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1、大气湍流的主要效果是混合，它使污染物在随风飘移过程中不断向四周扩展，不 日本富山县的一些铅锌矿在采矿和冶炼中排放废水，废水在河流中积累了重金属重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。神、硒是 非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将神、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、铭 以及类金属神，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钻、竦、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
2、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t1。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
3、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。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中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、 成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活动，也 造成重金属对大气、水体和土壤的污染。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
4、尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。 大气中的大多数重金属是经自然沉降2 和雨淋沉降进入土壤的。如瑞典中部 Falun市区的铅污染3，它主要来自于市区铜矿工业厂、硫酸厂、油漆厂、采矿 和化学工业产生大量废物,由于风的输送，这些细微颗粒的铅，从工业废物堆扩散 全周围地区。南京某生产铭的重工业厂4铭污染叠加已超过当地背景值4.4倍， 污染以车间烟囱为中心，范围达1.5 km2，污染范围最大延伸下限1.38 km。俄 罗斯的一个硫酸生产厂5也是由工厂烟囱排放造成S、V、As的污染。公路、铁路两侧土壤中的重金属污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污 染为主。它们来自于含铅汽油
5、的燃烧，汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。它们成 条带状分布，以公路、铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱；随着时间的推 移，公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。在宁一杭公路南京段6 两 侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染晕带，且沿公路延长方向分布，自公路向两侧污 染强度减弱。在宁一连一级公路淮阴段7 两侧的土壤铅含量增高，向两侧含量 逐渐降低，且在地表030 cm铅的含量较高。在法国索洛涅地区A71号高速公 路8沿途严重污染重金属Pb、Zn、Cd，其沉降粒子浓度超过当地土壤背景值 28倍，而公路旁重金属浓度比沉降粒子中高726倍。在斯洛文尼亚9从居波 加到扎各瑞波公路两侧，铅除了分布在公路两
6、侧以外，还受阶地地貌和盛行风的 影响，高铅出现在低地，公路顺风一侧铅含量较高。经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，主要以工矿烟囱、废物堆和公 路为中心，向四周及两侧扩散；由城市一郊区一农区，随距城市的距离加大而降 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。此外，大气汞的干湿沉降1012也可以引起土壤中汞的含量增高。大气汞通过 干湿沉降进入土壤后，被土壤中的粘土矿物和有机物的吸附或固定，富集于土壤 表层，或为植物吸收而转入土壤，造成土壤汞的浓度的升高。1.2农药、化肥和塑料薄膜使用施用含有铅、汞、镉、
7、神等的农药和不合理地施用化肥，都可以导致土壤中重金 属的污染。一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次 之,，氮肥和钾肥含量较低，但氮肥中铅含量较高，其中As和Cd污染严重13。 经过对上海地区菜园土地、粮棉地的研究14，施肥后，Cd的含量从0.134 mg/kg 升到 0.316 mg/kg，Hg 的含量从 0.22 mg/kg 升到 0.39 mg/kg，Cu、Zn 增长 2/3。通过新西兰1550 a前和现今同一地点58个土样分析，自施用磷肥后，镉 从0.39 mg/kg升至0.85 mg/kg。在阿根廷16由于传统无机磷肥的施入，进而导 致土壤重金属Cd、Cr
8、、Cu、Zn、Ni、Pb的污染。农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜 过程中都可以造成土壤重金属的污染。1.3污水灌溉污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市污水 包括生活污水、商业污水和工业废水。由于城市工业化的迅速发展，大量的工业 废水涌入河道，使城市污水中含有的许多重金属离子，随着污水灌溉而进入土壤。 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17。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
9、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18。污灌导致土壤重金属Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增 加。淮阳污灌区自污灌以来，金属Hg、Cd、Cr、Pb、As等就逐渐增高，19951997 年已超过警戒级19。太原污灌区的重金属Pb、Cd、Cr含量远远超过其当地背 景值，且积累量逐年增高20。1.4污泥施肥污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同时污泥中也含有大量的 重金属，随着大量的市政污泥进入农田，使农田中的重金属的含量在不断增高。污泥施肥可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施 用越多，污染就越严重，C
10、d、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起 小麦、玉米的污染；污泥增加，青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也增加21。 Anthony22研究表明，用城市污水、污泥改良土壤，重金属Hg、Cd、Pb等的 含量也明显增加。1.5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都不一样。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场23、杭州某铭渣 堆存区24、城市生活垃圾场25及车辆废弃场26附近土壤中的重金属污染的研 究，这些区域的重金属 Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As、Sb、V、Co、 Mn的含量高于当地土壤背景值，重金属在土
11、壤中的含量和形态分布特征受其垃 圾中释放率的影响，且随距离的加大重金属的含量而降低。由于废弃物种类不同， 各重金属污染程度也不尽相同，如铭渣堆存区的Cd、Hg、Pb为重度污染，Zn 为中度污染，Cr、Cu为轻度污染。1.6金属矿山酸性废水污染金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等，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使之带入水环境（如河流等） 或直接进入土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。1989年我国有色 冶金工业向环境中排放重金属Hg为56 t，Cd为88 t，As为173 t，Pb为226 t27。 矿山酸性废水重金属污染的范围一般在矿山的
12、周围或河流的下游，在河流中不同 河段的重金属污染往往受污染源（矿山）控制，河流同一污染源的下段自上游到 下游，由于金属元素迁移能力减弱和水体自净化能力的适度恢复，金属化学污染 强度逐渐降低。江西乐安江沽口一中洲28 由于遭受德兴铜矿的污染，水体及土 壤中的重金属Cu、Pb、Zn、Cr含量增高，至鄱阳湖段重金属含量逐渐降低。 美国科罗拉多州罗拉多流域29受采矿的影响，重金属元素Cd、Zn、Pb、As 的浓度，以污染源为最高，之后随着与污染源距离延长而逐渐降低。莱安河30 重金属污染，来自一个大型铜矿，导致重金属浓度远远超过当地背景值。流域重 金属污染随季节变化而异，枯水期重金属的含量明显高于丰水
13、期31。河流流速 减缓可以导致该流段重金属含量增加32。同一区域土壤中重金属污染物的来源途径可以是单一的，也可以是多途径的。胡 永定33通过研究徐州荆马河区域土壤重金属污染的成因中指出：Cr、Cu、Zn、 Pb是由垃圾施用引起的，As是由农灌引起的，Cd是由农灌和垃圾施用引起的， Hg是各种途径都具备。王文祥34通过对山东省耕地重金属元素污染状况的研 究说明，工业快速发展地区铅高于农业环境，铅与距公路远近有关。乡镇企业技 术、设备落后，原材料利用率低，造成其周边土壤重金属污染相当严重。据贵州 1986年的统计，全省乡镇排放汞14.7万kg，土壤中有的地方达56.64 mg/kg， 超过未污染土
14、壤的84.5倍。要引起高度重视。总的来说：工业化程度越高的地区污染越严重，市区高于远郊和农村，地表高于 地下，污染区污染时间越长重金属积累就越多，以大气传播媒介土壤重金属污染 土壤的具有很强的叠加性，熟化程度越高重金属含量越高。2 土壤中重金属污染物现行治理方法关于土壤重金属污染物的研究，国外始于20世纪6070年代，如澳大利亚、美 国、德国等国家对土壤重金属较深入，尤其澳大利亚。我国在1983年对主要类 型的土壤环境容量作过初步研究，如提出研究土壤重金属的生态效应、临界含量 地带性分异规律和分区等。当前，世界各国很重视对重金属污染治理方法研究，并开展广泛的研究工作 3539。总的来说，目前大
15、致有以下四种治理措施：2.1工程治理方法工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤重金属污染。主要有：客土是 在污染的土壤上加入未污染的新土；换土是将以污染的土壤移去，换上未污染的 新土；翻土是将污染的表土翻至下层；去表土是将污染的表土移去等。如日本富 士县神通川流域的痛痛病发源地，就是由于长期食用含镉的稻米而引发的，他们 通过研究，去表土 15 cm，并压实心土，在连续淹水的条件下，稻米中镉的含量 小于0.4 mg/kg；去表土后再客土 20 cm，间歇灌溉稻米中镉的含量也不超标， 客土超过30 cm，其效果更佳。此外淋洗法是用淋洗液来淋洗污染的土壤；热处 理法是将污染土壤加热，使土壤中的
16、挥发性污染物（Hg）挥发并收集起来进行 回收或处理；电解法是使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下 在阳极或阴极被移走。以上措施具有效果彻底、稳定等优点，但实施复杂、治理费用高和易引起土壤肥 力降低等缺点。2.2生物治理方法生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良重金属污染。主要有：动 物治理是利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的重金属；微生物 治理是利用土壤中的某些微生物等对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用， 降低土壤中重金属的毒性如Citrobacter sp产生的酶能使U、Pb、Cd形成难溶 磷酸盐；原核生物（细菌、放线菌）比真核生物（真菌）对重金属更敏感，格兰 氏阳性菌可吸收Cd、Cu、Ni、Pb等44。植物治理是利用某些植物能忍耐和超 量积累某种重金属的特性来清除
