第25卷第1期干旱区资源与环境Vol．25No．1 2011年1月Journal of Arid Land Resources and Environment Jin．2011
文章编号：1003－7578（2011）01－180－05
金昌城市居民区土壤重金属分布特征研究*
胡小娜，南忠仁，刘晓文，李媛，丁海霞
（兰州大学西部环境教育部重点实验室，资源环境学院兰州730000）
提要：通过对甘肃省金昌市居民区土壤重金属含量的调查分析，以国家土壤环境质量标准和区域土壤背景值为评价标准，利用单项和综合污染指数对金昌市居民区土壤重金属进行分析评价。结果表明：金昌市居
民区五种重金属元素的平均含量均超过该地区的背景值，90%以上研究区域的土壤重金属含量超过区域背景
值，金昌市不同居民区土壤的重金属含量差异很大，土壤重金属含量的变异系数28．60－105．03%，变异系数
相比较：Ni＞Cu＞Cd＞Pb＞Zn。对重金属含量进行相关性分析，Cu与Ni、Cd、Pb、Zn都达到显著性水平，Ni与
Cu、Cd达到性显著水平。单项污染指数比较，污染程度是Cu＞Ni＞Cd＞Zn＞Pb，就平均值来看，Cu、Ni为轻度
污染，Zn、Cd、Pb为非污染。综合污染指数最小值为0．82，最大值达到1．14，65%的研究区域为轻度污染。居
民区土壤中重金属主要来源于该地区的矿业开采和金属冶炼等工业活动。
关键词：土壤；重金属；污染；评价
中图分类号：X53文献标识码：A
土壤既是自然环境的构成要素，又是农业生产最重要的自然资源。随着城市化进程及工业的迅速发展，重金属通过污水灌溉、大气干湿沉降、污泥的农用等途径进入土壤，进而影响到农产品质量安全与人类健康［1 5］。重金属元素与人体健康密切相关，土壤重金属污染物可通过摄取、吸入、皮肤吸收等多种途径危害人体健康［6，7］。矿业活动往往造成严重的生态破坏和环境污染问题［8］，同时它也是土壤重金属污染物的重要来源之一［9］。矿区内采矿、冶炼等一系列矿石采集加工［10］、运输［11］、废弃矿渣的风化和淋洗［12，13］都可能导致各种重金属元素的释放、迁移，进而导致其在矿区及周围土壤和农田中累积。近年来由矿业活动导致的土壤重金属污染和随之而来的环境及人体健康风险问题已引起国内外研究者的广泛关注［9，14，15］。有关矿业活动导致土壤环境问题的研究主要集中在矿区或矿区周围的土壤，而关于城市居民区土壤重金属的研究相对较少。居民区是城市人们居住和生活的主要城所，文中主要对金昌市居民区土壤重金属进行污染特征评价研究，为改善城市环境质量和保障城市居民健康提供科学依据。
1材料与方法
1．1研究区概况与采样点分布
金昌市位于河西走廊东部，祁连山北麓，地处东经101?04'－102?43'和北纬37?47'－39?00'之间。气候干旱少雨，炎热干燥，日照丰富。呈现以大陆性沙漠干旱气候为主。金昌市是中国最大的镍铜生产基地，被誉为中国的"镍都"，其镍的储量占全国总储量的63．9%。金昌市建于1982年，建成面积34．9km2，市区总人口18万。自20世纪60年代开发以来，由于采用先生产后建市的发展思路，城市布局不规范，工业区与住宅区没有隔离带。金川有色金属公司的老尾矿位于金昌市北部，占地约为3．15km2，在1964－1991年间，老尾矿库中共储存尾矿3877万t［16］（其中达标量仅约700万t），工业废气约130亿m3，废渣中尾矿渣151．9万t、冶炼熔渣55．9万t。1996－1999年，年均排放工业废气总量更是高达219亿m3［17］。
于金昌市居民区选取20个代表性的采样点，采样点以GPS精确定位，样点位置（图1），采集0 20cm
*收稿日期：2009－10－20。
基金项目：自然科学基金（NSFC40671167）、国家环境保护公益性项目（NEPCP200809098）和973项目（2008CB417212）资助。
作者简介：胡小娜（1984－），女，山西运城人，硕士研究生，研究方向为重金属污染过程与生态修复。E－mail：huxn03@lzu．cn 通讯作者：南忠仁，教授，博士生导师。Email：nanzhongren@lzu．edu．cn
表层土壤，采集时去掉表皮草层和杂物，采用多点取样方式，各点所取土样质量应尽量相同，混合均匀后按图1采样点分布图
Fig．1A stetch map showing
the samping sites 四分法获取1kg 左右的样品装入塑料袋中，于实验室内自然风干，剔除植物残体和石块，磨碎、过100目筛，保存于自封袋中备用。1．2样品分析与数据处理
准确称取样品0．5000g ，在聚四氟乙烯消解罐中用HNO 3－HClO 4－HF ［18］混酸消化，用5%硝酸转移至50mL 容量瓶中，稀释定容后用原子吸收光谱仪（Thermo Electrom M6MK2）测试五种重金
属（Cu 、Zn 、Ni 、Pb 、Cd ）含量。所有测定均由国家标准物质、空白样
以及平行样进行质量控制。采用EXCEL2003和SPSS13．0软件进行数据处理。
1．3评价方法与标准
对土壤环境质量进行评价时所采取的评价方法多种多样，主要
有污染指数法、
污染程度法，T 值分级法、基准分级法、密切值法和模糊数学综合评判法、灰色聚类法等。文中在对研究区原始测试数据分析评价的基础上，采用污染指数法对金昌土壤的环境质量进行现状评价。污染指数法具有一定的客观性和可比性，且易于计算，己在环境质量评价中得到了广泛的应用。在采取污染指数法进行金昌居民区土壤环境质量评价时，参照中国土壤环境质量标准（GB15618－1995）来确定评价标准（表1）。所采用的污染指数法评价模型包括单因子污染指数法和综合污染指数法。1．3．1单因子污染指数法
单因子污染指数评价即对土壤中的某一污染物的污染程度进行
评价。通过单因子评价，
确定单个土壤质量参数的污染情况，它是多因子综合评价的基础。单项污染指数公式为：P i =C i /S i
（1）式中：P i 为土壤中污染物i 的单项污染指数；C i 为土壤中污染物
i 的实测数据；S i 为污染物i 的评价标准。采用Xa 、Xc 和Xp 分别代表土壤污染积累起始值、中度污染起始值和重度污染起始值（表1）。根据Xa 、Xc 、Xp 值和计算公式确定污染等级、污染指数范围：P i ≤1
为非污染，相应地区为非污染；1＜P i ≤2为轻污染，相应地区为轻度
污染区；2＜P i ≤3为中度污染，相应地区为中度污染区；P i ＞3为重
污染，相应地区为重度污染区。按照以上污染指数范围，再求具体的污染指数，可以消除由于各污染物的评价标准不同，
P i 可能相差极大的现象。具体计算公式如下：
表1土壤污染评价标准的建议范围与数值Tab．1Assessment standard of heavy metals in soils
元素
污染积累起始值X a /10－6中度污染起始值X c /10－6重度污染
起始值X p /10－6
Cu 3550400Zn 100200500Ni 40250500
Pb 35250500
Cd 0．20．31．0
C i ≤Xa ，P i =C i /Xa （2）Xa ＜C i ≤Xc ，P i =1+（C i －Xa ）/（Xc －Xa ）（3）Xc ＜C i ≤Xp ，P i =2+（C i －Xc ）/（Xp －Xc ）（4）C i ＞Xp ，P i =3+（C i －Xp ）/（Xp －Xc ）（5）1．3．2综合污染指数法－内梅罗指数
文中采用内梅罗（N．L．Nemerow ）［19］
污染指数法进行综合污染指数评价。内梅罗指数是一种兼顾极值或称突出最大值的计权型多因子环境质量指数，它特别考虑了污染最严重的因子，而且在加权过程中避免了权系数中主观因素的影响，使得评价结果更加客观。综合污染指数公式为：
P 综合=（1/2（（1/n ∑c i /s i ）2+（c i /s i ）max 2））1/2（6）
式中：P 综合为内梅罗综合污染指数；C i 为土壤中污染元素i 的实测值；S i 为土壤中污染元素i 的评价标
准。
土壤环境质量分级是土壤质
量评价的基本内容。评价区域内
的土壤综合污染指数达到3级或3级以上时，表明该地区的土壤已经受到一定程度的污染。
表2土壤环境质量等级标准Tab．2Standard of siol environment quality level P 综合
范围
P 综合≤0．70．7＜P 综合≤11＜P 综合≤22＜P 综合≤3P 综合＞3土壤等级
1级2级3级4级5级污染水平安全级，清洁警戒级，尚清洁轻污染中污染重污染·
181·第1期胡小娜等金昌城市居民区土壤重金属分布特征研究
2
结果与讨论
2．1
金昌市居民区土壤重金属含量
由表3可见，金昌市居民区五种重金属
元素的平均含量均超过该地区的背景值，
90%以上研究区域土壤中重金属含量超过区域背景值。土壤样品重金属Cu 、Ni 含量的最大值均远大于表1中土壤污染评价标准
表3金昌市重金属测试数据统计分析结果（mg /kg ）Tab．3The statistic result of heavy metal concentrations
in Jinchang soil
重金属最小值最大值平均值标准偏差SD 变异系数CV （%）区域背景值［20］
Cu 44．11868．18397．54250．2462．9524．1
Zn 56．23179．03106．5530．5728．6969．3
Ni 35．051607．51340．57357．70105．0335．2
Pb 18．5575．6036．1914．8741．1018．8
Cd 0．100．590．310．156249．850．116重度污染起始值，且分别为区域背景值的36、45．7倍，其平均值为397．54、340．57mg /kg ，是当地土壤背景
值的16．5和9．68倍，说明金昌市居民区土壤Cu 和Ni 污染最为严重，具有明显高度富集特征。金昌市工业组成主要以金属矿藏的开采与提炼为主，而其金属矿产主要是Ni 和Cu ，其储量分别为全国第一和第二
位，这与该市土壤中含量最高的重金属种类相吻合，
Cu 和Ni 的污染源主要是该地区的矿业开采和金属冶炼等工业活动，成为金昌市居民区土壤环境中污染风险最大的两种重金属。土壤样品重金属Zn 、
Pb 含量的最大值在土壤污染评价标准轻度污染起始值与中度污染起始值之间，分别为区域背景值的2．6、4倍，其
平均值为106．55、36．19mg /kg ，分别为当地土壤背景值的1．545和1．93倍。土壤样品重金属Cd 含量的
最大值在土壤污染评价标准中度污染起始值与重度污染起始值之间，是区域背景值的5倍；平均值为0．31mg /kg ，是区域背景值的2．67倍。Zn 、Pb 和Cd 的污染源主要是工矿活动的粉尘，其次可能由于交通运输、污水灌溉、生活垃圾等人类生活。
金昌市不同居民区土壤重金属含量差异很大，就变异系数而言，表现为：Ni ＞Cu ＞Cd ＞Pb ＞Zn ，即该
区域土壤中Zn 含量差异小，Ni 含量差异最大。其中Cu 和Ni 变异系数达到了62．95%和102．03%，属强
变异性，说明土壤中Cu 和Ni 受外界干扰尤其显著，空间分异较大，这种分异基本可以归结为该地区的采
矿和冶炼工业的影响。Zn 、Pb 和Cd 的变异系数也分别高达28．69%、41．10%和49．85%，可能由于交通
运输和工矿活动的粉尘、人类活动等的不同影响。因为频繁的人类活动和工矿企业、交通运输、土地利用
方式及时间的影响，
使城市居民区土壤遭受强烈的人为干扰，城市居民区土壤中重金属含量存在显著的空间差异，即使在较短距离内重金属含量也会完全不同。
城市居民区土壤受人为活动的干扰严重，重金属来源复杂多样，因此城市土壤重金属污染主要以复合污染形式出现。为了解重金属元素之间的关系，文中对5种重金属元素含量进行相关性分析（表4）。
由表4可知，Cu 含量和Ni 含量相关系数是0．635；
Cu 含量和Cd 含量相关系数是0．865；Ni 含量和Cd 含量
相关系数是0．521；可能由于Ni 、
Cu 和Cd 三种重金属是岩体富集元素，金昌市金属矿藏中这三种元素具有很强
的伴生性，两两之间相关系数较大。Cu 含量和Zn 含量相关系数是0．864；Cu 含量和Pb 含量相关系数是0．808；可能由于在采冶Cu 的过程中，Zn 和Pb 被释放到土
壤中，Cu 、Pb 和Zn 都是亲硫元素，同类元素在表生地球
化学上具有一定共性，
因而具有显著相关性［21］。表4重金属的相关性分析Tab．4Correlation coefficients of heavy metals concentrations in tested soil
Cu Zn Ni Pb Cd
Cu 1
Zn 0．864＊＊
1Ni 0．635
＊＊0．4221Pb 0．808＊＊0．860＊＊0．2881Cd 0．865＊＊0．801＊＊0．521*0．861＊＊1
＊＊相关性为0．01显著性水平，
*相关性为0．05显著性水平2．2污染指数的统计分析
根据公式（1）－（6），计算研究区土壤样品中重金属的各项污染指数，其统计分析特征（表5）。由表5可知，研究区域中Cu 的单项污染指数平均值为1．14，说明所研究的居民区土壤Cu 为轻污染，采样点第一高级中学、丽景西苑、金川公园儿童乐园、金川公园观云阁、金川公园绿化草坪的Cu 为安全级，说明这两居民区离工业区较远，重金属Cu 的污染源较少。可能由于采样点8离矿区较近，采样点16离老尾矿较
近，以前Cu 污染仍然存在，采样点17是生活污水灌溉，因此8、16、17采样点即3号家属区、12区五中、金
川公园Cu 污染较重。Zn 的污染指数都小于1，平均值为0．53，说明所研究居民区土壤Zn 污染为安全，采样点13即2号家属区东边草坪的Zn 污染指数处于警戒级，可能由于2号家属区东边草坪离选矿厂、冶炼厂较近，且在道路旁，汽车轮胎添加剂中含Zn ，轮胎磨损产生的粉尘和润滑油燃烧是路边居民区土壤Zn 污染的重要来源。Ni 的污染指数平均值为1．36，说明所研究的居民区土壤Ni 污染为轻度污染，金昌市居
·281·干旱区资源与环境第25卷
民区Ni 的最主要污染源为该地区的矿业开采和金属冶炼等工业活动
所产生的粉尘，
采样点9离选矿厂、冶炼厂、矿区较近，采样点17是生
活污水灌溉，
采样点8、9即3号家属区Ni 污染指数较大。Pb 的污染指数大部分都小于1，平均值为0．14，说明研究区域Pb 处于安全级别，没有Pb 污染。Cd 的污染指数平均值
为0．52，
金昌市区居民区Cd 是安全级别，采
样点5、
13和16即龙泉公园西、
3号家属区和12区五中由于离选矿厂、冶炼厂、矿区较近，受到工矿活动粉尘的影响，以及采样点17的金川公园是生活污水灌溉，因此污染指数都大于0．7，土壤Cd 处于警戒级。
表5不同居民区土壤重金属污染指数及污染评价
Tab．5Pollution indices and pollution evaluation of soils in different residential area
居民区编号居民区位置
Cu Zn P i Ni Pb Cd P 综合污染水平1党校
0．8780．521．5070．0970．3421．49轻污染2金川公司6号家属区1．1660．640．8750．1690．6251．63轻污染3第一高级中学分部校园0．3050．360．2690．0880．2471．10轻污染4龙泉公园草坪（金川路东）0．7790．450．860．1110．4641．40轻污染5龙泉公园草坪（金川路西）
1．2550．551．1920．1560．9791．71轻污染6龙首山庄绿化草坪0．8930．510．8290．1220．5391．46轻污染7龙首山庄大门附近草坪0．8870．461．020．1180．4131．46轻污染83号家属区71栋2．1530．692．0540．1790．6782．24中污染93号家属区36栋
1．3830．653．7660．1480．5782．64中污染10老档案管1．0930．481．090．1560．4231．58轻污染112号家属区南1．6110．641．230．2210．781．90轻污染122号家属区西边绿化草坪0．7640．520．5390．1640．3651．37轻污染132号家属区东边绿化草坪1．9620．901．2240．3020．8322．11中污染14金川公司职工医院
1．480．481．0350．1470．611．79轻污染15丽景西苑0．1390．280．170．0740．1660．96尚清洁1612区五中2．4810．771．1720．250．8122．37中污染17金川公园2．4360．616．430．1270．9714．14重污染18金川公园儿童乐园0．5420．451．4620．0920．2221．32轻污染19金川公园观云阁0．3850．380．3820．0890．2191．15轻污染20
金川公园绿化草坪
0．126
0．31
0．14
0．082
0．178
0．82
尚清洁
单污染指数相比较，Zn 、Cd 和Pb 的污染指数都比较小，基本没有污染，Cu 和Ni 污染指数较大，处于
轻度污染。离选矿厂、冶炼厂、矿区较近2号、
3号家属区、12区五中以及从1976年以来用生活污水灌溉的金川公园Cu 、
Ni 污染指数较大。位于矿区附近采样点3即第一高级中学没有污染，主要由于所处的居民区土壤为新换土。从综合污染指数来看，有65%的研究区域处于轻污染，
20%的研究区域处于中污染，5%的研究区域为重污染区域，有10%的研究区域没有污染。用污水灌溉的金川公园为重污染区。金昌
市是全国镍铜的生产基地，其土壤中Ni 、Cu 有部分来源于成土母质，金昌市区年主导风向为西北风，年频
率达30%，尾矿库位于居民区的上方向；东南风居第二，年频率达21%，冶炼工业区处在居民区的上风向；
金昌工业区和居民区划分并不清晰，两者之间也无明显的隔离带，当地沙尘天气较多［22］
，受重金属污染的土壤可通过扬尘等方式迁移到居民区。金昌市居民区重金属污染物主要来源于该地区的矿业开采和金属
冶炼等工业活动所产生的粉尘，
有部分来源于空气颗粒物干湿沉降、交通运输、生活垃圾以及污水灌溉。3结论
（1）金昌市居民区五种重金属元素的平均含量均超过该地区的背景值，90%以上研究区域土壤中重
金属含量超过区域背景值。金昌市居民区土壤重金属Cu 、
Ni 含量的平均值为：397．54、340．57mg /kg ，分别为当地土壤背景值的16．5和9．68倍，
金昌市居民区土壤中Cu 和Ni 污染最为严重，金昌市居民区土壤重金属Zn 、Pb 、Cd 平均值为106．55、36．19、0．31mg /kg ，分别为当地土壤背景值的1．545、1．93和2．67倍。（2）金昌市不同居民区土壤的重金属含量差异很大，就变异系数相比较：Ni ＞Cu ＞Cd ＞Pb ＞Zn 。对
金昌市区居民区土壤重金属含量进行相关性分析，Cu 与Ni 、
Cd 、Pb 、Zn 都达到显著性水平，Ni 与Cu 、Cd 达到显著水平，与Cu 的相关系数较大。
（3）由单项污染指数比较，污染程度是Cu ＞Ni ＞Cd ＞Zn ＞Pb 。就平均值来看，Cu 、Ni 为轻度污染，基
·
381·第1期胡小娜等金昌城市居民区土壤重金属分布特征研究
本没有Zn 、Cd 、Pb 重金属污染。综合污染指数最小值为0．82，最大值达到4．14，
65%的研究区域处于轻污染，20%的研究区域处于中污染，5%的研究区域为重污染区域，有10%的研究区域没有重金属污染。金昌市居民区土壤重金属的主要污染源是该地区的矿业开采和金属冶炼等工业活动产生的粉尘，其次可能
由于交通运输、
污水灌溉、生活垃圾等人类生活产生的污染。参考文献
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HU Xiaona ，NAN Zhongren ，LIU Xiaowen ，LI Yuan ，DING Haixia
（National Laboratory of Western China ＇s Environmental System ＆College of Resource and Environment Sciences ，Lanzhou University ，Lanzhou 730000，P．R．China ）
Abstract ：Soil samples collected from residential areas in Jinchang city were analyzed for the concentrations of five heavy metals ，and pollution assessments were conducted by using single pollution indices and integrated pol-lution indices ，according to the criteria of National Standard for Soil Environmental Quality and background val-ues in studied areas ，respectively．Our findings showed that the concentrations of all five heavy metals exceeded their background levels ，tne concentrations of heavy metals in 90%studied areas was bigger than the background values of heavy metals in the region ．Concentrations of heavy metals varied with soil samples from different resi-dential areas ，and the variance coefficients of heavy metals concentrations ranged from 28．60%to 105．03%with an order of Ni ＞Cu ＞Cd ＞Pb ＞Zn．The results of correlation analysis showed that Cu had significant linear relationships with Ni ，Cd ，Pb and Zn ，as well as Ni with Cu and Cd．The single pollution indices were in an or-der of Cu ＞Ni ＞Cd ＞Zn ＞Pb．Cu and Ni had already posed lightpollution ，Zn ，Cd and Pb posed no pollution ，respectively ，according to their average values of concentrations．The minimum and maximum values of integrat-ed pollution indices of studied areas were 0．82and 4．14respectively ，65%of the studied areas were of light pollution．The main sources of heavy metals in soil of residential areas were the smelting industries and mining activities in the city．
Key words ：soil ；heavy metal ；pollution ；evaluation
·481·干旱区资源与环境第25卷
重金属污染来源、分布、治理方法 点击次数：2540 发布时间：2011-2-16 摘要：文章阐明了重金属污染物来源与分布，同时对国内外土壤重金属污染治理的研究工作做了系统的综述，提出了土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法，利用环境矿物材料治理土壤重金属污染物的方法，具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点，展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。并提醒人们要提高土壤质量意识，保护生态环境。 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。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。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。 随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万 t、Cu为340万 t、Pb为500万 t、Mn为1500万 t、Ni为100万 t。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染，如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地；。 南方相对较轻，如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资源状况看，到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm2，而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等，土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。 重金属污染原理 重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，汞、镉为0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。 本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手，提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。旨在保护环境，提高土壤的环境质量。 1 土壤中重金属污染物来源与分布 土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活动，也造成重金属对大气、水体和土壤的污染。 1.1 大气中重金属沉降
土壤中重金属形态分析方法 赵梦姣 （湖北理工学院环境科学与工程学院） 摘要：介绍了土壤重金属的形态及各种分析方法, 重点说明了土壤中重金属形态分布及影响因素;讨论了影响土壤环境中重金属形态转化的因素, 重金属形态与重金属在土壤中的迁移性、可给性、活性的关系, 重金属污染土壤修复与重金属形态分布的关系。形态分析在一定程度上反映自然与人为作用对土壤中重金属来源的贡献, 并反映重金属的生物毒性。 关键词: 土壤; 重金属; 形态分析；分析方法 自20 世纪70 年代以来重金属污染与防治的研究工作备受关注，目前重金属污染物已被众多国家列为环境优先污染物。重金属的总量往往很难表征其污染特性和危害，环境中重金属的迁移转化规律、毒性以及可能产生的环境危害更大程度上取决于其赋存形态[1]，不同的形态产生不同的环境效应。土壤的重金属污染是当今面积最广、危害最大的环境问题之一，其所含的重金属可以通过食物链被植物、动物数十倍的富集[2], 但土壤中的重金属的毒性不仅与其总量有关, 更大程度上由其形态分布所决定。环境中重金属的迁移性、生物有效性及生物毒性与重金属污染物在土壤中的存在形态有关, 因此, 土壤中的重金属形态分析已成为现代分析化学特别是环境分析化学领域的一个热门研究方向。
1重金属的形态及形态分析方法 根据国际纯粹与应用化学联合会的定义,形态分析是指表征与测定的一个元素在环境中存在的各种不同化学形态与物理形态的过程[3]。形态分析的主要目的是确定具有生物毒性的重金属含量,当所测定的部分与重金属生物效应或毒性一致时,形态分析的目的就可实现。重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构态4个方面,由于土壤化学结构复杂及各种影响因素复杂多变,对土壤中的重金属形态分析,与水环境中重金属的分析方法:如溶出伏安法、离子选择电极法不同,土壤中重金属大多采用连续提取的形态分析方法对样品进行浸提和萃取,然后用原子吸收光谱法测定提取液中的每种形态重金属的浓度,许多学者关于土壤中重金属形态提出了不同的方法。FORSTNER[4]则提出了7步连续提取法,将重金属形态分为交换态、碳酸盐结合态、无定型氧化锰结合态、有机态、无定型氧化铁结合态、晶型氧化铁结合态、残渣态; SHUMAN[5]将其分为交换态、水溶态、碳酸盐结合态、松结合有机态、氧化锰结合态、紧结合有机态、无定形氧化铁结合态和硅酸盐矿物态8种形态;为融合各种不同的分类和操作方法,CAMBRELL[6]认为土壤中重金属存在7种形态,即水溶态、易交换态、无机化合物沉淀物、大分子腐殖质结合态、氧化物沉淀吸收态、硫化物沉淀态和残渣态;而具有代表性的形态分析方法是由TIESSER等人提出的[7]。将土壤或者沉积物中的金属元素分为可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态、有机物结合态与残渣态。在TIESSER方法的基础上,欧共体标准物质局(European
重金属污染来源、分布、治理方法 摘要：文章阐明了重金属污染物来源与分布，同时对国内外土壤重金属污染治理的研究工作做了系统的综述，提出了土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法，利用环境矿物材料治理土壤重金属污染物的方法，具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点，展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。并提醒人们要提高土壤质量意识，保护生态环境。 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。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。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。 随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染，如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地；。 南方相对较轻，如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资源状况看，到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm2，而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等，土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。 重金属污染原理 重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，汞、镉为0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。 本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手，提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。旨在保护环境，提高土壤的环境质量。 1 土壤中重金属污染物来源与分布
垃圾焚烧中重金属污染物的迁移和分布规律 摘要：城市生活垃圾成分复杂，并且焚烧过程中会产生重金属的二次污染，是城市垃圾处理中最难解决的问题。对此，从垃圾重金属的来源，重金属在垃圾焚烧过程中的迁移和转变特性，以及重金属在焚烧过程中迁移分布的影响因素等方面进行研究。研究认为，重金属在焚烧炉中的最终分布除了受本身特性(蒸发压力和沸点)影响外，还与原生垃圾组成以及焚烧环境有关。 关键词：垃圾焚烧；重金属；污染物迁移；污染物分布规律 随着经济发展和城市化进程的加快，城市生活垃圾对环境造成的污染已经成为全球瞩目的问题。与填埋、堆肥等其它垃圾处理方法相比较，焚烧法垃圾处理技术具有如下优点：(1)大幅减少垃圾体积和重量；(2)处理速度快、储存期短；(3)回收能量用于供热、发电；(4)就地燃烧无需长距离运输；(5)通过合理组织燃烧及尾气处理实现清洁燃烧等[1]。焚烧法垃圾处理技术已成为我国部分城市处理生活垃圾的首选技术。由于原生垃圾中含有不等量的各类金属废弃物如各种金属制品、电池等，其中所含的重金属(如汞、铅、镉、铬、铜、锌、锰等)在焚烧过程中将发生迁移和转化，富集于直径小于1μm的飞灰颗粒中。由于常规的颗粒捕集设备对小颗粒飞灰捕集效率很低，这些富集了有毒重金属的细小颗粒将被排放到大气中，最终被人类呼吸。焚烧炉底灰、除尘设备飞灰、炉壁残留灰以及洗涤塔所产生的污水中也都可能含有重金属，由于重金属的渗滤特性，其中的重金属也会进入环境而造成二次污染。 随着人民生活水平的提高，人们越来越重视生态环境的改善，从垃圾焚烧工业兴起至今，许多国家相继对焚烧炉烟气中重金属等的排放作了严格的限制，且要求越来越严格。表1为现今国内外垃圾焚烧烟气排放重金属控制标准。 表1各国生活垃圾焚烧重金属污染物排放标准[3～5]mg/m3(标准状态) Floyd Hasselriis[6，7]等人在对典型垃圾组分中重金属含量测定后指出，即便是去除了明显易生成重金属污染的垃圾源，焚烧后仍将有大量有毒重金属存在；另一方面，
重金属在水体中的存在形态及污染特征分析 摘要阐述了重金属在水体中的存在形态类型及迁移性质,介绍了重金属迁移规律的研究方法,并分析了重金属在水体中的污染特征。 关键词重金属;水体;存在形态;迁移规律;污染特征 1重金属在水体中的存在形态 1.1存在形态的类型 要分析污染物在水体中的迁移转化规律,首先就要了解污染物在水体中以何种形式存在以及各存在形态之间的关系,对重金属污染物的研究也不例外。汤鸿霄提出“所谓形态,实际上包括价态、化合态、结合态和结构态4个方面,有可能表现出来不同的生物毒性和环境行为”,这里所分析的存在形态主要指重金属在水体中的结合态。水体中重金属存在形态可分为溶解态和颗粒态,即用0.45μm滤膜过滤水样,滤水中的为溶解态(溶解于水中),原水样中未过滤的为颗粒态(包括存在于悬移质中的悬移态及存在于表层沉积物中的沉积态)。用Tessier等[1]提出的逐级化学提取法又可将颗粒态重金属继续划分为以下5种存在形态:一是可交换态,指吸附在悬浮沉积物中的黏土、矿物、有机质或铁锰氢氧物等表面上的重金属;二是碳酸盐结合态,指结合在碳酸盐沉淀上的重金属;三是铁锰水合氧化物结合态,指水体中重金属与水合氧化铁、氧化锰生成结合的部分;四是有机硫化物和硫化物结合态,指颗粒物中的重金属以不同形式进入或包括在有机颗粒上,同有机质发生螯合或生成硫化物;五是残渣态,指重金属存在于石英、黏土、矿物等结晶矿物晶格中的部分。 1.2迁移性质 不同存在形态的重金属在水体中的迁移性质不同。溶解态重金属对人类和水生生态系统的影响最直接,是人们判断水体中重金属污染程度的常用依据之一。颗粒态重金属组成复杂,其形态性质各不相同。可交换态是最不稳定的,只要环境条件变化,极易溶解于水或被其他极性较强的离子交换,是影响水质的重要组成部分;碳酸盐结合态在环境变化,特别是pH值变化时最易重新释放进入水体;铁锰水合氧化物结合态在环境变化时也会部分释放;有机硫化物和硫化物结合态不易被生物吸收,利用较稳定;残渣态最稳定,在相当长的时间内不会释放到水体中。
BCR连续提取法分析土壤中重金属的形态 ?1、重金属形态 ?2、重金属形态研究方法及发展历程 ?3、本实验的目的 ?4、实验原理 ?5、实验步骤 ?6、数据处理 1.重金属形态 ?重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态、和结构态四 个方面，即某一重金属元素在环境中以某种离子或分子存在的实际形式。 ?重金属进入土壤后，通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种 作用，形成不同的化学形态，并表现出不同的活性。 ?元素活动性、迁移路径、生物有效性及毒性等主要取决于其形 态,而不是总量。故形态分析是上述研究及污染防治等的关键 2、重金属形态研究方法及发展历程 ?自Chester 等(1967)和Tessier 等(1979)的开创性研究以来, 元素形态一直是地球和环境科学研究的一大热点。 ?在研究过程中,建立了矿物相分析、数理统计、物理分级和化学 物相分析等形态分析方法。
?由于自然体系的复杂性,目前对元素形态进行精确研究是很困 难,甚至是不可能的。 ?在诸多方法中,化学物相分析中的连续提取(或逐级提取） (Sequential extraction) 技术具操作简便、适用性强、蕴涵信息丰富等优点，得到了广泛应用。 逐级提取(SEE) 技术的发展历程 ?60～70年代（酝酿期） ?以Chester 和Hughes(1967) 为代表的一些海洋化学家尝试 用一种或几种化学试剂溶蚀海洋沉积物,将其分成可溶态和残留态两部分,进而达到研究微量元素存在形态的目的。 ?70 年代末（形成期）
?在前人研究的基础上,Tessier et al. (1979) 用不同溶蚀能力的化学试剂,对海洋沉积物进行连续溶蚀和分离操作,将其分成若干个“操作上”定义的地球化学相,建立了Tessier 流程。 ?80 年代(发展期) ?不同学者在对Tessier 流程改进的基础上,先后提出了20 多种逐级提取流程。其中,影响较大的逐级提取流程有Salomons 流程(1984) 、Forstner 流程(1985) 、Rauret et al流程(1989) 等。 ?90 年代(成熟期) ?为获得通用的标准流程及其参照物,由BCR 等主办的以“沉积物和土壤中的逐级提取”(1992) 、“环境风险性评价中淋滤/ 提取测试的协和化”(1994) 和“敏感生态系统保护中的环境分析化学”(1998) 等为主题的欧洲系列研讨会先后召开,并分别出版了研究专刊。 ?Ure et al. (1993) 在Forstner (1985) 等流程的基础上,提出了Ure 流程,后经Quevauviller et al. (1997 ,1998) 修改,成为BCR 标准流程,并产生了相应的参照物(CRM 601) 。 ?BCR 为欧洲共同体参考物机构( European Community Bureau of Reference) 的简称,是现在欧盟标准测量和测试机构(Standards Measurements and Testing Programme ,缩写为SM &T) 的前身。 ?Rauret et al. (1999) 等对该流程作了改进,形成了改进的BCR
生态环境 2008, 17(4): 1438-1441 https://www.doczj.com/doc/a32522642.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.doczj.com/doc/a32522642.html, 作者简介：高杨（1981－），男，工程师，硕士，主要从事环境分析化学和光谱色谱分析等方面的研究。E-mail:123456789gaoyang@https://www.doczj.com/doc/a32522642.html, 收稿日期：2008-01-30 大气降尘与土壤中重金属铬的形态分布规律 高杨1，范必威2 1. 中国测试技术研究院，四川 成都 610061； 2. 成都理工大学，四川 成都 610059 摘要：主要对成都理工大学校园内大气降尘和土壤中重金属铬的形态分布进行了分析比较，得出以下结论：重金属铬在大气降尘和土壤中的含量存在差别，大气降尘中铬的量明显大于土壤中的量，且基本上是土壤的两倍左右。且形态分布规律不同,大气降尘中铬含量的形态分布由大到小的次序是：残渣晶格态，铁锰氧化物结合态，有机结合态，碳酸盐结合态，可交换态；土壤中由大到小的次序是：残渣晶格态，有机结合态，铁锰氧化物结合态，碳酸盐结合态，可交换态；铬在大气降尘中多存在于残渣晶格态（35.35%～59.82%）和铁锰氧化物结合态（25.97%～40.23%），且两者相差不大。而在土壤中多存在于残渣晶格态（37.22%～75.06%）和有机结合态（4.30%～12.98%），且主要以残渣晶格态为主。形态分离方法采用Tessier 五步连续提取法，重金属铬的测定方法采用国标方法（GB/T 5009.123-2003）示波极谱法。 关键词：大气降尘；土壤；铬；形态分析 中图分类号：X13 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2008）04-1438-04 随着城市化在全球范围内的飞速发展，以及城市人口的不断增长，客观上需要增加对城市生态环境的了解，以及研究城市生态环境与人类健康之间的相互关系。城市里的大气尘降、土壤是城市生态环境的重要组成部分，对城市的可持续发展有着重要意义。在城市环境中，人类各种各样的活动，将大量的重金属带入城市大气降尘和土壤中[1-2]，造成这些元素的积累，并通过大气、水体或食物链而直接或间接地威胁着人类的健康甚至生命。 重金属元素铬及其化合物广泛分布于自然界的岩石、植物、动物、土壤、水、火山灰及气体中，而铬及其化合物也是冶金、电镀等行业常用的基本原料，在上述行业的生产过程中会产生大量的含铬废水、废气、废渣，从而导致严重的环境污染问题。铬是环境污染以及动植物生命最重要的元素之一[3] ，铬的毒性和生物可用性不取决于铬的总量，而是取决于铬存在的形态。三价铬被认为是维持哺乳动物葡萄糖、脂肪和蛋白质代谢的必需元素，而六价铬则对人体有高毒性。因此铬的形态分析对于研究其环境行为、生理效应和致毒机理至关重要。 1 实验部分 1.1 实验仪器与试剂 JP-303型示波极谱仪：成都仪器厂三电极系统； 全聚四氟乙烯消解罐：内容积70 mL ，最大压力1.2 MPa ，最高温度200 ℃。 Galanz WP800TL23-K3微波炉；烘箱；电热板；高速离心机；SHA-C 水浴振荡器；分析天平；电子分析天平；冰箱；采样刷；样品袋；研钵；各种玻璃仪器等。 实验所用各种试剂均为符合国家标准或专业标准的优级纯或分析纯试剂，所有试剂不含铬。水为二次蒸馏水；实验所需各种试剂的配制方法（略）。 1.2 实验方法 1.2.1 示波极谱法测定样品中铬 本实验样品消解采用微波消解的方法，采用邻二氮菲-亚硝酸钠体系示波极谱法测定。其中三价铬的测定采用高锰酸钾氧化三价铬的方法。 1.2.2 样品中铬的物理形态提取、分离与测定[4-5] 可交换态：称2.0000 g 样品，加入16 mL 1 mol/LMgCl 溶液常温下振荡1 h ，离心分离30 min （3000 r/min ），取上清液转入50 mL 容量瓶中用二次蒸馏水定容，用盐酸调节pH=7，待测。 碳酸盐结合态：在上步的残渣中加入16 mL ，1 mol/L NaAc/HAC ，pH 5室温下下振荡6 h ，离心分离30 min （3000 r/min ），取上清液转入50 mL 容量瓶中用二次蒸馏水定容。用HAC 调节到pH=5，待测。 铁锰氧化物结合态：在上步的残渣中加入20 mL 0.04 mol/L NH 2OH ，HCl 的25%(体积分数)的HAC 溶液，96 ℃下水浴振荡6 h ，离心分离30 min （3000 r/min ），取上清液转入50 mL 容量瓶中用二次蒸馏水定容，用HAC 调节到pH=2，待测。 有机结合态：在上步的残渣中加入6 mL ，0.02 mol/L HNO 3，10 mL H 2O 2 30%（体积分数），用HNO 3调节pH 到2.0，加热到85 ℃，振荡2 h 。重复上述操作，3 h ，保持温度。冷却后加入5 mL 3.2 mol/L NH 4AC 的20%(体积分数)的HNO 3溶液并稀释至20 mL ，振荡30 min 。离心分离30 min （3000 r/min ），
第 1 期岩矿测试 第 19 卷留到最后也是十分自然的。一般用酸来分解消化矿物 ,以求其结果。 2. 3. 4 Pb 的形态分布 Pb 的形态分布曲线与 Cu 的形态分布曲线类似。可交换态铅包括水溶态铅 ,实验结果表明 ,水溶态铅仅占铅总量的极小部分 ( < 0. 0 5 % ,因此 ,一般将其归于可交换态一起研究。碳酸盐态对于石灰性土壤是比较重要的一种形态。本文土壤形态分析方法以 NaAc - HAc (p H = 5. 0 作为该形态的提取剂 ,如果 p H 再降低 , 则有可能导致铁锰态的溶解。本实验的几个土壤样品的 Pb 含量都比较低 ,这证明在非石灰性土壤中碳酸盐态铅是比较低的。铁锰氧化态的提取剂的作用为还原。锰氧化物比铁氧化物容易溶解得多。因此 , 当铁氧化物溶解比较完全时 ,锰氧化物已基本溶解完。因此说 ,可能有微量的铁氧化物态的铅没有溶解完全 , 但只要条件控制得当 ,可以作到绝大部分的铁氧化物态的铅溶解 ,剩余的微量部分可以忽略不计。有机态铅的提取剂为有机物类型的试剂 , 它对硅酸盐矿物不具有分解性 , 能分解有机物的试剂要求具有比较好的选择性。H2 O2 在分解有机物时对硅酸盐矿物基本没有影响。H2 O2 + N H4 Ac 可以防止氧化物对 Pb2 + 的再吸附 ,是提取有机态铅的比较好的试剂。尽管 K4 P2 O7 和 NaO H 作为碱性溶剂也可以
溶解有机态铅 , 但它们均对硅酸盐矿物具有溶解作用 , ED TA 和 D TPA 为强螯合剂 , 可以提取有机态铅 ,但它们对处于闭蓄态的金属离子也具有提取作用 ,因而使结果偏高。重金属对植物的危害在一定程度上取决于有效态含量。土壤不仅具有使易溶化合物能转化为难溶化合物而阻止污染物的作用能力 , 还具有使重金属难溶化合物在一定条件下转变为易溶化合物的活化能力。重金属有效态与全量之间有明显的正相关性 : 这种相关程度以 As > Cu > Cd > Pb[ 5 ] 可以由土壤中重金属全量与有效态含量的相关分析得出结论。重金属的主要组分为残渣态 ( 矿物态 , 总量和残渣态重金属有很好的相关性。土壤中碳酸盐态重金属从热力学上讲是不稳定的 , 例如碳酸盐态锌的溶解度几乎比 Zn - 土壤复合 Zn 溶解度大 105 倍。随着时间的推移 , 不断地转化成为比较稳定的铁锰氧化态与残渣态 ( 矿物态。所以 ,在所有形态中 ,铁锰氧化态与残渣态含量最高 ,而且变异系数最小。— 12 — 3 结论与问题①人们对土壤中重金属的含量关注不仅在于总量 ,而且更关注其形态分量 ,特别是有效态或可交换态。因为土壤中重金属的形态与控制重金属的迁移、转化的关系十分密切。②植物吸收重金属的浓度有随土壤中重金属含量增加而增高的趋势 ,但这并不是事物的本质 ,其本质是植物吸收重金属的浓度随土壤中重金属有效态 ( 可交换态含量增加而增高。③尽管土壤表层、深层及对照样品的重金属总量相差较大 ,但其形态分布趋势基本上是一致的 ,尤其是 Cr 、 Zn 和Fe 及 Cu 和 Pb 的形态分布特征 , 但 Cd 和 Mn 的形态分布有一定的特殊性。④土壤中重金属形态分布特征为 : 4 个样品的 Cu 、 Pb 、 Zn 、 Cr 、 Fe 的分布特征是很有规律的 , Cr 、 Zn 、 Fe 的分布特征完全一致 , 总的趋势是可交换态的含量最低 ,碳酸盐态的含量也较低 ,有机态部分的含量居中 ,铁锰氧化态的含量比较高 ,而残渣态的含量最高 ; Cu 和 Pb 的形态分布由低到高依次为可交换态、碳酸盐 态、有机态、残渣态和铁锰氧化态 ,铁锰氧化态的含量为最高。Cd 的形态分布总趋势为残渣态含量最低 ,其次为碳酸盐态和有机态 ,可交换态和铁锰氧化态含量比较高 ; Mn 的形态分布趋势为有机态、残渣态和可交换态含量比较低 ,而铁锰氧化态和碳酸盐态的含量比较高。⑤土壤中重金属元素随沉积物由老到新具有迭加的趋势 ,但由于背景值没有精确计算 ,所以没有计算出各种形态的准确迭加速率。 4参考文献 [ 1 ] Tessier A. Sequential Extraction Procedure for t he Speci2
重金属传播特征 重金属原义是指比重大于 5的金属,包括金、银、铜、铁、铅等,重金属在人体中累积达到一定程度,会造成慢性中毒。对什么是重金属目前尚无严格的定义,化学上跟据金属的密度把金属分成重金属和轻金属,常把密度大于 4.5g/cm3的金属称为重金属。如:金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等大约 45种。 从环境污染方面所说的重金属是指:汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属。 对人体毒害最大的有 5种:铅、汞、铬、砷、镉。这些重金属在水中不能被分解,人饮用后毒性放大,与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物或无机物。 在领域中,重金属主要是指对生物有明显毒性的金属元素或类金属元素,如汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、锡、砷等,此类污染物不易被微生物降解。 随着全球经济化的迅速发展, 含重金属的污染物通过各种途径进入土壤, 造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降, 并可通过食物链危害人类的健康, 也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。目前, 世界各国土壤存在不同程度的重金属污染,全世界平均每年排放Hg 约 1.5万 t 、 Cu 为 340万 t 、 Pb 为 500万 t 、 Mn 为 1500万 t 、 Ni 为 100万t 。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染, 如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地; 。南方相对较轻,如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资源状况看, 到 2000年底中国人均耕地仅为 0.1 hm2, 而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等, 土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染,改良土壤质量 , 将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。 重金属污染原理
浙江大学学报(农业与生命科学版) 36(5):578~584,2010 Journal of Zhejiang University(Ag r ic &Life Sci ) 文章编号:1008 9209(2010)05 0578 07DOI:10.3785/j.issn.1008 9209.2010.05.016西溪湿地底泥重金属竖向分布规律 陈如海1,詹良通1,陈云敏1,胡洪志2 (1.浙江大学建筑工程学院软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州310058; 2.杭州市林水局,浙江杭州310014) 摘 要:利用特制的底泥取样器从杭州西溪湿地钻取通长的底泥试样,对不同深度底泥中重金属Cu、Pb、Zn进行测试,并分析重金属在表层底泥、底泥孔隙水及上覆水中的含量及相关性,用地累积指数法对底泥的污染程度进行评价.结果表明:该湿地0 6m深度内的底泥为轻度-中度污染,埋深大于0 6m的底泥没有被污染或者污染程度较轻;重金属在表层底泥孔隙水中的含量显著大于其在上覆水中的含量,由于浓度梯度,底泥孔隙水中的重金属会释放到上覆水中,因此如只实施换水处理难以根除水体污染问题,疏浚受污染的底泥是更有效的治理措施.根据测试结果,0 6m深度可作为湿地底泥疏浚的参考依据. 关 键 词:底泥;重金属;水质;孔隙水;湿地 中图分类号:X52 文献标志码:A CHEN Ru hai1,ZH AN Liang tong1,CHEN Yun min1,HU H ong zhi2(1.M inistr y of Education Key L aboratory of Sof t Soils and Geoenvironmental Engineering,College of Civ il Engineering and A rchitectur e, Zhej iang Univer sity,H angz hou310058,China; 2.H angz hou Municip al Bureau of For estry&W ater Resources,H angz hou310014,China) Vertical distributions of heavy metals in bottom sediment in Xi xi national wetland.Jo urnal of Z hejiang U niv ersity(A g ric &L ife Sci ),2010,36(5):578 584 Abstract:A special sampler was made to dr ill o ut long and integ rated sediment samples fr om Xi x i natio nal wetland of Z hejiang P rov ince,and the contents of Cu,Pb and Zn in the sediments at differ ent depths w ere test ed to evaluate pollutio n deg r ee of the heav y metals,as well as to det ermine their distr ibutio n alo ng depth in the wetland using the method of geo accumulatio n index.T he t ests and evaluation r esults show ed that the sediments w ere moderately po lluted w ithin0 6m below the riv er bed, and not polluted at the depth deeper than0 6m.T he concentr atio n of heavy metals in the shallo w sediments w as fo und to be higher than t hat in po re w ater,w hich w as in turn much mo re than that in t he abov e w ater.H eav y metals in po re w ater of sediment s co uld be released into the above w ater due to t he concentr atio n g radient,indicating that the water quality in the w etland could no t be co mpletely recover ed o nly by r eplacing the polluted w ater w ith clean wat er,but needed to dr edg e the co nt aminat ed sediments in the wet land.T he top0 6m sediment should be dr edg ed fr om an eco no mic po int of v iew. Key words:botto m sediment;heavy metals;w ater qualit y;po re wat er;w etlands 收稿日期:2009 11 25 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50538080);杭州市水利规划设计研究院委托项目. 作者简介:陈如海(1976 ),男,江苏盐城人,博士研究生,从事环境岩土工程研究.E mail:crh76@https://www.doczj.com/doc/a32522642.html,. 通信作者:詹良通,男,教授,博士生导师,从事非饱和土力学、环境岩土工程及边坡工程研究.T el:0571 ********;E mail: z hanlt@https://www.doczj.com/doc/a32522642.html,.
四川农业大学本科生毕业论文（设计）开题报告 毕业论文（设计）题目都江堰市金鑫猕猴桃种植基地土壤重金属含量分析研究选题类型应用型课题来源自选项目 学院城乡建设学院专业环境工程 指导教师职称副教授 姓名年级2008 学号 1论文研究的理论意义和应用价值 土壤重金属污染是全世界面临的一个重要环境问题。随着社会经济的发展，人类在生产过程中排放出大量有害重金属物质进入土壤，造成土壤中的重金属含量严重超标，使得土壤结构和功能恶化，质量下降，并且直接危害到人类的健康和发展。猕猴桃素来以味美、营养价值高而倍受人们喜爱，逐渐进入了国际市场。都江堰胥家金鑫猕猴桃生产合作社有限责任公司位于国家级生态示范县—都江堰胥家镇，被喻为：“猕猴桃之乡”的胥家镇。公司属胥家镇政府批准新建的民营企业，是集猕猴桃种植、储藏、加工、贸易为一体的综合企业。公司通过“公司+基地+农户”模式和参股、契约、租赁、合同订单等多种利益联结形式，带动农户共同致富和为客户服务，年产猕猴桃鲜果6000吨、猕猴桃籽15吨、猕猴桃果干500吨。 果园土壤重金属元素含量的多少是猕猴桃产地环境要求检测的一项重要指标，它达到一定程度就会对土壤造成污染，影响果树的生长发育，通过食物链进而对人体健康造成危害。且果品产区土壤的清洁程度直接影响猕猴桃的市场供应及人民的收入和生活水平。故有必要对都江堰猕猴桃生产基地土壤中主要重金属元素(锌、铅、汞、镉和铜)的累积状况进行研究，为都江堰猕猴桃产地环境质量现状评价和优质出口猕猴桃的生产提供依据。 2目前研究的现状 近年来，国内很多学者对土壤系统中重金属来源、分布与迁移，形态转化特
征及其环境影响进行了研究。主要测定了重金属Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、Cd等在土壤中的含量。取样方法多采取土壤表层及亚层分层采样。 王丽娟等（2010）在对不同土地利用方式下土壤重金属特征及影响研究中表明，不同土地利用方式下, 土壤重金属元素含量的分布特征存在一定差异, 土壤表层( 0~ 20 cm) 人工苹果林地重金属元素含量大于农业耕地, 20~ 40 cm 土层的重金属元素含量均相对较高, 农业耕地的土壤重金属含量剖面变化曲线( 尤其在60 cm 土层以上) 波动幅度比人工苹果林地明显; 土地利用方式对不同深度土壤重金属元素含量的影响强度不同, 其中对40~ 60 cm 土层影响最大. 李亮亮等（2007）研究表明，土壤重金属元素在土壤中的垂直分布规律为，重金属元素含量随土壤深度呈降低趋势，并在一定深度低于背景值。表土层的重金属含量明显高于20 cm以下土层的重金属含量，体现强烈的表聚性。不同的重金属元素在不同的土层深度形态分布是不同的，随着土层深度的增加交换态Cd、Pb含量明显下降，残渣态Cu、Cd和Pb的比例明显提高。同一剖面点Cd的迁移率明显高于其他元素，而Pb在土壤中迁移性较差。所有元素迁移的深度均为达到60-80cm。卢瑛等（2003）在对南京城市土壤中重金属的化学形态分布研究中采取Tessier 连续提取法, 总之，大多数学者的分析表明，重金属在土壤剖面中的垂直分布具有一定的规律性。一般重金属污染主要是对表层土壤造成影响，而对下层土壤则较小。 3论文研究的内容 （1）论文拟开展的几个大方面 ①采用梅花点法采集土壤样品 ②根据国家标准方法测定重金属总量 （2）论文重点解决的问题 ①采样区布设的代表性和土壤样品的采集 ②主要土壤重金属的消解和重金属总量的测定。 ③分析数据，得出结论，分析污染来源及现状。 （3）论文拟得出的主要结论
重金属污染物在土壤中的传播特征 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。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。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此引起世界各国的广泛重视。目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni 为100万t[1]。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染，如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地；。 南方相对较轻，如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资源状况看，到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm2，而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等，土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。 本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手，提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。旨在保护环境，提高土壤的环境质量。 1 土壤中重金属污染物来源与分布 土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活动，也造成重金属对大气、水体和土壤的污染。 1.1 大气中重金属沉降 大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。大气中的大多数重金属是经自然沉降[2]和雨淋沉降进入土壤的。如瑞典中部Falun市区的铅污染[3]，它主要来自于市区铜矿工业厂、硫酸厂、油漆厂、采矿和化学工业产生大量废物,由于风的输送，这些细微颗粒的铅,从工业废物堆扩散至周围地区。南京某生产铬的重工业厂[4]铬污染叠加已超过当地背景值4.4倍，污染以车间烟囱为中心，范围达1.5 km2，污染范围最大延伸下限1.38 km。俄罗斯的一个硫酸生产厂[5]也是由工厂烟囱排放造成S、V、As的污染。 公路、铁路两侧土壤中的重金属污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧，汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。它们成条带状分布，以公路、铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱；随着时间的推移，公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。在宁—杭公路南京段[6]两侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染晕带，且沿公路延长方向分布，自公路向两侧污染强度减弱。在宁—连一级公路淮阴段[7]两侧的土壤铅含量增高，向两侧含量逐渐降低，且在地表0~30 cm铅的含量较高。在法国索洛涅地区A71号高速公路[8]沿途严重污染重金属Pb、Zn、Cd，其沉降粒子浓度超过当地土壤背景值
土壤中重金属形态分析研究进展 罗小三，周东美，陈怀满 土壤与农业可持续发展国家重点实验室，中国科学院南京土壤研究所（210008） E-mail:dmzhou@https://www.doczj.com/doc/a32522642.html, & trhjhx@https://www.doczj.com/doc/a32522642.html, 摘要：本文简要介绍了元素形态分析的概念、方法及其应用，概括和评述了当前土壤重金属的形态分析方法，详细讨论了各种形态分离手段和痕量重金属的测定技术，提出了土壤重金属形态分析领域亟待解决的问题和发展方向。 关键词： 土壤 重金属 形态分析 环境 1. 引言 从上世纪70年代开始，环境科学家就认识到，重金属的生物毒性在很大程度上取决于其存在形态，元素总量已经不能很好地说明环境中痕量金属的化学活性、再迁移性、生物可给性以及最终对生态系统或生物有机体的影响［1,2］。事实上，重金属与环境中的各种液态、固态物质经物理化学作用后以各种不同形态存在于环境中，其赋存形态决定着重金属的环境行为和生物效应［3］。正因如此，通过元素形态分析方法定量确认环境中重金属的各种形态已成为环境分析化学研究领域的新热点，其环境介质包括土壤、沉积物、水体、植物和食品等［4-6］。随着工作的不断深入，特别是分析测试技术的迅猛发展，元素的形态分析方法日趋完善，并且在化合物生物地球化学循环、元素毒性及生态毒性确定、食品质量控制、临床分析等领域显示出独特的作用[7]。 土壤环境处于大气圈、水圈、岩石圈及生物圈的交接地带，它是地表环境系统中各种物理、化学以及生物过程、界面反应、物质与能量交换、迁移转化过程最为复杂和最为频繁的地带。而重金属土壤污染对食品安全和人类健康存在严重威胁。因此，研究土壤中重金属的形态尤为重要。但土壤是一个多组分多相的复杂体系，类型多样，其组成、pH和Eh等差异明显，加上重金属来源不同、在土壤中的形态复杂，使得土壤中重金属形态分析更为困难[8]。 本文对元素形态分析的概念、方法、常用技术、应用进行了概括，对当前土壤中重金属的形态分析方法进行了详细介绍和评述，并提出了存在的问题和将来的预期发展方向。 2. 元素形态分析的概念 2.1 元素形态 元素形态的概念可追溯到1954年Goldberg为改善对海水中痕量元素的生物地球化学循环的理解而将其引入[9]。其后，元素的形态得到广泛研究，但不同的学者对形态有不同的理解和认识。Stumm[10]认为形态是指某一元素在环境中的实际存在的离子或分子形式； - 1 -