土壤重金屬污染現(xiàn)狀

土壤重金屬污染現(xiàn)狀摘要：重金屬作為一種持久性污染物已越來越多地被關(guān)注和重視.重金屬礦山的開采利用是造成當(dāng)今世界重金屬污染的主要原因，并已經(jīng)嚴(yán)重威脅和影響人類的生存和發(fā)展.本文從我國(guó)重金屬的利用入手，總結(jié)了我國(guó)近幾年重金屬污染的現(xiàn)狀，分析了重金屬污染物進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)的途徑和方式.為促進(jìn)我國(guó)礦業(yè)開發(fā)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和和諧發(fā)展，對(duì)重金屬資源的合理開發(fā)利用提出措施和建議.關(guān)鍵詞：重金屬；利用；重金屬污染引言所謂重金屬污染，是指由重金屬及其化合物引起的環(huán)境污染.重金屬礦山的開采及其產(chǎn)品的利用是重金屬污染的重災(zāi)區(qū)，也是全球重金屬污染的源頭所在，對(duì)于礦山環(huán)境，重金屬污染的主要危害對(duì)象是農(nóng)作物和人.其主要原因在于重金屬被排入環(huán)境后具有永久性，且有明顯的累積效應(yīng).隨著人們對(duì)金屬礦產(chǎn)品的需求量的不斷增大，由此引發(fā)的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，重金屬污染就是其中最為典型的一個(gè).以云南鉛鋅礦為例，云南擁有國(guó)內(nèi)儲(chǔ)量最大的蘭坪鉛鋅礦和國(guó)內(nèi)品位最富的會(huì)澤鉛鋅礦，它的開采量日益增大，產(chǎn)生的環(huán)境問題也隨之日益增多，由于云南鉛鋅礦山布局分散，規(guī)模偏小，工藝技術(shù)落后，裝備水平低,并且有相當(dāng)一部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)和個(gè)體私營(yíng)企業(yè)沒有專門的尾礦壩，尾礦、廢水隨意排放，加之由于當(dāng)?shù)亻_發(fā)無序，濫采濫挖，環(huán)保投入不足，導(dǎo)致礦山特別是鉛鋅礦山老化，品位下降，開采難度增大，造成了一定的環(huán)境污染，并使得生態(tài)環(huán)境的修復(fù)、改造和維護(hù)難以進(jìn)行。一土壤重金屬污染的定義重金屬系指密度4.0以上約60種元素或密度在5.0以上的45種元素。但是由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大，所以在環(huán)境科學(xué)中人們通常關(guān)注鋅、銅、鉆、鎳、錫、釩、汞、鎘、鉛、銘、鉆等。砷、硒是非金屬，但是它的毒性及某些性質(zhì)與重金屬相似，所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內(nèi)。由于土壤中鐵和錳含量較高，因而一般不太注意它們的污染問題，但在強(qiáng)還原條件下，鐵和錳所引起的毒害亦應(yīng)引起足夠的重視。土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)將重金屬帶入到土壤中，致使土壤中重金

屬含量明顯高于背景含量、并可能造成現(xiàn)存的或潛在的土壤質(zhì)量退化、生態(tài)與環(huán)境惡化的現(xiàn)象。如下圖為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值(GB15618—1995) 單位:mg/kg但是土壤本身含有一定量的重金屬元素，如植物生長(zhǎng)所必須的Mn、Cu、Zn等。因此，只有當(dāng)疊加進(jìn)入土壤的重金屬元素累積的濃度超過了作物需要和忍受程度，作物才表現(xiàn)出受毒害癥狀，或作物生長(zhǎng)并未受害但產(chǎn)品中某種金屬的含量超過標(biāo)準(zhǔn)，造成對(duì)人畜的危害時(shí)，才能認(rèn)為土壤已被重金屬污染。重金屬污染主要來自工業(yè)“三廢”，城市及工礦區(qū)附近的污灌水、土壤和蔬菜的重金屬含量較高。據(jù)研究，蔬菜對(duì)多種重金屬的富集能力高于其他農(nóng)作物。從不同重金屬元素來看，蔬菜的富集程度以鎘最高，鋅、銅次之，鉛、砷、銘最低，汞中等。土壤對(duì)重金屬的吸附與固定也存在差異性，土壤有機(jī)質(zhì)含量高、質(zhì)地黏重，土壤反應(yīng)為中性或堿性，對(duì)重金屬的吸附固定容量大，從而減少蔬菜的吸收。蔬菜的鎘（Cd）污染主要是由于土壤污染引起的。不同蔬菜品種對(duì)鎘的敏感程度以及吸收和富集鎘的能力差異很大。據(jù)試驗(yàn)，小白菜具有最強(qiáng)的吸收鎘的能力，其次為蘿卜和萵苣，青椒較弱，豇豆最弱；不同器官吸收和富集鎘的能力相差也很大，上述品種中，除蘿卜為葉〉根外，其他品種均為根〉葉＞莖＞果實(shí)（或籽粒）?？蓱?yīng)用蔬菜這種生物學(xué)上的差異性，有針對(duì)性地選擇蔬菜品種栽培或食用不同器官，以減輕鎘對(duì)人體健康的危害。世界衛(wèi)生組織建議每人每日允許攝取鎘量為57.1?71.4微克，若以每人每日鮮食菜0.5千克計(jì)算，則蔬菜中鎘的含量最高不得超過0.43毫克/千克。因?yàn)殒k被列入世界八大公害之一，它有致癌和致畸作用。所以，鎘是對(duì)人體毒性很強(qiáng)的元素。砷對(duì)蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育以及在土壤和蔬菜中的殘留量與砷的濃度有關(guān)，如用含砷量較高的污水灌溉菜地，土壤中砷的累積量隨灌溉水中砷的濃度的升高而增加。受砷污染后，由于菜體吸收水分和養(yǎng)分受阻而產(chǎn)量明顯下降。不同蔬菜對(duì)砷的吸收率各不相同，蔥〉菠菜〉茄子〉青椒〉番茄〉黃瓜。砷被認(rèn)為是肺癌和皮膚癌的致病因素之一。砷化物的毒性很大，屬于高毒物質(zhì)。銘對(duì)蔬菜生長(zhǎng)的毒害，只有在濃度較大時(shí)才出現(xiàn)癥狀，當(dāng)土壤中銘達(dá)到400毫克/千克左右時(shí)，才有毒害。銘能抑制作物的生長(zhǎng)發(fā)育，可與細(xì)胞原生質(zhì)的蛋白質(zhì)結(jié)合，使細(xì)胞死亡；在微量時(shí)，可置換作物體內(nèi)酶蛋白中的鐵、錳等元素，使酶失去活性，阻礙呼吸作用等代謝過程。銘也被認(rèn)為是人的致癌物質(zhì)。世界衛(wèi)生組織（1973）提出，每人每周的耐受量，銘的攝取量暫定為0.0067?0.0083毫克/千克（體重）。在使用含汞廢水或含汞污泥的汞污染區(qū)的農(nóng)田上，蔬菜富集汞的濃度明顯增高，并表現(xiàn)出汞毒害癥狀，即葉、花、莖變成棕色或黑色。不同蔬菜對(duì)汞的積累量不同，葉菜〉根菜〉果菜；不同類型蔬菜中，種間和部位也有差別，如茄果類中青椒〉茄子〉黃瓜〉番茄；根〉莖、葉〉果實(shí)或種子。汞對(duì)人體的危害性很大?！八畟R病”即由汞污染食品所致。蔬菜種類多，生境各異，全年進(jìn)行不間斷的栽培，無論從時(shí)空或空間上看，都給鉛污染的擴(kuò)大化提供條件，即多品種、多層次的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)增加了鉛污染的途徑。不同蔬菜種類對(duì)鉛的吸收、轉(zhuǎn)化和積累特性不同，含鉛量差異也較大。據(jù)測(cè)定，青菜含鉛量為0.68毫克/千克，青椒、黃瓜為0.12毫克/千克；青菜的含鉛量是甘藍(lán)的3倍；小蘿卜根的含鉛量是地上部的3.7倍。植物生長(zhǎng)速度越快，其莖葉的含鉛量越少，但是土壤中卻為后茬作物滯留下大量的鉛化物。在人體攝入的鉛總量中，以食物形式攝入量占76%，其他如呼吸、皮膚吸收占24%。對(duì)照衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，日前雖未發(fā)現(xiàn)郊區(qū)蔬菜大面積污染至危及健康的程度、但小范圍的某些種類的危害業(yè)已達(dá)到超衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的程度。除了工業(yè)“三廢”等對(duì)菜田土壤引起重金屬污染外，肥料中重金屬元素也是重金屬的污染源。尤其以磷肥含有多種有害重金屬，施入農(nóng)田中的磷肥將這些有害物質(zhì)帶入土壤環(huán)境中，對(duì)作物產(chǎn)生毒害的同時(shí)，通過食物鏈對(duì)人畜產(chǎn)生危害。磷肥中重金屬鎘是土壤環(huán)境中重要的污染元素。研究表明，無論是酸性土壤、微酸性土壤，還是石灰性土壤，隨著進(jìn)入土壤鎘量的增加，作物吸收的鎘量也增加。雖然目前還沒有報(bào)道使用磷肥會(huì)造成土壤鎘污染，但長(zhǎng)期大量施用含重金屬過量的磷肥，的確可使土壤中鎘含量累積，可能比一般土壤高出幾倍或幾十倍，并存在潛在鎘污染危害。因此，要求每年施用的磷肥進(jìn)入土壤中的鎘應(yīng)控制在1?4克/公頃，按此標(biāo)準(zhǔn)，要求磷肥中鎘濃度控制在8.0毫克/千克以下。二重金屬的來源、種類土壤重金屬來源廣泛，主要包括有大氣降塵、污水灌溉、工業(yè)廢棄物得不當(dāng)堆置、礦業(yè)活動(dòng)、農(nóng)藥和化肥等。1、 大氣中重金屬沉降大氣中的重金屬主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)。大氣中的大多數(shù)重金屬是經(jīng)自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤的。經(jīng)過自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤的重金屬污染，主要以工礦煙囪、廢物堆和公路為中心，向四周及兩側(cè)擴(kuò)散；由城市一郊區(qū)一農(nóng)區(qū)，隨距城市的距離加大而降低，特別是城市的郊區(qū)污染較為嚴(yán)重。此外，還與城市的人口密度、城市土地利用率、機(jī)動(dòng)車密度成正相關(guān)；重工業(yè)越發(fā)達(dá)，污染相對(duì)就越嚴(yán)重。例如：南京某生產(chǎn)銘的重工業(yè)廠［銘污染疊加已超過當(dāng)?shù)乇尘爸?.4倍，污染以車間煙囪為中心，范圍達(dá)1.5k此污染范圍最大延伸下限1.38km。還有1986——1988年期間甘肅白銀有色金屬基地降水和降塵輸入到農(nóng)田的重金屬為Cd10.8g/(h/.a)，其中鉛、砷均高于灌溉水的輸入量。2、 污水灌溉污水灌溉一般指使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商業(yè)污水和工業(yè)廢水。由于城市工業(yè)化的迅速發(fā)展，大量的工業(yè)廢水涌入河道，使城市污水中含有的許多重金屬離子，隨著污水灌溉而進(jìn)入土壤。在分布上，往往是靠近污染源頭和城市工業(yè)區(qū)土壤污染嚴(yán)重，遠(yuǎn)離污染源頭和城市工業(yè)區(qū)，土壤幾乎不污染。污灌在我國(guó)北方比較嚴(yán)重，因?yàn)楸狈奖容^干旱，缺水嚴(yán)重，而許多大城市都是重工業(yè)大城市，所以農(nóng)業(yè)用水更加緊張，污灌在這些地區(qū)比較普遍。北方旱作地區(qū)污灌約占全國(guó)污灌面積的90%以上。南方地區(qū)的污灌面積僅占6%，其余在西北和青藏。污灌導(dǎo)致土壤重金屬Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加?；搓栁酃鄥^(qū)自污灌以來，金屬Hg、Cd、Cr、Pb、As等就逐漸增高，1995~1997年已超過警戒級(jí)。太原污灌區(qū)的重金屬Pb、Cd、Cr含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其當(dāng)?shù)乇尘爸担曳e累量逐年增高。污灌是解決干旱地區(qū)作物需水問題的一條可行途徑。然而，污灌所導(dǎo)致的土壤污染特別是重金屬污染必須引起足夠的重視，污灌廢水的質(zhì)量必須嚴(yán)格控制在國(guó)家灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。3、 肥料和農(nóng)藥施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農(nóng)藥和不合理地施用化肥，都可以導(dǎo)致土壤中重金屬的污染。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之,，氮肥和鉀肥含量較低，但氮肥中鉛含量較高，其中As和Cd污染嚴(yán)重。經(jīng)過對(duì)上海地區(qū)菜園土地、糧棉地的研究，施肥后，Cd的含量從0.134mg/kg升到0.316mg/kg，Hg的含量從0.22mg/kg升到0.39mg/kg，Cu、Zn增長(zhǎng)2/3。通過新西蘭50a前和現(xiàn)今同一地點(diǎn)58個(gè)土樣分析，自施用磷肥后，鎘從0.39mg/kg升至0.85mg/kg。在阿根廷由于傳統(tǒng)無機(jī)磷肥的施入，進(jìn)而導(dǎo)致土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染。大量使用含有重金屬的農(nóng)藥也是造成土壤金屬污染的一個(gè)重要原因，例如果園土壤中Cu的累積主要來自于長(zhǎng)期使用含Cu農(nóng)藥的后果。4、 采礦和冶煉金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等，可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水，隨著礦山排水和降雨使之帶入水環(huán)境（如河流等）或直接進(jìn)入土壤，都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。這在我國(guó)南方地區(qū)表現(xiàn)的尤為突出。1989年我國(guó)有色冶金工業(yè)向環(huán)境中排放重金屬Hg為56t，Cd為88t，As為173t，Pb為226t[27]。礦山酸性廢水重金屬污染的范圍一般在礦山的周圍或河流的下游，在河流中不同河段的重金屬污染往往受污染源（礦山）控制，河流同一污染源的下段自上游到下游，由于金屬元素遷移能力減弱和水體自凈化能力的適度恢復(fù)，金屬化學(xué)污染強(qiáng)度逐漸降低。而在同一個(gè)地區(qū)，土壤中重金屬污染物的來源可能是單一的也可能是多樣的。通過研究徐州荊馬河區(qū)域土壤重金屬污染的成因中指出：Cr、Cu、Zn、Pb是由垃圾施用引起的，As是由農(nóng)灌引起的，Cd是由農(nóng)灌和垃圾施用引起的，Hg是各種途徑都具備。通過對(duì)山東省耕地重金屬元素污染狀況的研究說明，工業(yè)快速發(fā)展地區(qū)鉛高于農(nóng)業(yè)環(huán)境，鉛與距公路遠(yuǎn)近有關(guān)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)技術(shù)、設(shè)備落后，原材料利用