重金属污染的空间分布规律研究现状分析

2017-04-06

福建质量管理 2017年12期

(成都理工大学四川成都 610059)

重金属污染的空间分布规律研究现状分析

宋岳庭任琴

(成都理工大学四川成都610059)

我国在土壤重金属污染及评价方面已经做了大量的研究,但从对土壤重金属的空间分布规律、来源特征及累积趋势的研究来看,总体上还较为薄弱。由于土壤重金属污染是一个长期逐步积累的动态过程,重金属污染受土壤母质和人为活动等多方面因素的影响,如何能够较准确地探明土壤重金属的含量状况、分布特征及污染来源,预测其富集趋势,成为了土壤重金属污染研究急待解决的关键问题。

一、研究意义

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，致使土壤中重金属元素的含量超过背景值，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。众所周知，土壤中的重金属对于植物来说是一个很严重的问题，因为植物在吸收水分的同时，通过蒸腾作用会把重金属富集在植物体中，而通过化学链，生物链，重金属最终会进入人体，危害健康。

国内的某些工业城市矿山开采、冶炼、橡胶生产、染料、印刷、陶瓷十分发达，这些行业会造成土壤的重金属富集，土壤重金属空间格局的研究有利于指导农业生产的合理布局，降低土壤重金属通过食物链进入动物圈和人类的危害。分析土壤重金属的污染现状及其空间变异规律，对土壤重金属污染所产生的风险评价和预测预警，对于德州市庆云县的农业可持续发展提，具有重要的理论和实践意义。

二、重金属污染特点

土壤重金属污染(heavy metal pollution of the soil)是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值的现象。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大[1]。

镉可造成公害病骨痛病。镉对土壤的污染﹐主要通过两种形式﹐一是工业废气中的镉随风向四周扩散﹐经自然沉降﹐蓄积于工厂周围土壤中﹐另一种方式是含镉工业废水灌溉农田﹐使土壤受到镉的污染环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，通过食物链富集在其它生物休内，进而通过食物、水、吸烟或其他途径，进入人体，当镉的浓度达到一定程度时，就会发生镉中毒。

每公斤土壤含镉量为 0.01—2毫克，平均值每公斤为0.35毫克[1]。炼铝厂附近及其下风向地区土壤中含镉浓度很高，造成土地荒废。含镉废渣堆积，使镉的化合物进入土壤和水体。磷肥的施用面广而且量大，所以，从长远来看，土壤、作物和食品中来自磷肥和某些农药的镉，可能会超过来自其他污染源的镉。通过动态淋溶实验，研究了外源可溶性重金属镉(Cd)在土壤中的迁移，结果表明81.3%的外源Cd吸附在0-10cm土层[2]。

锌污染主要污染源有锌矿开采、冶炼加工、机械制造以及镀锌、仪器仪表、有机会合成和造纸等工业的排放。汽车轮胎磨损以及煤燃烧产生的粉尘、烟尘中均含有锌及化合物，工业废水中锌常以锌的羟基络合物存在[3]。

铅对环境的污染，一是由冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业，尤其是来自有色金属冶炼过程中所排出的含铅废水、废气和废渣造成的。二是由汽车排出的含铅废气造成的，汽油中用四乙基铅作为抗爆剂(每公斤汽油用1～3克)，在汽油燃烧过程中，铅便随汽车排出的废气进入大气。世界上已有两亿多辆汽车，每年排出的总铅量达40万吨，成为大气的主要铅污染源。

三、国内研究现状

宋伟对全国范围内耕地土壤重金属污染研究得出8种土壤重金属元素中，镉污染概率最大，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生镍，汞，砷，铅土壤污染，但是锌，镉，铜元素发生污染的概率较小。

柳云龙利用单因子指数法和内梅罗综合指数法对上海城市土壤重金属污染进行评价，研究土壤重金属之间表现为复合污染.认为土壤重金属污染城郊乡村梯度差异明显，城市土壤重金属空间分布工业化,城市化密切相关。

王学军与席爽应用克里格方法对北京东郊污灌土壤表层重金属含量进行了分析,并在此基础上进行了单因子与多因子评价,结果显示采样区的土壤属于轻度污染或无污染。徐贤铭利用地统计学方法对原阳县土壤表层重金属空间变异规律研究得出土壤 Cu,Zn,As,Cr在东西向均无明显变异，Cu,Zn,As的变异趋势相近。

樊霆等探讨了农田土壤重金属污染状况，论述了植物修复的机理和应用，提出了草本与木本联合修复，为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。仇荣等探讨了矿山及周边地区多金属污染土壤修复研究进展，提出今后的重点是开展分别以植物稳定和植物提取为核心的植物-微生物-化学联合修复机理研究及修复体系建设国外研究现状。

四、国外研究现状

Pfeiffer等人的研究提出：城市建成的时间与土壤重金属的累积程度有一定关系，城市人口的聚集区与其他区域相比重金属污染要严重的多。Bilos 等人指出植物中重金属的累积程度可以判别城市土壤是否遭受污染。Komai Y 研究表明：城市工业化程度越高，所辖区域土壤污染越严重。Bandhu等人的研究表明，外来的重金属元素有一部分赋存在大气颗粒物中，通过干湿降尘将提升土壤中重金属的含量。

国外研究进展由于土壤中不同重金属之间的相互关系在空间上表现出复杂的相关性与依赖性，对土壤重金属的空间分布及空间相关性和依赖性作定量化的描述相当困难。土壤重金属的空间变异研究是对土壤中重金属元素的起伏变化特征，趋势走向和不同方向的差异性等空间结构特征的探讨，它既是土壤化学特性空间变异性研究内容，又是土壤环境质量评价及重金属污染评价的基础。土壤重金属元素变异性的研究方法大致3种：时间序列分析法、随机方程法及地统计学法。自从地统计学引入到土壤研究中来后，克服了应用经典的地统计学方法在研究土壤性质空间变异性规律方面的不足，同时也大大推动了区域土壤重金属的研究，并逐渐成为一个热门的研究方向。