土壤重金属

作为国土资源大调查重要成果及全国土壤污染状况调查专项，全国多目标区域地球化学调查项目也已发现局部地区土壤污染严重。如长江中下游某些区域普遍存在镉、汞、铅、砷等异常。城市及其周边普遍存在汞铅异常，部分城市明显存在放射性异常。湖泊有害元素富集，土壤酸化严重。

研究证实，镉、汞等重金属元素与人类污染存在密切关系。重金属元素在土壤表层明显富集并与人口密集区、工矿业区存在密切相关性。与1994－1995年的采样相比，土壤重金属污染分布面积显著扩大并向东部人口密集区扩散。

据介绍，从1994年开始，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所等机构就对全国土壤51个化土壤重金属的污染 学元素进行监测，1999年开始对中国东部农田区54个化学元素进行填图，2008年又开始建立覆盖全国的地球化学基准网，对含78种元素的土壤81个化学指标进行探测。数据显示，重金属等污染物指标在大的流域及局部工矿业和农业区上升较快。

地质学家指出，土壤一旦被污染，通过自净能力完全复原周期长达千年。为了人类健康，必须持续加大对污染行为监管和惩治力度。对已被污染土地，要把污染源搞清楚并加以切断。土壤污染物不仅有重金属，还有大量有机污染物。国土、地质、环境、水利等部门要通力合作为大地“排毒”。2100433B

土壤重金属的污染 据了解，中国正建立涵盖81个化学指标（含78种元素）的地球化学基准网：以120万图幅为基准网格单元，每一个网格都布设采样点位，每个点位都采集一个深层土壤样品和一个表层土壤样品。深层样品来自1米以下，基本代表未受人类污染的自然界地球化学背景；表层样品来自地表25厘米以浅，是自然地质背景与人类活动污染的叠加。用表层含量减去深层含量，即得出重金属元素“人类污染图”。

土壤中重金属元素主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。在自然因素中，成土母质和成土过程对土壤重金属含量的影响很大。而在各种人为因素中，工业、农业和交通等来源引起的土壤重金属污染所占比重较高。

1．自然来源

土壤是由岩石风化而来，不同的岩石含有各种重金属元素，成土母岩的化学元素决定了土壤中化学的最初含量，影响着土壤中重金属元素的环境背景值：同时母岩在形成土壤过程中的影响因素也影响着土壤中的重金属含量，如抗风能力强的石英质岩石对发育于其上的土壤中重金属含量起控制作用，然而抗风能力弱的碳酸盐类岩石对其上发育的土壤中重金属含量控制作用则不强。大气中重金属降尘也是影响土壤中重金属含量的主要自然因素之一。火山爆发、森林火灾、海浪飞溅、植被排出、风力扬尘等过程使很多重金属尘浮于空中。空气中的重金属元素部分被植物吸收，部分通过尘降进入水体、土壤。在自然界中土质污染也影响着土壤重金属的含量。在岩石圈深部，由于岩浆作用、质变作用等复杂的地球化学过程可能形成重金属富集的工业矿床，在矿床附近矿化地层发育的土壤，由矿床流出的富含重金属的地下水流动过程中形成的分散晕上发育的土壤，及以被搬运的矿化物质为母岩所发育的土壤重金属含量往往异常的高。

2．人为因素造成的土壤重金属污染

随着人类社会工农业现代化、城市化的发展，人为因素造成土壤重金属污染是当今世界越来越不容忽视的环境问题。重金属多为有色金属，在人类生产、生活各方面应用广泛，同时也伴随着重金属的严重环境污染。有色重金属矿床的开发冶炼是向环境中排放重金属最主要的污染源。通过“三废”向环境中排放重金属的工矿企业，如：采矿、选矿、冶金、电镀、电工、染料、纺织、炼油等。

由于这些污染源大多是点性污染源，故对土壤环境来说是不均匀污染，在局部地区土壤重金属污染可能相当严重。随着城市化的发展和市内工业、交通排放各种废弃物的增多，城市土壤中重金属含量显著增加，其中以汞和铅最为突出。随着人为活动向大气中排放的重金属污染物的增多，通过沉降重金属污染土壤也表现得越来越严重，特别是化石燃料的燃烧，如：燃烧释放的汞占人为释放量的57%～71%；燃煤、燃油向大气输入镍占人为释放量的60%～78%；由于汽车使用的汽油中加入抗爆剂——四甲基铅和四乙基铅，故在汽车尾气中排放的铅含量为20～50ug/L。在农业中，农药、化肥、污泥的施用，污水灌溉，也是加剧土壤重金属污染的主要途径之一。在化肥中，其原料矿石本身的杂质及生产工艺流程的污染使其重金属的含量颇高，如：有的过磷酸钙肥料中的镉和砷含量较高，据广州市磷肥和石灰测定结果，镉含量为2～3mg/kg，砷含量为60～80ng/kg，汞含量为l～2ng/kg。在农药中以含汞、砷和铅的较多，如：含有机汞制剂有赛力散、西力升等，含有机砷制剂有稻脚青、苏农6401，含砷铅的砷酸钳、亚砷酸铅等，含其他重金属的农药有代森铅等。故长期施用化肥、农药可使土壤遭受重金属污染。

在土壤中一般不易随水淋溶，不能被土壤微生物分解；相反，生物体可以富集重金属，常常使重金属在土壤环境中逐渐积累，甚至某些重金属元素在土壤中还可以转化为毒性更大的甲基化合物，还有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。重金属对土壤环境的污染与水环境的污染相比，其治理难度更大．污染危害更大。

治理土壤重金属污染的途径主要有两种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定．降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是从土壤中去除重金属。围绕这两种治理途径，已提出各自的物理、化学和生物的治理方法。

1.汞污染的防治主要有以下措施：

（1）对土壤进行灌溉和施肥时，要严格控制使用汞含量高的污水和污泥。

（2）对已受汞污染的土壤，可施用石灰-硫磺合剂，其中硫是降低汞由土壤向作物迁移的一种有效方法。在施入硫以后，汞即被更牢固地固定在土壤中。

（3）施用石灰以中和土壤的酸性，可降低作物根系对汞的吸收。当土壤pH提高到6.5以上时，可能形成碳酸汞、氢氧化汞或水合碳酸汞等汞的难溶化合物。另外，钙离子能与任何微量的汞离子争夺植物根系表面的交换位，从而降低汞向作物内的迁移。

（4）施入硝酸盐，可使土壤内汞化合物的甲基化过程减弱，因高浓度的硝酸盐能抑制甲基化微生物的生长，从而减少汞向作物体内的迁移及毒害。

（5）施用磷肥，由于汞的正磷酸盐比其氢氧化物或碳酸盐的溶解度小，所以施用磷肥也是降低土壤中汞化合物毒害作用的一种有效办法。

2.镉污染的防治

土壤镉污染的防治对策重点在于防，而不在于治。因为进入土壤中的镉，由于土壤的强吸附作用，常常积累于土壤表层，而很少发生输出迁移，也不可能像有机污染那样可能发生降解作用。主要对策如下：

（1）采用客土法或换土法，使高背景或污染区土壤中镉的浓度下降，但这种措施的经济支出太高，故只适用于小面积严重污染土壤的治理。

（2）在土壤中加入石灰性物质，提高土壤环境的pH，使镉生成不易被植物吸收的Cd（OH）₃或CdCO₃沉淀，此法较适合在旱田条件下使用。

（3）在土壤中使用促进还原的有机物，使土壤中的镉与土壤中的硫生成CdS沉淀。

（4）在土壤中施加磷酸盐类物质，使之生成磷酸镉沉淀，在水田条件下更重要。

（5）种植富集镉的植物如苋科植物，以吸收污染土壤中的镉，但应注意植物残体的处理。

3.铅污染的防治

铅在土壤中的迁移性较差，进入土壤中的铅主要累积于土壤表层。土壤中铅的污染主要是通过空气、水等介质形成的二次污染。对于已污染的土壤，应根据污染程度及土地利用类型，采取相应的治理措施，主要措施如下：

（1）采取客土法或换土法，有效的改善或消除铅污染。

（2）种植某些非食用但可富集铅的植物，以逐渐降低土壤中铅的污染程度。

（3）提高土壤的pH，当pH>6时，重金属离子很易被黏土矿物吸附而阻止植物对铅的吸收。

（4）在铅污染的土壤中施用钙、镁及磷肥等改良剂，以降低土壤中铅的活性，减少作物对铅的吸收。

4.铬污染的防治

（1）在Cr³ 污染的土壤中，施用石灰石、硅酸钙或磷肥等调节土壤呈微碱性，使铬形成Cr(OH)₃状态而加以固定，可减少铬对作物的危害。

（2）施用有机肥，使土壤处于还原环境，有效减轻或消除六价铬对植物的危害。 另外，有机肥能够通过吸附作用．降低六价铬对植物的毒害

（3）选择种植非食用植物，利用植物累积铬的作用净化污染的土壤。

（4）实行水旱轮作是轻度铬污染的有效改良措施。水旱轮作使土壤pH增高，EC值下降，有利于铬的吸附固定．从而降低土壤中铬的含量。

5.砷污染的防治

（1）施加砷的吸附剂，提高土壤对砷的吸附能力，降低砷的活性，从而避免砷害。

（2）在土壤中施加硫粉，降低土壤pH，加强土壤排水，可提高土壤固砷的能力，降低砷的活性，从而避免砷害。

（3）在土壤中施加各种铁、铝、钙和镁的化合物，可使砷生成不溶性物质而加以固定从而降低砷的活性。

（4）采用客土、深耕，利用增加低砷土壤的手段，稀释含砷土壤中的砷含量，降低砷的污染。 2100433B