土壤中重金属污染源解析研究进展(老师推荐)
土壤中重金属污染源解析研究进展
于瑞莲1
, 胡恭任1, 2
( 11 华侨大学环境科学与工程系,福建泉州362021;
21 东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室,南昌330013)
摘要:根据近年来国内外对土壤重金属污染研究的相关报道, 概述国内外土壤重金属污染源解析的常用方法及其特点, 重
点阐述铅、锶同位素、放射性核素示踪技术在重金属污染溯源研究中的应用, 指出采用Pb、Sr、Zn 等同位素示踪, 空间分析与多元
统计相结合的方法, 追踪重金属污染源和评价污染程度是今后土壤中重金属污染源解析研究的重点。
关键词:环境工程;污染源解析;综述;重金属污染;铅锶同位素示踪;土壤
中图分类号: X53; X833 文献标识码: A 文章编号: 1001- 0211( 2008) 04- 0158- 08
收稿日期: 2006- 03- 17
基金项目:国家自然科学基金资助项目( 40673061 ) ;泉州市科技计
划资助项目( 2007Z43 ) ;东华理工大学核资源与环境教
育部重点实验室开放基金资助项目( 070714)
作者简介:于瑞莲( 1970- ) , 女, 山东高密县人, 副教授, 博士生, 主
要从事环境污染化学等方面的研究;
联系人: 胡恭任( 1966- ) , 男, 江西赣县人, 研究员, 博士后, 主要
从事环境地球化学等方面的研究与教学工作。
环境污染研究中特别关注的重金属主要是生物
毒性显著的Hg, Cd, Pb, Cr 以及类金属As, 还包括
具有毒性的重金属Cu 和Zn 等。含重金属的污染
物通过各种途径进入土壤, 造成土壤中相应重金属
元素的富集。食物链中重金属来源主要是植物通过
被动从土壤中吸收,对人类社会健康可持续发展严
重危害。因此, 查明土壤中重金属污染物质来源, 并
从源头上加以控制,对实施污染治理具有十分重要
的意义[1- 3] 。遗憾的是, 以往的工作大多局限于污
染程度方面的研究,对土壤中重金属污染的研究大
都局限于重金属的分布、赋存形态和生态环境危害
与修复等内容, 而对土壤重金属污染来源的解析方
面较少,概述了近几年来国内外土壤重金属污染源
解析的常用方法及其研究方法中的一些特点, 重点
阐述了铅、锶同位素、放射性核素示踪技术在重金属
污染溯源研究中的应用, 针对以往研究工作的不足
和存在的问题, 指出了今后土壤中重金属污染源解
析研究中的重点。
1 多元统计分析方法在土壤中重金属
污染源解析中的应用
环境科学中污染物来源的数学模型总体上分两
种,一种是以污染源为对象的扩散模型( diffusion
model ) , 另一种是以污染区域为对象的受体模型
( receptor model )
[4]
。20 世纪70 年代起, Lantzy
[5]
等人开始由排放源转移到受体, 进行大气颗
粒物源
解析。近年来提出化学质量平衡法(CMB)、因子分
析法( FA)、目标变换因子分析法( TTFA)和正态矩
阵因子化( PMF) 法、主因子分析法[主成分分析
( FCA)法]、IDNN 模型法、FA/MLR 法、聚类分析、
富集因子分析法(富集系数法)、相关分析等方法,形
成受体模型的研究体系, 为源解析奠定了基础[ 6- 7]
。
运用多元统计分析方法研究元素的组合特征及
分布规律,有助于异常成因的解释推断,区分人为污
染和自然污染源。乔胜英等[ 8]
通过土壤中重金属
元素与主元素间的相关分析、聚类分析,表明Hg 相
对于其他元素表现较独立, S对Hg 有一定的捕获能
力,As, Cr 和Ni 是受控于成土母质的元素组合, Cd
和Pb 是受人为污染影响较强的元素, Cu 来源于地
质成因的比例较大, Zn 受控于土壤中锰氧化物粘
粒。
王学松等[9]
通过因子分析法( FA)和聚类分析
大致识别了徐州城市表层土壤21 个样品中重金属
元素的来源,研究区表层土壤样品中30 种元素可分
成4 个类别: / 自然因子0类别元素( Ti, Ca, V, Co,
Mn, Be和Pt ) ; / 交通因子0类别元素(Ag, Se, Sc, Pb,
Cu, Zn, Cd, Br, S, Mo 和Au) ; / 燃煤因子0类别元素
(Bi , Cr, Hg, As, Sb 和Pd)和混合源类别元素( Sn 和
Ba)。
史贵涛等[10]
通过Pearson 相关分析和主成分分
第60卷第4 期
2 0 0 8 年1 1 月
有色金属Nonferrous Metals
V ol 1 60, No1 4
November 2 0 0 8析,推测人类活动造成了公园土壤和灰尘中重金属
的积累,其中最主要的污染源为工业和交通污染。
翟航[11]
运用因子分析方法探讨了长春市表层
土壤重金属污染的可能来源: 交通污染源;燃煤污染
源,居民采暖用煤和工业用煤以及燃烧方式落后为
长春市表层土壤燃煤污染的主要原因; 工业污染源,
因子得分高值区分布在铁北一二道工业区, 主要来
源于工业废水的排放;冶金污染源,污染区主要分布
在长春市区北部天林冶炼厂、西部火烧李附近的蓝
舟冶炼厂和中部钢厂附近。
Blaser 等[ 12]
按土壤发生层次采集了瑞士森林
的不同土壤,通过计算元素富集指数来区别土壤表
层元素含量异常是人为污染还是自然来源, 并指出
元素富集指数由于考虑了土壤元素含量的剖面分布
和自然变异,因而要优于仅仅通过表层元素是否超
过最大允许浓度来判断土壤是否污染的方法。
2 计算机成图法在土壤中重金属污染
源解析中的应用
应用GIS 技术分析异常空间分布与污染源的
关系有可能直观地判断出异常的成因。如Lmpera 2
to等[13]
对意大利那不勒斯市土壤Cu, Cr, Pb 和Zn 的空间分布研究,表明这些元素高含量点主要分布
于该市东部,与重工业和石油精炼厂分布位置一致,
Cu 则明显地在铁路和电轨线附近区域积累。Davies
等[14]
通过分析英国威尔斯一个老工业区70 个表层
土壤样的Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn 含量, 结合
因子分析和计算机成图法, 判定出这些重金属主要
来自当地镍精炼厂和冶炼厂废料堆两个污染源及相
应的贡献。Cel ine 等[15]
分析了高度都市化和商业
化的香港市区, 郊区以及国家公园表层土壤中微量
金属元素(镉,钴,铬,铜, 镍,铅,锌)和主要元素(铝,
钙,铁,镁,锰)含量,主成分分析和聚类分析表明市
区、郊区以及国家公园土壤中微量金属元素和主要
元素(铝,钙, 铁, 镁, 锰)显示出明显不同的成因关
系,并基于GIS技术制作表层土壤微量金属元素的
土壤污染地图, 重金属污染严重地区主要集中在香
港北部和西部, 与那里高度繁忙的交通情况密切相
关,铅同位素组成也表明汽车废气是主要的人为来
源铅。张长波等[16]
采用地统计学软件GS+ 和GIS
相结合的方法, 研究了面积约1019km2
的重金属污
染场7 种重金属含量的空间变异性, 通过Kriging
内插法对未测点重金属含量进行最优估计, 并对这
些重金属的来源进行了初步识别。在研究区内7 种
重金属具有相似的空间分布特征, 污染场地特殊的
污染源分布状况、污染程度和地理条件导致点状污
染源增大了重金属的空间结构性, 呈现出与非典型
污染区不同的特征。冶炼厂高炉粉尘排放对重金属
的贡献明显高于母质等内在因素, 是研究区重金属
的主要来源。杭嘉湖、珠三角以及其他地区大量的
调查资料也表明, 某些重金属类污染元素异常与城
镇、工业和农业区等在空间分布上往往具有很好的
对应性, 可以初步判定环境污染是这类异常的主要
成因[17- 19]
。
3 铅同位素技术在土壤重金属污染研
究中的应用
以往铅同位素示踪技术主要应用于岩石学和矿
床学两大传统地学领域。近年来, 基于研究对象的
铅同位素组成只与源区的铅同位素组成特征有关而
与重金属的迁移行为和轨迹没有关系这一特
点[ 20- 21]
,它才被广泛应用于环境样品, 以监测和研究环境铅的来源变化, 有关土壤铅同位素示踪研究
起步较晚,其相对于大气颗粒物的研究要复杂的多,
土壤具有铅同位素组成不均一, 纵向横向分布差异
明显,端元物质来源复杂,各端元物质贡献不
稳定等
特点[ 22- 25]
, 在土壤重金属污染研究中的应用主要
有几个方面。
311 判定土壤是否受特定污染源影响
判定环境是否受到污染时, 通常的做法是选择
某一特定的区域(远离污染源)作为背景值,据此与
环境介质中污染元素总量进行对比来确定。实际上
未受人类影响的、原始清洁的自然背景含量已不可
能取到。如果考虑到多数由于人类工业活动所排放
的铅污染物不稳定, 可下渗到下部土壤甚至地下水
中,仅利用土壤中铅浓度来评价它在土壤中的环境
影响是不够的[26]
。
有时仅仅利用环境中铅浓度和铅同位素比值还
是不够。一项对以色列高速公路附近铅污染调查研
究显示, / 汽油铅0是土壤中主要污染铅源,受污染程
度与其距离高速公路远近有关。下部土壤及远离高
速公路顶部土壤铅浓度及铅同位素组成与未受污染
土壤非常近似,通常情况下可以认为是未受污染的。
然而,若考虑到土壤的各种成分及其同位素比值的
话,那结论则完全不一样。在公路附近( 8~ 23m)下
部土壤及远离公路顶部土壤中除硅酸盐成分铅同位
素比值与自然铅一致外, 其他所有土壤成分铅同位
素均偏离了自然背景铅而向汽油铅方向演化,这表
159 第 4 期于瑞莲等:土壤中重金属污染源解析研究进展明所测试的土壤还是受到了/ 汽油铅0污染[ 26]
。
312 污染源示踪
近年来污染源示踪广泛应用于大气污染源示
踪、水体污染源示踪、沉积物污染源示踪、土壤污染
源示踪,国内外土壤污染源示踪工作主要有以下几
个方面。
为判别澳大利亚南部Adelaide土壤Pb的源区,
Gulson 等[27- 29]
采集了从Adelaide 附近的一个城乡
交叉处到离Adelaide 50km 远的土壤, Pb 同位素分
析表明,表层(约10cm)土壤中含有大量来自Broken
Hi ll或Mount Isa矿床的前寒武纪铅, 也有少量年轻
一些的Pb 存在, 它们与来自Missouri和年轻Cana 2
da矿床的铅相似。在Adelaide, 这两种类型的Pb 都
用来生产添加到汽油中的四乙基铅。源于母岩的天
然土壤Pb 在30~ 40cm 以下的土壤剖面中才是主
要成分,由此说明, 果园喷洒、发电站和冶炼厂不是
主要表层土壤的Pb 源, 而是受到了汽油中四乙基
铅的沾染。Pb 污染扩散的深度不会超过40cm, 污
染物可以从源处扩散到至少50km 远的地方。
为了区分土壤中人为和自然成因Pb 以及由于
在土壤中的迁移而可能进入食物的危险性, McGil l
等[30]
将SEM 图像分析和等离子电离多接收质谱
技
术结合起来, 确定英国Not tingham 和Wolverhampton
地区土壤中含Pb 单颗粒的来源、迁移路径。结果表
明,在英国作为石油防爆添加剂的烷基铅和矿床Pb
是两个主要污染源。获得的Pb 同位素数据位于这两
个端元的混合区域内,表明可能存在次要Pb 源, 如水
管、屋顶、油漆、煤、煅烧炉灰和熔融矿渣。
Rabinowitz
[ 31]
等最近对上世纪美国几个州冶炼
厂附近土壤样本中的铅同位素组成进行了分析, 结
果表明,虽然铅冶炼厂已经关闭多年,但目前旧址附
近土壤中的铅仍是当初冶炼厂污染所造成的。
R1A1Sutherland 等[32]
通过对道路两旁沉积物
中铅浓度和铅同位素组成进行分析,用以分配不同
排放源的污染量。Zhu B1Q1 等[ 33]
通过测定珠江三
角洲地区风积尘、气溶胶和土壤中铅同位素组成, 研
究表明铅同位素组成特征可以把珠江三角洲地区的
天然背景铅、汽车尾气铅和工业污染铅区分开,而且
证明其铅污染主要来自各种工业中铅金属的使用和
汽车尾气的排放。
杨元根等[ 34]
通过研究榨子厂附近一个废弃多
年的古老土法炼锌点土壤和沉积物中重金属积累的
Pb(
206
Pb/ 207
Pb= 111823~ 111853, 平均为111839,
与该区矿石中的比值111736~ 111870 非常一致)及
污染程度,显示研究区土壤中积累的Pb 和S 为矿
山物质来源。
高志友等[35]
应用铅同位素示踪原理,对成都市
土壤的铅同位素地球化学特征进行了研究,表明成
都市燃煤端元和燃油端元物质的铅同位素组成总体
特征是放射成因铅高, 燃煤的放射成因铅高于燃油,
特别是汽油铅和燃煤铅同位素组成区别明显。土壤
的铅同位素组成基本落在燃油铅和燃煤铅的范围,
表明燃油铅和燃煤铅是其主要的污染源, 交通流量
大的城区铅同位素组成与燃油铅接近, 郊区则呈现
燃煤铅的特征。
路远发等[36]
通过对茶园土壤中可溶相铅、残渣
态铅及城区表土全铅的同位素组成对比分析发现,
从土壤残渣态(代表土壤背景) - 土壤可溶相- 城区
表层土壤全铅206
Pb/
207
Pb 比值有明显的降低。208
Pb/
(206+ 207)
Pb 也有类似的变化趋势,将土壤与杭州
市的汽车尾气和大气等环境样品进行对比发现, 随
着土壤受污染程度的增加,铅同位素组成逐渐向汽
车尾气铅漂移,表明汽车尾气排放的铅为其主要污
染源。
陈好寿等[37]
通过测定杭州地区工业和民用燃
煤及其残余物(煤灰、煤渣)和汽车尾气残余颗粒物、
土壤铅同位素比值(
206
Pb/
204
Pb,
207
Pb/
204
Pb,
208
Pb/
204
Pb,
206
Pb/
207
Pb) , 发现土壤铅污染多数与汽油
铅关系密切, 电厂及民用锅炉附近至少50m 以内土
壤会受到燃煤污染。交通密集和公路或繁华街道的
两旁土壤受汽车尾气污染严重, 表层土壤Pb 也是
大气(扬尘、飞灰)铅的重要来源。
常向阳等[38]
通过分析珠江三角洲部分城区汽
车尾气、土壤、大气尘埃和气溶胶等的铅同位素组
成,说明该地区不仅存在严重的汽车尾气铅污染,而
且工业用铅以及铜、锌、铊等产生的污染则更为严
重。
Wong 等[ 39]
分析了土样中Co, Cd, Pb 的化学分
异和铅同位素组成。结果表明, 在许多采样点的农
作物、水稻和天然土壤中, 铬和铅得到富集,尤其在
农作物土壤中非常突出,由此说明,大量使用化肥和
采用耕种方法不当使得农作物土壤受到了重金属铬
和铅的污染, 有些土壤富集了来自汽车尾气和工业
的人为排放铅, 它们与Fe/ Mn 氧化物和有机物/硫
化物相之间关系密切, 说明外来污染源铅在沉积于
土壤中之后相对稳定。Wong 等[ 40]
通过对香港城区
土壤中铅的化学形态、含量及铅同位素比值进行分
析,表明交通要道旁边土壤已经受到严重的重金属
160 有色金属第60卷污染,土壤中铅的浓度增加而206 Pb/
207
Pb 降低,说明
铅污染主要是由于过去含铅汽油的燃烧引起的,
206
Pb/
207
Pb 按碳酸盐态、可交换态、铁锰氧化态、有机
态、残留态顺序增加,进一步说明土壤中人类输入的
铅更具有溶解和迁移性, 对环境有很大的危害。
313 确定外来污染源铅在土壤剖面中的迁移速率
铅的化合物在地表环境中很稳定, 并且铅在各
类土壤、水体及植被中浓度很低,铅可在环境中滞留
很长时间。早期对土壤中铅迁移速率的研究认为铅
在森林土壤中的平均滞留时间为150~ 500a。然而
最近研究表明铅在森林土壤中的滞留时间要短得
多,只有17~ 80a
[ 41]
,并且赋存于上部有机质层中的
铅在下部矿物层中进行了重新分配。
利用铅的含量及其同位素组成可以估计铅在土
壤剖面的迁移速率[42]
。以色列一高速公路整个土
壤剖面汽油铅在40a的时间向下迁移了20~ 30cm,
平均迁移速率为015cm/ a。在具有555a 历史的英
国Derbyshire 铅冶炼厂, 地下断裂发育, 发现在
415m 深处铅同位素组成与冶炼厂废渣铅非常一致,
这说明此期间内铅垂向迁移了415m, 迁移速率为
8111mm/ a
[ 41]
。
314 确定污染程度与判别污染途径
任何污染地区至少包括自然背景值和异常值
(污染)两个方面,如何正确区分污染值及自然背景
值显然非常重要。如科拉半岛Severonickel 冶炼厂
投入生产后, 立刻引起毗邻该厂Monchegorsk 地区
表层土壤很强的铜、镍污染。当时的一些地球化学
家曾认为是下伏矿体剥蚀导致的次生晕,直到20 世
纪90 年代末期才查明该区Cu, Ni 污染是由冶炼厂
造成的[43]
。有时还可以利用同位素混合模型预测
未知污染源铅的组成特征, 如Erel 等[44] 利用206
Pb/
207
Pb- 1/ [ Pb]模式图成功地预测出了该区未知铅源的特点,
206 Pb/
207
Pb= 11555~ 11160,浓度约为
20Lg/ m3
。
为了考察土壤铅污染源,W1Hansmann 等[21]
在
瑞士对选定区域的土壤剖面进行了铅同位素研究。
分析样品一部分采自瑞士国家公园,这里没有明显
的污染源,但铅含量却很高,另一部分样品采自苏黎
世北部污染区。主要污染源的铅同位素组成都已于
1993 至1995 年间取样测定。垃圾焚化炉里飘出的
飞灰的铅同位素组成(
206
Pb/
204
Pb)保持在17192~
17196,且不随厂区和采样时间的不同而变化。汽油
铅样品的铅同位素组成差异较大(
206
Pb/
204
Pb =
17113~ 17152) ,且具有最少的放射性成因铅同位素
组成。下水道中淤泥的同位素组成居中( 17174~
17188) , 气溶胶的铅同位素组成( 17149~ 17177)介
于汽车尾气铅和焚化炉飞灰铅之间, 表现出两者混
合的特征。由于空气沉积,考虑到气溶胶会随时间
演化, 计算出20 世纪铅同位素的均值( 17199)。通
过未被污染的土壤的铅同位素组成(
206
Pb/
204
Pb>
1818)与人工污染物的铅同位素组成的对比,可以监
测到几乎整个土壤剖面的污染情况。在人为铅污染
低的土壤中,铅主要来源于大气沉积,对于重度铅污
染土壤剖面, 污染源多端元, 铅污染的来源难以鉴
别。
Kaste
[ 45]
通过分析低纬度落叶林区域土壤铅同
位素组成, 发现大气铅沉降主要富集在土壤表层
10cm 附近, 高纬度针叶林地区由于地表覆盖有较厚
的植被故阻止大气铅沉降至地表, 近似能反映大气
60 年左右的铅含量变化。
Teutsch 等[ 26]
通过顺序提取法研究土壤剖面中
铅的化学形态,结合铅浓度及其同位素比值发现外
来污染源铅主要与土壤中碳酸盐成分有关,铅在土
壤剖面中的迁移主要是与碳酸盐结合向下迁移的,
而土壤上部硅酸盐成分中铅同位素比值的变化主要
是因为硅酸盐中自然背景铅与外来污染铅(人为污
染铅)发生交换的结果。
刘敬勇等[46]
利用铊和铅具有相似的地球化学
性质,并且在云浮硫铁矿区污染土壤中其分布与铅
有很好的相关性, 采用铅同位素作为示踪工具探讨
了土壤中铊的污染特征,初步研究表明,铊污染物主
要累积在土壤深度0 ~ 1615cm 范围内, 深度为
1615cm 以下土壤受到废渣中铊污染的影响较小,但
废渣周围土壤深度约44cm 范围己经受到来自废渣
中铊的影响。
4 其他示踪技术在土壤重金属污染溯
源中的应用
411 锶同位素示踪技术在土壤重金属污染研究中
的应用
87
Sr 是放射成因的,
86
Sr 是非放射成因的,它们
都是稳定同位素, 且一般不因物理或生物过程发生
分馏作用。与Pb 同位素类似, 在研究物质迁移和
变化过程中,
87
Sr/
86
Sr 同位素技术是行之有效的示
踪手段[ 47]
。w(
87
Sr) / w(
86
Sr)的比值可用来监测土
壤- 植物系统的污染,土壤样、煤飞灰中Sr 同位素
质量分数比值可指示煤飞灰在土壤中的分布、转
移[ 48]
。
161 第 4 期于瑞莲等:土壤中重金属污染源解析研究进展Hurst 等[49]
通过分析美国内华达州一个正在运
行的火力发电厂周围的煤灰、土壤及植物的锶同位
素组成,清楚地揭示了燃煤对土壤环境锶的
影响。
T homasd等[50]
通过分析受酸沉降影响土壤及其上
生长的红云杉中的87
Sr/
86
Sr 和碱土金属元素Sr,
Ca,Ba地球化学特征, 说明土壤及其上生长的红云
杉中Ca的来源。Prohaska等[ 51]
通过分析森林道路
旁一条垂直剖面土壤中NH4NO3 提取态和总量
Rb, Sr, Ca, Ba, Cu, Zn, Mn, Fe, Pb, Cr, Cd 的含量, Sr
和Pb 同位素组成,发现垂直剖面60cm 处土壤总量
的Pb 同位素比值增加, 120cm 处土壤总量的87
Sr/
86
Sr 比值增加, 最表层土壤中NH4NO3 提取态的87
Sr/
86
Sr比值比总量及其下层土壤中87
Sr/
86
Sr 比值
高,指示森林道路尘埃中的锶影响了最表层土壤,
120cm处土壤总量87
Sr/
86
Sr比值的显著变化与这一
层的土壤岩性变化密切相关, 同时能识别出最表层
土壤中由人为活动来源累积的重金属和深处土壤层
长期释放的重金属。
Steinmann 等[52]
通过分析重金属污染土壤1
mol/ L HAc, 1 mol / L HCl 和1 mol/ L HNO3 三步连续提取态中的稀土元素行为及铅, 锶, 钕同位素组
成, 揭示了人为活动来源的铅主要富集在最表层0
~ 10cm 富含有机质土壤中,醋酸提取态中的87
Sr/
86
Sr 比率几乎恒定, 土壤中碳酸盐来自区域出露的富
含碳酸盐的沉积物。大部分盐酸和硝酸提取态有较
高多的放射性锶同位素组成, 稀土元素的深度分布
主要受控制于土壤醋酸提取态时的酸碱度及硝酸提
取态时的铁、锰氧化物。醋酸提取态中的稀土元素
含量随深度和土壤的pH 值增加,表明它们源自于
表面,因此是人为来源。143
Nd/
144
Nd 同位素比值呈
现出土壤剖面自然端员和人为端员物质的混合, 人
为活动来源的稀土元素以溶解态碳酸盐化合物形式
搬运,然后随着土壤pH 的增加向下迁移沉淀。
412 锌同位素示踪技术在土壤重金属污染研究中
的应用
近年来, 多接收器电感祸合等离子体质谱议(MC 2ICP 2MS)的快速发展, 使自然体系中过渡族金
属同位素的高精度测定成为可能,利用多接收电感
耦过渡族金属同位素的研究日益受到关注, 过渡族
元素同位素体系在地球化学、环境科学等方面有着
广泛的应用前景[53]
。
Seth 等[ 54]
分析了几种不同人为来源(纯金属
锌、锌粉尘、美国便士、电镀五金、快速纯化电化学镀
金属锌、镀锌钢、维生素) D 66
Zn( D 66
Zn= [ (
66
Zn/
64
Zn) sample/ (
66
Zn/
64
Zn) JMC 3- 0749L) - 1] @103
)值的变
化范围- 0156 j ~ + 0158 j , 远小于锌矿床样品的
总D 66
Zn 值, 锌在矿石加工和纯化过程中锌同位素
易均一化,电镀五金中显示出含较多的轻锌同位素,
电镀过程中重锌同位素可能被纳入废物流。通过确
定这些典型的常见锌产品D 66
Zn 值的范围, 能更有
效地利用锌同位素示踪不同人为锌的来源。J? ré me等[55]
通过分析喀麦隆南部一个由花岗
岩母岩发育的典型山坡地土壤剖面的锌同位素组
成,表层枯枝落叶层和大多表层土壤D 66 Zn 值为
0112 j 至0125 j , 植物根系土壤层D 66 Zn 值为+
0142 j ~ 0176 j , 深部与表层土壤锌同位素组成之
间的差别,表明锌同位素可被用来判断土壤层中由
河水灌溉造成的锌和其他重金属污染来源。413 放射性核素示踪技术在土壤重金属污染研究
中的应用王凌青等[56]
研究了宝鸡燃煤电厂周围土壤天
然放射性核素的空间分布特征, 研究结果显示, 宝鸡
燃煤电厂周围土壤中226
Ra平均比活度稍低, 变化范
围是12154 ~ 40118Bq/ kg,
232
T h 平均比活度比较
高,变化范围分别是38102~ 72155Bq/ kg, 空间分布
具有明显的西北- 东南向条带状特征, 这一效应可
能与主导风向影响引起电厂飞灰沉降的不均衡有
关。Mays 和Mortvedt 报道了在一块按112t / hm2
施肥的土地上,大约一年后, 在15cm 表层土壤中226
Ra的活度从35 增加到73Bq/ kg,在15cm 表层以下
土壤中放射性活度没有改变[ 57]
。Sully 等对一块未
受污染的土壤中226
Ra,
228
Ra 和228
T h 的空间变异特
性进行了分析,指出这些放射性核素相当均匀地分
布在地表25cm 的土壤中[58]
。张骏等研究发现[59]
,
粉煤灰的施用使土壤中226
Ra 和228
Ra 的比活度上
升,施粉煤灰后的土壤中226
Ra 和228
Ra 的存在形态
主要为非交换态, 土壤中可交换态226
Ra 和228
Ra 比
活度分别只占土壤中226
Ra和228
Ra 比活度的116%
~ 014%和514%~ 111%。
5 研究展望
污染物来源的鉴别,在微观上对人们认识污染
元素在土壤中的化学行为及其与作物和环境的关系
等方面的机理提供重要的证据, 宏观上是对环境质
量现状、污染程度进行正确评价和对污染源进行准
确、有效治理的前提。然而,由于重金属污染来源非
常复杂, 因而对其识别是一个比较困难的过程。目
前,土壤中重金属污染来源解析方法还存在各自的
162 有色金属第60卷不足,因此,有必要对土壤中重金属污染源解析问题
展开全面、系统的研究,尤其是在以下几方面应得到
加强与发展。
( 1)国内外首先采用环境地球化学中的化学质
量平衡法( CMB)、因子分析法( FA)、富集因子法
( enrichment factor, EF)、多元线性回归(MLR)探索
环境中重金属污染物来源, 通过对环境中重金属富
集因子的相关性分析, 确定不同环境介质重金属对
土壤重金属累积的影响, 但有时应用CMB 法和富
集因子法解析重金属污染来源时采矿尘、冶金尘以
及土壤尘的成分区别不明显, 标识元素的选择较困
难[60]
。富集因子法只能定性的判断降尘中元素的来源,解析的结果含有较多的主观因素。( 2)国内外较多采用单一铅同位素示踪土壤中重金属污染物质的来源, 利用铅同位素的二元混合
模型定量评价外来污染源铅对土壤污染的贡献及影
响,查明某些重金属元素与铅含量的相关性, 借助铅
同位素示踪技术对这些元素的来源进行示踪研究。
( 3)进一步应用放射性核素和Zn 同位素示踪
土壤中重金属污染物质来源。
( 4)综合运用多种来源解析方法,相互辅助从而
便于解释和鉴别土壤重金属污染的来源。如基于
GIS技术的空间分析与多元统计的结合[61] , 空间分
析与多元统计的结合垂直剖面重金属元素含量、形
态分析与多元统计的结合[ 62]
,垂直剖面重金属元素
形态分析和铅同位素比值的结合[63]
、铅同位素比值
与多元统计的结合等。
( 5)查明环境主要污染端元物质的铅、锶、锌同
位素和放射性核素(
226
Ra,
228
Ra,
238
U,
232
Th)组成,
结合研究对象的同位素组成分布特征和一些环境因
素,辅以元素地球化学特征, 对污染物污染范围、污
染程度进行半定量、定量区分以及定量评价人为活
动释放污染物对环境质量的相对贡献和影响。
数学建模A题 城市表层土壤重金属污染分析(基础教资)
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮 件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问 题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他 公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正 文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反 竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：重庆交通大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 陈训教 2. 范雷 3. 陈芮 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：胡小虎 日期：2011 年9 月 12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文针对城市表层土壤重金属污染做出了详细的分析，对于本题中所提出的问题一，我们利用MATLAB软件对所给的数值进行空间作图，然后分别作出了八种重金属元素的空间分布特征，然后，我们利用综合指数（内梅罗指数）评价的方法，对五个区域进行了综合评价，得出结果令人满意。对于问题二，我们根据第一问和题目所给的数据进行综合分析，得出了重金属污染的主要原因来自于交通区含铅为主的大量排放，和工业区污水的大量排放等等。对于问题三，我们通过对问题一中的八张重金属元素空间分布的图可以看出，发现大多数金属都呈中心发散性传播，同时经过分析，我们发现，如果考虑大气传播和固态传播，很难得出结论，在交通区，由于是汽车尾气造成的传播，发现重金属的传播无规律可循等，所以，我们考虑液态形式的传播，以针对地表水污染物的物理运动过程，以偏微分方程为建模基础，通过和假设和模型参数的估计，得出了可能污染源位置，最后，我们对模型进行了稳定性检验即灵敏性分析和拟合检验，发现在参数变化在10%左右，模型的稳定性良好。最后我们全面分析了模型的优缺点，，最后可以用MATLAB软件得出相应的结果。为更好地研究城市地质环境的演变模式，测定污染源范围还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量，地下水流动方向以及每年的生物降解量，降雨量对重金属元素扩散的影响。一但有污染证据，我们可以在该污染源附近沿地下水流动方向设定更多采样点，由此，我们可以构造一个三维公式来计算污染物质浓度的浮动就可以模拟三维空间内的重金属分布影响。 关键字：表层土壤重金属污染 MATLAB 内梅罗指数偏微分方程稳定性检验灵敏性分析地质演变生物降解量
土壤重金属污染
土壤重金属污染 摘要：随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，土壤的重金属污染就是一个例子，土壤污染对人类的身心都造成了巨大的危害。本文主要就土壤重金属的概念、来源种类、特点危害、采样检测、防治修复等方面都做了一定的阐述。 With the development of modern industry, industrial discharge pollutants is more and more, soil heavy metal pollution is one example, soil pollution has caused great harm on human body and mind . This paper discusses the concept, origin of soil heavy metal types and characteristics, sampling testing and prevention harm repair all aspects were discussed as well。 关键词：土壤污染，重金属，危害 据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近 2000 万公顷，约占总耕地面积的 1/5，其中工业“三废”污染耕地 1000 万公顷，污水灌溉的农田面积已达 330 多万公顷。例如：某省曾对 47 个县和郊区的 259 万公顷耕地（占全省耕地面积的五分之二）进行过调查。其结果表明，75% 的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染趋势仍在加重。 一土壤重金属污染的定义 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。 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的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。[1] 如下图为土壤环境质量标准值（GB15618—1995）单位: mg/kg
果园土壤重金属污染调查与评价_以重庆市金果园为例
中国农学通报2011,27(14):244-249 Chinese Agricultural Science Bulletin 基金项目：公益性行业（农业）科研专项经费资助项目“都市型农业生产结构与种养殖模式研究”（200903056）。 第一作者简介：汤民，男，1986年出生，湖北监利人，硕士，研究方向：污染控制化学。通信地址：400716重庆市北碚区西南大学资源环境学院，E-mail ：314937840@https://www.360docs.net/doc/f016030665.html, 。 通讯作者：张进忠，男，1966年出生，四川营山人，教授，博士生导师，博士，主要从事环境污染化学、环境生物技术和污染控制化学研究。通信地址：400716重庆市北碚区西南大学资源环境学院，E-mail ：jzhzhang@https://www.360docs.net/doc/f016030665.html, 。收稿日期：2011-01-28，修回日期：2011-04-22。 果园土壤重金属污染调查与评价 ——以重庆市金果园为例 汤民1，张进忠1,2，张丹1，刘万平3，余建3 （1西南大学资源环境学院/三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆400715； 2 重庆市农业资源与环境重点实验室，重庆400716；3 重庆市缙云山园艺发展有限公司，重庆400700） 摘要：监测重庆市金果园土壤剖面中的重金属含量，结合绿色食品产地土壤环境质量标准，采用污染指数法进行评价。结果表明，各园区土壤中Cd 的单因子污染指数较高，其中枇杷园和葡萄园0~20cm 和20~40cm 、桃园0~20cm 土层属轻度污染；梨园和血橙园20~40cm 、脐橙园和樱桃园0~20cm 土层的Cd 含量达到警戒水平。另外，枇杷园和桃园0~20cm 土层中Pb 含量也处于警戒水平。从内梅罗污染指数来看，梨园、蜜橘园、枣园、樱桃园、血橙园和脐橙园均小于0.7，土壤环境质量判定为清洁；枇杷园、桃园和葡萄园0~20cm 土层在0.7~1之间，土壤环境质量为尚清洁。为进一步提高果品品质，该果园应当采取措施控制土壤Cd 、Pb 污染。 关键词：果园土壤；重金属；污染调查；污染评价中图分类号：X8 文献标志码：A 论文编号：2011-0288 Pollution Investigation and Assessment of Heavy Metals in Orchard Soil ——A Case Study in Golden Orchard of Chongqing Tang Min 1,Zhang Jinzhong 1,2,Zhang Dan 1,Liu Wanping 3,Yu Jian 3 (1College of Resources and Environment,Southwest University/ Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region ,Ministry of Education ,Chongqing 400715; 2 Chongqing Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment ,Chongqing 400716; 3 Jinyunshan Horticulture Development Corporation of Chongqing ,Chongqing 400700) Abstract:In this paper,the contents of heavy metals in soil profile of golden orchard in Chongqing were monitored,and pollution assessment was performed by using pollution indices based on soil environmental quality standard of producing area of green foods.The results showed that the single factor pollution indices of Cd in each park were higher than that of other heavy metals,0-20cm and 20-40cm soil layers in loquat garden and grape garden,0-20cm soil layer in peach garden reached lightly polluted.The content of Cd in 20-40cm soil layer in pear garden and blood orange garden,0-20cm soil layer in navel orange garden and cherry garden reached alert level.In addition,the contents of Pb in 0-20cm soil layer in loquat garden and peach garden were also in alert level.Nemerow pollution indices of the soil in pear garden,mandarin orange garden,jujube garden,cherry garden,blood orange garden and navel orange garden were all less than 0.7,and soil environmental quality was judged as clean;nemerow pollution indices of 0-20cm soil layer in loquat garden,peach garden,grape garden was in the range of 0.7-1,and soil environmental quality was judged as
水稻重金属镉污染研究综述
水稻重金属镉污染研究综述 镉（Cadmium，Cd）是一种毒性极强的重金属元素，也是人体和植物非必需元素。Cd 由于其在环境中具有很强的迁移转化特性及对人体的高度危害性而被列为《国家重金属污染综合防治“十二五”规划》重点关注的5大重金属污染元素之一（孙聪，2014）。镉通过食物链进入人体后，会对人体肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统等产生损伤，造成急性或慢性中毒，甚至癌变。镉过量会抑制植物的生长。水稻是中国第一大粮食作物，全国约有65%人口以稻米为主食，稻米的安全品质与人类健康密切相关，目前水稻生产正受到镉污染土壤的严重威胁（孟桂元，2015）。与其它重金属元素相比，镉（Cd）对水稻显示出更大的毒性，镉的活性较强，容易被水稻吸收和富集，可以在不影响水稻正常生长的情况下积累较高含量的镉，重金属Cd通过灌溉在土壤中累积，且主要累积在0－20cm表层土壤（姜国辉，2012），经过根、茎、叶的吸收，最终迁移到稻米中，直接影响人类的健康。据不完全统计，我国受镉污染的农田面积已超过20万hm2，每年生产镉含量超标的农产品达14.6亿kg（杨双，2015），由于重金属污染导致的粮食每年减产1000多万t，受污染粮食多达1200多万t，经济损失达200多亿元。如在湖南安化县境内的某铀矿区，每年因污灌带入农田的镉达2-3kg/hm2，使近40km2的农田受到不同程度污染。严重危害了广大人民群众的身体健康（贺慧，2014）。目前土壤镉污染问题已成为国内外学者研究的热点之一（李启权，2014）。国内、外关于土壤Cd污染对水稻的生态风险进行了大量的研究，主要集中在不同水稻对Cd的富集机理、Cd在土壤-水稻系统迁移转化的根际过程及分子机理与遗传规律、Cd诱导胁迫的生理生化特征及Cd污染土壤的生态修复等。 1、不同水稻对Cd的富集机理 大量研究表明，由于遗传特性的不同，水稻对镉的吸收存在着很大差异，这种差异不仅表现在水稻的不同类型之间，也表现在不同品种之间。李坤权等研究表明，水稻糙米中的镉浓度与水稻类型有关，即籼型＞新株型＞粳型（李坤权，2003）。李正文等采用田间试验的方法，研究了江苏省目前栽种的57个水稻品种，揭示了杂交稻Cd吸收极显著高于常规稻（李正文，2003）。徐燕玲等认为，在低污染水平土壤上，水稻对Cd的累积品种间存在一定的稳定性，而水稻类型间Cd含量没有显著差异，因此按照水稻类型来筛选是不可行的，应针对品种来筛选并对筛选出来的稳定的品种进行重点研究（徐燕玲，2009）。孙聪研究发现，不同水稻品种对土壤中Cd毒性胁迫有显著性差异，虽然Cd属于非必需元素，但不同水稻品种对低剂量Cd表现出不同的刺激效应。经过Burr-III模型的计算得到基于保护95%水稻品种的土壤中Cd50%抑制浓度值（HC550%）为4.93mg·kg-1（孙聪，2014）。 孟桂元以湘中地区主要栽培的26个水稻品种为材料，研究了镉胁迫(0.5mmol/L)对不同水稻品种种子萌发及根芽生长的影响。结果表明，镉胁迫对水稻种子的发芽率、发芽指数影响不显著，对种子活力指数及根芽生长具有显著影响;镉胁迫对根的抑制作用明显大于对芽的抑制。不同品种对镉胁迫的耐性存在较大差异（孟桂元，2015）。刘侯俊研究东北地区水稻生长、籽粒产量和Cd在水稻植株不同部位的分配规律。结果表明，土壤中添加Cd后，多数水稻籽粒产量和植株总生物量下降，只有少数品种籽粒产量和生物量有所上升。Cd在水稻植株中的含量遵循根系>茎叶>颖壳>籽粒的规律（刘侯俊，2011）。张锡洲比较水稻亲本材料的镉耐性差异,筛选镉低积累水稻种质资源,为水稻镉安全品种(Cd-safecultivars,CSCs)
云南省重金属污染土壤修复与调查
云南省重金属污染土壤修复与调查 摘要：土壤在人类的生产生活中占有着无可取代的地位，是人类赖以生存的根基。但是，随着人类工业化的进程不断推进，越来越多的土壤遭受了各种各样的污染和永久性的破环，人类的可持续发展岌岌可危。云南是一个各色金属矿业比较发达的省份，同时重金属污染土壤的情况也较为突出，本文对云南省重金属污染土壤的区域进行了调查并做了简单的总结。 关键词：云南土壤重金属污染修复调查 紫茎泽兰及其根内生真菌在重金属矿区修复中的基础研究 2010，康宇，云南大学 对云南省澜沧县竹塘乡募乃矿区进行了调查研究修复，发现矿区的自然生长的植物紫茎泽兰为优势植物，包括紫茎泽兰在内的矿区植物普遍为AMF和DSE 定殖；紫茎泽兰对重金属污染具有较强的抗性和适应能力，接种AMF/DSE能增强其对重金属的抗性，并影响重金属在地下、地上部分的积累和迁移；筛选适当的AMF（arbuscular mycorrhizal fungi，丛枝菌根真菌）和DSE（dark septate endophytes，深色有隔内生真菌）与紫茎泽兰形成高效抗性组合，利用紫茎泽兰与其根内生真菌联合修复矿区重金属污染土壤具有良好的应用前景。 蒙自桤木在云南重金属矿区植物修复中的应用价值评估 2012，崔洪亮，云南大学 同样以澜沧县慕乃矿区为背景，提出利用募乃铅锌矿区自然生长的蒙自桤木根系进行处理后，用于重金属污染土壤后的修复。 应用BCR分析云南蒙自大屯水稻田土壤中重金属形态 2013，张娅[1] 项朋志[2] 王振峰[3] [1]云南省中医中药研究院, [2]云南国防工业职业技术学院化学工程学院[3]云南民族大学民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室, 以云南蒙自大屯水稻田土壤为研究对象，利用BCR连续提取法分析水稻田土壤样品中Cu、Pb、Zn的赋存特征，这些赋存特征主要包括可交换及碳酸盐结
土壤重金属污染综述
重庆文理学院环境管理学课程作业之三 综述报告 题目：土壤重金属污染综述 姓名：冯思特 学号：201204159007 班级：环科2班 成绩：
土壤重金属污染综述 摘要:土壤是生物和人类赖以生存和生活的重要环境。随着工业化的发展、城市化进程的深入，我国土壤环境污染不断加剧。土壤环境质量变化较大，土壤环境污染物种类和数量的不断增加，发生的地域和规模在逐渐扩大，危害也进一步深入。而土壤重金属污染是其中重要的组成部分，由于其不能为土壤微生物所分解，且污染具有蓄积性的特点，土壤一旦遭受污染，就难以在短时间内消除，从而对农产品的产量品质和人类的身体健康造成很大的危害【1,2】。 关键词：现状；来源；特性；修复方法 一.我国重金属污染现状 我国土壤重金属污染形势严峻。近年来，我国土壤重金属污染事件频发，不仅对耕地与农产品质量构成严重威胁，还直接损害了民众身体健康，影响社会稳定【3】。国务院批复的《重金属污染综合防治“十二五”规划》、近期印发的《国务院办公厅关于印发近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》(国办发〔2013 ] 7号)和《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》(国发〔2013]30号)中，都明确提出了攻克污染土壤修复技术和加强试点示范的要求。建设土壤重金属污染治理试点示范工程，加强修复技术体系研究和推广应用，防控和修复土壤重金属污染，提高土壤环境质量，保障生态环境与食物安全，已成为国家重大现实需求。 二.重金属污染主要来源 土壤重金属的来源主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。在自然情况下，土壤中重金属主要来源于母岩和残落的生物物质，含量比较低，一般不会对土壤一植物系统生态环境造成危害【4】。人为活动是造成土壤遭受重金属污染的重要原因，在金属矿床开发、城市化建设、固体废弃物堆积以及为提高农业生产而施用化肥、农药、污泥和污水灌溉的过程中，都可能导致重金属在土壤中大量积累。 三.土壤重金属的特性 3.1 重金属在土壤中的沉积 重金属能在一定的幅度内发生氧化还原反应，具有可变价态，因重金属的价态不同，其活性和毒性也不同；重金属易在土壤环境中发生水解反应，生成氢氧化物，也可以与土壤中的一些无机酸反应，生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物的溶度积【5】都比较小，使得重金属累积于土壤中，不易迁移，污染危害范围扩大的可能性较小，但却使污染区域内
土壤重金属污染现状及其治理方法
论文课题土壤重金属污染现状及其治理方法 小组组长12549025 李思远 小组成员12549026 李康 12549028 王鑫 12549030 吴义超 土壤重金属污染现状及其治理方法随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内
国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%，其中轻度污染46.7%，中度污染9.7%，严重污染8.4%。 华南部分城市50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属污染；长三角地区有些城市大片农田受多种重金属污染， 10%的土壤基本丧失生产力。 2005年，长三角等地土壤重金属污染严重的情况，曾见诸报端，并引发舆论普遍关注和争议。土壤污染立法迫在眉睫。 对浙北、浙东和浙中的236.5万公顷农用地调查发现，不适合种农作物的农用地面积为47.2万公顷，占20%；浙北、浙中、浙东沿海三个区域中，属轻度、中度与重度重金属污染的面积分别占38.12%、9.04%、1.61%，城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。 第九届亚太烟草和健康大会中一项名为《中国销售的香烟：设计、烟度排放与重金属》的研究报告称：13个中国品牌国产香烟中铅、砷、镉等重金属成分含量严重超标，其含量最高超过拿大产香烟3倍以上！ 2009年8月，陕西凤翔县发现大量儿童血铅含量严重超标，后确认是附近的陕西东岭冶炼公司的铅排放所导致。 1.2国外 英国早期开采煤炭、铁矿、铜矿遗留下的土壤重金属污染经过300年依然存在。1996到1999年间，英格兰和威尔士尝试挖出污染土壤并移至别处，但并未根本解决问题。从20世纪中叶开始，英国陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规，并进行土壤改良剂和场地污染修复研究。 日本的土地重金属污染在上世纪六七十年代非常严重。其经济的快速增长导致了全国各地出现许多严重环境污染事件，被称为四大公害的痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病，就有三起和重金属污染有关。 荷兰在工业化初期土地污染问题严重。从20世纪80年代中期开始，加强土壤的环境管理，完善了土壤环境管理的法律及相关标准。国土面积4.15万平方
土壤重金属污染调查问卷
土壤污染调查问卷 调查地点： 调查时间：2011 年月日 性别：男（）；女（）。 1.您的年龄 A.20岁以下 B.21—30 C.31—40 D.41—50 E.50岁以上 2.您的职业（） A.种粮专业户 B.养殖专业户 C.蔬菜种植专业户 D.教师 E.外出打工人士 F.基层干部 G.留守人员H.其他 4.家庭人口数 A.三人及三人以下 B.四人 C.五人 D.六人 E.七人及七人以上 3.您家的主要经济来源是（） A.种田 B.外出打工 C.种植经济作物 D.本地乡镇企业收入 E.养殖 G..其他 5.您家的经济收入在本地处于（） A.很好 B.较好 C.中等 E.较差 F.很差 6.家庭年人均收入 A.1000元以下 B.1000—2000 C.2001—3000 E.3001—4000 F.4001—5000 G.5000以上 7.你觉得当地的土壤污染严重吗? A.非常严重 B.一般 C.污染较轻 D.没有污染 8.你认为土壤污染对人身健康的影响有多大 A.没影响 B.可能有，但感觉不到 C.有，能感觉到，但不严重 D.有，且相当严重（是否已经引起地方性的疾病_________具体是____________） 9.家里拥有（包括承包别人的）土地的亩数________________ 10.近些年的农作物产量如何（与前些年相比较）注明所知作物_________________; A.减产程度很严重 B.有一定的减产现象 C.没有明显的变化 D.有一定的增产 E.产量大大增加 11.您认为，当地政府处理土地污染的有关政策和效果怎么样？ A.没有处理 B.有政策，但没有效果 C.有效果，很小 D.很有效 12.当地的灌溉用水主要来源 A.很少灌溉 B.天然水（雨水、河水等） C.处理后的工厂、生活污水 D.未经处理的工厂、生活污水 E.自来水 13.您对用污水灌溉农田有什么认识？ A.帮助作物生长，提高产量 B.污染土壤和地下水 C.污染农产品 D.危害人体健康 E.破环生态环境F没影响 14.您在使用农药或化肥时，会选择一些污染较小、残留较少的种类吗? A、不会，随意使用，有效就行 B、偶尔会注意 C、如果效果好的话，会选择环保型的 D、很注意，尽量用环保产品 15.有无发生在您身边由土壤污染引起的影响甚至危害人身体健康的事件？您觉得严重吗？ A.有，比较严重 B.有，但不严重 C. 没有
重金属污染物的传播特征
重金属污染来源、分布、治理方法 摘要：文章阐明了重金属污染物来源与分布，同时对国内外土壤重金属污染治理的研究工作做了系统的综述，提出了土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法，利用环境矿物材料治理土壤重金属污染物的方法，具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点，展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。并提醒人们要提高土壤质量意识，保护生态环境。 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。 随着全球经济化的迅速发展，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。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。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Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染，如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地；。 南方相对较轻，如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资源状况看，到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm2，而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等，土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。 重金属污染原理 重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，汞、镉为0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。 本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手，提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。旨在保护环境，提高土壤的环境质量。 1 土壤中重金属污染物来源与分布
土壤重金属污染现状及其治理方法
土壤重金属污染现状及其治理方法摘要随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 关键词土壤重金属污染生物修复超积累植物 Abstract: With the rapid development of the society, the heavy metal pollution of the soil is growing worse and worse. Facing this situation, there have been many repairing technologies. The Bioremediation has a broad prospect and is at a premium. Keywords:heavy metal pollution of the soil；Bioremediation；hyper accumulator 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内 国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的
土壤重金属污染来源
土壤重金属污染来源： <1>、随着大气沉降进入土壤的重金属 大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外，重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进人土壤。据Lisk报道，煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属，石油中含有相当量的Hg(O.02～30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中1O%～30%沉降在距排放源十几公里的范围内，据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。例如比利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量就有Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g。运输，特别是汽车运输对大气和土壤造成严重污染。主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘，据有关材料报导，汽车排放的尾气中含Pb量多达20～50 μg/L，它们成条带状分布，因距离公路、铁路、城市中心的远近及交通量的大小有明显的差异。Вериня等研究发现在公路两侧50m的距离有被污染的痕迹，每月每平方米累积的易溶性污染物在4～40 g。进入环境的强度顺序为：Cu、Pb、Co、Fe和Zn。在宁-杭公路南京段两侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染带，且沿公路延长方向分布，自公路两侧污染强度减弱。经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，与重工业发达程度、城市的人口密度、土地利用率、交通发达程度有直接关系，距城市越近污染的程度就越重，污染强弱顺序为：城市-郊区-农村。 <2>、随污水进入土壤的重金属 利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术，主要是把污水作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量很少，但是，由于我国工业迅速发展，工矿企业污水未经分流处理而排人下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年增加。淮阳污灌区土壤Hg、Ca、Cr、Pb、As等重金属1995年已超过警戒线。其它灌区部分重金属含量也远远超过当地背景值。随着污水灌溉而进入土壤的重金属，以不同的方式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附，一般累积在土壤表层，自上而下递减。郑州污水灌区水中Hg的浓度达到O.242mg/kg，而土壤Hg含量O.194 mg/kg 就会造成重度污染。污水中的As多以3价或5价状态存在，进入土壤后被铁、铝氢氧化物及硅酸盐粘土矿物吸附，也可以和铁、铝、钙、镁等生成复杂的难溶性砷化合物。而Cd很容易被水中的悬浮物吸附，水中Cd的含量随着距排污口距离的增加而迅速下降，因此污染的范围较少。Pb很容易被土壤有机质和粘土矿物吸附。Pb的迁移性弱，污灌区Pb的累积分布特点是离污染源近土壤含量高，距离远则土壤含量低。污水中Cr有4种形态，一般以3价和6价为主，3价Cr 很快被土壤吸附固定，而6价Cr进入土壤中被有机质还原为3价Cr，随之被吸附固定。因此，污灌区土壤Cr会逐年累积。 <3>、随固体废弃物进入土壤的重金属
2011年数学建模获奖论文 A题 城市表层土壤重金属污染分析
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
城市表层土壤重金属污染分析 摘要 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。城市工业、经济的发展，污水排放和汽车尾气排放等均能引起城市表层土壤重金属污染。而重金属污染对城市环境和人类健康造成了严重的威胁，因此对城市表层土壤重金属污染的研究具有重大意义。 对于问题1，先用MATLAB软件对所给数据进行处理，插值拟合得出8种主要重金属元素在该城区的空间分布图；再用内梅罗综合污染指数评价法建立模型进行求解。首先用EXCEL对数据进行分析，得出各区的8种重金属的平均浓度；然后结合MATLAB软件求出各 各种元素之间及其与海拔之间的相关系数矩阵和相关度；然后结合第一问给出的空间分布图和区域散点图，参照主要重金属含量土壤单项污染的指数，分析得出各重金属污染的主要原因主要来自工业区、主干道路区和生活区。 对于问题3，由上述问题的分析可以认为重金属的分布是连续的，物质的扩散从高浓度向低浓度进行。在模型一数据处理基础上建立遍历搜索模型，结合MATLAB软件求出重金属空间分布中的极值点即可能的污染源，得出极值点后再结合《国家土壤环境质量标准》通过MATLAB软件对极值点进行筛选，得出8种重金属元素的主要污染源。 对于问题4，对所建立的模型进行分析，找出了各个模型的优缺点。然后分析影响城市地质演化模型的因素，为更好地研究城市地质环境的演变模式，从动态和多元的角度出发，还应搜集采样点的长期动态数据和岩石、土壤、大气、水和生物等因素的相关信息，分别建立动态动态传播模型和城市地质环境的综合评价预测模型。 关键词：梅罗综合污染指数评价法污染等级相关矩阵遍历搜索模型污染源
金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策
金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策 罗珊环境1001 1013020124 摘要：矿山开采为经济发展提供了资源保证,但同时也带来了一系列生态环境问题。文章介绍了我国部分地区日益发达的金属矿业造成的土壤重金属污染状况, 分析了重金属元素的在环境中的存在形态、释放机理、污染特征及其生物危害。指出了金属矿山土壤重金属污染目前尚存在的问题并提出了防治土壤重金属污染的具体措施。 关键词：重金属污染；修复技术；土壤；金属矿山 Current Situation of Heavy Metal Pollution in Soils and Countermeasures Abstract：Mining for economic development to provide the resources, but also brings a series of ecological environment problems. This paper introduces the area of our country part increasingly developed metal mining caused the soil heavy metal pollution status, analysis of heavy metal elements in the environment of existence form, release mechanism, the pollution characteristics and biological hazards. Metal mine soil heavy metal pollution is pointed out existing problems and puts forward specific measures to control soil heavy metal pollution. 金属矿山既是资源集中地 ,又是天然的土水生态环境污染源。在开采过程中流失的重金属Ｐｂ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ等是土水生态环境的重要毒害元素。。随着矿山开采年份的增加,矿山周边土壤环境中重金属不断积累,污染现象日趋严重。重金属进入土壤环境后,扩散迁移比较缓慢,且不被微生物降解,通过溶解、沉淀、凝聚、络合、吸附等过程后,容易形成不同的化学形态。当其在土壤中
土壤重金属污染的微生物效应研究进展_1
重金属污染土壤的治理是当今世界的一大难题，由于土壤中重金属污染是一个不可逆的过程，且土壤中的重金属具有非降解性及难以清除性。采用传统方法修复重金属污染土壤是非常困难和昂贵的[1]。而生物修复法能克服传统方法中的缺点，越来越受到重视[2]。土壤中微生物种类繁多，数量庞大，有的不仅参与土壤中污染物的循环过程，还可作为环境载体吸附重金属等污染物[3]。由于微生物对重金属具有积累和解毒作用的功能，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，使土壤重金属污染生物处理技术的发展和应用倍受关注。虽然近年来人们已经对土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及修复机制做了大量的研究，但往往这些研究都是独立进行，缺乏相互之间的联系，造成很多结论的不统一性，对它们的综合评价产生一定的影响。因此，系统综述土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及微生物的修复作用等方面的研究进展，研究和运用微生物与重金属间的相互关系和作用特点，对重金属污染土壤的微生物修复具有重要的意义[4]。 1土壤重金属污染的微生物效应及毒性 1.1重金属污染对土壤微生物活性的影响 当土壤受外来重金属污染物污染时，微生物为了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代谢活性发生不同程度的反应[5]86。微生物的代谢商（qCO 2）是微生物活性反应指标之一，它反映了单位生物量的微生物在单位时间里的呼吸作用强度[6]138。土壤微生物的代谢商通常随着重金属污染程 度的增加而上升。Chander 等[7]613研究认为，含高浓度重金属的土壤中微生物利用有机碳更多地作为能量代谢，以CO 2的形式释放，而低浓度重金属的土壤中微生物能更有效地利用有机碳转化为生物量碳，土壤中的重金属含量的高低影响了微生物的呼吸及代谢，进而影响了土壤的呼吸作用。张玲和叶正钱[6]139研究了铅锌矿区污染土壤的微生物活性，在矿口处土壤基础呼吸为33.69mg/（kg ·d ），明显高于其他地段，在远离矿口800m 的地方土壤基础呼吸为24.57mg/（kg ·d ），明显高于对照的4.06mg/（kg ·d ），矿口土壤的土壤基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1.6倍和2.3倍。Fliepbach 等[8]1202也研究认为，代谢商是评价重金属微生物效应的敏感指标，它可以反映出土壤重金属污染程度。 1.2重金属污染对土壤微生物生物量的影响 土壤微生物生物量代表着参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化所对应生物量的数量，而且土壤微生物碳或氮转化速率较快，可以很好地表征土壤总碳或总氮的动态变化，是比较敏感的生物学指标[8]1201。大量的研究表明，由于土壤重金属污染造成微生物生物量发生变化。Khan 等[9]30研究指出，Pb 污染矿区土壤的微生物生物量受到严重影响，靠近矿区附近土壤的微生物生物量明显低于远离矿区土壤的微生物生物量。Fliepbach 等[8]1201研究结果表明，低浓度的重金属能刺激微生物生长，可增加微生物生物量碳，而高浓度重金属污染则导致土壤微生物生物量碳的明显下降。Khan 等[9]31采用室内培养实验，研究了Cd 、Pb 和Zn 对红壤微生物生 土壤重金属污染的微生物效应研究进展 王彬杨胜翔徐卫红 （西南大学资源环境学院，重庆 400716） 摘 要 文章综述了土壤重金属污染的微生物效应、重金属污染土壤的微生物学评价及微生物的修复机制等方面的研究进展，并对今后土壤重金属污染的微生物修复的研究重点进行了展望。 关键词 重金属污染 土壤微生物 修复 收稿日期：2007-11-28，修改稿收到日期：2008-01-07 第23卷第2期 2008年6月广州环境科学 GUANGZHOU ENVIRONMENTAL SCIENCES Vol.23，No.2Jun.2008 6
重金属镉污染的治理方法
重金属镉污染治理的有效方法 随着工农业生产中大量镉的使用，农业生产过程中污灌、施肥等行为的加剧，受污染环境中的镉含量也逐年上升，据统计，每年在世界范围内进入土壤的镉总量为2.2万t。 重金属镉在土壤中以水溶态和难溶态的形式存在．水溶性镉主要以离子态或络合态存在，如镉2+、镉C1+、镉SO4等；难溶性镉以交换态(粘土交换及腐殖质交换)、化学沉淀态及难溶性螯合态存在于土壤颗粒中，如镉S、镉CO3等。 一、镉的来源土壤中镉的来源方式主要是自然过程、采矿、冶炼、污灌、施肥、大气沉降等，自然过程对土壤中镉的输入主要通过岩石风化和火山活动等地质和环境地球化学过程．每年来自农业和动物废物镉的含量为0.22万t、城市污水和废水等0.438万t、矿物灰 0.72万t、肥料和杀虫剂0.02万t、工厂废弃物0.12万t、大气沉降物0.5万t等。 二、修复技术目前，对于重金属污染土壤的治理主要包稳定固化法、括工程措施、化学化、生物修复措施等方面，对于镉污染土壤的治理也是使用这些方法，在实际应用中，一般会根据土壤中镉污染浓度、存在形态以及土壤特性等情况选择合适的方法进行修复，以达到较高的修复效率。 （1）稳定固化法利用药剂治理，由科创重金属博士公司联合各大知名大学及国外大学研发的一种药剂，该药剂能有效对污染物质的重金属吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,能有效降低重金属的生物有效性，使重金属颗粒矿化，失去与外界反应的条件，从而降低土壤重金属浓度。该技术也广泛使用在污泥回用，工业废渣等重金属污染领域。这种方法最大的优点就是按照需要进行治理的不同污染程度来配置药剂的功效，对症下药从而达到符合国家标准的治理目标。不会造成环境的二次污染，处理效率高，简单易操作等。不足就是治理费用是按照需要治理的污染物含金属的数量及治理工程的大小来定。可能价格要比较稍高。