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1、南方水田土壤铅、镉污染的起因、危害及调控措施 摘要：本文文章阐明了南方水田土壤镉和铅污染的来源与现状以及危害，同时对重金属镉和铅污染治理的方法，做了系统的综述。并提醒人们要提高土壤质量意识，保护生态环境。土壤重金属污染已成为一个严重问题，其中农田土壤的铅和镉污染面积广，威胁农作物安全生产，已不容忽视。通过综述化学修复、物理修复、微生物修复、植物修复和农业生态修复等几种农田重金属污染的修复技术，以期为修复重金属污染农田提供理论依据。关键词：水田土壤；铅污染；镉污染；调控措施The cause of Lead、Cadmium pollution in the Southern paddy soil
2、 ，Hazards and Control measuresWang Han Yu Abstract： This article expounds the csource 、status and harm of the admium and lead pollution ,in the southern paddy soil . At the same time, Methods to the cadmium and lead pollution, was expounded by the numbers.Reminding people to improve soil quality awa
3、reness, and the protection of the ecological environment.Soil heavy metal pollution has become a serious problem, and the farmland soil Pb and Cd pollution area are wide, threatening the safety of crop production, which can not be ignored.By summarizing the repair technologies of heavy metal polluti
4、on ，such as chemical remediation, physical rehabilitation, microbial remediation, phytoremediation and agricultural ecological restoration, in order to provide theoretical basis of the repairing heavy metal pollution of the farmland .Key words: Southern paddy soil；lead pollution；cadmium pollution,；C
5、ontrol measures前言：多年来，尽管人们对三废(废气、废水、废渣)的排放已采取严格的控制措施，然而，由于频的人类活动，随着矿山开采、金属冶炼加工、制造、镉处理等工业的发展、生活污水排放、污水灌溉、污泥使用以及含铅汽油的使用，铅和镉已成为土壤污染的主要元素1。 据报道，目前我国受Pb、As、Cr、Pb等重金属污染的耕地面积近2000万公顷 ，约占总耕地面积的1/5，其中受Pb污染的耕地面积近1.33万公顷 ，涉及11个省25个地区，导致每年粮食减产1 000多万t，受污染粮食多达1200多t，合计经济损失至少达200亿元。据农业部稻米及其制品质量监督检验测试中心2002年对全国市场稻
6、米安全性抽检结果2，稻米中超标最严重的是Pb，超标率为28.4 ，其次是Pb，超标率为10.3 ，As和Hg超标率相对较低，超标率为28和3.4；并呈现一定的复合污染3。因此，如何降低水田土壤体系中重金属的污染日益引起国内外的关注。镉是毒性最强的重金属元素之一，危害极其严重，土壤中过量的镉会抑制植物的正常生长，在可食部分的残留还会通过食物链影响到人体的健康，过量的铅会阻滞作物生长发育，主要表现为叶绿素下降，阻碍植物的呼吸及光合作用，从而降低产量和质量。铅具有强累积性，通过食物链的富集，人体中的铅能与多种酶结合从而干扰有机体多方面的生理活动，严重损害人的神经、消化、免疫和生殖系统，对人类健康造成
7、威胁。因此对镉铅污染土壤的治理已经引起国内外的广泛重视4。1 起因来源： 重金属存在于全球各生态系统，自然条件下土壤的重金属主要来自其成土母质，往往含量较低。因而，土壤本身具有一定的重金属含量，这种在未受或少受人类活动影响下，尚未或少受污染和破坏的土壤中元素含量，称为背景值。一般情况下，背景含量不会对土壤生态系统造成危害。目前土壤重金属超标主要是由于受到人为因素的原因，主要包括几方面5。1.1大气中重金属沉降大气中的重金属主要来源于工业生产、汽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，受污染区域主要分布在工矿周围和公路、铁路的两侧。大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降
8、进人土壤的。我国Pb污染较重的地区,很大原因是由于煤含铅量较高，煤燃烧后将Pb排人大气6，经大气沉降污染土壤。经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的镉的污染，主要以工矿烟囟、废物堆和公路为中心，向四周及两侧扩散；由城市郊区农区，随着城市距离的加大而降低，特别是城市的郊区污染较为严重。此外，还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度成正相关；重工业越发达，污染相对就越严重。我国经济发达的珠江三角地区近年来重金属大气沉降污染也呈加重趋势，尤其是铅和镉的污染，主要来源于工业废气、汽车排放等的大气沉降。1.2 污水灌溉 污水灌溉一般指经一定处理的城市生活污水、商业污水和工业污水对农田进行灌溉。由于城市化
9、、工业化的迅速发展，大量的废水涌人河道，有的甚至是未经处理的污水，从而使水中含有大量重金属等污染物，经灌溉后污染土壤7 。我国利用污水灌溉农田面积为13986万公顷 ，其中有30的土壤受不同程度的重金属污染，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。近年来污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分，中国自60 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90%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镉、汞等含量的增加。淮阳污灌区自污灌以来，镉、汞等就逐渐增高，19951997 年已越
10、过警戒线。太原污灌区的重金属镉、铬含量远远超过其当地背景值，且积累逐年增高。稻田和稻米已出现不同程度重金属污染8。1.3 施用污泥、受重金属污染的有机肥废弃物污泥中含有丰富的有机质和N、P、K等营养元素，但同时含有大量的重金属，随着大量污泥进人农田，使农田土壤的重金属含量不断提高。畜禽排泄堆肥历来被认为是改良土壤的良好有机肥。但近年来，我国饲料行业和养殖业中存在人为在饲料中加人有毒化学物质(如As、Cu和Zn)等问题，使养殖场排泄物有毒重金属含量过高，如施人农田将对土壤造成严重的重金属污染。城市固体废弃物和垃圾堆肥中往往重金属含量较高，将其施入农田，也对土壤造成重金属污染 。污泥施肥可导致土壤
11、中镉、汞含量的增加，且污泥施用越多，污染就越严重，镉引起水稻、蔬菜的污染。污泥增加，青菜中的镉也增加。用城市污水、污泥改良土壤，重金属镉、汞等的含量也明显增加9。1.4 农药、化肥和塑料薄膜的使用施用重金属含量较高的肥料、农药施用含有Pb、Pb和As等的农药和不合理施用化肥，都有可能导致土壤重金属污染 。一般磷肥中含有较高的Pb、Hg、As和Zn等重金属，氮肥和钾肥中这些重金属含量较低，但氮肥中Pb的含量较高，如过量施用将致使土壤这些重金属含量偏高。施用含有镉的农药和不合理的施用化肥都可以导致土壤中镉的污染。一般过磷酸盐水含有较多的镉，磷肥次之，氮肥和钾肥含量较低。经过对上海地区菜园土地、粮棉
12、地研究，施肥后镉的含量从0.134mg/kg 升到0.316mg/kg。农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有镉，在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可以造成土壤中镉的污染10。1.5 金属矿山废水污染金属矿山的开采、冶炼过程中、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣随意堆放，重金属可以被酸溶出，含重金属离子的矿山酸性废水随着矿山排水和降雨，进入水环境或直接进入土壤，直接或间接地污染农田土壤11 。1.6、含重金属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。通过对武汉市垃圾堆放物、杭州某路渣堆存区、城市生活垃圾场及车辆废弃场附近土壤中的重金属污染
13、的研究，这些区域的重金属镉、铅的含量高于当地土壤背景值12。2 危害：2.1 对植物的危害重金属对水稻作物生长发育的毒害虽然有些重金属是植物生长必需元素，但所有重金属在较高浓度时对植物都会产生毒害作用。重金属毒害影响水稻种子萌发，引起水稻幼苗DNA损伤 和体内水解酶的活性变化，造成氧化胁迫、叶绿素和糖及蛋白质合成受阻、养分失调 及其他一系列生理代谢紊乱，阻碍植物根系生长，影响植株生长，最终导致生长量和产量的下降。一些重金属(如Pb)还可能通过影响细胞质膜的透性从而影响一些营养元素的吸收和积累，导致植株和子粒中营养元素和成分的改变。土壤中镉的存在形态很多, 大致可分为水溶性镉和非水溶性镉2大类。
14、其络合态和离子态的水溶性镉能为作物所吸收, 对生物危害大; 而非水溶性镉不易迁移和难以被植物吸收, 但随着条件的改变, 二者可互相转化。环境中的镉不是植物生长的必需元素, 而是一种潜在性的有毒重金属元素。土壤中的镉离子由植物根部吸收, 少量运至上部。据研究, 镉在植物中各部位的分布情况基本上为根叶茎花、果、籽粒。镉在植物组织中含量达到1mg/kg时, 就对某些植物产生毒害, 使植物表现出叶色减褪、植物矮化、物候期延迟的症状, 导致植物生物产量下降, 甚至死亡。具体表现为: 对根部的损伤, 抑制植物水分的吸收, 阻碍光合作用和蒸腾作用等13。2.2 对人类及动物的危害重金属主要通过食物、水、空气
15、等进入动物体内，动物作为消费者，环境中的镉主要通过植物进入动物体内，因此，镉在动物体内的含量与动物所食植物种类、部位和年龄相关。镉能与含羟基、氨基、巯基高分子有机物结合，使许多酶系统受到抑制，从而影响肝、肾等器官中酶系统的正常功能。另外镉还损伤肾小管，导致糖尿、蛋白尿、氨基酸尿，并使尿钙和尿酸的排出量增加，引起肾功能不全，进而影响维生素的活性与吸收。因此长期食用含镉植物会影响钙和磷的代谢，引起肾、肺、肝等内脏器官的病理变化，诱发骨质疏松软骨化和肾结石等疾病，最终引起“骨痛病”土壤中的有毒重金属可能被植物吸收通过食物链进人体，从而不仅降低稻米的市场竞争力，更为可怕的是将威胁人类健康。例如，Pb是
16、作用于全身各个系统和器官的毒物，研究表明Pb可与体内一系列蛋白质、酶和氨基酸内的官能团结合，干扰机体的生化和生理活动，如损害骨髓造m系统，引起贫血；损害神经系统，引起末梢神经炎，出现运动和感觉异常；Pb中毒会引起肾病、高血压、生殖功能障碍；影响幼儿生长发育、智力发育。Pb中毒会引起肾功能障碍、肺损害、骨损伤、痛痛病(骨软化症)、癌症、心血管病。Tsukahara等15 研究表明，稻米是日本成年人体内最主要的Pb来源之一，体内约30 一40Pb来源于稻米摄入。据研究，稻米是亚洲人体内主要的Pb摄人源之一，尽管国家和地区间有差异，但总体上经稻米Pb摄人量占总Pb摄人量的比例，菲律宾马尼拉地区约为20 ，中国大陆大部分地区、中国台湾、孟加拉国和泰国等约为30 一40 ，马来西亚的Kuala Lump
