关键词:土壤 重金属污染
1、研究背景
据我国农业部进行的全国污灌区调查，在140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。由此可见我国土壤受重金属污染的情况较为严峻[1]。
在环境污染研究中，重金属多指Hg,Cd,Pb,Cr以及类金属As等生物毒性显著的元素，其次是指有一定毒性的一般元素，如Zn,Cu,Ni,Co,Sn等。人们所说的土壤重金属污染主要是由于Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni,Hg,As8种重金属元素等引起的土壤污染。土壤是人类赖以生存的自然条件，如果土壤被重金属污染将直接导致粮食、蔬菜、瓜果等的重金属含量增加。同时因为重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，从而严重危害人体健康[2]。由于重金属在土壤中难以被分解、转化或吸收，所以充分认识土壤污染及危害，保护土壤，防治污染是十分重要的任务。
2、土壤重金属污染的特点
大多数重金属是过渡性元素，而过渡性元素的原子具有其特有的电子层结构，这使重金属在土壤环境中的化学行为具有下列一系列特点;
(1)重金属具有可变价态，它能在一定的幅度内发生氧化还原反应。不同价态的重金属具有不同的活性和毒性。
(2)重金属易在土壤环境中发生水解反应，生成氢氧化物;它也易与土壤中的一些无机酸发生反应生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物在土壤中的溶解度较小，所以重金属不易迁移而易累积于土壤中，从而降低了污染危害范围扩大的可能性，但却使变长了污染区的危害周期和加大了重金属危害程度。
(3)重金属作为中心离子，能够接受多种阴离子和简单分子的独对电子，生成配位络合物:还可与一些大分子有机物，如腐殖质、蛋白质等生成鳌合物。上述反应增大了重金属在水中的溶解度，进而使重金属在土壤环境中更易迁移‘从而增大了重金属污染区域范围。
重金属的所有这些化学特性，决定了重金属在土壤环境中具有多变的迁移特性。重金属污染的主要特点，除了污染范围广、持续时间长外，还有污染隐蔽性，而且它无法被生物降解，并可能通过食物链不断地在生物体内富集，进而可转化为毒害性更大的甲基化合物，对食物链中某些生物产生毒害，最终在人体内蓄积而危害人体健康。重金属的上述特性决定了其在污染和环境危害中的特殊作用。
3、土壤重金属污染的危害
土壤重金属污染对环境产生的危害主要有下列途径:
(1)受污染的土壤直接暴露在环境中，动物或人直接或间接地吸收了受污染的土壤颗粒等;
(2)土壤中的重金属通过淋溶作用向下缓慢渗透，从而污染了地下水;
(3)外界环境条件的变化，例如酸雨、施加土壤添加剂等因素，提高了土壤中重金属的活性和生物有效性，使得重金属较易被植物吸收利用，从而进入食物链后对动物和人体产生毒害作用。
4、重金属污染土壤治理方法
土壤重金属污染的治理，世界各国都开展了广泛的研究工作。目前，所采用的土壤重金属污染的治理方法主要有下列四种。
4.1生物措施
生物措施是利用生物的某些特性来适应、抑制和改良重金属污染土壤的措施。生物措施包括动物治理、微生物治理和植物治理三种方法。
动物治理是利用土壤中的某些低等动物(如虹蜕和鼠类)能吸收土壤中的重金属，因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。在重金属污染的土壤中放养蛆蜕，待其富集重金属后，采用电激、灌水等方法驱出蛆叫集中处理，对重金属污染土壤也有一定的治理效果[3]。
植物治理是利用有些植物能忍耐和超量累积某种或某些重金属的特性来清除污染土壤中的重金属。通常，它有三个部分组成:植物萃取技术、根际过滤技术、植物挥发技术。植物治理的关键是寻找合适的超积累或耐重金属植物。
生物措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境拢动少。缺点是治理效率低(如超积累植物通常都矮小、生物量低、生长缓慢且周期长)，不能治理重污染土壤(因高耐重金属植物不易寻找)和被植物摄取的重金属因大多集中在根部而易重返土壤等。
4.2工程措施
工程措施包括客土、换土、翻土、去表土等方法，适用于大多数污染物和多种条件。
客土是在污染土壤上加入未污染的新土;换土是将已污染的土壤移去，换上未污染的新土;翻土是将污染的表土翻至下层:去表土层是将污染的表土移去。这些方法能使耕作层土壤中重金属的浓度降至临界浓度以下，或减少重金属污染物与植物根系的接触而达到控制危害的目的。
用工程措施来治理重金属污染土壤，具有效果彻底、稳定等优点，是一种治本的措施。但由于存在实施繁复、治理费用高和易引起土壤肥力减弱等缺点。因而一般适用于小面积、重污染的土壤。
4.3农业措施
农业措施是因地制宜的改变一些耕作管理制度来减轻重金属的危害，以及在污染土壤上种植不进入食物链的植物。
用农业措施来治理重金属污染土壤，具有可与常规农事操作结合起来进行、费用较低、实施较方便等优点，但存在有些方法周期长和效果不显著等缺点，农业措施适合于中、轻度污染土壤的治理。
4.4化学措施
化学措施是向污染土壤投加改良剂，增加土壤有机质，阳离子代换量和粘粒的含量，以及改变pH,Eh和电导等理化性质，使土壤中的重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。
用改良措施来治理重金属污染土壤，其治理效果和费用都适中，对污染不太重的土壤特别适用。但需加强管理，防止重金属的再度活化。
5、结论
随着土壤重金属污染日益加剧，土壤重金属污染的治理已成为当前研究的热点。土壤重金属污染具有高累积性和不可逆转性，污染一旦发生，仅依靠切断污染源的方法难以进行彻底恢复。目前，己有一些污染土壤治理的方法，但从其发展和需求来看，还须发展更加有效的治理技术。
参考文献：
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4种常见的农业土壤重金属污染物
（1）汞（Hg）。汞一旦进入农业土壤后，很容易生成汞化合物，汞以及汞的化合物便会破坏土壤中的微生物活力，阻碍农作物根系生长，降低土壤肥力。在人类活动中产生的汞污染，以塑料、电子、电池、氯碱等工业排放的废水中含量较大。人体摄入汞的方式主要是从环境中食用粮食、蔬菜、鱼肉和饮水[2]。人体含汞量为13mg，如果人体汞的含量达到130~150mg时便会造成死亡。
（2）镉（Cd）。镉是一种毒性很强的重金属，土壤受到镉金属污染影响土壤微生物的繁殖和酶的活性，达到一定量时便会使土壤生化过程减速。使植物矮化、褪绿，造成减产甚至死亡。长期食用镉污染食品，会损坏人的肾小管功能，容易患软骨症和自发性骨折。造成农业土壤镉污染的污染源主要有冶炼、燃料、电镀等工业废水，使用含镉量较高的农药、化肥。
（3）铬（Cr）。电镀板、制革以及纺织厂产生的废水含有大量的铬，如果未经处理随意排放很容易对土壤产生铬污染，而且极易被植物吸收蓄积，不易降解。三价铬和六价铬对人体损害很大，其中三价铬有致畸致残作用，六价铬比三价铬毒性强百倍，对物质有很强的致突变作用，对人有诱发鼻咽癌和肺癌的危险。我国每年新排放铬渣约60万t，历年累计堆存铬渣近600万t[3]。
（4）铅（Pb）。一些铜矿厂、油漆厂附近以及公路两旁的农业土壤中铅的含量较高，铅对人体骨髓造血系统、神经系统危害较大，而且在人体内积累到一定量后便会造成人的肾脏疾病，损害智力。长期食用被铅污染的农产品还会有很强的致畸、致癌、致突变的危险。据统计，我国约有1.3万hm2的耕地受到铅等重金属污染，致使粮食减产量达1000万t[4]。
农业土壤重金属污染防治对策
（1）生态防治
近年来，农业生态防治重金属污染日益受到人们的青睐，其原理是通过控制土壤的氧化还原条件，控制农业土壤中的水分状况及氧化还原电位，通过打造相对较稳定的水淹期，以大大减少重金属进入植物体内的含量，进而预防和减少重金属被农作物吸收。此外，在重金属污染严重的地区，可改变作物品种，如种植一些经济林木或观赏花卉等。
（2）化学防治
大力推广使用高效低残留农药，通过添加抑制剂、硅酸盐等办法作为处理重金属污染的常用改良剂，以此降低重金属污染物在土壤和农作物之间的迁移能力。在日常生产生活中，利用一些对人体没有危害或有益的金属元素的拮抗作用，能减少土壤中重金属的有效态。因此，在轻污染土壤中，可以施用少量有重金属拮抗性的金属元素，对防止土壤重金属污染可起到很好的防治功能。在硝态氮蓄积过多的土壤中，可以配施脲酶抑制剂、硝化抑制剂消解亚硝酸盐。
（3）物理防治
物理防治农业土壤重金属污染具有成本低、见效快等特点，通常有换土、排土、翻土、去表土等措施。对污染严重的土壤，可采用换客土、去表土等方法。而对污染较轻的土壤，一般多采用翻土方法，其动土比少，又可使表土中的重金属含量降低。物理防治土壤污染改良较为彻底，但适合面积较小的地块，对于大面积污染的土壤改良使用成本较高。
关键词：黄河滩地；土壤重金属污染；地积累指数法；生态危害指数法
中图分类号：X705
文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）24-0005-05
1 引言
近年来，黄河河道河势严重西移致使韩城市下峪口下延段部分高岸及滩地持续坍塌，频繁出险，造成大片滩地塌入河中，村庄后靠，防汛压力逐年加大，严重危及沿岸人民群众生命财产安全。根据韩城市市政府统计，近年来黄淤66～63断面间每年塌滩平均长度约7 m，
每年坍塌土地面积约100 hm2，桥南、下峪口、李村、林皋、潘庄等10 余村1.5 万人先后被迫搬迁3～4次，特别是2006年桃汛以来，河势西移态势进一步加剧，高岸持续坍塌后退约50 m，塌岸毁地万余亩。沿黄群众多次上访，强烈要求控制韩城段河势，筑堤修坝，防止高岸滩地坍塌，恢复治理所失耕地及荒芜滩地，进一步保护当地群众生命财产安全。因此，通过对韩城下峪口地区黄河滩地的综合整治，对促进地方经济和社会发展具有十分重要的意义。
韩城市下峪口地区存在较多煤矿企业及热电厂，可能会对黄河滩地土壤中重金属含量产生影响，这主要因为土壤中的重金属能从土壤迁移到其它生态系统中，如地下水、植物等，并通过饮用水和食物链影响人类健康[1]。因此，对土壤中重金属含量及其潜在危害性进行合理的评价尤为重要。为了探明该项目区土壤重金属含量及其污染现状，本研究通过普探调查，采用地积累指数法和生态危害指数法对该地区土壤重金属的含量进行评价分析，为土地整治项目的施工提供决策依据。
2 材料与方法
2.1 研究区概况
韩城市下峪口土地整治项目东靠黄河河道，涉及薛村、昝村、番庄村、谢村、三林村、林皋村等6个村。地理位置介于东经110°30′34″～110°33′36″，北纬35°31′02″～35°34′01″，距离县城10 km。项目区为河道滩地和沙洲两部分组成，地面开阔、平坦，地下水位较高，多为沙质淤土，大部分老滩位置较高，常年水淹不到，历史上就已开发耕种，是适宜开发的土地资源。样品采集区地处我国内陆，属于暖温带半干旱大陆性季风气候，四季分明，气候温和，光照充足。多年平均降水量555.2 mm，年内分配不均，年内降水主要集中在夏秋两季，7～9三个月平均降水量达306 mm，占全年降水量的一半以上。多年平均气温13.7 ℃，其中春季14.6 ℃，夏季25 ℃，秋季13.4 ℃，冬季0.2 ℃。最热月为7月，多年平均26.6 ℃；最冷月为1月，平均-1.5 ℃，气温年较差28.1 ℃。年极端最高温度达42.6 ℃，年极端最低温为-16.7 ℃。全年气温日较差平均10.3 ℃，其中6月份最大为12.7 ℃，11月份最小为8.8 ℃，日较差较大，有利于各种植物干物质的积累。
2.2 样品采集和处理
2.2.1 样品分布
采样点主要分布在沙洲和河道滩地（图1），沙洲和河道滩地每100亩设定一个采样单元，共采集表层0～30 cm土样108个，其中沙洲土60个，河道滩地土48个。
2.2.2 样品采集与处理
土样采集取自沙洲和河道，每个样点处5个点制成一个混合样，用四分法取大约1 kg的样品，保存在自封袋带回实验室。在实验室内自然风干，后取50 g，用木质工具碾碎并在玛瑙研钵上研磨，混匀后通过0.149 mm的尼龙筛过筛，保存在自封袋内，用于土壤重金属的检测。
2.2.3 样品分析
土壤样品重金属的测定：首先对样品进行消解[2]，然后利用ICP-MS测定土壤中镉、铬、镍、铜、锌、砷、铅等元素，测定过程中，所有样品均由空白样、二次平行样加标回收率进行质量控制。实验室所用玻璃器皿均在10%的HNO3或HCl中浸泡24 h，然后分别用自来水、蒸馏水各洗涤3次。实验所用酸均为优级纯，其他试剂均为分析纯。
2.3 研究方法
2.3.1 地积累指数法
地积累污染指数法（Mull指数）是德国海德堡的地学沉积物研究所Muller于1969年提出，是一种用于研究水体沉积物中重金属污染的定量指标[2]，被广泛的应用于土壤重金属污染评价，其计算公式为：
式中，IGeo为地积累污染指数；Ci为重金属i的实测浓度，Bi为所测元素的环境背景值（本研究选取陕西土壤背景值，见表1）[3，4]；k为常数，是对成岩作用可能引起背景值变动的修正，一般k=1.5。根据IGeo数值的大小，可以将重金属污染程度分为7个等级，见表2[5]。
2.3.2 潜在生态危害指数法
潜在生态危害指数法是由瑞典科学家Hakanson提出[6，7]，主要是根据重金属性质及环境行为特点进行评价的方法。该方法除了考虑土壤重金属含量外，还将重金属的生态效应、环境效应与毒理学研究联系在一起，采用具有可比的、等价属性指数分级法进行评价。其公式如下：
式中，Eir为潜在生态危害单项系数，Tir为某一种金属的毒性响应系数，评价依据采用徐争启等人[8]结合Hankanson制定的标准化重金属毒性系数所计算的毒性系数（表3）。Cif为单项污染系数，Ci为土壤重金属浓度实测值，Cin为参比值，本研究采用陕西省土壤中重金属元素背景值作为参比值。生态风险程度划分[9]（表4）。
3 结果分析
3.1 重金属元素含量分析
韩城下峪口黄河滩地中河道滩地和沙洲中镉、铬、镍、铜、锌、砷、铅这7种重金属元素含量的描述性统计表明（表1）：就平均值而言，在河道滩地和沙洲中锌含量的平均值最高，其次为铬、镍，镉含量的平均值最小。除沙洲中铜的变异系数较大外，其余各重金属元素的变异系数都较小，说明该地区黄河滩地土壤重金属污染状况类似，这可能与黄河滩地土壤形成和淤积年代有关[10]。此外，河道滩地和沙洲中锌含量平均值分别为252.59 mg/kg和278.22 mg/kg，略高于陕西省土壤元素背景值，这可能与该地区长期燃煤有关。但是由表5可知，该区域黄河滩地土壤重金属含量均符合国家土壤环境质量标准二级标准[11]，可用于土地整治及水田耕作。
3.2 地积累指数评价结果
由表6可知，该地区锌含量略高，其次铜和镍有轻微污染，这主要是由于韩城市龙门地区有大量煤矿及热电厂存在，通过大气沉降等方式对该地区黄河滩地土壤产生一定的污染，但污染状况不严重，通过对黄河滩地河道和沙洲的土地整治及水田耕作，能够显著降低该地区锌、铜等土壤污染[12]。其余重金属镉、铬、砷、铅等含量很低，基本对该地区土壤无污染。
综合分析上述重金属的地积累指数等级，可以看出，韩城下峪口黄河滩地中7种重金属元素污染程度由强至弱的顺序为：锌>铜>镍>铅>砷>镉>铬。
3.3 生态危害指数法评价结果
由表7可以看出，韩城下峪口黄河滩地河道和沙洲中土壤均受到不同程度的重金属污染和潜在生态危害，但污染和潜在生态危害程度都较低。从单项污染系数来看，黄河滩地中镉、铬、镍、铜、锌、砷、铅这7种重金属均为轻微污染，其中，镍、铜、镉等重金属污染程度略高；由潜在生态危害综合指数可以看出，河道滩地中7种重金属污染程度均为轻微，沙洲中镍、铜等重金属污染程度为中等，这可能是当地长期采煤、燃煤后，大气沉降产生的结果。
根据Hankanson的潜在生态危害系数，韩城下峪口黄河滩地河道中7种重金属潜在危害由强至弱顺序为：镍>铜>镉>锌>砷>铅>铬；黄河滩地沙洲中7种重金属潜在危害由强至弱的顺序为：铜>镉>镍>砷>铅>锌>铬。其中，铜、镍、镉对RI值的贡献较大。
3.4 两种评价方法结果比较
地积累指数法侧重于对底泥沉积物中重金属含量与背景值的对比评价，主要反映外源重金属的富集程度，而Hankanson潜在生态风险指数法不仅考虑了重金属的含量，更侧重于反映不同金属的生物毒性影响，以定量的方法划分重金属的潜在危害程度[13]。
对比两种不同的评价方法，就污染元素来说，结果都表明其中重金属镍、铜、锌对土壤具有中等污染程度，其余重金属污染程度较小。在评价中，二者u价结果基本一致，相比较而言，生态危害指数法较为保守，主要是针对锌的污染评级有差异，这与徐玉霞等人的研究结果一致[4]。通过比较可知，应用生态危害指数评价时会考虑到整个生态系统中重金属对环境的毒性因素，所以更符合实际状况。
两种评价方法结果都显示重金属镍、铜、锌对黄河滩地有一定的污染，其余重金属污染程度较小（表8）。该地区黄河滩地重金属元素来源主要是当地煤矿开采和热电燃煤后的大气沉降，但是在整体上重金属污染水平均比较低。
通过综合分析，结果还表明，黄河滩地沙洲土壤重金属的风险影响略高于河道，这主要是因为沙洲是冲击河道泥沙长期淤积的产物[14]，经过长期的淤积过程，沙洲内重金属含量逐渐增加。此外，由于沙洲具有天然的过滤作用，通过黄河滩地的河水经过沙洲时，沙洲内部通过物理、化学以及生物等方式能够截留河水中大量杂质及重金属有害物质。因此在工程实施的过程中，通过水的渗透压原理，将黄河水通过沙洲过滤，最终达到人畜饮用水标准，彻底解决项目区周边群众用水水源问题。对于沙洲重金属残余问题，通过韩城市下峪口黄河滩区土体有机重构工程的开展，一系列物理、化学以及生物等有机重构方法的应用，例如在水田耕作过程中施用有机肥和磷肥[15]等措施，可以使得该地区土壤重金属风险降到最低，保障周边地区人民的安全生产及健康生活。
4 结论
（1）地积累指数法和生态危害指数评价法是区分自然与人类活动引起重金属对环境影响评价的重要方法，通过这两种方法均可以区分自然异常对土壤带来的富集以及环境引发的元素污染和损耗，较为准确地判断人类对土壤污染的贡献，最终为污染治理以及工程进度提供一定的理论依据。
（2）本研究采用陕西省土壤元素背景值计算地积累指数和生态危害指数，最终所获得的结果基本一致，说明评价结果可靠，所获得的结果可以作为该区域的土体有机重构和土地工程开发的参考依据。
（3）两种研究结果均表明沙洲土壤重金属的风险影响略高于河道。
（4）通过评价比较，结果显示：韩城下峪口地区黄河滩地重金属含量均符合国家土壤质量标准二级标准，其风险水平较低，不会对该地区土地整治和水田耕作造成影响。
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[关键词]高锰酸钾；土壤；重金属；场地环境调查；健康风险评估
伴随国内化工产业的快速发展，工业化进程的不断更迭，产业结构的快速调整和持续推进，大量工艺落后工业企业关停、破产或者搬迁，遗留大量疑似污染地块。由于历史原因，大部分地块生产时期环境保护管理措施相对落后，造成地块内土壤存在一定程度污染的情况[1]。这些地块内往往遗留有构建筑物、生产设施设备、零散原材料、废渣、废水等，由于长期无人监管且未得到有效的处置，经过风吹雨淋，对周边居民身体健康及生态环境造成严重的破坏和影响，同时也影响了地块后续的再开发利用。高锰酸钾是一种黑紫色、细长的棱形结晶或颗粒，带金属光泽，溶于水和碱液，较为稳定但接触易燃材料可能引起火灾。高锰酸钾主要为无机物强氧化剂，在医学上，高锰酸钾用于消毒，在工业上，高锰酸钾用作消毒剂和漂白剂等。从20世纪50年代开始，国内高锰酸钾主要生产企业分布在重庆、云南、北京、广东、湖南和山东等地[2]。因氧化工序的工艺技术不同，高锰酸钾生产工艺主要分为固相法和液相法[3]，生产主要原辅料为氢氧化钾和锰粉。因锰矿石伴生重金属元素较多，有砷、镉、铅等[4]，因此在高锰酸钾生产过程中，可能存在一定程度的锰、镉、铅、砷等重金属污染。在城镇土地资源日益紧张的情况下，采用基于风险控制的工业污染场地管理策略，对于保护场地周边人群健康、评估污染场地再开发合理性和开展污染场地治理及管理等工作意义重大。本研究区以湖南省某高锰酸钾生产企业遗留地块为对象，开展土壤污染调查与采集分析，通过危害识别确定场地主要污染物及污染成因，进一步暴露评估、毒性评估并定量表征场地健康风险；同时，基于风险控制值、相关标准限值等，提出污染场地的修复目标值，为工业污染场地特别是高锰酸钾生产企业重金属污染地块的管理与防控提供借鉴。
1研究区概况与研究方法
1.1研究区概况
选取湖南省某高锰酸钾生产企业遗留地块为研究对象，该地块占地面积约16500m2，于2008年停产关闭，未来规划为工业用地。在生产时期，其主要产品为高锰酸钾，厂区内短暂生产硫酸锌、镉红、镉黄产品。其高锰酸钾年生产能力为1500吨，生产过程以氢氧化钾、锰粉、煤等为原辅料，采用固相法生产工艺。厂区内遗留有破损厂房、车间，调查阶段均未拆除。生产区域内遗留有少量废渣和废水。本地块高锰酸钾生产工艺为固相法，生产工艺如下：氧化焙烧软锰矿经粉碎机，管磨机粉碎，与氢氧化钾溶液混合成悬浮浆，用压缩空气将物料喷入焙烧转炉加热，除去水分，使二氧化锰转化成锰酸钾和亚锰酸钾，此产物进入第二个焙烧转炉，温度稍低，使锰酸钾进一步氧化完全浸溶，电解氧化锰酸钾焙烧物在溶解槽用稀碱液回收洗涤水溶解，然后经沉淀分离器除去不溶杂质，残渣经过滤、洗涤后去除。净化后的锰酸钾溶液连续进入多级电解槽。电解槽采用镍阳极和软钢阴极，相互串联连接。电解液流经电解槽，使其氧化成高锰酸钾溶液[5]。
1.2采样布点
现场取样采用网格布点法，网格密度为20×20m，采样点位基本位于网格中心，兼顾厂区平面布置情况，部分土壤采样点位根据实际情况稍做调整。共布设土壤采样点45个，共取得土壤样品392个。厂区平面布置及采样点位分布见下图1。
1.3检测方法
所取得土壤样品检测指标为镉、铅和砷。镉和铅检测采用火焰原子吸收分光光度法，砷检测采用原子荧光法。
1.4土壤环境质量评价方法
土壤重金属污染程度高、空间差异性较强[6]。土壤质量评价标准选用《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB36600-2018)中二类用地风险筛选值标准[7]。根据本地块土壤污染情况，采用内梅罗指数法进行综合污染程度评价[8]，其计算方法如公式(1)。
1.5健康风险评估方法
根据地块样品检测结果，将土壤重金属超过筛选值的污染因子作为关注污染物，风险评估方法采用《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ25.3)[9]及ALM模型[10]进行评估。
2结果与讨论
2.1土壤污染状况及空间分布特征
根据土壤检测数据结果，该地块内土壤镉、砷和铅均有不同程度的超标现象，各类土壤类型中的重金属含量变化范围也比较大。砷含量在4.91-~113mg/kg，超标样品数量为29个，占土壤总样品7.4%；镉含量在0.08~366mg/kg，有4个样品超过镉含量的筛选值，超标率为1.0%；铅含量为21~3250mg/kg，超标样品数量5个，占总样品数量的1.3%。由超标总数情况看，砷污染是主要污染因子，其次是铅；其余污染因子占比重较小。土壤重金属检测结果统计见下表2。采用内梅罗指数法进行综合污染程度评价，直观的表示场地内每一层主要重金属污综合染物程度的空间分布，依据土壤详细调查点位、不同深度样品检出污染物含量采用ArcGIS软件，对场内超标重金属元素采用插值法得到场地重金属综合污染空间分布图。由综合污染分布图可以判断，地块内重金属污染主要分布在0~0.5m层，主要集中于原生产车间及原材料堆存区。
2.2风险评估
2.2.1污染识别根据地块生产历史、产品生产工艺过程及原辅料等相关情况，通过对以上信息进行分析，识别潜在的地块污染物包括：高锰酸钾生产过程主要原料锰矿粉，矿石伴生铅、镉、砷等元素；硫酸锌生产主要原料氧化锌，其含多种杂质如铜、铅、锰等；在镉黄和镉红生产主要原料镉盐(碳酸镉)。因此本地块重点关注的潜在污染物包括铅、锰、镉、砷等金属元素。重点关注污染区域包括：原料区、生产区、固废区等。2.2.2暴露评估根据当地用地规划，该地块未来规划为工业用地，因此本地块按二类用地进行风险评估。二类用地方式下，本地块主要污染受体为企业生产工作人员及周围的居民，在地块建设阶段地块内的施工工人将是主要的污染受体。在第二类用地情景下，土壤和地下水中主要污染物为重金属，本地块内地下水不直接接触和直接饮用。地块所在区域周边为居民区和农田，因此本项目地块考虑地块土壤作为污染源时对原场和离场敏感受体(人体)产生的风险和危害。地块未来作为工业用地，地块内的污染物为重金属不具有挥发性，因此0~1m表层暴露途径为经口摄入、土壤皮肤接触、吸入颗粒物三种类型；如果地块未来开挖1m以下层，则有可能扰动的下层暴露途径为经口摄入、土壤皮肤接触、吸入颗粒物三种类型。暴露因子是计算污染物进入人体暴露量的重要参数，主要包括体重、皮肤面积、平均寿命、暴露时间、土壤摄入速率、和呼吸量等。受体暴露参数主要采用《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ25.3-2019)所推荐的第二类用地建议值和《建设用地土壤污染风险评估技术导则》编制说明建议值。地块特征参数指标容重、含水率、渗透系数等主要采用该地块实测数据，其他指标采用HJ25.3建议值。2.2.3毒性评估毒性评估包括致癌效应及非致癌效应，是分析关注污染物对人体健康的危害效应。本次评估涉及到的污染指标为镉和砷。污染物毒理学参数见下表3。2.2.险表征风险表征是在暴露评估和毒性评估的基础上，采用风险评估模型计算土壤和地下水中单一污染物经单一途径的致癌风险和危害商，计算单一污染物的总致癌风险和危害指数，进行不确定性分析。本次风险评估过程中，将致癌性可接受风险水平设置为1.0×10-6，非致癌性危害熵设置为1，以评估相关污染物的健康风险是否超标。在二类用地情境下，土壤污染物浓度最大值风险表征结果显示，砷致癌风险和危害商均不可接受，镉致癌风险和危害商均不可接受。2.2.5铅人体健康风险评价由于铅对儿童认知能力和神经系统的强烈毒性，通常认为不存在允许铅暴露量最低限值的安全水平，因此美国EPA建议采用血铅浓度来表征儿童暴露于环境中铅产生的危害，一般认为儿童血铅含量超过10µg/dL将对智力发育及神经系统造成不可接受的损害。目前我国尚未制定血铅评估方法，铅对人体健康最显著的危害是降低儿童的认知能力，敏感人群主要为发育中的胎儿以及婴幼儿[11]。其主要通过土壤、食物、饮水和空气进入人体。本次评估采用ALM模型评估非敏感用地情景下怀孕妇女暴露于铅污染土壤导致的胎儿的血铅浓度水平[12]，并反算土壤中铅的控制水平。ALM模型参数及取值见下表4。基于调查数据，评价结果表明，对二类用地中的最大值进行成人血铅超标评估，土壤铅引起成人中孕妇胎儿血铅水平超过10µg/dL水平的概率为6.8%，超过临界水平风险概率5%。因此需要对土壤铅进行治理修复。
3结论
关键词：蔬菜基地；土壤；重金属；累积；来源；生态危害
中图分类号：X830；X820.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）09-2016-05
土壤是人类的衣食之源和生存之本，即便是经济技术高速发展的今天，土壤依然是最基本的生产要素和各种经济关系的物质载体。然而，随着现代工业和城镇化水平的不断提高，工业“三废”、生活废弃物的大量增加，化肥、农药、农膜等投入品大量使用，致使农业生态环境受到不同程度的污染[1]。重金属在农田土壤中的累积会引起复杂生物效应，一方面会制约作物生长发育，促进早衰，降低产量，并对营养元素的吸收起到颉颃作用从而降低农产品的品质；另一方面，土壤中的重金属可以通过根系进入植物体，再通过食物链的传递和富集，最终危害人体健康[2]。由于重金属元素化学性质稳定，其土壤污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点而受到全社会的广泛关注。
蔬菜在国民生活中占有重要的地位，是日常生活中必不可少的食物。目前，蔬菜基地已成为我国大中城市蔬菜的主要供应源。一般来讲，蔬菜基地蔬菜生产具有集约化程度高、农业投入品施用强度大、灌溉用水比旱作物多等特点，导致各种外源污染物进入农田土壤的几率也高，势必造成重金属元素在土壤中累积，直接影响蔬菜的质量安全。因此，对天门市蔬菜基地土壤重金属的累积状况与潜在生态危害进行评价有着重要意义。本研究通过对天门市5个主要蔬菜基地土壤进行采样监测，揭示土壤中重金属的累积动态，分析污染物来源，并评估其潜在生态危害程度，以期为蔬菜基地生态环境保护和农产品质量安全监管提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
天门市位于鄂中，地处江汉平原北部，汉江下游左岸，跨东经112°35′-113°28′，北纬30°23′-30°54′，属于北亚热带季风气候区。多年日均气温16.4 ℃，年平均降雨量1 113.3 mm，日照时数1 872.4 h，无霜期249.6 d。天门市在菜蓝子工程建设中先后在河湖平原的多宝、张港、蒋场、黄潭、岳口、小板、杨林、沉湖及岗状平原的九真、皂市等乡镇建立了10个蔬菜基地，基地面积1.214万hm2，占天门市耕地总面积的11.21%。本研究区选择在河湖平原，该区土壤发育于江汉近代河流冲积物（Q4），基地土壤为灰潮土，土壤有较强的石灰性反应，主要土壤类型是灰油沙土和灰正土。
1.2 样品采集与制备
调查采样时，按照必须有重金属元素的污染源，采样点具有代表性和典型性，不同采样点应选在相同类型母质上以避免因母质不同而产生差异[3]的原则，选择河湖平原的多宝、张港、黄潭、小板、杨林等5个蔬菜基地为采样区，共布设21个采样点，每个采样点按梅花点法5点取样，用竹铲等量采集0～20 cm耕层土壤，混合均匀后用四分法留取1 kg混合土样。土样经自然风干，剔除样品中碎石、沙砾及植物残体，用木棍碾碎并用玛瑙研钵研磨，分别过20目和100目尼龙筛装袋备用。
1.3 分析方法
1.5 土壤重金属潜在生态危害指数评价方法
2 结果与分析
2.1 土壤重金属含量特征
天门市主要蔬菜基地土壤重金属含量的统计特征值及湖北省土壤背景值、国家土壤Ⅱ级标准值列于表3。由表3可知，天门市主要蔬菜基地土壤重金属Hg、Cd、As、Cr、Pb、Cu的总体平均含量分别为0.066、0.168、6.850、67.940、10.730和27.090 mg/kg。然而，由于人类干扰强度的不同，5个蔬菜基地土壤中6种重金属元素的浓度已呈现出较为明显的空间分布特征。差异显著性分析发现，Cd、Cr和Pb以杨林基地土壤含量最高，与多宝、张港、黄潭、小板4个基地土壤含量存在显著差异；Hg与Cu则以黄潭基地土壤含量最高，与多宝、张港、小板、杨林4个基地土壤含量也存在显著差异；而土壤中As含量黄潭、小板、杨林3个基地土壤含量差异不显著，但与多宝、张港2个基地土壤含量均有显著差异。
与湖北省土壤背景值[4]相比，5个蔬菜基地土壤重金属的平均含量除As、Pb外，黄潭和小板基地的Hg、杨林基地的Cd、多宝与杨林基地的Cr以及黄潭基地的Cu均高于相应元素的背景值，存在明显的累积现象；与保障农业生产，维护人体健康的国家土壤Ⅱ级标准值[6]相比，21个供试土样重金属Hg、Cd、As、Cr、Pb、Cu的含量均在标准限量内。由此可见，天门市主要蔬菜基地土壤中As、Pb处于本底状态，Hg、Cd、Cr、Cu在不同基地高于湖北土壤背景值，但低于国家土壤环境质量Ⅱ级标准值，土壤尚没被污染，只是受到外源污染物Hg、Cd、Cr、Cu的轻度玷污，其土地利用一般不受限制[7]。
2.2 土壤重金属累积特征
2.3 土壤重金属来源
农田土壤重金属来源于成土母质和人类活动，同一来源的重金属之间存在着相关性，因此可根据土壤中重金属全量相关性推测重金属来源。若不同重金属间有显著的相关性，说明有相同来源的可能性较大，否则来源不止一个。由表5可知，天门市主要蔬菜基地土壤中，Cr与Pb的相关系数最大，为0.709，达到极显著正相关水平；其次，Hg与Cu、As与Cu、Cd与Pb的相关系数分别为0.637、0.620、0.548，也均达到极显著正相关水平，表明Pb、Cu及Cr同源的概率较大。
根据实地调查及有关资料分析，天门市主要蔬菜基地土壤中外源重金属以4种来源为主。来源一为大气中重金属沉降。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有重金属的有害气体和粉尘等，大多数是经自然沉降和雨淋沉降而进入土壤[9]。来源二为施用含有重金属的化肥、农药等农业化学投入品。通常化肥中含有一定成分的重金属，一般磷肥、含磷复合肥含有较高的Hg、Cd、As和Pb等重金属元素，氮肥和钾肥中这些重金属元素含量较低，但氮肥中Pb的含量较高。天门市分别始于1951年、1954年和1972年在农业生产上施用氮肥、磷肥和复合肥。我国第一次农业污染源普查结果显示，天门市2007年度纯N施用量为788.85 kg/hm2，P2O5为345.45 kg/hm2，其单位面积施用量双双位居全省各地、市、州的第一名，分别是全省平均施用量的1.52倍和1.67倍。可见，天门市如此长时间、高强度地施用氮肥、磷肥和复合肥，必然会造成Hg、Cd、As、Pb等重金属元素在农田土壤中的累积。同时，天门市主要蔬菜基地一般由老棉田演变而来，曾于1971年前多年使用汞制剂农药氯化乙基汞（西力生）和醋酸苯汞（赛力散）、1962年起使用铜制剂农药硫酸铜和1972年起使用砷制剂农药甲基胂酸锌（稻脚青）防治棉花苗病，以及改种蔬菜后使用各种铜制剂农药防治蔬菜病害，导致Hg、Cu、As等重金属元素在农田的累积。来源三为施用含有重金属的畜禽粪便与生活垃圾。随着现代畜牧业发展，饲料中一般都含有一定量的Cu、As等重金属元素，这些重金属元素随粪便排出体外，施入农田后在土壤中累积。据估算[10]，2006年度天门市仅猪粪、鸡粪中Cu、As的排放量全市耕地平均污染负荷量就达1.738和0.223 kg/hm2。而农村生活垃圾堆肥中往往重金属含量也比较高，如垃圾中电池、日光灯管、体温计等含Hg废弃物较多，施入农田其重金属也会在土壤中累积。来源四为地膜残留。天门市从1982年开始推广地膜覆盖技术，但因地膜强度低，易破碎，使用后难以捡拾回收，地膜残留量大，造成了土壤的白色污染，且覆盖年限越长，污染也越严重[11]。由于地膜在生产过程中加入了含有Cd、Pb的热稳定剂，残留地膜中的Cd、Pb向土壤中渗透、迁移，污染其土壤[12]。
2.4 土壤重金属潜在生态危害评价
3 结论
1）天门市主要蔬菜基地土壤重金属As、Pb处于本底状态，Hg、Cd、Cr、Cu在不同基地高于湖北土壤背景值，但低于国家土壤环境质量Ⅱ级标准值，土壤尚没被污染，只是受到外源污染物的轻度玷污，其土地利用一般不受限制。
2）土壤重金属累积性评价结果表明，Hg、Cd、Cr、Cu在不同蔬菜基地已形成轻度累积，5个基地土壤重金属综合累积水平为轻度累积。
3）大气中重金属沉降、施用含有重金属的化肥、农药、禽畜粪便和生活垃圾以及地膜残留是天门市主要蔬菜基地土壤中重金属来源的主要贡献者。
4）潜在生态危害指数法评价结果表明，5个蔬菜基地土壤重金属的潜在生态危害程度处于轻微生态危害状态，Hg与Cd为土壤中主要生态危害因子。
参考文献：
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【关键词】工业污染；危害；整治措施
1常见的工业污染类别
根据目前常见的工业污染分类标准，城市污染大致可以根据其具体形态分为以下三类。
1.1废气
工业废气目前已经成为了严重危害居民呼吸道健康的重要“凶手”之一。废气主要来源于矿物质能源的燃烧与工厂生产过程中所产生的含有大量二氧化硫、粉尘、一氧化碳等有害物质的污染气体。冶炼、烧焦、化工产品和钢材酸洗过程中产生的废气。
1.2废水
一般情况下，废气有广义与侠义之分。本文中所研究的废气，主要是侠义的废气，专门指的是由于城市中工业生产活动中排放出的废水。常见的废水主要来源于制药厂、造纸厂以及钢铁厂等等。
1.3固体废弃物
工业固体废弃物实在生产过程中产生并排出的各种工业废渣、垃圾以及其他固体废弃物。工业固体废弃物主要来源于冶金、火力发电等对于能源、资源消耗量较大的行业。
2工业污染的危害
2.1危及城市居民人身健康
工业污染中含有大量的化学、重金属物质。工业废水在未经处理的情况下排出，其有害金属物质将直接渗透至土壤，污染土壤及地下水。山东省滨州市博兴县兴福镇以白铁加工行业为主，其地下水中重金属、化学物质严重含量超标。《2013年滨州市中小学生健康调查报告》中数据显示，博兴县兴福镇中心小学学生血检报告中金属元素超标比例达到了67.9%。在调查过程中5%的学生，表现出了唇舌麻木、心悸等轻度氯化物重度的表现。
二氧化硫是工业废气中的重要组成部分，也是造成呼吸系统疾病的重要因素。当大气中的二氧化硫含量超过1―5ppm时，就会对于人体呼吸系统造成损伤。由于儿童的自身免疫系统相对较弱，因此其最容易造成儿童的呼吸系统疾病。
2.2严重破坏农业生态平衡
工业污染对于农业生态平衡的破坏主要体现在以下两个方面：
第一，土壤污染。固体废弃物与废气对于农业的影响是非常直接的。工业的固体废弃物长期得不到妥善处理，其有害物质会随之渗透至土壤中。以山西省临汾市洪洞县为例，其长期堆放工业固体垃圾的土壤重金属含量严重超标，无法进行任何农业生产。此外，工业废气中的二氧化硫在大气中的含量达到一定浓度时，就会形成酸雨，酸雨直接造成了土地的酸碱度失衡，无法进行耕种。
第二，灌溉用水的污染。工业废水未经严格的处理排放至河流中，严重影响了正常的农业灌溉用水。工业废水往往偏于重碱性或重酸性，并且废水中的有害物质将直接降低农产品的质量，并且城市居民的饮食链条中进一步危害居民健康。
2.3阻碍城市的可持续发展
受到工业污染的影响，城市无论在自然坏境还是社会环境方面都会出现一定的负面问题。目前，我国大力推行绿色、集约化生产，但是部分工业企业为了节约成本而忽视工业废水、废气的处理。其在污染环境的同时，也使其自身的生产链条进入了一种恶性循环的状态。由于工业污染的影响，其自身的生产环境质量随之下降，对于优秀人才的吸引力也会下降，由此在生产技术方面得不到改进。
3城市污染的整治措施
3.1政府有关部门加强监督与管理
政府作为城市管理的主体，对于整理城市污染具有不可推卸的责任。同时，维护城市的自然环境与社会环境也是政府部门的职责之一。在整治工业污染的过程之中，各执法部门要各司其职，严格执法。以公开、公正、高效为原则整治排污不合格的企业。对于违反规定的企业，不能够“法外留情”，依法处理有关企业及其负责人。城市工业污染的整治是一项系统性、工程性的工作。因此，环保部门、工商管理部门、监察部门要加强工作中的沟通与协作，提升处理问题的能力与效率。
3.2以市场为导向，引导工业健康发展
市场是决定企业发展的重要导向型因素，因此在整治工业污染的过程中要高度重视采用经济手段进行管理政治。坚持以市场为导向，引导工业的健康发展需要做到以下两点：引入专业污染物处理系统。目前，造成工业污染的一大重要原因就是企业为了节约成本而忽视对于有关污染物处理技术与设备的引入。因此，可以建立专业的工业污染物处理系统，将某一区域的工业废弃物进行集中处理，进而达到规模效应降低处理成本。
3.3强化社会舆论的监督
社会舆论对于企业来说是一种无形的压力，负面社会舆论对于企业形象的影响是巨大的。因此，加强社会舆论的监督需要坚持做到发动媒体与群众的力量。通过媒体的影响力，对于违反规定的企业进行曝光，进而在社会上形成一种舆论压力。企业的消费者认可度会受到社会舆论压力的影响，因此，企业将会通过多种途径提升自身的企业形象，努力为自身打造“节能”、“环保”、“可持续”的标签，赢得消费者的青睐。
3.4优化产业结构
产业结构不仅仅对于城市经济的发展具有重要的影响力，其对于环境问题的整治也具有不可替代的作用。优化产业结构需要严格按照有关规定，淘汰高污染、高耗能的企业。此外，还要大力推动第三产业的发展。第三产业的发展水平代表了一个国家经济发展水平，同时其以低消耗、高效益已经引起了越来越多的重视。因此，地方政府要着重进行产业结构调整，在财政、政策等方面给予第三产业一定的倾斜，推动第三产业的发展。
4结论
城市工业污染已经成为了威胁城市发展与居民身体健康的重要因素，因此整治城市工业污染刻不容缓。我们必须首先清楚的认识到工业污染危害的严重性，进而通过政府管理、社会舆论监督等方式对其进行有效的整治。
【参考文献】
[1] 周民良.我国各省区环境污染状况的变化趋势与特征分析[J].江海学刊，2013（12）
一．选择题1．每年的4月22日是“世界地球日”，2015年地球日的活动主要为“珍惜地球资源 转变发展方式﹣提高资源利用效益”．下列做法不符合活动主题的是（）A． 农业和园林灌溉，改大水浸灌为喷灌、滴灌B． 改进汽车发动机的燃烧方式，使汽油充分燃烧C． 为提高粮食产量，大量使用各种化肥、农药D． 回收利用废旧金属、废旧书籍及废弃废弃塑料考点： 合理使用化肥、农药对保护环境的重要意义；水资源状况；常见污染物的来源、危害及治理．分析： A、根据农业和园林灌溉，改大水浸灌为喷灌、滴灌可提高水资源利用率分析；B、根据改进汽车发动机的燃烧方式，使汽油充分燃烧可提高汽油利用率分析；C、根据化肥、农药会对水土造成污染分析；D、根据回收利用废旧金属、废旧书籍及废弃塑料可节约资源并可防止环境污染分析．解答： 解：A、农业和园林灌溉，改大水浸灌为喷灌、滴灌可提高水资源利用率，故正确；B、改进汽车发动机的燃烧方式，使汽油充分燃烧可提高汽油利用率，故正确；C、由于多施化肥、农药，会造成对水土污染，故错误；D、回收利用废旧金属、废旧书籍及废弃塑料可节约资源并可防止环境污染，故正确．故选C．点评： 保护地球，防止环境污染已经引起了全球的重视，是中考的热点问题，解答时所选答案要与题目总要求相符．2．近年来我区各盟市陆续建立了许多生态农庄，为广大市民假日游玩提供了新的去处，赏花、观景、摘草莓等极大丰富了市民的假日生活．下列有关说法正确的是（）A． 为了增加草莓产量，可以大量使用化肥农药B． 就地焚烧农庄中的秸秆可以增加田地肥效C． 花和草莓的香味不同说明不同分子的性质不同D． 观光电瓶车充电时是化学能转化为电能考点： 合理使用化肥、农药对保护环境的重要意义；空气的污染及其危害；分子的定义与分子的特性；物质发生化学变化时的能量变化．专题： 化学与生活．分析： A、根据化肥农药的大量使用会造成污染解答；B、根据焚烧秸秆会造成环境污染解答；C、根据分子的性质解答；D、根据能量的转化解答．解答： 解：A、化肥农药的大量使用会造成污染，不能为了增加产量而大量使用农药化肥，错误；B、焚烧秸秆会造成环境污染，错误；C、花和草莓的香味不同，说明不同的分子的性质不同，正确；D、电瓶车充电时是电能转化为化学能，错误；故选C．点评： 本题考查的是化学与生活的知识，完成此题，可以依据已有的化学知识结合实际进行．3．2015年“世界地球日”的中国主题是“珍惜地球资源，转变发展方式﹣﹣促进生态文明，共建美丽中国”．下列说法正确的是（）A． 为提高农作物产量，大量施用农药和化肥B． 空气污染指数越大，空气质量越好C． “水华”与“赤潮”诱发的根源不同D． 采用“绿色化学”工艺，使原料尽可能转化为所需要的物质考点： 合理使用化肥、农药对保护环境的重要意义；绿色化学；空气的污染及其危害；富营养化污染与含磷洗衣粉的禁用．专题： 化学与环境保护．分析： 根据化学肥料对农业生产的关系以及环境的影响进行分析解答即可．解答： 解：A、大量使用农药化肥会引起环境污染，错误；B、空气污染指数越大，空气质量越差，错误；C、“水华”与“赤潮”诱发的根源都是水中营养元素过量引起的，错误；D、采用“绿色化学”工艺，使原料尽可能转化为所需要的物质，能节约能源，保护环境，正确；故选D．点评： 本题考查的是化学与环境的知识，解答本题的关键是要知道造成环境污染的因素以及保护环境的措施．4．以下是生活常见现象或结论，正确的是（）A． 为了加强农作物产量，要尽可能多的使用农药B． 工业排污水会造成水体污染C． 在室内放盆水能防止CO中毒D． 塑料是有机合成材料，不能把它投进带有 标志的垃圾桶考点： 合理使用化肥、农药对保护环境的重要意义；一氧化碳的物理性质；水资源的污染与防治；几种常见的与化学有关的图标．专题： 化学与环境保护；碳单质与含碳化合物的性质与用途．分析： A、根据大量使用农药会造成环境污染，进行分析判断．B、根据水体污染的原因进行分析判断．C、根据一氧化碳难溶于水，进行分析判断．D、根据塑料属于可回收物品，进行分析判断．解答： 解：A、为了加强农作物产量，要尽可能多的使用农药，会造成环境污染，故选项说法错误．B、工业排污水会造成水体污染，故选项说法正确．C、一氧化碳难溶于水，在室内放盆水不能防止CO中毒，故选项说法错误．D、塑料属于可回收物品，能把它投进带有 标志的垃圾桶，故选项说法错误．故选：B．点评： 本题难度不大，了解大量使用农药的危害、水体污染的来源、一氧化碳难溶于水等是正确解答本题的关键．5．下列做法或说法中错误的是（）A． 回收废旧电池，既可节约金属资源又可减少环境污染B． 用灼烧的方法区别棉花和羊毛C． “低碳生活”倡导大量使用化石燃料，鼓励人们多开汽车出行D． 使用可降解塑料代替传统塑料，有利于减轻“白色污染”考点： 金属的回收利用及其重要性；自然界中的碳循环；白色污染与防治；棉纤维、羊毛纤维和合成纤维的鉴别．专题： 物质的鉴别题；化学与环境保护；金属与金属材料．分析： A、可结合电池的成份及对环境的影响进行分析．B、根据羊毛中含有蛋白质解答；C、根据“低碳生活”是指少排放二氧化碳解答；D、根据可结合白色污染的防治方法作答．解答： 解：A、电池中含有重金属，会污染土壤和地下水，所以应该回收减少污染，同时又可以节约资源，所以正确．B、羊毛中含有蛋白质，点燃时有烧焦羽毛的气味，用灼烧的方法可以区别棉花和羊毛，所以正确．C、“低碳生活”是指少排放二氧化碳，大量使用化石燃料，鼓励人们多开汽车出行，不能减少二氧化碳的排放，所以错误．D、减少白色污染可从减少使用不必要的塑料制品、重复使用某些塑料制品、回收各种塑料、提高技术生产可降解性塑料等方法．所以正确．答案：C点评： 化学与人的生活环境密切相关，我们要有化学知识去了解人的健康与化学物质的关系，用化学知识与解决我们生活中的具体问题．6．2015年4月22日是第46个世界地球日，其活动主题为“珍惜地球资源，转变发展方式﹣﹣提高资源利用效率”，下列做法不符合这一主题的是（）A． 回收利用废旧金属，保护金属资源B． 推广无纸化办公，使用再生纸且双面打印C． 大力发展新资源，禁止使用化石燃料D． 洗菜的水用来浇花考点： 金属资源的保护；保护水资源和节约用水；资源综合利用和新能源开发．专题： 化学与环境保护．分析： A、根据回收金属资源的意义解答；B、根据节约的原则解答；C、根据化石燃料的使用解答；D、根据节约用水的方法解答．解答： 解：A、回收利用废旧金属，有利于保护金属资源，正确；B、推广无纸化办公，使用再生纸且双面打印，可以节约能源，正确；C、化石燃料是目前的主要能源，不能禁止使用，错误；D、浇菜的水浇花能节约用水，正确；故选C．点评： 本题考查的是化学与环境保护的知识，完成此题，可以依据已有的知识进行．7．下列环境问题与防治措施说法合理的是（）A． 酸雨﹣将燃煤锅炉烟囱加高B． 白色污染﹣废弃塑料袋焚烧处理C． 雾霾﹣减少化石燃料的使用D． 水体富营养化﹣禁止使用化肥考点： 目前环境污染问题．专题： 化学与环境保护．分析： A、根据加高烟囱不能减少气体的量分析；B、根据塑料焚烧的危害分析；C、根据减少化石燃料的使用可以防止雾霾分析；D、根据磷元素是水中浮游植物的营养成分，含量增多会造成水体富营养化来判断；解答： 解：A、加高烟囱不能减少产生的废气，解决的办法应该是用氢氧化钠溶液等吸收利用，故选项错误．B、焚烧塑料会产生大量的有害气体，污染空气，解决的办法可以是少用或使用可降解塑料，故选项错误；C、减少化石燃料的使用可以防止雾霾，故选项正确；D、因为大量氮元素、磷元素的使用，会造成水体的富营养化，但不能禁止使用化肥，应合理使用，故选项错误；故选项为：C．点评： 本题考查了与环境污染有关的问题，体现了化学来源于生产生活，也必须服务于生产生活的理念，所以与人类生产生活相关的化学知识也是重要的中考热点之一． 二．解答题1．城市生活垃圾的处理是世界性难题．如图是某垃圾处理厂对生活垃圾进行处理与综合利用的部分工艺流程．资料1：垃圾焚烧产生的烟气中含有SO2、HCl等有害气体．资料2：+2价的铁元素容易被空气中的氧气氧化据此，回答下列问题：（1）利用垃圾焚烧产生的 内 能转变为电能来发电．（2）为了不污染环境，垃圾焚烧产生的烟气必须通入 性溶液来吸收．（填“酸”或“碱”）（3）请你谈谈对“H2”的认识 （任写一点）（4）SO2是形成 的主要物质（填“白色污染”或“酸雨”）；写出酸雨的一点危害 ．（5）将所得硫酸亚铁溶液在氮气 环境中加热浓缩，冷却结晶、 （填“过滤”或“蒸馏”），得到硫酸亚铁晶体．其中氮气的作用是 ．（6）请你对身边的生活垃圾处理提一条合理化建议 ．考点： 常见污染物的来源、危害及治理；酸雨的产生、危害及防治；物质发生化学变化时的能量变化；氢气的用途和氢能的优缺点．专题： 化学与环境保护．分析： （1）垃圾焚烧会放出热量；（2）根据烟气的成分来分析；（3）氢气具有可燃性，热值高，生成物只有水；（4）从酸雨的形成过程及其危害角度来分析；（5）根据分离固体和液体的操作以及亚铁易被氧化来分析；（6）根据垃圾是放错位置的资源来分析．解答： 解：（1）垃圾焚烧会放出热量，实际上是内能转化为电能；故填：内；（2）垃圾焚烧产生的烟气中含有SO2、HCl等有害气体，所以应该用碱性溶液来吸收；故填：碱；（3）氢气是一种清洁、高效的能源，故填：是一种清洁能源；（4）二氧化硫、氮氧化物等物质是形成酸雨的重要物质；因为酸性物质能和很多物质反应，所以酸雨的危害是很多方面的，如：腐蚀建筑物，毁坏庄稼，使土壤酸化，使水体显酸性等．故答案为：酸雨、使土壤酸化．（5）分离硫酸亚铁晶体与液体可用过滤的方法，因为：+2价的铁元素容易被空气中的氧气氧化，故利用化学性质稳定的氮气来做保护气；故填：过滤；防止硫酸亚铁被空气中的氧气氧化；（6）对生活垃圾要分离回收，合理利用，既减轻了环境的污染，又能节约资源，故填：分类回收重新利用．点评： 本题主要考查环境方面的知识，解答时应该从造成环境污染的原因方面进行分析、判断，从而找出防止环境污染的措施．2．资料一：原煤中含有硫，燃烧时生成的SO2会污染空气；资料二：测量SO2含量的反应原理为SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI；资料三：加了生石灰的原煤燃烧时刻减少SO2排放，反应原理为2CaO+2SO2+O2 2CaSO4．请回答：（1）原煤燃烧产生的SO2在雨、雪降落过程中会形成 酸雨 ，它能腐蚀建筑物、使土壤酸化等；（2）取用原煤燃烧产生的工业废气样品1米3，缓缓通过含碘（I2）1.27毫克的碘溶液，刚好完全反应．则该工业废气中SO2的含量为 0.32 毫克/米3，（假设工业废气中的其它物质不与碘反应）；（3）若该工业废气中含有128可SO2，要除去这些SO2，理论上需在产生该工业废气的原煤中加入含氧化钙80%的生石灰多少克（假设工业废气中的其它物质不与氧化钙反应）？考点： 常见污染物的来源、危害及治理；根据化学反应方程式的计算．专题： 化学与生活；有关化学方程式的计算．分析： （1）原煤燃烧产生的SO2在雨、雪降落过程中会形成酸雨；（2）依据化学方程式中碘溶液中碘的质量可以求出二氧化硫的质量；（3）由二氧化硫的质量，由反应的化学方程式计算出理论上需含氧化钙80%的生石灰的质量即可． 解答： 解：（1）原煤燃烧产生的SO2在雨、雪降落过程中会形成酸雨；（2）设1m3工业 废气中含有SO2的质量为xSO2+2H2O+I2H2SO4+2HI64 254x 1.27mg=解之得：x=0.32mg（3）设理论上需含氧化钙80%的生石灰的质量为x，2CaO+2SO2+O22CaSO4112 12880%x 128g=解之得：x=140g答：理论上需含氧化钙80%的生石灰的质量为140g．点评： 本题为根据化学方程式的基本计算，主要是利用已知量求未知量的基础性计算，难度不大．3．“五水共治”指的是治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水，绍兴市近几年在水污染治理方面取得了显著成效，全市工业废水排污达标率100%，生活用水也得到了很好的治理．（1）人畜的代谢废物是生活中的重要组成部分，如图是人体内肾单位的工作模型，最终排出人体外尿液的成分与图中 ④ （选填序号）内的液体一致．（2）尿液在马桶内若不及时冲洗，会形成污垢，人们常用“洁厕灵”清除，为了证明“洁厕灵”呈酸性，小明设计了以下实验方案：证明 实验方案酸性 方案一：取少量稀释液，加入金属锌方案二：取少量稀释液，加入氢氧化钠溶液方案三：取少量稀释液，加入碳酸钠溶液①小明设计的实验方案可行的是 方案一和方案三 ；②下列对生活污水的处理，你认为合理的是 ABC （选填序号）A．洗脸水、厨房用水等可以用来冲洗马桶B．用“洁厕灵”清洗洁具后的冲刷液不能用来直接灌溉农田C．全面规划，合理布局，进行区域性综合治理．考点： 生活污水和工业废液的危害；酸的化学性质．专题： 空气与水．分析： （1）尿液在肾小管内形成；（2）①根据反应是否有明显的现象分析；②从节约用水、合理用水的角度分析．解答： 解：（1）尿液和血浆相比，不含有蛋白质和葡萄糖，尿液中含有的尿素含量是的．在④肾小管中形成尿液．（2）①方案一：酸与金属锌反应，生成气体，有气泡冒充，方法合理；方案二：酸与氢氧化钠溶液反应，生成盐和水，反应的现象不明显，不适合证明“洁厕灵”呈酸性；方案三：酸与碳酸钠溶液反应，生成气体二氧化碳，有明显的现象，方法合理．②A．洗脸水、厨房用水等可以用来冲洗马桶，能够节约用水，合理；B．“洁厕灵”中含有酸性物质，清洗洁具后的冲刷液不能用来直接灌溉农田，是正确的；C．全面规划，合理布局，进行区域性综合治理，可节约用水，合理．故选：ABC．点评： 本题考查的知识是生物和化学相结合题目，需要同学们做到各科知识融会贯通．4．钢铁工业是高能耗、高污染产业．我国冶炖钢铁的铁矿石大量从国外迸口，钢铁年产量为11亿吨，约占世界年产量的45%．我国钢铁的年使用量约为8.4亿吨，出口1000多万吨，进口300多万吨．根据以上信息，写出当前我国过剩钢铁生产的三点弊端．（1） 产品积压，企业利润下降或亏损 ；（2） 浪费资源和能源 ；（3） 增加有害气体排放，增加PM2.5排放 ．考点： 金属资源的保护．专题： 金属与金属材料．分析： 根据我国钢铁生产的现状进行分析解答．解答： 解：钢铁工业是一个生产周期相对较长的行业，其投入产出之间的时长相距较长，极易引发产能过剩的问题；从数据上看，当前我国钢铁行业产能过剩问题十分突出；目前钢铁产能过剩的三点弊端主要是：（1）产品积压，企业利润下降或亏损；（2）浪费资源和能源；（3）增加碳排放（增加有害气体排放，增加PM2.5排放等）．故答案为：（1）产品积压，企业利润下降或亏损；（2）浪费资源和能源；（3）增加碳排放（增加有害气体排放，增加PM2.5排放等）．点评： 此题主要考查当前我国过剩钢铁生产的三点弊端，我国钢铁产能过剩已成为当前产业界讨论的热点问题．
关键词：土壤 重金属污染 修复 研究进展
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0121-02
随着世界人口不断增加，工业化进程不断推进，能源开发和城镇建设飞速发展。人类改造自然的活动不断扩大，愈来愈多潜在性有毒物质排放到生物圈，其中大部分进入土壤圈，对土壤环境和人的健康构成威胁，其中包括重金属。在化学中，重金属一般指密度在4.5 g/cm3以上的金属，而在环境污染研究中所说的重金属实际上主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属，其次是指有一定毒性的一般重金属，如锌、铜、镍、钴、锡等。目前最引起人们关注的是汞、镉、铅、铬、砷，被合称为重金属污染中的“五毒”。通过食物链，排放到土壤中的重金属直接对生长于被污染土壤上的植物造成伤害以及通过食物链直接或间接地对人体健康造成伤害。重金属污染土壤的修复技术按学科分主要分为三大类：生物修复、化学修复和物理修复，按修复场地分为两种：就地修复和离地修复。本文主要是以第一种分类方法进行有关论述。
1 重金属在土壤中的存在形态
重金属的生物毒性不仅取决于其总量，更多的是受存在形态的影响。重金属在土壤中的存在形态决定了重金属的迁移和生物利用，从而影响其生物活性与毒性重金属在土壤中主要以以下几种形态存在（1）水溶态；（2）可交换态；（3）碳酸盐结合态；（4）铁锰氧化物结合态；（5）有机结合态；（6）残留态。随环境条件的改变，各形态之间可以发生相互转化，从而改变重金属在土壤中的生物有效性和毒性。水溶态、离子交换态的重金属在土壤环境中最为活跃，活性大，毒性也最强，易被植物吸收，也容易被吸附、淋失或发生反应转为其它形态。残留态的重金属与土壤结合最牢固，用普通的方法不能从土壤中提取出来，它的活性也最小，几乎不能被植物吸收，毒性也最小。
2 重金属的危害
大多数重金属元素都是生物代谢非必须元素，当其在环境中的存在量和在生物体中的量超过一定标准时便会对环境和生物体造成伤害。
2.1 对环境的伤害
土壤被重金属污染，很难清除，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下会进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其它次生生态环境问题。
2.2 对植物的伤害
通常情况下，植物体内的重金属含量随着其着生土壤重金属含量的增加而增加，当到达一定量后，就会影响植物的生长发育，抑制植物的光合作用过程、抑制植物的呼吸作用过程、抑制新陈代谢，导致植物生物量、产量和品质下降。
2.3 对动物及人体的伤害
重金属通过空气、水、食物等渠道进入动物和体内，产生遗传毒性、生殖毒性等，极大地影响了人群的健康和可持续发展。土壤重金属污染在植物中积累后，并通过食物链富集到动物和人体中，危害人畜健康，达到一定量后便引发癌症和其它疾病等。某些重金属如铜、钒、可引起人和的生殖障碍；铜、汞可影响影响胚胎的正常发育；铜可对儿童中枢神经系统造成影响，可导致其行为功能改变如学习困难、空间综合能力下降、运动失调、多动、易冲动、注意力下降、侵袭性增加、智商下降等；镉可影响儿童的正常发育等；锰会引起肺炎和其它疾病。
3 重金属污染土壤修复技术
3.1 重金属污染土壤生物修复技术
3.1.1 植物修复技术
植物修复（Phytoremediation）指将某种特定植物种植在重金属污染的土壤上，而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理后即可将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的。植物修复通常包括：植物提取作用、植物挥发作用、根际滤除作用。植物修复技术因其廉价、就地、绿色、生态、经济的优点而广受关注和期待，但目前植物修复技术也具有自身的局限性，主要表现是：多数超积累植物，只能积累一种或者两种重金属元素，而实际情况大多为几种重金属的复合污染；其次是超富集植物个体矮小，生长缓慢，生长周期长，修复重金属污染土地效率低，经济上并不一定合理。因此，能否找到超积累植物是植物修复技术是否能够推广和业化的关键。到目前为止，在美国、澳大利亚、新西兰等国已发现能富集重金属的超积累植物 500多种，其中有360多种是富集Ni的植物。我国开展这方面的工作较晚，到目前为止，已陆续发现了锰超积累植物商陆（Phytolaccaceae），As超富集植物蜈蚣草（Pteris vittata），大叶井口边草（P.cretica），Cd超富集植物宝山堇菜（Viola baoshanensis）和龙葵，Zn超富集植物东南景天（Sedumalf redii）以及Cu超富集植物海州香薷（Ellsholtziasplendens）和鸭跖草（Commelina communis）。
3.1.2 重金属污染土壤微生物修复技术
重金属污染土壤微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度，或通过微生物来促进植物对重金属的吸收等其他修复过程。重金属污染的微生物修复包含两个方面的技术，即生物吸附和生物氧化、还原。前者是重金属被活的或死的生物体所吸附的过程；后者则是利用微生物改变重金属离子的氧化、还原状态来降低环境和水体中的重金属水平。
3.1.3 重金属污染土壤低等动物修复技术
低等动物修复是利用土壤中的某些低等动物的活动改变重金属在土壤中的存在形态、或者直接吸收土壤中的重金属，以达到修复效果。如张冬明等通过用中国热带农业科学院植物与环境保护研究所提供的赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）和海南省典型的砖红壤为研究材料对砖红壤中Pb的形态研究表明蚯蚓活动降低了残渣态Pb含量，显著提高了土壤交换态、无定形氧化铁结合态含量，蚯蚓活动可以显著提高Pb污染土壤的修复效率[13]。由此表明蚯蚓能够改变土壤中Pb的形态分配和能直接吸收Zn和Cd，对重金属污染土壤修复有开发前景。
3.1.4 重金属污染土壤物理修复技术
物理修复技术通过物理手段用清洁土壤更换被污染土壤或部分更换被污染土壤，使污染物浓度降低到临界危害浓度以下或阻碍污染物与植物根系接触，从而阻碍重金属在食物链中的传递。物理修复过程中常用的方法是客土法。日本神通川地区的镉污染土壤，截至1997年共有646 hm2土地用物理修复方法进行了修复。客土法修复重金属污染土壤效果好、直接、完全彻底，但也存在实施费用高、客土来源和污染土壤去向难以解决等困难，经济不发达地区难以承受，难以大面积开展修复。
3.1.5 重金属污染土壤化学修复技术
化学修复方法通过向土壤中添加一定的化学修复剂或用电化学的方法改变重金属元素在土壤中的存在形态、分布特征及迁移性。一方面通过向土壤中加入一些表面活性剂或螯合剂，增加重金属的生物有效性，结合植物修复技术或直接清除的方式达到对土壤的清洁作用；另外可以向土壤中加入化学固定剂和稳定剂，减少其向植物体累运输，直接阻断重金属在食物链中的传递，从而减轻其给人类带来的伤害；再次利用电化学原理和方法，通过电流作用诱导重金属粒子向电极一端聚集，再将其清除。与其它修复方法相比，化学修复方法具有操手段多，效率高，见效快，方便大规模开展修复等优点而在很多污染土壤修复工程中应用。常用的化学修复方法有：淋洗一提取法、固定稳定法、电动法。各种具体修复方法都有其具体的实施条件和过程，下面分别给予介绍。
3.2 淋洗-提取法
土壤淋洗技术是通过离子交换、吸附与螯合作用将土壤固相中的重金属转移到土壤液相中，然后处理其废水，回收重金属和提取剂，或者结合植物修复技术将重金属从土壤中分离出来。淋洗法具有方法简便、处理量大、见效快等优点，适用于大面积、重度污染的治理。特别适用于轻质土和砂质土，但对渗透系数很低的土壤效果不好。但是有些提取剂在使用过程中也存在负面因素：无机酸冲洗污染土壤时，会破坏土壤的理化性质，大量土壤养分淋失，破坏土壤微团聚体结构；人工螯合剂又比较昂贵，修复成本高，（如EDTA）含有重金属螯合剂的回收上也还存在很多未解决的问题，易对土壤造成二次污染。冲洗剂最好选择自然来源的，如酒石酸、柠檬酸等，天然有机酸除对重金属有一定的清除能力外，其生物降解性也好，对环境无污染。
3.3 固定稳定法
固定稳定法是向土壤中添加一些化学固定稳定剂，改变重金属的形态， 降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能力，减轻对生态系统的危害。常用的固定稳定剂有磷酸盐类化合物、石灰、高炉渣、矿渣、粉煤灰、腐殖酸类肥料、有机肥料、氧化剂、还原剂等。受重金属污染的酸性土壤，施用石灰、高炉渣、矿渣、粉煤灰等碱性物质，或配施钙镁磷肥、硅肥等碱性肥料，能降低重金属的溶解度，从而可有效地减少重金属对土壤的不良影响，降低植物体的重金属浓度。同时也可以向土壤中施用腐殖酸类肥料、有机肥料、氧化剂、还原剂等，都可以降低污染物的毒性。固定稳定修复法修复过程中土壤结构不受扰动，大部分添加剂便宜易得、种类多可适当选择，适于大面积地区操作。
3.4 电动修复法
电动修复法主要是根据电化学原理及电解池原理，具有类似性质的重金属离子通过电迁移、电渗流或电泳的途径向电极的一端集聚。并通过进一步的处理从而实现污染土壤样品的减污或清洁。这种修复方法具有处理成本低、修复效率高、后处理方便等一系列优点，有非常好的应用前景。但电动修复技术在重金属污染土壤修复的研究起步晚，有关这方面的报道少。同时该方法必须在酸性土壤条件下进行，在调节土壤酸性时会同时带来对土壤理化性质的破坏。
4 结语
重金属土壤污染的普遍性决定了土壤重金属污染修复的紧迫性和必要性，隐蔽性、滞后性、累积性、地域性、不可逆转性和治理难而且周期长等特性又决定修复工作面临重大挑战。上文中介绍的各种修复手段都有自身的优缺点，如能将各种修复方法很好地实现整合，特别是植物修复、微生物修复和化学修复方法的整合必然能更有效更经济地对污染土壤进行修复。同时寻找和培育大生物量超积累植物，寻找和培育比传统修复微生物修复效果好的微生物，开发新型廉价化学修复剂，为重金属污染土壤修复工程提供更多物质和技术保障，人类修复重金属污染土壤必将成为一件容易的事。
参考文献
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[2] 王友保，张莉，沈章军，等.铜尾矿库区土壤与植物中重金属形态分析[J].应用生态学报，2005，16（12）：2418-24221，1997，26（2）：259-264.
[3] 周启星.复合污染生态学[M].北京：中国环境科学出版社，1995：4-9.
