（环境工程专业论文）武汉市土壤重金属积累特征及其镉污染化学调控研究.pdf

独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 签名：勤逝日期：丛f 丛。圣f 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、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。本人授权武汉理工大学可以将本学 位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学 认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社 会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：童邀j 导师( 签名) ：狃日期：丝! ! ：皇：! ! 摘要 随着农药和化肥施用量的不断增加，工矿废弃污染物排放的日益加剧，含 重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染，导致农作物产量 和质量的下降，并通过食物链危害人类的健康。弄清区域土壤重金属污染现状 及其合适修复技术的应用，已日益为确保农产品和产地环境安全所必需。化学 调控法具有经济、方便、对土壤理化性状影响小等优点，对重金属污染土壤的 修复是一种行之有效的方法。本研究采用实地取样分析与室内模拟培养试验相 结合的方法，评价了武汉市土壤6 种重金属积累与污染现状，在明确各类调控 剂对镉土壤浸出毒性影响的基础上，研究了钝化效果最好的2 种典型调控剂对 污染土壤中镉形态的影响，最后从吸附机理方面初步探讨了海泡石和草炭对镉 的钝化机制，并研究其对养分磷的吸附特性。取得的主要结果如下： ( 1 ) 城区土壤中h g 、a s 、c d 、p b 、c r 和c u 6 种重金属平均含量均高于 城郊。城区土壤中h g 、p b 和c d 积累明显，分别超过其背景值1 8 6 1 ，8 3 2 和7 6 6 ，并集中在交通区，工业区和公园区这3 大功能区；而城郊土壤中h g 、 c d 、p b 和c u 积累明显，其中最突出的是林地土壤h g ，比相应背景值高2 6 6 8 ， 除林地土壤a s 超过背景值1 3 8 9 b ，蔬菜地、旱地和水田这3 种利用方式下土 壤中的a s 和所有城郊土壤中c r ，其含量均在湖北省土壤背景值之下。 ( 2 ) 武汉市土壤中6 种重金属的单项污染指数都小于0 7 ，其中c d 污染 指数最大，其次为a s 、h g 、c u 、c r 和p b ；城区各功能区和城郊不同利用方式 下土壤的综合污染指数均小于0 7 ，处于清洁无污染状态。 ( 3 ) 对c d _ 3 0 m g k g 和c d = 6 0 m g k g 的酸性土壤投加各类调控剂后，钝 化效果最优的为草炭和钙镁磷肥，其最高钝化率分别达1 9 2 和3 8 4 ；而石 灰的调控效果最差，未表现出钝化效果，却增加了c d 浸出量，最高增幅达 9 9 6 ；对碱性土壤来说，钙镁磷肥的调控效果最佳，其钝化率最高可达7 2 5 。 总体来看，对c d 污染土壤，无论是酸性还是碱性，调控效果最好的两种调控 剂均是钙镁磷肥和草炭，且对同一污染程度土壤，这两种调控剂对c d 的钝化 率均为碱性土壤优于酸性土壤。 ( 4 ) 在c d 为3 0 m g k g 的土壤中投加钙镁磷肥或草炭后，在2 8 天的培养 期内，酸性土壤中有效态c d 含量总体上呈降低趋势，而在第7 天至第1 4 天出 现含量增加的现象；对于c d 为3 0 m g k g 碱性土壤，投加钙镁磷肥或草炭后， 从第0 天至第2 8 天，其有效态c d 含量一直呈明显降低趋势，而c d 为6 0 m g k g 的碱性土壤，从0 天至第7 天，土壤有效态c d 含量显著降低，第7 天后至培 养结束，土壤有效态c d 含量变化不明显。从培养前后土壤中各形态c d 占总 甍 鼍 c d 的百分比数值来看，随着草炭投加量增加，土壤有效态、无机结合态和残留 态所占的百分比数值均呈降低趋势，而有机结合态的比例数值则增加了；钙镁 磷肥投加量对土壤c d 形态的影响则不同，土壤中有效态、无机结合态的百分 比数值随钙镁磷肥投加量的增加均降低，有机结合态的变化并不明显，残留态 的百分比数值则显著增加。钙镁磷肥为8 投加量对c d 为6 0 m g k g 碱性土壤 的调控效果最佳，其残留态的百分比数值高达4 9 4 。 ( 5 ) 海泡石和草炭对c d 2 + 和p 的吸附符合l a n g m u i r 和f r e u n d l i c h 吸附等 温式。草炭对c d 2 + 的饱和吸附量为1 7 3 2 m g g ，明显大于海泡石的饱和吸附量 5 6 1 m g g ；二者对c d 2 + 的吸附量均随着c d 2 + 浓度的增大而增大，其吸附率呈现 降低趋势。海泡石和草炭对磷的吸附量均随着p 0 4 孓浓度的增大而增加，草炭比 海泡石更易吸附磷。草炭对p 的饱和吸附量为1 3 3 m g g 高于为0 8 3 m g g 的海 泡石。 ( 6 ) p h 是影响海泡石和草炭吸附c d 和p 的主要因素。草炭对c d 的吸附 量随着p h 值的增大而增大，海泡石则先降低后增大，在p h = 6 时最低，为 4 0 6 m g g 。草炭对p 的吸附量随着p h 值增加而略微增加，由0 2 9 m g g 增加到 0 3 0 r a g g ：而海泡石对p 的吸附量随着p h 值的增大而减小，由0 2 8 m g g 降到 0 1 l m g g 。 关键词：重金属，土壤，镉，化学调控，武汉市 i a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s eo fa 妒c u l t u r a lp e s t i c i d e ，c h e m i c a lf e r t i l i z e rc o n s u m p t i o na n d i n d u s t r i a la n dm i n i n gw a s t e , c o n t a m i n a t i o n sc o n t a i n i n gh e a v ym e t a l sh a v ee n t e r e d i n t ot h es o i lt h r o u g hv a r i o u ss o u r c e sw h i c hc a u s es e r i o u sp o l l u t i o n , d e c r e a s e d a g r i c u l t u r a lp r o d u c tq u a l i t ya n dy i e l d ，a n dp r o d u c ea d v e r s ee f f e c t so nh u m a nh e a l t h t h r o u g ht h eb i o l o g i c a lc h a i n c o g n i z a n to fr e g i o n a ls o i lh e a v ym e t a lp o l l u t i o ns t a t u s a n d a p p r o p r i a t er e p a i rt e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n s ，h a si n c r e a s i n g i y t oe n s u r e a g r i c u l t u r a lp r o d u c t sa n dp r o d u c i n ga r e ac o n d i t i o n sn e c e s s a r yf o rs e c u r i t y c h e m i c a l c o n t r o l l i n gm e t h o dh a st h ea d v a n t a g eo fe c o n o m y , c o n v e n i e n c e ，t ol i t t l ee f f e c to n p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fs o i la n ds oo n r e m e d y i n gt h eh e a v ym e t a l c o n t a m i n a t e ds o i l sw i t ht h i sm e t h o di sak i l l do fe f f e c t i v em e t h o d t l l i ss t u d ya d o p t s f i e l ds a m p l i n ga n a l y s i sa n di n d o o rs i m u l a t i o nt r a i n i n gm e t h o d ，e v a l u a t e dm e t a l a c c u m u l a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fw u h a nc i t y o nt h eb a s i so fc l e a ra l lk i n d so fc o n t r o l a g e n to nc a d m i u ms o i li n f l u e n c e so ft h el e a c h i n g - o u tt o x i c i t y , is t u d i e dt w ot y p i c a l c o n t r o la g e n te f f e c to fc a d m i u mf o r mo nt h ec o n t a m i n a t e ds o i l f i n a l ，id i s c u s s e d s e p i o l i t ea n dp e a to nc dp a s s i v a t i o ne f f e c t m e c h a n i s mf r o mt h ea d s o r p t i o n m e c h a n i s ma s p e c t s ，t h e ns t u d i e ds e p i o l i t ea n dp e a ta d s o r p t i o np h o s p h o r u s ( p ) c h a r a c t e r i s t i c s t h em a i nr e s u l t so b t a i n e da sf o l l o w s ： ( 1 ) 1 1 1 ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so fh g , a s ，c d p b ，c ra n dc ui nt o p s o i lf r o m u r b a nd i s t r i c t sw e r ea l lh i g h e rt h a nt h o s ef r o ms u b u r b s h g , p b ，a n dc dc o n t e n t si i l u r b a nt o p s o i l sa c c u m u l a t e ds i g n i f i c a n t l y , e s p e c i a l l yi l lt r a f f i ca r e a s ，i n d u s t r i a ld i s t r i c t s a n dp a r kd i s t r i c t s ，a n dt l l e i ra v e r a g ec o n t e n t se x c e e d e dc o r r e s p o n d i n gs t a n d a r dl e v e l s 18 6 1 ，8 3 2 a n d7 6 6 ，r e s p e c t i v e l y t h ec o n t e n t so fh g 。c d ，p b ，a n dc ua l s oh a d s i g n i f i c a n ta c c u m u l a t i o ni l lw u h a ns u b u r bs o i l s a m o n gt h es u b u r bs o i l s ，t h ea v e r a g e c o n t e n to fh gi nw o o d l a n ds o i l se x c e e d e di t ss t a n d a r dl e v e l2 6 6 8 b e s i d e sa si n w o o d l a n dw h i c he x c e e d e db a c k g r o u n dv a l u e1 3 8 ，t h ec o n t e n t so fa si nv e g e t a b l e f i e l d ，d r yl a n d ，a n dp a d d ys o i l s ，a n dc ri na l ls u b u r b a ns o i l sw e r ea l ll o w e rt h a nt h e b a c k g r o u n dl e v e lo fh e a v ym e t a l si nt o p s o i l so fh u b c ip r o v i n c e ( 2 ) t h ep o l l u t i o ni n d e x so fh g , a s ，c d ，p b ，c r , a n dc ui ns o i l so fw u h a nw e r e a l ll e s st h a n0 7 c dp o l l u t i o ni ns o i l sw a sm o s ts e r i o u s ，f o l l o w e db ya s ，h g , c u , c r , a n dp b c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ns h o w e dt h a ts o i lp o l l u t i o ni n d e xw e r ea l ll e s st h a n 0 7f r o mb o t hv a r i o u su s et y p ei ns u b u r b sa n dd i f f e r e n tf u n c t i o nd i s t r i c t si nu r b a n , w h i c hi n d i c a t e dt o p s o i l si l lw u h a nk e p tt h ec l e a nn o n - p o l l u t i n gc o n d i t i o n ( 3 ) a d da l lk i n d so fc o n t r o la g e n to nc d = 3 响眺ga n dc d = 6 0 m e c k go fa c i d i c s o i l ，t h eb e s tp a s s i v a t i o ne f f e c t st om o d e r a t ea n ds e v e r e l yc o n t a m i n a t e da c i ds o i lw e r e p e a ta n dc a l c i u mm a g n e s i u mp h o s p h a t ef e r t i l i z e r , t h eh i g h e s tr a t eo fp a s s i v a t i o nt o 1 9 2 a n d3 8 4 r e s p e c t i v e l y l i m ec o n t r o le f f e c tw a st h ew o r s t ，d i dn o ts h o w p a s s i v a t i o ne f f e c t s ，b u ti n c r e a s e sc do fl e a c h i n gq u a n t i t y , t h eh i g h e s tl e a c h i n gr a t e c o u l dr e a c h9 9 6 p a s s i v a t i o nc dp o l l u t i o no fa l k a l i n es o i lf o rt h eb e s tc o n t r o la g e n t w a sc a l c i u mm a g n e s i u mp h o s p h a t ef e r t i l i z e r , i tc 觚r e a c ht h eh i g h e s tr a t ew a s7 2 5 o v e r a l l ，o nc dp o l l u t i o n ，w h e t h e ra c i d i co ra l k a l i n es o i l ，t h et w ob e s tp a s s i v a t i o n e f f e c t sw e r ec a l c i u mm a g n e s i u mp h o s p h a t ef e r t i l i z e ra n dc o n t r o la g e n tp e a t ，a n df o r t h es a m ep o l l u t i o nd e g r e ea n da d dd o s e so fs o i l ，t h ep a s s i v a t i o nr a t eo ft w oc o n t r o l a g e n to nt h ea l k a l i n es o i lw a sh i g h e rt h a nt h a to fa c i d i cs o i l ( 4 ) a d dc a l c i u mm a g n e s i u mp h o s p h a t ef e r t i l i z e ro rp e a tt oc d = 3 o m g k go fs o i l ， t h ee f f e c t i v es t a t ec dc o n t e n ti nt h es o i lw i t hc o n t r o la g e n tw e r er e d u c e di nt h ea c i d i c s o i li n2 8d a y st r a i n i n gp e r i o d a n di nt h es e v e nd a y st ot h ef o u r t e e nd a y sa p p e a r e d f l u c t u a t i o n s ，t h ec o n t e n to fc dw a si n c r e a s e d f o rc d = 3 o m g k go fa l k a l i n es o i l ， d o s i n gc a l c i u mm a g n e s i u mp h o s p h a t ef e r t i l i z e ro rp e a t m o s s ，f r o m0d a y st o2 8 d a y s ，t h ec o n t e n to fe f f e c t i v es t a t ec dd e c r e a s e do b v i o u s l y w h i l ef o rc d = 6 0 m g k go f a l k a l i n es o i l ，f r o m0d a y st o7d a y s ，t h ec o n t e n to fs o i le f f e c t i v es t a t ec dw a s s i g n i f i c a n t l yl o w e r , f r o me n do f7d a y st ot h ee n do fc u l t i v a t e , t h ec o n t e n to fe f f e c t i v e s t a t ec dd i dn o tc h a n g e ds i g n i f i c a n t l y a sp e a td o s i n gq u a n t i t yi n c r e a s e s ，t h e p e r c e n t a g eo fe f f e c t i v es t a t e ，i n o r g a n i cc o m b i n a t i o ns t a t ea n dr e s i d u es t a t ew e r et r e n d t od e c r e a s e , t h ep e r c e n t a g eo fo r g a n i cc o m b i n a t i o nw a st r e n dt od e c r e a s e w i t h c a l c i u mm a g n e s i u mp h o s p h a t ef e r t i l i z e rd o s i n gq u a n t i t yi n c r e a s e d ，t h ew a t e rs o l u b l e s t a t ea n de x c h a n g es t a t e , i n o r g a n i cc o m b i n a t i o ns t a t eo fc dw e r es i g n i f i c a n t l yl o w e r p r o p o r t i o nt r e n d ，t h eo r g a n i cc o m b i n a t i o ns t a t ed i dn o tc h a n g es i g n i f i c a n t l y , b u tt h e p r o p o r t i o no fr e s i d u es t a t ei n c r e a s i n gs i g n i f i c a n t l y t h el a r g e s tr i s eo fr e s i d u es t a t e w a sa d dc a l c i u mm a g n e s i u mp h o s p h a t ef e r t i l i z e ri ns o i lo fc d = 6 0 m g k g , t h er e s i d u e s t a t eu pt o4 9 4 ( 5 ) s e p i o l i t ea n dp e a tt oc d 2 + a n dpa d s o r p t i o ni s o t h e r mb o t hc o n f o r mt o l a n g m u i ra n df r e u n d l i c he q u a t i o n 叽他s a t u r a t i o no fc d 2 + c o n t a i n e da d s o r p t i o n q u a n t i t yw a s 17 3 2 m g ga n ds i g n i f i c a n t l yg r e a t e rt h a ns e p i o l i t es a t u r a t e da d s o r p t i o n w h i c hw a s5 6 1 m g g b o t hs e p i o l i t ea n dp e a ta d s o r p t i o nq u a n t i t yo fc d 2 + a l la l o n g w i t ht h ei n c r e a s eo fc o n c e n t r a t i o nc 矿，也ep r e s e n ta d s o r p t i o nr a t et r e n dt od e c r e a s e s e p i o l i t ea n dp e a ta m o u n to fp h o s p h o r u sa d s o r p t i o ni n c r e a s e sw i t hp h o s p h o r u si o n c o n c e n t r a t i o n p e a te a s i e rt h a ns e p i o l i t ea d s o r p tp p e a ts a t u r a t e d t h ea d s o r p t i o n q u a n t i t yw a s1 3 3 m g gh i g h e rt h a ns e p i o l i t e s0 8 3 m g g ( 6 ) p hw a sam a i nf a c t o ri ni n f l u e n c es e p i o l i t ea n dp e a ta d s o r p t i o nc da n dp p e a to nc da d s o r p t i o nc a p a c i t yw e r ei n c r e a s ew i t l lp hv a l u ei n c r e a s e w 1 l i l e s e p i o l i t ef i r s t d e c r e a s et h e ni n c r e a s ew i t hp hv a l u ei n c r e a s e ，a d s o r p t i o nw i t h 4 0 6 m g gw a sl o w e s ti np h = 6 p e a to npa d s o r p t i o nc a p a c i t yw a ss l i g h t l yi n c r e a s e w i t l lp hv a l u ei n c r e a s e ，b y0 2 9 m g gi n c r e a s et o0 3 0 m g g b u ts e p i o l i t et op a d s o r p t i o nc a p a c i t yd e c r e a s e sw i t hp hv a l u ei n c r e a s e ，b y0 2 8 m g gt oo 1 1m g k e yw o r d s ：h e a v ym e t a l ，s o i l ，c a d m i u m ，c h e m i c a lc o n t r o l l i n g ，w u h a n v 摘要。 a b s t r a c t 目录 第1 章绪论l 1 1 土壤重金属积累与来源1 1 1 1 土壤重金属积累与污染现状。l 1 1 2 土壤重金属污染的来源。l 1 2 土壤重金属污染的生态效应3 1 2 1 对土壤生态的影响3 1 2 2 对植物的影响。4 1 2 3 对人体健康的危害4 1 3 重金属污染土壤的化学修复技术4 1 3 1 化学调控原理5 1 3 2 化学钝化剂种类。7 1 4 研究目的及技术路线lo 1 4 1 研究目的和及意义1 0 1 4 2 研究内容和技术路线10 第2 章材料与方法 1 2 2 1 研究区域概况1 2 2 1 1 地理位置与行政区划1 2 2 1 2 工业发展水平。1 2 2 1 3 气候1 2 2 1 4 地形与地貌1 3 2 1 5 土壤及利用方式1 3 2 2 研究方案13 2 2 1 区域实地取样与制各1 3 2 2 2 室内模拟培养试验1 4 2 3 试剂与仪器1 5 2 3 1 试剂15 2 3 2 仪器15 2 4 分析测试方法1 6 2 4 1 土壤中汞和砷的测定16 2 4 2 土壤中镉、铅、铜和铬的测定1 6 2 4 3 土壤中镉形态分析1 7 2 4 4 待测液中磷的测定1 7 2 4 5 土壤p h 17 2 5 数据处理方法。1 7 第3 章武汉市土壤重金属积累特征及其污染评价1 8 3 1 引言1 8 3 2 材料与方法18 3 3 结果与讨论1 9 3 3 1 土壤重金属含量的描述性统计1 9 3 3 2 武汉市土壤重金属积累特征2 l 3 3 3 土壤重金属污染评价结果2 3 3 4 小结2 5 第4 章不同化学调控剂对镉污染土壤浸出毒性的影响 4 1 引言2 6 4 2 材料与方法2 6 4 2 1 供试材料2 6 4 2 2 试验方法2 7 4 2 3 测试方法2 9 4 2 4 计算方法2 9 4 3 结果与讨论2 9 4 3 1 各类化学调控剂对酸性土壤中镉浸出量的影响2 9 4 3 2 各类化学调控剂对碱性土壤中镉浸出量的影响3 l 4 4 小结3 5 第5 章两种典型化学调控剂对镉污染土壤中镉形态的影响 3 7 5 1 引言3 7 5 2 材料与方法3 7 5 2 1 供试材料3 7 5 2 3 试验方法3 8 5 2 4 测试方法3 8 5 3 结果与讨论3 8 5 3 1 施用调控剂后土壤有效态镉的动态变化3 8 5 3 2 施用调控剂对土壤中镉形态的影响4 l 5 4 ，j 、结4 4 第6 章两种调控剂对镉和磷的吸附特征4 5 6 1 引言4 5 6 2 材料与方法4 5 6 2 1 试验材料4 5 6 2 2 试验方法4 6 6 3 结果与讨论4 7 6 3 1 海泡石和草炭对镉的吸附特征。4 7 6 3 2 海泡石和草炭对磷的吸附特征。5 0 6 4 小结5 3 第7 章结论与建议 7 1 结论5 4 7 2 问题与建议j 5 5 参考文献 致谢 攻读硕士学位期间公开发表的论文 5 6 “ 6 5 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 土壤重金属积累与来源 1 1 1 土壤重金属积累与污染现状 目前，重金属尚没有严格统一的定义，一般指密度大于4 0 x 1 0 3 k g m 3 t i 】或 密度大于5 0 x 1 0 3 k g m 3 【2 】的元素。由于不同重金属在土壤中的毒性差别很大， 在环境科学中人们通常关注镉( c d ) 、铅( p b ) 、汞( h g ) 、铬( c r ) 、铜( c u ) 、 和钼( m o ) 等生物毒性显著的重金属。由于硒( s e ) 和砷( a s ) 的某些性质 和毒性与金属类似，所以常将s e 和舢：等类金属元素也列入重金属范畴【3 ，4 】。 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，导致土壤中重金属 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p 】。 目前，世界许多国家的土壤重金属污染问题比较严重。据统计，全世界每 年平均排放h g 约1 5 万t 、p b5 0 0 万t 、c u3 4 0 万t 【4 l 。美国优先治理名单上列 出的有待处理的土壤污染场地有1 2 0 0 处，其中，6 0 为重金属污染【5 】。从世界 范围看，重金属污染在土壤污染中所占的比例逐年增加，且污染面积也呈逐年 扩大的态势【6 j 。 土壤重金属污染问题在我国也比较严重，目前，我国受c r 、c d 、p b 和a s 等重金属污染的耕地面积有2 0 0 0 万公顷，约占总耕地面积的1 5 7 1 。广州和上 海等城市土地均受到不同程度的重金属污染。孟飞等【8 】对上海市农田土壤中7 种重金属进行测定分析，结果显示，所调查土样中均有部分c d 、c r 、c u 、z n 、 a s 和h g6 种重金属的含量超过了c i ：壤环境质量标准( g b1 5 6 1 8 1 9 9 5 ) - 级 标准限值。也有学者对广州市土壤中z n 、p b 、n i 、c r 和c u 等5 种重金属含 量进行调查研究，结果显示：土壤重金属积累程度较高，主要分布在工业区和 新居住区，污染最严重的是p b ，已经达到了警戒水平 9 1 。 1 1 2 土壤重金属污染的来源 土壤中重金属污染物主要来源有工业活动、农业活动、城市生活垃圾的堆 武汉理工大学硕士学位论文 放及交通等人为活动。 1 1 2 1 工业源 随着经济的日益发展和工业化进程不断加快，大量矿产被开采、加工和利 用，这些活动给人们带来了所需的原料和能源，但同时带来一些环境污染问题， 土壤重金属污染问题就是其中之一。因为周围矿产的开采和加工，美国科罗拉 多州罗拉多流域土壤出现不同程度的重金属污染问题，其中，土壤中a s ，z n ， c d 和p b 等重金属的浓度以污染源处最高，且距污染源越远重金属浓度越低【1 0 】。 l i a o 掣1 1 】对湖南省郴州市桂阳县某矿附近地区土壤进行了研究，结果显示，土壤 受重金属污染非常严重，土壤中的z n 、p b 、c d 、c u 和a s 等重金属的浓度分别 为5 0 8 6 ，3 8 4 8 ，7 5 3 ，3 5 6 和4 4 6 m g k g 。工业废弃物的不当堆放同样会引起土 壤重金属的污染。沈阳冶炼厂矿渣主要含有z n 和c d 等重金属，一洼地场所于 1 9 7 1 年开始堆放此厂矿渣，目前，该产所附近土壤均出现不同程度的重金属污 染，已扩散到7 0 0 m 以外的范卧1 2 】。也有学者调查研究了杭州铬渣堆放区附近土 壤中重金属积累情况，结果显示，这些区域土壤中c d 、h g 、c r 、c u 、z n 、p b 和 a s 等重金属含量均比当地土壤背景值高【b l 。 1 1 2 2 农业源 农业活动同样会引起土壤重金属污染问题，主要表现在污水灌溉，化肥农 药的过度施用和污泥的农业利用【1 4 1 。 污水灌溉常指将经过一定处理的城市污水用于农田、草地和森林的灌溉。 由于城市化进程和工业化的迅速发展，含有大量c d 、h g 、p b 和a s 等重金属的工 业废水流入河流和湖泊，这些重金属离子随着农业灌溉而被带入土壤中致使土 壤中积累大量重金属【”】。 化肥农药的不合理使用也是土壤重金属污染物的主要来源之一。在常用的 化肥中磷肥中含有大量重金属，这主要是与磷矿沉积过程有关。磷矿在制取磷 肥时，其中大部分c d 也随之进入磷肥中。t a y l o i l l 6 】对新西兰5 8 个同一地点相隔5 0 年的土样中c d 的含量进行了研究，结果显示，自施用磷肥后，土壤中c d 积累明 显，从起初的0 3 9 m g k g 增加到o 8 5 m g k g 。而施用农药也会引起土壤重金属污染， 这主要是因为某些农药含有锌、铁、铜和汞等重金属，经常施用就会导致重金 属在土壤中不断积累，最终造成土壤重金属污染。 污水处理场在处理掉污水的同时也产生了大量污泥，而污泥中因含丰富的 2 武汉理工大学硕士学位论文 钾、磷、氮和有机质等营养元素而被人们当作肥料用于农业生产，但污泥中大 都含有大量的重金属，这些重金属随着污泥的施用被带入农田中，造成重金属 在农田中不断积累。乔显亮等【1 刀研究显示，污泥当作肥料施用会增加土壤中h g 、 c d 、c u 、c r 和p b 等重金属含量，且污染程度随着污泥施用量增加而增加。 1 1 2 3 生活源 生活源主要有交通过程中汽车尾气的排放和生活垃圾的堆放。城市是一定 区域的经济中心，机动车辆频繁出入，尾气的大量排放，造成了一系列重金属 污染问题。据文献报道，国内外城市公路旁的土壤中均出现不同程度的重金属 积剥1 8 2 0 j 。王初等【2 1 】对崇明岛公路两侧土壤重金属现状进行了研究，结果显示， 以上海市土壤环境背景值的上限值作为评价标准，所调查的土样重金属积累严 重，p b 、c a 、c u 和z n 等重金属均出现不同程度的超标，其超标率分别为1 0 1 ， 2 5 4 ，6 5 和8 7 。 随着经济的发展和居民生活水平的不断提高，生活垃圾的产生量也逐年增 加，伴随的则是环境污染问题越来越严重，如垃圾堆放场所的土壤重金属污染 问题。张辉等【2 2 】对南京市某垃圾场土壤中1 1 种重金属进行了分析研究，结果显 示，垃圾场土壤中1 1 种重金属含量均高于当地背景值，其中s b 、c u 、v 、m n 、 c o 、c r 和n i 的含量是背景值的1 3 8 倍，p b 、c d 、a s 和h g 标准较前7 种重金属要低， 超标倍数在o 1 7 o 2 3 之间。也有学者研究了武汉市垃圾堆放场附近土壤中重金 属状况，结果显示，土壤中c d 、h g 、c r 、c u 、z n 、p b 和a s 等重金属含量均高 于当地土壤背景值【2 3 】。 1 2 土壤重金属污染的生态效应 土壤重金属污染具有毒性大、难降解和危害大等特点，是影响生态系统安 全的类重要污染物，其中以c d 、h g 和p b 及其复合污染最为突出。土壤重金 属污染危害主要表现在对土壤生态结构和功能稳定性、及对植物、人和动物的 危害。 1 2 1 对土壤生态的影响 土壤重金属污染对土壤生态的影响主要表现在对土壤生物特性、理化性质 和微生物群落结构产生持续性不良影响，进一步对土壤生态结构和功能的稳定 3 武汉理工大学硕士学位论文 造成影响。土壤重金属污染同样会影响土壤微生物群落，如可降低其生物量和 活性细菌菌落的数量 2 4 , 2 5 】，同时亦能明显影响土壤微生物多样性【2 6 】。 1 2 2 对植物的影响 土壤重金属污染对植物的影响主要表现在其能诱导植物体内产生一些对植 物代谢和酶不利影响的物质，进而对植物生长造成伤害。土壤中的c d 含量高 会抑制植物的光合作用、减少植物对水分及营养元素的吸收