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土壤重金属污染评价方法研究进展

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宋恒飞，吴克宁，刘霈珈.土壤重金属污染评价方法研究进展[J].江苏农业科学,2017,45(15) :11 -14.

doi：10.15889/j. issn. 1002 - 1302.2017.15. 003

土壤重金属污染评价方法研究进展宋恒飞1吴克宁12,刘霈珈1(1.中国地质大学土地科学技术学院，北京100083; 2.国土资源部土地整治重点实验室，北京100035)

摘要:土壤重金属污染是当今世界性的环境污染问题，目前已受到社会各行各业广泛关注。土壤重金属污染不但 影响土壤环境质量，同时对人类健康造成不可预计的威胁，客观合理地评价土壤重金属污染状况对于改善土壤环境质 量和保障人类的健康安全具有重要意义。土壤重金属污染评价是开展其他工作的基础，目前国内外已经提出很多种 评价方法。本文对各种重金属污染评价方法进行归纳总结，对各个方法的利弊和适宜的目标都进行了阐述。同时对 有关方法的分级标准也进行了比较详细的表述,为合理准确地评价重金属污染提供有力的借鉴。关键词:土壤重金属污染;污染评价;评价方法;分级标准中图分类号：X825 文献标志码：A 文章编号:1002 -1302(2017)15 -0011 -04

江苏农业科学2017年第45卷第15期 一 11 一

随着社会的不断发展和人类生产与生活范围不断扩大， 土壤重金属污染状况日益严重，土壤污染已威胁到大众健康。 而重金属元素是影响农业特别是种植业生产的重要因素之 一[1 ]。由农业部和环保部联合发布的《全国土壤污染状况调 查公报》显示，全国土壤总超标率16.1% (此调查实际面积约 630 km2)，全国土壤环境状况总体上不乐观，遭受重度污染点 位比例为1.1%。土壤是人类生存的物质基础，也是宝贵的 不可再生资源。保证土壤清洁是确保粮食安全和建设生态文 明的必由之路。重金属污染具有多源性、隐蔽性、无法完全清 除和污染后果严重等特性。因此，对土壤重金属污染开展评 价方面的研究对治理措施的制定和土地用途的确定具有重要 意义。当前国内外常用的评价方法有一般指数法、模型指数法 和其他评价方法。本文对上述方法进行对比和分析，为准确 合理评价土壤重金属污染提供一定帮助。

1 一般指数法1.1单因子质量指数法单因子指数法是最基础的评价方法，环境质量指数是污 染物的实测值与土壤环境质量标准值（GB15618—19/5或评 价区域土壤背景）的比值。公式如下：P，香。 ()式中:八为土壤中污染物i的环境质量指数;C;为污染物i的 实际测量浓度戎为i种重金属的土壤环境标准中i的临界 值，单位为mg/kg。尺矣1表示无污染，1 5 表示重度污染（浓度可能超过背景值百倍以上）。单因子质收稿日期：016-04-27基金项目：公益性行业（国土资源）科研专项（编号:201511082 -02)。 作者简介:宋恒飞（1991 一）男，河北邯郸人，硕士，主要从事土地评 价与利用规划研究。E - mail:714758078@qq. com。通信作者:吴克宁，博士，教授，主要从事土地评价与利用规划研究。E - mail: knwu@sohu. com。量指数能很好地评价某种重金属的污染程度，但不能体现区 域重金属污染整体情况。1.2内梅罗综合污染指数法单因子指数法在区域方面存在不足，而实际污染区域的 情况又十分复杂，且不同地区之间可能差别很大，内梅罗综合 污染指数法可以更加客观地评价区域重金属污染状况，可以 突出风险高重金属的影响作用（表1。公式如下：p综合=+ [ma(P； ) ]2 ^2(2)式中综合为土壤综合污染指数;八为土壤中各污染物的指数 平均值;ma( P;)为土壤中单项污染物指数最大值。表1内梅罗综合污染指数等级土壤综合污染指数污染等级p综合容1非污染1 综合<2轻度污染2 综合<3中度污染p综合>3重度污染

内梅罗指数法是重金属污染评价最常用的方法，潘永敏 等对江苏南部典型地区耕作层土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn

进行评价，除As、Hg略低于江苏省背景值外，其他重金属都 有不同程度的富集[2]。城市周边主要污染因子是汞，其次是 镉和铜，并已处于警戒状态，其他地区耕作层土壤总体处于安 全状态。该方法能够反映出地区重金属对土壤的污染影响， 但不能反映出重金属污染的质变特征。1.3富集因子法富集因子法（EF)是Goden于1972年首先提出来的，是 评价人类活动对土壤中重金属富集程度影响的参数（表 2) [3]，经过40多年发展，现已应用到判断和评价大气、降水、

土壤等污染元素自然来源和人为来源。富集系数由重金属元 素归一化比率与参照元素归一化比率相除得到，公式如下： FF= C„/Q( sample) ()

乂，召re,( background) 〇式中:FF为富集因子;为土壤中重金属元素测量浓度、12江苏农业科学2017年第45卷第15期

—12—

参比元素浓度。、Sre/为土壤参比系统中重金属元素测量浓 度、参比元素浓度。参比元素通常选择地壳中普遍大量存在、 人为污染源很小、化学稳定性好和挥发性较低的元素。国际 上常选Fe、Al或Si做参比元素。表2富集因子与重金属污染程度等级对照究时，聚类分析更显示出特有的功能[7]。柴世伟等用地累积 指数法和聚类分析对广州郊区土壤进行评价，在得到广州郊 区土壤中Cd和Hg达到重度污染的评价结果的同时，还得出 除白云区为低污染区外其他4个区均为高污染区的土壤环境质量状况[7]。级别EF值污染程度1<2<1为无污染,1 -<2

为轻微污染

22 ~<5中度污染35 - <20重度污染420 - <40严重污染5為40极严污染Rubi。等认为使用的地球化学背景值是恒定的，但污染 程度会随时间和地点而变化，背景值在不同土壤类型中有明 显的不同[4]。富集因子数值大小反映富集程度的判定有很 多意见:当< 1表示该重金属元素被淋溶或消耗；当=表3地累积指数与污染程度的关系级别指数值污染程度0/。<0无污染10^/geo<1无污染到中度污染21 容/eo<2

中度污染

32 容/。<3

中度污染到重度污染

43 容1。<4

重度污染

54 容/e。<5重度污染到极度污染

6/e。^

5

极度污染

1.5潜在生态危害指数法潜在生态危害指数法是瑞典著名科学家Hakans。应用1表示没有淋溶、消耗也没有污染；当> 1表示重金属污染 有人为来源。根据数值的大小也可划分不同的等级。1.4地累积指数法（/g。）重金属地累积指数（/g„ )通常又称作Muller指数[5]，能反映重金属分布的自然变化特征，还可判别人为活动对环境的 影响，是区分人为活动影响的重要参数(表3)[]。其公式为： 1 (C„)/ge。=1-5(B„)'⑷式中:/。是地累积指数;C„是土壤中重金属〃的浓度;是 土壤中重金属〃的地球化学背景值；1. 5是背景矩阵校正因 子（一般是受岩石圈的影响）。地累积指数法在国内应用比较晚，对元素间或区域环境 质量无法进行比较分析。可以采用与聚类分析相结合的方法 进行评价弥补不足。聚类分析评价是分析土壤环境重金属含 量特征的重要手段，在进行元素间或区域间环境质量比较研沉积学原理建立的一套评价重金属污染和生态危害的方 法[1。它覆盖很多研究领域，结合生物毒理学、环境化学和 生态学等方面内容，综合评价重金属对土壤的生态风险，以定 量方法划分潜在危害程度(表4)。我国已将该方法广泛应用 在水域生态风险分析和土壤重金属生态危害分析等方面。公 式如下：C}今； ()

E：^T：xCf； (6)

沿= |K。 （7)

式中：C丨某金属的污染系数;C-为测量值；C:为参比值;g

为某金属潜在生态风险系数；T为金属毒性响应系数，在计 算过程中毒性响应系数的确定是该方法的关键[10]。W为多 种重金属综合的潜在生态危害指数。

表4重金属污染潜在生态风险指数及等级等级 ~1 ~ 23456值 Elr<5 5 容6 <1010 容 E <2020^E <40 E；^40低风险(LR) 中风险(MR)较重风险（CR) 重风险(HR)严重风险（VHR):程度 E/值环境潜在生态风险程度E/<30低风险（LR)30 容 E/<60中风险（MR)60 容 E/<120重风险（HR)E 為 120严重风险(VHR)

式中Vee是第i个元素超过风险临界的环境风险指数；C是第i个元素分析浓度;EC是第i 评价样品的环境风险综合指数。个元素的临界浓度;;EE是待表5环境风险指数与风险程度/e的值风险程度/EE ^0无风险0>极高风险李如忠等运用此方法对安黴省铜陵市惠溪河滨岸带土壤 重金属潜在风险进行评价和等级划分，判定As、Cd、Zn和Cu

属于较重污染等级，Pb属于重污染等级，而Ni和Cr则归人

中等污染等级[11]。该方法能综合反映重金属对生态环境影 响潜力，带有区域比较性，但权重和金属毒性响应系数的确定 依赖评价人员知识水平，主观性较强。1.6环境风险指数法环境风险指数法是Rapant和Kordik于2203年提出的，它能定量评价重金属污染土壤环境风险程度（表5)。该方法 主要用于对土壤、地下水和河流沉积物的环境风险分别评价和综合评价。公式如下：AC,

/Ei =RC,IER 二 ERi 丨.

Rapant等利用环境指数法对对斯洛伐克共和国的环境 风险程度进行了分级[2]，分析各种重金属对环境污染的贡献 () 程度和对环境污染贡献最大的元素，但该法不能反映出重金属污染的时间和空间变化特征[12]。王俊杰等运用环境风险 (9) 指数法和潜在生态危害指数法相结合对盐城滨海滩涂表层沉

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石灰对土壤重金属污染修复研究进展

石灰对土壤重金属污染修复研究进展

石灰对土壤重金属污染修复研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，土壤重金属污染问题日益严重，对生态环境和人类健康造成了巨大的威胁。

石灰作为一种常见的碱性物质，在土壤重金属污染修复中展现出了广阔的应用前景。

本文旨在对石灰对土壤重金属污染修复的研究进展进行全面的综述，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

本文首先介绍了土壤重金属污染的来源、危害及修复的重要性，阐述了石灰在土壤重金属污染修复中的基本原理和作用机制。

随后，文章从石灰的种类和性质、石灰修复土壤重金属污染的机理、影响因素、修复效果评估等方面进行了详细的论述。

文章还总结了石灰修复土壤重金属污染的主要应用领域及存在的问题，并展望了未来的研究方向。

通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个全面、系统的了解石灰在土壤重金属污染修复中应用的平台，以促进该领域的研究和发展，为环境保护和可持续发展做出贡献。

二、土壤重金属污染及其影响随着工业化和城市化的快速发展，土壤重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了巨大威胁。

重金属如铅（Pb）、汞（Hg）、铬（Cr）、镉（Cd）等，不易被生物降解，能在土壤中积累并通过食物链进入人体，造成长期慢性毒害。

这些重金属不仅影响土壤肥力和农作物的产量，还会通过食物链进入人体，对人类的神经系统、消化系统、免疫系统等造成损害。

土壤重金属污染的主要来源包括工业废水排放、农药和化肥的滥用、城市垃圾的不合理处理等。

这些行为导致重金属在土壤中不断积累，超出了土壤的自净能力，造成土壤污染。

大气沉降和雨水淋洗也是重金属进入土壤的重要途径。

重金属对土壤生态系统的影响是多方面的。

重金属会破坏土壤的结构和肥力，降低土壤的保水保肥能力。

重金属会影响土壤中微生物的生存和活动，破坏土壤的生物多样性。

重金属还会影响土壤中的植物生长，抑制植物对营养元素的吸收和利用，导致植物生长迟缓、产量下降。

因此，对土壤重金属污染进行修复和治理具有重要意义。

土壤作物系统重金属污染研究

土壤作物系统重金属污染研究


１ 土壤一 作物 系统 中重金属的特征
土壤 本身含 有 一定量 的重金 属元 素 ． 中很 多是 其
铁锰氧化物结合态 、 有机结合态 、 残留态等等。韩凤
祥 等报 道 。 、 中 酸性 土 壤 中有 效 锌 、 活性 镉 主 要为 有 机 态 与交 换 态 ，而石 灰 性 土壤 中有 效 锌 主要 为 有 机 态。 活性 镉 主要 为 交换 态 。土壤 中的 Ｃ ｕ经 常 被 区分 为 交换 态 、 溶 态 、 锰 氧 化 物结 合 态 、 机 结 合 态 、 水 铁 有
不同， 其活性 和在 土壤 中的行为 不 同。
１ ． １物理 化学 性质复 杂
碳酸盐结合态和矿物残留态。 类金属砷的结合态可分
为 ： 附 砷 、 型 砷 （ — ｓ、 型 砷 （ｅ Ａ）钙 型 砷 吸 铝 Ａｌ Ａ）铁 Ｆ — ｓ、 （ａＡ ） 包蔽 态砷 。 Ｃ— ｓ 和被 即包 蔽在 矿物 晶格 和氧 化物胶
多 变性 和复杂性 。 １ 重金属 存在 形态 多样 ． ２
全构成威胁【 另 方 面重金属以各种农 作物 为中间 ｔ １ ； 转接点 。 通过食物链进人人体 ， 引发各种疾病 ， 最终危
害人体健康 。本文从重金属对土壤一 作物影响的角度
出发 ．综述重金属污染对作物产量和品质 的影响机 理． 进而可为防止土壤一 作物重金属污染 ， 保障粮食安
及螯合物的形成和竞争 ； 烷基化和去烷基化 ， 化学吸 附和解析作用 ， 沉淀和溶解作用 。如重金属作为阳离
附或形成络合物而导致浓度降低 。 土壤 中重金属 的生 物有效性降低 。宋菲【 ２ Ｊ 研究发现 ， 土壤 ｚ 主要 以残 ｎ
子载体 。能够接受多种阴离子和简单分子 的独对 电
重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展

重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展

重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展景文杰，全占军，韩煜，蔡譞，马俊勇*中国环境科学研究院摘要　由根际分泌物介导的根际效应表现为根际土壤中微生物种类和活性、土壤理化性质（如酶、pH 、有机质等）显著不同于非根际土壤。

根际效应受土壤类型、植物种类等影响较大，在农业生产、林业防护等领域被广泛研究，并被投入到实际应用中。

近年来，根际效应在土壤修复领域的研究取得了一定进展，但对其修复机制、影响因素等尚缺乏系统性的认识。

综述了受重金属污染土壤中根际效应的修复机制、影响因素，并提出加强修复效果的措施，以期利用根际效应提高土壤生物修复效率。

根际效应驱动根际土壤与非根际土壤中重金属的形态和分布差异显著，受土壤类型、植物功能性状、重金属性质等因素影响，土壤改良、接种外源微生物等措施可强化植物根际对重金属污染土壤的修复效果。

然而目前相关研究时间较短、规模较小，忽略了多年生植物不同生长阶段的根际效应对重金属修复效果的影响，植物生长发育周期长导致筛选特异性修复植物也存在一定的挑战。

随着根际效应在土壤修复领域研究的深入，建议展开更系统、全面、长期的指标监测研究，从而明确影响根际效应修复重金属的主次因素，同时筛选出针对不同重金属污染土壤的特异性修复植物，以便于建立土壤生物修复的植物资源库。

关键词　根际效应；重金属；土壤；根际修复中图分类号：X53 文章编号：1674-991X （2022）01-0153-08 doi ：10.12153/j.issn.1674-991X.20210505Research progress of rhizosphere effect in the remediation ofheavy metal contaminated soilJING Wenjie, QUAN Zhanjun, HAN Yu, CAI Xuan, MA Junyong *Chinese Research Academy of Environmental SciencesAbstract The rhizosphere effect mediated by rhizosphere exudates shows that the species and activities of microorganisms, and soil physicochemical properties such as enzymes, pH and organic matter in rhizosphere soil are significantly different from those in non-rhizosphere soil. Rhizosphere effect is greatly affected by soil types and plant species, etc., and has been widely studied and used in agricultural production and forestry protection. In recent years, some progress had been made in the research of rhizosphere effect on soil remediation, but systematic understanding of its remediation mechanism and influencing factors still needed to be further improved. In this study, the remediation mechanism and influencing factors of rhizosphere effect in heavy metal contaminated soil were reviewed and analyzed, and the measures to strengthen the remediation effect were proposed to improve the soil bioremediation efficiency by rhizosphere effect. The review indicated that the rhizosphere effects drove the significant differences in the form and distribution of heavy metals between the rhizosphere and non-rhizosphere soils. Affected by soil types, plant functional traits, heavy metal properties and other factors, soil improvement and inoculation of exogenous microorganisms could enhance the remediation effect of plant rhizosphere on heavy metals contaminated soil. However, current studies were in short term and small scale, and had neglected the rhizosphere effects at different growth stages of perennial plants on heavy metal remediation, and the long cycle of plant growth and development set a challenge for screening of specific remediation plants. With the deeper study of rhizosphere effect in the field of soil remediation, it was necessary to carry out more systematic, comprehensive and long-term index monitoring researches to identify the primary and secondary factors affecting the restoration of heavy metals by rhizosphere effect. At the same time, specific remediation plants of different heavy metal contaminated soil types收稿日期：2021-09-13基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0501101-3）作者简介：景文杰（1995—），女，硕士研究生，主要从事矿山生态修复根际土壤研究，*****************.cn* 责任作者：马俊勇（1991—），男，助理研究员，博士，主要从事全球气候变化生态学相关研究，*******************Vol.12，No.1环　境　工　程　技　术　学　报第 12 卷，第 1 期Jan.，2022Journal of Environmental Engineering Technology2022 年 1 月景文杰，全占军，韩煜，等.重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展[J].环境工程技术学报，2022，12（1）：153-160.JING W J,QUAN Z J,HAN Y,et al.Research progress of rhizosphere effect in the remediation of heavy metal contaminated soil[J].Journal of Environmental Engineering Technology ，2022，12（1）：153-160.were needed to be selected to facilitate the establishment of soil bioremediation plant resource bank. Key words　rhizosphere effect; heavy metal; soil; rhizoremediation根际是指植物根系与植物-微生物-土壤之间相互作用的狭窄而敏感的土壤微环境区域，其物理、化学、生物特性与原土体显著不同。

矿区重金属污染土壤修复方法的研究进展

矿区重金属污染土壤修复方法的研究进展

Ａｂ ｔａ ｔＴｈｅ ｏｂｅ ｆ ｅ ｖ ｍ ｅａ ｌ ｉ ｎ ｎ ｒ ｃ ｓ ｉ ｏ ｎｅ ａ ｅ ｏｕ ｃ ｄｅ ｅｏ ｓｒ ｃ ： ｐｒ ｌｍ ｏ ｈ ａ ｙ ｔｌｐｏｌ ｏ ｉ ｐ ｏ ｅ ｓｎｇ ｆ ｍｉ ｒｌ ｒ ｓ ｒ ｅ ｕｔ ｖ ｌｐｍｅ ｔ ｂｅ ｏ ｓ ｅ ｏ ｓ ｎｄ ｈ ｒ ｍｅ ｉｔｏ ｍｅ ｏ ｎ ｃ ｍｅ ｓ ｒ ｕ ，ａ ｔｅ ｅ ｄ ａｉｎ ｉ ｈ ｔ ｄ
１ ．引言
危害人 类健 康 。如铅 中毒 会影 响 人 的神经 系统 、 血 系统和 消化 系统 等 ， 中毒 则会 造 镉 引起骨 痛病 。矿 区土 壤重 金属 污染 已不容 忽 视 ， 了亟待解 决 的地 步 。 到 矿 区 固体废 弃 物和 矿 山酸性 废 水是 矿 区 土 壤 中 重 金 属 的 主要 来 源 。尤 其 是 在 Ｐ ／ｎ矿 、 ｅ ｂＺ Ｆ／ 的开采 过 程 中，尾 矿废 石 Ｓ矿 中 的 Ｐ 、 ｄ Ｚ 、 ｒ Ｃ 、 ｓ等 在 地 表 水 的 ｂ Ｃ 、ｎ Ｃ 、 ｕ Ａ 冲洗 和 雨 水 的淋 滤 下 进 入 土 壤 并 累 积 起 来 。而 酸性 废水 则使 矿 区 中的重 金属元 素 活化 ，以离 子形 态迁 移 到矿 区周边 的农 田 土壤或 河流 中 ，导致 土壤 和河 流 中重 金属
性， 稳定 性 和隐蔽性 的特征 ， 同时重 金属元 壤 重金 属 的各 个 修复 方法 可 以降低 重金 属
物理 修复 法 是基 于机 械 物理 的工 程方
法 ， 主 要 包 括 客 土 、 土 和 翻 土 法 、 动 它 换 电
修复法 和热处 理法三种 。
Ｒ Ｓ Ｒ Ｅ ０ ９ Ｅ ＯＵ Ｃ Ｓ｜ ７
法对气体 汞不易 回收 。
４ ．化 学 修 复 法