重金属污染特征范文

导语：如何才能写好一篇重金属污染特征，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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>> 淮南谢桥塌陷区表层土壤重金属污染分布特征与现状评价研究 城市表层土壤重金属污染分析 城市表层土壤重金属污染分析模型 基于因子分析法的城市表层土壤重金属污染模型 关于城市表层土壤重金属污染的数学模型分析 城市表层土壤重金属污染的因子分析 城市表层土壤重金属污染来源与分布问题 利用高斯模型和尺度空间理论分析表层土壤重金属污染 表层土壤重金属污染源的分析方法 基于表层土壤重金属污染分析的数学模型 贵州麦西河沉积物及土壤中重金属分布特征及污染评价 城市表层重金属污染的综合评价 成都平原典型菜园土重金属含量的空间分布特征 海南昌化铅锌矿废弃地重金属污染评价及其空间分布特征 卧龙湖沉积物中典型重金属污染评价及其空间分布特征 地表层土壤重金属污染传播模型 灌溉水—耕作土壤—化肥—作物生态系统中重金属镉的分布特征 煤矸石充填型重构土壤中重金属的生物迁移及分布特征 商洛茶叶和产地土壤重金属元素含量及分布特征研究 畜禽养殖废水灌溉土壤中重金属分布特征研究 常见问题解答 当前所在位置：l，2011-09-09.

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摘 要：针对贵州省不同污染区进行土壤重金属污染特征对比、总结，探究导致土壤重金属受到污染的原因，以及影响污染程度的主要因素。本文首先对贵州省污染区做了简要介绍，具体分析了污染区土壤重金属污染特征，从而提供良好的解决措施。

关键词：贵州省；土壤；重金属

前言：近年来，我国耕地受重金属污染比例范围在逐渐扩大，一旦重金属受到污染，则土壤的稳定性会相应降低，同时，土壤肥力也会受到不利影响，农产品质量会随之下降。贵州省土壤重金属污染存在地区差异性，对此展开化学特征探究，能够在掌握污染现状、原因的基础上，提出有效治理措施，进而优化食物链结构，保障人体健康。

1污染区基本介绍

1.1研究区域

本文所选贵州省研究对象主要有毕节赫章野马川（a区）、开阳县金中镇（b区）、白云区曹关村（c区）、六盘水市水城县倮摩村（d区）、清镇市后午（e区）、幸福村（f区）、花溪区久安乡（g区）、大湾镇安乐村（h区）、青岩镇二关村（i区）、乌当区新庄（j区）。

1.2样品收集

由于样品采集存在明显的地域差异性，应用蛇形布点法进行样点采集活动，每一样点采集样品数量为8――17个，每一样品采集0――19厘米耕层土壤，选取最少6个点的混合样，应用四分法取1.5千克后放入标好号码的试验袋。然后使其自然风干，待风干后研磨、筛选、均匀混合，样品处理的过程中常用玛瑙、木质用具，同时避免用具污染[1]。

1.3样品分析

取0.11克样品数量于26毫升比色容器中，加入2.5毫升王水将其消溶，消融世间120分钟后，静置定容，然后用X2型号的ICP-MS对其进行重金属测量，样品回收率在91%――106%之间，证明回收率较好。在规格为55毫升的烧杯中加入6克过筛风干土，然后加入不含二氧化碳的纯净水，土水比例为1：4，将烧杯均匀摇晃，静置半小时后，用PUS-3C型酸度计检测。

2污染区土壤重金属污染特征分析

2.1含量水平及风险评估

不同区域土壤样品研究结构显示，不同区域土壤重金属Zn、Cr、Pb、Cu、Cd、As含量不相一致，并且超标情况也不尽相同。其中，超标情况最严重的为d区，Zn超标达10倍，Pb超标达5倍，Cd超标达75倍，Cu超标达4倍，As超标达5倍，d区不适宜种植农作物。应用内梅罗综合指标法进行风险评估，当单因子污染指数小于等于0.9时，则说明样品未被污染，反之，则证明样品已受污染。评估结果表示，b区受污染程度最小，污染因子为0.889，但是也应予以重视，该地土壤镉含量较高；C区、e区、g区、i区属于轻度污染区；j区属于中度污染区，该区域受污灌影响Cd含量较高；a区和d区主要受铅锌矿冶炼影响，Cd、Zn等含量较高；f区和h区的重金属含量均超耍主要受煤矿开采影响。从个别污染指数来讲，除e区和g区以外的其他区域的Cd含量较高[2]。

2.2聚类及成分分析

聚类分析：即对不同数据应用DPS软件进行分组，同组区域存在较多相似度，不同组别间相似度较少。其中，b区、c区、e区、g区、i区为一组，除g区外，其余四个区域的污染情况较轻，污染指数小于1.5；a区、d区、j区为一组，分别为中度污染、重度污染、重度污染，污染指数在2.5和9之间；f区和h区污染指数均大于9，分别受铅锌冶炼厂和煤矿开采影响。

成分分析：应用数学降维法进行成分分析，探究污染源以及污染变化情况。重金属主成分被分为两组，其中，Zn、Cr、Pb、Cu、As为一组，Cd元素为另一组。两组间的变化趋势存在差异性，第一组变化趋势呈现一致性，第二组则与外源污染存在联系。e区污染源来自土壤自身和煤灰堆放；g区主要污染源来自酸性矿山废水和煤矸石堆放，Pb含量较高；j区受生活污水以及养殖场排放废水影响严重。其余区域主要受工业冶炼和煤矿开采影响，导致重金属污染量增加。a区Cr较高主要烟气沉降影响；d区Pb含量较高主要受炼锌废渣影响；f区污染源主要来自煤矿开采[3]。

2.3污染区分布与土壤酸碱值关系分析

土壤酸碱度（PH）类型主要有五种，分别是强酸、强碱、中性、酸性、碱性。本研究参与研究的土壤PH值呈酸性，其中强酸性为16.2%、中性为23.3%、酸性为60.4%。g区PH值最低为3.0，属于强酸性，这主要是因为灌溉水来自酸性矿山；c区和j区PH值呈中性，分别受赤泥堆滤液和钙镁沉积影响较大；a区和f区PH值呈强酸性，后者主要是煤矿开采导致的。从不同区域酸碱值分析可知，重金属污染与其存在的相关性较小，在一定程度上受污染源影响较大。以污染源为中心，距离污染源由近到远的区域重金属污染数值分别为76.72/20.32/13.05/1.605mg/kg，并且Cd含量也随之减少。

结论：综上所述，贵州省不同区域存在重金属污染情况存在差异性，同时，主成分分析所得到的结果也有区域性，即研究区域不仅存在重金属背景值，而且还有叠加污染源。此外，重金属污染受污染源距离影响显著，即污染源越近，重金属污染情况越严重。

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[关键词]重金属污染 存在问题 防治对策

重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。因人类活动导致环境中的重金属含量增加，超出正常范围，并导致环境质量恶化。近年来，关于重金属污染事件屡见不鲜，从湖南儿童血铅超标、陕西风翔数百儿童铅超标、福建紫金矿业含铜酸性废水渗漏到重金属污染“菜篮子”等事件的发行，重金属污染已影响到我们的生活环境。该问题已经引起了世界各国科学家的高度重视，解决这个问题迫在眉睫。

1 厦门市重金属污染现状

厦门市重金属污染主要是金属表面处理加工业（电镀行业）、金属结构制造业、皮革及其制品业等行业发展过程中污染物排放逐渐累积形成的。根据全国污染源普查结果，2010年厦门市废水中汞、镉、总铬、铅、类金属砷等5种重金属排放量以区域来划分的话，集美区占全市的72.75%；同安区占全市的17.59%；海沧区占全市的7.96%；思明区占全市的1.09%；翔安区占全市的0.57%；湖里区占全市的0.05%。5种重金属污染物按排放量大小排序为：总铬占全市总排放量的94.83%；铅占全市的3.78%；砷占全市的1.24%；镉占全市的0.05%；汞占全市的0.1%。从2010年污染源普查数据看，我市主要重金属污染元素是铬，重金属污染集中区域是集美区，主要污染来源为工业废水污染。总铬排放量较大的行业有：金属表面处理加工业（电镀）、金属制厨房调理及卫生器具制造业、金属结构制造业等行业。主要涉铅行业有：钨、钼冶炼业等行业。

重金属污染具有隐蔽性、潜伏性、不可逆性和长期性等特点，污染危害大，持续时间长、治理成本高。重金属污染物通过大气、水体、土壤的迁移转化和食物链的生物放大作用污染环境，危害粮食、食品安全和人体健康。

2 厦门市重金属污染防治存在的问题

2.1布局分散，发展方式粗放

由于厦门市涉重金属的企业入驻较早，粗放型增长方式尚未根本改变，改革开放初期环境准入制度几乎空白，项目环境影响评价中未对环境与健康风险评估进行评估，地方引进企业仅从经济发展角度考虑，造成涉重金属行业和企业无序发展，布局分散，结构污染比较突出，对环境造成一定程度的污染。

2.2企业对重金属污染防治工作重视不够

近年来，厦门市不断加强对涉重金属企业的监管，并建立了先锋电镀企业集中控制区，但重金属排放企业依然比较分散，监管难度大，源头预防控制未能全面落实。企业对重金属污染防治重视不够，有些企业对现有排放标准执行不严，一些中小企业不严格执行环评和环保“三同时”等环保制度。企业自我监测措施不完善，尚未建立特征污染物日监测报告制度；重金属污染突发事件的应急装备和技术水平不高。

2.3环境监管能力不足，基础工作有待进一步加强

当前，厦门市环保队伍人员不足，环境监察与环境监测力量有待加强，重金属污染物在线监控能力相对薄弱，尚末建立重金属污染预警应急体系。通过近几年的摸排调查，全市重金属污染物整体排放情况基本摸清，但对环境影响程度尚未进行全面评估，污染治理技术产业支撑不够，重金属污染的基础调查、科学研究、技术政策等还滞后于污染防治。

3 主要重金属污染防治对策

3.1加大结构调整力度

坚持以“调结构、促减排”为手段，严格执行国家有关产业政策和产业调整振兴规划，建立落后产能淘汰机制，分区域制定和实施重点防控行业落后产能淘汰措施，明确淘汰进度。对于重金属排放企业主动淘汰落后产能的，安排财政资金予以支持。

3.2严格项目准入条件

3.2.1严格区域准入

禁止在饮用水源保护区等重要生态功能区新建涉及重金属污染物排放的项目。非工业区和食品、生物医药等有特殊要求的产业园区以及工业区通用厂房原则上不再审批有重金属污染物排放的项目，其它区域按行业准人要求审批。改建、扩建项目要达到厦门市“十二五”，重金属减排和增产不增污的要求。

3.2.2严格产业准入

凡涉及重金属排放的新建项目，除高科技（科技局批文）及高附加值（经发局批文）项目、并能解决总量指标的区域外，一律不予审批。

3.2.3严格限制排放重金属相关项目

新建、改建、扩建项目坚持新增产能与淘汰产能“等量置换”域“减量置换”的原则，实施“以大带小”、“以新带老”；严格控制企业建设项目选址，合理确定重金属企业的排放浓度和环境安全防护距离，确保周边群众身体健康。

3.3积极推进清洁生产

依法实施强制性清洁生产审核，大力发展循环经济。按照省环保厅、省经贸委的工作部署，督促涉重金属企业加快强制性清洁生产审核评估和验收进度。对于经公布要求进行强制性清洁生产审核的企业，未实施清洁生产审核或者虽经审核但不如实报告审核结果的企业，责令限期改正，对拒不改正的依法从重处罚。

3.4严格污染源监管

3.4.1进一步摸清重金属污染情况

全面调查涉重金属企业污染物排放、治理设施运行情况及其周边区域环境隐患，深入开展污染现状评估，进一步摸清重金属污染情况，全面掌握辖区内重金属污染情况动态，有针对性地制定重金属污染综合防治计划，加大监控和治理力度。

3.4.2加强对污染源监管，促进企业稳定达标排放

进行重金属特征污染物自动监控装置试点工作，待条件成熟后逐步实现重点重金属污染源安装自动监控装置，实行“实时监控、动态管理”，确保污染物稳定达标排放。督促涉重金属企业进一步完善突发环境事件应急预案和应急处置设施，配备应急物资，定期组织应急培训和应急演练。

3.4.3规范企业日常环境管理，提高操作运行水平

要求企业建立重金属污染物产生、排放详细台帐，每月向环保部门报备污泥等危险废物产生量、处置去向等环境管理信息资料，实施动态管理；指导企业完善治污设施，规范物料堆放场、废渣场、排污口等建设，提升污染治理技术水平。

3.4.4严格执行项目审批要求，清理违法企业

全面排查全市重金属污染物排放企业，对于超过环评审批范围、含重金属废水、废渣、废气未经处理或处理达不到要求、重金属污染物超标超总量的企业，依法严肃处理。

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关键词：土壤重金属； 污染特点； 治理策略

1 引言

在环保领域对重金属污染的定义是能够使生物遭受显著毒性的金属，这些物质包括汞元素、铅元素、锌元素、钴元素、镍元素、钡元素等，有时候也包括锂元素与铝元素等等。一项来自研究机构的调查统计数据表明，近年来全球汞排放量达每年1.5万吨，铅排放量达每年500万吨，这些元素进入农田和城市，为所经地区的土壤带来严重的重金属污染，这些污染一方面能够影响地下水和农作物的品质，另一方面也通过食物链对当地居民产生不容忽视的影响。当前，如何进行土壤重金属污染的分析、评估、预防和治理，是一个世界性的问题，本文首先从土壤重金属的主要来源和土壤重金属污染的危害两个方面分析了重金属污染的现状，在此基础上进一步阐述了土壤重金属污染的空间差异以及污染整体的形态特征，最后深入论述了土壤重金属污染的预防以及修复策略。本文的成果对于环境保护和土地利用均有着比较好的理论价值和实践意义。

2 土壤重金属污染现状分析

2.1重金属来源分析

（1）交通运输

我国正在进行着大规模的城镇化建设，各类交通工具的数量近年来一直呈现出大幅攀升的态势，因此其排放的废气也逐年增加，导致土壤里重金属元素逐步累积，形成污染。以汽车为例，污染源包括尾气排放、汽油燃烧、轮胎磨损等，会逐渐排放出铅、汞、铜、锌等重金属元素，一方面对大气质量造成破坏，另一方面也导致土壤重金属超标。

（2）工业和矿产业

工业生产会排放出重金属元素，以烟尘或者废气废水的形式进入大气与土壤，而大气中的重金属则会逐渐沉降入土。工业生产中的废渣是更加主要的重金属污染来源，比如金属冶炼企业、电解铝企业、电镀企业等，在其日常生产排放的废渣中含有大量的重金属元素，如果在不经处理的情况下随意露天堆放，或者直接倾倒进土壤中，会为土壤带来极大的污染。

（3）燃煤释放

煤的燃烧会向大气中排放大量的污染物质，并逐渐沉降入土壤中。我国的燃煤企业，包括火力发电厂和钢铁企业等，会排放大量的汞金属，其中约三分之一的汞元素最终进入土壤。一些经济发达的大城市，汞元素的排放有其严重，这些污染能够为城市的环境质量和生态系统带来致命的影响。

（4）居民垃圾

居民如果将大量垃圾不加分类地堆放在户外，由于垃圾中存在不少未经处理的废弃物，例如电池等，将会使其中的重金属逐步渗透和扩散至周围的环境中，逐步导致土壤的重金属污染。

3 土壤重金属的污染治理策略

土壤重金属的污染的治理，可以从预防和修复两方面进行着手。

3.1重金属污染预防策略

控制污染，应从源头做起。因此在农村地区，应注重灌溉用水的质量，谨慎使用污水灌溉。在农田使用杀虫剂和肥料时也应合理用量，并且坚决杜绝汞含量超标的农药，也应禁止使用含镉化肥等对环境带来危害的农药和杀虫剂。对于城市地区的工业企业，则应严格控制对三废的排放。而居民区则应对废弃垃圾进行再回收利用或者分类处理。对于日益增多的交通工具，则应改善燃油质量、并积极鼓励以新型环保燃料代替传统燃油，从而减少废弃物的排放。

此外还应以完善的法规控制重金属排放。土壤污染已经被国际相关领域视为化学炸弹，是一个极其严峻而棘手的问题。只有通过立法的方式才能使污染的防范和治理进入可持续发展的轨道。而我国的环保法治进程目前尚需加速。举例来讲，当前有不少养殖户所购买的饲料里往往含有铜、铅等重金属，而禽类和畜类一旦食用并排出体外，便会对土壤形成污染，而我国当前并未将重金属列在畜禽养殖业污染物排放标准里，形成管理的漏洞。因此，亟需制定切合我国实际的法律法规进行重金属污染的防范。

3.2重金属污染治理策略

随着国际上对于土壤重金属污染的重视以及研究成果的和应用，在重金属污染治理方面有许多值得借鉴的策略，下面分别进行简述：

3.2.1 基于物理法的重金属污染治理

物理法治理又可以进一步分为以下几种方法：

一是热解吸法，这种方法以加热来把一些具有较强会发特性的重金属进行解吸和收集，再妥善处理或者合理利用。以汞元素为例，美国已经形成了比较成熟的基于热解析法的汞元素回收，并在现场治理中取得了较好的效果，使用此项处理方法的地域已经在汞含量方面达标。

二是电化法，这种方法以电解原理进行污染土壤的处理。在受到污染的土壤里设置石磨电极，并以1～5毫安的电流进行激励，从而在阴极收集到金属阳离子，并进行处理或者再利用。这种方法对于铅元素和二甲苯等物质的处理效果比较好。

三是洗土法，这种方法通过试剂与土壤里所含有的重金属物质发生反应，并最终生成可溶于水的金属离子，通过对提取液进行处理，得到重金属，再进行处理或者回收利用。这种方法非常适合于对铜金属、镍金属、铅金属和铂金属的回收处理。

四是玻璃化法，这种方法以电极对受到污染的土壤进行加热，从而使之进入熔化状态，在其最后冷却时，便会变成玻璃状态。这种方法尚在实验中，其成本较高，目前尚未得到的面积推广。

3.2.2基于化学法的重金属污染治理

这种方法在受到污染的土壤中按比例注入一定的化学试剂，从而改良土壤本身的性质，达到减轻重金属活性的作用，可以降低作物对土壤里重金属的富集效应。化学法治理主要指的是土壤添加物法，把一定充分的有机物料或者改良剂加入受污染的土壤之中，能够通过化学作用而使重金属离子沉淀，再对其进行收集，从而减轻污染；还可以通过化学试剂中的酸性物质与重金属元素反应，生成难溶于水的物质，从而使土壤污染得到减轻。这种方法适用于镍离子、锌离子等重金属物质的治理。

3.2.3基于生态工程的重金属污染治理

这种方法可以是在已经被重金属污染的土壤之上加厚一层正常土壤，或者把受到重金属污染的土壤全部挖除，也可以通过灌溉的方式，逐渐使受污染土壤中的重金属物质渐渐迁移到地层深处等，也能对土壤污染起到一定的作用。

3.2.4基于生物的重金属污染治理

这种方法可以通过植物或者微生物等来修复土壤质量。某些植物的根系可以吸收被污染土壤中的重金属，例如蜈蚣草被证实可以有效降低土壤中砷的含量；微生物则可以通过细胞转化作用使被污染土壤中的重金属沉淀或者氧化，从而使其对土壤的影响显著降低。

4 结束语

在世界各地，尤其是经济较为发达的地区均存在着较为严重的土壤重金属污染，重金属的来源是多方面的，当前，学界和环保组织对重金属的污染一般聚焦于污染程度的定性描述和分析。事实上怎样才能实现对重金属污染源进行量化分析，同样对治理逐渐严重的土壤污染有着不容忽视的作用，因此量化分析将是重金属污染研究的发展方向。当前，我国尚未构建完善的城市和农村地区土壤重金属污染的监控网络，因此并不能及时准确地检测土壤重金属污染状况，也难以为土壤重金属污染的治理提供必要的依据。只有制定出严格而适用的土壤重金属评价标准，才能有利于土壤的保护，从而推动经济的可持续发展。■

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关键词：土壤；重金属；污染特征；污染评价；果蔗地

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）07-1262-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.07.015

Content Characteristics and Risk Assessment of Heavy Metals in Chewing Cane Soils

WANG Tian-shun， YANG Yu-xia， LIAO Jie， FAN Ye-geng， YA Yu， ZHU Jun-jie， MO Lei-xing

（Research Institute of Agro-products Quality Safety and Testing Technology， Guangxi Academy of Agriculture Sciences/Quality Supervision and Testing Center for Sugarcane， China Ministry of Agriculture， Nanning 530007， China）

Abstract： The contents of soil heavy metals，such as Cd，Pb，Cr，Cu，Zn，As and Hg，in surface soil（0～20 cm） from the main chewing cane production farmland in Guangxi Zhuang Autonomous Region，were investigated. Pollution characteristics of heavy metals in soils were observed on the basis of environmental quality secondary standard values of single factor pollution index method and comprehensive pollution index method. Potential ecological risk assessment was evaluated by using the geoaccumulation index（Igeo） and potential ecological risk index（RI）. The results indicated that the average concentrations of Cd，Pb，Cr，Cu，Zn，As and Hg were 0.81，30.4，54.5，29.8，107.4，16.69 and 0.28 mg/kg，respectively. According to the comprehensive pollution index，the pollution degree was middle degree with PN was 2.03. According to the geoaccumulation index，the pollution degree of Cd was middle degree with Igeo was 1.02，and Hg ranged from light to middle degree with Igeo was 0.30. The potential ecological risk index indicated that the heavy metals in the soils from research area were at the moderate ecological hazard level. The rate of contribution for Cd was the highest to potential ecological risk index. Thus，effective farmland soil management is necessary to ensure security production， control soil pollution sources，and implement standard agricultural production.

Key words： soils； heavy metals； contaminant characteristics； risk assessment； chewing cane soil

土壤是人类赖以生存的自然资源，也是人类生态环境的重要组成部分。重金属在自然环境中广泛存在，因其持久性、积累性等特性及其对生态环境存在的潜在风险，受到国内外学者的高度关注[1，2]，土壤重金属污染已经成为当前人类面临的重要环境问题，也是目前环境科学领域的研究热点之一[3-6]。土壤重金属污染来源包括矿山采选冶炼、大气沉降、污水灌溉、固体废弃物堆存与处置、交通运输等[7，8]。当土壤中重金属达到一定的累积程度时，会通过食物链传递到动物和人体内，给生态环境及人体健康造成很大危害[9，10]。

近年来，果蔗生产中大量使用农药、磷肥、污水，使得果蔗地土壤-植物系统中重金属污染更为复杂与多样化。土壤是植物生长的载体，其清洁程度直接影响着食物中有毒有害物质的浓度，目前对果蔬、粮食产地[11，12]中重金属的污染评价己有不少报道，但针对果蔗地土壤重金属污染的系统研究鲜有报道。为了解广西壮族自治区横县果蔗种植区土壤质量状况，本研究以果蔗地土壤为对象，利用单因子污染指数法、综合污染指数法、地积累指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属的污染特征及生态风险进行评价，同时探讨了各重金属元素之间的相关性和聚类状况，以期为广西壮族自治区果蔗地土壤重金属的污染防治和治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与分析

土壤样品全部采自广西壮族自治区果蔗地0～20 cm表层土壤。于2014年11月选取36个采样点，每个样点600～1 300 m2内采用W形布点采集5个子样，现场剔除植物根系、碎石等杂物后充分混合组成一个混合样品，用四分法缩分至约4.0 kg，装入聚乙烯塑料袋，贴好标签，带回实验室备用。把采集的土壤置于宽敞、干净、透气的室内，均匀摊开，自然风干，去除石块、植物根系及其他的杂物后用玛瑙研钵研磨后过2 mm尼龙筛，再用玛瑙研钵继续研磨后过100目筛。

称取0.200 0 g经风干处理的土样于聚四氟乙烯罐中。加5 mL HNO3、3 mL HCl、1 mL H2O2和1 mL HF，密封消解罐后放入微波消解炉。消解程序分3步，步骤1为160 ℃、90%功率消解10 min；步骤2为200 ℃、90%功率消解25 min；步骤3为100 ℃、40%功率消解5 min。消解完室温放置后，转移消解罐中的溶液于聚四氟乙烯烧杯中，加热蒸发去除氮氧化物。剩余液体做如下处理：①转移至100 mL容量瓶，用1%硝酸稀释至刻度线，混合均匀后用石墨炉原子吸收仪（MKⅡ MQZ，美国Thermo）测定溶液中Cd、Pb的含量、用火焰原子吸收仪（AA240，美国Varian）测定Cr、Cu、Zn的含量；②转移至50 mL容量瓶，加入5 mL 50 g/L硫脲和50 g/L抗坏血酸溶液作掩蔽剂，用5%盐酸稀释至刻度线，混合均匀，室温下静置30 min后用原子荧光光谱仪（AFS-230E，北京海光仪器公司）测定As和Hg的含量。

试验所用试剂均为优级纯试剂，用水均为超纯水。

1.2 土壤重金属污染评价

土壤评价标准采用GB 5618-1995《土壤环境质量标准》[13]中的二级标准和广西土壤背景值[14]，采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数法、地积累指数法以及潜在生态危害指数法分别对土壤重金属污染状况进行评价。采用Excel 2007和DPS软件对数据进行统计分析。

1.2.1 单因子污染指数法 单因子污染指数法是用来评价单个污染因子对土壤的污染程度，污染指数愈小，说明该因子对环境介质污染程度愈轻[15，16]。其计算公式如下：

Pi=Ci/Si

式中，Pi为土壤中重金属的污染指数，具体反映某污染物超标倍数和程度；Ci为土壤中重金属含量的实测值（mg/kg）；Si为土壤中重金属的标准限定值（mg/kg）。当Pi≤1时，表示样品未受污染；当Pi>1 时，表示样品已被污染。Pi的值越大，说明样品受污染越严重。Pi评价标准见表1。

1.2.2 综合污染指数法 综合污染指数法[17，18]，即内梅罗污染指数，是将目标单个污染指数按一定方法综合起来考虑对环境介质的影响程度，采用兼顾单元素污染指数平均值和最大值的一种评价方法。其计算公式如下：

PN=■

式中，Piave为土壤中各重金属污染指数的平均值；Pimax为土壤中单项重金属的最大污染指数；PN为采样点的综合污染指数，其评价标准见表1。该方法突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响，能反映出各种污染物对土壤环境的作用，将研究区域土壤环境质量作为一个整体与外区域或历史资料进行比较。

1.2.3 地积累指数法 地积累指数（Igeo）是德国海德堡大学沉积物研究所的科学家Müller[19]提出的一种研究沉积物中重金属污染的定量指标，在欧洲被广泛采用。该方法在考虑自然地质过程造成背景值影响的同时，充分考虑了人为活动对重金属污染的影响，因此该指数不仅可以反映沉积物中重金属分布的自然变化特征，而且可以判别人为活动对环境的贡献[20，21]。其计算公式为：

Igeo=log2[Cn/（1.5×Bn）]

式中，Cn为样品中元素n在沉积物中的实测值；Bn为沉积物中该元素的地球化W背景值，本研究采用广西壮族自治区土壤环境背景值作为参照标准；1.5为修正指数，用于校正区域背景值差异。地积累指数划分为7级，Igeo≤0，为1级，无污染；0

1.2.4 潜在生态危害指数法 重金属元素是具有潜在危害的重要污染物，与其他污染物的不同之处在于它们对环境危害的持久性、生物地球化学的可循环性及潜在的生态危害。潜在生态危害系数法是瑞典科学家Hakanson[22]提出的一种沉积物中重金属的评价方法，为了使区域质量评价更具有代表性和可比性，该方法从重金属的生物毒性角度出发，反映了多种污染物的综合影响[23，24]。土壤中多种重金属元素潜在生态危害指数是各单一重金属元素的潜在生态危害指数之和。其计算公式如下：

RI=■Eri

Eri=Tri×Csi/Cni

式中，Csi为表层土壤重金属元素i的分析测量值；Cni为土壤重金属元素i的参比值，本研究采用广西壮族自治区土壤环境背景值作为参照标准；Tri为重金属元素毒性系数[25]，各重金属的毒性系数分别为Cd=30，Pb=Cu=5，Cr=2，Zn=1，As=10，Hg=40[26]。Eri为单个重金属的潜在生态危害指数；RI为多种重金属综合潜在生态危害指数。重金属污染的生态危害指数分级标准见表2。

2 结果与分析

2.1 研究区土壤重金属含量特征

研究区36个土壤样品的重金属元素的含量范围、均值、标准差等特征参数见表3。需要说明的是，有32个土壤样品土壤呈酸性，4个土壤样品土壤呈弱碱性。研究区土壤中Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg的平均含量分别为0.81、30.4、54.5、29.8、107.4、16.69、0.28 mg/kg，除了Cr和As外，其他5种重金属平均含量均超过广西土壤背景值，分别为土壤背景值的3.03、1.27、1.07、1.42、1.84倍。

7种重金属的标准差除Cd和Hg外，其他均较大；Cr、Zn的标准差在15以上，Pb的标准差为9.37，As的标准差为5.97，Cu的标准差为5.20。说明重金属的分布不均匀，甚至有的重金属分布极不均匀。土壤中7种重金属的变异系数从大到小的顺序依次为Hg、Cd、Cr、As、Zn、Pb、Cu，其中，Hg、Cd变异系数分别为48.3%、46.1%，说明Hg和Cd受人为活动干预强烈，其次为Cr、As、Zn，Cu的变异系数最小，表明在整个研究区域Cu含量相对比较均一。

2.2 土壤重金属污染评价

2.2.1 单因子污染指数与综合污染指数评价 研究区土壤重金属单因子污染指数见表4。结果表明，研究区土壤中重金属Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg单因子污染指数的平均值分别为2.73、0.61、0.36、0.55、0.53、0.44和0.88。按照土壤环境质量二级评价分级标准，土壤样品中重金属元素Cr、Cu、Zn、As单因子污染指数均小于1，属于安全等级。重金属元素Cd、Pb和Hg单因子污染指数达到轻污染水平的样本占样本总数的19.4%、2.8%和30.6%；Cd和Hg单因子污染指数达到中污染水平的样本分别占样本总数的11.1%和2.7%；Cd单因子污染指数达到重污染水平的样本占样本总数的58.3%。

采用综合污染指数法对采样点土壤中Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg 7种重金属元素污染状况进行综合评价，由各单因子污染指数计算可知，采样点的综合污染指数值为2.03，污染等级属于中污染。

2.2.2 地积累指数法评价 地积累指数法是从地球化学的角度出发来评价土壤中重金属的污染。它除了考虑到人为污染因素、环境地球化学背景值外，还考虑到由于自然成岩作用可能会引起背景值变动的因素，它所采用的背景值一般为未受人类活动影响的沉积岩中的地球化学背景值，因此该方法更多的强调了土壤中重金属污染的历史累积作用。由表5可知，果蔗地土壤中Cd的污染程度相对比较严重，污染等级为3级，污染程度达中等污染；其次是Hg，污染等级为2级，其污染程度达轻-中等污染；Pb、Cr、Cu、Zn和As均属于无污染。7种重金属的污染程度顺序依次为Cd>Hg>Zn>Pb>Cu>As>Cr。

2.2.3 潜在生态危害评价 潜在生态危害指数法是从沉积学角度出发，它不仅考虑了土壤重金属含量，而且将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一起，因此其评价结果主要反映了人类活动对土壤的潜在生态危害。由表6可知，从单个重金属的潜在生态危害系数来评价，果蔗地土壤的主要潜在生态危害重金属为Cd和Hg，Cd污染达到强生态危害程度，Hg污染达到中等生态危害程度，其他5种重金属均为轻微生态危害程度，其潜在生态危害顺序为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Zn>Cr。综合潜在生态危害指数达到187.27，处于中等生态危害程度。

2.3 研究区土壤重金属含量相关分析

研究区土壤中重金属之间的相关性可以推测重金属的来源是否相同，若它们之间存在相关性，则它们的来源可能相同，否则来源可能不同[16]。利用DPS软件对各重金属进行相关性分析，在0.05和0.01 显著性水平下，所有变量间相关系数如表7所示。As与Cd、Cr、Cu、Zn之间存在极显著正相关，表明As和Cd、Cr、Cu、Zn之间紧密相关；Zn与Cr、Cu之间存在极显著正相关；Cu与Cr之间存在极显著正相关，Cu与Pb之间存在极显著负相关；Cd与Cr之间存在极显著正相关。相关性结果可以说明研究区域土壤重金属As与Cd、Cr、Cu、Zn同源性很高，与果蔗栽培管理过程中污水的灌溉、污泥的施用及重金属农药的施用有关，Hg与其他重金属元素之间没有明显的相关性，说明研究区域Hg含量受人为活动的影响强烈，有外源污染M入。

2.4 研究区土壤重金属聚类分析结果

利用DPS软件对研究区各重金属进行聚类分析，结果如图1所示。由图1可知，7种重金属共分为5组，第一组为Pb和Cu；第二组为As；第三组为Cr；第四组为Cd和Hg，它们的潜在生态危害指数分列前2位；第五组为Zn。Pb和Cu、Cd和Hg是距离较近且潜在生态危害指数值接近，分别被聚为一类。

3 结论

研究区域土壤重金属Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As和Hg的平均含量水平分别为0.81、30.4、54.5、29.8、107.4、16.69、0.28 mg/kg。利用《土壤环境质量标准》二级标准进行评价，结果显示Cd污染最严重，单因子污染指数最高为4.93；Hg污染次之。

重金属地积累指数评价结果表明，果蔗地土壤中Cd的污染程度相对比较严重，污染等级为3级，污染程度达中等污染；其次是Hg，污染等级为2级；潜在生态危害综合指数评价结果显示，果蔗地土壤中重金属污染处于中等生态危害程度，其土壤的主要潜在生态危害重金属为Cd和Hg，Cd污染达到强生态危害程度，Hg污染达到中等生态危害程度。

土壤中7种重金属的相关性分析表明，研究区域土壤重金属As与Cd、Cr、Cu、Zn具有同源性，与果蔗栽培管理过程中污水的灌溉、污泥的施用及重金属农药的施用有关；聚类分析表明，Pb和Cu、Cd和Hg距离较近且污染指数值接近，分别被聚为一类。

广西壮族自治区果蔗地土壤重金属污染来自多种污染源，笔者认为土壤重金属累积的原因主要是各种含重金属农用物资的投入、污水灌溉及污泥施用等。对被污染土壤应采取一些农业、生物及施用一些改良剂等措施进行综合修复、治理，以确保生态环境及果蔗产品的安全。

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篇6

关键词：重金属污染土壤；微生物功能；植物-微生物联合修复

引言

伴随着农业、工业以及生活污水的大量排放，我国环境污染中重金属污染的负面影响也日益加剧。在污染治理过程中，作为土壤中最为活跃的有机体，土壤中的微生物将土壤中的物质和能量进行循环与转换，以维持土壤中的生态平衡，净化重金属所造成的污染。因此，微生物在当前重金属污染治理中起着重要作用。

1.重金属污染土壤的植物-微生物联合修复的不同形式

微生物与植物联合作用于重金属污染土壤的修复属于当前微生物发挥功能的一种形式。植物的生长为微生物提供滋养，同时其根区所产生的一些分泌物能够进一步促进微生物降解功能的发挥；微生物则可以通过自身的降解功能，把土壤中的有机酸、铁载体等转换成为植物根基可吸收物质，甚至改变植物当中重金属的生长形态，为植物提供可吸收的营养，促进植物的进一步生长。

从现有修复形式来看，植物-微生物联合修复主要通过以下两种形式实现：第一，与微生物菌体共同作用。俄罗斯科学家研究发现，在Zn、Ni、Cd、Co等土壤条件下，会产生某种耐受菌体，其能够通过自动复制环状DNA的形式，阻止重金属污染源伴随植物根基的吸收作用进入植物体内，进而能够起到保护植物的作用。因此，综合对该种菌类的研究结果可以发现，在重金属污染过程中，可以在土壤中接种专性的菌株，一方面能够转换植物生长环境中的微生物结构，另一方面也可以达到降解重金属，提高植物生长环境周围为生物活性、进而促进植物生长的作用。第二，将植物与菌根结合修复土壤中的重金属污染。菌根主要指的是存在于土壤中的生物植物和菌落的联合体。该种生物一般生长在重金属含量较高的矿区土壤中，其自身即具有极高的酸溶和酶解能力，能够通过转换重金属当中的污染物质，为植物生长提供营养。另外，菌根还能够通过自身活动，改善土壤当中的微生物活动状态，进而改变植物根基的微型生态环境，从而提高植物整体的逆环境生长能力，促进植物的进一步生长。事实上，虽然菌根本身能够提高植物的抗逆性，同时其较强的重金属吸附和降解功能促进了当前对重金属污染土壤的治理，但是由于该种植物不易获得，因此菌根和植物相互作用的重金属污染治理模式还具有相当广阔的研究空间和应用前景。

2.重金属污染土壤植物-微生物联合修复技术的影响因素

2.1土壤中重金属污染特性

重金属是否会造成土壤污染以及其污染的方式与土壤中重金属的总体含量不直接相关。一般来说，土壤中的重金属以各种不同形态存在，且因为总体重金属结构状态的不同，土壤中重金属的能量状态以及污染特性也不相同。当然，综合现有污染土壤来看，由于土壤中所含的有机质以及某些矿物质成分具有一定的重金属吸附效果，因此土壤中水溶态的重金属含量较少。从这一现象来看，土壤可以利用微生物和植物的重金属毒性抑制功能以及重金属的降解和转化功能等，改变土壤中重金属的平衡结构，为植物和微生物的生长提供更多滋养，进而提高土壤的修复率。

2.2植物本身生理生化特性

植物是土壤中重金属修复的主体，其自身也具有一定的重金属降解、吸收等功能，而该功能同样能够影响土壤中的重金属含量。当前全世界范围内共有约400种超累积植物。该类植物通过吸收、储存和利用土壤中的重金属，改变原有的土壤结构，进而促进植物生长环境的转变。一般来说，这类富集植物需具有以下特征：第一，对于重金属的吸收速率较高，即是当土壤当中的重金属含量低于土壤污染水平时，其重金属吸收和运输的速率依然较高。第二，具有良好的重金属累积效果。对于某些浓度较高的污染物，富集植物同样能够起到吸附和积累作用，且其累积能力是普通植物的10-500倍以上。第三，富集植物可能具备同时吸附多种重金属的功能。第四，富集植物的生命力顽强，生长速度较快，同时自身抗病能力较强。

2.3根际环境因素

根际环境是土壤中独特的生态修复环境，该环境下，PH值被改变，氧化还原作用得以发挥。同时还能够利用根系分泌物，与植物和土壤进行能量和信息交流，改变根际的物质生存环境。当然，根际分泌物也能够促进根际微生物的成长，进而改变根细胞的特性，提高土壤中有机酸、氨基酸等活性较大的重金属溶解物质的含量，或者通过与重金属相互作用有效降低其结构稳定性和毒性，也可以运输细胞内的富集重金属到体内，进而提高植物的生长能力和抗逆性。另外，根际矿物质的改变同样能够吸收和降解土壤中的重金属，进而提高植物-微生物的联合修复效果。

3.结论与展望

虽然可以通过植物-微生物联合的形式修复被重金属污染的土壤，但是由于重金属本身的污染特性，植物的生理生化结构的变化以及植物根基环境等的影响，微生物对于重金属污染的修复功能的发挥研究还有待进一步的深入。在接下来的研究过程中，笔者希望，可以从重金属污染如何改变土壤中的微生物群落结构、菌根的特性、菌根发挥作用的方式以及菌根的培养方式等入手，以期更加充分地证明微生物修复土壤中重金属污染的作用机理和主要作用方式，进而为重金属污染土壤的治理提供可行建议。

参考文献：

[1] 李小林，颜森，张小平，等.铅锌矿区重金属污染对微生物数量及放线菌群落结构的影响[J].农业环境科学学报，2011，30（3）.

篇7

[关键词]环境监测；土壤；重金属污染

中图分类号：X830 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0340-01

引言

在经济和社会发展的过程中产生了许多有毒有害物质，这些物质来源于生活垃圾、工业废物、矿山废渣等生活和生产的多个环节，这些物质往往含有多种重金属。随着沉淀和富集，无法被净化的重金属慢慢渗透并富集到土壤中。土壤是环境中的重要组成部分，承受着环境中约90%的污染物。同大气和水体环境中的污染物相比，土壤中的污染物更不易迁移，更易集中富集。由于重金属大多对人体有毒害作用，这种毒害作用随着含量的增多而增大；当重金属的浓度在一定范围下时，其毒害作用因在短时间内无法发现而容易被忽略；当重金属对人体的毒害作用显著发生时，多数是属于无法治愈且不可逆转的。

土壤中的重金属一般是通过食物链进而在人体内富集，当某种重金属的量超过安全阈值时就会严重危害人体健康。研究表明，人体内的有70%镉来源于大米和蔬菜，而大米和蔬菜中积累的镉大部分来源于土壤，少量来源于灌溉水和空气。镉会影响酶的活性，影响人正常的新陈代谢，可引发贫血、高血压、骨痛病等疾病，其危害长达数十年。

一、土壤中重金属的来源及我国的污染现状

工业“三废”排放、采矿和冶炼、家庭燃煤、生活垃圾渗出、汽车尾气排放等是我国重金属污染的主要来源。工业废水、矿坑涌水、垃圾渗滤液等液体成分复杂，是土壤重金属污染物的主要来源。

目前我国受污染的耕地约1.5亿亩，固废堆存地约300万亩，合计超过1.8亿亩。这些受污染的土地大多数集中在经济较发达的地区。全国每年受重金属污染的粮食多达1200万吨、因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万吨，合计经济损失至少200亿元。农业部环保监测系统曾对全国24省、市320个严重污染区土壤调查发现，大田类农产品超标面积占污染区农田面积的20%，其中重金属超标占污染土壤和农作物的80%。农业部调查发现：我国污灌区面积约140×104公顷，遭受重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%，其中轻度污染占46.7%，中度污染占9.7%，严重污染占8.4%，其中以汞和镉的污染面积最大。全国目前约有1.3×104公顷耕地受到镉的污染，涉及11个省市的25个地区；约有3.2×104公顷的耕地受到汞的污染，涉及15个省市的21个地区。国内蔬菜重金属污染调查结果显示：中国菜地土壤重金属污染形势更为严峻。珠三角地区近40%菜地重金属污染超标，其中10%属“严重”超标。重庆蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞，经调查其近郊蔬菜基地土壤重金属汞和镉均出现超标，超标率分别为6.7%和36.7%。广州市蔬菜地铅污染最为普遍，砷污染次之。保定市污灌区土壤中铅、镉、铜和锌的检出超标率分别为50.0%、87.5%、27.5%和100%，蔬菜中镉的检出超标率为89.3%。

二、防治土壤重金属污染的措施

1）施加改良剂

施加改良剂的主要目的是加速有机物的分解与使重金属固定在土壤中，如添加有机质可加速土壤中农药的降解，减少农药的残留量。

施用重金属吸收抑制剂（改良剂），即向土壤施加改良抑制物（如石灰、磷酸盐、硅酸钙等），使它与重金属污染物作用生成难溶化合物，降低重金属在土壤及土壤植物体内的迁移能力。这种方法起到临时性的抑制作用，时间过长会引起污染物的积累，并在条件变化时重金属又转成可溶性，因而只在污染较轻地区尚能使用。

2）控制土壤氧化-还原状况

控制土壤氧化-还原条件，也是减轻重金属污染危害的重要措施。据研究，在水稻抽穗到成熟期，无机成分大量向穗部转移，淹水可明显地抑制水稻对镉的吸收，落干则促进水稻对镉的吸收。

重金属元素均能与土壤中的硫化氢反应生成硫化物沉淀。因此，加强水浆管理，可有效地减少重金属的危害。但砷相反，随着土壤氧化-还原电位的降低而毒性增加。

3）改变耕作制度

通过土壤耕作改变土壤环境条件，可消除某些污染物的危害。旱田改水田，DDT与六六六在旱田中的降解速度慢，积累明显；在水田中DDT的降解速度加快，利用这一性质实行水旱轮作，是减轻或消除农业污染的有效措施。

4）客土深翻

污染土壤的排除，特别是重金属的土壤污染，在土壤中产生积累，阻碍作物的生长发育。防治的根本办法是彻底挖去污染土层，换上新土的排土与客土法，以根除污染物。但如果是地区性的污染，实际采用客土法是不现实的。

耕翻土层，即采用深耕，将上下土层翻动混合，使表层土壤污染物含量减低。这种方法动土量较少，但在严重污染的地区不宜采用。

5）采用农业生态工程措施

在污染土壤上繁殖非食用的种子、种经济作物或种属，从而减少污染物进入食物链的途径。或利用某些特定的动植物与微生物较快地吸走或降解土壤中的污染物质，而达到净化土壤的目的。

6）工程治理

利用物理（机械）、物理化学原理治理污染土壤，主要有隔离法，清洗法，热处理，电化法等，是一种最为彻底、稳定、治本的措施。但投资大，适于小面积的重度污染区。

近年来，把其它工业领域，特别是污水、大气污染治理技术引入土壤治理过程中，为土壤污染治理研究开辟了新途径，如磁分离技术、阴阳离子膜代换法、生物反应器等。虽然大多数处于试验探索阶段，但积极吸收、转化新技术、新材料，在保证治理效果的基础上降低治理成本，提高工程实用性，有着重要的实际意义。

结语

土壤中的重金属除了会通过植物吸收进而对生物产生毒害作用外，还会经由雨水淋滤及地表径流作用转移进入地表水系统，通过地表水和地下水的交互作用污染地下水体，进而对饮用水的安全构成威胁；土壤中的重金属还可能会缓慢的、微量的释放到空气中，对大气环境造成污染。土壤重金属污染是一个比较严峻的问题。开展土壤重金属的整治工作对社会、对人类意义重大。

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篇8

关键词： 环境污染 因子分析法 SPSS13.0软件 Matlab软件

1.问题重述及分析

随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日益突出，土壤重金属污染所带来的环境问题受到人们越来越多的关注。我们对某城市土壤地质环境进行了调查，将所考察的区域划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点取表层土进行编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。另一方面，按两公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。结合所给数据，给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度是本模型的主要任务。

2.基本假设

假设一：采样点的数据充分反映了该城市土壤表层的重金属污染状况。

假设二：引用的数据，均真实可靠，无误差。

假设三：忽略海拔对浓度分布的影响。

3.符号说明

：n个指标构成的样本空间；X′：X经过标准化后的数据；X：第i个样本的第j个指标值；X：j指标的均值；δ：j指标的标准差；RI：总潜在生态危害指数；E：单因子潜在生态危害指数；C：某一重金属元素i的污染系数；C：表层土壤中元素i的实测含量；C：土壤元素的背景值；T：单个污染物的毒性系数。

4.模型的建立与求解

4.1数据分析及处理

针对该区域采样点的表层土壤重金属元素的含量数据，应用统计数手段及SPSS处理软件采用因子分析法对样本整体区域进行分析，结合分析结果进行Matlab制图，得出各元素在该区域内的空间分布。

研究采用多元统计数学方法之一的因子分析，它根据多个实测变量之间的相互关系，运用数学变换将多个变量转换为少数几个线性不相关的综合指标，从而简化数据处理，其目的在于对大量观测数据用较少的代表性的因子来说明众多变量所提取的主要信息，提出多个变量间的因果关系。因子分析在成因、来源问题研究上是一种非常有效的数学方法，可以用它解决很多环境问题。

4.2模型建立

因子分析过程步骤如下。

（1）原始数据的标准化，标准化的公式为X′=(X-X)/δ，其中X为第i个样本的第j个指标值，而X和δ分别为j指标的均值和标准差。标准化的目的在于消除不同变量的量纲的影响，而且标准化转化不会改变变量的相关系数。

（2）计算标准化数据的相关系数阵，求出相关系数矩阵的特征值和特征向量。

（3）进行正交变换，使用方差最大法。其目的是使因子载荷两极分化，而且旋转后的因子仍然正交。

（4）确定因子个数，计算因子得分，进行统计分析。

4.3模型求解

对该城区土壤地质环境重金属元素含量的数据标准化处理后，经SPSS13.0统计软件进行因子分析，可得出以下结果：Cr和Ni的相关性最好，相关系数最大，为0.716，其次为Pb和Cd，相关系数为0.660，以下依次是Cr和Cu，Pd和Cu的相关性较好，相关系数分别为0.532和0.520，Ni和Cu的相关系数为0.495，Pb和Zn相关系数为0.494，其他元素之间的相关系数相对较低。从成因上来分析，相关性较好的元素可能在成因和来源上有一定的关联。

因子分析的关键就是利用相关系数矩阵求出相应的因子的特征值和累计贡献率，用SPSS13.0统计软件计算可得出。

特征值和累计贡献率

在累积方差为93.156％（＞90％）的前提下，分析得到6个主因子，可以看到6个主因子提供了源资料的93.156％的信息，满足因子分析的原则，而且从上表可以看出旋转前后总的累计贡献率没有发生变化，即总的信息量没有损失。

为了更好地进行分析、评价，利用因子分析所得到的6个因子经过方差极大正交旋转后的城市表层土壤单点样样本在六个主因子上的得分可作出各个因子在空间分布的等值线图，能更直观地说明各个元素在空间平面上的分布特征。

4.4潜在生态危害评价

潜在生态危害评价是瑞典学者Hakanson建立的一套应用沉积学原理评价重金属污染及生态危害的方法。该方法不仅能够反映多种环境污染物的综合影响（用总潜在生态危害指数RI表示），而且能反映某一污染物的影响（用单因子潜在生态危害指数表示），并量化其潜在危害程度。根据RI和结合参考值，计算出8种重金属元素的毒性系数分别是：As=10，Cd=30，Cr=2，Cu=5，Hg=40，Ni=10，Pb=5，Zn=1。

参照重金属污染潜在生态危害指标与分级关系表可得各重金属在各城区内的危害程度。

从因子分析中，得出因子1和因子2可能为该市土壤重金属污染的最重要的污染源，可能对该市重金属污染的影响最大，因子3也对该市重金属污染有重要影响。结合潜在生态危害评价模型中关于E值和的RI的比较，得出Hg对整个市区的污染为最重要的。

由潜在生态评价模型可以看出因子2（Pb和Cd）对整个城市的污染程度仅次于Hg，而由各个因子在空间分布的等值线图中可以看到因子2呈带状分布污染比较严重，而最高污染程度主要分布在生活区。因子2污染的主要原因生活区居民生活的垃圾排放及废弃物等，其周围伴随有的工业区，说明工业的三废处理是因子2污染的主要原因。

其他重金属Cu Zn Ni Cr As均集中在工业区这表明由于工业排放导致工业区土壤重金属污染较为严重。

5.总结及建议

在城市的重金属污染物中Hg对环境的污染最为严重，且出现在交通区。因此，交通区附近可能有燃煤的电厂、电镀Hg的工厂或者是有色金属工业等工厂。所以，我们必须寻找处理工厂Hg污染问题的解决方法，可以通过用化学方法制出沉淀剂，然后建立实时监测点来检测Hg的浓度，一旦发现Hg的浓度超标时，就使用沉淀剂使Hg沉淀，并进行回收利用；也可以通过罚款、停产整改等制度对一些重污染企业进行惩治。其次，在生活中，破碎的灯管、劣质化妆品和煤中都含有Hg。所以，应该注意对生活垃圾的分类处理避免随意倾倒垃圾造成重金属污染，居民应该尽可能地使用清洁能源，减少煤的燃烧。

参考文献：

［1］Hakanson L An ecobgical risk index for aquatic pollution corrtrol a sedinen to logical approach［J］.Water Research 1980.14（8）：975-1001.

［2］US Environ ental Protection Agency.Exposure Factors Handbook［S］.EPA/600/P-95/002，1997：104-126.

篇9

关键词：矿区；重金属污染；修复；土壤

中图分类号：F124.5 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）18-0286-02

引言

中国是世界上重要的重金属矿区之一，分布着大量的优质重金属矿，丰富的重金属资源为中国国民经济的健康稳定发展提供了资源保障。然而，长期以来在重金属矿区开采的过程中，由于开采技术、资金缺乏及管理方面等原因，对矿区周围的土壤与环境造成了严重影响，从而引发了大量的生态环境问题。

矿业废弃地一般都含有大量的重金属，这些废弃地以尾矿和废弃的低品位矿石的重金属含量最高。重金属通过地表生物地球化学作用释放和迁移到土壤及河流中，而这些受重金属污染的水又通过灌溉方式进入农田，并通过食物链进入人体，从而对矿区附近居民的健康和生存环境构成严重威胁 [1]。通常情况下，有色金属矿区附近的土壤中，铅、铜、锌含量分别为正常土壤中含量的 10～40倍、5～200倍、5～10 倍 [2]。

一、矿区土壤重金属污染现状

铅锌矿区重金属污染现状越来越严重，已经损害了人民的群众健康。如在20世纪60年代，日本曾发生的第二公害病―骨痛病，便是由于食用被镉废水污染了土壤生产的“镉米”所致。王新等对辽宁省铁岭柴河Pb―Zn矿区的土壤一岩石界面的重金属行为特性进行了研究，结果表明该矿区土壤Cd、Pb、Zn元素含量分别是当地背景含量的11倍、4.5倍、3倍，大大超过了当地背景含量水平；Cd作为制约当地农业用地的限制性元素，超过国家土壤环境质量标准5.8倍；矿区附近玉米中Pb、Cd含量分别是国家食品卫生标准16～21倍、5.7～9.7倍[3]。湖南省由于有色金属矿山开采引起的Pb、Cd、Hg、As等重金属污染，受污染面积达2.8万km2，占全省总面积的13%。部分地区土壤中Pb、Cd、Hg、As高出正常值数倍至数百倍，从而出现了地方病。王莹以上虞某废弃铅锌尾矿山为研究对象，研究了土壤中重金属含量及污染状况，结果表明：尾矿山周边各采样点土壤 As、Zn、Pb 和 Cu 平均含量为 328 mg.kg-1、1 760 mg.kg-1、2 708 mg.kg-1和 287 mg.kg-1，均超过土壤环境背景值，各元素含量变异强度为：As>Pb>Cu>Zn[4]。

二、矿区土壤重金属修复技术

重金属是农业环境和农产品的一个重要污染物质。对土壤重金属污染的修复技术常用的有物理修复和化学修复。物理修复主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤―植物系统产生的毒害。化学修复就是向土壤投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、沉淀作用，以降低重金属的生物有效性。但由于重金属元素在环境中具有相对稳定性和难降解性，至今仍未找到可供大面积应用的重金属污染治理方法。

近年来出现的植物修复，具有投资和维护成本低、操作简便、不造成二次污染、具有潜在或显在经济效益等优点，并且其更适应环境保护的要求，因此越来越受到高度重视。植物修复是一种经济、有效且非破坏性的修复技术，主要利用自然生长或遗传培育植物对土壤中的污染物进行固定和吸收。通常包括：植物提取，即植物对重金属的吸收。目前已发现有400 多种植物能够超积累各种重金属，一些超积累植物能同时积累多种重金属，如羊蕨属植物和具有富重金属性的苋科植物对土壤中重金属的吸收率达到 100%。蒋先军等的研究发现，印度芥菜对Cu、Zn、Pb 等中等污染土壤具有良好的修复效果[5]。有证据表明，柳树和白杨能从土壤中去除一定量的重金属，净化低污染的土壤；植物挥发，即通过植物使土壤中的某些重金属（如Hg2+）转化成气态（HgO）而挥发出来；根际过滤，即利用植物根系过滤积淀水体中的重金属；植物稳定，即利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害的物质。有研究发现，树木可以存活并生长于含有较高浓度的多种重金属污染的土壤上。经监测，桦树和柳树的一些树种可以耐受铅和锌[6]。

结论与展望

矿区土壤的重金属污染是矿区所面临的重大生态环境问题，具有自己独有的特征，在治理的过程中应因地制宜地选择恰当的治理方式。

物理、化学等方法对于矿山土壤的修复存在耗能、耗钱、对土壤结构损害较大等缺点，从保护生态环境出发，这些方法均对矿山生态环境的恢复作用不明显，而植物修复成本较低，可以稳定土壤、控制污染、改善景观、减轻污染对人类的健康威胁，所以在修复矿山土壤重金属污染的过程中，越来越多的国家选择使用植物修复技术。近年来，中国金属矿业迅速发展，所造成的重金属污染日益加剧，植物修复技术的研究更具有广阔的市场，并逐步走向商业化，同时中国有广袤的国土、丰富的资源、复杂多样的地理条件，蕴藏着大量超富集植物，为中国开展有关植物修复技术的研究提供了良好的基础。

参考文献：

[1] 郑奎，李林.中国铅锌矿区的重金属污染现状及治理[J].安徽农业科学，2009，（30）.

[2] 薛强，梁冰，刘晓丽.有机污染物在土壤中迁移转化的研究进展[J].土壤与环境，2002，（1）：90-93.

[3] 王新，周启星，任丽萍.矿区农产品质量及土壤─岩石界面重金属行为特性的研究[J].农业环境科学学报，2004，（3）：459-463.

[4] 王莹，赵全利，胡莹，等.上虞某铅锌矿区周边土壤植物重金属含量及其污染评价[J].环境化学，2011，（7）.

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关键词：泉州湾；河口湿地；重金属污染；污染评价

中图分类号：Q958.116 文献标识码：A 文章编号：

河口湿地作为重要的生态系统类型，沉积物中的重金属是水环境污染的指示者，能明显地反映水体被重金属污染的程度[1-3]。作为重金属的源和汇，沉积物对于水体中重金属含量的分布和变化有重要作用，因此，沿岸海域沉积物在重金属污染评价中至关重要[4-7]。泉州湾是福建省的重要的沿海城市及水产养殖海域，作者于2005年10月对该海域环境质量进行了调查，并对表层沉积物中重金属的含量与分布进行分析，对污染状况进行了评价，为今后泉州湾的保护及发展提供了科学的依据。

1 材料与方法

1.1采样站位布设

研究区域包括从惠安县秀涂至石狮市石湖内侧连线以内的泉州湾河口湿地，位于 24°51′21″~24°48′50″N，118°46′30″~118°46′50″E。在图1中，标明了7处本次研究的采样地点：西滨(1#)、陈埭(2#)、后渚大桥东(3#)、后渚大桥西(4#)、秀涂(5#)、蚶江(6#)及东海(7#)。3#站位和4#站位分别在洛阳江的两侧，2#和7#位于晋江两侧。

图1.泉州湾沉积物采样站位布设图

Fig.1 Location of sediment sampling stations in Quanzhou bay

1.2 样品采集

沉积物样品采集按照《海洋监测规范》的要求，在划定50×50cm的采样区域内，选用梅花分布式对泉州湾滩涂进行采集样品。用塑料铲采集了7个深度0~5 cm的表层沉积物样品。

1.3样品处理与分析测定

沉积物样品低温烘干，研磨过100目尼龙筛。采用等离子光谱法（ICP）测定样品中的Zn、Cu、Cd、Pb等重金属含量。仪器为Agilent7500i系列电感耦合等离子光谱仪。

2 重金属沉积

由表1得出，表层沉积物中总的重金属含量在2#、4#和7#站位含量高，在3#和5#站位含量较低，站位1#的重金属Pb和Cd的含量高于其他站位，而Zn和Cu的含量却低于其他站位。按站位的分布情况进行分析，Cd、Cu、Pb、Zn等4种重金属在晋江、洛阳江、陈埭镇及西滨镇等入海处含量较高，而位于湾口的秀涂位点含量最低，滩涂重金属陆源输入特性明显；各

表1 表层沉积物重金属含量（μg/g，干重）

Table 1 Concentrations of heavy metals in surface sediments（μg/g，DW）

站位表层沉积物中四种重金属含量呈现类似变化趋势。可以初步推断，Cd与Pb、Zn与Cu分别具有同源性，Cd、Pb主要来源于沿岸的电子行业，Cu、Zn则主要来源于五金电镀业[7]。

按照国家《海洋沉积物质量》中的一类标准进行评价，该地区表层沉积物中1#处Cd含量超标，Cu在7#超标，Pb、Zn含量均能达到相应标准。测得的Cu、Pb、Cd、Cr、Hg含量的平均值分别为23.32mg/kg、27.47mg/kg、0.24mg/kg、17.7mg/kg、0.060mg/kg。则Cr、Hg、Pb、Zn的含量均符合一类海洋沉积物质量标准。

洛阳江和晋江是泉州湾主要的入海河流，但晋江对泉州湾的重金属输入量要远大于洛阳江[2-3]。研究发现位于晋江海岸线河口湿地区的1#、2#、7#站位受重金属污染比较严重，尤其是1#站位，该采样点附近河水污浊发臭，岸线西滨、陈埭镇的工业企业较多，尤其是西滨镇内的易造成重金属污染的五金厂，造纸厂、电镀厂众多，工厂的工业废弃物和生活污水造成该地区重金属浓度较高。6#采样点蚶江有大片的河口湿地养殖区；5#采样点秀涂靠近外海，海水交换对重金属浓度有稀释作用，加上该地区工业发展相对较弱，所以四种重金属含量都最低。

3重金属潜在生态风险评价

目前国内外评价重金属污染普遍采用的方法主要有地质累积指数法[8]、 脸谱法[9]、沉积物富集系数法[10]、潜在生态风险指数法[11]等 。

本文采用瑞典学者Hakanson于1980年建立的一套应用沉积学原理评价重金属污染及生态危害的方法—潜在生态风险指数法是，计算公式如下：

(2)

式中，Csi为表层沉积物重金属浓度的实测值；Cni为计算所需的参比值；Cfi为某一重金属的污染系数；Tir为各重金属的毒性相应系数；Eir为单个重金属的潜在生态风险因子。

以工业化前全球最高背景值为参比值，评价结果见表2。由表2可以看出Cu、Zn、Cd、Pb四中重金属的Eir 均小于40，7个点的潜在生态风险指数RI均小于150的 ，由此可知泉州湾滩涂受Cu、Zn、Cd、Pb四种重金属污染潜在生态风险不高，然而Cd的污染相对比较严重，但还未构成显著的潜在生态风险。

表2 潜在生态风险评价结果

Table2Result of potential ecological risk assessment

表层沉积物中重金属含量总体上河口处和养殖区含量较高，由表1可以看出表层中沉积物重金属的含量一般顺序为Zn>Pb>Cu>Cd。由表2可以看出污染最严重的为西滨，此处位于养殖区，污染主要来自水产养殖，同时地区工业发达，受工厂所排污水的影响也较重。7#、4#、3#处在海洋与河流的交汇处，污染主要来自两岸的农业及工业排水。

4 结 论

（1）泉州湾河口湿地表层沉积物中除Cd、Cu分别在西滨和东海点位超标外，其他均符合国家《海洋沉积物质量》中的一类标准限值。泉州湾河口湿地重金属来源具有明显的陆源输入特征，Cd、Cu、Pb、Zn等4种重金属在入海处含量较高，在湾口处含量最低。

（2）通过运用潜在危害生态指数法评价发现Cd、Cu、Pb、Zn四中重金属的Eir 均小于40，7个点的RI均小于150，由此可知泉州湾河口湿地受Cu、Zn、Cd、Pb四种重金属的污染并不严重，存在其他重金属的污染可能。

参考文献：

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[3] 袁建军, 谢嘉华. 泉州湾海洋生态环境质量评价[J].福建境,2002, 19(6): 45-46.

[4] 丁振华,贾洪武,刘彩娥,等.黄浦江沉积物重金属的污染及评价[J]. 环境科学与技术, 2006, 29(2):64-66.

[5] 王燕萍，高梦南，陈丰等.微波消解氢化物-原子荧光光谱法测定农产品产地土壤中的痕量汞[J].淮阴师范学院学报，2005, 4（1）:54-56.

[6] 国家海洋局. GB 18668-2002海洋沉积物质量. 北京：中国标准出版社，2002，1-3.

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[9] 刘文新，栾兆坤，汤鸿霄.应用多变量脸谱图进行河流与湖泊表层沉积物重金属污染状况的综合对比研究[J].环境化学，1997, 16 (1) ：23-29.