地质高背景区铅锌矿废弃地土壤重金属污染评价

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2019.02.017

地质高背景区铅锌矿废弃地土壤重金属污染评价

刘晓媛，刘品祯，杜启露，沈乾杰，吴迪

(贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室，贵阳550001)

摘要：调查研究了某废弃铅锌矿区周边农田土壤中重金属Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn的污染状况，并结合单因素指数法、地累积指数法、污染指数负荷法、灰色聚类法及聚类热图分析对重金属污染程度和空间分布状况进行评价，采用相关性分析和主成分分析识别污染途径。结果表明，研究区Cd、Zn、Hg、Pb、Cu和As含量均超过贵州省土壤背景值。Cd的外源污染最严重，Zn、Pb、Hg次之。重金属污染程度与河流以及距矿区距离呈正相关。主要污染因子为Cd，次要污染因子为Hg和Zn，各采样点均处于严重污染。研究区重金属来源可分为4类，Cu、Cd、Zn属工业源污染，主要为矿山开采；As、Hg污染与工业源和农业源有关；Cr、Pb含量受交通源与工业源以及自然源多方面影响。

关键词：铅锌矿废弃地；重金属；污染评价；灰色聚类；聚类热图

中图分类号：X820.4 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2019）02-0000-00 Evaluation of Heavy Metal Pollution in Soil of Lead-Zinc Mine Wasteland with

Geological High Background

LIU Xiao-yuan, LIU Pin-zhen, DU Qi-lu, SHEN Qian-jie, WU Di

(Key Laboratory of Mountain Environmental Information System and Ecological Environment Protection, Guizhou

Province, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China)

Abstract：Pollution status of Hg, As, Cd, Cr, Pb, Cu and Zn in farmland soil around an abandoned lead-zinc mining area was investigated. Degree of heavy metal pollution and spatial distribution were evaluated with combination of single factor index method, ground accumulation index method, pollution index load method, grey clustering method and clustering heat map analysis. Pollution pathway was identified by correlation analysis and principal component analysis. The results show that concentrations of Cd, Zn, Hg, Pb, Cu and As in soils of investigated area all exceed the background value of Guizhou Province. The soils are heavily polluted with Cd, moderately polluted with Zn, Pb and Hg. Degree of pollution positively correlates with distance to river and mine. The main pollution factor is Cd, the secondary pollution factors are Hg and Zn, and all sampling points are in serious pollution. The sources of heavy metals in study area are divided into four categories. Cu, Cd and Zn are industrial sources of pollution, mainly from mining. As and Hg pollution are related to industrial and agricultural sources while content of Cr and Pb is affected by many sources of transportation and industrial sources as well as natural sources.

Key words：lead-zinc mine wasteland; heavy metals; pollution assessment; grey clustering; cluster heat map

工业废弃地土壤重金属污染已引起人们的广泛关注。据2014年4月17日全国土壤污染状况调查公报[1]，全国土壤总的超标率为16.1%，其中775个工业废弃地的土壤点位中，超标点位约占34.9%[2]。目前，中国的国有矿山企业大约有8千个，集体所有矿山约23万个[3]，在矿山开采和冶炼过程中，多种重金属暴露于地表，并通过矿渣、污水排放、尾矿堆积、大气沉降、地表径流进入周边的土壤环境中，经过长时间的不断累积、迁移扩散，进而造成矿区土壤污染[4]，且土壤重金属污染具有难降解[5]、持续时间长[6]、隐蔽性的特性，因此，即使是多年的工业废弃地，重金属污染仍然存在。调查研究表明，辽宁省八家子铅锌矿废弃地主要污染因子为Cd、Zn，同时矿伴生Pb、Cu污染[7]。对河北省保定市某农村废弃工厂表层土壤中PTE的浓度、污染水平和健康风险研究表明，表土中含有极高浓度的As、Cd、Pb和Zn[8]。上饶某铜矿废弃地Cu、Cd、Zn、Pb、Cr均有不同程度的污染，Cu、Cd属于重度污染，Cr相对较轻，同时聚类分析表明，这几种重金属具有同源性，其中Cd、Cr、Zn、Pb存在伴生关系[9]。韩国首尔废弃的Au-Ag矿区周边土壤重金属污染情况调查结果表明，矿场附近种植的稻谷中Zn、Pb、Cr含量较高，受到污染[10]。已有95年以上采矿活动的尼日利亚东南部恩伊格巴地区，土壤样品中Pb、Zn、Cd、Cu含量高于国际农业土壤标准，Pb处于中等至极端污染水平，Cd为中度污染水平，矿区周围土壤环境恶化[11]。上述研究结果表明，废弃矿区周边土壤重金属污染状况问题不容忽视。

收稿日期：2018-10-23

基金项目：贵州省科学技术基金（黔科合J字[2010]2031号）；贵州省科技计划项目（黔科合LH[2016]7204号）作者简介：刘晓媛（1993-），女，陕西渭南人，硕士研究生；通信作者：吴迪（1987-），男，副教授.

为进一步了解地质高背景地区工业地废弃土壤重金属污染的状况，以贵州省都匀市某废弃铅锌矿区周边土壤为研究对象，分析了土壤中Hg 、As 、Cd 、Cr 、Pb 、Cu 、Zn 7种重金属的含量，并结合单因素指数法、地累积指数法、污染指数负荷法以及灰色聚类法对重金属污染程度进行评价，借以pearson 相关性分析和主成分分析进一步探究土壤中重金属来源，为该矿区周边土壤农田污染状况和污染修复治理提供指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

废弃铅锌矿区位于从松桃经铜仁、凯里等地，止于都匀的NNE 狭长铅锌成矿带上[12]。该矿区海拔700 m 左右，主要以黄壤为主，距离G312国道约2 km ，污染核心区主要集中在周边农田土壤。选取的采样点沿河流、公路走向由东至西，涵盖附近约60 km 2的范围。

1.2 样品采集和处理

根据《农田土壤环境质量监测技术规范》（NY/T395-2012）的规定和现场实际情况，按s 型采样方法布点，共采集24个表层土壤样品（0~20 cm ），每个土壤样品由5个分样组成，将每个分样均匀混合后用4分法取1 kg 样品，置于阴凉处自然风干，剔除杂物，研磨分别过1 mm （18

目）和0.125 mm （120目）尼龙筛并密封干燥保存备用，具体采样点如图1所示。

图1 研究区土壤采样点分布图

Fig.1 Distribution map of topsoil samples in study area

土壤pH 采用2.5︰1的液土比浸提，pH 计测定。用电感耦合等离子体发射光谱仪（Optima 5300）测定土壤中的Cr 、Pb 、Zn 、Cd 和Cu 的含量。Hg 和As 用原子荧光分光光度计（AFS-933）测定。分析测试所用酸性试剂均为优级纯，其余为分析纯，分析方法的准确度和精密度采用国家一级土壤标准物质GBW07408和平行样品进行控制。

1.3 评价方法

1.3.1 单因子指数法

)1(1未污1/??

?

?

?≥<=，受污染染，P P S C P i

i i

式中，i 为污染评价元素；C i 为元素i 的实测值；S i 为i 元素的贵州省土壤背景值。

1.3.2 地质累积指数法

式中，I geo 为地质累积指数；C n 为重金属元素实测值；B n 为n 元素的贵州省土壤背景值。

1.3.3 污染负荷指数法

)3(b

i i C C x =

)4(21n

n x x x Ipl ??=

)5(21a a

Ipl Ipl Ipl zone Ipl ??=

式中，x i 为i 元素的最高污染系数；C i 为i 元素浓度实测值；C b 为国家二级土壤标准值（mg/kg ）；Ipl 为点污染负荷指数；Ipl zone 为面污染负荷指数；n 为评价元素个数；a 为a 个点污染负荷指数。

1.3.4 改进灰色白化权聚类法

改进灰色白化权聚类较传统白化权聚类分析方法优点在于在计算权重中引入重金属污染物的生物毒性指数，综合反映重金属复合污染土壤中重金属毒性协同或拮抗作用[13]。

1）构造灰色聚类模型

聚类样本i 为研究区24个采样点（i =1,2,3…24），聚类指标j 为7个污染指标（Hg 、As 、Cd 、Cr 、Pb 、Cu 、Zn ），即j =1,2,3…7。将每个聚类指标划分为s 个污染等级，每个污染等级为K r ，即s =(k 1,k 2,k 3)。

2）确定白化权函数 第一级别

[]()

)

6(0)-(-11122

1j

ij 1∞+??

???=??? ??，，，，

j j j j x x e v x x ij x f α

第二级别

[](]

()

)

7(0)

-(-1)-(-22

11221j ij 22

1j

ij 2∞+????

?

???

?

??=?

?

?

?

??，，，，，，j

j

j j j

j

ij j x x x x e v x x e v x x x f αα

第三级别

()[]

()

)

8(012222

2

)

(3

∞+???

???

?=--，，j

j

j

j ij x x e x f v x x ij j α

)9(11∑==

s

k x s v k j

j

)10(2

21int ?

?? ?

?

+=s α

式中，ij x 代表第i 个聚类对象的第j 个聚类指标的实测值，

j v 表示第j 个聚类指标的各级标准的平均值。

3）聚类权重的计算

式中，t j 表示生物毒性指数（j =1,2,3…7），其中As 、Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、Pb 、Zn 的生物毒性指数赋值分别为3、2、5、4、1、4、6；ij η为聚类权重(i =1,2,3…24)；ij γ为超标浓度的赋权值系数。

4）聚类系数的确定

())13(1k

ij m

j ij k j k i

x f ηδ?=∑=

1.4 数据处理

采用Excel 2013、Origin 8.0、R 语言和SPSS 16.0进行数据分析与绘图，同时采用Arc GlS 10.2绘制采样点图。

2 结果与讨论

2.1 土壤重金属含量

废弃铅锌矿区表层土壤重金属元素含量按照偏离平均值3倍标准差的原则去除部分异常值后，对重金属含量进行统计，结果如表1所示，研究区土壤pH 平均值为7.22，介幅为6.37~7.64，总体呈中性土壤。土壤中Hg 、As 、Cd 、Cr 、Pb 、Cu 、Zn 算数平均值含量分别为1.44、21.92、36.78、59.30、617.77、41.37、3 764.20 mg/kg 。其中Cd 、Zn 、Hg 、Pb 、Cu 、As 算数平均值含量分别高于背景值的55.72、37.83、17.55、13.13、1.34、1.10倍，存在不同程度的富集现象，Cr 平均含量比背景值低38.2%。在表土重金属含量空间分布研究中，常用变异系数（CV ）表征重金属元素在空间上的离散和变异程度，CV 值越大，可能外界条件影响越大[14]。一般将变异系数分为高度变异（CV>36%）、中等变异（16%

表1 废弃矿区土壤重金属含量统计

Table 1 Statistics on heavy metal content in abandoned mining area

项目

Hg As Cd Cr Pb Cu Zn

研究区

范围 ?χ±SD

0.2～4.24 12.66～36.69 11.55～109.40 24.53～88.84 287.30～868.60 30.45～62.91 1 889.00～8 056.00 1.44±1.01 21.92±7.40 36.78±29.37 59.30±19.50 617.77±148.08 41.37±7.54 3 764.20±1 887.10

CV 70.17% 33.74% 79.87% 32.87% 23.97% 18.21% 50.13% 偏度 1.03 0.64 -0.26 1.73 -0.23 1.195 0.980 峰度

0.69 -1.01 -1.08 1.91 -0.26 1.804 -0.07 贵州省土壤背景值 0.11 20.00 0.66 95.90 35.20 32.00 99.50 国家土壤二级标准

0.50 30 0.30 200 300 100 250 超标率

91.67%

20.83%

100%

95.83%

100%

注：范围、?χ±SD 单位为mg/kg ；偏度、峰度无单位；?χ±SD 为土壤重金属含量平均值±标准差

以《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)二级标准为基准，各采样点的土壤Cu、Cr含量均没有超过标准，As含量超标仅为20.83%，而Hg、Zn超标率达90%以上，Cd、Zn达到100%。由公式（1）得，单因子污染指数算数平均值P K从大到小的顺序为Cd(122.59)、Zn(15.06)、Hg(2.89)、Pb(2.06)、As(0.73)、Cu(0.41)、Cr(0.30)，说明它们在土壤中赋存特征和迁移规律存在差异[16]，或者受到不同程度的外源污染。

2.2 土壤重金属污染特征与空间分布

2.2.1 地累积指数法

地累积指数法以土壤背景值为参考标准，综合了自然条件下成土母质和人为活动对土壤环境进行风险评估。如图2所示，研究区Cd、Zn、Hg、Pb、Cu、As、Cr的地累积指数分别介于3.54~6.79、3.66~5.75、0.28~4.68、2.44~4.04、-0.66~0.39、-1.24~0.29和-2.25~0.70，其均值依次为Cd(4.91)、Zn(4.53)、Pb(3.53)、Hg(2.81)、Cu(-0.22)、As(-0.52)、Cr(-1.32)。基于地累积指数评判标准，Cu、As、Cr均值小于0，处于无污染水平；研究区Cd各采样点地累积指数值均大于4，在重度到极重度污染以上，总体呈现东南部极重度污染，中部和西南方向属重度到极重度污染；Zn污染程度在重度污染以上，总体污染走势与Cd相似，表明Cd和Zn之间存在一定的相关性和伴生关系，且表现出点源污染特征；Pb各采样点处于重度污染，从东南到西南总体污染趋势保持稳定，由于道路和矿山的共同作用呈现出面源污染特征；Hg属中度-重度污染以上，东南部处于重度污染，逐渐向西南方向逐级递减。上述结果表明，Cd的外源污染最严重，Zn、Pb、Hg次之。

图2 重金属的地质累积指数箱式图

Fig.2 Box-plots of geo-accumulation index for heavy metals

2.2.2 聚类热图分析

利用统计学软件R语言，以Ward欧式距离法将研究区7种重金属采样点的数据进行分层聚类分析，并以7种重金属(Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn)为X轴，496个样点为Y轴绘制聚类分析热图(见图3)。图3中每个色块的矩形区域颜色由深到浅代表土壤中重金属浓度由低到高。从横坐标方向来看，这7种重金属被分为3组，Cu、Zn、Cd为一组，Hg、As为一组，Pb、Cr为一组，表明每组各个元素之间有关联性，与主成分分析相一致。

从纵坐标轴方向来看，由上至下矩形方块色度加深，表明其污染程度逐渐降低，同时结合分层聚类谱系图可将研究区各采样点分为3部分，第一部分占总采样点的25%，总体上矩形色块颜色相较于其他两部分较淡，属于污染程度最严重地区，其绝大多数位于河流下游距离矿区近的地区；第二部分占总采样点的29%，其矩形方块色度明显暗于第一部分，7种重金属含量不同程度低于第一部分，多位于河流中游地区；第三部分占总采样点的46%，多位于河流下游区域，距离矿区最远。综上，整体污染程度与河流以及矿区距离呈正相关。

图3 研究区土壤重金属分层聚类谱系图

Fig.3 Clustering tree of hierarchical cluster analysis of heavy metals in soil of study area

2.2.3 改性灰色聚类法评价分析

根据聚类权重公式计算，得到采样点的聚类权重值矩阵，同时将权重值与采样点作图，结果见图4。对污染物浓度和生物毒性赋权法计算的24个采样点的权重值进行分析，可得铅锌矿区周边土壤重金属污染的主要污染因子为Cd，次要污染因子为Hg和Zn。通过对比Hg和Zn的实测浓度值，发现Zn浓度高于贵州省背景值37.83倍，而Hg所测浓度是背景值的17.55倍，Zn的污染程度远大于Hg，但它们所占的权重比近似相同，这是因为，Zn的生物毒性最弱，而Hg的生物毒性最强，这使得双因子赋权法将污染物超标浓度与其对应的生物毒性相结合的优势展现出来。同时结合图4，对Cd和Hg的权重值做pearson相关性分析，得出它们之间存在

负相关性，这是由于Cd和Hg的生物毒性较强，存在拮抗作用。

图4 双因子权重赋权法权值

Fig.4 Weight of two factor weighting method

将各个采样点所测得的浓度值带入相应的白化函数，根据公式（6）~（8）计算出各采样点的白化矩阵。如

采样点1的矩阵为：

Zn

Pb Hg Cu

Cr

Cd

A f s 1

116775.02135.01

0015.00

00028

.019847.00

10

009890

.01

00038

.01??????????????????????????????

?

?

?????????????????????????????????

?=

采样点

将各采样点的权重值和白化函数值代入聚类系数公式(11）、（12），结果如表2所示。根据最大隶属度原则，对各个采样点进行污染等级评定。结果表明，各个采样点土壤均属于Ⅲ级污染，研究区域受重金属污染严重。与污染负荷指数法比较，发现灰色聚类评价等级高，这是由于灰色聚类分析结合了生物毒性因子与浓度两个因素，考虑重金属间的毒性作用[13]，而污染负荷指数法仅考虑到浓度因子，不能分析不同污染源所引起的背景差别[17]。这两种评价方法各有利弊，在土壤评价中可综合利用，使评价结果更具科学性。

表2 各个采样点的聚类系数

Table 2 Clustering coefficient from different sampling points 采样点 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 聚类结果

1 0.006 6 0.048 9 5.173 9 Ⅲ

2 0.00

3 0 0.038 0 4.416 5 Ⅲ 3 0.001 8 0.045

4 5.042 9 Ⅲ 4 0.009

5 0.080 4 6.961 7 Ⅲ 5 0.012 1 0.071

6 6.618 0 Ⅲ 6 0.014 1 0.100 5 8.330 1 Ⅲ

7 0.00

8 8 0.11

9 7 10.799 9 Ⅲ 8 0.006 6 0.076 8 7.868 5 Ⅲ 9 0.007 1 0.078 4 7.468 1 Ⅲ 10 0.011 6 0.107 7 8.703 4 Ⅲ 11 0.006 9 0.093 5 9.026 2 Ⅲ 12 0.008 7 0.094 6 9.207 2 Ⅲ 13 0.026 1 0.126 9 7.293 1 Ⅲ 14 0.018 2 0.094 5 5.981 9 Ⅲ 15 0.039 3 0.124 4 9.032 9 Ⅲ 16 0.027 2 0.095 1 7.063 0 Ⅲ 17 0.008 2 0.069 0 5.874 5 Ⅲ 18 0.003 0 0.047 1 5.052 0 Ⅲ 19 0.009 9 0.084 8 6.874 8 Ⅲ 20 0.002 5 0.045 8 4.843 1 Ⅲ 21 0.011 6 0.086 3 5.447 3 Ⅲ 22 0.016 5 0.091 1 5.868 7 Ⅲ 23 0.021 4 0.116 7 6.619 1 Ⅲ 24

0.019 4

0.105 4

6.123 3

Ⅲ

2.3 土壤重金属污染源分析

重金属元素之间的相关性可反映出有关元素之间的关联情况[18]，进而推测其可能的来源。利用SPSS16.0

对所测得重金属含量进行pearson相关性分析，得出Zn与Cd、Cu，Hg与As之间相关性显著（表3），其中Cd与Zn之间极显著相关。这是由于Cd较Zn、Cu、Pb、Cr、Hg、As的迁移性较大，且在发生竞争吸附时，Zn、Cd共存土壤会被优先吸附[19]。

表3 研究区土壤重金属含量的主成分分析

Table 3 Principal component analysis of heavy metal concentrations in soil of study area

重金属

主成分

1 2 3

Cu 0.871 0.028 0.169

Cd 0.856 0.354 0.075

Zn 0.783 0.477 0.209

Cr 0.170 0.860 0.236

Pb 0.246 0.750 0.179

As 0.121 0.118 0.930

Hg 0.195 0.346 0.827

特征值 2.257 1.790 1.715

方差/% 32.247 25.556 24.495

累计方差/% 32.247 57.813 82.308

主成分分析可将多个影响因素转化为少数几个综合指标来反映原始数据的信息[20]，在土壤研究中可以有效区分土壤重金属的来源。结合表3和图5可知，三个主成分特征值均大于1，累计贡献率达到82.308%，具有代表性。Cu、Cd、Zn在主成分1上有较高的载荷，其所测浓度均高于贵州省土壤背景值，且它们之间相关性显著，说明研究区土壤环境中的重金属具有一定的同源性。可能由于研究区附近的矿山开采、矿石冶炼、矿区废水的排放、大气沉降等人为活动，造成重金属裸露于地表。As、Hg在主成分2上显示出较高的载荷，且他们显著相关，说明其可能存在伴生关系[21]。其主要污染一方面可能是耕地土壤农药、化肥的过度使用，导致土壤中As、Hg平均高于贵州背景值；另一方面受到铅锌矿开采污染。Cr、Pb分别在主成分3有较高载荷，其主要可能来源于矿区开采、道路交通污染以及成土母质的影响。陈畅等[22]对武汉市的土壤铅含量与道路网相关性研究表明，机动车尾气的不完全燃烧以及车辆制动衬面的摩擦均能释放出Pb，进而污染周围土壤；其次，铅锌矿区在开采过程中也造成铅污染，双重复合污染造成研究区铅含量超标严重。相对于Pb，Cr被土壤的吸附能力较弱，易随水流迁，因此土壤中Cr含量低。

图5 土壤重金属主成分载荷

Fig.5 Factors matrix of heavy metals

3 结论

1）研究区土壤重金属Hg、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn质量分数分别为1.44、21.92、36.78、59.30、617.77、41.37、3 764.20 mg/kg，且值域分布范围较大，均大于贵州省土壤背景值，存在明显的重金属外源污染。其中，单因子指数法和重金属分担率表明主要污染因子Cd，其次为Zn、Hg、Pb。

2）通过地累积指数法、灰色聚类法以及聚类热图综合评价研究区土壤环境质量及其空间分布状况，表明研究区土壤重金属污染程度属严重污染，主要污染因子为Cd，整体上污染程度由东向西逐步下降。

3）运用多元统计主成分分析对各个重金属污染来源分析，表明Cu、Cd、Zn受到工业源污染，主要为矿山开采；As、Hg污染主要与工业源和农业源有关；Cr、Pb含量受交通源与工业源以及自然源多方面影响。

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土壤重金属污染评价方法的比较

随着近代工业的发展，人们对重金属资源的需求越来越大，在生产、加工的过程中产生的重金属废弃物也越来越多。如果土壤中重金属含量超过一定范围，就会对生态环境造成一定的影响和破坏。国家环境保护总局发布的 2000年中国环境状况公报上的数据显示：在30万hm2基本农田保护区土壤有害重金属抽样监测中，有3.6万hm2土壤重金属超标，超标率达12.1%[1]。日本重金属污染的农田面积达37029.4hm2，我国重金属镉污染的农田面积达1.2万hm2[2]。沈阳张士灌区用含镉污水灌溉20多年后，污染耕地2500多hm2，稻田含镉5~7mg/kg[3]。 重金属进入环境后不易被环境中的微生物分解，易在土壤中积累，并在农作物中残留，最终通过食物链在动物、人体内积累，严重影响人体健康[4-11]。如1955~1972年，日本富山县神通川流域的“骨痛病”，就是由于居民食用了镉含量高的稻米和饮用镉含量高的河水而引起的[12]，同样在1953~ 1972年由于日本熊本县水俣湾的居民食用被汞废水污染的鱼虾，导致近万人患中枢神经疾病—水俣病[13]。由此可见，土壤重金属污染的危害是严重的，被污染的区域是广泛的，因此对土壤重金属污染评价方法的研究是十分必要的。 1重金属污染评价方法 1.1单因子指数法单因子指数法是国内通用的一种重金属污染评价的方法，是国内评价土壤、水、大气和河流沉积物重金属污染的常用方法[14-16]。 计算公式如下： P i=C i S 式中，P i为污染物单因子指数；C i为实测浓度，mg/kg；S为土壤环境质量标准，mg/kg。P i<1则表明未受污染，P i>1则表示己经受到污染，P i数值越大，说明受到的污染越严重。 单因子指数法可以判断出环境中的主要污染因子，但环境是一个复杂的体系，环境污染往往是由多个污染因子复合污染导致的，因此这种方法仅适用于单一因子污染特定区域的评价；单因子指数法是其他环境质量指数、环境质量分级和综合评价的基础。 1.2尼梅罗综合指数法单因子污染指数法只能分别反映各个污染物的污染程度，不能全面、综合地反映土壤的污染程度，因此当评定区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量比较，或土壤同时被多种重金属元素污染时，需将单因子污染指数按一定方法综合起来进行评价，即应用综合污染指数法评价。重金属元素综合污染评价采用兼顾单元素污染指数平均值和最大值的尼梅罗综合污染指数法。计算公式如下： I=P i2最大+（1/n∑P i）2 2 √式中，I为尼梅罗综合污染指数；P i为土壤中i元素标准化 污染指数（污染物单因子指数）；P i最大为所有元素污染指数中的最大值。 尼梅罗综合指数法的计算公式中含有评价参数中最大的单项污染分指数，其突出了污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用，刘哲民应用单因子指数和尼梅罗综合污染指数法结合对宝鸡土壤的重金属污染进行了评价[16]。通过这种方法对宝鸡的土壤重金属污染的现状进行了分级并指出了对环境污染贡献最大的元素，但是没有考虑土壤中各种污染物对作物毒害的差别。同时根据尼梅罗指数法计算出来的综合污染指数，只能反映污染的程度而难于反映污染的质变特征。 1.3污染负荷指数法污染负荷指数法是Tomlinson等在从事重金属污染水平的分级研究中提出来的一种评价方法，该方法被广泛应用于土壤和河流沉积物重金属污染的评价[17-18]。某一点的污染负荷指数的公式如下： F i=C i/C0i I PL=F1×F2×F3…F n n√ 式中，F i为元素i的最高污染系数；C i为元素i的实测含量，mg/kg；C0i为元素i的评价标准，即背景值，一般选用全球页 土壤重金属污染评价方法的比较 徐燕1，2，李淑芹1，郭书海2，李凤梅2，刘婉婷2 （1.东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨150030；2.中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳110016）摘要综述了国内外典型的土壤重金属污染的评价方法，分析了各种方法的优劣之处和适用范围，论述了GIS在土壤重金属污染评价方面的应用，最后提出用潜在生态危害指数法和污染负荷指数法相结合，重金属污染评价方法与ArcGIS软件相结合的方法来克服各种评价方法的不足和局限之处。 关键词土壤；重金属污染；评价方法 中图分类号X53文献标识码A文章编号0517-6611（2008）11-04615-03 Comparison of Assessment Methods of Heavy Metal Pollution in Soil XU Yan et al（College of Resource and Environment,Northeast Agricultural University,Haerbin,Heilongjiang150030） Abstract Several representative assessment methods about heavy metal pollution were summarized.The advantages,disadvantage and application range of those methods were analyzed.Application of GIS in assessment of heavy metal pollution in soil was discussed.Finally,the mehods for conquering the disadvantages and limitations of evaluation methods were put forward,which were the combination of potential ecological risk index and pollution load index and the combination assessment method of heavy metal pollution and ArcGIS software. Key words Soil;Heavy metal pollution;Assessment method 基金项目国家重点基础研究发展计划项目（2004CB418501）；辽宁省 重大科技项目（06KJT11001）。 作者简介徐燕（1983-），女，黑龙江鹤岗人，硕士研究生，研究方向：土 壤重金属污染的评价。通讯作者。 收稿日期2007-11-28 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2008,36(11):4615-4617责任编辑王淼责任校对况玲玲

金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策(通用版)

( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策 (通用版) 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 CurrentSituationofHeavyMetalPollutioninSoils andCountermeasures Abstract：Miningforeconomicdevelopmenttoprovidetheresources,butalsob

ringsaseriesofecologicalenvironmentproblems.Thispaperintro ducestheareaofourcountrypartincreasinglydevelopedmetalmini ngcausedthesoilheavymetalpollutionstatus,analysisofheavyme talelementsintheenvironmentofexistenceform,releasemechanis m,thepollutioncharacteristicsandbiologicalhazards.Metalmin esoilheavymetalpollutionispointedoutexistingproblemsandput sforwardspecificmeasurestocontrolsoilheavymetalpollution. 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。当其在土壤中积累到一定程度时,就有可能通过土壤—植物(作物)系统,经食物链为动物或人体所摄入,潜在危害性极大。因此,金属矿山土壤的重金属污染问题必须引起高度关注,并采取相应措施加以防治。

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

中国耕地土壤重金属污染概况

中国耕地土壤重金属污染概况 摘要：依托收集的耕地土壤重金属污染案例资料，建立了我国138个典型区域的耕地土壤重金属污染数据库，并利用《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）中的二级标准作为评价标准，测算了我国耕地的土壤重金属污染概况。研究表明：（１）我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右；（２）耕地土壤重金属污染等别中，尚清洁、清洁、轻污染、中污染、重污染比重分别为68.12%，15.22%，14.49%，1.45%，0.72%；（３）８种土壤重金属元素中，Ｃｄ污染概率为25.20%，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生Ni，Hg，As和Pb土壤污染，但是Ｚｎ、Ｃｒ和Ｃｕ元素发生污染的概率较小；（４）辽宁、河北、江苏、广东、山西、湖南、河南、贵州、陕西、云南、重庆、新疆、四川和广西１４个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染的多发区域，特别是辽宁和山西的耕地土壤重金属污染可能尤其严重。 关键词：土壤污染；重金属；耕地；污染概率 过去的50年中，大约有2.2万ｔ的Cr，9.39×10５ｔ的Cu，7.89×10５ｔ的Pb 和1.35×10６ｔ的Zn排放到全球环境中，其中大部分进入土壤，引起了土壤重金属污染。随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、

2土壤重金属污染[1]

土壤重金属污染 生科2009211637 董锐芝 【摘要】：土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。但随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。因此，治理和恢复的难度大，但也是迫在眉睫的大工程。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，旨在为土壤重金属污染的有效修复提供一定的科学依据。 【关键词】：重金属土壤污染危害 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] 但是土壤本身含有一定量的重金属元素，如植物生长所必须的Mn、Cu、Zn 等。因此，只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度，作物才表现出受毒害症状，或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤已被重金属污染。[2] 二重金属的来源、种类 土壤重金属来源广泛，主要包括有大气降尘、污水灌溉、工业废弃物得不当堆置、矿业活动、农药和化肥等。 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。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和雨淋沉降进入土壤的。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—郊区—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

关于土壤重金属污染评价方法探讨

关于土壤重金属污染评价方法探讨 发表时间：2019-06-13T09:34:31.367Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年4期作者：洪运 [导读] 结合个人工作经验，对传统的重金属污染评价方法进行了分析，仅供相关人士参考。 广东清慧综合环保咨询科技有限公司 523000 摘要：随着城镇化和工业化进程的加快，各行各业对重金属资源的需求与日俱增，重金属的使用也在一定程度上给环境带来了污染，使土壤中的重金属超标，对土壤造成难以逆转的污染，进而破坏生态平衡。所以为了有效的避免这一问题，应该客观准确的对土壤中重金属的污染程度进行分析。目前我国有许多中分析方法，本文主要阐述了土壤重金属污染的成因及特点，结合个人工作经验，对传统的重金属污染评价方法进行了分析，仅供相关人士参考。 关键词：重金属污染；污染评价；土壤污染 土壤是人类赖以生存的资源之一，是农业生产的基础，而且也是人类和动物生存的基本环境要素，随着工业化和城市化的快速发展，导致工业废气和生活污水的大量排放，城镇人口的增加，使得汽车数量也增加，导致汽车尾气的过度排放，加上农药化肥的过度使用，以及矿产资源的不合理开发，使得土壤环境系统中重金属含量日益增加，土壤重金属污染具有极大的危害性，会使得土壤生态环境质量下降，而且潜伏期长，会危害到人类的身体健康，针对这一现状，必须加强对土壤重金属污染评价方法的研究，加强对土壤污染的预防控制。 1土壤重金属污染的成因及特点 土壤是人类社会生存和发展的基本前提，土壤的形成来之不易，而且更新周期十分漫长，通常被认为是不可再生资源，但它也是大量残余废物最重要的调节环节之一。随着现代工业的快速发展，人们的生活领域不断扩大，生活方式也在变化，一些不合理的垃圾处理方式，比如焚烧、直接填埋给土壤造成了严重的污染，工厂的生产、矿产开采等都会造成土壤中重金属的污染。 1.1土壤重金属污染的成因分析 1.1.1自然原因 在自然界中，土壤中重金属的污染不是单一的原因造成，而是受多种因素的影响。在土壤形成的初始阶段，母质中的重金属含量直接决定了土壤中重金属的含量。随着土壤的生长，母质对重金属的影响也在不断增加，加上一些自然的生物残落也会加重土壤的重金属污染。例如火山爆发、森林火灾等自然灾害可能使许多重金属漂浮于空中，植物叶片会吸收部分重金属，随着树木的凋零，进而被微生物吸收进入土壤，从而增加了土壤中重金属的含量。 1.1.2人为原因 随着工业化程度的不断加深，人类活动给土壤带来了许多不可逆转的破坏，已经逐渐上升成为土壤重金属污染的主要来源。 1、废气、烟雾等空气污染。工业生产会向大气排放大量废气和烟雾，汽车尾气的过度排放，火电厂使用煤炭发电等都会造成大气污染。而这些废气又会通过大气沉降渗透到土壤中，久而久之，会给土壤造成重金属污染。 2、化肥和农药的使用。城镇化的加快导致农耕地面积的减少，为了满足人们的日常食物需要，种植商不得不使用化肥和农药，从而达到缩短农作物的生长周期，提高农作物的产量和质量的目的，或者为了种植一些反季节食物，这些化学农药的使用，会在土壤中释放许多重金属物质，导致土壤中的重金属污染加重，进而威胁人类健康。 3、水污染。我国的水资源分布十分不均，西北沙漠地区干涸，而沿海地区水资源充裕，导致在某些地区，农业用地灌溉时引入的水来自于工业废水，这种污水本身就含有大量的重金属，进入农田后会使得土壤中沉淀大量重金属，加上水资源的流动性，进一步恶性循环，造成土壤污染和地下水污染。 4、其他生产生活活动。比如城市居民生活垃圾的堆放，垃圾土壤填埋，直接焚烧，重金属工业废弃物直接排放等生产生活活动，都会造成土壤的重金属污染。 1.2土壤重金属污染的特点 重金属的化学性质稳定，潜伏周期长，极难被微生物进行分解，而且具有协同性、扩散性。一旦进入土壤，就会对土壤的质量造成难以逆转的破坏，而人类和动物作为食物链的顶端，长期食用重金属污染土壤种植的食物，会对健康造成危害，低汞浓度可以促进小麦早期萌发的生长，但随着时间的增长，最终会抑制小麦生长，而高毒性的砷、镉等，都会给人们的身体健康造成危害。 2传统评价方法 2.1指标法 指标法主要是根据测得的元素含量和土壤元素的背景值，采用不同的公式计算，并与评价标准进行比较，对污染程度进行比较的方法。该方法简单易操作，但忽略了实际污染情况的复杂性，检测结果不够可靠。常用的有Nemero指数法。 综合指数法又称Nemero综合指数法，利用该法能够准确判断出多种重金属对受测区域的污染等级，但是没办法分析出元素对土壤污染的差别，即只能反映各种重金属元素对土壤的污染程度。 2.2数学模型索引方法 该方法是基于指标方法的基础上，即在有限的已知数据的基础上，通过计算软件进行数学模型建立，对未知结果进行预测，这种方法能够有效弥补指标法的不足，但是在具体的评估过程必须应用大量的函数进行计算，操作复杂且难以控制。主要包括模糊数学法和灰色聚类法。 在使用模糊数学法时，相关影响因子的影响需要重点考虑，这对确定重金属元素污染程度的等级有着至关重要的影响。该模型可用于评估重金属造成的土壤污染，然后根据不同的隶属函数，对土壤质量进行测定，得到对应的关系模糊数学矩阵，最后根据重金属评价因子，得到权重模糊数学矩阵，从而可以分析计算得到污染评价结果。 而灰色聚类法主要是由模糊数学法演变过来的，是对已知白信息进行不同程度的白化，并通过相应的系统，确保实现物化或者量化问题。在实际计算过程中，必须首先确定白化函数，并使用该公式进行计算，得到污染物与污染水平之间的关系。

土壤重金属污染现状

土壤重金属污染现状 摘要: 重金属作为一种持久性污染物已越来越多地被关注和重视. 重金属矿山的开采利用是造成当今世界重金属污染的主要原因,并已经严重威胁和影响人类的生存和发展.本文从我国重金属的利用入手,总结了我国近几年重金属污染的现状,分析了重金属污染物进入环境介质的途径和方式. 为促进我国矿业开发与环境的可持续发展和和谐发展,对重金属资源的合理开发利用提出措施和建议. 关键词: 重金属; 利用; 重金属污染 引言 所谓重金属污染,是指由重金属及其化合物引起的环境污染. 重金属矿山的开采及其产品的利用是重金属污染的重灾区,也是全球重金属污染的源头所在,对于矿山环境,重金属污染的主要危害对象是农作物和人. 其主要原因在于重金属被排入环境后具有永久性,且有明显的累积效应.随着人们对金属矿产品的需求量的不断增大,由此引发的环境问题日趋严重,重金属污染就是其中最为典型的一个. 以云南铅锌矿为例,云南拥有国内储量最大的兰坪铅锌矿和国内品位最富的会泽铅锌矿,它的开采量日益增大,产生的环境问题也随之日益增多,由于云南铅锌矿山布局分散,规模偏小,工艺技术落后,装备水平低,并且有相当一部分乡镇和个体私营企业没有专门的尾矿坝,尾矿、废水随意排放,加之由于当地开发无序,滥采滥挖,环保投入不足,导致矿山特别是铅锌矿山老化,品位下降,开采难度增大,造成了一定的环境污染,并使得生态环境的修复、改造和维护难以进行。 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

土壤中重金属污染研究现状的文献综述

土壤中重金属污染研究现状 【摘要】近几十年来,随着人类对自然资源的过度开发和利用，农用化学物质种类、数量逐年增加，工业、城市污染逐渐加剧，导致土壤重金属污染日益严重。通过翻阅一些资料和文献，深入了解了土壤重金属污染的现状。本文分析了土壤重金属污染的概念，土壤重金属污染的相关特点，并归纳了土壤重金属污染的治理方式[1]。 关键词：土壤污染；重金属；防治措施；治理措施 2008年以来，全国已发生百余起重大污染事故，包括砷、镉、铅等重金属污染事故达30多起。频繁爆发的污染事故损失惨重，不仅增加了环境保护治理成本，也使社会稳定成本大增，而土壤污染修复所需的费用更是天价。 污染的加剧导致土壤中的有益菌大量减少，土壤质量下降，自净能力减弱，影响农作物的产量与品质，危害人体健康，甚至出现环境报复风险。一是生态关系失衡，引起生态环境恶化[2]。 1 土壤重金属污染的概念 土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染[3]。污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。 2 土壤重金属污染的影响 2.1 重金属在土壤中的形态 土壤中重金属形态的划分有两层含义，其一是土壤中化合物或矿物的类型，其二是操作定义上的重金属形态。土壤中重金属存在的形态不同，其活性、生物毒性及迁移特征不同，其生态效应和植物效应也不同。重金属能在一定的幅度内

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

土壤中重金属污染的现状研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/4d18146907.html, 土壤中重金属污染的现状研究 作者：董续郎朗 来源：《科学与财富》2016年第05期 摘要：土壤中重金属污染存在着巨大的环境风险。城市环境中的土壤重金属污染已经成 为普遍关注的环境问题。本文针对重金属污染的特点与来源，以及各国对土壤中重金属污染的现状进行研究，阐述了土壤重金属污染不同的危害，包含改变土壤性质的直接危害以及对空气环境和水环境的污染的间接危害，最重要的是这些危害导致对人类健康生活的影响。加强社会各界对土壤中重金属元素污染的认识，以推动对土壤中重金属污染的重视及研究。 关键词：土壤；城市：污染；重金属元素 土壤中的重金属污染已经成为当今环境科学中重要的研究内容，尤其是城市的土壤重金属污染越来越多的被人们关注。城市作为人们生活和生产高度聚集的场所，人口相对集中，种种人类活动都非常容易造成城市的污染。本文针对土壤重金属污染的来源及危害加以阐述，增加读者对土壤污染的重视。 1 土壤重金属污染概况 重金属指的是密度大于5.0g/cm3的45种化学元素，但是因为每一种重金属元素在土壤中的毒性区别很大，所以在环境科学中通常关注锌、铜、锡、钒、汞、镉、钴、镍、铅、铬、钴等。硒和砷两种非金属元素它们的毒性及某些性质与重金属相似，因此也将硒元素和砷元素列入重金属污染物的范围内[1]。由于土壤中本身含有的铁和锰含量较高，因而一般不太注意它 们的污染问题，但在某些强还原条件下，铁和锰所引起的毒害却不能被忽视[2]。 中国作为发展中国家，工业科学上的发展越来越重要，但是由此造成的污染也在加剧。城市作为人口密集的区域，汽车尾气的排放成为了土壤中重金属污染的主要来源。吴学丽[3]等 人运用地累积指数法研究了沈阳地区浑河、细河及周边农田的土壤中重金属污染状况，发现这些地区土壤中汞元素和锌元素含量较高。兰砥中[4]等人研究湘南某铅锌矿区事故之后导致周 围土壤的重金属污染情况，运用单因子指数和潜在生态风险指数评价土壤污染状况，发现该地区土壤中铅、锌、铜、镉等重金属污染严重，其中镉的污染指数最高。 国外学者早在20世纪末就针对城市中土壤中重金属污染进行研究，在英国的几大城市中对土壤中的汞、铅等重金属元素进行调查，他们观察到这几个城市中的土壤重金属污染与英国的工业发展活动与周围居民区的繁荣与否有着直接的关系。世界各个国家正逐步开展城市中土壤中重金属污染的研究。在对葡萄牙、苏格兰、斯洛文尼亚、西班牙、意大利和瑞典这6个欧洲国家城市土壤中的重金属总浓度进行调查研究，发现葡萄牙地区中汞的浓度比苏格兰低，可能是由于燃煤发电和取暖导致的[5]。

矿区土壤重金属污染及治理研究进展

资源与环境科学现代农业科技2015年第1期 矿产资源是人类生产和生活的基本保障之一，而在矿山开采过程中产生的重金属元素严重污染了周边的生态环境[1-2]，这一现状使得重金属污染普遍受到学者的关注。 土壤中的重金属元素存在的潜在危害性较大，并且矿山资源开发引起的生态效应和毒理效应具有明显的滞后作用，因此土壤一旦受到重金属元素污染，治理和修复将十分困难。另外，土壤重金属可能导致植物出现生长问题，而且一些重金属元素会聚集在蔬菜中，人类食用后会对健康产生较大不利影响[3]。 1矿区土壤重金属污染的来源 在开发矿山时，废弃的硫化矿物经过长期自然氧化和雨水淋滤，导致大量重金属进入矿区。硫化矿物氧化反应速率与温度、反应时间、外界环境、硫化矿物含量及其种类有关。酸性废水的产生是这些原生硫化矿物的氧化、风化和分解以及水、酸、气、矿物综合反应的结果[4]。矿石表面的酸化作用会引起矿石中重金属的损耗，酸性矿山废水会引起固体废弃物中重金属的活化及迁移[5]。 重金属污染的来源可通过其特征元素及组合进行判断，通过同位素法可追踪重金属的污染源[6]。如：云浮硫铁矿区土壤中铊与铅的相关性分析，结合其分布特征，结果表明通过测定矿区主要污染源中铅同位素的组成，可以探讨铊在土壤中的迁移规律[7]。 2矿区土壤重金属污染状况研究 2.1矿区重金属污染物分布研究 矿区重金属污染物在一定的时间和空间内会显现出含量的分布性，研究重金属污染物总量的分布，通过某些区域的富集性，体现出污染程度的大小。但矿山活动对周边的污染要考虑多样复杂因素的影响。 李小虎[8]研究表明：不同区域环境中重金属呈现不同程度的累积，其中以Cu和Ni最为显著，含量从低到高依次为农田土壤、废渣堆、尾矿坝、尾矿坝排污沟，其不同地区的污染分别来源于尾矿、冶炼烟尘的排放和酸性废水的排放等。由此可见，由于污染区域的重金属含量不同，其影响的污染程度不同。 2.2矿区重金属元素化学形态研究 重金属元素污染研究的重要内容是矿山重金属元素在矿山环境介质中的分布和化学形态特征。不同化学形态的重金属具有不同的生物有效性，因此研究重金属的形态对于应对矿山开采过程中重金属的生态环境污染有重要意义，可以较好地评价重金属在矿区环境中的生态效应。 采用逐级连续化学浸提技术，根据Tessier五步连续提取法，认为重金属元素按照活性的大小可分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态[9]。 G.Rauret等[10]在1999年对四步提取BCR再次提出了改进方法，该法被称为修正的BCR法，认为金属形态可以分为酸可交换态、易还原态、可氧化态和残渣态。刘恩玲等[11]认为水溶及可交换态可以被生物直接利用，主要是通过扩散作用和外层络合作用非专一性地吸附于土壤表面。 不同的重金属形态，其生态效应不同，研究矿区开采时周边的重金属污染现象，不仅要考虑到重金属含量的分布情况，更重要的是利用形态的分析反映重金属元素潜在的危害因素，以便提出可行性的治理对策。 3治理对策 矿山在开采过程中会产生污染的原因主要有酸性排放废水、尾矿库、尾矿渣等。因此，污染区域治理主要侧重于这些方面。治理的方法涉及物理、化学和生物等有关领域。 一是改变重金属在土壤中的赋存形态，使其稳定和固定。二是利用各种防渗材料，阻止重金属的迁移和扩散[12]。三是利用各种技术将重金属从土壤中去除，以回收和减少土壤中重金属含量。 植物修复技术是目前应用最为广泛的方法，相比较其他方法而言，具有经济、环保、简易方便、对环境扰动小的优点，而且不存在二次污染的因素。植物修复是利用植物及其根际微生物体系的吸收、挥发和转化、降解等来清除污染物的治理技术[9]。该技术分为植物提取、植物挥发、根际过滤、植物固定。其中植物提取是植物修复技术中最主要的方法[13]。植物提取是利用某些特定植物对重金属的超富集能力来清除土壤重金属污染。目前，已经发现多种植物可以作为超累积植物，而且选择超累积植物必须考虑到其是否适合于修复重金属污染区域的条件[14-15]。 应该进一步加强对矿区污染源—水系—沉积物及土壤—植物体系的重金属环境生态污染影响，考虑多方面综合因素，建立起时间和空间立体的研究系统。此外，在综合多种环境评价体系的基础上，应加强治理修复的实际应用。目前，应用最广泛的是植物生态修复技术，但对于其超富集植物的筛选和吸附效果方面需要大量工作[16]。 4参考文献 [1]谢淑云，鲍征宇，黄康俊，等.采矿活动与重金属的环境效应[J].矿物 （下转第210页） 矿区土壤重金属污染及治理研究进展 张耀文1邸利2 （1安乐工程有限公司，北京100020；2甘肃农业大学资源与环境学院） 摘要对矿区重金属污染的来源进行阐述，介绍了矿区重金属的污染分布及化学形态，并提出了治理矿区重金属污染的对策及今后的发展方向，以期降低矿区重金属污染的潜在危害，对矿区生态环境的保护具有重要意义。 关键词矿区；土壤重金属污染；治理；发展趋势 中图分类号X53；X751文献标识码A文章编号1007-5739（2015）01-0206-01 收稿日期2014-12-02 206

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

农田重金属污染现状

农田重金属污染现状及修复技术综述 [摘要] 重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物，动物和人体内累积，对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤重金属污染越来越严重，研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况，农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展，并针对各种修复方法，阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点 【关键词】农田土壤；重金属；污染；修复技术 1、重金属污染概述 随着矿产资源的大量开发利用，工业生产的迅猛发展和各种化学产品、农药及化肥的广泛使用，含重金属的污染物通过各种途径进入环境，造成土壤，尤其是农田土壤重金属污染日益严重。目前，世界各国土壤存在不同程度的污染，全世界平均每年排放Hg约1.5×104t、Cu约340万t、Pb约500万t、Mn约1500万t、Ni约100万t[1]。在欧洲，受重金属污染的农田有数百万公顷[2]；在日本受Cd、Cu、As等污染的农田面积为7224 hm2[3]。当前我国受Cd、Hg、As、Cr、Pb污染的耕地面积约2000×104 hm2，每年因重金属污染而损失的粮食约1000×104t，受污染粮食多达1200×104t，经济损失至少达200×108元[4]。 重金属污染物不能被化学或生物降解、易通过食物链途径在植物，动物和人体内积累、毒性大，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁[5]。因此，农田土壤重金属污染己成为当前日益严重的环境问题，其污染来源和修复技术也一直是国内外研究的热点和难点。了解农田重金属污染来源对重金属污染修复有着重要的指导意义。目前，重金属污染土壤的修复技术研究取得了长足发展，主要包括物理、化学、生物、农业生态和联合修复技术。本文综合了国内外农田重金属污染状况及来源，系统地介绍农田重金属污染土壤修复的不同技术，以及近年来国内外修复重金属污染农田土壤的一些重要案例，对农产品安全生产具有重要意义，同时为农田土壤重金属污染综合治理与修复提供。 2、我国农田重金属污染现状 对我国8个城市农田土壤中Cr、Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Hg和As的浓度进行统计分析，大部分城市高于其土壤背景值 [6]。农业部农产品污染防治重点实验室对全国24个省市土地调查显示，320个严重污染区，约548×104 hm2，重金属超标的农产品占污染物超标农产品总面积的80%以上。2006年前，环境保护部对

我国铅锌矿山土壤重金属污染综述及现状分析

Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2014, 4, 187-194 Published Online October 2014 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/4d18146907.html,/journal/aep https://www.wendangku.net/doc/4d18146907.html,/10.12677/aep.2014.45026 Analysis of Soil Heavy Metals Pollution and Its Present Situation around Lead-Zinc Mining Areas in China Pei Xu, Chao Wu School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha Email: 276534317@https://www.wendangku.net/doc/4d18146907.html, Received: Aug. 9th, 2014; revised: Sep. 10th, 2014; accepted: Sep. 22nd, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/4d18146907.html,/licenses/by/4.0/ Abstract We analyze the source of heavy metals soil pollution, its pollution character and the harm of pol-lution, and review the condition of heavy metal soil pollution in lead-zinc mining areas in recent years to propose some suggestions for pollution control. Keywords Lead-Zinc Mines, Soil, Heavy Metals Pollution 我国铅锌矿山土壤重金属污染综述及现状分析 徐佩，吴超 中南大学资源与安全工程学院，长沙 Email: 276534317@https://www.wendangku.net/doc/4d18146907.html, 收稿日期：2014年8月9日；修回日期：2014年9月10日；录用日期：2014年9月22日 摘要 综述了我国铅锌矿山土壤重金属污染来源、特点和危害，分析了近几年我国铅锌矿山土壤重金属污染状