土壤重金属污染
化工行业引起的土壤重金属污染及防治措施
、尸、-
前言：
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。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，土壤重金属是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。重金属是指比重等于或大于5.0的金属，如Fe、Mn Zn、Cd、Hg Ni、Co等；As是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故在讨论重金属时往往包括砷，有的则直接将其包括在重金属范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般认为它们不是土壤污染元素，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦引起足够的重视。
土壤重金属污染现状：
目前，全世界平均每年排放 Hg约1.5万吨，Cu340万吨，Pb500万吨，Mn 1500 万吨，Ni 100 万吨。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%。
目前大陆受重金属污染的耕地面积近 2000万公顷。约占耕地总面积的 1/5。受矿区污染土地达 200万公顷，石油污染土地约 500万公顷，固体废弃物堆放污染约 5 万公顷，“工业三废”污染耕地近 1000 万公顷，污水灌溉的农田面积达 330 多万公顷。土壤污染使全国农业粮食减产已超过1300 万吨，因农药和有机物污
染，放射性污染，病原菌污染等其他类型的污染所导致的经济损失难以估计。由于污染，土壤的营养功能，净化功能，缓冲功能和有机体的支持功能正在丧失。
土壤重金属污染的危害：土壤污染带来了严重的后果。第一、土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺。第二、土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁。第三、土壤污染给农业发展带来很大的不利影响。第四、土壤污染也是造成其他环境污染的重要原因。第五、土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性，有可能继续造成新的土地污染。第六、土壤污染严重危及后代子孙的利益，不利于农村经济的可持续发展。
土壤重金属污染来源：
<1>、随着大气沉降进入土壤的重金属
大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外，重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进人土壤。据 Lisk 报道，煤含 Ce、Cr、Pb、 Hg、Ti 等金属，石油中含有相当量的 Hg(0.02?30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中10沧30颊降在距排放源十几公里的范围内，据估计全世界每年约有 1600 吨的汞是通过煤和其它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。例如比利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量就有 Pb 250g、Cd19g、As 15g、Zn 3750g 运输，特别是汽车运输对大气和土壤造成严重污染。主要以Pb、Zn、Cd、Cr、
Cu等的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘，据有关材料报导，汽车排放的尾气中含 Pb量多达20?50卩g/L，它们成条带状分布，因距离公路、铁路、城市中心的远近及交通量的大小有明显的差异。
BepuH刃等研究发现在公路两侧50m的距离有被污染的痕迹，每月每平方米累积的易溶性污染物在 4?40 g 。进入环境的强度顺序为： Cu、Pb、Co、Fe 和Zn。在宁-杭公路南京段两侧的土壤形成 Pb、Cr、Co污染带，且沿公路延长方向分布，自公路两侧污染强度减弱。经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，与重工业发达程度、城市的人口密度、土地利用率、交通发达程度有直接关系，距城市越近污染的程度就越重，污染强弱顺序为：城市 -郊区-农村。
<2>、随污水进入土壤的重金属利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术，主要是把污水作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量很少，但是，由于我国工业迅速发展，工矿企业污水未经分流处理而排人下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd 等含量逐年增加。淮阳污灌区土壤 Hg、Ca、Cr、 Pb、As等重金属1995年已超过警戒线。其它灌区部分重金属含量也远远超过当地背景值。
随着污水灌溉而进入土壤的重金属，以不同的方式被土壤截留固定。95%的 Hg
被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附，一般累积在土壤表层，自上而下递减。郑州污水灌区水中Hg的浓度达到O.242mg/kg，而土壤Hg含量0.194 mg/kg就会造成重度污染。污水中的 As 多以 3 价或 5 价状态存在，进入土壤后被铁、铝氢氧化物及硅酸盐粘土矿物吸附，也可以和铁、铝、钙、镁等生成复杂的难溶性砷化合物。而Cd很容易被水中的悬浮物吸
附，水中Cd的含量随着距排污口距离的增加而迅速下降，因此污染的范围较少。Pb很容易被土壤有机质和粘土矿物吸附。 Pb的迁移性弱，污灌区Pb的累积分布特点是离污染源近土壤含量高，距离远则土壤含量低。污水中Cr有4种形态，一般以3价和6价为主，3价Cr很快被土壤吸附固定，而6价Cr进入土壤中被有机质还原为3价Cr,随之被吸附固定。因此，污灌区土壤Cr会逐年累积。
<3>、随固体废弃物进入土壤的重金属
固体废弃物种类繁多，成分复杂，不同种类其危害方式和污染程度不同。其中矿业和工业固体废弃物污染最为严重。这类废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。沈阳冶炼厂冶炼锌的过程中产生的矿渣主要含 Zn、 Cd， 1971 年开始堆放在一个洼地场所，其浸入液中Zn、Cd含量分别达6.6 g/L和75mg/L,目前已扩散到离堆放场 700 米以外的范围，重金属污染物浓度是以同心圆状分布。对武汉市垃圾堆放场，
杭州铬渣堆放区附近土壤中重金属含量的研究发现，这些区域土壤中Cd、 Hg、Cr、 Cu、Zn、Pb、As 等重金属含量均高于当地土壤背景值。
有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入土壤，造成土壤重金属污染。如随着我国畜牧生产的发展，产生大量的家畜粪便及动物加工产生的废弃物，这类农业固体废弃物中含有植物所需 N、P、K和有机质，同时由于饲料中添加了一定量的重金属盐类，因此作为肥料施入土壤增加了土壤Zn、Mn等重金属元素的
含量。磷石膏属于化肥工业废物，由于其有一定量的正磷酸以及不同形态的含磷化合物，并可以改良酸性土壤，从而被大量施入土壤，造成了土壤中 Cr、 Pb、 Mn As含量增加。磷钢渣作为磷源施入土壤时，土壤中发现有Cr的累积。
随着工业的发展以及城镇环境建设的加快，污水处理正在不断加强。我国现有 80余座污水处理厂，估计污泥产生量在 400万吨以上，由于污泥含有较高的有机质和氮、磷养分，因此土壤成为污泥处理的主要场所。一般来说，污泥中Cr、Pb、Cu Zn、As极易超过控制标准。北京褐土施用燕山石化污泥一年后Hg Cd
浓度分别达到O.94mg/kg、O.22mg/kg。许多研究指出，污泥的施用可使土壤重金属含量有不同程度的增加。其增加的幅度与污泥中的重金属含量、污泥的施用量及土壤管理有关。
固体废弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大，土壤中重金属的含量随距污染源的距离增大而降低。如大冶冶炼厂，每年排放数千吨的粉尘，引起大冶县广大农田的污染，直径20km范围内的土壤Cr、Zn、Pb、Cd含量均大大高于背景值。
<4>、随农用物资进入土壤的重金属
农药、化肥和地膜是重要的农用物资，对农业生产的发展起着重大的推动作用，但长期不合理施用，也可以导致土壤重金属污染。绝大多数的农药为有机化合物，少数为有机 -无机化合物或纯矿物质，个别农药在其组成中含有 Hg、 As、 Cu、 Zn 等重金属。如随着西力生消毒种子进入每公顷土壤的Hg为6?9g；在农业地区，
特别是在西方国家的家庭园林中，由于经常施用含 As农药，土壤中As的残留量明显增加，美国的密执安州土壤中 As含量达到112mg/kg。杀真菌农药常含有
Cu和Zn,被大量地用于果树和温室作物，常常会造成土壤Cu Zn累积达到有毒的浓度。如在莫尔达维亚，葡萄生长季节要喷 5?12次波尔多液或类似的制剂，每年约有6000?8000吨的铜施入土壤。
重金属元素是肥料中报道最多的污染物质。氮、钾肥料中重金属含量较低，磷肥中含有较多的有害重金属，复合肥的重金属主要来源于母料及加工流程所带入。
肥料中重金属含量一般是磷肥＞复合肥〉钾肥〉氮肥。Cd是土壤环境中重要的污染元素，随磷肥进入土壤的Cd 一直受到人们的关注。许多研究表明，随着磷肥及复合肥的大量施用，土壤有效 Cd的含量不断增加，作物吸收 Cd量也相应增加。据马耀华等对上海地区菜园土研究发现，施肥后，Cd的含量从O.13mg/kg上升
到O.32mg/kg。美国橘园每年每公顷施磷量为 175kg，36年后土壤Cd量由 O.07mg/kg提高到1.0 mg/kg;新西兰在同一地点施用磷肥 50年后取土分析，土壤Cd含量由O.39mg/kg 提高到O.85mg/kg。肥料中Cr、As元素含量较高，且土壤的环境含量又较低，能引起土壤中 Cr、As的较快积累。硝酸铵、磷酸铵、复合肥中As量可达50?60mg长期施用可造成土壤 As严重污染。近年来，地膜的大面积的推广使用，造成了土壤的白色污染。由于地膜生产过程中加入了含有 Cd Pb的热稳定剂，同时也增加了土壤重金属污染。
土壤重金属污染治理:
＜1＞、物理防治措施
乍要包折排十’换十、去表十八客土和深耕翻十等措施。污染严重的地区，宜采用排土、换土、去表土和客土等治本的方法。这些方法能根除重金属污染物。
污染较轻的地区，宜采用深耕翻土的方法，这种方法动土比较少，能使表土壤中的重金属含量降低。
把重金属重污染区的土壤置于高温高压条件下，形成玻璃态物质，使重金属固定于其中，达到消除重金属污染的目的。它能从根本上消除土壤的重金属污染，并且见效快。但其工程量大、费用高昂。此方法常用于重金属重污染区的抢救性修复。
＜2＞、化学防治措施
添加改良剂（抑制剂），磷酸盐、石灰、硅酸盐等是处理重金属污染的常用改良剂。它们能与重金属污染物作用生成难溶化合物，从而降低重金属污染物在土壤及植物体内的迁移能力。
施加重金属螯合剂，土壤中的重金属一般吸附在土壤固体表面，在土壤溶液中则相对较少，因此向土壤中施加重金属螯合剂，能提高土壤中重金属的有效态，使之易于流动和吸收。
施用重金属拮抗剂，在土壤环境中，重金属元素之间具有拮抗作用。利用一些对人体没有危害或有益的金属元素的拮抗作用，能减少土壤中重金属的有效态。因此，在轻污染的土壤中、施用少量的有重金属拮抗性的金属元素，将可起到良好的防治作用。
<3>、：.1刎？〕诒殆诫
植物吸收，利用植物吸收，可减少土壤中重金属污染物的含量。如羊蕨属植物和具有富金属性的笕科植物对土壤中重金属的吸收率达到100%
微生物降解，利用清洗剂对土壤表面附着的重金属解吸入土壤溶液中，然后随清洗液流入预定的水体中与微生物作用，达到去除土壤中重金属的目的。
生物防治具有效果好，不产生二次污染、投资省、费用低、易于管理操作等优点，日前受到人们的重视。
<4>、农业生态防治措施
控制土壤的氧化一一还原条件，在淹水的土壤中，重金属一般以难溶态的硫化物的形式存在。因此，控制土壤水分状况及氧化还原电位（Eh），使土壤在作物壮籽期有一个相对较稳定的水淹期，可减少重金属进入植物体内的含量，邓减少进入果实和籽实中的含量。
改变作物品种，在重金属污染严重的地区，种植观觉植物、花卉、经济林木等。
在重金属轻污染区，种植耐重金属性强的作物品种，如旱地改水田，种植水稻或者
进行轮作，调整PH Eh,使之有利于降低重金属的有效性。
结束语：
地球是我们人类赖以生存的家园，土地我们生活的自然资源，我们只有保护好我们的家园，我们人来才能生活下去，才能得到发展。
目前 , 全国土壤重金属污染日趋严重 , 由于重金属污染危害周期长污染范围广、持续时间长、污染隐蔽 , 而且具有生物不可降解性和相对稳定性 , 使得重金属易在土壤中积累并可能通过食物链不断地在生物体内富集 , 甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物 , 对食物链中某些生物产生毒害 , 最终在人体内蓄积而危害人体健康。因此, 应尽快对防止土壤中重金属污染及修复已污染的土壤进行重点研究。