农业环境科学学报2012,31(6):1089-1096Journal of Agro-Environment Science
摘要：采用盆栽试验及连续浸提形态分级方法，研究了Cd 和Pb 在土壤中的形态分布规律及其对油菜的生物有效性的影响。结
果表明，当土壤受外源Cd/Pb 污染后，重金属的形态分布特征发生了变化，以可交换态（EXC ）响应最大，Cd 、Pb 的赋存形态分别以碳酸盐结合态（CAB ）、铁锰氧化态（FMO ）和碳酸盐结合态（CAB ）为主；一定浓度范围内的Cd/Pb 复合胁迫能促进油菜的生长，油菜根系和茎叶的Cd 、Pb 含量均随着Cd/Pb 复合胁迫水平的升高而持续增加。茎叶中的Cd 含量远远高于根系，Pb 含量反之。油菜可将更多的Cd 从根系转移至茎叶，
而将更多的Pb 滞留在根系中；对油菜根系吸收Cd 最重要的形态为可交换态（EXC ）和碳酸盐结合态（CAB ），而对茎叶吸收Cd 以及油菜吸收Pb 贡献最大的则为碳酸盐结合态（CAB ）。关键词：镉；铅；形态分布；化学形态；生物有效性中图分类号：X833
文献标志码：A
文章编号：1672-2043(2012)06-1089-08
干旱区绿洲土壤Cd/Pb 复合污染下重金属形态转化与生物有效性
周
婷，南忠仁*，王胜利，武文飞，廖
琴，王
宁
（兰州大学西部环境教育部重点实验室，兰州大学资源环境学院，兰州730000）
Speciation and Bioavailability of Heavy Metals Under Combined Pollution of Cadmium and Lead in Arid Oasis Soils
ZHOU Ting,NAN Zhong-ren *,WANG Sheng-li,WU Wen-fei,LIAO Qin,WANG Ning
（MOE Key Laboratory of Western China ′s Environmental Systems,College of Resource and Environment Sciences,Lanzhou University,Lanzhou 730000，China ）
Abstract ：Pot experiment and Tessier sequential extraction were conducted to study the speciation of Cd and Pb forms and their bioavailabili －ty in rape （Brassica campestris L.）in the oasis soils.The results showed that after soil polluted by selected heavy metals,the distribution of their chemical forms changed in soil after pollution by Cd and Pb,and the largest response was exchangeable form of Cd.Cd existed mainly in carbonate-form,while Pb mainly in carbonate-form and Fe-Mn oxide bound form.The combined stress with Cd/Pb in a certain range could promote the growth of rape.Cd/Pb content in rape roots and shoots increased with increasing combined stress concentration in soils.Cd con －tent in stems and leaves was much higher than that in roots,and Pb was exactly the opposite.Rape could transfer most Cd from roots to stems and leaves,while the great part of Pb remain in roots.The exchangeable form and carbonate-form made the most contribution to the content of Cd in roots,while carbonate-form made the most contribution to the content of Cd in stems and leaves,and Pb in rape.Keywords ：cadmium;lead;speciation distribution ；chemical forms;bioavailability
收稿日期：2011－11－22基金项目：国家自然科学基金（NSFC 51178209，NSFC 91025015）作者简介：周婷（1986—），女，甘肃兰州人，硕士研究生，主要从事环
境污染机理与控制修复研究。E-mail ：zhouting724@https://www.doczj.com/doc/772774493.html,
*通讯作者：南忠仁
Cd 、Pb 为植物生长发育直接或间接的有害元素，一般被称为有毒元素或者环境污染元素[1]。它们是农田土壤重要的污染物质，其污染随着工业发展和人口数量增加日趋严重，对人类健康和农业生产构成严重
威胁[2]。自然界中往往由于人为因素和大气循环等途
径更易发生复合污染[3]，复合污染比单个金属污染更复杂，其复合作用改变了金属的生物活性或毒性，且这种复合污染环境效应受污染物因子、生物因子和环境因子的综合影响[4]。近年来，我国学者对主要城郊蔬菜地重金属污染现状进行了相关调查研究工作，其结果表明Cd 、Pb 土壤及蔬菜污染问题尤为突出[5-7]。
土壤中的重金属总量分析一直是国内外学者研
究土壤污染问题的主要手段之一。
虽然重金属总量分
2012年6月
析可以给出重金属在土壤中的总体含量信息，但并不能完全反映重金属在土壤环境中的行为和生态效应。相关研究表明，植物从土壤中吸收和富集重金属的多
少与土壤中重金属总量并无线性关系，而与土壤中重金属的植物有效态直接相关。因此，不仅应对土壤重金属的总量进行分析，还应对土壤重金属的不同赋存形态进行分析[8-9]。Tessier 五步连续提取法尽管存在一定不足，仍然是目前对重金属形态的分析应用最为广泛的方法之一[10-11]。
我国西北干旱区绿洲耕作区是西北地区蔬菜和粮食最重要的生产基地。干旱区绿洲土壤重金属污染直接危及绿洲农产品的安全乃至绿洲区域经济与社会的可持续发展，有必要对干旱区绿洲土壤重金属污染现状进行全面的调查研究工作，然而目前有关我国西北地区干旱区绿洲土壤重金属形态分析和植物有效性的研究还较为缺乏。因此，本文采用Tessler 连续提取分级方法，较为系统地探讨干旱区绿洲土壤Cd/Pb 复合胁迫对油菜生长的影响及其重金属形态的转化与生物有效性，以期为今后干旱区绿洲土壤Cd/Pb 污染评价及相关治理提供一定的科学依据。
1材料与方法
1.1供试材料
供试土壤为甘肃河西走廊城郊绿洲土，采样深度0～20cm ，土壤样品采回后，铺在塑料薄膜上，于自然阴凉通风处风干，压碎，剔除根系及石块等异物，过2mm 尼龙筛备用。其基本理化性质为：pH8.16，有机质含量1.54%，碳酸盐含量5.64%，阳离子交换量8.10cmol ·kg -1，供试土壤Cd 、Pb 的背景含量分别为0.55、15.92mg ·kg -1。
供试蔬菜为油菜（Brassica campestris L.），购自张掖市种子公司。1.2试验设计
每个花盆中加入1.5kg 供试土壤，
加入不同水平的重金属（以硝酸盐水溶液形式加入），并加入5.00g 羊粪补充有机质和营养元素。各胁迫水平均设置3个
平行。加去离子水使土壤含水率为田间持水量的66%，保持4d 后按农作制度播入油菜种子，蔬菜生长7d 后间苗，每盆留取4棵，生长66d 后收获，采集土壤和植物样品，植物样品分为茎叶和根系两部分。土壤样品自然风干后过100目尼龙筛待用。植物样品经105℃杀青2h ，75℃烘干至恒重，称量，粉碎，过60目尼龙筛待用。1.3分析测试
土壤理化指标采用土壤农化常规分析法[12]。土壤样品Cd 、Pb 的全量用HNO 3-HF-HClO 4三酸法消解，形态含量用Tessier 五步连续提取法分析[13]，具体条件及提取步骤见表1。
植物样品用GB/T5009规定的HNO 3-HClO 4混合酸法消解。具体方法是：将油菜样品倒入250mL 的三角瓶中，加入10mL （量多时加入20mL ）的浓硝酸浸泡过夜，第2d 以HNO 3∶HClO 4为4∶1的比例加入酸，置于电热板上中温加热，如消解不够完全，继续加入混酸消解（比例同前），直至无色透明，蒸至近干时取下。消解完全后用1%的稀HNO 3过滤定容于50mL 容量瓶中，待测。
用原子吸收光谱仪（Thermo Fishier ，SOLAAR M6）测定Cd 、Pb 的含量，以标准溶液绘制的标准曲线确定其含量。1.4质量保证
实验中均采用20%平行样、GSS-1标准土样和GSB-6标准菠菜样品进行质量监控，误差控制在5%以内。供试试剂全部为优级纯，实验器皿在使用前均用10%硝酸浸泡24h 以上。
1.5数据处理
采用Microsoft Excel 2003和SPSS 18.0进行数据
表1土壤中重金属形态的连续提取方法
Table 1The sequential extraction procedure of heavy metals fractions in the tested soil
步骤形态浸提剂
条件
1可交换态（EXC ）8mL 1.0mol ·L -1的MgCl 2（pH ＝7.0
）25℃振荡1h 2碳酸盐结合态（CAB ）8mL 1.0mol ·L -1NaAc ，HAc 调pH 至5.0
25℃振荡8h
3铁锰氧化态（FMO ）20mL 0.04mol ·L -1NH 2OH ·HCl 的20%（V /V ）HAc 溶液（96±3）℃浸提4h ，间歇振荡4
有机结合态（OM ）
（1）3mL 0.02mol ·L -1HNO 3＋5mL30%H 2O 2用HNO 3调pH 至2.0
（2）3mL 30%的H 2O 2，用HNO 3调pH 至2
（3）5mL 3.2mol ·L -1
乙酸铵20%（V /V ）HNO 3溶液（85±2
）℃浸提2h ，间歇振荡（85±2）℃浸提3h ，间歇振荡25℃振荡30min
5残渣态（RES ）
HNO 3-HClO 4-HF
周婷等：干旱区绿洲土壤Cd/Pb 复合污染下重金属形态转化与生物有效性1090
第31卷第6期农业环境科学学报统计分析、作图等。
2结果与分析
2.1Cd/Pb 复合胁迫对油菜生物量的影响
油菜各部位在不同Cd/Pb 复合胁迫水平下的生物量见表2。随着复合胁迫浓度的增加，油菜各部位的生物量呈现出先增加后减小的趋势，且在TS1水平达到最大值，从TS4水平开始小于对照。与对照相较，根系的干重仅TS3、TS5差异性不显著（P >0.05），茎叶的干重仅TS1、TS2、TS6水平差异性显著（P ＜0.05）。该结果表明，Cd/Pb 复合胁迫对油菜的毒害作用有一个临界浓度值，低于该临界浓度值时能促进其生长，高于该临界浓度则起到抑制作用。2.2油菜和芹菜对Cd 、Pb 的吸收
由表2可知，油菜根系和茎叶的Cd 、Pb 含量均随着Cd/Pb 复合胁迫浓度的升高而持续增加，Cd 为茎叶中的含量高，Pb 则反之。与对照相较，根系Cd 含量自TS4水平开始差异显著（P ＜0.05），茎叶Cd 含量自TS3水平开始差异显著（P ＜0.05）；根系和茎叶的Pb 含量则均自TS4水平开始与对照差异显著（P ＜0.05）。该结果显示，有较多的Cd 和Pb 从土壤进入了根系，但Cd 易转移至茎叶中，Pb 则滞留在根系中。这可能是油菜对2种元素的运输通道不同引起的。在试验设计的浓度范围内尽管油菜的生物量已受到抑制，但其不同部位对Cd 和Pb 的吸收并未达到峰值。2.3Cd 、Pb 在绿洲土壤中的形态分布特征
Tissier 五步连续形态提取法将重金属的形态分为可交换态（EXC ）、碳酸盐结合态（CAB ）、铁锰氧化态（FMO ）、有机结合态（OM ）和残渣态（RES ）。EXC 活性最大[14]，对环境变化最敏感，易迁移转化为植物所
吸收[15]。
CAB 在pH 降低时易释放出来被生物利用[14]。FMO 具较强的离子键而不易释放[16]，OM 则以有机质活性基团为配位体的结合或硫离子与重金属的沉淀
而不易释放[17]，但强氧化条件下这两种形态可能被分解释放，导致部分重金属溶出，引起生物毒性[18]。RES 一般性质稳定，正常条件下不易释放，能长期稳定在土壤中，不易为植物吸收，只有通过化学反应转化成可溶态才能对生物产生影响[19]。
从物理化学角度来看，土壤中重金属的各形态处于不同的能量状态，它们的活性和生物有效性是不同的[20]。根据各形态的生物利用性大小可以把各种化学形态分为有效态、潜在有效态和不可利用态[21]。其中有效态包括EXC 和CAB ，这两种形态的重金属容易被生物吸收。潜在有效态包括FMO 和OM ，它们是有效态重金属的直接提供者。不可利用态一般是指RES ，对生物无效[22]。
重金属的形态分布特征常用形态分配系数来表征，分配系数即指土壤中该重金属各形态占总量的比例。图1、图2分别给出了Cd 和Pb 在不同外源重金属胁迫下的含量和分配系数的变化情况。
2.3.1Cd 、Pb 在绿洲原状土壤中的形态分布特征
原状土是指在没有外源重金属添加情况下种植油菜后的土壤。对照土壤中Cd 、Pb 的赋存形态相差较大，其主要原因是Cd 、Pb 离子的化学性质差异较大导致与土壤中各组分的亲和势不同，土壤对除EXC 外的非残渣态的吸附均是Pb 大于Cd [23]。Cd 的化学形态分布特征为CAB ＞FMO ＞RES ＞OM ≈EXC ，Pb 的化学形态分布特征为FMO ＞RES ＞OM ＞CAB ＞EXC 。原状土壤中Cd 、Pb 分别以CAB 、FMO 为主要赋存形态，说明Pb 的活性较Cd 低。
表2油菜在不同胁迫水平下的干重及重金属含量
Table 2Dry weight and heavy metal content in rape under different stress levels
注：表中数据均为平均值±标准差（n =3），不同字母表示各处理之间差异显著（P <0.05）。
处理水平重金属添加量/mg ·kg -1油菜干重/g
Cd 含量/mg ·kg -1Pb 含量/mg ·kg -1Cd Pb 根系茎叶根系茎叶根系茎叶TS00.0000.11±0.01cd 1.63±0.13bc 0.98±0.10a 0.66±0.05a 8.53±0.68a 0.40±0.03a TS10.35750.17±0.02e 2.17±0.26e 1.07±0.15a 2.27±0.27a 19.09±1.15a 0.61±0.06a TS20.701500.17±0.02e 1.99±0.18de 2.19±0.20ab 5.19±0.47ab 33.51±2.68a 0.76±0.11a TS3 1.052250.11±0.02d 1.78±0.23cd 3.54±0.57ab 8.56±1.11bc 56.96±9.11a 1.11±0.14a TS4 1.403000.08±0.01ab 1.58±0.13abc 5.84±0.47bc 14.13±1.13cd 110.19±14.33b 9.01±0.81b TS5 2.104500.09±0.02bc 1.49±0.18abc 9.28±1.58c 19.41±2.32d 118.61±13.05b 8.80±0.97b TS6 3.507500.06±0.01a 1.23±0.19a 13.88±1.81d 33.50±5.02e 200.82±26.11c 17.86±268c TS7 4.9010500.07±0.01ab 1.46±0.21abc 16.12±2.90d 34.75±4.87e 311.61±43.63d 18.26±2.57c TS8
7.00
1500
0.07±0.01ab
1.39±0.18ab
24.96±4.74e
49.86±6.48f
520.72±62.49e
36.06±5.77d
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2.3.2Cd 在绿洲供试土壤中的形态分布特征
由图1可知，随着外源Cd/Pb 的添加，Cd 各形态的含量均在增加，但OM 和RES 增长速度很慢。形态
分配系数的变化表明土壤中Cd 的形态分布发生了显著变化，其EXC 、CAB 、FMO 、OM 、RES 变异系数分别为131%、86%、123%、48%、44%，可见，对外界胁迫强度响应EXC 最大，RES 最小。Cd 的赋存形态以CAB 为主，其分配系数大于50%，并先增加后减小。EXC 的分配系数在持续增大，且在胁迫浓度较高时增长速度加快。而OM 和RES 的分配系数均在持续减小至极低。Cd 的有效态的含量均在60%以上，TS5水平甚至高达81%。可见，外源Cd 进入土壤后与原状土壤相较，Cd 的活性得到了释放，潜在危害性大大增加。
2.3.3Pb 在绿洲供试土壤中的形态分布特征由图2可知，在油菜土壤中Pb 各形态的含量均随着外源Cd/Pb 的添加而增加。从各形态的分配情况来看，外源复合污染物Cd 、Pb 的投入，使土壤中Pb
的形态分布发生了显著变化。其EXC 、CAB 、FMO 、OM 、RES 的变异系数分别158%、100%、73%、64%、30%，EXC 响应最大，RES 响应最小。Pb 的赋存形态
仍然以FMO 和CAB 为主，分配系数为FMO 先增加后减小，CAB 持续增加。EXC 的分配系数变化趋势与Cd 的EXC 相似。OM 和RES 的分配系数均持续减小至极低。Pb 的有效态的含量在TS8水平达到最大值57%。可见，外源Pb 进入土壤后与原状土壤相较，活性得到了释放，潜在危害性大大增加，但不及Cd 。2.4Cd 、Pb 的植物有效性
为进一步探讨土壤-油菜系统中重金属Cd 、Pb 的生物有效性，油菜不同部位重金属的含量与土壤中各形态含量的相关分析结果见表3。
油菜根系和茎叶中Cd 、Pb 的含量与土壤中相应元素的非残渣态均有着极显著的正相关关系（P ＜0.01），相关系数均在0.95以上。然而，与植物吸收相关的形态并不意味着它就一定为植物所吸收[24]。为更确切地找到对油菜吸收的贡献最大的形态，将不同部
周婷等：干旱区绿洲土壤Cd/Pb
复合污染下重金属形态转化与生物有效性1092
第31卷第6期农业环境科学学报表3油菜各部位重金属含量与土壤中重金属形态含量的相关性分析
Table 3The correlation between the concentration of heavy metals in the rape &their concentration in the soil
注：**表示变量达到0.01显著性水平，下同。
元素部位EXC CAB FMO OM RES Total Cd 根系0.973**0.977**0.947**0.948**0.2770.995**茎叶0.950**0.976**0.911**0.934**0.2240.978**Pb
根系0.974**0.993**0.964**0.963**0.5690.986**茎叶
0.956**
0.981**
0.971**
0.961**
0.536
0.981**
表4油菜各部位重金属含量与土壤中重金属形态含量的逐步回归分析
Table 4The stepwise regression analysis between the concentration of heavy metals in the rape &their concentration in the soil
重金属元素
部位逐步回归方程
R 2R 2‘F P Cd 根系Y =10.336EXC**+3.668CAB**+1.306
0.9940.991148.782＜0.001茎叶Y =13.969CAB**+1.3620.9530.946140.927＜0.001Pb
根系Y =1.104CAB**+3.3760.9850.983472.335＜0.001茎叶
Y =0.078CAB**-0.238
0.963
0.958
183.541
＜0.001
表5油菜各部位重金属含量与土壤中重金属总量的回归分析
Table 5The regression analysis between the concentration of heavy metals in the rape &their concentration in the soil
位重金属的含量与重金属各形态的含量做逐步回归分析，结果见表4。
结果显示，对油菜根系吸收Cd 最重要的形态为EXC 和CAB ，而对茎叶吸收Cd 以及油菜吸收Pb 贡献最大的则为CAB 。曹会聪等在油菜中的地上部的研究结果也表明CAB 对油菜中的Pb 贡献最大[25]。
同时，发现油菜不同部位Cd 、Pb 的含量与土壤中相应元素的全量有着极显著的正相关关系（P ＜0.05），表明油菜各部位的重金属含量与土壤重金属污染的程度直接相关，即重金属的胁迫浓度（全量）可以很好地表征油菜不同部位对重金属的吸收特征和变化趋势。表5给出了油菜不同部位重金属的含量与土壤中重金属全量之间的线性拟合模型。可见，尽管油菜不同部位的Cd 、Pb 含量可用主要利用的形态来表征，但在具体的实际应用中，使用全量表征将更具有应用价值。
3讨论
3.1重金属的形态转化
可溶态外源重金属在土壤中通过吸附、络合和沉淀等化学反应与胶体物质、碳酸盐、氧化物、有机质和
黏粒矿物作用转化为Tessier 5种形态[26-27]。转化过程受重金属加入量的影响，亦是土壤性质和重金属共存种类及浓度共同作用的结果。不同的重金属元素与土
壤各物质组分亲和势不同，土壤重金属转化为各种形态相对比例的高低与土壤CaCO 3、氧化物和有机质含量等有关[28]。
原状土壤中2种元素活性最大的EXC 均最低，是因为原状土pH 值较高，属于碱性氧化环境，而2种元素的背景含量本身较小，使得土壤溶液中重金属离子的浓度降低，重金属氧化物的溶解度减小，有效态的活性受到抑制所致。此外，由于EXC 含量很小，极有可能被含量大的形态包裹而使其暂时失去活性，然后随着土壤吸附-解析动态平衡的发展逐渐释放其活性[28]。Cd 在土壤中与OH -和Cl -形成络合离子而易于移动，且具有有限向下移动的特点[29]，而重金属元素Pb 在土壤中形成溶解度小的PbCO 3、Pb 3（PO 4）2和PbSO 4等沉淀物，其在土壤中不易移动[30]。Cd 进入土壤后主要以物理化学吸附为主，而Pb 主要以化学吸附占优势形成稳定的络合物，使其不易移动[31]。加入外源重金属后，则可能是因为土壤有机质的羧基、酚羟基、烯醇或羟基使有机胶体带负电荷，具有较强的离
重金属元素
部位与总量拟合方程R 2R 2‘F P Cd 根系Y ＝3.603Total**+1.0450.9900.989706.045＜0.001茎叶Y ＝7.378Total **+3.1270.9570.951155.139＜0.001Pb
根系Y ＝0.589Total **－20.4820.9720.968240.176＜0.001茎叶
Y ＝0.042Total **－1.995
0.962
0.957
177.620
＜0.001
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子代换性能，致使Cd、Pb在土壤溶液中以简单离子或简单络合离子存在，吸附交换态Cd易在土壤中形成积累，使得EXC有所增加[32]。因此，Cd的活性较Pb 高，随着油菜的种植，土壤环境随着根际分泌物等的作用发生了变化，更易将Cd释放出来，使得Cd的有效态的比例增加更大。
土壤的酸碱性质、氧化还原性质、胶体的含量和组成、气候、水文、生物等条件是土壤中重金属存在形态的重要影响因素[33]。外源可溶性重金属进入土壤后，通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种反应，迅速向其他形态转化。而不同形态之间的转化是在土壤水溶液中进行的，以水溶态为中介体，通过离子交换和重新组合促成形态间的转化。对于Cd而言，供试土壤呈碱性且富含CaCO
3
，其土壤溶液中Zn2+、Ca2+、Mg2+等阳离子与Cd2+竞争土壤中的有效吸持位并占据部分高能吸持位，从而使土壤中Cd的吸持位减少，结合松驰。尤其是溶液中Ca2+含量高且与Cd2+有相似的离子半径，易竞争Cd2+吸附点位[34]，极大地降低了土壤对Cd的吸持量，而增加了土壤溶液中Cd的解吸量。此外，研究区Fe和Mn的含量略低于全国土壤背景值[35]，而土壤Cd的形态分配与吸持Cd的基质种类与数量有关，FMO态Cd为专属性吸附Cd，通常情况下不可逆，含量高低与土壤中铁锰氧化物含量有关[36]。因此，供试土壤中Cd主要为CAB和FMO，但FMO相对含量较小。
土壤中Pb形态分布的差异可能与土壤性质及植物的种植有关[37-38]，已有研究表明，土壤的pH值与有机质均能显著影响土壤各种Pb形态的含量[39-41]，土壤中的无定型氧化锰、无定型氧化铁及粘粒含量也会影响土壤中Pb的形态分布[24，42]。试验中供试土壤主要以FMO和CAB为主要赋存形态，而有学者发现黑土中Pb主要以FMO和OM为主[25]，与本试验结果不同，则是供试土壤碳酸盐含量较高使得CAB亦成为优势形态。
3.2重金属的生物有效性
重金属的生物有效性（Bioavailability）指重金属能被生物吸收或对生物产生毒性的性状，可由间接的毒性数据或生物体浓度数据评价[43]，所用评价方法有生物试验法、指标评价法、化学形态分析法等。本研究选用形态分析法。
通过逐步回归可知，对油菜具有生物有效性的主要是CAB和EXC。可能是油菜的种植造成了土壤的pH的减小，导致了CAB释放到土壤溶液中，而根际
重金属的胁迫作用改变了根系有机酸等分泌物的构成与数量，导致根系土壤的pH、Eh、有机酸含量等的改变[44]，反过来这种变化又将调节重金属在油菜根系的化学过程以及在油菜体内的迁移。土壤中水溶性重金属与其他形态间处于动态平衡之中，水溶性部分的Cd、Pb一旦被油菜吸收而减少时，主要从粘粒和腐殖质所吸附的部分来补充[42]。OM、FMO转为油菜可吸收利用的CAB与EXC的库源，不同母质土壤的性质也影响了这些化学过程。Mench等发现，燕麦根际分泌物可以溶解铁锰氧化物，从而增加锌、镉和镍的植物有效性，但机理方面的研究尚处于探索阶段[45]。
4结论
（1）无外源Cd/Pb污染情况下，干旱区绿洲土壤中Cd、Pb分别以碳酸盐结合态（CAB）、铁锰氧化态（FMO）为赋存形态。当受外源Cd/Pb污染后，重金属的形态分布特征发生了变化。Cd的赋存形态仍以碳酸盐结合态（CAB）为主，Pb则以铁锰氧化态（FMO）和碳酸盐结合态（CAB）为主，且均以可交换态（EXC）响应最大。
（2）Cd/Pb复合胁迫对油菜的毒害作用存在着临界值，低于该临界值时能促进油菜的生长，反之则抑制了油菜的生长。油菜根系和茎叶的Cd、Pb含量均随着Cd/Pb复合胁迫水平的升高而持续增加。Cd元素为茎叶中的含量远远高于根系，Pb元素则反之。
（3）对油菜根系吸收Cd最重要的形态为EXC和CAB，而对茎叶吸收Cd以及油菜吸收Pb贡献最大的则为CAB。
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土壤重金属污染 摘要：随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，土壤的重金属污染就是一个例子，土壤污染对人类的身心都造成了巨大的危害。本文主要就土壤重金属的概念、来源种类、特点危害、采样检测、防治修复等方面都做了一定的阐述。 With the development of modern industry, industrial discharge pollutants is more and more, soil heavy metal pollution is one example, soil pollution has caused great harm on human body and mind . This paper discusses the concept, origin of soil heavy metal types and characteristics, sampling testing and prevention harm repair all aspects were discussed as well。 关键词：土壤污染，重金属，危害 据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近 2000 万公顷，约占总耕地面积的 1/5，其中工业“三废”污染耕地 1000 万公顷，污水灌溉的农田面积已达 330 多万公顷。例如：某省曾对 47 个县和郊区的 259 万公顷耕地（占全省耕地面积的五分之二）进行过调查。其结果表明，75% 的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染趋势仍在加重。 一土壤重金属污染的定义 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。 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，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、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。[1] 如下图为土壤环境质量标准值（GB15618—1995）单位: mg/kg
浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术 土壤是一个开放的缓冲动力学系统，承载着环境中50%～90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用，致使土壤中重金属含量逐年累积，明显高于其背景值，造成生态破坏和环境质量恶化，对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解，可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3]，从而影响产出物的生长、产量和品质，潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析，概述了土壤中重金属的来源，简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展，以期为土壤重金属污染修复提供参考。 1我国土壤重金属污染现状 随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展，一些企业盲目追逐经济利益，轻视环境保护，再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用，我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重，污染面积逐年扩大，危害人类和动物的生命健康。据报道，2008年以来，全国已发生100余起重大污染事故，其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤环境总状况体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548 万hm2土壤调查结果显示，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2，其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤
重金属污染土壤修复实施方案 1工程内容 根据示范区内重金属污染区的地形地貌因子（地面坡度、覆土厚度、土层物质组成、灌溉条件）、土壤物理性质（容重、分散系数、初始入渗速度、孔隙度）、土壤化学性质（酸碱度、水溶性钙含量、氮磷钾含量）、生物因子（酶活性、微生物总量、呼吸强度）等指标，判定影响区域土壤修复与植被恢复的主要限制性因子。结合当地的气候条件及国内外相关重金属污染土壤治理修复研究技术等相关资料确定本次示范工程工程内容及总体思路： 将东岭锌业股份有限公司北侧兴隆场村涂家崖组10亩区域土壤污染严重的农田作为土壤重金属污染修复示范基地。对选取的示范基地首先进行土壤污染现状调查监测，在调查监测成果的基础上进行土地平整，一方面选取不同重金属富集植物种类及方法开展土壤重金属污染修复治理示范工作，另一方面选取不同淋洗剂采用土壤淋洗法治理修复受重金属污染土壤。对于植物修复技术，在示范区不同片区分别种植对重金属铅、镉、锌、砷等具有较强富集能的蜈蚣草、黑麦草、向日葵等绿色植物进行治理修复研究，其中，对种植向日葵片区开展在向日葵根部土壤混和添加不同人工合成的鳌合剂对比土壤重金属治理修复效果研究工作；对于物理化学修复技术中的淋洗法修复技术，在示范区内选取0.5亩土壤分别采用HCl、柠檬酸和Na2-EDTA三种常用淋洗剂和不同的淋洗次数等条件进行土壤
淋洗法重金属污染修复治理试验，利用一年时间初步取得示范治理成效，为区域土壤重金属污染治理修复工作全面开展打好坚实基础。2工程具体实施方案调查 2.1土壤现状调查监测 ①现状作采样工作图和标注采样点位图。 收集包括监测区域土类、成土母质等土壤信息资料。 收集工程建设或生产过程对土壤造成影响的环境研究资料。 收集造成土壤污染事故的主要污染物的毒性、稳定性以及如何消除等资料。 收集土壤历史资料和相应的法律（法规）。 收集监测区域工农业生产及排污、污灌、化肥农药施用情况资料。 收集监测区域气候资料（温度、降水量和蒸发量）、水文资料。 收集监测区域遥感与土壤利用及其演变过程方面的资料等。 现场踏勘，将调查得到的信息进行整理和利用，丰富采样工作图的内容。 针对示范区现状进行实地调查测量，确实示范区地形、地貌、面积、形状、地面坡度、覆土厚度、土层物质组成、灌溉条件、土壤物理性质、土壤化学性质、生物因子等指标。绘制示范区草图。 ②现状监测 根据初步调查结果，将示范区划分为近乎等面积的四个区块，在每个区块中心布设土壤环境质量现状监测采样点1个，共布设4个
第十章土壤养分循环 土壤养分循环：是指在生物参与下，营养元素从土壤到生物，再从生物回到土壤的循环过程，是一个复杂的生物地球化学过程。土壤元素通常可以反复的再循环和利用,典型的再循环过程包括： （1）生物从土壤中吸收养分 （2）生物的残体归还土壤 （3）在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分 （4）养分再次被生物吸收 一、土壤氮素循环 （一）氮素循环由两个重叠循环构成，一是大气层的气态氮循环，几乎所有的气态氮对大多数植物无效，只有若干种微生物或少数与微生物共生的植物可以固定大气中的有效氮。另一个是土壤氮的循环，即在土壤植物系统中，氮在动植物体、微生物体、土壤有机质、土壤矿物质各分室中的转化和迁移，包括有机氮的矿化和无机氮的生物固持作用、粘土对氨的固定和释放作用、硝化和反硝化作用、腐殖质形成和腐殖质稳定化作用。 （二）土壤的氮的获得（来源） 1土壤氮的获得（来源） （1）土壤母质中的矿质元素 （2）大气中分子氮的生物固定 大气和土壤空气中的分子态氮不能被植物直接吸收、同化，必须经生物固定为 有机氮化合物，直接或间接地进入土壤。 （3）雨水和灌溉水带入的氮 灌溉水带入土壤的氮主要是硝态氮形态，其数量因地区、季节和降雨量而异。 大气层发生自然雷电现象，可使氮氧化成NO2及NO等氮氧化物。 （4）施用有机肥和化学肥料 2土壤N存在形态 土壤无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，是植物能直接吸收利用的有效态氮。有机态氮是土壤氮的主要存在形态，一般占土壤全量氮的95%以上，按其溶解度的大小及水解的难易分为水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮三类。 土壤溶液中的铵、交换性铵和硝态氮因能直接被植物根系所吸收，常总被称为速效态氮。 3土壤中氮的转化 （1）有机态氮的矿化过程 含氮的有机化合物，在多种微生物的作用下降解为简单的铵态氮的过程 矿化过程： 第一阶段：把复杂的含氮化合物的含氮化合物，如蛋白质、核酸、氨基糖及其多聚体等，经过微生物酶的系列作用下，逐级分解而形成简单的氨基化合物，称之为氨基化阶段。 然后在微生物作用下，各种简单的氨化物分解成氨，称为氨化作用，氨化作用可在不同条件下进行。 （2）硝化过程 有机氮矿化释放氨（氨、胺、酰胺）在土壤中转化为铵离子，铵离子通过微生物作
精心整理 重金属污染土壤修复方案 小组成员： 一、修复目标 一定区域内植被覆盖率95%以上，蜈蚣草种植2亩、黑麦草种植2亩、向日葵种植3亩、本土植物3亩。 （容量、1 2 1个，共布设4个监测点位进行土壤环境质量现状监测。 3、采样器具准备 工具类：铁锹、铁铲、圆状取土钻、螺旋取土钻、竹片以及适合特殊采样要求的工具等。 器材类、GPS、罗盘、照相机、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。
文具类：样品标签、采样记录表、铅笔、资料夹等。 4 采样、土壤采样样品流转、运输中防损、样品交接、样品制备、制样工具及容器、制样程序、风干、细磨样品、样品分装、样品保存。 五、土壤分析测定 1、测定项目 2 准确称取ρ1.19g/ml15mLHNO3ρ1.42g/ml10mlHF ρ为了达到良好的除硅效果应经常摇动坩埚。最后加入ρ1.67g/ml 冒尽。土壤分解物应呈白色或淡黄色) 斜坩埚时呈不流动的粘稠状。用稀酸溶液冲洗内壁及坩埚盖，温热溶解残渣冷却后，定容至100ml最终体积 3 标准方法(即仲裁方法) 六、土壤环境质量 1 I 他保护地区 上对植物和环境不造成危害和污染。 2、区块划分 特重污染区：采用淋洗法进行修复试验。 重污染区：采用螯合剂植物修复
一般污染区：采用富集性能好的植物 轻度污染区：采用本土现有植物修复 3、设计方案 4、田间管理 3次打药10 5、植物修复的栽植方案 式分片区开展种植。 1、施肥 2 ①、②、 3 ①、乔木栽植结束后做好管理。②、及 5cm1-2 5-10/m2,35-10g/m2,另早春及早秋应 6-7cm 4-10211月至31
论文课题土壤重金属污染现状及其治理方法 小组组长12549025 李思远 小组成员12549026 李康 12549028 王鑫 12549030 吴义超 土壤重金属污染现状及其治理方法随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内
国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%，其中轻度污染46.7%，中度污染9.7%，严重污染8.4%。 华南部分城市50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属污染；长三角地区有些城市大片农田受多种重金属污染， 10%的土壤基本丧失生产力。 2005年，长三角等地土壤重金属污染严重的情况，曾见诸报端，并引发舆论普遍关注和争议。土壤污染立法迫在眉睫。 对浙北、浙东和浙中的236.5万公顷农用地调查发现，不适合种农作物的农用地面积为47.2万公顷，占20%；浙北、浙中、浙东沿海三个区域中，属轻度、中度与重度重金属污染的面积分别占38.12%、9.04%、1.61%，城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。 第九届亚太烟草和健康大会中一项名为《中国销售的香烟：设计、烟度排放与重金属》的研究报告称：13个中国品牌国产香烟中铅、砷、镉等重金属成分含量严重超标，其含量最高超过拿大产香烟3倍以上！ 2009年8月，陕西凤翔县发现大量儿童血铅含量严重超标，后确认是附近的陕西东岭冶炼公司的铅排放所导致。 1.2国外 英国早期开采煤炭、铁矿、铜矿遗留下的土壤重金属污染经过300年依然存在。1996到1999年间，英格兰和威尔士尝试挖出污染土壤并移至别处，但并未根本解决问题。从20世纪中叶开始，英国陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规，并进行土壤改良剂和场地污染修复研究。 日本的土地重金属污染在上世纪六七十年代非常严重。其经济的快速增长导致了全国各地出现许多严重环境污染事件，被称为四大公害的痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病，就有三起和重金属污染有关。 荷兰在工业化初期土地污染问题严重。从20世纪80年代中期开始，加强土壤的环境管理，完善了土壤环境管理的法律及相关标准。国土面积4.15万平方
土壤重金属污染状况及修复 中文摘要：重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物，动物和人体内累积，对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤重金属污染越来越严重，研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况，农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展，并针对各种修复方法，阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点，重点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可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率，为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上，提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学—生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点，可提高复合污染的修复效率、降低修复成本，未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理，以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。 关键词：农田土壤；重金属；污染；修复技术 Abstract; Heavy metal pollution caused by toxic, easily in the food chain through plants, animals and humans in vivo accumulation of the ecological environment and pose a serious threat to human health. With the rapid development of industry, the widespread use of pesticides and fertilizers, agricultural soil heavy metal pollution is getting worse, research Soil Heavy Metal Pollution and Remediation Technology is important for the safety of agricultural products. Comprehensive Farmland Soil Heavy Metal Contamination at home and abroad, mainly from heavy metals in soils contaminated solid waste deposits and disposal of industrial waste atmospheric deposition, sewage unreasonable application of agricultural irrigation and agricultural materials. This paper reviews the related farmland abroad Heavy Metal Contaminated Soil Research Progress (physical restoration, chemical remediation, bioremediation, ecological agriculture and bioremediation) repair, and for a variety of repair methods, described its principle, to repair the condition, application examples its advantages and disadvantages, Focuses on the mechanism and application of phytoremediation, herbaceous and woody proposed bioremediation can effectively improve the efficiency of heavy metals in soils repair compound contaminated soil farmland soil heavy metals contamination fixes proposed a new way. Finally, the existing research and analysis based on the proposed joint repair techniques (such as bio-technology joint, joint technical and physical chemistry physical chemistry - Biotechnology United Technologies) can overcome the disadvantages of using a single repair means exist to some extent, can improve repair efficiency combined pollution, reduce repair costs, Future should further explore the mechanism of interaction between the United repair techniques, with a view to the comprehensive management of heavy metals in soils and pollution remediation provide a scientific basis. Keywords: Soil; heavy metal; pollution; repair technology 1 土壤中重金属的污染现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系，在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中，不可避免地会有外源重金属进入这个体系! 重金属对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气 中重金属的扩散、沉降、累积，含重金属废水灌溉农田，以及含重金属农药、磷肥的大量施用! 外来重金属多富集在土壤的表层!.工业生产上重金属释放到环境中的主要途径有采矿、冶炼、燃
重庆文理学院环境管理学课程作业之三 综述报告 题目：土壤重金属污染综述 姓名：冯思特 学号：201204159007 班级：环科2班 成绩：
土壤重金属污染综述 摘要:土壤是生物和人类赖以生存和生活的重要环境。随着工业化的发展、城市化进程的深入，我国土壤环境污染不断加剧。土壤环境质量变化较大，土壤环境污染物种类和数量的不断增加，发生的地域和规模在逐渐扩大，危害也进一步深入。而土壤重金属污染是其中重要的组成部分，由于其不能为土壤微生物所分解，且污染具有蓄积性的特点，土壤一旦遭受污染，就难以在短时间内消除，从而对农产品的产量品质和人类的身体健康造成很大的危害【1,2】。 关键词：现状；来源；特性；修复方法 一.我国重金属污染现状 我国土壤重金属污染形势严峻。近年来，我国土壤重金属污染事件频发，不仅对耕地与农产品质量构成严重威胁，还直接损害了民众身体健康，影响社会稳定【3】。国务院批复的《重金属污染综合防治“十二五”规划》、近期印发的《国务院办公厅关于印发近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》(国办发〔2013 ] 7号)和《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》(国发〔2013]30号)中，都明确提出了攻克污染土壤修复技术和加强试点示范的要求。建设土壤重金属污染治理试点示范工程，加强修复技术体系研究和推广应用，防控和修复土壤重金属污染，提高土壤环境质量，保障生态环境与食物安全，已成为国家重大现实需求。 二.重金属污染主要来源 土壤重金属的来源主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。在自然情况下，土壤中重金属主要来源于母岩和残落的生物物质，含量比较低，一般不会对土壤一植物系统生态环境造成危害【4】。人为活动是造成土壤遭受重金属污染的重要原因，在金属矿床开发、城市化建设、固体废弃物堆积以及为提高农业生产而施用化肥、农药、污泥和污水灌溉的过程中，都可能导致重金属在土壤中大量积累。 三.土壤重金属的特性 3.1 重金属在土壤中的沉积 重金属能在一定的幅度内发生氧化还原反应，具有可变价态，因重金属的价态不同，其活性和毒性也不同；重金属易在土壤环境中发生水解反应，生成氢氧化物，也可以与土壤中的一些无机酸反应，生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物的溶度积【5】都比较小，使得重金属累积于土壤中，不易迁移，污染危害范围扩大的可能性较小，但却使污染区域内
土壤重金属污染现状及其治理方法摘要随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 关键词土壤重金属污染生物修复超积累植物 Abstract: With the rapid development of the society, the heavy metal pollution of the soil is growing worse and worse. Facing this situation, there have been many repairing technologies. The Bioremediation has a broad prospect and is at a premium. Keywords:heavy metal pollution of the soil；Bioremediation；hyper accumulator 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内 国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的
土壤重金属污染的危 害及修复
土壤重金属污染的危害及修复 摘要:土壤重金属污染问题越来越引起人们关注,阐明了土壤中重金属污染的来源、污染情况及造成的危 害,主要综述了目前国内专家、学者对土壤污染及生物修复的研究进展,结合我国具体情况,提出一些自己的看法. 关键词:土壤;重金属污染;生物修复 土壤重金属污染是指人类活动将重金属加入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量,并造成生态环境恶化 的现象[1].环境污染方面所指的重金属主要指对农作物和人畜生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr、以及类金属As,还包括具有毒 性的Zn、Cu、Co,Ni、Sn、V等污染物,后者在常量下对作物和人体是营养元素,过量时则出现危害.加强土壤污染的化学及生态 研究对推动绿色食品和生态农业的发展具有重要意义. 1土壤中重金属元素的来源和污染状况 除了来自于土母质本身的重金属,土壤重金属污染主要来自于人类活动.研究表明:Pb、Cd、Hg、As与大气污染有直接关 系[2].来源于象汽车含铅汽油燃烧排放的尾气、工农业生产、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的气体,它们经过自然沉降和 雨淋进入土壤.公路、铁路两侧土壤中的重金属污染主要是Pb、Cr、Zn,Cu、Co、Cd等,大气汞的干湿沉降也可引起土壤中汞含 量的增高.
城市大量的工业废水流入河道,其中含有的许多重金属离子,随着污水灌溉、污泥施肥而进入土壤.太原、淮阳污灌区土 壤中重金属的含量自污灌以来逐年增高.广州市郊污灌区农田中Pb、Cd、Hg、Cr、As等重金属污染超过临界值,残留超标率分 别达16%、100%、68%、16%和52%[3、4].研究还表明:用城市污水污泥改良土壤,重金属Hg、Pb、Cr的含量明显增加,青菜中 的Pb、Zn、Cu、Cd、Ni也增加[5]. 胡永定[6]通过对徐州荆马河区域土壤重金属污染成因的分析和研究,发现Cd是由垃圾施用和农灌引起的,Pb、Zn、Cu、Cr 是由垃圾施用引起的,As是农田灌溉引起的,Hg是各种途径都有.另外城市生活垃圾、车辆废弃物、垃圾堆放场附近土壤中重 金属的含量都高于当地土壤背景值,如北京郊区某垃圾场周边土壤中Cd含量是对照组的8倍.金属矿山的开采、有色金属的 冶炼排放的废水、重金属冶炼矿渣的堆放,工厂烟囱的排放物等,随着降雨淋溶被带入水环境或直接进入土壤,都会成为土壤 重金属的来源.许多研究表明:随着磷肥、复合肥的大量施用,土壤有效镉的含量在不断增加,作物吸收镉量也相应增加.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0.1mgkg- 1上升到 0.32mg kg- 1.魏秀国等人通过对广州市蔬菜地 土壤重金属污染状况调查及评价发现:铅污染最为普遍,其次是砷污染;就污染的程度而言,镉污染最为严重,其次为砷[7].
中国耕地土壤重金属污染概况 摘要：依托收集的耕地土壤重金属污染案例资料，建立了我国138个典型区域的耕地土壤重金属污染数据库，并利用《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）中的二级标准作为评价标准，测算了我国耕地的土壤重金属污染概况。研究表明：（１）我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右；（２）耕地土壤重金属污染等别中，尚清洁、清洁、轻污染、中污染、重污染比重分别为68.12%，15.22%，14.49%，1.45%，0.72%；（３）８种土壤重金属元素中，Ｃｄ污染概率为25.20%，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生Ni，Hg，As和Pb土壤污染，但是Ｚｎ、Ｃｒ和Ｃｕ元素发生污染的概率较小；（４）辽宁、河北、江苏、广东、山西、湖南、河南、贵州、陕西、云南、重庆、新疆、四川和广西１４个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染的多发区域，特别是辽宁和山西的耕地土壤重金属污染可能尤其严重。 关键词：土壤污染；重金属；耕地；污染概率 过去的50年中，大约有2.2万ｔ的Cr，9.39×10５ｔ的Cu，7.89×10５ｔ的Pb 和1.35×10６ｔ的Zn排放到全球环境中，其中大部分进入土壤，引起了土壤重金属污染。随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、
第八章土壤养分的生物有效性“土壤有效养分”(soil available nutrient)，原初的定义是指土壤中能为当季作物吸收利用的那一部分养分。定量化地研究土壤的有效养分及其影响因素，对于发展合理施肥与推荐施肥的技术，进而推动农业增产有着重要意义。 生物有效养分(bioavailable nutrient)，系指存在于土壤的离子库中，在作物生长期内能够移动到位置紧挨植物根的一些矿质养分。”也可以说，土壤的生物有效养分具有两个基本要素：(1) 在养分形态上，是以离子态为主的矿质养分。 (2) 在养分的空间位置上，是处于植物根际或生长期内能迁移到根际的养分。 第一节土壤养分的化学有效性化学有效养分是指土壤中存在的矿质态养分。可以采用不同的化学方法从土壤样品中提取出来。化学有效养分主要包括可溶性的离子态与简单分子态养分；易分解态和交换吸附态养分以及某些气态养分。 一、化学浸提有效养分的方法及评价 1. 化学有效养分的提取 提取土壤有效养分的化学浸提剂种类很多，常因营养元素和土壤类型的不同而异。在提取原理上除纯化学法外，还有物理化学方法等。 由于阳离子形态的养分，主要存在于土壤溶液中或被吸附于土壤有机一无机复合体上，因此，用过量的阳离子浸提剂可将土壤样品中各种交换态和几乎全部的可溶态阳离子提取出来，然后，对提取液定量测定，将所得数值作为土壤有效养分的含量。 土壤中有效态阴离子的提取，以土壤有效磷为例，所选择的浸提剂要求其提取土壤中易分解的有机态磷，易溶解的无机态磷和部分的胶体吸附态磷。针对不同土壤上各种形态磷的组分与比例不同，以及磷酸盐的类型不同，可以有多种有效磷的浸提剂。石灰性土壤上常采用奥尔逊(Olsen)法，该法的提取剂是0. 5 mol NaHC03(pH8.5)。 近来，也有用电超滤法提取土壤有效养分的。此法是将土壤悬浊液置于电场下，通过改变电压和温度，分别提取出不同吸附态的养分。在低电压条件下，分离出的养分量少，其结果与土壤溶液中的养分浓度相关性较高；而在高电压时，提取出的养分量多，其结果就与土壤中吸附态养分相关性高。通过大量生物试验表明，用电超滤法提取的土壤有效钾比化学方法测定的交换钾能更好地反映出土壤有效钾的含量水平。 2 化学有效养分测定值的相对性 不同化学浸提方法所测出的“有效养分”数值是不相同的，在很大程度上取决于浸提剂的类型。对于同一种土壤采用不同的浸提剂所测出的“有效磷”的数值相差很大，最大的可相差
ICS 13.020.01Z 05 湖 南 省 地 方 标 准 DB43 DB43/T1165-2016
目次 前言..........................................................................................................................................................II 1主要内容和适用范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3术语和定义 (1) 4土地利用类型 (2) 5标准分级 (2) 6目标污染物种类 (2) 7标准值 (2) 8监测要求 (3) 9标准实施 (4)
前言 为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，防治土壤污染，保护土壤资源和土壤环境，保障人体健康，加强重金属污染场地土壤环境保护监督管理，指导重金属污染场地土壤修复工作，制定本标准。 本标准由湖南省环境保护厅提出并归口。 本标准起草单位：湖南省环境保护科学研究院。 本标准主要起草人：陈灿、文涛、万勇、钟振宇、付广义。 本标准于2016年3月29日首次发布。
重金属污染场地土壤修复标准 1主要内容和适用范围 本标准规定了湖南省重金属污染场地土壤修复指标、限值和监测方法。 本标准适用于湖南省重金属污染场地土壤修复工程效果评价、验收。 对于有特殊要求的重金属污染场地，经省级以上人民政府环境保护行政主管部门批准，土壤修复工程效果评价、验收可参照《污染场地风险评估技术导则》。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB3838地表水环境质量标准 GB15618土壤环境质量标准 HJ25.1场地环境调查技术导则 HJ25.2场地环境监测技术导则 HJ25.3污染场地风险评估技术导则 HJ/T166土壤环境监测技术规范 HJ557固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 污染场地contaminated site 对潜在污染场地进行调查和风险评估后，确认污染危害超过人体健康或生态环境可接受风险水平的场地，又称污染地块。 3.2 土壤修复soil remediation 采用物理、化学或生物的方法固定、转移、吸收、降解或转化场地土壤中的污染物，使其含量或浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。 3.3 目标污染物target contaminant 在场地环境中其数量或浓度已达到对生态系统和人体健康具有实际或潜在不利影响的，需要进行修复的关注污染物。 3.4 修复目标值remediation target 污染场地经修复后，目标污染物应达到的规定指标限值。
本技术公开了一种重金属污染土壤的综合修复方法。采用对Cu、Pb、Cd和Zn等多种重金属具有明显的固定作用的木本速生乔木白花泡桐和对Cu2+具有超积累作用、生长速度快的草本植物海州香薷相结合的植物综合修复技术，同时辅以动物（蚯蚓）修复技术，以达到最高的清除土壤重金属污染的效果，顺利实现了对土壤的原位生物修复，并且有效防止污染物直接进入食物链，不会对土壤产生二次污染。它是一种具有良好的环境友好型、成本低廉、对于重金属污染土壤的修复具有显著地效果，能够改善重金属污染土壤的肥力，易于大面积推广的重金属污染土壤的综合修复方法。 权利要求书 1.一种重金属污染土壤的综合修复方法，其特征是，步骤如下： （1）选定待修复的重金属污染土壤，人工清除杂草、灌木，秋末冬初时节施足腐熟有机农杂肥，深耕，使土壤风化，冻死越冬害虫，土地耕透耙碎； （2）春季土壤解冻后平均气温达到10℃以上时，移栽具有富集重金属能力的木本速生乔木白花泡桐； （3）移栽完成后，在气温达到15℃以上时，引入蚯蚓修复过程，之后收集蚯蚓； （4）在蚯蚓修复过程中的第一次收集蚯蚓后，引入对Cu2+ 具有超积累作用、生长速度快的草本植物海州香薷，增强对浅层土壤铜离子的富集作用，之后将海州香薷植株连根整体移除； 第二年春季修复地重新引入蚯蚓和海州香薷，修复地引入蚯蚓前，施足有机农杂肥，土地耕透耙碎，时间和方法同上，整个修复过程为第一年3月至第二年11月，共20个月的时间，在污染土壤修复开始前及修复过程中的第4个月、8个月、16个月和第20个月（即修复过程的第一年7月、11月、第二年7月、11月）各采样1次，用于了解土壤修复进展情况。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910351179.8 (22)申请日 2019.04.28 (71)申请人 北京建工环境修复股份有限公司 地址 100015 北京市朝阳区京顺东街6号院 16号楼 (72)发明人 王祺 郭丽莉 熊静 李书鹏 何玮淑 宋倩 王蓓丽 阎思诺 (74)专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250 代理人 李静 (51)Int.Cl. B09C 1/00(2006.01) B09C 1/08(2006.01) (54)发明名称 一种农田土壤重金属污染的修复方法 (57)摘要 本发明属于土壤保护技术领域，具体涉及一 种农田土壤重金属污染的修复方法。该方法采用 重金属钝化剂与土壤混合均匀，养护后种植第一 农作物，然后种植超富集植物，同时施加重金属 活化剂，再然后施加钝化剂，种植第二农作物后， 先施加重金属钝化剂可以有效降低重金属淋失 风险，同时避免重金属富集于农作物内，而后再 施用重金属活化剂，种植超富集植物，吸收重金 属，降低土壤中重金属的含量，植物根系未覆盖 范围内土壤中的重金属由于重金属钝化剂的存 在保持低淋失风险。本发明采用植物富集技术和 施加重金属钝化剂的方法既可以从根本上去除 重金属的问题，又可以在种植作物时对重金属进 行钝化处理， 提高了土壤的使用效率。权利要求书1页 说明书9页CN 110014032 A 2019.07.16 C N 110014032 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110014032 A 1.一种农田土壤重金属污染的修复方法，其特征在于，包括以下步骤， 种植农作物前先将重金属钝化剂与土壤翻耕10-30cm混合均匀，养护12-17天； 春茬时期，种植第一农作物，待所述第一农作物收获后，种植超富集植物，同时施用重金属活化剂； 秋冬茬前收获超富集植物，然后再施加重金属钝化剂，翻耕10-30cm混合均匀，养护12-17天； 秋冬茬时期，种植第二农作物，收获所述第二农作物后，种植超富集植物的同时施加重金属活化剂或休耕至来年春茬前； 其中，所述超富集植物包括香根草、蓖麻、东南景天、龙葵、忍冬或密毛蕨；所述第一农作物包括小麦、蚕豆、玉米或大豆；所述第二农作物包括玉米、大豆、甘薯、谷子、花生或烟草。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化剂为改性蛭石、改性生物炭和改性海泡石中的至少一种。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述重金属钝化剂的用量为50-150kg/亩。 4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述活化剂包括腐植酸、聚天门冬氨酸、聚谷氨酸、衣康酸、山梨糖醇、柠檬酸、微生物菌剂和促根剂； 所述促根剂包括亚氨基二琥珀酸、[9,9-二(2-乙基己基)-9H-芴-2,7-二基]二硼酸和4-硝基苯基-β-D-纤维二糖苷中的至少一种； 所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、绿木霉菌、地衣芽孢杆菌、尿素酶芽孢杆菌、酵母菌、假单胞菌中的至少一种。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述活化剂中各组分的质量分数为，20-25％腐殖酸、15-20％聚天门冬氨酸、15-20％聚谷氨酸、15-20％衣康酸、8-10％山梨糖醇、8-10％柠檬酸、3-5％微生物菌剂和0.5-2％促根剂。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述活化剂的制备方法包括，将25％腐殖酸、20％聚天门冬氨酸、15％聚谷氨酸、20％衣康酸、8％山梨糖醇、8％柠檬酸，干燥、研磨后过筛去杂质，用水溶解，加入0.5％促根剂，混匀分散，喷雾干燥后加入3.5％微生物菌剂，制得粉状重金属活化剂。 7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述活化剂的用量为3-10kg/亩。 2
土壤重金属污染及其生物修复研究综述摘要： 本文主要综述了土壤重金属污染的危害及影响，以及土壤重金属污染中用以去除在土壤中累积的重金属的各种生物修复技术、特点、机理等进行了综述。重点论述了植物、微生物、动物对重金属污染土壤的修复技术方面的研究进展，最后对生物修复的发展前景进行展望，并在此基础上提出了一些见解和看法。 关键词： 土壤污染；重金属；生物修复 土壤是人类赖以生存的基本条件。近年来，随着人口急剧增长，人类对土地资源的过度开发，导致土地质量下降、生产能力退化。而在农业生产中使用化肥与农药以及如生长激素等化学物质，土壤中某些成分含量过高，致使其物理、化学和生物学性质发生变化，土壤功能受到损害，微生物活动受到影响，土地肥力下降，影响农作物的产量与品质，威胁着人类的健康，也影响到国民经济的发展。目前,土壤重金属污染的总体形势相当严峻。目前，中国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积约占总耕地面积的15％。据不完全调查,全国受污染的耕地约有1000万km。据估算,全国每年因重金属污染而损失的粮食达1200万吨,直接经济损失超过200亿元。因此，寻找高效并对环境影响小的土壤污染防治和修复方法成为当务之急。 1.土壤重金属污染 1.1重金属土壤生态结构和功能稳定性的影响 大多数重金属在土壤中相对稳定，但是大量的重金属进入土壤后，就很难在生物物质循环和能量交换过程中分解，更难以从土壤中迁出，逐渐对土壤的理化性质、土壤生物特性和微生物群落结构产生明显不良影响，进而影响土壤生态结构和功能的稳定。大量研究证明： 重金属污染的土壤，其微生物量比正常使用有机粪肥的土壤低得多，且减少了土壤微生物群落的多样性。重金属对土壤污染程度的进一步加剧，使生物
土壤重金属污染现状及其治理进展 摘要：土壤作为人类赖以生存的关键资源，在人类的生产生活中占据着至关重 要的位置。然而，现阶段我国土壤重金属污染问题日渐严重，引起社会各界的广 泛关注。毋庸置疑，土壤重金属污染一方面严重影响农作物的正常产量，另一方 面对人类的身体健康造成了严重的威胁。因此，怎样合理治理土壤重金属污染问 题成为当前重点研究的对象。本文针对现阶段我国土壤重金属污染现状加以分析，并提出相应的解决策略，希望能够保护我国土壤资源的良性发展。 关键词：土壤；重金属污染；污染现状；治理方法 1、何为重金属污染 重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。重金属指比重大于 5 的 金属，（一般指密度大于 4.5 克每立方厘米的金属），约有 45 种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、 锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并 非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒，汞，镉，铅，砷，铬称为“五毒”元素，含有汞、镉、铬、铅及砷等生物毒性显著的重金属元素 及其化合物对环境的污染较大。 2 重金属污染的特点 2.1重金属污染的特点 重金属产生毒性的浓度范围较低；一般情况下，重金属不能被微生物降解， 只能发生形态的转化；毒性与存在的形态和价态有关；重金属污染多为复合污染，来源较为复杂，常以无机和有机混合物的形式进入环境，同时含有多种金属，共 同产生一定的协同作用或拮抗作用，对生物和生态系统产生影响；重金属通过食 物链进行生物放大，进入人体，对人体产生慢性中毒。 2.2 重金属污染在土壤中的特点 在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分：一是土壤环境中重金属自身 的特点，二是区别与水体和大气等介质中的特点。重金属在土壤中形态变换较为 复杂，多为过渡元素，有着较多的价态变化，且随环境 Eh，pH 配位体[2]的不同 呈现不同的价态、化合态和结合态，毒性与价态和化合物的种类有关，有机态比 无机态的毒性大；重金属在土壤环境不易被察觉，不会降解和消除，迁移转化形 式多样化，分布呈区域性；在生物体内积累和富集，在人体内呈慢性毒性过程。 3土壤重金属污染的现状 根据相关调查研究表明，现阶段我国约有近 20% 的土地已经受到了严重的重 金属污染，其总计面积约为 0.11 亿 km2，其将引起的后果不堪设想。不仅如此， 我国农业粮食产量正在以每年一千万吨产量的速度持续锐减，遭受重金属污染的 粮食产量达到了上千万吨，直接导致经济损失达到 200 亿余元。土壤重金属污染 详细的表现如下： 3.1土壤重金属污染呈现区域性分布 根据可靠数据调查表明，我国土壤重金属污染总体呈现区域性分布的现象。 其中，我国的东、中、西部地区由于区域不同，污染程度存在一定的差异性，以 中部地区污染较为严重，东部与西部地区的污染相对较弱。究其原因在于，中部 地区的煤炭矿区与金属矿区较多，其开采过程中导致土壤受到重金属的污染。