中国环境科学 2008,28(2)：147~152 China Environmental Science 土壤重金属复合污染对脲酶、磷酸酶及脱氢酶的影响
滕应,骆永明*,李振高(中国科学院南京土壤研究所,土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏南京 210008)
摘要：采用模拟实验对铅锌矿区重金属(Pb、Zn、Cu、Cd)复合污染土壤酶活性变化的动力学参数进行了研究.结果表明,矿区土壤酶活性随着重金属污染程度的加剧而显著降低.尾矿区土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶的V max平均值分别是非矿区土壤的60%、77%、38%,而土壤脲酶和酸性磷酸酶的K m平均值分别是对照土壤的2.73和2.25倍. 逐步回归和通径分析结果表明,矿区土壤中Pb、Zn、Cu、Cd元素含量与脲酶、磷酸酶及脱氢酶V max和K m之间均存在着显著或极显著的相关关系;4种重金属元素对不同性质酶酶动力学参数的相对贡献大小存在差异,且元素之间也存在着交互效应.
关键词：重金属复合污染；土壤酶活性；动力学参数
中图分类号：X131.3,S154.36 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2008)02-0147-06
Kinetic s characters of soil urease, acid phosphotase and dehydrogenase activities in soil contaminated with mixed heavy metals. TENG Ying, LUO Yong-ming*, LI Zhen-gao (State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China). China Environmental Science, 2008,28(2)：147~152
Abstract：The kinetics characters of enzymatic activities in soil contaminated with heavy metals in the lead-zinc tailing mine were studied. Soil enzyme activities decreased markedly with increasing degree of soil pollution caused by heavy metals in the mine area. The average V max values of soil urease, phosphotase and dehydrogenase in the mine area were 60%,77% and 38% of those of non-mine area, and that the average K m values of soil urease, phosphotase were 2.73 and 2.25 times than those of non-mine area, respectively. The stepwise regression and path analysis further showed that kinetics parameters (V max and K m) of the reaction promoted by soil urease, phosphotase and dehydrogenase were significantly correlated with the concentrations of heavy metals such as Pb, Zn, Cu and Cd in soil of the mine area. However, the degree of the influence of each heavy metal on the activity of different enzymes was greatly different, and moreover, there was an interacting effect of four heavy metals.
Key words：heavy metal mixed pollution；soil enzymatic activity；kinetics parameters
土壤酶是土壤生物化学反应的催化剂,直接参与土壤系统中许多重要代谢过程,如土壤环境净化.有研究表明,土壤酶活性的大小与重金属污染程度存在一定的负相关性[1-9].作者前期的研究表明,单一污染及复合污染条件下,重金属元素对红壤酶活性产生明显的抑制作用,其中土壤脲酶、酸性磷酸酶和脱氢酶活性对重金属污染的反应比较敏感[5-6].在重金属污染下,对土壤酶活性的研究主要集中在对单一酶活性或整体酶活性的末端含量指标表征上[5,7],很少研究酶活性发生变化的过程及机理,更少涉及复合污染下的酶动力学特征.土壤酶动力学参数不但可以显示土壤中酶含量的高低,而且可反映土壤酶与底物、土壤有机–无机复合体之间的紧密程度和作用过程.有关土壤酶催化动力学特征方面研究,国内学者对农业土壤的脲酶、酸性磷酸酶酶动力学参数进行了探讨[10-12].其结果表明,动力学参数米氏常数K m是表达土壤酶与底物结合牢固程度的指标,其随土壤类型、肥力高低而有很大差异,最大酶促反应速度V max可表征酶–底物复合体分解为酶和产物的速度.然而,关于重金属复合污染土壤中酶
收稿日期：2007-05-04
基金项目：国家自然科学基金资助项目(40432005);国家“973”项目(2002CB410809/10);中国科学院知识创新项目(kzcx2-yw-404、CXTD-Z2005-4)
* 责任作者, 研究员, ymluo@https://www.doczj.com/doc/ab12828165.html,
148 中国环境科学 28卷
动力学参数与重金属种类及其含量之间的关系研究鲜有报道.鉴于此,本研究对铅锌矿区复合污染土壤脲酶、磷酸酶及脱氢酶酶动力学参数进行研究,并运用逐步回归–通径分析方法,比较土壤中Pb、Zn、Cu、Cd元素的相对毒性大小,探讨其对3种主要土壤酶活性的贡献,进一步揭示酶与重金属间的内在联系,为重金属复合污染土壤环境质量评价提供生物酶学理论依据.
1材料与方法
1.1样品采集与处理
在浙江省天台县铅锌尾矿区设置8个样块.其取样点分别位于 1.尾矿库中心区;2.老尾矿堆放区;3.尾矿库坝梯级区;4.尾矿库坝边缘区;5.尾矿库角冲积土覆盖区;6.离尾矿库300m远荒草区;7.离尾矿库500m远人工林区;8.无污染区(对照区). 每样块随机取8个样品组成混合代表样.土样装入塑料袋内,带回实验室.将一部分新鲜土样研磨过1mm尼龙网筛,调节土壤水分至60%田间持水量,装入塑料袋,置于4℃冰箱内保存,以供土壤酶活性指标分析.另一部分土样于室内自然风干,研磨、过筛,进行土壤理化性质和重金属含量测定.
1.2试验设计与培养方法
参照文献[13],设计不同的土壤酶基质浓度进行酶动力学参数测定.脲酶设计5个尿素底物浓度:0.005,0.010,0.040,0.080,0.160mol/L;6个不同培养时间:0,3,6,12,24,48h.磷酸酶设计5个磷酸苯二钠底物浓度:0.1%,0.2%,0.4%,0.8%,1.6%;6个不同培养时间:0,1,2,4,8,16h.脱氢酶设计5个TTC底物浓度:0.1%,0.2%,0.4%,0.8%,1.2%;6个不同培养时间:0,2,4,8,16,24h.每处理设3次重复.采用单因子试验方案实施.
1.3土壤酶活性测定
土壤脲酶活性测定采用靛酚蓝比色法测定,脲酶活性单位为37℃下,24h内土样中NH4+-N mg/g;土壤酸性磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法,酸性磷酸酶活性单位为37℃下,24h内土样中Phenol mg/g;土壤脱氢酶活性测定采用三苯基四氮唑氯化物(TTC)比色法,脱氢酶活性单位为37℃下,24 h内土样中TPF mg/g.具体测试方法参见文献[13].
1.4酶促反应动力学参数计算
根据Michaelis-Menten方程,采用Lineweaver-Bruke双倒数法变换,以1/V对1/[S]作图,求出截距K m/V max和斜率1/V max,从而计算出米氏常数K m和最大速度V max:
[S]/V=[S]/V max +K m/V max(1) 式中:[S]为底物浓度;1/[S]为[S]的倒数;V是在某一底物浓度时相应的反应速度;V max指该酶促反应的最大速度;K m是米氏常数.
1.5土壤重金属含量及理化性质分析
土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd的全量采用王水–高氯酸消解,重金属有效态含量采用0.1mol/L HCl溶液提取(体积质量比,液:土=5:1),原子吸收分光光度仪或石墨炉原子吸收分光光度仪(Varian SpectrAA220FS)测定;土壤基本理化性质分析采用常规方法[14].
1.6统计分析
实验数据用Microsoft? Excel 2000计算处理,逐步回归和通径分析采用SPSS10.0和SAS6.12以及国产数据处理DPS统计平台实现[15].
2结果与讨论
2.1研究区土壤的基本理化性质
由表1可见,铅锌尾矿区土壤的pH值变化范围为5.02~7.84,其平均值在6.35左右;土壤有机碳含量在0.22~11.3g/kg之间,平均为4.52g/kg;碱解氮含量范围为 1.31~105.4 mg/kg,平均为41.7mg/kg;阳离子交换量范围为1.26~10.51cmol/kg,平均为4.90cmol/kg;土壤质地从砂土到壤砂土、砂壤土、壤土.可见,距离尾矿中心区越近,土壤pH趋于中性,除土样1号外土壤有机碳及碱解氮总体上较为贫瘠,土壤的交换性能也较低.
2.2研究区土壤重金属污染特征及土壤酶活性变化
由表2可见,尾矿区土壤的Pb、Zn、Cu、Cd 含量从尾矿库中心到外围逐渐降低,其相应的全量平均值分别是对照土壤(8号土)的30.7,8.35,
2期 滕 应等：土壤重金属复合污染对脲酶、磷酸酶及脱氢酶的影响 149
3.83,33.5倍;有效态含量平均值分别高出对照土壤28.8,7.37,16.1,4
4.4倍.供试土壤的重金属含量和基本理化性质的因子分析结果显示,第一主因子的方差贡献率为83.0%,且在第一主因子中除Zn 元素的有效含量的权系数比土壤pH 值的稍低外,其他重金属元素的全量和有效态含量的权系数均比土壤理化因子的权系数要高,说明在这一主因子中重金属元素含量的变异信息占据主导地位.由此可见,重金属元素是影响该尾矿区土壤环境质量变异的主要因素.
表1 供试土壤的基本理化性质
Table 1 Basic physico-chemical properties of soil samples tested
颗粒组成(%)
土样 编号
pH 值
有机碳 (g/kg)
碱解氮(mg/kg)
阳离子交换量(cmol/kg)
2~0.02mm
0.02~0.002mm <0.002mm
1 7.84 4.5
2 8.25 1.51 58.35 32.5
3 9.12 2 6.48 0.22 1.31 1.26 65.87 25.59 8.5
4 3 7.61 2.0
5 9.71 2.75 67.23 23.81 8.9
6 4 7.1
7 1.5
8 6.46 2.51 63.08 27.47 9.45 5 5.38 5.7
9 67.87 6.01 54.45 33.20 12.35 6 6.14 4.48 48.48 4.87 48.71 40.08 11.21 7 5.18 6.24 105.44 9.75 31.06 58.30 10.64 8 5.02 11.3 86.21
10.51
35.12
36.85
28.03
表2 供试土壤的重金属含量
Table 2 Heavy metal contents of soil samples collected in the Pb,Zn mine area
重金属全量(mg/kg) 有效态重金属含量(mg/kg)
土样编号
Pb Zn Cu Cd Pb Zn Cu Cd
1 1604.091836.4
2 50.9215.2153.55 230.46 16.16 1.96 2 1399.091565.45 39.8311.1152.12 281.64 13.82 1.25
3 1104.411272.5
4 31.759.7740.21 198.41 10.48 1.21 4 1061.371015.16 26.117.2331.76 210.88 11.57 1.26
5 714.54923.14 19.81 5.1022.6
6 163.00 1.09 0.59 6 658.81759.98 16.74 5.7019.64 143.80 1.02 0.46
7 433.94597.80 11.90 4.6216.6
8 144.60 0.96 0.35 8 28.48121.14 6.640.22 1.03 23.68 0.43 0.02 平均值 875.591011.45 25.467.3729.71 174.56
6.94 0.89
LSD 0.05 3.52
4.33 0.72
0.16
0.25 0.93 0.06 0.03
注:数据均为3次重复的平均值
矿区供试土壤3种酶活性的分析结果见图1.
由图1可见,尾矿污染区土壤酶系统遭致破坏,土样间酶活性存在一定程度的差异,其中尾矿污染区土壤酶活性较低,对照土壤(8号土)的各种酶活性值均最高.此外,尾矿污染区土壤不同种类酶活性大小也存在较大差异,脲酶、脱氢酶、酸性磷酸酶活性的平均值分别是对照土壤的11.54%、16.26%、25.95%,其中脲酶和脱氢酶活性的变异幅度较大,酸性磷酸酶活性次之.可见,矿区污染土壤的脲酶、脱氢酶以及酸性磷酸酶活性对该尾
矿区特定生境环境变化较为敏感.
2.3 研究区土壤脲酶、酸性磷酸酶以及脱氢酶动力学参数特征
由表3可见,土样间各酶动力参数(K m 和V max )分别存在一定程度的差异,其中尾矿中心区土样的酶底物反应速度V max 较低,而对照土样的3种酶V max 值均最高. 由表3还可见,脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶的V max 平均值分别是对照土样的60%、77%、38%,其中尾矿中心区土壤脱氢酶的V max 不到对照土样的50%;从V max 的变异系数看,
150 中 国 环 境 科 学 28卷
脱氢酶的变异幅度较大(69.4),脲酶的变化幅度次之(29.0),磷酸酶的变异较小(17.3).而从3种酶的K m 的变化来看,除脱氢酶外,与V max 的变化成相反趋势,随着离尾矿中心区越近,土壤脲酶和酸性磷酸酶的K m 值反而越高,分别是对照土样的2.73倍和2.25倍. 然而,脱氢酶的K m 变化则与V max 的趋势一致,这可能与脱氢酶是胞内酶性质
有关.从K m 的变异系数大小可知,脲酶(46.1)>磷酸酶(34.8)>脱氢酶(31.9),其变化趋势与酶促反应速度相反. 总之,在矿区土壤这一特定生境中重金属污染抑制了上述3种酶酶促反应的初始速度(V max /K m ),增加了酶与腐殖物质结合程度, K m 显著增加,V max 逐渐下降,最终致使土壤表观酶活性降低.
0.0
0.51.01.52.02.53.03.5
4.04.512345678
土样样号
脲酶活性(N H 4+-N m g /g 土)
0.0
1.02.03.04.05.06.07.08.09.010.012345678
土样样号
酸性磷酸酶活性(P h e n o l m g /g 土)
0.0
0.10.20.30.40.50.6
0.70.812345678
土样样号
脱氢酶活性(T P F m g /g 土)
图1 供试土壤的几种酶活性
Fig.1 Enzymatic activities of soil samples tested
表3 供试土壤的脲酶、酸性磷酸酶以及脱氢酶动 力学参数 Table 3 Kinetic parameters of Urease ,phosphotase and dehydrogenase activities in soil samples tested
脲酶动力学参数
酸性磷酸酶 动力学参数 脱氢酶动力 学参数
土样 编号 K m V max K m V max K m V max
1 6.12a 1.05a 4.95a 1.28a 0.78a 0.35a
2 5.47b 1.17a 4.24b 1.41b 0.85a 0.48b
3 4.23c 1.34b 3.98c 1.74c 1.14b 0.54c
4 3.54d 1.53c 3.51d 1.88d 1.26c 0.66d
5 3.11e 1.79d 3.02e 1.89e 1.45d 0.79e
6 2.75f 1.87e 2.88f 1.87f 1.87e 1.23f
7 1.88g 1.21f 2.01g 1.98g 1.93f 1.56g 8 1.42h 2.38g 1.56h 2.24h 2.12g 1.73h
平均值 3.57 1.54 3.27 1.79 1.43 0.92
C.V .% 46.11 29.02 34.79 17.32 31.90 56.92
注: K m : mmol/L; V max : μmol/L.h; 不同小写字母间表示SSR 检验差异达显著水平(P <0.05) 2.4 重金属元素对土壤酶活性动力学参数贡献 以多元回归分析来拟合重金属复合污染条件下土壤酶动力学参数与重金属含量之间的关
系(表4). 从表4回归模型中各重金属元素的回
归系数的绝对值大小以及相应的系数符号可以看出,在Cu 、Zn 、Pb 、Cd 复合污染条件下,随着
Pb 、Zn 、Cd 浓度的增加,土壤脲酶、脱氢酶动力学参数V max 降低,而随Cu 浓度的增加,其脲酶、
脱氢酶V max 则增加. 但对酸性磷酸酶V max 的影响与脱氢酶、脲酶稍有差异,即Cu 、Pb 元素对其表现出协同作用. 由表4也可看出,在Cu 、Zn 、Pb 、Cd 复合污染条件下,随着Pb 、Zn 、Cu 复合浓度的增加,土壤脲酶、磷酸酶酶动力学参数K m 降低,而随Cd 浓度的增加,其脲酶、磷酸酶动力学参数K m 则增加. 但是,4种元素均对脱氢酶动
力学参数K m 表现出抑制效应. 可见,尾矿区Cu 、Zn 、
Pb 、Cd 复合污染条件下,随重金属浓度的增加,对不同性质酶动力学参数的影响是不一样的.
F 检验表明(表4),尾矿区重金属复合污染对土壤
脲酶、脱氢酶动力学V max 的影响达极显著性水
平,而对酸性磷酸酶V max 的影响未达显著水平差
2期 滕 应等：土壤重金属复合污染对脲酶、磷酸酶及脱氢酶的影响 151
异,说明脱氢酶和脲酶V max 可较为敏感地反映该尾矿区重金属复合污染程度状况.
上述多元回归分析结果在一定程度上揭示了各个重金属元素和2个酶动力学参数的真实关系. 但是,应用该数学方法研究一个自变量对因变量的关系时,要把其他的自变量固定在一个水平上,未充分考虑因素之间的交互作用.故将土壤中重金属Cu 、Zn 、Pb 、Cd 与土壤酶动力学参数V max ,K m 值进行了通径分析,估算出每一重金属元素对2个酶动力学参数的直接和间接影响效应,较为准确地评价各重金属元素对酶促反应过程的相对重要性.
表4 供试土壤重金属与酶活性的多元回归分析
Table 4 Multivariate regression analysis between metal contents and soil enzymatic activities
因变量 标准化多元回归模型
模型F 检验值 显著性水平
脲酶V max Y =2.3789-0.0087X 1-0.0032X 2+0.0231X 3-0.2069X 4 6.26* 0.032 酸性磷酸酶V max Y =2.2408-0.0278X 1+0.0015X 2+0.0203X 3-0.0403X 4 1.99 0.298 脱氢酶V max Y =1.8273-0.0082X 1-0.0018X 2+0.0218X 3-0.5718X 4 14.08* 0.017 脲酶K m Y =1.3644+0.1189X 1-0.0082X 2-0.0247X 3+0.2994X 4 33.29* 0.008 酸性磷酸酶K m Y =1.5371+0.0541X 1-0.0026X 2-0.0555X 3+1.0109 X 4 29.69** 0.009 脱氢酶K m Y =2.2002-0.0177X 1-0.0003X 2-0.0094X 3-0.1521 X 4 15.65* 0.024
注: X 1, X 2, X 3, X 4分别代表Zn 、Pb 、Cu 、Cd 的有效量;“*”和“**”分别表示模型F 检验达到0.05和0.01
显著水平
表5 供试土壤重金属含量对脲酶、磷酸酶以及脱氢酶酶动力学参数V max 和K m 的通径系数 Table 5 Path coefficients of heavy metals on kinetic parameter V max and K m in soil samples tested
对V max 通径
对K m 通径 酶 重金属
Pb →V max Zn →V max Cu →V max Cd →V max
Pb →K m Zn →K m Cu →K m Cd →K m Pb
-0.3538 -0.5100 0.3175 -0.2756 1.3201 -0.3574-0.0924 0.1086 Zn -0.3310 -0.5451 0.2799 -0.2440 1.2351 -0.3820-0.0815 0.0962 Cu -0.3254 -0.4419 0.3452
-0.2799
1.2142 -0.3097-0.1005 0.1103 脲酶
Cd
-0.3314
-0.4520 0.3284 -0.2942
1.2364 -0.3167-0.0956 0.1160 Pb -1.6410 0.3555 0.4034 -0.07770.8676 -0.1612-0.3007 0.5648 Zn -1.5353 0.3800 0.3556 -0.06880.8117 -0.1723-0.2651 0.5000 Cu -1.5094 0.3081 0.4386 -0.0789
0.7980 -0.1397-0.3269 0.5736 磷酸酶 Cd -1.5370 0.3151 0.4172 -0.0829
0.8126 -0.1429-0.3110 0.6030 Pb -0.2861 -0.2445 0.2574 -0.6529-0.6385-0.0398-0.1142 -0.1792Zn -0.2677 -0.2613 0.2269 -0.5780-0.5974-0.0425-0.1006 -0.1587Cu -0.2632 -0.2119 0.2798
-0.6631
-0.5873-0.0345-0.1241 -0.1820脱氢酶
Cd
-0.2680
-0.2167 0.2662 -0.6970
-0.5981
-0.0352
-0.1181
-0.1913
注:正值表示正相关,“负值”则表示负相关;标有下划线的数值表示直接通径系数,其余为间接通径系数
以脲酶动力学参数分析为例,由表5可见,供
试土壤中Pb 、Zn 、Cd 对土壤脲酶V max 的直接通径系数表现为抑制效应,而Cu 对土壤脲酶V max 的直接通径系数表现为正面效应. 由此可知,Cu 与Zn 、Pb 、Cd 之间表现出拮抗作用,这意味着Cu 与Zn 、Pb 、Cd 共存情况下不有利于脲酶酶促反应的进行.用同样的方法分析矿区重金属元素对酸性磷酸酶和脱氢酶动力学参数V max 的影
响(表5),Cu 、Zn 分别与Pb 、Cd 之间对磷酸酶V max 表现出拮抗作用,而Cu 、Zn 之间以及Pb 、Cd 之间则表现协同效应;Cu 、Zn 、Pb 、Cd 复合污染对脱氢酶酶促反应的影响同脲酶相似.由
表
5还可以看出,供试土壤中Pb 、
Cd 对土壤脲酶K m 的直接通径系数表现为促进作用,而Zn 、Cu 对土壤脲酶K m 的直接通径系数表现为抑制效应. 由此可见,Pb 、Cd 之间和Zn 、Cu 之间分别对脲
152 中国环境科学 28卷
酶K m的影响表现出协同效应,但Pb(或Cd)分别与Zn(或Cu)表现为拮抗作用. 同理亦分析了矿区重金属元素对酸性磷酸酶和脱氢酶酶动力学参数K m的相对贡献大小(表5),Cu、Zn、Pb、Cd 复合污染对磷酸酶K m的影响与脲酶类似;Cu、Zn、Pb、Cd之间对脱氢酶K m表现出拮抗作用,说明每一重金属元素均可降低脱氢酶与底物之间的亲和力.
3结论
3.1矿区土壤酶活性随着重金属污染程度的加剧而显著降低,与非矿区土壤相比,离尾矿中心区距离越近,V max越低,K m较高,其相应的表观酶活性则越低.而且不同种类的酶其动力学反应存在一定程度上的差异.
3.2用逐步回归–通径分析数学方法揭示了矿区土壤中各重金属元素对土壤3种酶动力学参数的相对贡献大小以及影响途径,但其相对贡献大小因土壤酶种类性质而异.
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作者简介：滕应(1975-),男,贵州江口人,副研究员,博士,主要从事污染土壤微生物生态与微生物修复方面的研究.发表论文40余篇.
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
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策 (通用版) 摘要：矿山开采为经济发展提供了资源保证,但同时也带来了一系列生态环境问题。文章介绍了我国部分地区日益发达的金属矿业造成的土壤重金属污染状况,分析了重金属元素的在环境中的存在形态、释放机理、污染特征及其生物危害。指出了金属矿山土壤重金属污染目前尚存在的问题并提出了防治土壤重金属污染的具体措施。 关键词：重金属污染；修复技术；土壤；金属矿山 CurrentSituationofHeavyMetalPollutioninSoils andCountermeasures Abstract：Miningforeconomicdevelopmenttoprovidetheresources,butalsob
ringsaseriesofecologicalenvironmentproblems.Thispaperintro ducestheareaofourcountrypartincreasinglydevelopedmetalmini ngcausedthesoilheavymetalpollutionstatus,analysisofheavyme talelementsintheenvironmentofexistenceform,releasemechanis m,thepollutioncharacteristicsandbiologicalhazards.Metalmin esoilheavymetalpollutionispointedoutexistingproblemsandput sforwardspecificmeasurestocontrolsoilheavymetalpollution. 金属矿山既是资源集中地,又是天然的土水生态环境污染源。在开采过程中流失的重金属Ｐｂ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ等是土水生态环境的重要毒害元素。。随着矿山开采年份的增加,矿山周边土壤环境中重金属不断积累,污染现象日趋严重。重金属进入土壤环境后,扩散迁移比较缓慢,且不被微生物降解,通过溶解、沉淀、凝聚、络合、吸附等过程后,容易形成不同的化学形态。当其在土壤中积累到一定程度时,就有可能通过土壤—植物(作物)系统,经食物链为动物或人体所摄入,潜在危害性极大。因此,金属矿山土壤的重金属污染问题必须引起高度关注,并采取相应措施加以防治。
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮 件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问 题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他 公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正 文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反 竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：重庆交通大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 陈训教 2. 范雷 3. 陈芮 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：胡小虎 日期：2011 年9 月 12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文针对城市表层土壤重金属污染做出了详细的分析，对于本题中所提出的问题一，我们利用MATLAB软件对所给的数值进行空间作图，然后分别作出了八种重金属元素的空间分布特征，然后，我们利用综合指数（内梅罗指数）评价的方法，对五个区域进行了综合评价，得出结果令人满意。对于问题二，我们根据第一问和题目所给的数据进行综合分析，得出了重金属污染的主要原因来自于交通区含铅为主的大量排放，和工业区污水的大量排放等等。对于问题三，我们通过对问题一中的八张重金属元素空间分布的图可以看出，发现大多数金属都呈中心发散性传播，同时经过分析，我们发现，如果考虑大气传播和固态传播，很难得出结论，在交通区，由于是汽车尾气造成的传播，发现重金属的传播无规律可循等，所以，我们考虑液态形式的传播，以针对地表水污染物的物理运动过程，以偏微分方程为建模基础，通过和假设和模型参数的估计，得出了可能污染源位置，最后，我们对模型进行了稳定性检验即灵敏性分析和拟合检验，发现在参数变化在10%左右，模型的稳定性良好。最后我们全面分析了模型的优缺点，，最后可以用MATLAB软件得出相应的结果。为更好地研究城市地质环境的演变模式，测定污染源范围还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量，地下水流动方向以及每年的生物降解量，降雨量对重金属元素扩散的影响。一但有污染证据，我们可以在该污染源附近沿地下水流动方向设定更多采样点，由此，我们可以构造一个三维公式来计算污染物质浓度的浮动就可以模拟三维空间内的重金属分布影响。 关键字：表层土壤重金属污染 MATLAB 内梅罗指数偏微分方程稳定性检验灵敏性分析地质演变生物降解量
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 摘要: 重金属作为一种持久性污染物已越来越多地被关注和重视. 重金属矿山的开采利用是造成当今世界重金属污染的主要原因,并已经严重威胁和影响人类的生存和发展.本文从我国重金属的利用入手,总结了我国近几年重金属污染的现状,分析了重金属污染物进入环境介质的途径和方式. 为促进我国矿业开发与环境的可持续发展和和谐发展,对重金属资源的合理开发利用提出措施和建议. 关键词: 重金属; 利用; 重金属污染 引言 所谓重金属污染,是指由重金属及其化合物引起的环境污染. 重金属矿山的开采及其产品的利用是重金属污染的重灾区,也是全球重金属污染的源头所在,对于矿山环境,重金属污染的主要危害对象是农作物和人. 其主要原因在于重金属被排入环境后具有永久性,且有明显的累积效应.随着人们对金属矿产品的需求量的不断增大,由此引发的环境问题日趋严重,重金属污染就是其中最为典型的一个. 以云南铅锌矿为例,云南拥有国内储量最大的兰坪铅锌矿和国内品位最富的会泽铅锌矿,它的开采量日益增大,产生的环境问题也随之日益增多,由于云南铅锌矿山布局分散,规模偏小,工艺技术落后,装备水平低,并且有相当一部分乡镇和个体私营企业没有专门的尾矿坝,尾矿、废水随意排放,加之由于当地开发无序,滥采滥挖,环保投入不足,导致矿山特别是铅锌矿山老化,品位下降,开采难度增大,造成了一定的环境污染,并使得生态环境的修复、改造和维护难以进行。 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
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
第23卷第2期2005年5月 贵州师范大学学报(自然科学版) Journa l of Guizhou Nor m al University(Natural Sciences) Vo.l23.No.2 M ay2005 文章编号:1004)5570(2005)02-0113-08 土壤中重金属环境污染元素的来源及作物效应 王济1,王世杰2 (1.贵州师范大学地理与生物科学学院,中科院地化所环境地球化学国家重点实验室,中科院研究生院贵州贵阳550002; 2.中科院地化所环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002) 摘要:主要介绍我国5土壤环境质量标准6中规定含量的8种重金属环境污染元素(汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍)的污染来源及作物效应。土壤中重金属的主要来源是成土母质,矿山开采的三废污染,大气中重金属的沉降,农药、化肥、塑料薄膜等的使用等。重金属在作物中的分布规律一般是根>茎>叶>籽实。 关键词:土壤;重金属;环境;污染;来源;作物效应 中图分类号:X53文献标识码:A The sources and crops effect of heavy m eta l ele m en ts of con ta m i na ti on i n soil WANG Ji1,WANG S h i2ji e2 (1.Gu iz hou Nor ma lUn i ve rs i ty,The State Key Laboratory of Enviro nmenta lGeochem istry,Institute of Geochem i stry,Graduate School of Ch i nese A cade m y of Sc i ences,Guiyang,Gu i zho u550002,Ch i na; 2.The S tate Key Laboratory of Environ m en tal Geoche m istry,Instit ute of Geoche m istry, Chinese A cade m y of Sc i ences,Guiyang,Gu i zho u550002,Ch i na) Abstr act:Th is paper has intr oduced t h e source and crops eff ect of heavymetal e le ments of conta m i n a2 ti o n(H g,Cd,Pb,Cr,A s,Z n,Cu,N i)li m ited by Environmental Qua lity Standar d f or Soils (GB1561821995).The ma i n source is f ro m mother2materi a l of soi.l The heavy meta ls polluti o n also can be related w ith the produce ofm iner,sedi m en tation of heavy me tals in at m osphere,use of agro2 che m icals etc.The distri b uti o na l or der in crops i s root>ste m>leaf>f rui.t K ey w ord s:soi;l heavy meta;l environmen;t pollution;source,crop e f fect 土壤中重金属污染元素主要包括汞、镉、铅、铬及类金属元素砷等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌、铜、镍等[1]。因此我们将汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍合称为重金属环境污染元素。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,并造成生态环境质量恶化的现象称为土壤重金属污染[2]。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不被微生物降解[3,4]。它们一方面对农作物、农产品和地下水等许多方面产生重大影响,并通过食物链危害人体健康;另一方面因大多数重金属在土壤中相对稳定且难以迁出土体,对土壤理化性质及土壤生物学特性(尤其是土壤微生物)和微生物群落结构产生明显不良影响,从而影响土壤生态结构和功能的稳定性[2,5]。 113 收稿日期:2005-01-04 基金项目:贵州省高校发展专项资金(黔教科2004111),贵州师范大学校科研启动费资助项目。作者简介:王济(1975-)男,博士,研究方向:土壤与环境。
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、
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
土壤重金属污染论文 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
姓名：曹兴国 班级：机设c126 学号：125950 土壤重金属污染问题 随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，对环境造成的危害越来越严重，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，土壤重金属污染治理已经刻不容缓。 土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。污染土壤的重金属主要包括汞（Hg）、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显着的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。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，应特别注意防止重金属对土壤污染。 四川某乡的重金属污染是众多污染区域、污染类型中的一个案例，是长江上游地区的小规模金属冶炼、加工为主要产业的地区的典型代表。该乡自1989年起发展小高炉炼铜业，这些小高炉均无环保设施，生产采用的原料大部分为冶炼厂的下脚料，含有多种重金属元素。生产中释放的大量烟尘未经任何除尘处理，直接排向空中。经过大气中重金属沉降而造成污染。过量的重金属会引起植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变，且重金属不能被土壤微生物所降解，在土壤中不断累积，同时为生物所富集并通过食物链在人体体内积累，进而危害人体健康。 土壤重金属污染的治理有以下几种方法： （1）工程治理。工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤重金属污染。主要有客土、换土、翻土和去表土。客土是在污染的土壤上加入未污染的新土；换土是将以污染的土壤移去，换上未污染的新土；翻土是将污染的表土翻至下层；去表土是将污染的表土移去等。淋洗法是用淋洗液来淋洗污染的土壤；热处理法是将污染土壤加热，使土壤中的挥发性污染物（Hg）挥发并收集起来进行回收或处理；电解法是使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走。工程治理措施效果彻底、稳定，但实施复杂、治理费用高、易引起土壤肥力降低。
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
土壤修复技术及优缺点 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
土壤是植物生长繁育的自然基地，是农业的基本生产资料，是人类赖以生存的极其重要的自然资源。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。 不同污染类型的土壤污染，其具体治理措施不完全相同，目前，重金属土壤的修复技术主要有工程措施，物理化学方法，植物修复方法以及微生物修复方法。 工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法，在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 物理化学方法是当前重金属污染土壤修复研究的热点，也是最为成熟工程上应用最为广泛的修复技术，主要包括固化/稳定化技术，土壤淋洗技术，电动修复技术和电热修复技术等。 固化/稳定化技术是通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，从而降低污染物质的毒害程度。如通过施加水泥等固化土壤重金属的固化修复技术，或向土壤投入无机或有机改良剂，改变土壤的
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重金属污染对人体的影响 刘文超、陈彦婷、尹先昊、罗以涯 佛山科学技术学院（08应化1班） 【摘要】 各种不同来源的重金属随着人类活动进入土壤,致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景值，并造成生态破坏和环境质量恶化。土壤污染不但影响作物产量与品质，而且涉及大气和水环境质量,并可通过食物链危害人类的健康和生命，因而土壤重金属污染的有效控制便成为环境保护工作中十分重要的内容。随着矿山的开采和金属冶炼工业的发展,采矿和冶炼中的废水、废渣及降尘造成了工矿区及其周边地区的重金属污染。污泥农用、生活污水与工业废水的排放均导致有毒有害物质进入农田。使重金属污染对人体造成影响。 关键词：重金属、污染、土壤、水体污染 1.不同来源重金属污染的土壤对水稻的影响： 1。1不同污染载体对水稻生长和吸收养分元素的影响: 不同污染载体与土壤混合后最初pH的范围在4。3—5.2之间,根据渍 水土壤的化学特征，土壤淹水后pH 迅速上升,约半个月达到平衡，pH值趋于中性. 本试验中水稻生长过程处在高温期间的渍水条件下，因此没有考虑pH的影响。 1.2。不同污染载体对水稻吸收重金属的影响: 不同污染载体对水稻吸收重金属的影响.在高浓度处理且浓度相近的 情况下,各载体处理中水稻对铜吸收量的顺序为污染土壤载体（SH)〉污泥（SSH）> 尾矿砂> 污泥(TSSH）。在土壤为污染载体（SH）的处理中，所生长的水稻的根和其 地上部对铜的吸收分别是污泥（SSH）的2。3 和6。3 倍,是尾矿砂）污泥处理（TSSH）的3.3和8.0倍；尾矿砂载体处理（TH）中的铜浓度比污染土壤载体处理（SH）大，但在该处理中水稻根、地上部吸收的铜仅为土壤载体处理中水稻吸收的67% 和17％，在低浓度处理中,在人工污染土壤载体（SL）和污泥载体（SSL）处理 的浓度相同时，前者的根和地上部对铜的吸收分别比后者的大19。7倍;尾矿砂（TL）和尾矿砂）污泥载体(TSSL）处理中,生长介质中铜的浓度比土壤载体处理(SL）高，而水稻根、地上部吸收的铜却比土壤载体的低，尾矿砂载体处理（TL)分别为土壤载 体(SL）的17％。和33%，而生长于尾矿砂与污泥混合处理（TSSL）中的水稻根和地 上部的吸收分别是土壤载体（TSSL）的5。3％.和25%,说明尾矿砂和污泥为载体处 理中的!要比土壤载体处理的难以释放出来，这些结果表明了添加到土壤中的化学物 质较易为植物所利用。 1.3。不同污染载体对重金属吸收系数的影响： 不同污染载体对养分元素和重金属的循环有着明显的影响，当重金属 分别以人工污染土壤、污泥、尾矿砂、污泥与尾矿砂混和物为载体进入土壤中后， 在植物系统中重金属的迁移明显地受到污染载体的影响，吸收系数系指植物体某一 部分中任一元素的浓度与土壤中相应元素浓度的比值。在低浓度处理中，水稻地上 部在不同污染载体所污染的土壤中的吸收系数不同。由吸收系数的大小可知，在重 金属以纯化学试剂的形式添加的土壤中，植物吸收Cu、Zn、Pd、Cd最多，而以污泥
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
城市表层土壤重金属污染分析 摘要 随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。城市工业、经济的发展，污水排放和汽车尾气排放等均能引起城市表层土壤重金属污染。而重金属污染对城市环境和人类健康造成了严重的威胁，因此对城市表层土壤重金属污染的研究具有重大意义。 对于问题1，先用MATLAB软件对所给数据进行处理，插值拟合得出8种主要重金属元素在该城区的空间分布图；再用内梅罗综合污染指数评价法建立模型进行求解。首先用EXCEL对数据进行分析，得出各区的8种重金属的平均浓度；然后结合MATLAB软件求出各 各种元素之间及其与海拔之间的相关系数矩阵和相关度；然后结合第一问给出的空间分布图和区域散点图，参照主要重金属含量土壤单项污染的指数，分析得出各重金属污染的主要原因主要来自工业区、主干道路区和生活区。 对于问题3，由上述问题的分析可以认为重金属的分布是连续的，物质的扩散从高浓度向低浓度进行。在模型一数据处理基础上建立遍历搜索模型，结合MATLAB软件求出重金属空间分布中的极值点即可能的污染源，得出极值点后再结合《国家土壤环境质量标准》通过MATLAB软件对极值点进行筛选，得出8种重金属元素的主要污染源。 对于问题4，对所建立的模型进行分析，找出了各个模型的优缺点。然后分析影响城市地质演化模型的因素，为更好地研究城市地质环境的演变模式，从动态和多元的角度出发，还应搜集采样点的长期动态数据和岩石、土壤、大气、水和生物等因素的相关信息，分别建立动态动态传播模型和城市地质环境的综合评价预测模型。 关键词：梅罗综合污染指数评价法污染等级相关矩阵遍历搜索模型污染源
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。
土壤重金属污染及治理修复技术 摘要：由于冶炼、电镀、制革和电子等工业中三废的排放，以及各种金属矿山开采活动的增多，导致含有很多重金属的物质进入土壤，并由土壤间接进入周围的环境中，给周围环境造成很大的破坏，同时也在危害着人类的健康。本文重点讲述了土壤中重金属的存在形式和转移形式，并系统地介绍了传统的重金属污染修复技术和新型的重金属污染修复技术。 关键词：土壤;重金属污染;治理修复技术 1、土壤中的重金属存在形态和转移形式 重金属物质在土壤介质中的存在形态是衡量其对周围环境影响程度的关键指标，重金属在土壤中的主要存在形态有自由离子形态、可溶化合物形态、可交换离子形态、有机束缚形态或与其它离子形成氧化物硅酸盐氮化物等形态。一般情况下，可以通过重金属形态的探测和提取法将一些交换态和结合态的或者残渣态的金属络合物进行提取和分析，可用于这类技术方法提取的重金属有铅、镉、铜、锌等。[1]目前已知的重金属在土壤中有三种迁移方式，即由于植物对周围金属离子有吸附作用，重金属离子被移入植物体内，并随着食物链进入动物或人体内，也可能会随着植物的枯萎和腐朽再次回到土壤中。一些重金属物质以离子形式存在于地
下水和河流中，并随地下水和河流的四处流动而进行扩散，这就加重了对重金属污染进行治理的难度。最后一种方式就是重金属物质残留在土壤中，随着时间的推移慢慢氧化作用或者进行其他化学作用，在化学作用后与其他物质进行化合，最后将毒害作用减少。 2、传统的土壤重金属污染修复技术 2.1物理化学修复技术 物理化学修复过程即通过各种物理和化学手段从土壤 中除去或者分离含重金属的污染物，比如利用淋洗液将土壤中的固相重金属转移到土壤的液相中，再利用络合或者沉淀的方法使土壤富集，然后将富集液中含重金属的沉淀进行过滤并除去。在进行淋洗时，淋洗剂的选择是非常关键的问题。除此之外，可以用电动修复的方法，就是在固液相的土壤中插入电极，利用重金属导电性的原理，充分在电场的作用下引导并从土壤中移动出。然后进行筛选和过滤。也可以利用重金属与某些非金属阴离子在土壤中化合形成化合物的方法，在土壤中掺入适量的含有非金属阴离子的物质，使重金属阳离子和非金属阴离子不易分解的无害的化合物，或者可直接分离提取的化合物[2]。 2.2农业化学修复技术 农业化学修复技术就是采用大面积种植一些可以对重 金属物质进行有利吸收的农作物，从而利用植物自身的吸收
土壤重金属铅污染及对人类健康的危害综述 摘要根据近年来国内外对城市土壤重金属污染的相关研究报道，综述了我国土壤重金属铅的污染现状以及土壤中重金属铅的来源、生物可给性及其对人体的健康风险。 关键词重金属污染; 土壤;城市土壤; 铅；健康风险 近年来, 随着人口的快速增长、工业的迅速发展、农药与化肥的大量施用, 大量的重金属污染物进入土壤环境, 土壤污染日益严重。据统计, 在过去的50 年里, 全球排放到环境中的镉、铜、铅和锌分别达22 000、939 000、783 000 和135 000 ,t 其中有相当一部分进入了土壤[ 1] 。土壤重金属不能为土壤微生物所分解, 易于积累, 最终通过生物富集途径危害人类的健康。因此, 土壤重金属污染越来越受到人们的关注, 已成为全球面临的重要环境问题, 并日益成为环境、土壤科学家们研究的热点。 1 土壤铅污染的现状 目前，全世界平均每年排放约500 万t 铅。过去50 a 间，排放到全球环境中的铅约有7.83×105 t，其中大部分进入土壤，致使世界各国土壤出现不同程度的重金属污染[2]。我国2 4 个省（市）城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320 个重点污染区中，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，其中铅是最严重的污染元素之一[ 3] 据统计，我国大中城市郊区蔬菜、粮食、水果、肉类与畜产品中铅的超标率分别为3 8.6％、2 8.0 ％、27.6 ％、41.9 ％和71.1 ％。以沈阳市为例，环境中铅的暴露普遍，市区土壤全铅含量范围为26~2 910 mg ／kg ，污染程度较高[4]. 2 重金属铅污染的来源 2.1 铅的开采、冶炼和精炼 铅的物理化学性质如延展性和对腐蚀的抵抗性从古代就为人们所知，铅的开采、冶炼和精练过程会对周围大气和土壤有很大影响，排出的重金属颗粒大小为 0.001 ～100 μm ，烟气颗粒为0.01 ～2 μm ，靠近冶炼厂的表层土壤，其铅含量为1 000mg/kg。 2.2 工业“三废” 生产和使用铅及含铅化合物的工厂排放的废气、废水、废渣可造成环境污染，进而造成食品污染。环境中某些微生物可将无机铅转变成毒性更大的有机铅。当前世界许多地区，特别是工业发达的城市，大气中含铅已达极高水平。欧洲的大气含铅量为0.055×10-6 ～0.34×10-6g/m3，日本大气含铅平均值0.2×10-6g/m3 我国北京市1980 年大气含铅量平均值为0.56×10-6g/m3 。我国一些地区对土壤