 d e c r e a s e da p p a r e n t l y i i l 吐l i s 咖d xt 1 1 el l i 曲e s tl e a di s15 9 0 0 m g l ( g ，b u tt 1 1 es i s a lw a l sn o t d e a d t l l er e s u l t ss h o w e dl o wc o n c e n 仃a t i o np bc o u l de n h a i l c et l l eg r o w t ho fs i s a l ，b u tm e m o r ep r o d u c t i o ni sd e c r e a s e d ，舔也ec o n c e n t r a t i o no fh e a 、俘m e t a li sl l i g h e r t h e 伽他s h o l df o rg r 0 、v mr e s p o n s et 0e x t e m a lp bw 嬲l3 0 0 m g l ( gf o r 廿l es i s a l 2 t h es o i lc u l t u r ee x p e r i m e n tw 嬲c o i l d u 鼬e dt 0i n v e s t i g a t et h ef e a u s i b i l i 够o fu s i n gm es i s a l f o rt h er e m e d i a t i o no fp bp o l l u t e ds o i l s t h es i s a lc o u l dg r o wo nm es o i l ss u p p l i e dp b 、】 r i t l l2 5 0 0 m g l ( g ，w l l i l et h e 伊o w t i lo fs i s a l sw e r eo b v i o u s l yr e s ”a i 】da t5 0 0 0 t = 1 9 瓜go f 1 e a d ，w m c hm er o o tb e c o n l i n gd a r k 砒l do b v i o u s l yd e c r e a s e d t h ea _ b s o r p t i o n 锄o u mo f p b 试s h o o t sa n dr o o t sa tt h el e a dc o n c e n 舡a t i o no f5 0 0 0 m 眺g ，m eq 啪m i 哆、v 船1 7 0 6 a i l d3 3 8 5t i m e sm o r em a nt l l a to fc k r e s p e c t i v e l y s i s a lh a dm ep o t e n t i a lr e m e d i a t i o no f p b p o l l u t c ds o i l ，植c hs u 印a u s s m a na c c u 妇眦l a t i n g e c o t y p e s o fs e d u ma l 行e d i i h a n c e a b o v es t u d ya l s os h o w e dt l l a ts i s a lw 2 l sap b - t o l e r a n ta n dp b - a c c u m u l a t i n g e c o t y p e a c c o r d i n gt 0t o t a lh ea 眄m e t a l 仕a i l s l o c a t e d ( t m t ) 0 i s i s a ld e c i d e t 0t l l e p o t e n t i a jo fs i s a li i lp bp 0 1 l u t e ds o i l i i l 让i es o i lc u l t u r ee x p e r i m e n t ，s i s a l st 】tr e a c h e d t o t l l e1 2 3 2 m g p e r p l 锄t 3 a d dt od i 岱：r e n td o s e so ft h en u e ea d d i t i v e si i lp bp o l l u t e ds o i l ，m e r ew 嬲al i t t l ee 日e c t s o fb i o m a s so fs i s a l 缸o u 曲t h ee x p e r i i l l e n tc u h i v a t e di i lap o t n ee 髓c to f c a l c i u r n m a g n e s i u i np h o s p h a t ea i l dc l l i t o s a no np bc o n t a n l i n a n ts o i l sm a t 掣o ws i s a lw 嬲 t l t 也eb e s t a d d i n gl o wc a l c i 啪- m a 印e s i 啪 p h o s p h a t ec o u i di n c r e a s e龇p r o d u c t i o n s 1 肿士- c a n n yc o m p 狮dt h ec o m p 撕s o na tt 1 1 el e a dc o n c 咖r a t i o no f 2 5 0 0 m g l ( w h i l et l l e e l j f e c t so fb j 曲c a l c i 眦。n 鹕n e s i 啪p h o s p h t e w e r eb 言n e f 撇m eo m e r s ，a tl e a d c 0 眦e n t r a t i o no f 5 0 0 0 m g l 【g c 1 1 i t o s a l lc o u l d a l s o 。p r o m o t et 1 1 e酎o w mo f = s i s a l s 1 比a n n e n t 谢t h5 0 0 0 m g 他p b p l u s4 眺gc h i t o s a ns i 鲥f i c 觚t l yi i l c r e a s e d l ep r o d u c t i o n o f s l s a l ， a n d u p t 0 2 2 4 t h a i l c o l p a r i s o n i t sb i o m a s s l e s st h a l la d dt 0 c 甜c 1 啪- m a g n e s i 啪p h o s p h a t e e d t ac a np r o m o t e 鲫毗o fs i s a la t1 3 m m o 胜go f l e a dmp bc o n t a m i n 姐ts o i l s b u t 廿l e g r o w t ho fs i s a j sw a sr e s 仃a i n e dw 1 1 i c h p a s s 3 姗o i l ( go fi e a d h o w e v e r ，s i s a lh a dn o t 觚yp o i s o ns y m p t o m n e r e f o r e ，s i s a lh a d t o l a 孤l c e 血p bc o n t a m i l l a t es o i l 4 t h ee 仃e c t s f o r a b s o 删o np bo fs i s a l 、v a sd i 疏r e n t 、析t l ld i 恐r e n t a d d i t i v e s p b a c c 啪u l a t l o nb ys i s a ls h o o t s 、v a so b v i o u sm 曲e ri nm ee d t aa i l d c 衄o s a l lt l l a n c a 王c 1 啪。m a g n e s i 啪p h o s p 址屺a tv a r i e dp bl e v e l s i na d d i t i o l l ，a d d i t i v ec o u l di n c r e a s e t l l e u p t a k eo fp bi np l 趾tr o o t s ，觚dt l l e i re 疏c t0 r d e r w a se d t a 出t o s a i l c a j c l 啪。m a g n e s i 啪p h o s p h a t e n l er e s u l t ss h o w e dm a tm em a x i m 砌锄。呲0 f p b s 唧t i o n0 ne d t a ，c 甜c i 啪- m a g n e s i u n lp h o s p h a t ec o u l de 疏c t i v e l yr e l e a s e 龇t o x i c i t y d u et 0d e c r e a l s i n gm e u p t a k eo f p b 。 5 t h ee 能c to fa d d i t i v eo na 河1 a b i l i t ) ，o fp bi n t e r a c t i o nt e s t s h ls o i lw a sd i 腩r e n t 舶m s l s 砒c 烈c l u m - 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m a 弘e s i u mp h o s p h a t e ；c 1 1 i t o s a n ；e d l a ；p bc o n t a l n i n a t e ds o i l ； g r a i l i t i cl a t o s o l v 海南大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结 果由本人承担。 论文作者签名：， 良柳参 日期：矿8 年 ， 加够日 学位论文版权使用授权说明 本人完全了解海南大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权海南大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属海南大学。 保密论文在解密后遵守此规定。 论文作者虢韵、柙参 导师签名f 禾勿卒 日期：7 和8 年多月0 日日期：叫年多月妒日 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提 交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中规定享受相关权益。显童 迨塞逞銮压造唇! 旦圭生；旦= 生；旦三生蕉盔。 论文作者签名：体枷甲迄 日期：忸8 年么月龟日 导师签名： f 奔右手 日期：净多月牛日 1 前言 铅在人类文明史中发挥着重要的作用。几千年来人类对自然资源的不断开发和利 用，加上工业的发展，造成了日益严重的全球性铅污染。由于铅普遍存在于自然环境 中，绝大多数生物体均或多或少存在一定数量的铅，人体吸收的铅超过一定水平就会 引起对健康的危害。铅中毒的临床症状表现为贫血，便秘，腹痛，呕吐以及食欲减退 等，铅对人体多种组织器官产生危害，可以造成中枢神经损伤，严重的可导致脑病； 引起血管痉挛，血压升高，增加脑溢血的发病率；抑制血红蛋白的产生，导致贫血， 可致肾脏功能衰退和肾脏病变；对生殖系统也有毒性作用，使男性生育能力下降，女 性流产，早产或死产率增加；影响婴幼儿智力和体格的发育。近年来有关研究主要集 中铅的生殖毒性作用以及对儿童健康的影响方面( 李华斌，1 9 9 9 ) 。 铅在人体内的总量不能直接测量，但血铅可反映出人体对铅的吸收情况，1 9 9 1 年美国国家疾病控制中心制订儿童铅中毒诊断标准为血铅水平超过或等于1 0 0ug l ， 不管是否有相应的临床表现和其它血液生化变化。这一标准在第一届世界儿童铅中毒 预防大会( w a s h i n g t o nd c u s a ，1 9 9 4 ) 上为来自3 0 多个国家和地区的学者和官员进 一步认定，正陆续被世界各国采纳。成人血铅正常值应低于4 0 0ug 几，超过这一水平 时即认为体内吸收了过量的铅。美国疾病控制中心建议，当人体血液中的含量为1 0 0 1 5 0ug l 时，就必须进行治疗。综上所述，铅对人体的危害是相当严重的，应予以足 够的重视。 人体中的铅有多种来源和通路，这些来源和通路可因生活地区的不同而异。人类 开采铅矿和使用铅制品已有数千年的历史。工业生产中的铅污染，一方面通过金属开 采、冶炼及金属制品生产等企业构成污染源，以铅尘、铅烟污染周围环境、危害周围 人群。大气中含铅尘粒可以直接降落到地面，或是含铅废渣堆集在地面，或因含铅污 水，污泥作肥料使用，都可使土壤遭受铅的污染。空气中的铅通过远程、近程传输沉 降最终进入土壤，因而可以说现在世界上已很难找到土壤中铅含量免受人类活动影响 的一片“净土”。考虑到铅对人体的危害性以及土壤铅污染的普遍性和严重性，如何 修复铅污染土壤，己成为世界各国科学家的研究热点。 本部分就土壤一植物生态系统中铅的行为特征，植物对重金属的抗性及重金属污染 土壤的修复技术做一综述，为修复铅污染土壤的研究和实践提供依据。 1 1 重金属的概述 1 1 1 重金属的概念 至于什么是重金属，目前尚没有严格统一的定义，在化学中一般是指密度在 4 5 9 c m 3 以上的金属称为重金属，环境科学中主要指生物毒性大的汞、铬、镉、铅、 和类似的砷；另外还有一定毒性的一般重金属，如锌、铜、镍等，目前引起人们关注 和与人类健康密切相关的是汞、铬、镉、铅、砷，因为它们是植物生长不需要的元素、 而且对人体健康危害比较明显( 李天杰，1 9 9 6 ) 。因研究目的和内容的差异，对重金属 的定义有所差别( 贾广宁，2 0 0 4 ；张莉，2 0 0 5 ) 。本文所指的重金属元素为汞、铬、镉、 铅和砷5 个人们比较关注且对人体健康影响比较大的元素，但本文主要研究的是重金 属铅元素。 1 1 2 重金属铅的基本性质及环境背景值 铅是灰白色、软的强度不高的金属，密度为1 l i3 4 9 c m 3 ，溶点3 7 7 ，沸点1 6 2 0 。 新切开的铅有金属光泽，因受空气中氧、水和二氧化碳作用很快变成暗灰色。铅是元 素周期表i v a 族中的元素，原子量为2 0 7 2 ，核电荷和电子数为8 2 ，电子层结构为 ( x e ) 4 f 1 4 5 d 1 0 6 s 2 6 p 2 ，电负性为1 5 5 。铅离子以+ 2 和+ 4 价存在，其正二价氧化态稳定， 正四价氧化态不稳定。不同铅化合物在水中的溶解度不同，硫化铅极难溶于水、硝酸 铅、醋酸铅等易溶于水。 铅在地壳岩石中的平均丰度为1 6 m g 岖，土壤中铅的含量为2 2 0 0 m g k g ，我国土 壤中铅的平均背景值为( 2 6 0 1 2 4 ) m g k g ( 陈怀满1 9 9 6 ) 。在正常情况下，自然界 有铅矿( p b s ) 、c a ( h ：p 0 4 ) ：等，土壤中铅主要是p b ( 0 h ) ：、p b c 0 。、p b 。( c o 。) 。( o h ) ：、 p b 。( p 0 4 ) ：、p b s 等难溶化合物。土壤中铁、锰的氧化物和氢氧化物对铅有强烈的吸附能 力，是控制铅迁移转化及生物活性和毒性的重要因素，土壤p h 的变化也对铅的存在形 态及生物有效性有较大影响。铅是重金属元素之一，是人、动物、植物的非必需元素。 铅是我国古代最先使用的金属之一，在日常生活中用途非常广泛，但也是重要的污染 元素之一( 李天杰，1 9 9 6 ；洪春来，2 0 0 4 ：杨金燕，2 0 0 5 ；陈维新，2 0 0 0 ) 。 1 1 3 土壤重金属的生物有效性 土壤重金属生物有效性是指重金属能对生物产生毒性效应或被生物吸收的性 质，包括毒性和生物可利用性( 郭明新，1 9 9 8 ) 。 1 1 3 1 土壤中重金属的形态及生物有效性 土壤中重金属的赋存形态决定其在土壤中的迁移性、生物可利用性以及毒性。大 2 多数研究工作者在进行土壤中重金属形态分析时，仍以t e s s i e r ( at e s s i e r ，1 9 7 9 ) 的 划分方法应用最多，该法将土壤环境中铅赋存形态分为：水溶态( 以去离子水浸提) ； 0 交换态( 如以m g c l ：溶液为浸提剂) ；0 碳酸盐结合态( 如以n a a c h a c 为浸提剂) ； 铁锰氧化结合态( 如以n h ：o h h c l 为浸提剂) ；0 有机结合态( 如以h 。0 ：为浸提剂) ； 残 留态( 如以h c l o - h f 消化，1 ：1 h c l 浸提) 。由于水溶态一般含量低，又不容易与交换 态区分，因此将水溶态合并到交换态之中。 土壤中重金属元素各形态的生物有效性互相相通，根据各形态生物利用性的大小 归类，分为可利用态、潜在可利用态和不可利用态。可利用态一般是交换态，这种形态 的重金属元素容易被生物吸收；潜在可利用态包括碳酸盐态、铁锰氧化物结合态和有 机结合态，它们是可利用态重金属的直接提供者，当p h 值和氧化还原条件改变时碳酸 盐结合态和铁锰氧化物结合态，也容易被生物吸收，有机结合态不易被生物吸收；不 可利用态一般是指残留态，一般对生物无效( 李天杰，1 9 9 6 ：崔妍，2 0 0 5 ) 。 1 1 3 2 影响土壤重金属生物有效性的因素 影响土壤重金属元素生物有效性的因素较多，研究表明( 孟昭福，2 0 0 4 ；杨金燕， 2 0 0 5 ；堂爱安，2 0 0 0 ) 在不同的土壤环境条件下，包括土壤类型、土地利用方式、土 壤的基本理化性质、植物类型等因素的差异，都可以影响土壤重金属的生物有效性， 从而导致作物对重金属吸收的差异。 1 ) p h 就决定土壤重金属的生物有效性而言，土壤的p h 具有重要的地位。土壤 p h 是反映土壤酸碱度的指标，也是土壤重要的化学性质。土壤p h 的变化将影响土壤 重金属化学形态的变化和重金属的迁移转化，从而影响重金属元素的生物有效性。 s a u v e 等( s a u v es ，1 9 9 7 ) 对8 4 种铅污染土壤进行分析后认为，水溶态铅与土壤铅含量 和土壤溶液p h 呈直线相关，证明了p h 是决定土壤溶液p b 2 + 的重要因素之一。m a r t i n e z 等( m a r t i n e zc e ，2 0 0 0 ) 认为当土壤溶液p h z n p b ( 杨志新，2 0 0 1 ) 。 1 3 5 对土壤生化过程的影响 1 3 5 1 重金属对土壤有机残落物降解作用的影响 土壤有机残落物的降解主要是通过土壤有机质矿化、土壤有机物的氮化、硝化与 反硝化等作用完成的。实验表明，重金属能抑制土壤有机残落物的降解，如铬能抑制 土壤纤维素的分解，当c r 6 + 浓度为5 m g k g 时，可抑制纤维素分解速率的3 6 ；当浓度 大于4 0 m g k g 时，纤维分解在短时间内全部受到抑制，铬的价态不同，毒性差别较大。 1 3 5 2 重金属对土壤呼吸代谢的影响 土壤中的重金属对土壤呼吸强度有一定的抑制作用，其中砷对呼吸抑制作用最 1 0 强。通过研究证明，土壤呼吸作用强弱意味着该土壤系统代谢旺盛与否，呼吸作用的 强弱与微生物数量有关，也与土壤有机质水平、n 和p 的转化强度、p h 值、中间代谢产 物等因素有关。 1 3 5 3 重金属对土壤氨化和硝化作用的影响 土壤中的重金属能抑制土壤的氨化和硝化作用。通过试验表明，土壤中镉的浓度 越高，土壤氮化和硝化作用越弱( 郑世英，2 0 0 2 ) 。 重金属对土壤生态系统的影响是比较复杂的，不仅是某一因素具有影响，而是对 土壤生态系统的所有因素都有影响，土壤生态系统重金属浓度、含量、不同的重金属 元素、对土壤生态系统的影响都不一样。 1 3 6 对人体的危害 重金属不仅影响土壤生态系统的正常生长发育，更重要的是重金属通过食物链进 入人体，严重的影响到人体健康，重金属进入人体，可与蛋白质、酶等发生强烈的相 互作用，积累在人体的某些器官中，破坏正常生理机能，导致病理改变，甚至危害生 命的化学元素，它可以导致人体致癌、慢性中毒j 致突变、致畸形，严重时还会导致 人死亡。最明显的是2 0 世纪5 0 年代的“八大公害事件”中有两种是由重金属( c d 、h g ) 引起的。 铅( p b ) ：铅是重要的污染重金属元素之一，铅的毒性在甲田善生的重金属毒性 表中居第3 位( 甲田善生，1 9 8 4 ) 。铅和铅的化合物都有毒，早在罗马帝国时代就开始 有记载( 李光辉，1 9 9 0 ) 。研究表明( 肖素荣，2 0 0 4 ) 当血铅浓度达到一定浓度时，大脑 皮质的兴奋和抑制过程紊乱，大脑对内脏活动的调节出现障碍，就会表现出头晕、头 痛、疲乏、记忆力衰退及失眠等神经衰弱症状；铅还能导致神经纤维功能缺陷，引起 末梢性周围神经炎，出现感觉和运动障碍。铅破坏血液造血系统，引起机体产生贫血 ( s t e p h e njk o p p ，1 9 8 8 ) 。铅损伤交感神经节细胞，引起动物神经紊乱，使消化道平 滑肌、肠系膜血管发生痉挛，出现腹绞痛、胃肠道出血、局部贫血、溃疡等症状；铅 与胃肠道h 。s 结合使其失去促进胃肠道蠕动作用，造成胃肠运动无力，出现食欲不振、 顽固性便秘等症状。铅对生殖系统的影响也早有研究。美国科学家一项最新研究发现， 铅污染可能造成男性不育( h a r r e ycg o n i c k ，1 9 9 8 ；v a z i r ind ，1 9 9 9 ) 。研究( m k u r s a d t u r k d o g a n ，2 0 0 2 ) 表明铅与癌症发生率也呈明显正相关。 镉( c d ) ：c d 是严重性污染元素，对于生物和人体是非必须元素，镉对机体的毒 性作用，主要是它取代体内一些含锌酶中的锌，从而损害需锌激活的酶系统。镉经消 。 1 1 化道进入人体后，大部分存在肝和肾，引起肾脏损坏。人若长期饮用被镉污染的水和 食用含镉量较高的食物，会引起慢性中毒，出现骨软化，让人瘫痪，得“骨疼病”， 急性中毒可使人呕血、腹痛、最后导致死亡。 汞：对人主要危害神经系统，使脑部受损，造成“汞中毒脑症 引起的四肢麻， 运动失调、视野变窄、听力困难等症状，重者心力衰竭而死亡，中毒较重者可以出现 口腔病变、恶心、沤吐、腹痛、腹泻等症状，也可对皮肤粘膜及泌尿、生殖等系统造 成损害。 铬c r ：对皮肤、粘膜、消化道有刺激和腐蚀性，致使皮肤充血、糜烂、溃疡、鼻穿 孔，患皮肤癌。可在肝、肾、肺积聚。 砷a s ：慢性中毒可引起皮肤病变、神经、消化和心血管系统障碍，有积累性毒性作 用，破坏人体细胞的代谢系统( 李天杰，1 9 9 6 ；傅柳松，