1土壤中重金屬污染源及其危害

1.1鎘

1.1.1土壤中鎘污染的主要來(lái)源

土壤及自然環(huán)境中的鎘污染主要來(lái)自人為活動(dòng)的排放,，可分為3個(gè)方面。

（1）在金屬冶煉,、電子工業(yè),、礦山開(kāi)采等重工業(yè)生產(chǎn)中,，廢氣中的鎘自然沉降進(jìn)入土壤、河流,。

（2）化工,、采礦影響城市生活產(chǎn)生的污水，用以農(nóng)業(yè)灌溉,，造成污染,。

（3）磷肥生產(chǎn)過(guò)程中，不溶態(tài)的鎘轉(zhuǎn)化為水溶態(tài),，有效性與毒性大大的提高，造成土壤鎘的積累,。

1.1.2鎘的作用機(jī)理及毒性

鎘在土壤中發(fā)生溶解,、凝聚、螯合等反應(yīng)生成不同形態(tài)的鎘,。其中,，以水溶交換態(tài)的有效性最強(qiáng)，最易被植物吸收,，進(jìn)而經(jīng)食物鏈被人體吸收,。鎘中毒對(duì)肺功能和腎臟功能造成嚴(yán)重?fù)p害。長(zhǎng)期生活在鎘污染區(qū)將會(huì)導(dǎo)致骨頭脆化,、骨質(zhì)疏松,、腰椎、脊柱畸形,。

1.2鉛

1.2.1土壤中鉛污染的主要來(lái)源

土壤中鉛的來(lái)源是母質(zhì)和礦物,，在風(fēng)化沉積過(guò)程中釋放鉛元素。人為的來(lái)源主要有3個(gè)方面,。

（1）含鉛廢氣和顆粒物隨著雨水沉降進(jìn)入土壤,，造成污染。

（2）廢棄鉛產(chǎn)品,。比如,，鉛酸電池、電纜包皮和建筑垃圾等處理不當(dāng),，造成污染,。

（3）含鉛污水用于農(nóng)業(yè)灌溉，造成耕層土壤鉛積累量顯著增加,。

1.2.2鉛的毒性

土壤中的鉛被植物吸收后,，通過(guò)食物鏈最終影響人體。除直接攝入鉛污染食品外,，鉛還可以通過(guò)皮膚接觸,，呼吸道途徑進(jìn)入人體,。鉛污染對(duì)人體健康的危害程度比較顯著。它的污染物中毒性很大,，且以神經(jīng)毒性為主的一種重金屬元素,。重金屬鉛對(duì)人體的骨髓造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng),、生殖系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等均有不同程度的損害,。研究表明，長(zhǎng)期受鉛污染的孕婦血鉛含量明顯高于正常孕婦,，而胎兒成活率和健康程度明顯低于正常胎兒,。

1.3汞

1.3.1土壤汞污染的來(lái)源

土壤汞的最基本來(lái)源是母質(zhì)風(fēng)化。其汞元素的含量直接決定著土壤的汞含量,。進(jìn)入土壤的外源汞主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)和城市生活的“三廢”排放,。其中，含汞廢氣通過(guò)大氣沉降進(jìn)入土壤,。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,，使用的含汞肥料、農(nóng)藥也是重要來(lái)源,。

1.3.2汞的毒性

元素汞不能被人體消化系統(tǒng)吸收,，即使誤服也可很快排出。汞的氧化物會(huì)造成輕微腹瀉,，大多數(shù)人無(wú)臨床癥狀,。

2重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)

2.1概述

目前，重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)基于2種思路：（1）把重金屬污染物活化,，并從土壤中移除,。（2）盡可能將重金屬污染物穩(wěn)定在土壤中，減少遷移,。

2.2物理修復(fù)技術(shù)

物理技術(shù)包括排土,、客土、深耕,、淋洗,、電解和熱處理法等措施。排土,、換土,、去表土、客土等一般被認(rèn)為是治理土壤重金屬污染的根本途徑,。但是,，工程量較大。深耕是通過(guò)上下翻動(dòng)土壤,，使得表土中的重金屬含量降低,。

（1）淋洗法是把土壤中的重金屬提取到淋洗劑中,，進(jìn)而移除土壤中的重金屬。

（2）電解法是在污染土壤中插入電極,，調(diào)節(jié)土壤的pH,。重金屬通過(guò)土壤溶液向兩級(jí)富集，進(jìn)而去除重金屬離子,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,，在粘土內(nèi)鉛離子、鉻離子等的去除率可以達(dá)到90%以上,。

（3）熱處理法是通過(guò)人工升溫或降壓,，使得重金屬元素及其化合物揮發(fā)而得以去除。在何姍姍等的汞污染修復(fù)研究中,，熱處理去除汞的效率一般在50%以上,，有時(shí)也可達(dá)到90%。

2.3化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要使用改良劑和化學(xué)淋洗法等,。改良劑的機(jī)理是穩(wěn)定固化重金屬。通過(guò)向污染土壤中投入改良劑,，調(diào)節(jié)土壤pH,，使土壤重金屬發(fā)生吸附、螯合,、沉淀及其他氧化還原反應(yīng),，從而降低重金屬元素的有效性或使之以毒性較低的價(jià)態(tài)存在，實(shí)現(xiàn)固化,、穩(wěn)定化?，F(xiàn)在生產(chǎn)實(shí)踐中常用的改良劑有石灰、磷酸鹽,、碳酸鈣,、硅酸鹽等。其中,，以磷酸鹽為改良劑是目前減少汞有效性和溶解性研究最徹底的方法,。席歡等的研究，是向鉛污染潮土中加入蜂窩煤灰渣,，并分析土壤性質(zhì)的變化,，發(fā)現(xiàn)土壤有效磷含量上升，有效鉛含量降低,，pH值升高,，這可能是由于蜂窩煤灰渣本身的pH值較高?；瘜W(xué)淋洗法采用生物或化學(xué)溶劑作為淋洗劑,，將污染土壤的重金屬溶解后再分離,，即達(dá)到修復(fù)土壤的目的。唐敏等在砷污染土壤研究中,，采用檸檬酸作為砷淋洗劑,。結(jié)果顯示，土壤砷的去除率最高可達(dá)70%以上,。

2.4生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)包含植物修復(fù),、動(dòng)物修復(fù)、微生物修復(fù),。

2.4.1植物修復(fù)

植物修復(fù)是將特定的重金屬耐受性的植物種植在被污染的土壤上,，污染重金屬被吸收到植物中富集，收獲后達(dá)到修復(fù)土壤的目的,。植物修復(fù)技術(shù)根據(jù)作用機(jī)理不同,，還可進(jìn)一步分為植物穩(wěn)定、植物提取和植物揮發(fā),。

（1）植物穩(wěn)定是起植物根系的吸附和根系分泌物的沉淀作用,，可有效降低污染土壤中重金屬的有效性，并阻止其通過(guò)地下水和食物鏈途徑危害人體,。

（2）植物提取能夠吸收有毒金屬污染物,，運(yùn)輸?shù)街参锏那o葉中儲(chǔ)存起來(lái)，收獲后即達(dá)到修復(fù)土壤的目的,。目前世界上發(fā)現(xiàn)的超積累植物接近500種,，研究較多的有蜈蚣草對(duì)砷的富集，景天對(duì)鋅的富集,，苜蓿對(duì)銅的富集,，向日葵對(duì)鎘的富集等。邢維芹等的研究中,，在鉛污染貧磷潮土上種植黑麥草并補(bǔ)施磷肥進(jìn)行土壤修復(fù),，結(jié)果顯示，種植黑麥草增加了土壤的鉛有效性,；施加磷肥促進(jìn)植物生長(zhǎng),，降低土壤鉛含量。

（3）植物揮發(fā)是通過(guò)種植一些植物,，促進(jìn)土壤中的重金屬污染物轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)的狀態(tài),。一般是通過(guò)植物根系分泌物、根際微生物與重金屬反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的,。

2.4.2動(dòng)物修復(fù)

某些低等動(dòng)物特別是土壤小動(dòng)物,，對(duì)重金屬具有耐受性，利用動(dòng)物的這個(gè)特性吸收土壤中的重金屬,，達(dá)到土壤修復(fù)的目的,。根據(jù)高巖等的研究,，對(duì)于砷污染土壤，蚯蚓具有一定的吸收修復(fù)能力,。

2.4.3微生物修復(fù)

微生物憑借自身生化反應(yīng)被用以重金屬污染土壤的修復(fù),，具體通過(guò)吸附、沉淀,、甲基化等反應(yīng)進(jìn)行,。目前，可用于重金屬吸附的微生物有細(xì)菌,、絲狀真菌,、酵母和藻類(lèi)等。生物沉淀,、甲基化反應(yīng)作用于重金屬離子,，使之轉(zhuǎn)化為低毒或無(wú)毒價(jià)態(tài)。微生物的分泌物也可以與重金屬離子結(jié)合反應(yīng),，產(chǎn)物為穩(wěn)定的沉淀或絡(luò)合物,，有效減弱了重金屬毒性。微生物影響植物根際環(huán)境,，增強(qiáng)植物根系對(duì)重金屬的吸附,、轉(zhuǎn)化和積累，也可達(dá)到修復(fù)土壤的目的,。相比于其他修復(fù)技術(shù)，微生物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)在于：不破壞土壤環(huán)境,、操作簡(jiǎn)易,、成本低等。但微生物的活性易受土壤的環(huán)境影響,，且不同微生物的修復(fù)效果存在差異,，都限制了微生物修復(fù)技術(shù)的推廣應(yīng)用。