土壤中的重金属污染

1、概述土壤中的重金属污染，1、重金属的概念重金属是指密度在5.0以上的45种元素体。 砷和硒虽为非金属，但毒性和性质与重金属相似，故列入重金属污染物范围。 环境污染方面指的重金属主要是指生物毒性显着的汞、镉、金属铅、铬及类金属砷，含有毒性重金属铜、钴、镍、锡、钒等污染物。 现在世界的平均排放量是每年约15万吨、cu 340万吨、pb 500万吨、mn 1500万吨、ni100万吨。 我国被镉、砷、铬、金属铅等重金属污染的耕地面积约为2000万hm2，约占总耕地面积的五分之一。 2、土壤重金属污染现状、土壤中重金属浓度受自然土壤形成条件和人为活动的双重影响。 在常规条件下，自然土壤中的重金属浓度较

2、低，但近几十年来人为活动使土壤中重金属的积累大大加剧。二源、重金属污染土壤、农用物资的不合理使用、固体废物、污水灌溉、污泥施肥、大气自然沉降和降水、金属矿山酸性废水、大气中重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放、汽车轮胎磨损而产生大量含重金属有害瓦斯气体和粉尘等。 这些个主要分布在工矿周围和道路、铁元素道两侧。 大气中的很多重金属因自然沉降和雨沉降而进入土壤。 1、大气自然沉降和降水1、大气自然沉降和降水、瑞典中部falun城区街道的铅污染，其主要来源于城区街道的铜矿工业工厂、硫酸厂、涂膜剂厂、采矿和化工行业产生大量废弃物，经过风的输送，这些个细小颗粒的金属铅从工业废弃物堆向周围地区扩散。 南

3、京某铬生产重工业铬污染已超过当地背景值4.4倍，污染以现场烟囱为中心，范围达1.5 km2，污染范围最大延长下限达1.38 km。 经过自然沉降和雨沉降进入土壤的重金属污染，主要以工矿烟囱，废物堆积和道路为中心，向周围和两侧扩散的城市城郊乡随农村到城市的距离的增大而减少，特别是城市的城郊乡污染严重。 城市人口密度、城市土地利用率、汽车密度和正相关关系重工业越发达，污染越严重。 1、大气自然沉降和降水2、农用物资的不合理使用、含金属铅、汞、镉、砷等农药的不合理使用和化学肥料的不合理使用，造成土壤中的重金属污染。 一般来说，过磷酸盐中含有重金属hg、cd、as、zn、pb，磷酸肥料之后氮肥和钾肥含

4、量低，但氮肥中金属铅含量高，其中as和cd污染严重，2、农用物资不合理使用，应用于农用塑料薄膜生产的热稳定含有铅，在大量使用温室大棚和地膜的过程中可以引起土壤重金属的污染，3、污水灌溉、污泥施肥、污水灌溉一般指经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草原。 分布上，污染源和靠近城市工业区的土壤污染物严重，远离污染源和城市工业区，土壤很少污染。 近年来，污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分，从六十年代到现在，污水灌溉面积迅速扩大，在北方旱作地辖区中最普遍，约占全国污水灌溉面积的90%以上。 南方地辖区的污染灌溉面积只有6%，其馀地区西北和青藏，3、污水灌溉、污泥施肥、3、污水灌溉、污泥施肥、污

5、泥含有多种有机质和氮、磷、钾元素等营养元素体，而云同步污泥也含有多种重金属，随着大量市政污泥进入农田，在农田中4、含固体废弃物、重金属废弃物种类繁多，不同种类的危害方式和污染程度不同。 污染的范围一般以废弃炉为中心向周围扩展。 土壤中重金属的含量和形态分布特征受到垃圾排放率的影响，随着距离的增长，重金属含量逐渐减少。5、金属矿山废水、金属矿山开采、熔化期、重金属尾矿、熔化期炉渣和炉渣堆积等含有重金属络离子的矿山酸性废水可以溶出，通过矿山排水和降雨给水环境(河流等)带来，或直接侵入土壤，可以直接或间接地引起土壤重金属污染重金属是一种地壳构成元素体，广泛分布在土壤环境，与人造的合成的有机污染物不同

6、，土壤中存在背景值。 3个特点1、金属对植株毒性的浓度范围不同，重金属元素体中对植物生长有必要营养元素体，如cu、zn、mn、fe等，具有一定的生理机能，仅在含量高时才发生污染危害并产生中毒症状，但这种限量一般较高。 例如，危害植物的土壤有效亚金属铅含量一般超过100mgkg，换算成土壤总亚金属铅量可达到1g/kg。 另外，对cd、hg、pb等植物产生毒性浓度的范围，镉的土壤含量的限制值为0.30.6mgkg，金属铅为2.503.50mgkg，水银为0.31.0mgkg，1，重金属对植物体产生毒性的浓度的范围不同，2， 重金属危害植物的症状不同，部分重金属元素体主要阻碍植物的生长和产量，如cu

7、、zn等，而其他重金属元素体为hg、cd等，主要通过在植物中的积累危害人和其他动物。 例如，cd主要影响ca的代谢，如果在体内蓄积过多，骨中的ca将取代cd，软化骨质疏松症，容易骨折，皮肉之苦无法忍耐，是引起肾功能故障的所谓痛病。 3 .引起污染的重金属浓度因植物的种类而异，对重金属污染的耐受力因植物而异。 根据同一植物的基因型和生长时期的不同，重金属污染的浓度也不同。 不同基因型植物对重金属的吸收能力和生物量相差310倍。 4、重金属对土壤微生物有一定的毒性，对土壤酶活性有抑制作用，微生物不仅不能在土壤中分解重金属，而且在微生物的作用下转化为毒性更强的有机化合物(如甲基汞等)，引起微生物数量

8、和种群的变化，影响土壤生态系统总体平衡。 重金属对土壤酶活性的抑制是重金属污染程度的指标。 四个转移、土壤中重金属的转移受金属的化学特性、土壤的物理特性、生物特性和环境条件等因素的影响。 重金属在土壤环境中的迁移转化过程可分为物理迁移、化学迁移、物理化学迁移和生物迁移。 其转变的形式复杂多样，是多种形式的交错结合，1、汞的转变是汞对动植物和人体没有生物科学作用的有毒元素体。 土壤中汞的重要特征是可以零价(单质汞)的形式存在，有无机化合态汞和有机化合态汞。 除了甲基汞、hgcl2、hg(no3)2以外的很多难溶性化合物。 甲基汞和乙基汞的毒性在含汞化合物中最强。 土壤中汞的转移复杂，1、汞的转移

9、、1、汞的转移、(2)土壤胶体对汞在吸附土壤中的胶体具有较强的表面吸附(非极性吸附)和络离子交换吸附作用。 汞和其他微量重金属从被污染的水体转移到土壤固相。 土壤对水银的吸附也受到土壤的ph和土壤中的水银浓度的影响。 当土壤的ph值在18范围内时，其吸附量在随着ph值的增大而逐渐增大的ph8的情况下，吸附水银量几乎没有变化。 1、汞的转移转化；(3)配体用于汞配合螯合合作用土壤中的配体和汞配合螯合合作用对汞的转移转化有很大影响。 对oh-、c1-水银的配合作用大幅提高水银化合物的溶解度。 土壤中的腐殖质对汞络离子具有较强的螯合能力和吸附能力。 通过生物小循环和土壤上层的腐殖质的形成，利用腐殖质

10、对汞的螯合和吸附作用，土壤中的汞在土壤上层蓄积。1、汞的转移转化；(4)汞的甲基化作用是土壤中厌氧性细菌的作用，无机汞化合物可转化为甲基汞(ch3hg )和二甲基汞(ch3)2hg。 无机水银转化为甲基水银时，伴随水的移动的能力增大。 二甲基汞(ch3)2hg挥发性强，但吸附于土壤胶体的能力较弱，因此二甲基汞容易发生瓦斯气体转移和水转移。 水银的甲基化作用也在非生物的要素中进行，只要有甲基供体，水银就被甲基化。 2、镉的迁移转化、镉的污染主要是金属铅、亚金属铅、铜的矿山和熔化期所的废水、灰尘和废渣、电镀、电池、颜料、塑料稳定剂和涂料工业的废水、对农业施用磷肥等；2、镉的迁移转化、(1)镉在土壤

11、环境中的存在形态卡水溶性镉通常以简单的络离子或简单的配络离子的形式存在于cd2、cdcl、cdso4、石灰性土壤中。 非水溶性镉主要为cds、cdco3及胶体吸附态镉等。 其中，镉在旱地土壤中以cdo3、cd3(po4)2和cd(oh)2的形态存在，以cdo3为主，特别是在ph7的石灰性土壤中cdo3多的镉在淹水土壤中多以cds的形态存在。 (1)关于镉在土壤环境中的存在形态，由于土壤的镉吸附力强，因此在土壤中处于吸附交换状态的镉所占的比例大。 但是，吸附在土壤胶体上的镉在ph值降低的同时，溶出度增加，ph4时溶出度超过50，ph7.5时交换吸附状态的镉难以溶出。 2、镉的转移转化、2、镉的转

12、移转化、(2)镉的转移转化是土壤的强吸附作用，因镉很少再转移到下方而蓄积在土壤表层。 在降水的影响下，土壤表层镉的可溶性部分因水流而水平移动，有可能进入界面的土壤及附近的河流和湖泊引起二次污染。 土壤中的水溶性镉和非水溶性镉可以在一定的条件下相互转化，其主要影响因素是土壤的酸盐基度、氧化还原条件和碳酸盐的含量。 2、镉的迁移转换；(3)镉在生物迁移土壤中的镉容易被植物吸收。 土壤中的镉含量稍有增加，植物体内的镉含量也相应增加。 在被镉污染的水田中栽培的水稻各器官的镉浓集系数，是按根棒枝叶鞘叶身稻谷壳糙米的顺序递减的。 镉在植物体内可取代亚金属铅，破坏与呼吸和其他大姨妈过程相关的含亚金属铅酶催化

13、剂的功能，抑制植物生长和死亡。 与金属铅、铜、亚金属铅、砷、铬等相比，土壤中镉的环境容量非常小，是土壤镉污染的重要特征之一。 3、金属铅迁移，金属铅是人体不可缺少的元素体。 土壤中的金属铅污染主要来自大气污染中的金属铅沉降和金属铅应用工业的“三废”。 土壤中的金属铅污染主要是由空气、水等介质造成的二次污染。 金属铅在土壤中主要以二价态无机化合物的形式存在，极少数为四价态。 由于多以pb(oh)2、pbco3、pb3(po4)2等难溶性的形式存在，因此，金属铅的移动性和被作物吸收的作用都大大降低。 酸性土壤中可溶性金属铅含量一般较高。 这是因为酸性土壤中的h溶解在不溶解金属铅的金属铅化合物中。

14、植物吸收的金属铅是土壤溶液中的可溶性金属铅。 大部分积蓄在植物的根部，很少转化成茎叶和种子。 植物除了通过根系吸收土壤中的金属铅外，还通过叶子的气孔吸收污染空气中的金属铅。 3、金属铅转移、5项评价，土壤中重金属含量超过一定范围，对生态环境造成一定影响和破坏。 国家环境保护总局发布的2009年中国环境状况公报数据显示，在对30万hm-2基本农田保护区土壤有害重金属的采样监测中，3.6万hm-2土壤重金属超标率达到12.1%。由于土壤重金属污染危害严重，受污染地区广阔，需要研究评价土壤重金属污染的方法。 1、单因子指数法、计算公式为：1、单因子指数法、单因子指数法能判断环境中的主要污染因子，而环

15、境是一个复杂的体系。 由于环境污染往往是由多个污染因子的复合污染造成的，因此该方法只适用于单个因子污染特定地区的评价的单因子指数法是其他环境质量指数、环境质量等级和综合评价的基础。 2、尼美罗综合指数法、单因素污染指数法只能反映不同污染物的污染程度，而不能全面、综合地反映土壤的污染程度，因此将区域内土壤质量与做评估和整体区域外土壤质量进行比较。 当土壤被云同步多种重金属元素体污染时，采用一定的方法综合做评估单一因子污染指数，即综合污染指数法进行做评估。 重金属元素体综合污染评价采用尼美洛综合污染指数法，考虑了单一元素体污染指数的平均值和最大值。 二、尼洛综合指数法、算式，以下：二、尼洛综合指数

16、法、尼洛综合指数法的算式包含了评价残奥表中最大的个别污染分数，强调了污染指数最大的污染物对环境质量的影响与作用，但未考虑土壤中的各种污染物对作物污染的差异。 按尼美洛指数法计算的云同步综合污染指数只能反映污染程度，难以反映污染质量变化的特征。 3、gis应用于土壤重金属污染评价，地理信息系统(gis )是基于计算机的新兴技术，形成围绕该技术的研究、开发和应用的交叉性、边缘性学科，是管理和研究空间数据的技术系统。 利用gis强大的空间分析功能科学地设计环境检测网，有效地表现建设项目所在地环境信息，分析和做评估检测场所，既是环境质量现状的分析和评价工具，也是预测环境质量的有效工具。 3、gis应用

17、于土壤重金属污染评价，目前利用arcgis软件做评估环境质量的方法应用于土壤重金属污染评价。 关于六修复、土壤重金属污染物的研究，海外开始于20世纪6070年代，如澳大利亚、美国、德意志等国家的土壤重金属很深，特别是澳大利亚。 我国于1983年对主要类型的土壤环境容量进行了初步研究。 提出了研究土壤重金属的生态效应、临界含量地域性格的相违规与划分等。 现在，世界各国重视重金属污染对策的研究，展开广泛的研究。 1、工程管理方法、工程管理是指采用物理或物理化学原理管理土壤重金属污染。 客土是给受污染的土壤添加未受污染的新土，更换土是去除受污染的土壤，更换未受污染的新土，复土是将受污染的表土翻到下层

18、，去除表土是去除受污染的表土， 淋浴法是用清扫液冲洗污染土壤的热处理法是加热污染土壤，使土壤中的挥发性污染物(hg )挥发回收或处理的电解法，通过电解、电移动、电渗析、阳离子电泳等的作用从阳极或阴极除去土壤中的重金属。 1、工程管理方法，1、工程管理方法，如富士县神通川流域痛恨病的发祥地，是由于长期食用含镉大米所致，他们通过研究去除表土15 cm，在坚持填土、淹水的条件下，大米中镉含量为0.4 mg/取小于kg的表土后客土20 cm，间歇灌溉米中镉含量也不超过标准，客土超过30 cm，其效果更好，这些个措施具有效果彻底稳定等优点，但实施复杂，管理费用高，土壤肥力易下降2、生物管理方法、生物管理是指利用生物