土壤重金屬

作為國土資源大調(diào)查重要成果及全國土壤污染狀況調(diào)查專項，全國多目標區(qū)域地球化學調(diào)查項目也已發(fā)現(xiàn)局部地區(qū)土壤污染嚴重。如長江中下游某些區(qū)域普遍存在鎘、汞、鉛、砷等異常。城市及其周邊普遍存在汞鉛異常，部分城市明顯存在放射性異常。湖泊有害元素富集，土壤酸化嚴重。

研究證實，鎘、汞等重金屬元素與人類污染存在密切關(guān)系。重金屬元素在土壤表層明顯富集并與人口密集區(qū)、工礦業(yè)區(qū)存在密切相關(guān)性。與1994－1995年的采樣相比，土壤重金屬污染分布面積顯著擴大并向東部人口密集區(qū)擴散。

據(jù)介紹，從1994年開始，中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘查研究所等機構(gòu)就對全國土壤51個化土壤重金屬的污染 學元素進行監(jiān)測，1999年開始對中國東部農(nóng)田區(qū)54個化學元素進行填圖，2008年又開始建立覆蓋全國的地球化學基準網(wǎng)，對含78種元素的土壤81個化學指標進行探測。數(shù)據(jù)顯示，重金屬等污染物指標在大的流域及局部工礦業(yè)和農(nóng)業(yè)區(qū)上升較快。

地質(zhì)學家指出，土壤一旦被污染，通過自凈能力完全復原周期長達千年。為了人類健康，必須持續(xù)加大對污染行為監(jiān)管和懲治力度。對已被污染土地，要把污染源搞清楚并加以切斷。土壤污染物不僅有重金屬，還有大量有機污染物。國土、地質(zhì)、環(huán)境、水利等部門要通力合作為大地“排毒”。2100433B

土壤重金屬的污染 據(jù)了解，中國正建立涵蓋81個化學指標（含78種元素）的地球化學基準網(wǎng)：以120萬圖幅為基準網(wǎng)格單元，每一個網(wǎng)格都布設采樣點位，每個點位都采集一個深層土壤樣品和一個表層土壤樣品。深層樣品來自1米以下，基本代表未受人類污染的自然界地球化學背景；表層樣品來自地表25厘米以淺，是自然地質(zhì)背景與人類活動污染的疊加。用表層含量減去深層含量，即得出重金屬元素“人類污染圖”。

土壤中重金屬元素主要有自然來源和人為干擾輸入兩種途徑。在自然因素中，成土母質(zhì)和成土過程對土壤重金屬含量的影響很大。而在各種人為因素中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通等來源引起的土壤重金屬污染所占比重較高。

1．自然來源

土壤是由巖石風化而來，不同的巖石含有各種重金屬元素，成土母巖的化學元素決定了土壤中化學的最初含量，影響著土壤中重金屬元素的環(huán)境背景值：同時母巖在形成土壤過程中的影響因素也影響著土壤中的重金屬含量，如抗風能力強的石英質(zhì)巖石對發(fā)育于其上的土壤中重金屬含量起控制作用，然而抗風能力弱的碳酸鹽類巖石對其上發(fā)育的土壤中重金屬含量控制作用則不強。大氣中重金屬降塵也是影響土壤中重金屬含量的主要自然因素之一?；鹕奖l(fā)、森林火災、海浪飛濺、植被排出、風力揚塵等過程使很多重金屬塵浮于空中?？諝庵械闹亟饘僭夭糠直恢参镂?，部分通過塵降進入水體、土壤。在自然界中土質(zhì)污染也影響著土壤重金屬的含量。在巖石圈深部，由于巖漿作用、質(zhì)變作用等復雜的地球化學過程可能形成重金屬富集的工業(yè)礦床，在礦床附近礦化地層發(fā)育的土壤，由礦床流出的富含重金屬的地下水流動過程中形成的分散暈上發(fā)育的土壤，及以被搬運的礦化物質(zhì)為母巖所發(fā)育的土壤重金屬含量往往異常的高。

2．人為因素造成的土壤重金屬污染

隨著人類社會工農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、城市化的發(fā)展，人為因素造成土壤重金屬污染是當今世界越來越不容忽視的環(huán)境問題。重金屬多為有色金屬，在人類生產(chǎn)、生活各方面應用廣泛，同時也伴隨著重金屬的嚴重環(huán)境污染。有色重金屬礦床的開發(fā)冶煉是向環(huán)境中排放重金屬最主要的污染源。通過“三廢”向環(huán)境中排放重金屬的工礦企業(yè)，如：采礦、選礦、冶金、電鍍、電工、染料、紡織、煉油等。

由于這些污染源大多是點性污染源，故對土壤環(huán)境來說是不均勻污染，在局部地區(qū)土壤重金屬污染可能相當嚴重。隨著城市化的發(fā)展和市內(nèi)工業(yè)、交通排放各種廢棄物的增多，城市土壤中重金屬含量顯著增加，其中以汞和鉛最為突出。隨著人為活動向大氣中排放的重金屬污染物的增多，通過沉降重金屬污染土壤也表現(xiàn)得越來越嚴重，特別是化石燃料的燃燒，如：燃燒釋放的汞占人為釋放量的57%～71%；燃煤、燃油向大氣輸入鎳占人為釋放量的60%～78%；由于汽車使用的汽油中加入抗爆劑——四甲基鉛和四乙基鉛，故在汽車尾氣中排放的鉛含量為20～50ug/L。在農(nóng)業(yè)中，農(nóng)藥、化肥、污泥的施用，污水灌溉，也是加劇土壤重金屬污染的主要途徑之一。在化肥中，其原料礦石本身的雜質(zhì)及生產(chǎn)工藝流程的污染使其重金屬的含量頗高，如：有的過磷酸鈣肥料中的鎘和砷含量較高，據(jù)廣州市磷肥和石灰測定結(jié)果，鎘含量為2～3mg/kg，砷含量為60～80ng/kg，汞含量為l～2ng/kg。在農(nóng)藥中以含汞、砷和鉛的較多，如：含有機汞制劑有賽力散、西力升等，含有機砷制劑有稻腳青、蘇農(nóng)6401，含砷鉛的砷酸鉗、亞砷酸鉛等，含其他重金屬的農(nóng)藥有代森鉛等。故長期施用化肥、農(nóng)藥可使土壤遭受重金屬污染。

在土壤中一般不易隨水淋溶，不能被土壤微生物分解；相反，生物體可以富集重金屬，常常使重金屬在土壤環(huán)境中逐漸積累，甚至某些重金屬元素在土壤中還可以轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，還有的通過食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積，嚴重危害人體健康。重金屬對土壤環(huán)境的污染與水環(huán)境的污染相比，其治理難度更大．污染危害更大。

治理土壤重金屬污染的途徑主要有兩種：一是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定．降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性；二是從土壤中去除重金屬。圍繞這兩種治理途徑，已提出各自的物理、化學和生物的治理方法。

1.汞污染的防治主要有以下措施：

（1）對土壤進行灌溉和施肥時，要嚴格控制使用汞含量高的污水和污泥。

（2）對已受汞污染的土壤，可施用石灰-硫磺合劑，其中硫是降低汞由土壤向作物遷移的一種有效方法。在施入硫以后，汞即被更牢固地固定在土壤中。

（3）施用石灰以中和土壤的酸性，可降低作物根系對汞的吸收。當土壤pH提高到6.5以上時，可能形成碳酸汞、氫氧化汞或水合碳酸汞等汞的難溶化合物。另外，鈣離子能與任何微量的汞離子爭奪植物根系表面的交換位，從而降低汞向作物內(nèi)的遷移。

（4）施入硝酸鹽，可使土壤內(nèi)汞化合物的甲基化過程減弱，因高濃度的硝酸鹽能抑制甲基化微生物的生長，從而減少汞向作物體內(nèi)的遷移及毒害。

（5）施用磷肥，由于汞的正磷酸鹽比其氫氧化物或碳酸鹽的溶解度小，所以施用磷肥也是降低土壤中汞化合物毒害作用的一種有效辦法。

2.鎘污染的防治

土壤鎘污染的防治對策重點在于防，而不在于治。因為進入土壤中的鎘，由于土壤的強吸附作用，常常積累于土壤表層，而很少發(fā)生輸出遷移，也不可能像有機污染那樣可能發(fā)生降解作用。主要對策如下：

（1）采用客土法或換土法，使高背景或污染區(qū)土壤中鎘的濃度下降，但這種措施的經(jīng)濟支出太高，故只適用于小面積嚴重污染土壤的治理。

（2）在土壤中加入石灰性物質(zhì)，提高土壤環(huán)境的pH，使鎘生成不易被植物吸收的Cd（OH）₃或CdCO₃沉淀，此法較適合在旱田條件下使用。

（3）在土壤中使用促進還原的有機物，使土壤中的鎘與土壤中的硫生成CdS沉淀。

（4）在土壤中施加磷酸鹽類物質(zhì)，使之生成磷酸鎘沉淀，在水田條件下更重要。

（5）種植富集鎘的植物如莧科植物，以吸收污染土壤中的鎘，但應注意植物殘體的處理。

3.鉛污染的防治

鉛在土壤中的遷移性較差，進入土壤中的鉛主要累積于土壤表層。土壤中鉛的污染主要是通過空氣、水等介質(zhì)形成的二次污染。對于已污染的土壤，應根據(jù)污染程度及土地利用類型，采取相應的治理措施，主要措施如下：

（1）采取客土法或換土法，有效的改善或消除鉛污染。

（2）種植某些非食用但可富集鉛的植物，以逐漸降低土壤中鉛的污染程度。

（3）提高土壤的pH，當pH>6時，重金屬離子很易被黏土礦物吸附而阻止植物對鉛的吸收。

（4）在鉛污染的土壤中施用鈣、鎂及磷肥等改良劑，以降低土壤中鉛的活性，減少作物對鉛的吸收。

4.鉻污染的防治

（1）在Cr³ 污染的土壤中，施用石灰石、硅酸鈣或磷肥等調(diào)節(jié)土壤呈微堿性，使鉻形成Cr(OH)₃狀態(tài)而加以固定，可減少鉻對作物的危害。

（2）施用有機肥，使土壤處于還原環(huán)境，有效減輕或消除六價鉻對植物的危害。 另外，有機肥能夠通過吸附作用．降低六價鉻對植物的毒害

（3）選擇種植非食用植物，利用植物累積鉻的作用凈化污染的土壤。

（4）實行水旱輪作是輕度鉻污染的有效改良措施。水旱輪作使土壤pH增高，EC值下降，有利于鉻的吸附固定．從而降低土壤中鉻的含量。

5.砷污染的防治

（1）施加砷的吸附劑，提高土壤對砷的吸附能力，降低砷的活性，從而避免砷害。

（2）在土壤中施加硫粉，降低土壤pH，加強土壤排水，可提高土壤固砷的能力，降低砷的活性，從而避免砷害。

（3）在土壤中施加各種鐵、鋁、鈣和鎂的化合物，可使砷生成不溶性物質(zhì)而加以固定從而降低砷的活性。

（4）采用客土、深耕，利用增加低砷土壤的手段，稀釋含砷土壤中的砷含量，降低砷的污染。 2100433B