（环境科学专业论文）贵阳市城郊菜地土壤重金属污染状况及其对蔬菜安全的影响评价.pdf

贵州大学硕：i ：学位论文 贵阳市城郊菜地土壤重金届污染状况及扎对蔬菜安全的影响评价 a b s t r a c t i n t h i s t h e s i s ，t h ep r e s e n ts i t u a t i o no fh e a v ym e t a l ( c d ，c r , c u ，z n ，p b ，h g ，a s ) p o l l u t i o no fv e g e t a b l eg a r d e ns o i l s a n dv e g e t a b l e si ng u i y a n gc i t ys u b u r b sw a s i n v e s t i g a t e da n de v a l u a t e d t h ec h a n g et e n d e n c ya sw e l la st h ei n f l u e n c et ov e g e t a b l e s e c u r i t yo ft h eh e a v ym e t a l c o n t e n ti ng u i y a n gc i t ys u b u r b sh a db e e nf o r e c a s t e d m a i n c o n c l u s i o nw e r ea sf o l l o w s ：t h er e s u l t sw e r es h o w e da sf o l l o w s ： 1 t h ea v e r a g ec o n t e n t so fc d ，c r , c u ，z n ，p b ，h g ，a si ng u i y a n gc i t ys u b u r b s v e g e t a b l eg a r d e ns o i l sw e r eh i g h e rt h a nt h eb a c k g r o u n dv a l u e so fg u i y a n gc i t ys o i l s t h ev e g e t a b l eg a r d e ns o i l sh a v eb e e np o l l u t e db yc ra n dh g 2 t h ev e g e t a b l e si ng u i y a n gc i t ys u b u r b sw e r ep o l l u t e db yp b ，h ga n da s p b 、 a sp o l l u t i o nw a st h em o s ts e r i o u s ，f o l l o w i n gb yh g ，b u tt h ev e g e t a b l e sw e r en o t p o l l u t e db yc d 、z n s i z eo r d e ro ft h ec o n c e n t r a t ea b i l i t yo fd i f f e r e n tv e g e t a b l e st ot h e h o m o g e n e o u se l e m e n ta r e a sf o l l o w s ： c u ：c a b b a g e c e l e r y l e t t u c e p b 、c d 、a s 、c r ：l e t t u c e c e l e r y c a b b a g e h g 、z n ：c e l e r y l e t t u c e c a b b a g e 3 a c c o r d i n gt or e l a t i o n sb e t w e e ns o i lh e a v ym e t a le n t i r eq u a n t i t ya sw e l la st h e e f f e c t i v eq u a n t i t ya n dt h ev e g e t a b l eh e a v ym e t a lc o n t e n t ，t h ee n t i r eq u a n t i t yo f a s 、c r a n dh gi nt h es o i lh a dg o o dr e l e v a n c ew i t hc o n t e n to f a s 、c ra n dh gi nt h ev e g e t a b l e ， o t h e re l e m e n t sr e l e v a n c em i s s e d 4 t h r o u i g ht h ea n a l y s i so fs o i lh e a v ym e t a lc o n t e n tc h a n g ei ng u i y a n gc i t y s u b u r b s ，i nn e x tp e r i o do ft i m et h ek e yp o l l u t i o ne l e m e n ti n t h i s a r e aw a sm o s t p o s s i b l l yt ob ec u ，i ft h ei n c r e a s i n gs p e e do fs o i lc o n t e n ta c h i e v e d2 3 2 1 m g k ge a c h y e a ra c c o r d i n gt oc a l c u l a t e sn o w , a b o u t5 5y e a r sl a t e r , t h es o i lc uc o n t e n tv a l u ew o u l d s u r p a s st h ep r e s e n tv a l u eo fs o i le n v i r o n m e n tq u a l i t yl e v e l2 t h el e t t u c ep l a n tw h i c h i nt h i ss e c t i o no ft i m ei nt h ev e g e t a b l ep r o d u c t i o nb a s ec o u l da l la c h i e v ef o o dh e a l t h s t a n d a r d 5 t h r o u g ht h i sr e s e a r c h ，t h ep o l l u t i o nd e g r e eo ft h eh e a v ym e t a li nd i f f e r e n t r e g i o n w e r eo b t a i e da sf o l l o w s ：t h ei n d u s t r ya n dm i n i n ga r e a t h es u b u r ba r e a t h e o u t e rs u b u r b k e y w o r d ：v e g e t a b l eg a r d e ns o i l ；v e g e t a b l e ；h e a v ym e t a l ：p o l l u t i o n ；e v a l u a t i o n 2 塑型查兰堡主兰竺堡苎； 塑塑史塑塑型些圭堡里垒旦望垫鉴丝丝! ! 翌蔓墨窒全竺丝堕堡竺 l 前言 土壤环境既是人类生存的空间，又是人类进行再生产的物质源泉和基础。 人类的健康和幸福依赖于成功地管理环境。 1 1 问题的提出 大气污染和水污染长期以来一直受到人们的关注，相对而言土壤污染所受到 的关注则较少。一方面是由于土壤污染的隐蔽性和滞后性所致，另一方面也是由 于人们的认识有限所致。当治理大气污染和水污染取得成效后，土壤污染问题的 严重性和紧迫性就充分显露出来了，在国际上越来越受到重视，并成为环保领域 中的重要研究热点。 据估测，目前我国受污染的耕地面积近2 0 0 0 万公顷，约占耕地总面积的 1 5 ( 王先进主编，1 9 9 8 ) ，其中工业“三废”污染1 0 0 0 万公顷( 中国科学技术信息 研究所，1 9 9 5 ) ，农田污灌面积己达1 3 0 多万公顷( 高梁，1 9 9 2 ) 。每年因土壤污染 而减少的粮食产量高达1 0 0 0 万吨，直接经济损失达1 0 0 亿元( 中国农业持续发展 和综合国力研究组，1 9 9 5 ) ，另外还有1 2 0 0 万吨粮食，其污染物超标；两者的直接 经济损失达2 0 0 多亿元( 中国农业持续发展和综合生产力研究组，1 9 9 5 ) 。尤其是 城郊生产的粮食、蔬菜、水果等食物，铬、砷、汞、铅等重金属的含量超标更加 严重，有的地区粮食含锡甚至超过诱发“痛痛病”的标准( 高梁，1 9 9 2 ) 。虽然一 些学者列出全国性的土壤污染数据，但这些都是在基础资料不足的前提下所做的 一些推算，甚至可靠性究竟如何仍很值得怀疑。 近几年来，有关学者对我国不同地区( 点) 的土壤污染状况，土壤一植物系统 重金属迁移转化机理，土壤重金属污染的i 临界值，重金属的环境背景值和环境容 量，土壤重金属污染防治措施等开展了研究。事实上无论是全国还是贵州省，在 土壤重金属的改良和利用方面至今仍停留在零星、分散的理论探索阶段，真正针 对区域性大范围的土壤和蔬菜重金属污染的研究仍然很少。为此，开展对区域内 的土壤和蔬菜重金属污染研究，无论在理论上还是生产实际中都有较大的现实意 义。 1 2 研究内容 本文在整体布局和系统取样的基础上，运用数学分析和空间变异性理论，初 步了解贵阳市蔬菜地的土壤重金属( c d ，z n ，h g ，c u ，p b ，c r 、a s 等) 含量的差异规 律，同时对其污染状况进行评价。本文重要研究内容有以下几点： ( 1 ) 研究三种蔬菜( 白菜，莴苣，芹菜) 在同一区域对不同重金属的富集 能力，以及不同区域同一蔬菜对重金属的富集能力的差异。 ( 2 ) 研究蔬菜中重金属和相应蔬菜地土壤中重金属含量的关系，以便进一 步分析评价菜地土壤中典型重金属的污染程度和蔬菜吸收一积累典型重金属的 童塑查兰堡圭堂垡堡塞生塑立塑塑墨些主塑墨垒昼生墨鲨塾丝! ! 翌堕薹窒全竺墅堕塑竺 数量状况。 ( 3 ) 研究城市工矿区、近郊，远郊等不同区域蔬菜地的重金属污染程度的 差异，并通过对污染源的调查指出不同污染源对土壤的重金属污染的影响，并就 结果提出保护土壤环境，减轻土壤重金属污染的措施，对土壤资源实现可持续发 展的目标。j ( 4 ) 研究土壤与相对应的区域中生长的蔬菜中重金属含量的关系并找出重 金属在生物间迁移转化的规律。为防治蔬菜地重金属污染，以及无公害蔬菜的生 产提供科学依据。 这些研究一方面为贵阳市菜地土壤和蔬菜重金属污染的区域评价提供理论 基础，另一方面也为进一步研究建立区域土壤环境污染的取样布点方法以及将地 统计学方法引入到环境污染评价中奠定基础。 1 3 土壤重金属污染现状 土壤是自然环境要素的重要组成之一，是植物生长的蔬菜地，是动物和人类 赖以生存的物质基础，因此土壤质量的优劣直接影响人类的生产、生活和发展。 但是由于近些年人们不合理地施用农药、化肥、污水灌溉等致使各类污染物质通 过多种渠道进入土壤。它承载着环境中大约9 0 的来自各方面的污染物。当污染 物进入土壤的数量超过土壤自净能力时，将导致土壤质量下降，甚至恶化，影响 土壤的生产能力。因而土壤的环境质量是人们迫切关心的问题。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金 属含量明显高于原有含量、并造成生态环境质量恶化的现象。农田土壤中的重金 属元素从生物化学特征上可分为两类，一类是对作物和人畜都有害的，如p b ， c d 和h g 等；另一类是在常量下对作物或人体为有益元素，而过量时出现危害， 如c u ，z n ，m n ，c r 等。目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世 界平均每年排放h g 约1 5 万t ，c u 为3 4 0 万t ，p b 为5 0 0 万t ，m n 为1 5 0 0 万t ， n i 为1 0 0 万t 。一些国家如英国、美国、瑞典、加拿大、澳大利亚等国土壤中重 金属镉、铅、铜、锌浓度与欧共体推荐的最大量相比都出现了不同程度的污染。 土壤重金属污染主要是由于采矿、冶炼、电镀、化工、电子、制革等工业产生含 重金属的废弃物进入土壤，以及污灌、农药、化肥、垃圾、粉煤灰及城市污泥的 不合理施用引起的。近年来，人们开始认识到重金属极易被植物的根系吸收而向 籽实转移，然后通过食物链进入人体，从而对人类的生命健康构成威胁。随后， 有关重金属在土壤一作物系统内的迁移、富集及对重金属污染土壤的治理和植物 修复等问题引起了全世界的高度重视和深入研究( 李勇涛，1 9 9 6 ) 。 我国土壤及作物重金属污染情况比较严重。我国耕地受污染面积2 6 6 7 万h 一， 其中，工业“三废”污染1 0 0 0 万h 打，农药残留施肥污染1 0 0 0 万h m 2 。受到重金 4 壅型查兰堡主兰竺笙苎塑翌立塑塑墨垫圭望里全旦望塑垫堡丝! ! 翌堕墨塞全竺堂堕鲨塑 属污染的耕地近2 0 0 0 万h 一，约占总耕地面积的1 5 。据统计，1 9 9 2 年我国约有 1 _ 3 万h m 2 耕地受到镉的污染，涉及1 1 个省市的2 5 个地区：约有1 5 个省市的3 2 万h m 2 耕地受到汞的污染。1 9 9 8 年我国由于重金属污染而引起的粮食减产达 1 0 0 0 万t ( 周建利，2 0 0 2 ) 。根据农业部环保监测系统2 0 0 0 年对全国2 4 个省市 3 2 9 个严重污染的8 2 2 3 万亩土壤调查发现：大田类农产品，其中重金属超标占 污染土壤和农作物的8 0 。2 0 0 0 年对全国2 2 亿t 粮食调查发现，粮食中重金属 超标1 0 。例如：某省的4 7 个县和郊区的2 5 9 x1 0 6 公顷的耕地污染状况的调查 结果显示，7 5 的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染有逐年 加重的趋势( 陈怀满，1 9 9 8 ) 。 从2 0 世纪8 0 年代至今，国内很多城市都开展了城郊菜地土壤和蔬菜的重金 属污染状况的研究。广州市曾对近郊的污灌区进行普查，结果表明，在所有调查 的土壤中，镉、铅、汞、锌等重金属含量均超过广东省土壤背景值，镉含量平均 达2 1 m g k g ，最严重的达6 4 0 m g k g ( 魏秀国，2 0 0 2 ) 。土壤污染还引起农作物污 染：污染区的稻谷镉含量平均达0 4 5m g k g ，为清灌区的1 8 8 倍，最高达4 7 m g k g ；铅平均含量达5 8 1m g k g ，为清灌区的2 4 2 倍，最高达1 l - 8m g k g ： 汞平均含量为0 0 5 5m g k g ，为清灌区的6 9 倍；蔬菜镉含量平均为清灌区的5 0 倍，铬含量平均为清灌区的1 3 5 倍。沈阳地区土壤已经受到了不同程度的污染， 污染较重的是镉和汞，以土壤环境质量标准评价其综合污染指数分别为2 5 1 和 2 8 9 ：以土壤背景值为标准评价其综合污染指数分别为1 9 4 6 和1 3 5 6 ，农产品 中主要超标元素为铅，沈阳郊区的白菜超标率1 0 0 ；水稻中的铅的检出率1 0 0 ( 张勇，2 0 0 1 ) 。姚春霞等对上海市浦东新区非污灌区的4 个蔬菜园艺场和张江 镇2 个污灌区的土壤及其对应生长的蔬菜中的7 种重金属进行检测结果表明4 个 蔬菜园艺场符合无公害食品生产的园艺场环境要求，而张江镇污灌区的土壤c d 污染严重，其次是c u 、z n 和h g 污染，其上生长的蔬菜中c r 和c d l 0 0 超标， 属轻度污染。张江镇污灌区土壤和蔬菜的污染主要是由于上世纪7 0 年代应用黄 浦江疏浚底泥( 吹泥) 和污水灌溉等因素，致使土壤及农产品中重金属遭受污染。 重庆市蔬菜地部分土壤受到污染，主要污染物为h g 和c d ，由于城市区划的不同， 土壤污染程度为近郊区 工矿区 远郊区( 李其林，2 0 0 0 ) 。 江苏省农业环境监测站于1 9 9 9 年和2 0 0 1 年分别对南京市郊区基本农田土壤 环境质量进行了监测，结果表明，1 9 9 9 年土壤样品的重金属检出率为9 7 1 ，超 标率为5 7 ；2 0 0 1 年重金属检出率为1 0 0 ，超标率为1 4 ，1 9 9 9 年土壤样品 中超标的重金属元素是镉，超标率为2 8 6 ；2 0 0 1 年超标元素是汞，超标率为 7 1 ，1 9 9 9 年土壤综合污染指数为l _ 0 8 ，污染等级及污染水平均属轻污染： 2 0 0 1 年土壤综合污染指数为o 7 6 ，污染等级为警戒线，污染水平达到尚清洁( 张 塑型查兰堡：生兰垡丝兰塑塑立丝塑苤些主堡墨垒旦翌墨垫翌丝基翌堕薹窒全竺丝里鲨竺 超兰，2 0 0 1 ) 。刘哲民对宝鸡蔬菜地重金属污染调查得出：污水灌溉是重金属污 染的主要原因。王美青等研究了杭州市城郊文教居民区、风景旅游区、市郊农业 区、市内商业区和市郊工业区等5 种土地利用背景下的重金属元素的含量，结果 表明，杭州市城郊土壤已受重金属的明显污染，其中以p b 的污染最为严重( 王 美青，2 0 0 2 ) 。污染程度为：市郊工业区 市内商业区 风景旅游区 文教居民区 市郊农业区。北京地区烟尘中的有害重金属c d ，c u ，c r ，p b 和z n 等的含量高于 北京市农业土壤背景值的1 7 4 0 2 倍，相应地导致土壤和蔬菜的重金属污染。 刘树庆等通过对保定市郊污灌区、清灌区土壤及植物体内重金属p b ，c d ，c u ， z n 含量的检测分析结果表明，保定市郊污灌区土壤及植物体内重金属含量明显 高于清灌区。 由于土壤重金属污染的严重性、隐蔽性、不可逆性以及土壤系统的复杂性， 世界各国根据本国的实际情况制定了相应的土壤重金属的环境标准和最大允许 浓度( 见表1 ) 。 表1 世界各国土壤重金属的环境标准和最大允许浓度( m g k g ) t a b 1t h ee n v i r o n m e n t a ls t a n d a r da n dm a x i m u ma l l o w e dc o n c e n t r a t i o n o f s o i lh e a v y m e t a l si ns o m ec o u n t r i e sa n da r e a so ft h ew o r l d 国家和地区镉铅铜锌汞铬 c o u n t r i e sa n da r e a s c dp bc uz n h gc r 德国g e m a n y 1 51 0 06 02 0 02 食品中铬的允许 英国u k 1 7 55 5 05 52 0 01 限量标准，欧洲 欧洲e u r o p e i 35 0 3 0 05 0 1 4 01 5 0 3 0 0 2 - 1 5 容许量委员会规 美国u s a 3 5 67 37 3 05 3 4 定三价铬为小于 加拿大c a n a d a 1 66 01 5 03 0 0 0 5 l m g k g 六价铬应 前苏联u s s r 5 背景+ 2 0 一一 2 1 小于0 0 5 m g k g 中国c h i n a 0 3 - 1 03 0 5 0 05 0 4 0 02 0 0 5 0 00 2 1 0 5 1 4 蔬菜重金属污染现状 目前，大多数蔬菜地都位于城市近郊，有些因为城市的扩建甚至到了城市的 边缘。一方面，城市郊区的工矿企业排放的二氧化硫，氮氧化物等大量废气和飘 尘在污染周围大气环境的同时也会对蔬菜造成污染或引起中毒另一方面，城市 和厂矿每天又排放出大量含有汞、铅、砷、铬等重金属离子和各种污水、污泥、 废渣等垃圾。这些污水排入江河，通过灌溉进入菜地，而污泥、废渣等也可能被 人为当作肥料施入菜田，进入菜地的重金属离子和病菌在对土壤造成污染的同 时，一部分被蔬菜作物吸收进入人体，影响人们身体健康。 由于现有的蔬菜地都是在原有的老菜地基础上建起来或在其边缘扩建的， 堂型奎堂堡主兰垡堡苎塑塑立丝塑苤些圭苎里垒璺塑銎鲨翌丝茎翌蔓茎窒全塑丝塑鲨笪 因而老菜地的病虫害很易传入现有蔬菜地内、加之蔬菜地内又具有特殊的小气候 环境，易造成病虫害的发生和流行。因此，蔬菜的病虫害问题已日益严重，而 菜农又缺乏科学的防治办法，只是盲目加大药量，频繁使用各种化学农药，大 量不合理的使用农药，在削弱天敌种群的同时又使病虫产生了抗药性，为了追求 产量，菜农又不得不加大农药用量，形成一种恶性循环，从而造成蔬菜产品中农 药的残留严重超标，另外一些菜农安全意识淡薄不执行农药使用的安全间隔期， 往往是今天喷药，明天就卖，这在加重蔬菜污染的同时也对人们的生命和健康构 成极大的威协。近年来，各地因食用污染蔬菜而引起的农药中毒事件时有发生， 而农药污染则是造成蔬菜污染最重要的一部分( 北京农业，2 0 0 5 ) 。 1 5 重金属污染的来源 土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的 母质，成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活 动，也造成重金属的污染。土壤污染途径主要有： 1 5 1 污水灌溉和污泥施肥 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。近年来污水灌溉己成为农业灌溉用水的重要 组成部分，中国自6 0 年代至今，污灌面积迅速扩大，以北方旱作地区污灌最为 普遍，约占全国污灌面积的9 0 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，c d ，c r ，a s ，c u ，z n ，p b 等含量的增加。淮 阳污灌区自污灌以来，金属h g ，c d ，c r ，p b ，a s 等就逐渐增高，1 9 9 5 1 9 9 7 年 已超过警戒级。太原污灌区的重金属p b ，c d ，c r 含量远远超过其当地背景值， 且积累量逐年增高( 郭翠花，1 9 9 6 ) 。 研究表明，污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同时污泥 中也含有大量的重金属，随着大量的污泥进入农田，使农田中的重金属含量在不 断增高。污泥施肥可导致土壤中c d ，h g ，c r ，c u ，z n ，n i ，p b 含量的增加，且 污泥施用越多，污染就越严重，c d ，c u ，z n 引起水稻、蔬菜的污染，c d ，h g 可 引起小麦、玉米的污染；污泥增加，青菜中c d ，c u ，z n ，n i ，p b 也增加( 张书 海，2 0 0 0 ) 。 1 5 2 固体废弃物堆积 含重金属废弃物种类繁多，不同种类其危害方式和污染程度都不一样。污染 的范围一般以废弃堆为中心向四周扩散。通过对南京市垃圾堆放场、杭州某铬渣 塑些查兰堡尘堂竺笙兰 望! 墅立塑塑苎些圭塑塞垒旦塑銎垫型丝! ! 翌夔苎塞全塑墅! 塑鲨竺 堆存区、城市生活垃圾场及车辆废弃场附近土壤中的重金属污染研究，这些区域 的重金属c d ，h g ，c r ，c u ，z n ，n i ，p b ，a s ，s b ，v ，c o ，m n 的含量高于当地土 壤背景值，重金属在土壤中的含量和形态分布特征受其垃圾中释放率的影响，且 随距离的加大重金属的含量降低( 卢瑛，2 0 0 3 ) 。由于废弃物种类不同，各重金 属的污染程度也不尽相同，如铬渣堆存区的c d ，p b 为重度污染，z n 为中度 污染，c r ，c u 为轻度污染。 1 5 3 农药化肥等农用物资 施用含有h g ，c d ，a s ，p b 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。磷肥中含有较多的重金属h g ，c d ，a s ，z n ，p b 。经过对上海 地区菜园土地、粮棉地的研究，施肥后，c d 的含量从0 1 3 4m g k g 升到0 3 1 6 m g k g ，h g 的含量从0 2 2m g k g 升到0 3 9m g k g ，c u ，z n 增长2 3 ( 汪雅谷， 1 9 9 4 ) 。通过新西兰5 0 年前和现今同一地点5 8 个土样分析，自施用磷肥后，c d 从0 3 9m g k g 升至0 8 5m g k g 。在阿根廷由于传统无机磷肥的施入，进而导致 土壤重金属c d ，c r ，c u ，z n ，n i ，p b 的污染( t a y l o r m d ，1 9 9 7 ) 。农用塑料薄 膜生产应用的热稳定剂中含有c d ，p b 。在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可 能造成土壤重金属的污染。 1 5 4 金属矿山的酸性废水污染 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。1 9 8 9 年我国有 色冶金工业向环境中排放重金属h g 为5 6 t ，c d 为8 8 t ，a s 为1 7 3 t ，p b 为2 2 6 t 。 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。江西乐安江沽口一中洲由于遭受德兴铜矿的污染，水体及土壤中的 重金属c u ，p b ，z n ，c r 含量增高，至鄱阳湖段重金属含量逐渐降低。美国科罗 拉多州罗拉多流域受采矿的影响，重金属元素c d ， z n ，p b ，a s 的浓度，以污 染源为最高，之后随着与污染源距离延长而逐渐降低( h a n s o n a t 1 9 9 2 ) 。莱安 河重金属污染，来自一个大型铜矿，导致重金属浓度远远超过当地背景值。流域 重金属污染随季节变化而异，枯水期重金属的含量明显高于丰水期。河流流速减 缓可以导致该流段重金属含量增加。 1 5 5 大气中重金属污染物沉降 大气中的重金属主要来源于工业生产、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 重型查兰堡主兰堡堡兰 塞塑立塑塑墨些圭堡要塞昼曼塑鉴塾丝基型堕墨窒全竺堂堕鲨竺 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。如瑞典中部 f a l u n 市区的铅污染，它主要来自于市区铜矿工业厂、硫酸厂、油漆厂、采矿和 化学工业产生大量废物，由于风的输送，这些细微颗粒的铅，从工业废物堆扩散 至周围地区( z h iy 1 b il i n ，1 9 9 8 ) 。南京某生产铬的重工业厂铬污染叠加己超过 当地背景值4 4 倍，污染以车间烟囱为中心，范围达1 5 k m 2 ，污染范围最大延伸 下限1 3 8k m 2 。俄罗斯的一个硫酸生产厂也是由工厂烟囱排放造成s ，v ，a s 的 污染( m i s h a l k i n a t l ，1 9 9 3 ) 。 公路、铁路两侧土壤中的重金属污染，主要以p b ，z n ，c d ，c r ，c o ，c u 的 污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧，汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。它们 成条带状分布，以公路，铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱；随着时间的 推移，公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。在宁一杭公路南京段两侧 的土壤形成p b ，c r ，c o 污染带，且沿公路延长方向分布，自公路向两侧污染强 度减弱。在宁一连一级公路淮阴段两侧的土壤铅含量增高，向两侧含量逐渐降 低，且在地表0 - 3 0 c m 铅的含量较高。在法国索洛涅地区a 7 1 号高速公路沿途严 重污染重金属p b ，z n ，c b ，其沉降粒子浓度超过当地土壤背景值2 8 倍，而公 路旁重金属浓度比沉降粒子中高7 2 6 倍。在斯洛文尼亚从居波加到扎各瑞波公 路两侧，铅除了分布在公路两侧以外，还受阶地地貌和盛行风的影响，高铅出现 在低地，公路顺风一侧铅含量较高。 此外，大气汞的干湿沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。大气汞通过干湿 沉降进入土壤后，被土壤中的粘土矿物和有机物的吸附和固定，富集于土壤表层， 或为植物吸收而转入土壤，造成土壤汞的浓度的升高。 1 6 土壤重金属污染的特征 土壤重金属污染的特征表现为以下几方面：隐蔽性和持久性，重金属污染 物一旦进入土壤以后很难被生物降解，主要以一系列的物理化学过程进行迁移转 化，并最终以一种或多种形态长期存在环境中，造成永久性的潜在的危害。广 泛性，随着工农业生产的发展，重金属污染也日趋普遍严重。我国大部分的农田 土壤已经受到不同程度的重金属污染。累积传递性，土壤的重金属元素很难被 生物降解，但可以被生物富集、累积，通过食物链对人畜造成危害，同时还可以 渗入地下水对其造成污染。不可逆性，重金属在土壤中积累到一定程度时，引 起土壤结构与功能的变化，并且由于重金属很难被生物降解，某些重金属污染的 土壤可能要近千年才可以恢复。复杂性，由于污染物的交互作用，土壤环境效 应可能会产生变化，使重金属与其他的污染物( 有机污染物、放射性物质、氮磷 等营养物质及病原菌) 形成复合污染物，从而产生复杂的生态环境效应。 1 7 重金属对人体健康的危害 重型查兰堡：! ：堂些堡兰 丝! ! 史塑垫茎丝主堡墨金昼塑墨坚型丝! ! 翌墅墨窒全竺堂堕鲨竺 随着社会生产和生活的快速发展，污染物的排放己使环境日趋恶化，直接或 间接地对各种生物造成了威胁，并给人类健康造成了危害。重金属污染( 包括类 金属) 也尤为严重。重金属排入环境后不易被生物降解，而是在环境中长期累积， 对生物和人体产生毒性作用。土壤中重金属对人类的危害途径可以通过食物链的 传递，生物富集，使重金属的含量超过一定标准后，对人体产生生物毒性，影响 人们的健康。其中以镉、汞、铅、砷、铜、铬毒性最大，它们的污染危害己成为 世界重大的环境问题而引起重视。著名的富山事件就是镉污染引起骨痛病造成的 公害。还有汞污染引起的水俣病公害。这些污染物已对污染区内人体健康构成极 大威胁。 1 8 土壤重金属污染的防治措施 首先，严格控制工业“三废”对土壤资源的污染。土壤重金属污染在很大程 度上是由于工业“三废”污染源造成的，因此应严格控制污染物排放，严格执行 国家颁布的工业“三废”排放标准，使污染尽可能控制在排放之前，保护农业生 态环境。 其次，严格控制化肥及农药的质量。许多研究表明，一些土壤中的重金属是 由于某些磷肥中含有镉、汞和一些含汞、砷杀菌剂造成的。这些现象提醒我们必 须加强对化肥、农药监测，控制由于农业生产措施而造成土壤本身的污染。 再次，加强对污水监测和污灌区的管理。污灌是我国现阶段的一种较为普遍 的灌溉方式，使这种灌溉方式发挥其最佳的经济效益和生态效益，关键在于对灌 溉水质、水量的监测与管理。加强水质监测、改进灌溉方式是非常重要的，同时 也需长期的科学试验，充分发挥土壤对污染物的净化功能。 目前，对重金属污染的防治，主要集中在对土壤重金属污染的治理上，土壤 重金属污染的治理途径大都采用物理法、化学法和生物法。一是从土壤中除去重 金属。利用特殊植物吸收后把该植物除去，或用工程技术把土壤中的重金属变为 可溶态、游离态，再经过淋洗，然后收集淋洗液中的重金属，从而达到回收重金属和 减少土壤中重金属的双重目的。二是改变重金属的存在状态，降低其活性，使其钝 化，脱离食物链，减小其毒性。概括起来大致有以下几种措旋。 1 8 1 工程治理措施 重金属在土壤中具有稳定、易于累积和不易去除的特点，通过食物链对人畜 产生慢性中毒。为了降低和消除土壤重金属的污染和危害，人们最初采取改土法、 电化法、热处理法、冲洗络合法等工程措施降低重余属在土壤中的活性，以减少 其在食物链中的传递。具体方法包括改土法包括换土、去表土、客土、深耕翻 土电化法，就是通过在土壤外加一直流电场热处理法冲洗络合法，就是用 清水冲洗重金属污染的土壤。 塑型查兰堡主兰垡堡苎塑! ! 堕塑塑墨些圭堡塞垒堡塑銎鲨丝丝苎翌堕茎窒全塑丝! ! ! ! 竺 总之，用工程治理土壤重金属污染，对于污染重、面积小的土壤具有治理效 果明显、迅速的优点，但对于污染面积较大的土壤则需要消耗大量的人力与财力， 而且容易导致土壤结构的破坏和土壤肥力的下降。 1 8 2 生物修复治理措施 生物修复是指利用生物的生命代谢活动减少土壤中有毒有害物的浓度或使 其完全无害化，从而使污染了的土壤环境能够部分地或完全恢复到原始状态的过 程。该措施主要包括植物修复措施、微生物修复措旖和低等动物修复措施。 生物措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境扰动少，缺点是治理效率 低如超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长，不能治理重污染土 壤，高耐重金属植物不易寻找和被植物摄取的重金属因大多集中在根部而易重返 土壤等。生物修复作为一种治理效率高，治理费用低和现场可操作性强的方法， 可广泛应用于矿山复垦，改良重金属污染的土壤、净化工矿废水，适合在发展中 国家采用。 1 8 3 化学治理措施 土壤重金属污染的化学治理措施包括施加改良剂，常用的改良剂有石灰性 物质、磷酸盐、钢渣、高炉渣、粉煤灰及膨润土等。施入还原性有机物质，常 见的用于治理土壤重金属污染的有机物料主要有未腐熟稻草、牧草、紫云英、泥 炭、富淀粉物质、家畜粪肥及腐殖酸。拮抗作用，由于土壤环境中重金属具有 拮抗作用。因此可向某一重金属元素轻度污染土壤中施入少量的与该金属有拮抗 性的另一重金属元素，以减少植物对该重金属的吸收。淋洗法，通过淋洗使重 金属移出根层。提高土壤p h 。调节土壤e h 。 1 8 4 农业治理措施 土壤重金属污染的农业治理措篪是指因地制宜地改变一些耕作管理制度来 减轻重金属的危害，以及在污染土壤上种植不进入食物链的植物。它通过控制土 壤水分、合理施肥和改变作物种类等方法来进行。其特点是可与常规农事操作结 合起来进行、费用较低、实施较方便，但周期长和效果不显著等。农业措施适合 于中、轻度污染土壤的治理。农业措施投资小，无副作用。应该考虑与生物措施、 改良剂措施配合使用，适于轻度污染的土壤。 具体方法包括以下几种：合理施肥，选用合适形态的化肥施用于污染土 壤，不仅减少重金属对植物体的污染，而且能提高作物产量。土地利用转型法， 对那些重金属污染严重的土地，在金属不直接对人体产生危害的情况下，可转为 建设用地。合适的耕作制度和作物品种，合理的耕作方式也是减轻重金属的有 效措旋。采用合理低富集轮作、安排茬口，可以减少蔬菜对重金属的吸收。 1 9 蔬菜重金属污染的防治措施 贵州大学顶：l ：学位论文贵m 市城郊菜地土壤重金属污染状况及j e 对蔬菜安全的影响评价 现有的蔬菜地都位于城市近郊，其生态环境基本都不符合绿色生产要求，而 要对其进行治理，又十分困难，要在这些蔬菜地生产绿色无公害蔬菜基本上是不 可能的，因此，最好的办法就是在城市远郊，远离厂矿的地方选择生态环境好， 交通方便的地块建立无公害蔬菜地，并形成一定规摸，然后，严格按照无公害生 产标准进行生产，真正形成绿色蔬菜生产蔬菜地。 另外，在进行绿色无公害生产时，只能选用优质腐熟农家肥和绿色蔬菜生产 肥料类产品，在两者都不能达到生产需要时，允许限量使用部分商品有机肥、 腐质酸、微生物类肥料和部分化学肥料，禁止使用有害的城市污泥，医院的粪便 垃圾，严禁在蔬菜作物上泼浇不腐熟的人粪尿、沼液等，堆肥须经高温发酵， 以杀灭各种寄生虫卵和病原菌，严禁使用硝态氮肥，同时，允许使用的部分化 肥必须与有机肥配合使用，且最后一次追肥必须在收获前3 0 天进行。 最后应加强对蔬菜地菜农的宣传教育和指导，菜农是蔬菜的直接生产者，是 保证蔬菜绿色无污染的关键。因此，对他们进行宣传、教育和技术指导是发展 绿色蔬菜很重要的一步：一是通过各种方式向菜农宣传发展绿色蔬菜生产的重大 意义。让他们真正从思想上认识到进行蔬菜的绿色无公害生产是提高人们身体健 康、保护环境、维护生态平衡和蔬菜产业可持续发展的迫切需要。二是农业技术 人员要积极向菜农推广既经济实用又容易操作的绿色蔬菜生产技术。三是地方 政府和农业行政部门在为菜农作好信息，技术等方面服务的同时，也应出台一些 相应政策。引导菜农进行绿色蔬菜生产。 通过以上的综述，我们可以清晰的感到，土壤重金属研究尤其是土壤重金属 污染的研究，在新世纪之初，处在了一个十分重要的阶段，那就是如何将研究工 作应用到实际生产中去，技术只有走出实验室才能转化为生产力，才能促进社会 的发展，同时自身也才能得以发展。否则，它将永远是一项停留在实验阶段的技 术，是一个纸上的成果。为此，在保持基础研究的同时要大力发展应用性的研究。 其中在土壤重金属污染研究方向超富集植物、土壤有机质和重金属的关系、土壤 环境质量的评价是其中很重要的课题。本文就是以贵阳市周边的蔬菜地为对象， 研究其城市郊区土壤和蔬菜重金属的污染状况，对其土壤环境质量作出评价，并 初步根据所测定的结果，以统计学方法进行分析，为下一步的工作和贵阳市的蔬 菜地土壤重金属污染的管理以及无公害蔬菜地的建立提供初步的意见。 2 采样区概况及试验的材料与方法 2 1 试验区概况 2 1 1 自然环境概况 本实验的供试样品均采自贵阳市周边地区，包括花溪区、白云区、清镇市、 惠水县等地。 童型奎兰堡：! 兰竺笙苎塑塑堕塑塑墨些圭塑堡垒旦堡墨鲨翌墨基翌蔓薹室全竺丝堕堡竺 贵阳市位于贵州省中部的云贵高原东斜坡地带，地处东经1 0 6 。0 7 至 1 0 7 。1 7 ，北纬2 6 。1 1 至2 7 。2 2 之间，属东部平原向西部高原的过渡地带， 地形地貌多样，海拔高，纬度低，具有亚热带湿润温和型气候的特点，资源丰富， 能源充足，自然环境得天独厚。东、南与黔南布依族苗族自治州的瓮安、龙里、 惠水、长顺4 县接壤，西靠安顺地区的平坝县和毕节地区的织金县，北邻毕节地 区的黔西、金沙两县和遵义市的遵义县。土地总面积8 0 4 6 平方千米，占全省面 积的4 5 6 。在国土总面积中，山地占5 2 5 ；丘陵占3 5 4 ；坝地比重很小。 最高峰海拔1 7 6 2 7 米，最低处海拔8 8 0 米。国土总面积中，耕地占3 5 9 1 ，牧 草地、园地和水面占6 1 8 ，建设用地占6 ，林地占3 3 0 9 ，未利用土地占1 8 8 2 。 贵阳市雨量充沛，年天然径流深5 4 5 6 4 0 毫米，平均每平方公里产水5 6 3 万立方米，水资源总量4 5 1 5 亿立方米，地下水资源总量1 3 6 1 亿立方米。 2 1 2 项目区经济社会发展概况 2 1 2 1 经济总量 贵阳市辖六区( 云岩、南明、小河、花溪、乌当和白云) 、一市( 清镇) 、三 县( 修文、息烽和开阳) 。总人口3 5 0 8 5 万( 4 3 7 人平方公里) 。其中，市区面积 2 4 0 3 平方公里，人口1 9 8 2 2 万( 8 2 5 人平方公里) ；建成区面积1 2 9 平方公里。 市中心每平方公里人口超过两万。贵阳市是多民族聚居的城市，有布依族、苗族 等5 0 个少数民族，少数民族人口占总人口1 5 4 。 2 0 0 5 年，全市生产总值预计达到5 0 7 亿元，“十五”期间年均增长1 2 7 ； 人均生产总值1 4 4 0 0 元，年均增长1 1 4 ：全市地方财政收入预计达到5 6 亿元， 年均增长1 8 ；全市固定资产投资预计完成3 4 0 亿元，“十五”期间累计将完成 1 2 2 0 亿元，年均增长2 4 7 ；全市社会消费品零售总额预计达到1 9 8 亿元，年均 增长1 2 8 ：全市实际利用外资预计达到9 3 9 8 万美元，年均增长1 2 2 ；城镇居 民人均可支配收入预计达到9 8 9 0 元，年均增长8 5 ：农民人均纯收入预计达到 3 0 0 0 元，年均增长6 6 。 2 1 2 2 经济结构 在全市生产总值中，第一产业占7 2 ，第二产业占5 2 6 ，第三产业占4 0 2 。 在农业结构中种植业占6 3 o ，牧业占3 4 2 ，林、副、渔业占2 8 。在工业结 构中，轻、重工业比为4 1 4 ：5 8 6 。高技术产业增加值占规模以上工业增加值 的1 7 ，新兴产业正在蓬勃发展。在第三产业中，交通运输及邮电通信业、金融 保险业、批发零售及餐饮业、房地产业等五大行业的增加值占三分之二，新兴服 务业正在迅速发展。全市非公有制经济增加值占全市生产总值的4 0 。随着产业 布局的调整，特别是近年来加大了对农村经济发展的支持力度，加强了农业基础 设施建设，实施了通乡、通村公路建设和毛草房改造工程等，城乡差别正逐步缩 贵州大学硕：i ：学位论文贵m 市城郊菜地土壤重金屈污染状况及熊对蔬菜安全的影响评价 小，城市化率为6 3 。 据资料显示，贵阳市所在的贵州省已经受到“三废”污染的土壤约2 0 万亩， 其中4 0 较严重，主要分布于黔中十余个城镇、郊区和工矿区附近，多为菜地 和稻田。清镇附近的4 0 0 亩稻田，由于引灌有机化工厂含汞废水，土壤中含汞量 高达1 3 0 p p m ，超过对照点11 6 3 6 倍，近年来更有升高趋势。 2 2 样品采集与制备 2 2 1 土壤样品的采集 本研究选择贵阳市的蔬菜地作为研究对象，2 0 0 5 年1 0 月底至1 1 月初，对 贵阳市城郊的蔬菜地进行布点采样，根据蔬菜地的分布状况，和离城市远近的差 异性，主要采集了贵阳市白云区、花溪区、惠水，清镇等地的代表性强的菜地土 壤耕作层样品和土壤剖面分层样品，重点采集黄壤和黄壤性水稻土发育的蔬菜地 土壤，以及相应的极少受到环境污染的黄壤的林地土壤剖面样品作为对照样品 ( 包括母岩或母质)