[优秀毕业设计精品] 土壤重金属现状研究

1、本科毕业论文 摘要 1 本本科科毕毕业业设设计计（论论文文） 摘要摘要 土壤重金属污染是破坏土壤环境的重要因素，并直接或间接危害到人体健 康，因其隐蔽性、不可逆性、后果严重性等特点越来越受到重视。随着城市化、 工业化的迅速发展和人类环境意识的增强，许多发达国家对土壤的重金属污染 问题研究不断增加。本研究以焦作市高新区农田土壤为例，采取了20个采样点 的表层土壤样品，采用石墨炉原子吸收分光光度法对其表层土壤中的重金属pb 和cd进行了测定分析，并且按照单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法的 方法，依据土壤环境质量标准对其污染状况进行研究及评价。结果表明，研究 区表层土壤中各种重金属一般处于标准

2、值以下，或者是轻微污染水平，其中cd 为轻度污染。各重金属单因子污染指数和综合污染指数在焦作市高新区的分布 特点各不相同。根据土壤重金属含量分析，焦作市高新区主要危害的重金属为 cd，根据高新区土壤主要的重金属，我们分析了重金属的危害，并提出了相应 的对策 关键词关键词: :农田土壤；重金属污染；评价；对策 本科毕业论文 摘要 2 本科毕业论文 abstract 3 abstract：destruction of soil heavy metal pollution is an important factor in the environment, and directly or indir

3、ectly endanger human health. with urbanization, industrialization and the rapid development of the enhanced awareness of the human environment, to its suburban areas in many developed countries of the heavy-metal contamination in soil studies is increasing. this study jiaozuo high- tech zone as an e

4、xample, farmland soil took 20 sample point surface soil samples, using graphite furnace atomic absorption spectrophotometry on its surface soil heavy metal pb and cd examined analysis, and according to the single factor pollution index method and nemerow composite pollution index method according to

5、 the method of soil environmental quality standards for its pollution condition for the research and evaluation. the result shows that the area of heavy metal surface soil under general in standard, or is light pollution levels, including cd for light pollution. the heavy metal pollution index and t

6、he single factor in jiaozuo high-tech zone comprehensive pollution index distribution characteristics of each are not identical. according to the soil heavy metal content analysis, jiaozuo high-tech zone of main dangers for cds, according to heavy metal soil main high-tech, we analyzed the dangers o

7、f heavy metals, and puts forward the corresponding countermeasures key words: soil; heavy metal pollution; evaluation; countermeasures 本科毕业论文 abstract 4 本科毕业论文 abstract - 0 - 目录目录 1 1 前言前言 .4 1.1 国内外研究现状国内外研究现状 .4 1.1.11.1.1 国外土壤重金属研究现状国外土壤重金属研究现状 .4 1.1.21.1.2 国内土壤重金属污染状况和区域研究现状国内土壤重金属污染状况和区域研究现状 .

8、5 1.2 郊区土壤重金属测定的目的意义郊区土壤重金属测定的目的意义 .7 1.3 土壤消解方法综述土壤消解方法综述 .8 1.3.1 王水回流消解法王水回流消解法 .8 1.3.21.3.2 碱熔消解法碱熔消解法 .8 1. 3. 3 密封容器消解法密封容器消解法 .10 1.3.4 微波消解法微波消解法 .10 2 实验部分实验部分 .10 2.1 样品的采集和处理样品的采集和处理 .10 2.1.1 采样地点采样地点 .10 2.1.22.1.2 样品的采集方法样品的采集方法 .10 2.1.32.1.3 样品的布点方法样品的布点方法 .11 2.1.4 样品的预处理样品的预处理 .12

9、 2.2 实验仪器及试剂实验仪器及试剂 .12 2.2.1 实验仪器、试剂实验仪器、试剂 .12 2.2.2 实验原理实验原理 .12 2.3 土壤中重金属元素的测试土壤中重金属元素的测试 .12 2. 4 污染评价方法污染评价方法 .13 2.5 结果分析结果分析 .14 2.5.1 实验数据实验数据 .14 2.5.22.5.2 焦作市郊区土壤重金属含量分析焦作市郊区土壤重金属含量分析 .15 2.5.32.5.3 焦作市高新区土壤重金属污染指数分析焦作市高新区土壤重金属污染指数分析 .16 2.5.42.5.4 焦作市高新区土壤重金属污染源分析焦作市高新区土壤重金属污染源分析 .17 3

10、 3 郊区土壤重金属污染的危害与防治郊区土壤重金属污染的危害与防治 .19 3.13.1 郊区郊区土壤重金属污染的危害土壤重金属污染的危害 .19 3.23.2 郊区郊区土壤重金属污染的防治对策土壤重金属污染的防治对策 .20 3.2.13.2.1 有效措施有效措施, , 控制城市工业企业控制城市工业企业“ 三废三废”排放排放 .20 本科毕业论文 abstract - 1 - 3.2.23.2.2 工业结构工业结构, , 实行企业的合理兼并与优化组合实行企业的合理兼并与优化组合 .20 3.2.33.2.3 组织农田灌溉组织农田灌溉, , 防止污灌造成的污染防止污灌造成的污染 .21 3.2

11、.43.2.4 提高土壤环境容量提高土壤环境容量, , 控制重金属进入食物链控制重金属进入食物链 .21 3.2.53.2.5 加强土壤环境及其农产品质量的监测加强土壤环境及其农产品质量的监测 .21 3.2.63.2.6 对受到污染的土壤采取治理措施。对受到污染的土壤采取治理措施。 .21 4 结论结论 .22 致谢致谢 .23 参考文献参考文献 .24 本科毕业论文 前言 2 1 1 前言前言 1.1国内外研究现状国内外研究现状 近50年来，在重金属污染研究方面，国内外主要取得了以下成果: 确定了世界和区域范围内的土壤主要重金属元素的背景值以及相应的环境质量 标准、食品卫生标准和排放标准；

12、(2) 建立了较完善的各种主要重金属元素分 析测定方法及规范；(3)发现了一批可用于重金属污染生物检测的敏感植物，适 于重金属污染区种植的抗性植物以及可望用于重金属污染土壤植物修复的超量 积累重金属植物；(4)对重金属在底泥一水体一生物系统、土壤一植物系统以及 沿生产者一消费者一分解者食物链的迁移、转化和循环规律进行了深入系统的 研究；(5)对重金属污染的治理相继发展了物理、化学和生物方法，植物修复技 术和微生物修复技术引起了广泛关注。 1.1.1国外土壤重金属研究现状 国外对土壤重金属污染的报道最早可以追溯到十九世纪发生在日本的足尾 铜山公害事件。在上世纪50年代前后， 日本出现了“水俣病”

13、和“骨痛病”， 并且查明这是由于hg和cd污染所引起的公害之后，重金属的污染才开始备受关 注。国外许多学者在城市土壤重金属污染方面进行了大量探索研究，如bilos等 人研究认为，城市中污染源较多，可释放大量重金属进入大气和土壤1。有 研究显示，在特定地物(如建筑物等)周围，土壤重金属的污染程度与该地物的 建成时间和位置有关;另外，人类活动越密集的地区重金属污染越严重，工业化 程度与城市土壤中重金属的含量(例如cd、cu、pb、zn)密切相关。madrid等人 对西班牙塞维利亚市主要公园和绿地土壤重金属含量的调查显示，位于居住、 休闲地区的土壤样点的pb、zn和cu(尤其是cu)的含量超出人们可

14、接受的范围， 其中机动车辆排放的尾气是土壤中重金属含量增加的一个重要原因。 albasel2等人的研究发现，土壤cu、pb、zn 的含量在逐渐远离公路时迅速 降低，这不仅是因为汽车尾气会释放重金属进入周围环境，而且车辆的轮胎磨 损同样可以造成土壤中重金属的积累，汽车尾气对重金属增加的贡献主要是 pb，同时也会影响到zn，cu。土壤中的cu、zn、cd含量，特别是pb的含量，与 机动车辆有密切的关系。s.0.fakayodetal3研究得出，尼日利亚osogbo市交 通流量较大的公路旁土壤中重金属含量要比相应的中等流量和低流量公路旁土 壤中重金属含量要高得多。随着距公路距离的加大重金属含量迅速下

15、降，在距 本科毕业论文 前言 3 离公路5om的地方金属含量几乎达到控制点金属的自然背景值。blakel4等人 的研究还表明，大气沉降会导致土壤以及作物中的重金属增加，包括通过大气 降水以及气液悬浮物进入土壤。据bandhu等人的研究，大气中的重金属与土壤 中的重金属之间有密切的相关性。 1.1.2国内土壤重金属污染状况和区域研究现状 目前国内土壤重金属污染研究在总体上与国外存在一定的差距。国内土壤 重金属污染研究主要起始于20世纪80年代，90年代以来这方面研究得到迅速发 展。从地域研究上看，目前的研究主要集中在经济比较发达的珠江三角洲和香 港地区、长江三角洲的南京、上海等地、京津地区、东北

16、工业区等，另外一些 研究集中在西北和西南的个别工业城市周围以及个别的工矿区周围。 根据对珠江三角洲主要城市城郊农业土壤重金属含量特征的研究结果表明， 珠江三角洲主要城市城郊农业土壤中以hg的污染指数最大，cd和zn次之，表层 的土壤除as元素外，cu、pb、zn、cr、ni、cd等元素的平均值都分别超过了广 东省土壤背景值和全国土壤背景值，除as，hg外，重金属元素在土壤剖面中基 本上是表层高于底层5;同在珠江三角洲，香港土壤重金属的污染状况又与邻 近地区存在着显著不同的特点，土壤重金属污染以pb，as，zn，cu为主，这说 明土壤重金属污染状况和类型存在不同空间尺度的变异6。就广州市的蔬菜

17、地重金属污染而言，pb的污染较为普遍，其次为as7。 南京六合区蒋家湾蔬菜基地重金属污染现状的研究表明，cu 、cr、cd、as 、zn、pb等6种重金属在土壤中的含量均低于背景值，而土壤中hg含量严重超标， pb属轻度污染8。这一研究结果和李佑国9对南京市土壤重金属污染有所不 同，后者研究发现，南京近郊重金属以hg和zn为主，江宁附近为重污染区，污 染比较严重的是受人影响比较大的菜地和大田。巫和昕10等研究表明上海市 宝山工业区土壤重金属污染以pb，zn 和cd为主，路边土壤和菜区土壤中pb、zn 含量偏高，这与对上海化学工业区土壤重金属研究状况有所不同，其主要的污 染因子是cd、cu和pb

18、。 北京市边缘区土壤重金属总体污染状况不明显，只有hg元素属于轻微污染 11。而北京南部地区土壤cd大多为中度污染，pb污染指数2.0，达到中度污 染水平，cu基本为轻度污染水平，土壤zn完全超过预警水平，土壤as基本未发 生污染，土壤重金属综合污染指数均大于1，总体处于轻污染以上水平。这与京 津地区菜地以hg、cd、pb、zn污染为主的情况较为相似。 本科毕业论文 前言 4 东北地区土壤重金属污染的研究主要集中在沈阳张士污灌区和一些工矿区 周围，付玉华等12分析了沈阳市市郊部分菜地的上壤污染情况，发现沈阳市 郊部分菜地受到以cd为主的多种重金属的复合污染。在辽宁省卧龙泉河流域， 由于金矿的开

19、发，已造成其流域土壤生态环境的重金属复合污染，污染程度随 着开发强度的加大而增高。卧龙泉河流域中金矿开发强度大的王家子矿区土壤 属重度污染，主要的污染因子为as 、pb、cd、zn，其流域上游稻田土的重金属 污染因子为cu、pb，是成土母岩相对高的cu、pb 背景含量和金矿冶炼综合影响 的结果。在辽西滨海矿集区的金属矿产开发区以及冶炼厂周围的土壤中重金属 含量绝大部分高于土壤背景值，尤其cd、pb、zn的污染状况更应引起重视。 祖旭宇等13对云南昆明市土壤重金属污染调查与评价中发现cu、pb、zn 和cd污染，其中cd和cu为中度污染，zn和pb为轻污染。陈建军等对昆明地区土 壤中cu、pb、

20、cr、cd、as、hg6种重金属进行了调查监测，并就其来源及污染现 状进行评价，结果表明:cu、cd、as、hg等重金属对土壤存在不同程度的污染， 其中cd污染最为严重，其后依次为cu、hg、as、pb、cr，土壤重金属综合评价 为中度污染。昆明地区土壤重金属污染的来源主要是化肥的大量施用，其他来 源所占的比例相对较小。90 年代初期，在西南地区除昆明市周围土壤重金属研 究外,还有人在成都市和重庆市、贵州市土壤重金属污染做了研究，如傅绍清等 在研究成都市郊部分菜地土壤的背景值时发现其己被污染;李其林等监测了重庆 市郊部分菜地土壤，发现近郊蔬菜基地部分土壤己受cd和hg的污染。 西北地区的土壤重

21、金属污染研究主要集中在陕西和甘肃两省，庞奖励等 14通过对西安污灌区土壤重金属含量及影响的研究，发现重金属 cu、pb、cd、cr、as、hg在污灌土中发生了明显的积累，累积系数在 1.110.59，不同的元素的积累强度不同，其中cr最弱(1.11)，hg最强(10.59)。 张林森等对陕西省5个县56个苹果园土样品中as、pb、hg、cr、cd和cu的含量进 行了测定，结果表明，这几种重金属元素含量均没有超过绿色食品产地环境规 定的标准，但提出今后监控的重点是as和cr。杨苏才等对兰州市表层土壤除个 别点外均己受到重金属污染，其污染程度取决于交通所产生的汽车尾气、扬尘; 另外，工业活动和绿化

22、带对重余属污染也有着相当大的影响。 全国其他地区的研究大多集中在工矿区周围的土壤，如以焦作市15为例， 在朱村矿周围由于煤矿的煤研石堆积造成周围土壤的污染，其中土壤中无cr污 染，受cd污染不明显，cu污染程度较轻，pb的污染受交通影响波动较大，zn污 本科毕业论文 前言 5 染较重，其污染浓度与矸石堆的距离成非线性负相关关系。胡宁静16等对江 西贵溪冶炼厂重金属环境污染进行了研究，结果表明，土壤中重金属污染的潜 在生态风险最高的元素是cd，其次是cu和as。冯明祥等17调查了青岛市郊部 分菜地土壤的污染情况，证明cd污染是最严重的，其次是as和hg。 1.2 郊区土壤重金属测定的目的意义郊区

23、土壤重金属测定的目的意义 土壤是土地资源的核心，为植物、动物和微生物生长与繁殖提供营养物质， 也是人类赖以生存与发展的宝贵资源。随着经济的发展，工业的进步，城市化 进 程的不断加快，土壤环境不断受到来自工业和生活废水、固体废物、农药化肥 及 大气降尘等物质的污染，土壤环境质量进一步下降据估计，目前我国受污染 的 耕地面积近2000万公顷，约占耕地面积的l5，每年因土壤污染而减少的粮食 产量高达1000万吨，直接经济损失达loo亿元，另外还有1200万吨粮食，其污染 物超标；两者的直接经济损失达_200多亿元。土壤污染已经成为我国面临的重 要环境问题之一，加强农田土壤环境质量的监测和评价对于保护

24、土壤环境质量 和粮食安全具有重要的意义，土壤重金属含量和农田土壤环境质量评价研究成 为环境科学的一个重要研究领域。 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土壤质量退化、生态与环 境 恶化的现象。重金属是土壤环境中一类具有潜在危害的持久性有毒污染物，一 般 不易随水淋失，不能被微生物分解；相反地，重金属常在土壤环境中富集，甚 至 转化为毒性更大的甲基化合物过量的重金属通过食物链进入人体后将对人体 健 康产生极大的危害。资料表明，部分重金属具有致突变、致癌、致畸作用。 本科毕业论文 前言 6 土壤中重金属污染来源广泛，主

25、要包括有大气降尘、污水灌溉、工业固体 废 弃物的不当堆置、矿业活动、农业和化肥等毋。土壤中的重金属还可通过淋洗 和径流等作用污染地表水和地下水，对水环境造成潜在危害。而且，土壤中的 重金属具有隐蔽性、不可逆性和长期性等特点。在其累积初期，毒害作用并不 明显， 因此不易被人们轻易觉察或关注，但一旦当其毒害作用表现出来，就难以消除。 在城市化进程不断加快的今天，郊区既是城市居民大量农副产品的供应基 地，同时又是城市废弃物的容纳场所，城市生活、工业活动加重周边农地的污 染负荷，直接进入土壤的污染物，大气污染、沉降、酸雨使土壤环境压力增大； 化肥农药大量使用，肥力下降，使土壤承载力加重，生产功能退化，

26、从而使农 业生产面临着诸多的问题。土壤是农业发展的依附，其环境质量的好坏直接影 响着农产品的品质，而重金属是土壤环境中一类具有潜在危害的污染物。因此， 对焦作市郊区土壤的重金属污染进行评价是十分必要的，评价结果将为合理发 展和规划农业生产提供科学参考，同时对于已经污染的环境质量，找出原因及 存在问题，为保护生态环境、改良土壤和土壤资源的合理利用与管理提供理论 依据。 焦作市位于河南省西北部，北依太行与山西省接壤，南临黄河与郑州、洛 阳相望。辖4个市辖区和一个省级高新技术产业开发区，目前，全市已开发利用 的土地资源分为耕地、林地、草地、工交建筑用地等四大类，其中耕地面积为 257.9万亩，土壤资

27、源传统利用形式以蔬菜和小麦种植为主，随着焦作市城市化 的快速发展，导致周边土壤肥力水平下降、土壤环境质量恶化，土壤资源的环 境压力日趋增大。 本文通过对焦作市城市高新区 20 例耕地表层土壤样品的分析，研究土壤环 境中两类主要重金属污染物铅个镉的污染状况，并进行详细评价。本研究对于 了解因人类的工农业生产活动照成的重金属在耕地土壤中的积累状况，指导产 业结构调整、优化工农业发展和布局，保障土地资源环境安全、提高食品安全 水平、保护人民群众身体健康具有积极意义。 1.31.3 土壤消解方法综述土壤消解方法综述 1.3.1 王水回流消解法 本科毕业论文 前言 7 准确称取约 1 g(精确至 000

28、0 2 g)通过 0149 mm 孔径筛的土壤样品， 加少许蒸馏水润湿土样，加 3 粒4 粒小玻璃珠。加入 10ml 硝酸溶液(32)， 浸润整个样品，电热板上微沸状态下加热 20 min(硝酸与土壤中有机质反应后 剩余部分约 6 ml7 ml，与下一步加入 20 ml 盐酸仍大约保持王水比例)。加 入 20 ml 盐酸(31)，盖上表面皿，放在电热板上加热 2 h，保持王水处于明 显的微沸状态(即可见到王水蒸汽在瓶壁上回流，但反应又不能过于剧烈而导致 样品溢出)。移去表面皿，赶掉全部酸液至湿盐状态，加 10 ml 水溶解，趁热过 滤至 50 ml 容量瓶中定容。采用与上述相同的试剂和步骤，每

29、批样品至少制备 2 个以上空白溶液。 1.3.2 碱熔消解法 碱熔消解法是将土壤样品与碱混合，在高温下熔融，使样品分解的方法。 准确称取适量土样于坩埚中，加入适量熔剂，充分混匀，移入马褔炉中高温熔 融。熔融时间和温度视所用溶剂而定，如用碳酸钠于 900920熔融半小时， 用过氧化钠于 650700熔融 2030 分钟等。熔融好的土样冷却至 6080后， 移入烧杯中，于电热板上加水和 1+1 盐酸加热浸提和中和、酸化熔融物，待大 量盐类溶 本科毕业论文 实验部分 8 解后，滤去不溶物，滤液定容，供分析测定。 1. 3. 3 密封容器消解法 准确称取土壤样品 050 g，置于高压消解罐中，加入硝酸

30、 375 ml，高氯 酸 125 ml，氢氟酸 5 ml，加盖密封，置于电热恒温干燥箱中，于 170平衡 4 h，待冷却后，取出内罐置电热板上中温赶酸，待酸赶尽，转移至 50 ml 容量瓶 中，并加人 5ml 硝酸镧，用水定容至标线，待测。 1.3.4 微波消解法 准确称取土壤样品 0.10 g，置于微波消解罐中，通过正交实验法确定消解 时各酸加人量为硝酸 7ml，氢氟酸 5ml。高氯酸 3ml，并以此量加入盛有土样的 微波消解罐中，加盖密封，放人微波消解炉中。为提高工作效率、保证样品完 全消解、防止微波初期消解罐内压力上冲而产生危险、并保证较高的消解率采 用五阶段消解控制方法，具体消解工作条

31、件见表 1。按工作条件表消解，待冷 却至室温后，转移至聚四氟乙烯坩锅中，于电热板加热赶酸，待酸赶尽，转移 至 l0 ml 容量瓶中，并加人 5 ml 硝酸镧，定容至标线，待测。 表 1 微波消解工作条件 table 1 working conditions of microwave digestion 步骤时间（s）压力（kg） 1605 212010 312015 418020 518025 2 实验实验部分部分 2.1 样品的采集和处理样品的采集和处理 2.1.1 采样地点 于2011年4月取样，采样地点布设在焦作市高新区。 2.1.2样品的采集方法 (1)简单随机 将监测单元分成网格，每

32、个网格编上号码，决定采样点样品数后，随机抽 取规定的样品数的样品，其样本号码对应的网格号，即为采样点。随机数的获 得可以利用掷骰子、抽签、查随机数表的方法。 (2)分块随机 本科毕业论文 实验部分 9 根据收集的资料，如果监测区域内的土壤有明显的几种类型，则可将区域 分成几块，每块内污染物较均匀，块间的差异较明显。将每块作为一个监测单 元，在每个监测单元内再随机布点。在确定分块的前提下，分块布点的代表性 比简单随机布点好，如果分块不正确，分块布点的效果可能会适得其反。 (3)系统随机 将监测区域分成面积相等的几部分(网格划分)，每网格内布设一采样点， 这种布点称为系统随机布点。如果区域内土壤污

33、染物含量变化较大，系统随机 布点比简单随机布点所采样品的代表性要好相结合的方式。本实验采用简单随 机采样。 2.1.3样品的布点方法 混合样的采集布点主要有四种方法： (1)对角线法：适用于污灌农田土壤，对角线分5等份，以等分点为采样分 点； (2)梅花点法：适用于面积较小，地势平坦，土壤组成和受污染程度相对比 较均匀的地块，设分点5个左右； (3)棋盘式法：适宜中等面积、地势平坦、土壤不够均匀的地块，设分点10 个左右； (4)蛇形法：适宜于面积较大、土壤不够均匀且地势不平坦的地块，设分点 15个左右，多用于农业污染型土壤。各分点混匀后用四分法取lkg土样装入样品 袋，多余部分弃去。 采样方

34、式示意图： 采样点的选择标准是它能够代表被监测的一定面积的地区或地段的土壤， 选择有代表性的采样点，应考虑地形基本一致、近期旌肥耕作措施、植物生长 表现基本相同，应尽量照顾到土壤的全面情况，不可太集中，应避开路边、地 角和堆积过肥料的地方。土壤样品垂直采取耕作层020cm的土壤。由于土壤本 本科毕业论文 实验部分 10 身在空间分布上具有一定的不均一性，故样品多点采集，均匀混合以便使土壤 具有代表性。每块耕地按梅花形五点取样法，在以取样点为中心，取4个小样， 再用四分法弃取，保留样品重约l一2kg。采样的同时，由专人填写样品标签、 采样记录；标签上标注采样时间、地点、样品编号、监测项目、采样深

35、度和经 纬度。 2.1.4 样品的预处理 土样风干：将采集的土壤样品去除石头和植物的根、叶等杂物后放在样品 盘上，摊成薄薄的一层，置于干净整洁的室内通风处采用自然方式风干，严禁 暴晒，并注意防止酸碱等气体及灰尘的污染。风干过程中要经常翻动土样并将 大土块捏碎以加速干燥。 土样碾磨：将上述制备的土壤样品，用玛瑙棒研压，通过2mm尼龙筛（出去 2mm以上的砂砾），混匀。用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研磨至全部通过 0.149mm（100目）筛储存备用。 2.2 实验仪器及试剂实验仪器及试剂 2.2.1 实验仪器、试剂 仪器：石墨炉原子吸收分光光度计、电热板、烘箱、聚四氟乙烯坩埚，电 子称， 试

36、剂：硝酸、盐酸、重金属 pb 和 cd 标准溶液 2.2.2 实验原理 试样经消化处理后，在特制的铜、锌、镍、铬、铅和镉的空心阴极灯照射 下，气态中的基态金属原子吸收特定波长的辐射能量而跃迁到较高能级状态， 光路中基态原子的数量越多，对其特征辐射能量的吸收就越大，与该原子密度 成正比，最后根据标准系列进行定量计算。 2.3 土壤中重金属元素的测试土壤中重金属元素的测试 重金属进入土壤环境后，大部分被土壤吸附固定而积累于土壤中，农作物 通过根系吸收重金属并在体内积累，当重金属达到一定量时，对人及动物健康 造成危害。 在重金属中pb对植物的生长和产量的危害最小，但其在植物体内的残留累 计对动物和人

37、体危害极大。积累在根、茎和叶内的pb，可影响植物的生长发育， 使植物受害。周毅等就土壤中pb对作物影响进行研究表明，土壤pb处理浓度为 本科毕业论文 实验部分 11 100mg/kg，对大豆具有一定的刺激作用，但在300mg/kg处理时，大豆的干粒重 减少了7%，产量下降了34%，到2000mg/kg处理时，干粒重减少20%，产量下降了 68%。人体摄入过量pb，.会引起中枢神经系统损伤，损害骨髓造血系统。 长期食用遭到镉污染的食品，可能导致“痛痛病” ，即身体积聚过量的镉损 坏肾小管功能，造成体内蛋白质从尿中流失，久而久之形成软骨症和自发性骨 折。 基于以上，特选取焦作市郊区 pb 和 cd

38、 两种重金属进行含量测定分析，评 价标准采用土壤环境质量标准 gb15618-1995 二级标准，一级标准作为参考标准， 评价它们的污染状况。具体标准见表 1。 表 1 土壤环境质量标准 gb15618-1995 标准值 mg/kg table 1 soil environment quality standard gb15618-1995 standard mg/kg 项目 phcdpb 一级自然背景 0.2035 6.5 0.30250 二级 6.57.50.30300 7.5 0.60350 2. 4 污染评价方法污染评价方法 目前评价方法主要有单项指数法和综合指数法，其中，综合指数法又

39、分为 均值型指数、计权型指数和内梅罗指数等嘲。单项污染指数法能够比较直观地 反映环境中各项污染指标的情况；内梅罗综合指数法不仅考虑到了所有评价因 子单项污染程度的平均水平，而且还考虑到了最大污染指数，因此能够更为科 学、综合的反映评价区域内总体环境质量状况。评价公式如下： 单项污染指数法：pj=ci/si 式中ci为调查点位土壤中污染物i的实测浓度；si为污染物i的评价标准值 或参考值。根据pi的大小，可将土壤污染程度划分为五级。见表2. 表2 土壤质量评价等级 table 2 soil quality assessment level 等 级pi值大小 污染评价 pi1 无污染 本科毕业论文

40、 实验部分 12 1pi2轻微污染 2pi3轻度污染 3pi5中度污染 pi5重度污染 综合污染指数采用内梅罗综合指数法： pn=(pmax2+pave2)/21/2 其中，pmax为单项污染指数的最大值； pave为单项污染指数的算术平均值。 内梅罗指数反映了各污染物对土壤的作用，同时突出了高浓度污染物对土 壤质量的影响，可按内梅罗指数划定污染等级。内梅罗指数指数土壤污染评价 标准见表3. 表3 土壤内梅罗指数评价标准 table 3 soil nemerow index evaluation standards 等 级内梅罗指数 污染等级 pn0.7 清洁（安全） 0.7pn1.0尚清洁（

41、警戒限） 1.0pn2.0轻度污染 2.0pn3.0中度污染 pn3.0重度污染 2.5 结果结果分析分析 2.5.1 实验数据 表 4 焦作市高新区土壤重金属 pb 数据表（g/l） table 4 jiaozuo high-tech zone soil heavy metal pb data tables（g/l） 测量对象样品编号 abs 实际浓度 标准样品 pb10.0110 标准样品 pb20.03910 标准样品 pb30.08125 标准样品 pb40.17450 标准样品 pb50.289100 标准样品 pb60.465200 样品 10.28108.583 样品 20.30

42、1117.736 样品 30.274106.135 样品 40.273105.484 本科毕业论文 实验部分 13 样品 50.306119.648 样品 60.22183.171 样品 70.23990.919 样品 80.282109.329 样品 90.285110.821 样品 100.355140.965 样品 110.13847.622 样品 120.14852.028 样品 130.22484.605 样品 140.14148.756 样品 150.326128.418 样品 160.21279.304 样品 170.21781.733 样品 180.14851.82 样品 19

43、0.22283.849 样品 200.16559.066 表 5 焦作市高新区土壤重金属 cd 数据表（g/l） table 5 jiaozuo high-tech zone soil heavy metal cd data tables（g/l） 测量对象样品编号 abs 实际浓度 标准样品 cd20.0460 标准样品 cd30.0871 标准样品 cd40.1262.5 标准样品 cd50.2515 标准样品 cd60.3910 样品 10.2796.503 样品 20.2786.482 样品 30.3087.321 样品 40.3287.902 样品 50.2856.663 样品 60

44、.0871.073 样品 70.3578.701 样品 80.43210.831 样品 90.3297.1709 样品 100.3628.84 样品 110.2244.939 样品 120.1893.952 样品 130.1733.349 样品 140.1964.154 样品 150.2876.739 样品 160.2946.925 样品 170.1091.697 样品 180.1823.744 本科毕业论文 实验部分 14 样品 190.1171.929 样品 200.1893.953 2.5.2 焦作市郊区土壤重金属含量分析 由于土壤重金属污染的非均匀性，采用平均值、变幅、标准差以及变异系

45、 数等4个统计指标18进行统计分析，研究区20个土壤表层样品重金属含量测 定结果见表6。 表6 焦作市高新区土壤重金属统计结果 mg/kg table 6 jiaozuo high-tech zone soil heavy metal statistical results mg/kg 数据显示研究区土壤样品重金属的平均含量分别为：pb22.439 mgkg- 1，cd0.716mg kg-1，变异系数反映了总体样本中各采样点的平均变异程度, 该 区域cd的变异系数最大，达到0.616，pb的变异系数最小，为0.301，该区域重 金属的平均变异程度由大到小的顺序为cdpb。重金属的变异系数分两

46、个层次， pb的变异系数在0.30左右属于弱变异强度，cd的变异系数在0.5以上，表明了再 不同地点的cd含量有较大的差异；较低的变异系数表明，20个土壤样品重金属 含量能基本反映该地域土壤重金属的整体含量水平。 2.5.3 焦作市高新区土壤重金属污染指数分析 表 7 焦作市高新区通融重金属污染指数统计分析 watch 7 jiaozuo high-tech zone accommodation of heavy metal pollution index statistical analysis 单向污染指数pi pi1 1pi22pi3监测 项目 监测 点数 超 标 % 最大 值 最小 值

47、 平均 值 个数频率个数频率个数频率 pb2000.1180.0390.075201000000 cd20452.860.4211.1931155630315 单向污染指数pi 监测 项目 监测 点数 超 标 % 最大 值 最小 值 平均 值 3pi5pi5综合污染指 数pn 元素 element 样本数 number 最小值 minimum 最大值 maximum 平均值 average 标准差 sd 变异系数 cv pb2011.94935.28622.4396.7660.301 cd200.2531.7160.7160.4410.616 本科毕业论文 实验部分 15 个数频率个数频率 p

48、b2000.1180.0390.0750000 cd20452.860.4211.1930000 1.145 焦作市高新区土壤重金属污染指数统计见表7。. 从表中的统计结果可以看到，焦作市高新区耕地土壤重金属单因子污染指 数值由大到小的顺序为cd1.193。、pb0.075；在来自全部20个样点的土壤表层 样品中，各重金属超过国家土壤二级污染标准分别为cd%45、pb%0。只有cd出现 超标情况，其中cd有9个点位出现超标，其中有6个点位为轻微污染，3个点位为 轻度污染，由此可见土壤重金属污染最严重的是镉。 从pb的平均单项污染指数（0.075）和超标频率（0%）来看，高新区的耕地 土壤还未受

49、到pb的污染；cd的平均污染指数为1.193，其超标率为%45，最大值 是最小值的6.8倍，超过一半点位的土壤还未受到镉的污染，少部分为轻微污染， 个别点位为轻度污染，说明该地区土壤还是尚清洁状态。焦作市高新区耕地土 壤综合指数（内梅罗污染指数）最小值为0.099，最大值为2.19，平均值 1.145，尽管大多数点位的重金属还未达到污染水平，但是因为cd的极高的贡献 率使得综合污染指数达到很高的水平，污染等级总体为轻度污染。 2.5.4焦作市高新区土壤重金属污染源分析 焦作市高新区土壤中镉污染外界因素有多种途径，重金属镉通过水、气和 固体废弃物等的途径进入土壤，主要污染因素如下。 (一)污水灌

50、溉 污水灌溉是重金属镉进入土壤的重要途径之一。早些年，城市生活污水和 工 业废水排放量大，而且未经任何处理便被引入农田，污水中的重金属镉随之进 入 土壤，并在土壤中累积。本研究在焦作一中新河附近农田采样点土壤镉污染为 中度污染，在大沙河灌溉区也有轻微污染。重金属属于不可降解污染物，历史 遗留问题令人担忧。大多数污染土壤都是遭受生活污水或工业污水灌溉的结果， 这说明污水中的重金属含量较高，未经处理或稍加处理便排灌，导致重金属在 土壤中的累积量增加，己经对周围的土壤产生了一定的影响，因此应加以重视。 (二)固体废物的影响 土壤历来是固体废弃物的处理场所，城市工业和生活垃圾排放量日益增多， 本科毕业

51、论文 实验部分 16 处理利用率不高，垃圾的倾倒堆积加上垃圾渗沥水经过水土径流进入土壤，使 重 金属镉进入土壤。 (三)农用化肥的影响 部分农用化肥使用天然矿石作为原料，因此常含有一定数量的重金属元素 (如生产过磷酸钙磷肥时常伴生zn、cd等的杂质)，长期施用农用化肥的土壤常 常伴有土壤重金属的积累。 (四)-农药的影响 本科毕业论文 危害与防治 17 由于农作物在成长过程中，会遭到虫害和病害，农民喷洒大量农药，农药 中包含的重金属镉随着之进入土壤。 (五)酸沉降的影响 酸雨不但把大气颗粒中的重金属带入土壤，而且使土壤酸碱度降低，增强 了重金属离子的活度和迁移转化的能力，使之更容易为植物所吸收

52、，从而大大 增加了重金属进入食物链的可能性，对生物造成危害。也增加了局部径流汇集 区域的镉含量。 焦作市高新区土壤中铅的来自交通工具如汽车尾气中铅的排放、公路扬尘 中的铅和工业废气中的铅随大气降尘作用沉降到地表进入农田土壤。 3 3 郊区土壤重金属污染的危害与防治郊区土壤重金属污染的危害与防治 3.13.1郊区郊区土壤重金属污染的危害土壤重金属污染的危害 随着土壤重金属污染的不断加剧,土壤污染的危害也越来越显现,主要表现 为: (1)导致严重的直接经济损失:对各种土壤污染造成的经济损失,目前尚缺乏 系统的调查资料,仅就土壤的重金属污染为例,全国每年因重金属污染而减产粮 食1000多万吨,被重金

53、属污染的粮食达1200 万吨,经济损失至少200亿元。 (2)导致生物品质不断下降:我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的 污染,许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标和 接近临界值。全国有不少地区已发展到生产“镉米”的程度;南京市的市售蔬菜 几乎都受到一定程度的硝酸盐污染,北京、上海等大中城市蔬菜的硝酸盐超标现 象也十分普遍。 (3)危害人体健康:土壤污染会使污染物在植(作)物体中积累,并通过食物链 富集到人体和动物体中,危害人畜健康,引发癌症和其他疾病等。有研究表明我 国的土壤和粮食污染与一些地区居民肝肿大之间有明显的关系;广州和沈阳等地 污灌区的癌症发病率和死亡

54、率都比对照区(清水灌溉区)高10多倍。 铅：铅进入人体后，除部分通过粪便、汗液排泄外，其余在数小时后溶入 血液中，阻碍血液的合成，导致人体贫血，出现头痛、眩晕、乏力、困倦、便 秘和肢体酸痛等；有的口中有金属味，动脉硬化、消化道溃疡和眼底出血等症 状也与铅污染有关。小孩铅中毒则出现发育迟缓、食欲不振、行走不便和便秘、 失眠；若是小学生，还伴有多动、听觉障碍、注意不集中、智力低下等现象。 本科毕业论文 危害与防治 18 这是因为铅进入人体后通过血液侵入大脑神经组织，使营养物质和氧气供应不 足，造成脑组织损伤所致，严重者可能导致终身残废。特别是儿童处于生长发 育阶段，对铅比成年人更敏感，进入体内的铅

55、对神经系统有很强的亲和力，故 对铅的吸收量比成年人高好几倍，受害尤为严重。铅进孕妇体内则会通过胎盘 屏障，影响胎儿发育，造成畸形等。 镉：镉是一种毒性很强的重金属，其化合物也大多属毒性物质。工业排出 含镉的污水，污染了河水及农田。镉较其他重金属容易为农作物、蔬菜、稻米 所吸收。人吃下受污染的农作物後，便一并将镉透过消化道进入人体，主要积 聚於肝及肾，造成损害。另外，镉化合物微粒亦可以透过空气(香烟)，由呼吸 道进入人体。镉对人体中枢神经的破坏力很大，当镉毒进入人体后极难排泄， 极易干扰肾功能、生殖功能。由于镉污染具有周期长、隐蔽性大等特点。镉会 取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断;镉会引起胃

56、脏功能失调，使锌镉比降 低，而导致高血压症上升。镉的毒性是潜在性的，即使饮用水中镉浓度低至0.1 毫克/升，也能在人体(特别是妇女)组织中积聚，潜伏期可长达10年至30年，且 早期不易觉察。 (4)导致其他环境问题:土壤受到污染后,污染表土容易在风力和水力的作用 下分别进入到大气和水体中,导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系 统退化等次生生态环境问题。北京市的大气扬尘中,有一半来源于地表, 表土的 污染物通过呼吸作用进入人体,影响人体健康。 3.23.2郊区郊区土壤重金属污染的防治对策土壤重金属污染的防治对策 3.2.1有效措施, 控制城市工业企业“ 三废”排放 焦作市高新区土壤重金属

57、的污染, 与城市工业企业废水、废气、废渣的排 放有着直接的关系。因此, 控制城市工业企业“ 三废” 的排放, 是防止土壤 环境污染的最根本的措施。当前, 要结合城市环境综合整治与工业企业技术改 造工作, 积极推广清洁工艺, 发展技术含量高、环境污染负荷小的高新技术产 业改造现有老企业, 切实抓好焦作发电厂、冶炼厂、钢铁厂、纸版厂、化工厂、 漆厂等重点污染源的治理, 实行污染物排放总量控制。 3.2.2工业结构, 实行企业的合理兼并与优化组合 焦作市工业部门结构较为齐全, 但以中小型企业为主, 数量较多。在主要 工业企业中, 有建材工业企业家, 冶金企业家, 轻工企业家, 纺织企业家, 机 械工

58、业家, 化学工业家, 电子工业家, 医药工业企业家等。这些主要的工业企 本科毕业论文 危害与防治 19 业大都布置在老工业区和新兴的焦作经济技术开发区等城市的近郊区, 同时也 是主要污染物排放大户, 对环境的影响最大, 造成的环境污染纠纷也最多。因 此, 结合城市工业结构的调整, 实行企业的合理兼并与优化组合, 组建几个较 大的专业企业集团, 既有利于经济效益的提高, 也有利于对污染物的集中统一 治理。例如, 通过对全市电镀行业的专业调整, 建立了电镀中心, 对电镀污水 集中治理, 取得了较好的经济效益与环境效益。 3.2.3组织农田灌溉, 防止污灌造成的污染 农田灌溉用水必须符合标准才能用于

59、农灌, 这是防止土壤重金属污染及其 重要的措施。国内外的实践都已证明, 绝大多数地区土壤重金属的污染都与不 恰当的污灌有着直接的关系。焦作市高新区农田灌溉用水主要是境内的河、湖、 塘、坝、沟、井、渠水, 这些水域也是部分城市工业企业和郊区乡镇企业工业 废水的纳污水体。据调查, 本区农灌水水质中重金属含量均超过国家农田灌溉 水质标准二类标准。因此, 要及时掌握农田灌溉水质及其变化, 避免盲目取水 灌溉引起土壤重金属污染。 3.2.4提高土壤环境容量, 控制重金属进入食物链 土壤环境具有一定的缓冲作用和较强的自然净化能力。对于重金属污染程 度较轻的土壤, 可以采取增施优质有机肥、改良土壤性状、合理

60、施用改良剂、 加强田间土壤水分管理等措施, 增加土壤环境容量, 减少土壤溶液中重金属的 活性, 抑制农作物对土壤重金属的吸收,特别是减少重金属在农作物可食部分的 累积量, 从而达到控制或切断重金属进入食物链的目的。 3.2.5加强土壤环境及其农产品质量的监测 为了及时掌握土壤环境及其农产品中重金属含量是否超过容许标准, 并为 污染防治与管理提供依据, 必须加强对土壤环境及其农产品质量的监测。对于 土壤重金属污染严重的局部区域, 例如冶炼厂、钢铁厂、化工厂等周围农田, 已不适于农耕, 应坚决弃耕或辟为绿化苗木繁育基地对重金属含量超过国家食 品卫生标准的农产品, 如pb米等，应禁止食用或作为饲料出