化工行业引起的土壤重金属污染及防治措施

《化工行业引起的土壤重金属污染及防治措施》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工行业引起的土壤重金属污染及防治措施（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、化工行业引起的土壤重金属污染及防治措施摘要：本文主要简述了土壤中重金属污染的来源、重金属存在的不同形态及对土 壤的污染程度。根据重金属污染特点，探讨了了目前土壤重金属污染防止的措施。关键词：土壤 重金属污染 防治措施1 前言 随着近代工农业的发展，重金属已成为当今世界倍受关注的一类公害。在重金属 中汞、铬、镉、铅、砷（类重金属）具有很强的毒性，有人称之为“五毒”1|。其 它一些重金属如：锰、铜、锌、钼、镍等植物必需的微量元素在土壤中含量较高 时对生物的毒性表现也较强。通过各种途径进入土壤的重金属不会被微生物降 解、迁移性小，很难被清除，易在土壤中富集2|。当土壤中重金属含量超过其环 境容量，一

2、则对土壤的微生物起抑制毒害作用，使土壤生产力降低；二则其直接 作用于植物，使植物的生长、发育、繁殖受到影响，产量降低，产品质量下降； 再则重金属可通过吸收富集于植物体内，通过食物链迁移到动物、人体内，严重 威胁到动物、人类的生存健康，如60年代发生在日本富山县的“骨痛病”就是当 地居民食用含镉废水污染了的土壤所生产出的“镉米”所致bl; “水俣病”是食 用含汞的水及食物所致；泰国发生过由砷引起的“黑脚病”；我国张士灌区也产 生过镉严重超标的“镉米” 2|。重金属元素不仅以单一元素污染土壤，同时多种 重金属在土壤中共存时，它们之间还存在协同、拮抗作用4，而且随着污水灌 溉，农药、化肥、污泥的大量

3、施用，进一步加剧了土壤的复合污染。2 土壤重金属的来源 在自然情况下，土壤中重金属主要来源于成土母岩和残落的生物物质，它们在土 壤剖面各层次的分布及在土壤各组成成分之间的分配反映着成土过程的综合特 征;随着近代工农业的发展，人为活动加剧了土壤重金属的污染，污染程度越来 越重，范围越来越广。人为因素造成的土壤重金属污染随着人类社会工农业现代化、城市化的发 展，人为因素造成土壤重金属污染是当今世界越来越不可忽视的环境问题。重金 属多为有色金属，在人类生产、生活各方面应用广泛，同时也伴随着重金属的严 重环境污染。有色重金属矿床的开发冶炼是向环境中排放重金属最主要的污染 源。通过“三废”向环境中排放重

4、金属的工矿企业，如：采矿、选矿、冶金、电 镀、电工、染料、纺织、炼钢等等L6J。由于这些污染源大多是点性污染源，故 对土壤环境来说是不均匀污染，在局部地区土壤重金属污染可能相当严重。随着 城市化的发展和市内工业、交通排放各种废弃物的增多，城市土壤中重金属含量 显著增加，其中以汞和铅最为突出。随着人为活动向大气中排放的重金属污染物 的增多，通过沉降重金属污染土壤也表现得越来越严重，特别是化石燃料的燃烧， 如：燃烧释放的汞，占人为释放量的5771% ；燃煤、燃油向大气输人镍占人为 释放量的6078 %；由于汽车使用的汽油中加入抗爆剂一一四甲基铅和四乙基 铅，故在汽车尾气中排放出的铅含量为2050u

5、g见1 7J。 3土壤中重金属的存在形态 由于土壤中的重金属元素和土壤固相组成各种不同的形态，这与土壤对它们的吸 持、富集、迁移和转化过程有很大关系，同时，不同形态的重金属对土壤植物营 养化学和环境化学也有重要意义。国内外应用了连续提取法来区分土壤中重金属 的形态。目前，在环境科学应用较多的是Stove(1976)的方法，在土壤科学和地球 科学领域应用较多的则是Tessier(1979)和Shuman(1985)方法以及在此基础上发展 起来的形态分级系。通常把重金属形态区分成交换态、碳酸盐结合态、无定性氧 化锰结合态、有机态、无定型氧化铁结合态晶型氧化铁结合态和残渣态。随着土 壤环境因子的改变

6、，土壤中重金属的各种形态处于一种动态平衡的化中。影响土 壤重金属形态变化的环境因子有土壤PH值、有机质的含量、氧化还原电位、土 壤胶体的种类量等。据研究表明：PH值改变导致土壤中重金属化学形态的变化， 在低PH值时尤其明显，当土壤PH值从7. 0降至4. 55时，交换态中的Cd、zn、 Pb增加，与碳酸盐结合的Cd、Zn、Pb减少110, 11，12 J。同时与Fe，Mn氧化物 结合的重金属则略有降低，而有机态和残余态中的金属量不变。在植物根际环境 中，根呼吸产的二氧化碳、根系分泌的有机酸以及微生物对根际PH值都有一定 的影响13|,如Bamk14等在碳酸钙高达6%的石灰性土壤中观察到，施大量

7、硫酸 钾能消除花生叶片的缺铁失绿症状，其原因是由于K离子的选择性吸收导致根际 PH值下降而溶解了铁氧化物。最近的研究结果表明，随着小麦根际的酸化或碱 化，根际Cd的可提取性相应地增加或减少。表明根际PH值的变化一定程度上调 节着植物对金属的吸收。土壤的氧化还原电位的高低影响着重金属的沉淀与溶解 平衡，在还原性条件下，土壤Eh降至Omv以下时，土壤中的含硫化合物开始大量 生成H2S,此时土壤中可溶性重金属元素大多以难溶性的硫化物沉淀形式存在； 相反，在氧化状态 下，重金属元素大多以溶解度较大的硫酸盐形式存在。在有机质对土壤重金属形 态的改变平衡中，L. M. Shum锄的研究表明：增加有机质含量

8、，可使土壤中 Mn和Fe的有效态增加，而使Zn的有效态降低，对Cu无明显影响；土壤中有机质 含量高，有机胶体与重金属进行结合或整合作用，或有机胶体表 面大量吸附重金属元素，因而会减少土壤中金属有不同形态的重金属，其生理活 性和毒性有很大差异，其中水溶态、交换态的活性、毒性最大，残留态的活性、 毒性最小，而其它结合态活性、毒性居中。故我们可以通过调节土壤的某些理化 性质来改变重金属的存在状态，从而减轻重金属污染的毒害作用。4 土壤重金污染的程度 在工业高度发达的日本，许多城市郊区的蔬菜良田被工业废气、废水、废渣所污 染，耕作层内的镉、铜等重金属大量富集、积累，致使蔬菜产品内的重金属含量 严重超标

9、，消费者重金属慢性中毒现象时有发生，引起日本国政府的高度重视和 社会各界的广泛关注。澳洲耕地土壤中镉含量为0. 116. 37 mg / kg，大约10 的蔬菜超过澳洲食品标准（W0. 05 mg / kg鲜重）；瑞士农田污灌造成的土壤镉、 铜、锌的积累，甜菜、莴苣、马铃薯和花生受到重金属污染。我国耕地受污染面 积2 667万hm2，其中，工业“三废”污染1 000万hm2，农药残留施肥污染1 000 万hm。受到重金属污染的耕地近2 000万hm。，约占总耕地面积的1/5，其中 镉污染耕地1. 33万hm。，涉及11个省25个地区；被汞污染3. 2万hm2，涉及15 个省21个地区L1。从2

10、o世纪8o年代至今，国内很多重点城市都开展了城郊菜地 土壤和蔬菜的重金属污染状况的研究。上海市蔬菜受到重金属污染，Cd和Pb超 标率分别为13. 29 和12. 0 。周艺敏等1989年调查表明，天津市菜地土壤的8 种重金属（Cu，Zn，Pb，Cr，Ni，Cd，Hg，As）含量均高于本市农业土壤背景值 的一倍以上，其中Cr和Hg最严重，分别为背景值的5倍和6O倍引。戴军等1995 年报道，广州市约有9. 5的菜田土壤受到重金属污染，其中Cd，Pb和As的含量 分别为广东省土壤背景值的2. 77, 2. 97和1. 40倍。张民等研究发现，我国 菜园和粮田表层土壤的Zn，Pb, Cu含量有增加趋

11、势。宋菲等1996年研究表明， 沈阳市的菜地土壤重金属含量与其背景值相比，Cd，Pb和Zn的平均值分别为背 景值的7. 06， 3. 96和3. 87倍引。李其林等71999年对重庆市近郊的蔬菜基地 土壤中重金属的现状进行的调查表明，重庆近郊的蔬菜基地，土壤Hg和Cd超标 率分别为6. 7%和36. 7%。北京地区烟尘中的有害重金属Cd，Cu，Cr，Pb 和Zn等的含量高于北京市农2001年河北省受化肥农药污染的耕地3 872. 2 hm。， 造成农产品损 失金额359. 6万元， 污灌面积115. 24 khm。 。刘树庆等通过对保定市郊污灌 区、清灌区土壤及植物体内重金属Pb，Cd，Cu，

12、Zn含量的检测分析结果表明，保定市郊污灌区土壤及植物体内重 金属含量明显高于清灌区1。业土壤背景值的1. 740.2倍，相应地导致土壤和 蔬菜的重金属污染8。5土壤重金属污染的特点及防治措施的探讨当前 , 我国土壤 重 金 属 污 染 已 影 响 到 工 农 业 生 产 的 发 展 和 资源的永续利用。 因此，必须采取有效措施，保护农业生态 环境。 对于土壤 重金属污染，必须贯彻“预防为主、防治结合、 综合治理”的方针。 首先要控制 或消除污染源，对已经污染的土 壤要采取积极的措施，减少和消除土壤中的污 染物，搞清其在土 壤中的迁移、转化的规律和影响因素，从而控制重金属在土 壤中的溶解度，使其

13、不易被作物吸收而不能进入食物链。a、土壤重金属污染 的特点 具体表现在温室气体不断增多；重金属、 硝态氮在土壤中累积，土壤 板结，肥力下降；地表水出现富营 养化，地下水则受到硝酸盐、亚硝酸盐污染 b、土壤重金属污染的防治措施1.普遍性随着工业生产的发展，重金属污染 日趋普遍,几乎威胁着每个国家。 我国已有很多城市 的郊区和灌区遭到了 不同程度的重金属污染。 如辽宁省是一个典型的重工业城市，通过大气沉降而 引起的地表重金属污 染较为常见，主要是由于燃煤烟尘和工业粉尘引起的。 1. 移土、客土、深翻土地对于受重金属污染严重污染面积又相对小的地块，由于 其 重金属 污 染不 易 降解，不 易 移动等

14、 特点，可采取排土 客 土法，或采取深翻，使上、下土 层 混合，降低耕作层 中 重 金属污染物浓度。对于深翻土地来说，简单易行。 但对于排土、客 土法，工程 量大。若适当考虑建筑用土和工业产品用途时，考 虑 就 近 污 染 土 壤 的 排 土 、客 土 ，或 者 是 建 筑 选 址 优 先 考 虑 已 污染土壤也是很有意义 的。 2. 隐蔽性土壤重金属污 染 由 于 其 无 色 无 味 , 很 难 被 人 的 感 觉 器 官 察觉。一般需要通过植物进入食物链后，到一定程度进才反 映出来。3. 不可逆性由于重金属在土壤中积累到一定程度时，便引起土壤结 构和功能的 变化，且由于重金属很难降解。 因

15、此，一旦污染很 难恢复原状。 4. 巨大的危 害性土壤重金属不 仅 可 以 影 响 作 物 的 生 长 发 育 , 而 且 可 以 积 累在作物的可食部分而造成中毒。 更重要的是它是一种潜在 的 二 次 污 染 源 ，它 可 以 通 过 径 流 、入 渗 而 污 染 地 表 水 与 地 下 水 ，也 可 以 通 过 风 蚀 而 使 污 染 面 积 进 一 步 扩 大 ，对 生 物 体 具 有巨 大的危害性。 二、土壤重金属污染的主要途径 1. 由大气沉降而引起的土壤重 金属污染这种污染较为 普 遍 , 主 要 包 括 工 业 企 业 废 气 排 放 和 汽 车尾 气 的 排 放 而 造 成 的

16、 ，特 别 是 重 金 属 镉 、汞 与 铅 等 的 污 染 更 为普遍。 2. 由污水灌溉而引起的土壤重金属污染由污水灌溉而引起 土壤重金属污染，主要是由于不合 理地利用超标的污水进行灌溉而引起的。目 前，重金属元素 对农田土壤的污染继续加重，主要污染元素有铅、锌、汞、镉 铬、铜等。 在我国范围内分布着很多由污水灌溉而引起的土壤重 金属污染的农 田。 由于各地区污染源的不同，重金属污染程 度亦有较大差异。 1. 调节土壤 pH 值，调节重金属在土壤中的存在形态 土 壤 pH 值 是 影 响 土 壤 中 重 金 属 存 在 形 态 与 活 性 的 重要因素之一。一般来说，在酸性条件下，重 金属

17、对作物的危害 较大，即有效态含量相对较高。 因此，通过施用石灰等碱性 物 质 来 提 高 土 壤 pH 值 ， 缓 解 重 金 属 的 危 害 是 行 之 有 效 的 途 径，特别是对于酸性土壤来说更是利大于弊。 需要注意的是 22 植保土 肥. 2. 控制灌水条件，调节土壤氧化还原状态糙米含镉量与土壤淹水状况密切相 关。凡地势低洼，水 稻生长期间田面能保持水层的田块，其糙米含镉量均大大 低 于 地 势 高 、排 水 好 的 田 块 ，这 就 是 说 ，被 Cd 、Pb 、Cu 、 Zn 等 重 金 属 污 染 的 水 稻 土 ，通 常 通 过 控 制 灌 水 条 件 ，特 别 是 抽 穗 灌

18、 浆期，保持淹水状态，使土壤处于还原状态，可以减少水稻糙 米中的 Cd 、Pb 的含量。由于重金属的硫化物溶解度很小，可 降低重金属污染 对作物的危害，因而，在含硫较少的土壤中， 可适当施用石膏等含硫物质，以 促进重金属元素的沉淀。 3. 选择合 适 的 作 物 来 减 轻 土 壤 中 重 金 属污 染的 危害 程度对于重金属污染特别严重的土壤要改种非食用性作 物， 来避免重金属污染进入食物链， 如被 Cd 严重污染的土壤可 种植麻类、 棉花、或花卉、桑苗等作物。 对于中等或轻污染的 土壤可选用对重金属吸收和 转移能力较差的作物品种。 如铬 污染的农田，可种植玉米。 另外也可以通过 调查筛选一

19、些对 重金属能够进行超常积累或是对重金属产生抗性的作物品 种， 来研究其积累机理与抗性机理。 为土壤重金属污染的治 理开辟一条新的途径。4. 推行科学的污水灌溉科学地利用污水灌田是化害为利的有效措施，污水在灌 溉过程中， 受到土壤机械过滤吸附和微生物的分解转化，污 水中的氮、磷、钾 等肥分被植物吸收和利用，同时又减轻了城 市处理污水的压力。 这不仅有利于 农业增产，同时也是利用 土壤净化处理污水改善环境质量的一种方法。 在污灌 时，必 须准确地了解污水成分， 必要时须进行适当处理后再用，污灌必须严格 遵守 农田灌溉水质标准、农用污泥中有害物 质控制标准 等规定。 引 用城镇污水处理厂的污水进行

20、灌溉 时，必须执行城镇污水处理厂污染物排放 标准。6 结语 由于土壤重金属来源复杂，土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污 染物的相互作用产生各种复合污染的复杂性增加了对重金属研究的难度，且重金 属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性，所以真正要更好的防 治土壤重金属污染还需要科研工作者不懈的努力。参考文献1 任安芝，李玉葆铅、镉、铬单一和复合污染对青菜种子萌发的生物学效应生 态学杂志，2000, 19(1)： 19222 许嘉琳陆地生态系统中的重金属中国环境出版社3 蒋先军，骆永明等重金属污染土壤的植物修复研究(1)土壤， 20002： 71杨志新，刘树庆.Cd、zn、P

21、b单因素及复合污染对土壤酶活性的影响土壤与环境，2000, 9(1)： 15185 T. 11er K. G. H即可rnetals in Soils and their environmental signncance. Advallces in S0i1 Science， 1989， 9： 11314l6 李绍英.环境污染与监测.哈尔滨工程大学出版社， 1992年版7 中国环境监测总站.土壤元素的近代分析方法.中国环境科学出版社8 严健汉.环境土壤学.华中师大出版社9 邵孝侯，邓光熹.连续提取法区分土壤重金属元素形态的研究及应用.土壤 与进展， 1994， 32(3)： 404510 王孝堂.土壤酸度对重金属形态分配的影响.土壤学报， 1991， 28(1)： 103 10711 xiall x,邵孝侯.pI对污染土壤中Cd、Zn和Pb的化学形态及植物有效性的影 响.土壤学进展， 1991， 19(3)： 3437