城市表层土壤重金属污染分析研究
摘要
本文讨论的是城市表层土壤重金属污染的问题。
针对问题一，首先对题目附件一、二中所给的数据进行统计分析分别得到5区8种重金属的含量特征；其次根据题目附表中所给数据利用Matlab 拟合插值法绘制出8种主要重金属元素的城区空间分布图，建立改进的内梅罗指数和潜在生态危害指数两个评判模型，得到5个区重金属的污染程度，及其重金属污染程度排名：
区域 污染程度 重金属污染程度排名
生活区 强
Zn Cr Ni Pb As Cd Cu Hg >>>>>>> 工业区 极强
Cr Ni Zn As Pb Cd Cu Hg >>>>>>> 山区 中度
Zn Cr Pb Ni As Cu Cd Hg >>>>>>> 主干道路区 极强
Cr Ni Zn As Pb Cu Cd Hg >>>>>>> 公园绿地区 中度
Ni Zn Cr Pb As Cu Cd Hg >>>>>>> 针对问题二，通过对附件数据及问题一的结果的分析，得到重金属污染主要集中在生活区、工业区和主干道路区三个区，利用SPSS 软件对重金属元素的相关数据进行相关性分析，得出各元素之间的相关性，在此基础上对三个区域重金属污染的主要原因进行说明。
针对问题三，依据前两问的结论，通过对五种主要金属污染物的传播特征和元素之间的相关性进行分析，建立线性加权模型，利用MATLAB 软件求解得到污染源的位置分别为：生活区：污染源编号为36，坐标为（9328,4311）；工业区：污染源编号为8，坐标为（2383,3692）；主干道区：污染源编号为9，坐标为（2708,2295）。
针对问题四，通过对问题三模型的优、缺点进行分析，对各重金属污染物的传播特征进行归类，为了能够更好地研究城市地质环境的演变模式，收集年平均风速、大气稳定度、扩散系数、风向频率、污染物正常排放量、烟囱高度及内径等信息，建立高斯扩散模型；收集重金属在液相中的浓度、土壤干容重、扩散系数、水的通量密度、被考察区点到金属离子泄漏源的距离、土壤介质的密度等信息，就可以建立对流扩散模型对流模型；收集该城市十年以上生活区、工业区、山区、主干道路和公园的土地变化的面积数据利用土地利用变化建立模型对土壤重金属污染的影响分析。
最后，本文根据模型分析的结果，对解决城市表层土壤受重金属污染问题提出了切实可行的建议。
关键词： 改进的内梅罗指数模型 空间分布 线性加权 重金属污染 污染源
一、问题重述
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。对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查。为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。
附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值。
本文的任务是通过数学建模来完成以下问题：
(1) 画出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。
(2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。
(3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。
(4) 分析所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息？有了这些信息，如何建立模型解决问题？
二、符号说明
符号说明
I第i个样品中元素j的地质累积指数
ij
C第i个样品中元素j的浓度
ij
BE元素j的背景浓度
j
p第j种种污染物的综合污染指数
j
I地质累积指数算数平均值
ave
I地质累积指数最大值
max
RI土壤中多种重金属的综合潜在生态危害指数
m
E土壤中第m种重金属的潜在生态危害指数
r
m
T第m种重金属元素的毒性系数
r
m
C第m种重金属元素浓度值的平均值
f
m
C参比值
n
S第i个样本第j种元素的的浓度
ij
各金属元素权值
j
三、问题的假设
1.假设题目附表中所给样本点能准确的反应所采样的整个平方公里区域；
2.假设污染源处的重金属浓度保持恒定；
3.假设该城区独立不受周边城区污染的影响；
四、问题分析
结合该城市表层土壤重金属污染分析所提出的四个问题和相关数据，可以从以下几个方面对其进行分析和讨论。
问题一：首先对题目附件一、二中所给的数据进行统计分析分别得到5区8种重金属的含量特征；其次根据题目附表中所给数据利用Matlab拟合插值法绘制出8种主要重金属元素的城区空间分布图，建立改进的内梅罗指数和潜在生态危害指数法两个评判模型，然后将两个评判结果进行分析比较，并结合城区空间分布图，最终得到城区内不同区域重金属的污染程度。
问题二：首先通过问题一的求解结果，该城区不同区域重金属的污染程度的数据分析，得到各元素在各个区域的排序，由此找出5个区域的主要污染元素，并找出土壤污染主要集中在哪些区域，利用SPSS软件对这些区域的的污染元素做相关性分析，得出它们之间的关系，由此就各区域产生这些污染物的原因进行分析。
问题三：基于重金属污染的主要原因，分析了金属污染物的传播途径及特征，对于污染源的寻找，由于各污染金属之间存在一定的相关性，即来源具有一定的关联，且传播具有流动性，因此以区域作为基准单位，寻找出各区域的污染源，又根据问题二求得的受污染严重的三个区域，和三个区域中的主要金属污染物，因此只需考虑三个区域中的主要金属污染物，对其进行量纲处理，分别对三个区域建立优化模型，可求得三个区域的污染源。
问题四：先对问题三的模型进行优、缺点分析，然后根据重金属污染源的传播特征进行归类，最后对这几类传播特征去搜集数据并建立模型，从而更深入的研究了城市地质环境的演变模式。
五、模型的建立和求解
5.1问题一
5.1.1 各区重金属的含量特征
以工业区为例，根据附件一、二中数据进行统计分析，得到工业区重金属元素统计性描述
表1 工业区重金属元素统计性描述
μg/g
统计特征
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
采样个数n 36 3636 36 36 36 36 36 最小值 1.61 0.115 15.4 12.7 0.0118 4.27 31.24 53.33 最大值21.87 1.093 285.58 2528.5 13.5 41.71 434.08 1626 平均值7.25 0.393 53.41 127.54 0.642 79.81 93.04 277.93 标准差 4.24 0.237 44 414.94 2.244 8.37 85.37 350.83 变异系数58% 60% 82% 325% 35% 10% 92% 126% 由表1可以看出，Cu元素和Zn元素的标准差较大，分别达到了414.94和350.83，从变异系数上来看，同样是Cu元素和Zn元素的变异系数最大，分别达到了325%和126%，所以并不是Hg、Cd、As、Pb、Ni、Cr这6种元素而是Cu、Zn元素的含量对于平均数的平均离散程度较大，与Cu、Zn元素在沉积物中整体含量低有关。
其余各区的数据统计分析方式均与工业区相同，重金属元素统计性描述表见附录一。
5.1.2 八种主要重金属元素的城区空间分布图
对题目附表中所给数据用Excel进行处理，利用Matlab[1]编程进行绘图，得到8种主要重金属元素分别在该城区的空间分布图如下：
图1 As元素浓度城区分布图图2 Cd元素浓度城区分布图
图3 Cr元素浓度城区分布图图4 Cu元素浓度城区分布
图5 Hg 元素浓度城区分布图 图6 Ni
元素浓度城区分布图
图7 Pb 元素浓度城区分布图 图8 Zn 元素浓度城区分布图
由8种主要重金属元素的城区空间分布图可知，As 主要分布在该城区的主干道路区、工业区、生活区；Cd 主要分布在该城区的工业区、主干道路区、生活区；Cr 主要分布在该城区的生活区、主干道路区；Cu 主要分布在该城区的主干道路区、工业区、生活区；Hg 主要分布在该城区的主干道路区、工业区、生活区；Ni 主要分布在该城区的交通区、生活区、工业区、山林区；Pb 主要分布在该城区的生活区、工业区、绿地区；Zn 主要分布在该城区的主干道路区、生活区、工业区、绿地区。 5.1.3 该城区内不同区域重金属的污染程度评判模型
1 基于地质累积与内梅罗指数相结合的土壤重金属污染程度评判模型
1）地质累积指数[2]
通过对相关资料的查阅，得到地质累积指数公式如下：
???
?
?????=j ij ij BE C I 5.1log （1）
其中，ij I 为第i 个样品中元素j 的地质累积指数，ij C 为第i 个样品中元素j 的浓度，
j BE 为元素j 的背景浓度，1.5为修正指数。
2）改进的内梅罗综合指数
此指数是对于内梅罗指数的改进，将单因子指数替换成地质累积指数的新的综合指数，公式如下：
2
)()(2
max
2ij ave ij j I I p +=
， )8,7,6,5,4,3,2,1(=j （2）
其中，j p 为第j 种种污染物的综合污染指数，ave I 为地质累积指数算数平均值，max
I
为地质累积指数最大值。
3）土壤重金属污染程度分级评判标准
改进的内梅罗综合指数法在地质累积指数的基础上进行了内梅罗指数的计算，因此对地质累积指数的分级标准加以调整，得到新的表层土壤重金属污染程度分级评判标准如表2：
表2 土壤重金属污染程度分级评判标准一
判断依据 等级 意义 判断依据 等级 意义
p <0 0等级 无污染 2p ≤<3 4等级 中污染至强污染
0p ≤<0.5 1等级 轻污染 3p ≤<4 5等级 强污染 0.5p ≤<1 2等级 轻污染至中污染
4p ≤<5 6等级 强污染至极强污染
1p ≤<2
3等级
中污染
5P ≤
7等级
极强污染
4 ）对改进的内梅罗综合评价指标的计算
利用改进的内梅罗综合指数算法，通过题目附表所给数据，用Matlab 软件进行求解得到8种金属在各个区域的污染指数及等级：
表3 重金属在生活区的污染指数及等级
污染指数
As Cd
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Zn
min I -1.5284 -1.4673 -1.7006 -1.3729 -2.4263 -1.4418 -1.1838 -1.5214 max I 0.7624 2.1217 3.6332 3.3038 3.0921 0.4417 3.0897 4.5386 p
0.5564 1.5005 2.5737 2.3659 2.1875 0.4543 2.1848 3.2124 p 污染等级
2 3 4 4 4 1 4 5 污染程度排名
7
6
2
3
4
8
5
1
由表3可知，8种重金属在该区的污染等级排度为：Zn>Cr>Cu>Hg>Pb>Cd>As>Ni ，8种重金属中地质累积指数较高的是Zn ，Cr ，Cu ，Hg ，Pb
表4 重金属在工业区的污染指数及等级
污染指数
As
Cd
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Zn
min I -2.0678 -1.0677 -1.962 -0.9886 -2.4517 -2.4997 -0.8291 -1.1442 max I 1.696 2.1871 2.2509 6.6487 7.7094 0.788 2.9698 3.7071 p
1.2017 1.5861 1.6163 4.7573 5.4988 0.6315
2.1208 2.6544 p 污染等级
3 3 3 6 7 2
4 4 污染程度排名
7
6
5
2
1
8
4
3
由表4可知，8种重金属在该区的污染等级排度为：Hg>Cu>Zn>Pb>Cr>Cd>As>Ni ，8种重金属中地质累积指数较高的是Hg ，Cu ，Zn ，Pb ，Cr
表5 重金属在山区的污染指数及等级
污染指数
As
Cd
Cr Cu Hg
Ni
Pb
Zn
min I -1.9311 -2.585 -1.889 -3.46 -2.7422 -2.1319 -1.4958 -1.9217 max I 0.7032 0.7641 1.5306 1.4544 1.6808 1.6161 1.0364 0.8842 p
0.7826 0.7956 1.2257 1.1548 1.3468 1.29 0.8887 0.8717 p 污染等级
2 2
3 3 3 3 2 2 污染程度排名
8
7
3
4
1
2
5
6
由表5可知，8种重金属在该区的污染等级排度为：Hg>Ni>Cr>Cu>Pb>Zn>Cd>Asi ，8种重金属中地质累积指数较高的是Hg ，Ni ，Cr ，Cu ，Pb
表6重金属在主干道路区的污染指数及等级
污染指数 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
min I -2.0678 -2.2602 -1.9695 -1.0301 -2.9119 -1.964 -1.3343 -1.6053 max I 2.1582 2.7547 3.9399 5.7592 7.9546 2.5609 1.7093 4.9168 p
1.5493 1.9591
2.7963 4.1046 5.6259 1.8556 1.2088
3.4874 p 污染等级
3 3
4 6 7 3 3
5 污染程度排名
7
5
4
2
1
6
8
3
由表6可知，8种重金属在该区的污染等级排度为：Hg>Cu>Zn>Cr>Cd>Ni>As>Pb ，8种重金属中地质累积指数较高的是Hg ，Cu ，Zn ，Cr ，Cd
表7重金属在公园绿地区的污染指数及等级
污染指数
As
Cd
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Zn
min I -1.285 -1.304 -1.8792 -1.479 -2.6893 -1.668 -1.0454 -1.7451 max I 0.7911 2.0944 0.6823 2.5076 4.376 0.269 2.0347 3.4802 p
0.5744 1.4833 0.6125 1.7735 3.0951 0.5488 1.4416
2.4655 p 污染等级
2 3 2 3 5 2 3 4 污染程度排名
7
4
6
3
1
8
5
2
由表7可知，8种重金属在该区的污染等级排度为：Hg > Zn>Cu>Cd>Pb>Cr>As>Ni ，8种重金属中地质累积指数较高的是Hg ，Zn ，Cu ，Cd ，Pb
2 基于潜在生态危害指数法的土壤重金属污染程度评判模型[3]
潜在生态危害指数法公式如下：
m n m
n
m m r
n
m m
r
C C T E RI ∑∑====1
1 （3） m f m r m r C T E = （4）
其中RI 为土壤中多种重金属的综合潜在生态危害指数，m r E 为土壤中第m 种重金属
的潜在生态危害指数，m r T 为第m 种重金属元素的毒性系数，m f C 为第m 种重金属元素浓
度值的平均值，m n C 为参比值。具体重金属污染程度评判标准见表7：
表8 重金属污染程度评判标准二
污染参数范围 单污染物污染程度
潜在生态风险指数范围 综合潜在生态风险程度
i r E ≤
40 轻度 RI ≤50
轻度 40i r E <≤80 中度 50RI <≤100
中度 80i r E <≤160 强 100RI <≤200 强 160i r E <
≤
320
很强 200RI
<≤400
很强
i r E ≥320
极强
RI >400
极强 将题目附表二中数据进行处理，代入公式（3）、（4）进行求解得到五个区域重金属潜在危害评价结果如下：
表9 生活区重金属潜在危害评价结果
元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 毒性系数 10 30 2 5 40 5 5 1 平均含量 4.5
160
40
16.8
43
16.1
37
83
评价结果i
r E
13.9343
54.3678
3.4509
14.7033 86.5495
5.6964
9.3387
2.8555
E轻度中度轻度轻度强轻度轻度强
污染程度i
r
评价结果RI190.8964
污染程度RI强
表10 工业区重金属潜在危害评价结果
元素As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 毒性系数10 30 2 5 40 5 5 1 平均含量 4.5 160 40 16.8 43 16.1 37 83 E16.1142 73.7083 2.6705 37.9571 597.539 6.1527 12.5731 3.3485 评价结果i
r
E轻度中度轻度轻度极强轻度轻度轻度污染程度i
r
评价结果RI750.0642
污染程度RI极强
表11山区重金属潜在危害评价结果
元素As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 毒性系数10 30 2 5 40 5 5 1 平均含量 4.5 160 40 16.8 43 16.1 37 83 E8.9869 28.5599 1.948 5.154 38.0987 4.7993 4.94 0.8831 评价结果i
r
E轻度轻度轻度轻度轻度轻度轻度轻度污染程度i
r
评价结果RI93.3699
污染程度RI中度
表12 主干道路区重金属潜在危害评价结果
元素As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 毒性系数10 30 2 5 40 5 5 1 平均含量 4.5 160 40 16.8 43 16.1 37 83 E12.6845 67.5027 2.9027 18.5163 415.6489 5.4711 8.5857 2.926 评价结果i
r
E轻度中度轻度轻度极强轻度轻度轻度污染程度i
r
评价结果RI534.2379
污染程度RI极强
表13 公园绿地区重金属潜在危害评价结果
元素As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 毒性系数10 30 2 5 40 5 5 1 平均含量 4.5 160 40 16.8 43 16.1 37 83 E13.9194 52.6018 2.1818 8.9856 106.969 4.7484 8.2039 1.8583 评价结果i
r
E轻度中度轻度轻度强轻度轻度轻度污染程度i
r
评价结果RI199.4682
污染程度RI强
由五个区域的重金属潜在危害评价表可知，对于生活区，Hg、Zn的单污染物污染程度为强，Cd为中度，As、Cr、Cu、Ni、Pb为轻度，综合潜在生态风险程度为强；对于工业区和主干道路区，Hg的单污染物污染程度为极强，Cd为中度，As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn为轻度，综合潜在生态风险程度为极强；对于山区，8种金属的单污染物污染程度都为轻度，综合潜在生态风险程度为中度；对于公园绿地去，Hg的单污染物污染程度为强，Cd为中度，As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn为轻度，综合潜在生态风险程度为强。
3 综合分析比较两个土壤重金属污染程度评判模型的最终评价结果
通过对上面两个评判模型结果进行对比分析，并结合分布图，最终得到该城区不同
区域重金属的污染程度如表14所示：
表14 该城区不同区域重金属污染程度
区域 污染程度 重金属污染程度排名
生活区 强 Zn Cr Ni Pb As Cd Cu Hg >>>>>>> 工业区 极强 Cr Ni Zn As Pb Cd Cu Hg >>>>>>> 山区 中度 Zn Cr Pb Ni As Cu Cd Hg >>>>>>> 主干道路区 极强 Cr Ni Zn As Pb Cu Cd Hg >>>>>>> 公园绿地区
中度
Ni Zn Cr Pb As Cu Cd Hg >>>>>>>
5.2问题二
对于问题二，通过问题一结果的分析，得到各重金属在各个区域的排序，由此可以找出5个区域的主要污染元素，并找出该城区表层土壤污染主要集中在哪些区域，利用SPSS 软件对这些污染区域的重金属的浓度做相关性分析，得出它们之间的关系，在此基础上就各区域产生这些重金属的原因进行分析。 5.2.1重金属污染元素在各个区域的比较
通过对问题一求解结果进行分析比较，并结合分布图，最终得到8种重金属在各个区域的分布比较结果如表15：
表 15重金属元素在各个区域的分布比较结果
重金属元素 五类区
As 主干道路区>工业区>山区>生活区>公园绿地区 Cd 主干道路区>工业区>生活区>公园绿地区>山区 Cr 主干道路区>生活区>工业区>山区>公园绿地区 Cu 工业区>主干道路区>生活区>公园绿地区>山区 Hg 主干道路区>工业区>生活区>公园绿地区>山区 Ni 主干道路区>山区>工业区>公园绿地区>生活区 Pb 工业区>生活区>主干道路区>公园绿地区>山区 Zn 主干道路区>生活区>工业区>公园绿地区>山区
通过上表的排序，可以得出污染严重的区域为：主干道区、工业区和生活区，其中生活区的主要污染金属是Pb ，Cr ，Zn ；工业的主要污染金属是Cu ，As ，Cd ，Hg ，Pb ；主干道路区的主要污染金属是Cd ，Cr ，Hg ，Ni ，Zn ，As 。 5.2.2重金属元素的相关性分析及其污染的主要原因
城市土壤中重金属的来源主要是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。而在各种人为因素中，则主要包括人类工、农业、交通和生产活动引起的土壤重金属污染，并且同一来源的的重金属之间存在相关性，可以先利用SPSS 把污染严重的主干道区、工业区、生活区、重金属元素进行相关性分析，然后分别对这三个区域的重金属污染的主要原因进行分析说明。 1 各重金属元素之间的相关性
通过各重金属污染元素在土壤中的含量，对污染严重的3个区域利用SPSS 进行相关性分析，得到各个区域土壤中重金属污染元素含量的相关系数表如下：
表16 主干道区土壤中重金属污染元素含量的相关系数
主干道区 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn As 1 Cd .121 1 Cr
.139
.373
1
Cu .092 .424 .894 1
Hg -.004 .211 .012 .032 1
Ni .228 .351 .869 .886 .040 1
Pb .060 .615 .428 .506 .266 .396 1
Zn .188 .294 .395 .432 .118 .503 .482 1 表17工业区土壤中重金属污染元素含量的相关系数
工业区As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn As 1
Cd .329 1
Cr .380 .541 1
Cu .153 .566 .920 1
Hg .181 .533 .902 .983 1
Ni .690 .489 .698 .503 .479 1
Pb .395 .829 .675 .670 .612 .578 1
Zn .518 .754 .695 .622 .590 .634 .739 1
表18生活区土壤中重金属污染元素含量的相关系数
生活区As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn As 1
Cd .381 1
Cr .238 .349 1
Cu .531 .499 .376 1
Hg .293 .397 .150 .198 1
Ni .605 .283 .527 .434 .211 1
Pb .450 .802 .416 .502 .340 .300 1
Zn -.017 .346 .412 .238 .242 .334 .328 1
由相关系数表可知，对于主干道路区，Cr和Cu、Ni之间的相关性极显著，Cu和Ni 存在极显著的相关性，对于工业区，Hg和Cu之间存在极其显著相关性，As和Ni、Zn，Cd之间相关性极其显著，Pb和Zn、Hg之间相关性显著，和Cu、Cr之间也存在之一定的相关性；对于生活区，Cu和As、Cd、Ni，Pb存在极显著的相关性，和Cd相关性显著，说明它们在来源上有部分一致性。
2 各区域重金属污染的主要原因
结合重金属污染元素在主干道区、工业区和生活区的浓度比较和各元素的相关系数表，可得到各个区域重金属污染的主要原因[4]：
1）主干道路区
在交通运输业中，重金属污染物主要来源于汽车尾气排放以及汽车轮胎的摩擦损耗过程中产生的粉尘,主要是以Pb、Cd、Cr、Cu等的污染为主，其中Pb、Hg的污染特别严重，这些污染物以悬浮颗粒和气溶胶的形式进入大气后，在重力的作用下通过自然沉降和雨水淋溶冲刷之后又回到土壤中,导致周边土壤的污染；又由于Pb和Cd、Cr、Ni、Zn相关性显著，表明它们在来源上具有一定的相关性，共同对土壤造成污染。
2）工业区
由于工厂燃煤、燃油等燃烧过程和冶金产生的废气、废渣、废水，主要有Pb、Cd、Cu等，煤中含Pb, Hg等金属，电厂以外的各种废物燃烧、水银法氯碱生产、水泥生产、有色金属生产、钢铁生产等造成土壤的重金属污染；其次工业和矿业废弃物的堆积，这些废弃物中含有大量的As和Hg，经过日晒、雨淋、水洗等方式向周围的土石油化工污水、工业矿山污水壤迁移扩散，在重力作用下向地下水渗透，造成土壤和地下水的污染；再次由于石油化工污水、工业矿山污水中含有大量的Cr，没有经过分流处理或者其
他净化处理而直接排入下水道与生活污水混合排放,因而造成污灌区污水灌溉水源的污染。
3）生活区
由于生活区中的燃煤活动造成城市土壤重金属累积，煤炭中含有多种微量元素，尤其是一些潜在毒害元素，其中包括Pb 和Zn ，这些元素在高温条件下具有挥发性和半挥发性，在煤炭燃烧过程中，它们呈气态或吸附在烟气中的细小颗粒物中呈气溶胶态，并能通过各种烟气污染控制设施而释放到大气环境中进而沉降至土壤，并且根据生活区各元素的相关系数，Pb 和Zn 的含量会导致Cr 含量的增加；其次是由于生活垃圾的堆放，经过日晒、雨淋、水洗等方式，在重力作用下向地下水渗透，造成土壤和地下水的污染； 5.3问题三：建立模型，确定污染源位置
对于问题三，首先分析了金属污染物的传播途径及特征，结合问题一、二求得的受污染严重的三个区域，以及三个区域中的主要金属污染物的浓度，对其进行无量纲处理，由此建立线性加权模型，可求得各区域的污染源位置。 5.3.1重金属污染物的传播特征
重金属在土壤中的迁移传播[5]受金属的化学性质、土壤的物理性质、生物特性和环境条件等多因素影响。土壤中重金属的迁移转化过程分为物理迁移、化学迁移、物理化学迁移和生物迁移，其迁移转化形式是多种形式的错综结合。综合第一问的结果，以下选取本题城区综合污染等级表中几种污染度高的重金属对其传播特征进行分析。
Hg ：土壤中汞的重要特点是能以单质汞形式存在，还有无机化合态和有机化合态。除甲基汞232)(NO Hg HgCl 、外，大多数为难溶化合物，且甲基汞和乙基汞的毒性在汞化合物中最强。土壤中汞的迁移转化较复杂，主要有以下几种途径：可以在土壤中氧化-还原并挥发进入大气环境；土壤中的胶体对汞有强烈的物理吸附和离子交换吸附作用，从而使汞从被污染的水体中转入土壤。
Cd ：土壤中镉的污染主要来源于铅、锌、铜的矿山和冶炼厂的三废中，电池、颜料、塑料稳定剂和涂料工业的废水、农业上施用磷肥等。由于土壤的强吸附作用，镉很少发生向下的再迁移而累积于土壤表层，在降水的影响下，土壤表层的镉的可溶态部分随水流动就可能发生水平迁移，进入界面土壤和附近的河流或湖泊而造成次生污染。
Cu ：铜污染主要来源是铜锌矿的开采和冶炼、加工、机械制造等。冶炼排放的烟尘是大气铜污染主要来源，电镀工业和金属加工排放的废水含铜较高。工业区的降水和含铜废水灌溉农田、含硫酸铜农药的施用等，使铜在土壤中污染严重。铜可在土壤中富集并被作物吸收，从而使使铜在土壤中长期保留。
Pb ：土壤中铅的污染主要来自大气污染中的铅沉降和铅应用工业的三废排放 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。铅在土壤中主要以二价态的无机化合物形式存在，极少数为四价态多以32)(PbCO OH Pb 、等难溶态形式存在，故铅的移动性和被作物吸收的作用都大大降低。
As ：土壤中砷的污染主要来自化工、冶金、炼焦、火力发电及电子等工业排放的三废与含砷农药的施用。砷主要以正三价和正五价存在于土壤环境中，其存在形式可分为水溶性砷，吸附态砷和难溶性砷，当土壤中含硫量较高且在还原性条件下可以形成稳定的难溶性的砷化合物。由于土壤中砷主要以非水溶性形式存在，因而土壤中的砷，特别是排污进入土壤的砷，主要累积于土壤表层，难于移动。
Cr 和As ，Zn 、Ni 和Cd 的传播特征相类似，不再说明。 5.3.2确定污染源位置 1、线性加权模型的建立
对于本问需要确定污染源位置，可根据第一问重金属污染程度排名分析得到重金属污染主要集中在生活区、工业区、主干道路区三个区域，并根据第二问中各区重金属相关性分析得到污染严重的几个元素间相关性，结合重金属污染物的传播特征分别分析找出了三个区域污染浓度最高的几种元素。进而可以得到该区所有样本点的初始浓度矩阵S 。根据以下公式可对S 进行归一化处理：
∑==m i ij
ij
j S S X 1
（5）
其中，m 为该区样本容量，ij S 为第i 个样本第j 种元素的的浓度值，j X 为第j 种元素无量纲矩阵。
用公式（6）对j X 进行线性加权，得到m 个样本综合n 个主要污染金属后的权值矩阵A ：
1
n
j j j A X ω==∑ （6）
n 为该区所选污染重金属数，j ω取n /1。
再用公式（7）求出A 的最大值，即可得该区域污染度最高的综合权值M 和该样本坐标点),(y x ：
A M y x max ),(= （7） 2、线性加权模型的求解
各类区元素的选取根据第一问表13重金属污染程度排名并结合第二问的相关性分析得到重金属污染主要集中在生活区、工业区、主干道路区三个区域，并得到三个区域的主要污染元素分别为：
生活区：Zn 、Cu 、Hg 、Cd ； 工业区：Hg 、Cd 、Cu 、Pb ；
主干道路区：Hg 、Cd 、Cu 、Zn 。
通过Matlab 编程对线性加权模型进行求解，得到三个区域的污染源位置如下所示：
区域 编号 M
坐标),(y x 生活区 36 0.0943 （9328,4311） 工业区 8 0.3309 （2383,3692） 主干道路区
9
0.0819
（2708,2295）
综上可得，生活区污染源的大致位置是编号36的采样点，工业区污染源的大致位置是编号8的采样点，主干道理区污染源的大致位置是编号9的采样点。 5.4问题四的求解
5.4.1问题三模型的优缺点分析
优点：1.模型简单易懂，容易实现；
2.加权模型考虑了所有采样点的相关信息，建立模型准确，结果较为合理； 缺点：1.对于问题三的模型，没有考虑到海拔因素对污染源位置的影响；而对于每个区域，污染程度较为轻的元素没有进行具体的考虑；
2.没有动态的研究由于人类活动影响城市地质环境的演变模式的改变，对土壤重金属污染的影响分析。
5.4.2针对两种重金属传播特征进行模型建立
通过对相关资料的查阅，得到各种重金属因素的传播特征，如果我们能收集到相关的信息，就可以对重金属的两种传播特征进行模型的建立，从而更好地研究了城市地质环境的演变模式。
1.大气扩散进入土壤的传播
针对Hg 、Pb 、As 这类随大气传播而进入土壤的重金属，如果能收集到年平均风速、大气稳定度、扩散系数、风向频率、污染物正常排放量、烟囱高度及内径等信息，就可以建立高斯扩散模型[6]，求解出这类重金属污染区域的浓度，对污染源位置进行确定，从而在一定程度上更好的研究了城市地质环境的演变模式。
具体模型如下：
???
?????+-=+---z z
He z He z z y y e e e u y Q z y x C 2
2222)(2)(22
22),,(σσσσπσ （8）
其中，),(y x C 为任一点),(y x m He 50<,采样时间小于24小时内的在污染物浓度，u 为平均风速，He 为烟囱的有效高度（,H H He ?+=H 和H ?分别是烟囱的几何高度和烟囱抬升高度），e Q 为单位时间的排放量，y x ,为预测点的坐标，z 为采样点的海拔，
y x σσ,为y x ,方向的标准差。
2.重金属离子在土壤中的对流扩散传播
针对在土壤中对流扩散传播的重金属元素，如果能收集到重金属在液相中的浓度、土壤干容重、扩散系数、水的通量密度、被考察区点到金属离子泄漏源的距离、土壤介质的密度等信息，就可以建立对流扩散模型[7]，求解出这类重金属污染区域的浓度，对污染源位置进行确定，从而在一定程度上更好的研究了城市地质环境的演变模式。
t
s x c v x c D t c ??-??-??=??θρ22 （9） 其中，c 为金属离子在溶液中的浓度，D 为扩散系数，v 为水的通量密度，s 为吸附在土壤上金属离子的浓度，t 为时间，x 为被考察点到金属离子泄漏源的距离，ρ为土壤介质的密度，θ为空隙率。
金属离子在土壤中的吸附公式为
c K s
d = （10）
其中，d K 是金属离子在土壤中固相和液相的分配系数，将式（10）代入式（9）
x
c
v x c D t c R ??-??=??22 （11） 其中R 是金属离子在土壤中迁移的阻滞因子：
θρ/1d K R += （12）
金属离子在土壤中迁移的初始条件为
??
?
??≥=≥=∞≥==0
0)0,(00),(0
),0()0,0(0t x c t t c t c t c c （13）
从上面的过程可以得到下列分析解，
()()??
????+???
??+??????-=2/12/102exp 21221DRt vt Rx exfc D vx DRt vt R erfc c c x （14） 如果能收集到信息建立高斯扩散模型和对流扩散模型这两个模型，就可以更深入的
研究城市地质环境演变模式。
最后，通过对以上模型的分析可知，受重金属污染严重的区域为：主干道区、工业区和生活区，其中生活区主要重金属污染元素为Zn 、 Cu 、 Hg 、 Cd ；工业区的主要重金属污染元素为Hg 、 Cd 、 Cu 、 Pb ；主干道路区主要重金属污染元素为Hg 、Cd 、Cu 、Pb 。
5.4.3土地利用变化对土壤重金属污染的影响分析
人们不合理的开发和利用土地，致使很多污染物质通过多种渠道进入土壤，当污染物进入土壤的数量和速度超过土壤的自净能力时，破坏物质的原有平衡，将会造成土壤污染。土地利用作为人类利用土地各种活动的综合反映，是影响土壤质量变化最普遍、最直接、最深刻的因素，土地利用变化可以引起许多自然现象和生态过程变化，如土壤养分，地表植被，土壤重金属含量等，而土壤重金属含量与作物的生产能力、粮食安全、生态环境和人类健康密切相关，是土壤质量变化的最基本表征和重要研究内容。所以可以通过以下方法解决：
1、收集该城市十年以上生活区、工业区、山区、主干道路和公园的土地变化的面积数据
2、利用下面公式计算土地利用相对变化率
//b a
b a
K K R C C = （15）
式中：R :城区中某种土地的相对利用率；
a b K K 、：错误！未找到引用源。某个城区某种土地利用类型研究出其与末期的面积；
a b C C 、：错误！未找到引用源。全研究区某种土地利用类型研究期初与期末的面积。
相对变化率可以很好的反映土地利用变化的区域差异，如果某区域某种土地利用类型的相对变化率1R >，则表示该区域这种土地利用类型变化幅度大于全区域该类土地的变化幅度，反之则小于全区域该类土地的变化幅度。
3、分别对五个区的土壤进行重金属污染的评价（此问题第一问已经回答）
4、五个区土地利用相对变化率与土壤重金属污染指数之间的关系来分析这五个区用地变化对土壤重金属污染的影响。
5.4.4提出了针对主要重金属污染元素的治理方法
1. Hg 污染的治理
土壤进行灌溉和施肥时，要严格控制适用含量高的污水和污泥，对已Hg 污染的土壤，可施用石灰-硫磺合剂，在施入硫以后，Hg 即被牢固地固定在土壤中；用石灰以中和土壤的酸性，可降低作物根系对Hg 的吸收；施硝酸或磷肥，可减少Hg 向作物体内的迁移，降低土壤中Hg 化合物的毒害作用。 2．Cd 的污染治理
对于小面积严重污染土壤的治理常用客土法或换土法；在旱田土壤中加入石灰性物质或使用促进还原的有机物，使镉生成不易被植物吸收的 Cd （OH ）3 CdCO3 或CdS 沉淀；水田土壤中可施加磷酸盐类物质，使之生成磷酸镉沉淀或种植富集镉的植物如苋科植物，以吸收污染土壤中的镉，但此法应。注意植物残体的处理。
3.Pb 的污染治理
土壤环境中铅的迁移性较差，因而铅主要累积于土壤表层 ，对于已污染的壤，可用客土法或种植某些非食用但可富集铅的植物例如苔藓，以消除或改善铅污染或提高土壤pH 值、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。
六、模型的评价
6.3模型的评价
6.3.1模型的优点：
1.对于问题一，应用了两个评价指标，地质累积与内梅罗指数组合指标和潜在生态危害指数，进行对比比较，并结合了8种重金属的城区各个区域分布图，得到的各个区域重金属污染物程度更加准确；
2.所建立的模型通俗易懂且操作性强；
3.分析问题的同时加入图形解释，使问题更加清晰化、简单化，同时也间接的减少了出错率；
4.对于问题二中分析污染物的主要原因时，进行了相关性分析，找出了各元素之间的关联性，符合现实中的情况。
5.模型的建立是在对样本数据进行充分挖掘的基础之上的，通过数据之间的内在关系观察计算，提炼出各个指标之间的关系，建立起模型。
6.3.2模型的缺点：
1.对于重金属污染源位置的确立，考虑的信息不够全面；
2.模型只能确定各功能区内的污染源，具有一定的局限性。
七、参考文献
[1] 周品，赵新芬，Matlab数学建模与仿真，北京：国防工业出版社，2009.
[2] 刘衍君，汤庆新，白振华，张秀玲，张保华，基于地质累积与内梅罗指数的耕地重金属污染研究，https://www.doczj.com/doc/eb6055578.html,/p-97439842267.html，2011.9.9
[3] 徐新，张立新等，表层土壤重金属污染及潜在生态风险评价，
1004-4574(2008)06-0006-07.
[4] 绍学新,吴明，蒋科毅，《土壤中金属污染来源及其解析研究进展》
1006-446X(2007)04-0001-06.
[5] 房存金《土壤主要重金属污染物的迁移转化及治理》2010.
[6] 狄春雷，宋春蕾，高斯扩散模型在徐州矿区SO2污染源评价中的应用，
https://www.doczj.com/doc/eb6055578.html,/p-113391584.html，2011.9.9.
[7] 李宏艳，王金生，滕彦国，王振宁《土壤中重金属迁移树枝仿真与参数灵敏度分析》2007
附录
一、各区重金属元素统计性描述表
生活区
统计特征
μg/g
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
采样个数n 4444444444444444最小值 2.340.08718.469.730.0128.8924.4343.37最大值11.45 1.044744.46248.450.5532.8472.482893.5平均值 6.270.28969.0249.40.09318.3469.11237.01标准差 2.150.184107.8947.160.103 5.6672.32443.64变异系数34%63% 156%95% 111%31% 105% 187%
山区
统计特征
μg/g
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
采样个数n 6666666666666666
最小值 1.770.0416.2 2.290.010 5.5119.6832.86最大值10.990.408173.3469.060.20674.03113.84229.8平均值 4.040.15238.9617.320.04015.5436.5673.29标准差 1.80.07824.5910.730.02810.4317.7330.94变异系数45%51% 63% 62% 68% 67% 48%42%
交通区
统计特征
μg/g
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
采样个数n 138138138138138138138138
最小值 1.610.05015.3212.340.010 6.1922.0140.96最大值30.13 1.619920.841364.816142.5181.483760.8平均值 5.710.36058.0562.210.44617.6263.53242.85标准差 3.240.24381.61120.22 2.18011.7932.53384.78变异系数57% 68%141% 193% 488% 67% 51%158%
公园绿地区
统计特征
μg/g
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
采样个数n 3535353535353535
最小值 2.770.097216.319.04 0.0107.60 26.8937.14 最大值11.68 1.02496.28 143.31 1.33929.10 227.40 1389.4平均值 6.260.28143.6430.19 0.11415.29 60.71154.24 标准差 2.02 0.236 14.84 22.680.224 4.9745.84 230.92变异系数32% 84%34% 75% 195% 33% 76%150%
我国城市土壤重金属污染研究综述 摘要: 改革开放以来，随着我国工业化和城市化的高速发展, 城市土壤重金属污染越来越严重。本文从城市土壤中重金属元素的污染来源、污染危害、污染空间特征、污染评价方法和治理方法等方面来对我国城市土壤重金属污染问题的研究进展进行综述，并提出了相关的治理对策建议。 关键词:城市土壤;重金属污染;污染评价;治理对策 我国城市化的快速发展，在很大程度上也加剧了城市土壤的重金属污染问题。这种影响主要体现在污染物的大量产生和转移上，很大一部分污染物都直接或间接地进入城市和周边地区的土壤生态系统中[1]。潘根兴在2002年初做过一个南京市各城区的土壤重金属污染调查。结果表明[2-3]，超过70%的采样区域存在重金属污染，测出的最高铅含量超过国家标准3倍以上。 1城市土壤重金属污染来源 城市土壤重金属污染主要来源于人类活动，如工矿业废物的排放、拥堵的交通、大量生活垃圾、农业生产等。 1.1工矿业污染 工矿业污染主要表现在3个方面；第一是工矿业活动所产生的废渣是重金属的重要载体，尤其是一些金属冶炼厂，废渣中的重金属含量极高，无处理堆放或直接混入土壤，对土壤环境造成潜在危害。矿产冶炼加工、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源，它们以“三废”形式不断向城市土壤排放重金属[4-5]。第二是的重金属一部分赋存在烟尘上，以气溶胶的形式进入大气，经过干湿沉降进入土壤。第三是工矿业活动所排放的废水含有一定量的重金属，在公园与花园绿化过程中使用污水、污泥堆肥也会明显影响城市土壤中的重金属组成与含量[6-7]。 1. 2交通污染 汽车燃烧产生的废气中含有大量的重金属，尤其是Pb的含量最高。各种车辆排放的废气携带固体粒子以播撒等方式将重金属粒子带入大气再经沉降进入土壤，引起了重金属污染。通过对汽车尾气颗粒物中重金属元素含量分析发现，Pb的含量为37% 、Ni、Cr、Cd、Mn含量分别为34.5%，22.6%，3. 2%，2. 6%。杨文敏[8-9]等应用扫描电镜加X射线能谱技术分析了汽油尘表面巧种元素的相对含量，其中Pb最高达22.5%，Mn、Ni、Cr等重金属含量都低于3%。交通运输引起土壤重金属污染呈带状分布，污染强度以公路、铁路为轴向两侧逐渐减弱，随着时间的延氏，公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性[10]。 1.3生活垃圾污染
随着近代工业的发展，人们对重金属资源的需求越来越大，在生产、加工的过程中产生的重金属废弃物也越来越多。如果土壤中重金属含量超过一定范围，就会对生态环境造成一定的影响和破坏。国家环境保护总局发布的 2000年中国环境状况公报上的数据显示：在30万hm2基本农田保护区土壤有害重金属抽样监测中，有3.6万hm2土壤重金属超标，超标率达12.1%[1]。日本重金属污染的农田面积达37029.4hm2，我国重金属镉污染的农田面积达1.2万hm2[2]。沈阳张士灌区用含镉污水灌溉20多年后，污染耕地2500多hm2，稻田含镉5~7mg/kg[3]。 重金属进入环境后不易被环境中的微生物分解，易在土壤中积累，并在农作物中残留，最终通过食物链在动物、人体内积累，严重影响人体健康[4-11]。如1955~1972年，日本富山县神通川流域的“骨痛病”，就是由于居民食用了镉含量高的稻米和饮用镉含量高的河水而引起的[12]，同样在1953~ 1972年由于日本熊本县水俣湾的居民食用被汞废水污染的鱼虾，导致近万人患中枢神经疾病—水俣病[13]。由此可见，土壤重金属污染的危害是严重的，被污染的区域是广泛的，因此对土壤重金属污染评价方法的研究是十分必要的。 1重金属污染评价方法 1.1单因子指数法单因子指数法是国内通用的一种重金属污染评价的方法，是国内评价土壤、水、大气和河流沉积物重金属污染的常用方法[14-16]。 计算公式如下： P i=C i S 式中，P i为污染物单因子指数；C i为实测浓度，mg/kg；S为土壤环境质量标准，mg/kg。P i<1则表明未受污染，P i>1则表示己经受到污染，P i数值越大，说明受到的污染越严重。 单因子指数法可以判断出环境中的主要污染因子，但环境是一个复杂的体系，环境污染往往是由多个污染因子复合污染导致的，因此这种方法仅适用于单一因子污染特定区域的评价；单因子指数法是其他环境质量指数、环境质量分级和综合评价的基础。 1.2尼梅罗综合指数法单因子污染指数法只能分别反映各个污染物的污染程度，不能全面、综合地反映土壤的污染程度，因此当评定区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量比较，或土壤同时被多种重金属元素污染时，需将单因子污染指数按一定方法综合起来进行评价，即应用综合污染指数法评价。重金属元素综合污染评价采用兼顾单元素污染指数平均值和最大值的尼梅罗综合污染指数法。计算公式如下： I=P i2最大+（1/n∑P i）2 2 √式中，I为尼梅罗综合污染指数；P i为土壤中i元素标准化 污染指数（污染物单因子指数）；P i最大为所有元素污染指数中的最大值。 尼梅罗综合指数法的计算公式中含有评价参数中最大的单项污染分指数，其突出了污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用，刘哲民应用单因子指数和尼梅罗综合污染指数法结合对宝鸡土壤的重金属污染进行了评价[16]。通过这种方法对宝鸡的土壤重金属污染的现状进行了分级并指出了对环境污染贡献最大的元素，但是没有考虑土壤中各种污染物对作物毒害的差别。同时根据尼梅罗指数法计算出来的综合污染指数，只能反映污染的程度而难于反映污染的质变特征。 1.3污染负荷指数法污染负荷指数法是Tomlinson等在从事重金属污染水平的分级研究中提出来的一种评价方法，该方法被广泛应用于土壤和河流沉积物重金属污染的评价[17-18]。某一点的污染负荷指数的公式如下： F i=C i/C0i I PL=F1×F2×F3…F n n√ 式中，F i为元素i的最高污染系数；C i为元素i的实测含量，mg/kg；C0i为元素i的评价标准，即背景值，一般选用全球页 土壤重金属污染评价方法的比较 徐燕1，2，李淑芹1，郭书海2，李凤梅2，刘婉婷2 （1.东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨150030；2.中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳110016）摘要综述了国内外典型的土壤重金属污染的评价方法，分析了各种方法的优劣之处和适用范围，论述了GIS在土壤重金属污染评价方面的应用，最后提出用潜在生态危害指数法和污染负荷指数法相结合，重金属污染评价方法与ArcGIS软件相结合的方法来克服各种评价方法的不足和局限之处。 关键词土壤；重金属污染；评价方法 中图分类号X53文献标识码A文章编号0517-6611（2008）11-04615-03 Comparison of Assessment Methods of Heavy Metal Pollution in Soil XU Yan et al（College of Resource and Environment,Northeast Agricultural University,Haerbin,Heilongjiang150030） Abstract Several representative assessment methods about heavy metal pollution were summarized.The advantages,disadvantage and application range of those methods were analyzed.Application of GIS in assessment of heavy metal pollution in soil was discussed.Finally,the mehods for conquering the disadvantages and limitations of evaluation methods were put forward,which were the combination of potential ecological risk index and pollution load index and the combination assessment method of heavy metal pollution and ArcGIS software. Key words Soil;Heavy metal pollution;Assessment method 基金项目国家重点基础研究发展计划项目（2004CB418501）；辽宁省 重大科技项目（06KJT11001）。 作者简介徐燕（1983-），女，黑龙江鹤岗人，硕士研究生，研究方向：土 壤重金属污染的评价。通讯作者。 收稿日期2007-11-28 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2008,36(11):4615-4617责任编辑王淼责任校对况玲玲
( 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
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
关于土壤重金属污染评价方法探讨 发表时间：2019-06-13T09:34:31.367Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年4期作者：洪运 [导读] 结合个人工作经验，对传统的重金属污染评价方法进行了分析，仅供相关人士参考。 广东清慧综合环保咨询科技有限公司 523000 摘要：随着城镇化和工业化进程的加快，各行各业对重金属资源的需求与日俱增，重金属的使用也在一定程度上给环境带来了污染，使土壤中的重金属超标，对土壤造成难以逆转的污染，进而破坏生态平衡。所以为了有效的避免这一问题，应该客观准确的对土壤中重金属的污染程度进行分析。目前我国有许多中分析方法，本文主要阐述了土壤重金属污染的成因及特点，结合个人工作经验，对传统的重金属污染评价方法进行了分析，仅供相关人士参考。 关键词：重金属污染；污染评价；土壤污染 土壤是人类赖以生存的资源之一，是农业生产的基础，而且也是人类和动物生存的基本环境要素，随着工业化和城市化的快速发展，导致工业废气和生活污水的大量排放，城镇人口的增加，使得汽车数量也增加，导致汽车尾气的过度排放，加上农药化肥的过度使用，以及矿产资源的不合理开发，使得土壤环境系统中重金属含量日益增加，土壤重金属污染具有极大的危害性，会使得土壤生态环境质量下降，而且潜伏期长，会危害到人类的身体健康，针对这一现状，必须加强对土壤重金属污染评价方法的研究，加强对土壤污染的预防控制。 1土壤重金属污染的成因及特点 土壤是人类社会生存和发展的基本前提，土壤的形成来之不易，而且更新周期十分漫长，通常被认为是不可再生资源，但它也是大量残余废物最重要的调节环节之一。随着现代工业的快速发展，人们的生活领域不断扩大，生活方式也在变化，一些不合理的垃圾处理方式，比如焚烧、直接填埋给土壤造成了严重的污染，工厂的生产、矿产开采等都会造成土壤中重金属的污染。 1.1土壤重金属污染的成因分析 1.1.1自然原因 在自然界中，土壤中重金属的污染不是单一的原因造成，而是受多种因素的影响。在土壤形成的初始阶段，母质中的重金属含量直接决定了土壤中重金属的含量。随着土壤的生长，母质对重金属的影响也在不断增加，加上一些自然的生物残落也会加重土壤的重金属污染。例如火山爆发、森林火灾等自然灾害可能使许多重金属漂浮于空中，植物叶片会吸收部分重金属，随着树木的凋零，进而被微生物吸收进入土壤，从而增加了土壤中重金属的含量。 1.1.2人为原因 随着工业化程度的不断加深，人类活动给土壤带来了许多不可逆转的破坏，已经逐渐上升成为土壤重金属污染的主要来源。 1、废气、烟雾等空气污染。工业生产会向大气排放大量废气和烟雾，汽车尾气的过度排放，火电厂使用煤炭发电等都会造成大气污染。而这些废气又会通过大气沉降渗透到土壤中，久而久之，会给土壤造成重金属污染。 2、化肥和农药的使用。城镇化的加快导致农耕地面积的减少，为了满足人们的日常食物需要，种植商不得不使用化肥和农药，从而达到缩短农作物的生长周期，提高农作物的产量和质量的目的，或者为了种植一些反季节食物，这些化学农药的使用，会在土壤中释放许多重金属物质，导致土壤中的重金属污染加重，进而威胁人类健康。 3、水污染。我国的水资源分布十分不均，西北沙漠地区干涸，而沿海地区水资源充裕，导致在某些地区，农业用地灌溉时引入的水来自于工业废水，这种污水本身就含有大量的重金属，进入农田后会使得土壤中沉淀大量重金属，加上水资源的流动性，进一步恶性循环，造成土壤污染和地下水污染。 4、其他生产生活活动。比如城市居民生活垃圾的堆放，垃圾土壤填埋，直接焚烧，重金属工业废弃物直接排放等生产生活活动，都会造成土壤的重金属污染。 1.2土壤重金属污染的特点 重金属的化学性质稳定，潜伏周期长，极难被微生物进行分解，而且具有协同性、扩散性。一旦进入土壤，就会对土壤的质量造成难以逆转的破坏，而人类和动物作为食物链的顶端，长期食用重金属污染土壤种植的食物，会对健康造成危害，低汞浓度可以促进小麦早期萌发的生长，但随着时间的增长，最终会抑制小麦生长，而高毒性的砷、镉等，都会给人们的身体健康造成危害。 2传统评价方法 2.1指标法 指标法主要是根据测得的元素含量和土壤元素的背景值，采用不同的公式计算，并与评价标准进行比较，对污染程度进行比较的方法。该方法简单易操作，但忽略了实际污染情况的复杂性，检测结果不够可靠。常用的有Nemero指数法。 综合指数法又称Nemero综合指数法，利用该法能够准确判断出多种重金属对受测区域的污染等级，但是没办法分析出元素对土壤污染的差别，即只能反映各种重金属元素对土壤的污染程度。 2.2数学模型索引方法 该方法是基于指标方法的基础上，即在有限的已知数据的基础上，通过计算软件进行数学模型建立，对未知结果进行预测，这种方法能够有效弥补指标法的不足，但是在具体的评估过程必须应用大量的函数进行计算，操作复杂且难以控制。主要包括模糊数学法和灰色聚类法。 在使用模糊数学法时，相关影响因子的影响需要重点考虑，这对确定重金属元素污染程度的等级有着至关重要的影响。该模型可用于评估重金属造成的土壤污染，然后根据不同的隶属函数，对土壤质量进行测定，得到对应的关系模糊数学矩阵，最后根据重金属评价因子，得到权重模糊数学矩阵，从而可以分析计算得到污染评价结果。 而灰色聚类法主要是由模糊数学法演变过来的，是对已知白信息进行不同程度的白化，并通过相应的系统，确保实现物化或者量化问题。在实际计算过程中，必须首先确定白化函数，并使用该公式进行计算，得到污染物与污染水平之间的关系。
中国农学通报2011,27(14):244-249 Chinese Agricultural Science Bulletin 基金项目：公益性行业（农业）科研专项经费资助项目“都市型农业生产结构与种养殖模式研究”（200903056）。 第一作者简介：汤民，男，1986年出生，湖北监利人，硕士，研究方向：污染控制化学。通信地址：400716重庆市北碚区西南大学资源环境学院，E-mail ：314937840@https://www.doczj.com/doc/eb6055578.html, 。 通讯作者：张进忠，男，1966年出生，四川营山人，教授，博士生导师，博士，主要从事环境污染化学、环境生物技术和污染控制化学研究。通信地址：400716重庆市北碚区西南大学资源环境学院，E-mail ：jzhzhang@https://www.doczj.com/doc/eb6055578.html, 。收稿日期：2011-01-28，修回日期：2011-04-22。 果园土壤重金属污染调查与评价 ——以重庆市金果园为例 汤民1，张进忠1,2，张丹1，刘万平3，余建3 （1西南大学资源环境学院/三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆400715； 2 重庆市农业资源与环境重点实验室，重庆400716；3 重庆市缙云山园艺发展有限公司，重庆400700） 摘要：监测重庆市金果园土壤剖面中的重金属含量，结合绿色食品产地土壤环境质量标准，采用污染指数法进行评价。结果表明，各园区土壤中Cd 的单因子污染指数较高，其中枇杷园和葡萄园0~20cm 和20~40cm 、桃园0~20cm 土层属轻度污染；梨园和血橙园20~40cm 、脐橙园和樱桃园0~20cm 土层的Cd 含量达到警戒水平。另外，枇杷园和桃园0~20cm 土层中Pb 含量也处于警戒水平。从内梅罗污染指数来看，梨园、蜜橘园、枣园、樱桃园、血橙园和脐橙园均小于0.7，土壤环境质量判定为清洁；枇杷园、桃园和葡萄园0~20cm 土层在0.7~1之间，土壤环境质量为尚清洁。为进一步提高果品品质，该果园应当采取措施控制土壤Cd 、Pb 污染。 关键词：果园土壤；重金属；污染调查；污染评价中图分类号：X8 文献标志码：A 论文编号：2011-0288 Pollution Investigation and Assessment of Heavy Metals in Orchard Soil ——A Case Study in Golden Orchard of Chongqing Tang Min 1,Zhang Jinzhong 1,2,Zhang Dan 1,Liu Wanping 3,Yu Jian 3 (1College of Resources and Environment,Southwest University/ Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region ,Ministry of Education ,Chongqing 400715; 2 Chongqing Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment ,Chongqing 400716; 3 Jinyunshan Horticulture Development Corporation of Chongqing ,Chongqing 400700) Abstract:In this paper,the contents of heavy metals in soil profile of golden orchard in Chongqing were monitored,and pollution assessment was performed by using pollution indices based on soil environmental quality standard of producing area of green foods.The results showed that the single factor pollution indices of Cd in each park were higher than that of other heavy metals,0-20cm and 20-40cm soil layers in loquat garden and grape garden,0-20cm soil layer in peach garden reached lightly polluted.The content of Cd in 20-40cm soil layer in pear garden and blood orange garden,0-20cm soil layer in navel orange garden and cherry garden reached alert level.In addition,the contents of Pb in 0-20cm soil layer in loquat garden and peach garden were also in alert level.Nemerow pollution indices of the soil in pear garden,mandarin orange garden,jujube garden,cherry garden,blood orange garden and navel orange garden were all less than 0.7,and soil environmental quality was judged as clean;nemerow pollution indices of 0-20cm soil layer in loquat garden,peach garden,grape garden was in the range of 0.7-1,and soil environmental quality was judged as
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
云南省重金属污染土壤修复与调查 摘要：土壤在人类的生产生活中占有着无可取代的地位，是人类赖以生存的根基。但是，随着人类工业化的进程不断推进，越来越多的土壤遭受了各种各样的污染和永久性的破环，人类的可持续发展岌岌可危。云南是一个各色金属矿业比较发达的省份，同时重金属污染土壤的情况也较为突出，本文对云南省重金属污染土壤的区域进行了调查并做了简单的总结。 关键词：云南土壤重金属污染修复调查 紫茎泽兰及其根内生真菌在重金属矿区修复中的基础研究 2010，康宇，云南大学 对云南省澜沧县竹塘乡募乃矿区进行了调查研究修复，发现矿区的自然生长的植物紫茎泽兰为优势植物，包括紫茎泽兰在内的矿区植物普遍为AMF和DSE 定殖；紫茎泽兰对重金属污染具有较强的抗性和适应能力，接种AMF/DSE能增强其对重金属的抗性，并影响重金属在地下、地上部分的积累和迁移；筛选适当的AMF（arbuscular mycorrhizal fungi，丛枝菌根真菌）和DSE（dark septate endophytes，深色有隔内生真菌）与紫茎泽兰形成高效抗性组合，利用紫茎泽兰与其根内生真菌联合修复矿区重金属污染土壤具有良好的应用前景。 蒙自桤木在云南重金属矿区植物修复中的应用价值评估 2012，崔洪亮，云南大学 同样以澜沧县慕乃矿区为背景，提出利用募乃铅锌矿区自然生长的蒙自桤木根系进行处理后，用于重金属污染土壤后的修复。 应用BCR分析云南蒙自大屯水稻田土壤中重金属形态 2013，张娅[1] 项朋志[2] 王振峰[3] [1]云南省中医中药研究院, [2]云南国防工业职业技术学院化学工程学院[3]云南民族大学民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室, 以云南蒙自大屯水稻田土壤为研究对象，利用BCR连续提取法分析水稻田土壤样品中Cu、Pb、Zn的赋存特征，这些赋存特征主要包括可交换及碳酸盐结
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。
土壤污染调查问卷 调查地点： 调查时间：2011 年月日 性别：男（）；女（）。 1.您的年龄 A.20岁以下 B.21—30 C.31—40 D.41—50 E.50岁以上 2.您的职业（） A.种粮专业户 B.养殖专业户 C.蔬菜种植专业户 D.教师 E.外出打工人士 F.基层干部 G.留守人员H.其他 4.家庭人口数 A.三人及三人以下 B.四人 C.五人 D.六人 E.七人及七人以上 3.您家的主要经济来源是（） A.种田 B.外出打工 C.种植经济作物 D.本地乡镇企业收入 E.养殖 G..其他 5.您家的经济收入在本地处于（） A.很好 B.较好 C.中等 E.较差 F.很差 6.家庭年人均收入 A.1000元以下 B.1000—2000 C.2001—3000 E.3001—4000 F.4001—5000 G.5000以上 7.你觉得当地的土壤污染严重吗? A.非常严重 B.一般 C.污染较轻 D.没有污染 8.你认为土壤污染对人身健康的影响有多大 A.没影响 B.可能有，但感觉不到 C.有，能感觉到，但不严重 D.有，且相当严重（是否已经引起地方性的疾病_________具体是____________） 9.家里拥有（包括承包别人的）土地的亩数________________ 10.近些年的农作物产量如何（与前些年相比较）注明所知作物_________________; A.减产程度很严重 B.有一定的减产现象 C.没有明显的变化 D.有一定的增产 E.产量大大增加 11.您认为，当地政府处理土地污染的有关政策和效果怎么样？ A.没有处理 B.有政策，但没有效果 C.有效果，很小 D.很有效 12.当地的灌溉用水主要来源 A.很少灌溉 B.天然水（雨水、河水等） C.处理后的工厂、生活污水 D.未经处理的工厂、生活污水 E.自来水 13.您对用污水灌溉农田有什么认识？ A.帮助作物生长，提高产量 B.污染土壤和地下水 C.污染农产品 D.危害人体健康 E.破环生态环境F没影响 14.您在使用农药或化肥时，会选择一些污染较小、残留较少的种类吗? A、不会，随意使用，有效就行 B、偶尔会注意 C、如果效果好的话，会选择环保型的 D、很注意，尽量用环保产品 15.有无发生在您身边由土壤污染引起的影响甚至危害人身体健康的事件？您觉得严重吗？ A.有，比较严重 B.有，但不严重 C. 没有