关键词：河道沉积物，重金属，风险评价，微生物淋滤
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
1 重金属污染风险评价的基本理论
1.1 沉积物富集系数法
沉积物富集系数法SEF于1979年由Kemp提出。该方法是以大量元素Fe或Al在地壳中不易受人类活动干扰的影响为基础，采用沉积物微量金属元素与大量元素Fe或Al的标准化比值来判断其富集程度。其计算式为：
(1.1)
式中：KSEF —— 沉积物中重金属的富集系数；
ES—— 沉积物中重金属的含量；
AS —— 沉积物中Al或Fe的含量；
Ea —— 未受污染沉积物中重金属的含量；
Aa —— 未受污染沉积物中Al或Fe的含量。
由于Al和Fe在地壳中属于大量元素，不易受人类活动干扰的影响，故选其作为参比元素。当KSEF ≥ 1时，表示沉积物中重金属元素富集程度高；当KSEF < 1时,表示沉积物重金属元素富集程度较低。
1.2 SQG质量基准分析法
按照沉积物质量基准SQG评价沉积物中重金属的毒性效应。生物效应数据库法BEDS (the Biological Effects Database for Sediments)是目前国际上被广泛接受的制定SQG的方法之一。该法通过尽可能全面地搜集有关水体沉积物研究所得到的化学与生物数据（包括利用沉积物/水平衡分配模型计算所得的数据、沉积物质量评价研究中得到的数据、沉积物生物毒性实验数据、沉积物现场生物毒性实验和底栖生物群落现场调查数据等），加以整理和分析，从而确定沉积物中引起生物毒性与其它生物负效应的污染物浓度阈值。
临界效应浓度TE-L（Threshold Effect Level）和必然效应浓度TE-L（Probable Effect Level）的计算公式如下：
式中：ERL —— 效应范围低值LE-L(Lowest effect level或ERL)，取BEDS导出的“有生物效应数据列” 的第15%浓度值；
ERM —— 效应范围中值SE-L(Severe effect level或ERM)，取BEDS导出的“有生物效应数据列” 的50%浓度值；
NERM —— 无效应数据列中值（No Effect Range - Median）,取BEDS “无生物效应数据列”中第50%的浓度值；
NERH —— 无效应数据列高值(No Effect Range – High），取BEDS “无生物效应数据列”中第85%的几何平均值。
应用ERL／ERM 和TE-L／PE-L判别生物毒性的方法：污染物浓度低于效应范围低值或临界效应浓度时，不利生物毒性效应很少发生；污染物浓度高于效应范围中值或必然效应浓度时，不利生物毒性效应将频繁发生。因而，只要判断一种或几种重金属浓度所在范围（小于ERL；ERL～ERM 之间；大于ERM）就可得出其是否产生生物毒性。相同方法可应用于TE-L／PE-L的毒性预测评价。
1.3 潜在生态危害指数法
瑞典学者Hakanson于1980年提出潜在生态危害指数法，目的是为了评价重金属污染风险。
潜在生态危害指数法表征的是沉积污染物对生态环境的潜在危害。潜在生态危害指数法反映了以下4个方面的情况：① 潜在生态危害指数应随污染程度的加大而增大；② 多种金属污染的沉积物的潜在生态危害指数应高于少数几种金属污染的沉积物；③ 毒性高的金属应对潜在生态指数的数值有较大贡献；④ 对金属污染敏感性大的水体应有较高的潜在生态危害指数。
潜在生态风险评价是基于元素丰度和释放能力的原则，评价基于如下几个假设前提条件：① 浓度条件-元素丰度响应,即潜在生态风险指数RI(risk index) 随沉积物中金属污染程度的加重而增加；② 种类数条件——多污染物协同效应， 即沉积物的金属生态危害具有加和性,多种金属污染的潜在生态风险更大, 铜、锌、铅、镉、铬、砷、汞是优先考虑对象；③ 各种重金属元素的毒性响应具有差异，生物毒性强的金属对RI具有较高的权重，其依据是沉积物中金属元素的“汇效应”(sink effects)具有不同的“指纹特征”(finger prints) 和校正丰度的数量级；④ 基于生物生产量指数(BPI)的灵敏度条件, 即不同水质系统对金属污染的敏感性不同。
在上述前提条件下产生如下评价指标，其关系如下:
依据Hakanson的基本理论，参数确定的关键是不同重金属生物毒性响应因子Tri和沉积物背景参考值CRi，国内外许多学者作了相关研究，并根据具体情况确定合适的指标分类等级。
对于Tri的选择, 刘文新等[1]结合乐安江重金属污染特征,设定6种重金属Tri的数值顺序：Cd(30) > As(10) > Cu = Pb(5) > Cr(2) > Zn(1)。俄国Dauvalter等[2]在对Kola半岛周围湖泊沉积物的研究中确定的Tri为,
, ,。
对于背景值的选择,Dauvalter等将14世纪前工业时代36～37cm深度沉淀物中的重金属浓度作为本底值(测定时取的是表层1cm的沉淀物),他们根据Hakanson的研究确定了潜在生态风险评价指标与分级关系,见表1.1。
表1.1潜在生态风险评价指标与分级关系
2 微生物淋滤技术的基本理论
① 生物淋滤原理
目前可用来进行生物淋滤的细菌有硫杆菌属(Thiobacillus)、铁氧化钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、酸菌属(Acidianus)、嗜酸菌属(Acidiphilium)以及其它与硫杆菌联合生长的兼性嗜酸异养菌。其中,应用最广泛的是氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferroox idans) , 其次是氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans) 和铁氧化钩端螺旋菌(Leptospirillum ferrooxidans)。
一般认为氧化亚铁硫杆菌的溶出污泥中重金属有两种作用机理:
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[6] 陈程，陈明，环境重金属污染的危害与修复.业务探讨：55.
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[关键词] 重金属污染 土壤 水 防治
[中图分类号] X52 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2013）08-0230-01
重金属对水体及土壤的污染形势是很严峻的，据资料显示，每年我国有1200万吨粮食收到不同程度的不同重金属的污染，直接经济损失超过200亿元，每年能多养活4000万人，并且这一数字还在逐年增长，这些污染大都是由于土壤或灌溉用水受重金属污染而造成，重金属污染有着较强的不可预见性，因此对其防治有很大的困难，而预防才是王道。
一、重金属的来源及其种类
1.重金属的来源
重金属的主要来源还是工业污染，当然，或多或少也有来自交通以及我们生活垃圾的污染，在工业污染中，来自化工行业的污染占了相当大的比例，其次就是发电厂、钢铁厂，最常见的就是工业中的三废：废水、废弃、废渣，三废当中含有大量的重金属及其化合物，不经处理便直接排放，直接导致水资源和土壤污染，当人们用了这种被污染的水去灌溉庄稼，在被污染的土地上种庄稼，就会严重影响庄稼的收成，重金属也就随植物链传到人类，对人们的健康造成了严重的影响[1]。近几年，有环保学者提出：中国的化工企业的工艺、设备、技术研发较落后，是造成污染严重的主要原因，而人为的环保意识以及地方保护环保意识的淡薄，加剧了污染，强化治理迫在眉睫。生产企业应放眼未来，倡导环保，化工生产过程尽量使用少污染和无污染的原材料。
2.重金属的分类
2.1汞污染
汞是一种唯一的在常温下为液态的金属，在自然界中普遍存在，一般动物植物中都含有微量的汞，因此我们的食物中，都有微量的汞存在，可以通过排泄、毛发等代谢，不影响健康。
但是，随着工农业的迅速发展，目前国内对汞的需求量还是很高的，问题在于这些重金属用完之后生成的其氧化物或杂质如何处理，过量的汞如何处理，这些都是问题的关键之处，据调查，每年因汞中毒而死亡的人数并不在少数，如何防范含汞废水进入农业用水系统，已经迫在眉睫，是我们不得不去面对的问题。
2.3铅污染
铅是一种柔软的白色金属，是我国最早发现的元素之一，很容易生锈，但不失光泽，铅在工业中最重要的用途就是制造蓄电池，因此，水资源和土壤中铅污染的主要来源就是人们对废弃蓄电池的随意丢弃，而铅的化合物，常被用于合成五彩缤纷的颜料，在铅的众多化合物中，最重要的就是四乙基铅，常用于汽油防爆剂，铅的毒性随量而增大，其主要是通过人的皮肤接触，或者是消化道、呼吸道等进入人体器官，铅含量多者可引起器官病变，铅的主要毒性表现在贫血，神经受到损伤或者造成肾功能不全，生活中的铅给我们带来了无限的色彩和快乐，但是食物中的铅却能给人带来痛苦。
二、重金属对水体及土壤污染现状
1.重金属对水体污染现状
水体中重金属污染物的来源十分广泛，最主要的是工矿企业排放的废物和污水。由于这些工厂排放的污染物数量大，分布范围广，因而受污染的区域很大，较难控制，危害严重[2]。重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害。在我国，最近的一起重金属污染事件是2011年3月中旬，浙江台州市路桥区峰江街道，一座建在居民区中央的“台州市速起蓄电池有限公司” 引起168名居民血铅超标，是近几年来浙江发生的最严重的一次重金属污染事件，其原因就是电池公司将含有大量铅的废水排入河渠，渗入地下，居民喝了地下水之后铅严重超标，而作为最大的洋垃圾市场，台州市每年从垃圾中拆解的价值高达200亿人民币，但是拆解之后的剩余物却随意丢弃，丢弃的重金属垃圾对空气和水资源造成了严重的污染。目前，我国的重金属对水体的污染正在逐年加剧，如若不采取措施，不过十几年的时间，我们将生活在一个被重金属污染的世界，想治理都治理不完。
二、重金属对水体污染的防治措施
1.加快含重金属废水废气治理
废水和废气是化工行业最普遍的污染物，也是和人类息息相关的一些污染，针对这些废水和废气，怎么处理成为了一个棘手的问题，对于废水的处理，目前，有三种最为让人接受的方法，物理处理法，即利用污染物的物化性质来除掉废水中的污染物，化学处理法，是指利用化学反应原理处理或回收废水中的溶解物或胶体中的物质，包括中和，氧化，还原絮凝法。最后一种方法是生化处理法，这种方法是指利用微生物在废水中对有机物进行氧化分解的新陈代谢过程，包括活性污泥法，生物滤池，氧化塘等方法。
2.强化含重金属固体废物污染防治
固体废弃物是化工三废中种类最多数量最大的一种污染物，其每年排出的数量有数亿吨，破坏了植被，排入水源，对农业用水造成了严重的污染，进一步转化就会进入大气，化工废渣的种类繁多，成分复杂，处理方法并不像废水废气那样有成套的系统和装置。而是根据其化学组成选用不同的方法，对于有机化工废物的处理，目前，采用较多的方法有热分解法，焚烧法和再生利用法，近几年发展最受欢迎的是再生利用法，将废物经过多次的回收利用，将其中有用成分提取出来，加工成其他产品。其次就是对无极废物的处理，其主要方法有3种，分别是可以作为二次原料资源，或者是提取其中的有用成分用于农业生产，对那些没有什么利用价值或者已经提取有用成分的部分废物，可以再加工为建筑材料。
三、结论
目前，我国重金属对水体污染已经相当严重了，尤其是化工行业，是最主要的重金属污染源中，如若不及时治理，将对国民经济造成严重损失，对人们的身心健康造成巨大的伤害，因此，解决重金属污染问题已经迫在眉睫。
参考文献
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[2] 李振. 浅谈重金属水污染现状及监测进展. 企业论道.
【关键词】农田；重金属污染；生物修复
0 前言
近年来，我国食品安全形式非常严峻，有一部分原因就是农田遭到污染，尤其是重金属污染。据报道，目前我国受砷、铬、铅等重金属污染的耕地而积近2000万平方千米，约占总耕地而积的20%；其中工业“三废”污染耕地1000万平方千米，污水灌溉达330多万平方千米。重金属不能被土壤微生物所分解，易在土壤中蓄积或转化为毒性更大的化合物。土壤重金属污染的特点为长期累积效应、隐蔽性、不可逆性和一定的交互作用。土壤受重金属污染后，影响农作物并通过食物链等影响人体健康，造成中毒危害。另据国土资源部的最新调查显示：每年我国约有1200万吨粮食被重金属所污染，这些粮食足够养活4000万左右的人口，并且这种污染问题日益严重。因此，对农田重金属污染的治理显得尤为迫切。当前，土壤重金属污染的治理方法主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、以及生物修复方法。本文将重点介绍生物修复法在农田重金属污染治理中的研究进展，同时对生物修复法治理农田重金属污染的研究前景进行展望。
1 简介
生物修复法是指利用生物的生命代谢活动降低环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害，从而使污染的土壤局部地或完全地恢复到原始状态。其优点有：成本低、不破坏土壤生态环境、可以回收再利用贵金属、造成二次污染机会较少。缺点有：周期长、一种植物一般只能提取一种或者几种重金属、而植物固定只是将重金属暂时固定，如果土壤环境发生变化，重金属的毒性作用还有可能再次出现[1]。
2 生物修复法的分类
生物修复作用治理农田重金属污染方法可以分为动物修复法、植物修复法以及微生物修复法。它们有着不同的优缺点。因此，在利用生物技术处理重金属污染时，要结合当地实际，因地制宜，才能达到预期效果。
2.1 动物修复
动物修复是指土壤动物群通过直接的吸收、转化和分解或间接的改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长等作用而修复土壤污染的过程。有关动物修复的研究报道较少，主要集中在有机物和农药污染土壤的修复（如利用蚯蚓等修复）和富营养化水体的修复（如利用滤食性贝类、棘皮动物、河蟹等修复），对重金属污染土壤的动物修复机理仍处于探索阶段[2]。
2.2 微生物修复
利用土壤微生物的蓄积和降解作用来治理土壤重金属污染是一种高效的途径。国内外许多研究己证明，菌根在修复遭受重金属污染的土壤方面发挥着特殊的作用，他们减轻了植物在重金属污染的土壤中的受害程度[3]。
土壤重金属污染的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[4]。利用微生物（藻类、细菌和酵母等）来减轻或消除重金属污染，虽然微生物不能降解和破坏重金属，但是可以通过改变它们的物理或化学特性而影响金属在环境中的迁移和转化。其修复机理包括表面生物大分子吸收转运、细胞代谢、空泡吞饮、生物吸附和氧化还原反应等。微生物对上壤中重金属活性的影响主要体现在以下几个方面：①溶解和沉淀作用；②生物吸附和富集作用；③氧化还原作用。微生物修复技术种类繁多，可进行异位修复、原位修复以及原位/异位联合修复。其中，原位修复操作简单，对原有的土壤环境破坏程度低。微生物修复受各种环境因素的影响较大，氧气、pH、温度、水分等均可影响微生物活性进而影响修复效果，其田间试验效果不是非常理想。因此，为降解菌提供适宜条件以促进其生长繁殖至关重要，这也是今后研究的重点。
2.3 植物修复
植物修复技术是指通过植物自身及共存微生物体系，修复和消除由无机废弃物和有机毒物造成的土壤环境污染的一种技术。
我国野生植物资源丰富，生长在天然的污染环境中的耐重金属植物和野生超积累植物数不胜数。因此开发与利用这些野生植物资源对植物修复的意义十分重大。有关资料表明，大量植物对重金属Cr，Cd，Co，Pb，Ni，Cu，Zn等有很强的吸收积累能力。比如国内有人利用白菜修复重金属污染土壤，如丛孚奇等将白菜用于钥矿区重金属污染土壤的修复研究，结果表明磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液能显著提高白菜的地上部富集土壤中重金属元素的能力。李玉双[5]等以沈阳张士灌区重金属污染上壤为修复对象，采用盆栽试验，研究了乙二胺四乙酸（EDTA）对白菜富集重金属及其生长状况的影响。结果表明，EDTA能够提高白菜对上壤中Cu，Cd，Pd 和Zn的植物提取效率。
但是，由于超富集植物一般只能积累某些重金属元素，植物物种的选取受到不同地理气候条件的限制，同时富集植物和超富集植物生物量一般较少，生长速度慢，积累效率低。所以，利用野生抗性植物进行重金属污染土壤的治理还未取得理想结果。这就需要相关科研人员做进一步深入的研究，以求早日获得生长周期短，能吸附多种重金属，积累效率高的重金属富集吸收植物。
2.4 综合修复技术
由于每个地区的污染物来源不同造成各地污染情况有很大的差异。只用一种修复技术往很难达到目标。因此，开发复合修复方法成为土壤重金属污染修复的主要研究方向[6]。现今开始投入应用的复合修复技术的主要类型有动物/植物联合修复、化学/物化一生物联合修复以及植物/微生物联合修复。
3 展望
生物修复技术治理重金属污染土壤以其低成本、高效率、适用范围广和无二次污染等优点已成为重金属污染农田土壤治理中的一个全新研究领域和国内外有关学者研究的热点之一。但是由于其起步晚，难度大，其大部分研究还处于实验室阶段，尚不能有效地应用于重金属农田污染的治理中去，但随着不同学科（遗传学、土壤学、生态学、化学、生理学、环境保护学和生物工程）的相互配合。我们相信该技术会日趋成熟，并且为重金属污染农田的治理贡献出巨大的力量。
【参考文献】
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关键词：环境监测；重金属元素；取样；分析方法
中图分类号： X830.2 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-79-2
引言
随着我国绿色发展理念的深化，重金属污染防治工作越来越受到重视，防治重金属污染成为我国重要的环保工作之一。为了从根本上减少重金属污染给人民生活带来的种种危害，对环境监测中的重金属元素进行分析，是解决重金属污染的首要任务。本文将对污染源及危害进行概述，然后对重金属分析方法及注意事项进行论述。希望本文的探讨能给监测工作者带来一定的借鉴作用，使重金属元素的检测工作更加高效进行。
1 重金属污染源头
无论作为化学元素本身，还是作为化工原料来讲，重金属元素都具备毒性。随着工业的发展，重金属广泛应用于各个生产领域，造成了城乡重金属污染的主要源头。工业方面，煤矿运输中的扬尘，煤矿以及化工产品的燃烧，钢材的冶炼等环节会产生有毒重金属。接着有毒金属物质，随着大气的流动，排放到空气中，造成空气污染。另外，工业生产会留下大量工业废水，未经检验合格的污水任意排放到周围的水源中，造成周围的水体污染。农业方面，化学肥料的使用使有毒的重金属离子残留在土壤中，经过时间的积累土地质量越来越差，对农业产量和质量造成巨大的影响。人民生活方面，电池等化工废弃物被人为丢弃，没有经过处理的重金属渗入地下，其中的重金属离子同样给环境造成污染。交通方面，尤其是繁华地带，交通事故引起的汽油泄露、汽车焚烧等后果也成为重金属离子流入大气的主要途径。因此，工业、农业、交通、人民生活等方面是重金属污染的主要源头，这也是环境监测的主要方向[1]。
2 重金属污染危害
重金属污染会很大程度上造成空气、水体、土壤等污染，与人民的生活息息相关，可见，重金属的污染危害直击人类。当重金属残留物流入到空气中，空气的流动加大了重金属污染范围，使其波及范围广，危害性大。土壤和水体中的重金属离子在降解上更是存在极大困难。从生物角度讲，食物链的进程中具有富集作用。也就是说，有害物质经过食物链的层层递进集中进入人体内导致各类疾病引发。在我国，地区性重金属中毒的例子比比皆是，重金属的污染具有地域性，采矿业及工业汇集的地方，重金属污染会更加严重，使周围的人民健康带来威胁。地球上一切的生物都离不开空气、水体、土壤。因此，重金属污染不尽快解决，污染速度之快将会给地球带来不可想象的灾难。针对重金属的环境检测分析刻不容缓。
3 重金属分析方法
3.1 分析方法的选择
通过重金属污染的源头与危害分析，重金属元素主要存在于大气、土壤、水源中，所以环境监测中的重金属污染分析主要针对大气、土壤、水源，分别对空气、土壤、水质进行采样分析，根据样品中金属元素浓度和元素间的相互作用来选择分析方法。一般来讲，得到推广应用的有光分析法，电化学分析可以通过使用仪器设备对样品中的重金属元素进行检测。光分析法，原理上是利用紫外线的分光性，通过原子的光谱吸收与荧光反应，辨别重金属物质的分布状况。电化学法，是结合生物分析法在环境监测中使用。为了监测的准确性与便捷性，分析方法的选择要根据样品中重金属含量以及分析指标进行选择。
3.2 样品制备
环境污染特e是水体、土壤污染问题越加突出，加强重金属污染的鉴别，需要采集具有良好代表性的样品。样品制备主要包括对污染固体和水体的取样。比如，垃圾的焚烧物、含铅汽油、轮胎焚烧残留物、工厂附近的废水和家用废弃电池都是可进行采集的样品。根据污染源特性，利用合适的采样工具，进行不同深度的样品制备。在采集之前，需要分析测定污染体的酸碱度，重金属离子的含量。金属污染物样品的制备是对样品进行预处理的前提，直接影响仪器的分析结果、监测结果的准确度。在环境检测中，重金属的含量比较低，如果制备样品时没有注意规范操作，制备样品混入其他物质，增加了分析结果的干扰项。样品制备还需要采集有代表性的样品，制备环节需谨慎操作[2]。
3.3 液体样品预处理
进行液体的预处理，实质上是对吸附在液体表面的杂志与有机物质等进行处理，目的是消除对分析结果的影响，减少监测误差。在液体样品处理之前，应用洗涤液将预装样品的瓶子进行清洁，然后在弱酸性的溶液中放置十五分钟，用清水冲洗干净后盛装液体样品。处理方法采用化学过滤法，使用孔径为0.45微米的滤纸进行过滤，将酸碱度降低到1到2之间。若使用硝酸溶液，硝酸的加入其溶液的质量比例为1：500，重金属溶液可快速溶解到溶液中。保存后应用氯化酸消解方法进行试验。采用碱性溶液防治样品挥发。消解过程中，用电热板进行加热。消解法被普遍应用在重金属检测试验中，具有方便、高效的特点。
3.4 固体样品预处理
固体进样法是固体预处理中最直接的一个方法，在土壤检测中得到广泛应用。固体进样法是针对固体悬浮液进行取样，即将固体当作液体样品，进行一定的稀释后再详细分析。针对高要求的固体样品，也可以采用特定的预处理。特定的固体样品预处理，包括酸分解进样法、固体悬浮液法、碱熔法等。几个方法中通常以酸解法为先，酸解法无法满足要求时，可采用高温碱熔法。进行高温消解时，可利用高压微波加热，使消解方式更加高效。通常电热板法有一定的局限性，比如由于电热板的加热时间较长，易造成元素的损失与挥发。高R密封加热，能够减少试剂中元素的损耗与挥发性[3]。
3.5 空气样品预处理
在化工与煤矿厂集中地带，周围空气中重金属离子含量较大，便于采样和研究。利用中流量采样器，采集固定污染源排气筒中颗粒物，以此分析其中的重金属含量。在采集过程中注意避免降雨天气，在风向稳定、温度适宜的情况下进行采集。由于空气采样的较难实施，采样人员需要学习有关检测技术规范，正确使用仪器设备。采样后，将样品滤膜用锡箔纸夹好，放在干燥箱内保存，便于日后实验室的分析测试。空气样品的预处理可参照固体样品处理方式。
3.6 污染程度分析
水质和土质的污染受到金属污染实际上是重金属含量的超标，超过的标准越多，污染程度越严重。实际监测中，重金属元素的样品含量分布，可经过多种分析方法体现，进而确定重金属的污染程度。通常可以采用公式法计算，污染程度用单因子指数表示，不同重金属的采样点单因子指数不同，污染程度不同。重金属的实际检测浓度为变量，污染程度与其成正比。该金属元素的背景值为定量，背景值的大小有关采样区域，污染程度与其成反比[4]。
4 结论
重金属污染是对环境造成巨大危害的污染之一。在“十三五”规划中，国家出台了重金属污染综合治相关政策及加强重金属污染防治工作的指导意见，国家的指导与支持使金属元素污染防治工作更加高效。做好环保防治工作，需要在环境检测中加强对重金属元素的分析。本文分析了重金属污染的源头和危害，分别阐述了液体样品和固体样品，制备过程及监测之前进行处理的注意事项。根据分析结果以及重金属污染程度，采取不同的应对防范措施和治理措施。以上针对监测环境中的重金属分析方法的探究，可供监测工作人员参考。除此之外，保护环境是人类共同的责任，在防治工作的顺利开展时，更重要的是，提升企I及民众的环境保护意识。只有这样，重金属污染问题才能得到根本上的解决。保护与治疗应双管齐下，将我国的持续发展战略方针实施到底。
参 考 文 献
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关键词：塌陷区；土壤；重金属；评价
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.119
1 背景概况
随着经济的高速发展，各类含有重金属的污染物通过各种渠道进入土壤中，造成土壤中重金属富集。土壤中重金属会通过各种途径进入大气，水体以及动植物，进而在人体类富集，危害人类健康。随着近年来多地出现重金属污染影响人类健康事件的发生后，重金属问题日益被人们重视。
淮南矿业谢桥煤矿位于安徽省颍上县东北部，谢桥煤矿位于淮南煤田潘谢矿区西部，处于凤台、颍上两县交界，距颍上县城约20公里。并且隶属于安徽省淮南市矿业集团的谢桥矿区共划分为东一、东二、西一、西二四个采煤区，总面积大约为50km2[1]。
由于煤炭的过量开采，导致地面塌陷，从而出现采煤沉陷区这一环境问题。采煤沉陷区形成后，其巨大洼地在下雨积水后，形成了大面积的水域，并且随着时间的推移，水底逐渐长出水草并且产生微生物，由于附近居民在沉陷水域中养殖鱼类，使得之前的陆生环境完全演变为了水生环境。谢桥矿区采煤塌陷水域周边堆积的煤矸石矿山等给水体，给塌陷塘输入了大量的持续性有机污染物、重金属等[2]。随着后期煤炭开采规模的不断增加，沉陷区水域面积不断扩展，水体水质受到严重影响，渔牧业等也会受到影响，严重制约了当地经济水平和养殖业的发展[3]。
2 材料与方法
2.1 研究区域概况
研究区域位于安徽省淮南市谢桥矿区，谢桥沉陷水域主要分为西北沉陷水域和东南沉陷水域。所选择的土壤采样点位于沉陷水域的两侧，塌陷水域北侧依次分布5个采样点，南侧接近村庄和河流布设2个采样点（如图所示）。每个采样点采取1个表层土壤样品，土壤深度为0～20cm。
2.2 样品分析测定
将土壤样品烘干研磨过0.149mm尼龙筛，称取0.5g样品置于聚四氟乙烯坩埚中，用去离子水润湿样品，然后加入10ml 浓盐酸；在电热板上低温消解蒸发至剩5ml左右，加入15ml 浓硝酸；接着加热使液体蒸发至粘稠状，然后加入10ml氢氟酸继续加热；坩埚中溶液快干时，加入5ml的高氯酸，继续消解至冒白烟，残渣呈现均匀的浅色取下坩埚，加入1ml（1+1）硝酸，加热溶解残渣，至溶液完全澄清，转入50ml容量瓶中，定容，过滤，上原子吸收分光光度计检测。
2.3 污染评价方法
评价方法采用指数法，分别求出各重金属离子的单因子指数和区域土壤重金属的综合污染指数，对谢桥区塌陷水域各采样点的土壤中重金属污染现状进行评价分析。
（1）单因子指数法：国内外常用的评价方法之一，是用区域某污染物的实测值与土壤背景值进行相比，用比值表示该区域内此项污染物受污染的程度。
Pi=Ci/Si
式中：Pi为土壤中污染物i的环境质量指数；Ci为土壤中污染物i的实测浓度（mg/kg）；Si为该区域土壤中污染物i的环境背景值（mg/kg）。
（2）综合指数法：采用内梅罗污染指数法计算其综合污染指数
式中：PN 为内梅罗污染综合指数；maxPi为各项污染物中污染指数最大值；为各项污染物污染指数平均值。
根据单因子指数法和内梅罗综合污染指数法，可以将土壤重金属污染等级分为5个污染级别。
3 实验结果与讨论
3.1 土壤重金属检测结果
采样点土壤中重金属含量如下图所示：
由表2可知，1号采样点处各项理化性质含量均较高，主要原因可能是因为其距离河流较近，河流的汇入给塌陷区土壤带来大量的污染物质。由上面三个折线图可知，Hg、Cu、Pb、Ni、Zn和Fe在各点位土壤中分布较为均匀；Cd、Cr在各点位土壤中分布变化较大；4号采样点出Cd含量比其他点位高，可能与该处点源污染有关。谢桥区土壤中不同重金属平均污染程度为：Cd
3.2 谢桥塌陷区土壤重金属污染评价
参照1997年杨晓勇等人对淮南市土壤重金属背景值的研究结果，分别计算淮南谢桥塌陷区土壤重金属单因子污染指数和综合污染指数[6]。
从单因子指数结果可知，研究地区土壤的重金属污染以Zn最为突出，7个采样点处污染以达到严重污染；4号采样点土壤中Cd也达到严重污染，5号点土壤中Cd指数也大于2，属于中度污染；并且大部分采样点中的Ni污染均达到轻度污染，其他点属未污染。所有采样点处Cr和Cu的污染指数都小于1，属于未污染，说明塌陷水域附近基本无Cr污染；Hg除了6号点超过1，其他采样点处均未污染；1号点处Pb指数超过1，其他点处土壤均未污染。总结为，谢桥塌陷区土壤重金属污染水平为Zn>Cd>Ni>Pb>Cu>Hg>Cr。
从内梅罗综合指数结果可以看出，谢桥塌陷区土壤各采样点污染程度为：TR004>TR007>TR001>TR005>TR002>TR003>TR006。各点处的综合污染指数均大于3，属于严重污染。因为内梅罗指数法中最大污染因子Zn值较大，故综合指数法夸大了重金属Zn值对土壤的污染。由于内梅罗指数法突出了污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用，此种计算方法对所得结果的影响很大，有些时候可能会存在人为夸大了一些因子的影响作用的情况，同时根据内梅罗指数法计算出来的综合污染指数，只能在一定程度上反映污染的程度而难以反映出污染的质变特征[1]。因此研究中，内梅罗综合指数法存在一定的局限性。
4 结论
（1）谢桥区土壤中不同重金属平均污染程度为：Cd
（2）根据单因子指数法，谢桥塌陷区土壤重金属污染水平为Zn>Cd>Ni>Pb>Cu>Hg>Cr，以Zn污染较为突出。内梅罗指数法显示，谢桥塌陷区土壤各采样点污染程度为：TR004>TR007>TR001>TR005>TR002>TR003>TR006，并且内梅罗指数法在本项研究中适用性较低。
参考文献：
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关键词重金属污染；生物修复技术；起源；原理
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0028-01
重金属污染主要是指由重金属或着其化合物造成的环境污染。重金属污染与其他有机化合物的污染有所不同。不少有机化合物可以利用自然界本身的物理、化学或生物的净化特点，使其害性成分降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。所以，重金属污染的物的降解和修复问题已经成为环境研究领域的重要课题。近几十年来，生物修复技术作为新型的重金属治理技术，越来越被广泛的应用于实践当中。
1重金属污染生物修复技术的起源与发展
作为一种新型的技术，生物修复技术大概出现在80年代，刚开始一般应用于清除和治理环境污染的生物工程技术，它的原理就是通过生物本身具有的能够分解有害物质的能力，来分解污染环境的有害物质，例如土壤中的污染物，并且还会通过增加通气效率、补充营养、投加优良菌种以及改善环境条件等方式来提高微生物的代谢作用和降解活性的水平，以便利于促进对污染物的降解速度，最终可以完成对污染环境治理的任务。在刚开始的时候，这种技术主要被应用在环境中石油烃污染的治理，并且结果也很完美。实践结果表明，生物修复技术是实用的、有用的以及优越的。此后，该技术也被不断的广泛的使用在对环境中其他污染类型的治理。在美国，他们的很多州对生物修复技术也抱有浓厚的兴趣，认为这种技术使用价值也是非常大的，例如在新泽西州、威斯康星州规定将该技术列为净化受储油罐泄漏污染土壤治理的常用方法之一。在研究领域中，这种技术最成功的例子是Jon E. Llidstrom等人在1990年夏到1991年，被应用在投加营养和高效降解菌对阿拉斯加Exxon Valdez王子海湾由于油轮泄漏造成的污染进行的处理，并且取得了非常显著的效果，使得近百公里海岸的环境质量得以改善。
2重金属污染生物修复技术的基本原理
随着人们对环境的保护意识越来越强烈，一些相关工作者开始研究在不破坏土壤生态环境的条件下来治理重金属污染土壤的新方法。在现在使用的土壤重金属污染治理技术中，生物修复技术被认为是生命力最旺盛的，应用也是最广泛的。它的基本原理主要是利用土壤中天然的微生物资源或者人为投加目的菌株到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质，使土壤恢复其天然功能。
3土壤中重金属污染生物修复技术
1）植物修复。所谓的植物修复技术是在植物忍耐、超量积累或者某些化学元素的理论基础上，利用植物以及其共存微生物清除环境污染物的能力，发展起来的一种环境污染治理技术。植物修复技术作为一种新型的应用技术，从广义上讲，它包含了利用植物修复重金属污染的土壤、利用植物净化空气、利用植物清除放射性核素以及利用植物和它的根系微生物共同作用净化土壤有机污染物四个方面的内容。而狭义上讲，植物修复技术就是利用植物清除污染土壤的重金属。一般来说植物修复技术可以划分为植物提取法、植物挥发法、植物根系过滤法和植物固化稳定化法。
2）微生物修复。微生物修复技术具体表现在微生物对土壤中重金属活性的影响，主要包括生物吸附和生物转化两个方面的内容。微生物可以利用有效的营养和能源，在土壤滤沥过程中通过分泌有机酸络合并溶解重金属。微生物可以利用多种代谢活动直接或间接的对重金属进行溶解。微生物代谢活动可以生成像甲酸、乙酸、丁酸等多种低分子量的有机酸。微生物对重金属的生物转化和氧化还原，可以使土壤中的重金属形成的不易迁移的高价离子化合物转化为易迁移的低价离子化合物。微生物修复技术主要包括原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。其中，原位修复技术是在不破坏土壤结构的基础上形成的微生物修复技术，主要分为投菌法、生物培养法和生物通气法。异位修复技术在治理污染土壤时，需要大面积的对污染土壤进行扰动，其主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。
3）动物修复。动物修复技术是指利用一些低等动物如蚯蚓、鼠类等，在土壤具有吸收重金属的特性发展起来的技术。通过对它们的利用，可以在一定程度上减少重金属的污染，达到治理重金属对土壤污染的目的。如在pb污染比较要种的地区，在土壤中投放大量的蚯蚓，通过电激、清水等方法驱出蚯蚓集中处理，对Pb污染的土壤具有一定的治理效果。
4水体中重金属污染生物修复技术
1）植物修复。水体中植物修复技术是通过植物的吸收和代谢功能将环境介质中的有毒有害污染物进行分解、富集和稳定的过程。人们也可以利用藻类对重金属的吸收以及对重金属的耐受机理，使用藻类生物修复重金属污染水体。
2）微生物修复。所谓的微生物修复技术就是通过培育的生物或者培养、接种的微生物，利用它们对水中污染物进行转移、转化及降解作用，使水体得到恢复。微生物修复技术在处理污水、废水方面已经有近百年的历史，它是在以人为的条件为前提的条件下，利用自然环境中生存繁衍的微生物或人为投加的特效微生物的生命代谢活动，来分解污染物，达到修复受污染的环境的目的。
3）动物修复。在水体中，通过添加肉食性鱼类，或减少浮游生物食性鱼类使浮游动物生物量增加的方法，即动物操纵修复技术来控制蓝藻、绿藻的生长。可以利用滤食性动物和腐食性动物的摄食习性来有效降低养殖对水体环境造成的负面影响。
5总结
根据上文的叙述我们可以了解到，不管是水体中重金属的污染，还是土壤中重金属的污染，一般都可以通过植物修复、动物修复、微生物修复这三种生物修复技术来治理因重金属污染的环境。当然针相应的具体内容会有所不同，我们在使用生物修复技术来治理环境的时候应该结合当时环境来选择合适的修复技术与方法，即“因地制宜”。我相信只要我们采用的方法得当，治理的及时，我们所生活的环境就会更加美好。
参考文献
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[2]吴瑞娟，金卫根，邱峰芳.土壤重金属污染的生物修复[J].安徽农业科学，2008（07）.
[3]张贵龙，任天志，郝桂娟，高文永，刘青丽，鞠占杰.生物修复重金属污染土壤的研究进展[J].化工环保，2007（04）.
【关键词】土壤；重金属；评价
土壤是生物与人类赖以生存的物质基础。作为有再生作用的自然资源，土壤在维护农业生态系统的平衡方面具有重要意义[1]。随着工业的迅猛发展、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的不断增加，土壤重金属污染日益严重。重金属污染物在土壤中具有移动性差、滞留时间长、不易被微生物降解、毒性强和积累效应等特征，对农作物的生长、产量及品质都有较大影响，并通过食物链影响着人类健康，土壤一旦受到重金属污染，要消除是一件极其不容易的事。因此，调查和评价土壤环境中重金属污染程度，对摸清土壤环境质量、加强土壤污染的综合防治、保障人类健康等具有十分重要的现实意义[2]。
1 研究概述
1.1 重金属及镉危害
重金属指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以，将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、福、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钻、镍、锡、钒等污染物[3]。
在自然界中主要成硫镉矿而存在；也有小量存在于锌矿中，所以也是锌矿冶炼时的副产品。镉的主要矿物有硫镉矿（Cds），贮存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中。镉的世界储量估计为 900万吨。
镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的，主要通过食物、水和空气而进入体内蓄积下来。镉的吸收和代谢镉的烟雾和灰尘可经呼吸道吸入。肺内镉的吸收量约占总进入量的25～40%。每日吸20支香烟，可吸入镉2～4ug。镉经消化道的吸收率，与镉化合物的种类、摄入量及是否共同摄入其它金属有关。例如钙、铁摄入量低时，镉吸收可明显增加，而摄入锌时，镉的吸收可被抑制。吸收入血液的镉，主要与红细胞结合。肝脏和肾脏是体内贮存镉的两大器官，两者所含的镉约占体内镉总量的60%。据估计，40～60岁的正常人，体内含镉总量约30mg，其中10mg存于肾，4mg存于肝，其余分布于肺、胰、甲状腺、、毛发等处。器官组织中镉的含量，可因地区、环境污染情况的不同而有很大差异，并随年龄的增加而增加。进入体内的镉主要通过肾脏经尿排出，但也有相当数量由肝脏经胆汁随粪便排出。镉的排出速度很慢，人肾皮质镉的生物学半衰期是10～30年。
1.2 研究区概况
通化市旅游资源丰富。列为国家重点文化保护单位的有集安市的“洞沟古墓群” 和“丸都山城”，省级重点文物保护单位有集安市内的“国内城”、“霸王朝山城”和“长川壁画墓”等。“洞沟古墓群”有高句丽古墓1万多座，最早的有2000多年历史，最大的“将军坟”被称为“东方金字塔”。高句丽遗址现已被联合国教科文组织列为世界文化遗产[4]。
2 材料与方法
2.1 数据处理
选取通化市作为研究对象，根据通化市工作区范围为北纬40°40' -- 42°东经125°30' -- 126°，对通化市镉元素网格化数据图进行处理，得出通化市工作区镉元素网格化数据图见表1
126000′
2.2 评价标准
该研究以国家《土壤环境质量标准》（GB15618-95）二级标准作为评价标准，分析评价吉林省通化市工作区土壤中镉（Cd）重金属的污染现状 mg/kg。
2.3 评价方法
单因子指数质量模型
单因子质量指数[5]是以土壤污染物的实测浓度与评价标准之比计算出的土壤环境质量污染指数，即式中，Pi为土壤中污染物i的环境质量指数； Ci为污染物i的实测浓度； Si为污染物i的评价标准。具体分级评价指标为：若Pi≤0.7，土壤环境质量处于清洁安全状态； 0.71.0，表明土壤重金属含量超标污染，对作物的生长发育有影响，进而会通过食物链影响人体的健康。1.0
3 结果和讨论
3.1 结果
3.1.1 根据单因子指数质量模型
根据单因子指数方法，得到数据见表二
表二 吉林通化市工作区镉（Cd）重金属污染评价结果
3.1.2 讨论
从表三可以计算出，吉林省通化市工作区44.4%的土壤单因子污染指数未超过0.7，表明土壤环境质量处于清洁安全状态； 34.8%的土壤单因子污染指数超过0.7，但未超过1.0，表明土壤重金属含量没有超标污染，土壤环境质量尚清洁，但土壤重金属污染已处于安全警戒状态；。15.2%的土壤单因子污染指数超过1.0，但未超过2.0，属轻度污染；5.56%的土壤单因子污染指数超过3.0，属重度污染。
总体上说吉林省通化市工作区土壤极大部分处于清洁安全状态，只有极少一部分出现了污染状况，尤其是偏中部地区，污染情况比较严重，应该对这部分地区予以重视，加强对该地区的土壤环境污染的治理工作。
在利用单因子指数质量模型对土壤重金属污染评价时，评价方法简单，能够简单的表现出重金属超过标准值的程度，可以给该地区重金属污染防治和可持续利用提供一定的科学依据。
4 通化土壤镉污染的防治展望
土壤受污染后， 蓄积在土壤中的有害物质能迁移到水、空气和植物中， 最终进入人体。土壤污染一旦形成， 就会造成长远的影响， 而且难以消除。因此， 我们应以“预防为主”， 积极做好土壤的保护工作[7]。
土壤污染主要来自采矿、熔炼、镀锌等工业生产和 大气中含镉粉尘的沉降。因此，要减轻镉对环境的污染， 人类首先应采取的行动是对能带来的镉污染的工业生产 采取预防措施或减少这类生产活动。 由于镉对动植物都有 很强的毒性，且易通过食物链进入人体，因此受严重镉污 染的土好弃之不用，但对中轻度污染的土壤，根据镉在土 壤中的特性， 采取适当的措施是完全可以减轻甚至消除其 毒害的。 近年来国内外采用的土壤重金属污染治理方法按 治理方式、工程措施、改良措施、农业措施及生物措施[8]。
4.1 工程措施 翻耕、客土与换土 翻耕就是把污染重的表层翻到下层，而把污染轻 下层 翻为表层。很显然，如果底层的污染同样较严重翻耕是不会 有什么效果的。客土是指在污染土壤上覆盖一层净土，换 土则是先将受污染的表土挖走， 然后再填入同等厚度的新 土。无论是翻耕、还是客土或换土，都必须要掌握好土层 厚度，处理土层太厚，工作量太大，劳民伤财；处理土层 太薄，效果不佳，通常以处理 30cm 深的土层为宜。一般 来说， 3 种方法以换土效果最好， 这 但采用换土措施会带 来如何处置被挖掘的受污染土壤的问题，处理不好，就很 可能导致二次污染， 由于这类物理措施都需要大量的人力 物力，通常它们只用于污染较重的土壤。
4.2 改良措施
4.2.1 提高土壤 PH 镉的活性明显受深液酸度的影响，PH 越高，其活性 越弱，当土壤 PH 达 7 时，有效镉的浸出率就降到 5%左 右。因此，在受镉污染的土壤中施用石灰性物质，如氢氧 化钙、碳酸钙、硅酸钙等来提高土壤 PH，即可有效地降 低镉的活性，石灰、硼泥、硫酸锌、过磷酸、氮肥 5 种 Cd 良剂中，以石灰效果最好。
4.2.2 调节土壤 Eh 旱改水或淹水栽培是降低土 Eh，使土壤处于还原状 态的有效措施， 从而保证镉变成无机盐沉淀和低有效性状 态。当然，含硫少的酸性土壤，施用石灰硫黄合剂，既可 降低土壤酸度，又可保证在还原条件下产生更多的 S—来 生成 CdS 沉淀。
4.3 农业措施
4.3.1 增施有机肥 土壤有机质对镉等多种重金属都有不同程度的吸附 作用，有机质增加可提高土抗重金属污染的能力。因此， 施用有机肥，一方面能提高土壤肥力，改良土壤性状。另 一方面又可较好地减轻镉的生物毒性。但有些有机肥，如 垃圾堆肥，本身就含有一定量的重金属，施入土壤可能反 而会使植物体内的金属含量增加，这时可在肥料中拌施碳酸钙以降低其活性。
4.3.2 选择合适形态的化肥 肥料的不同形态对土壤镉溶解度的影响，特别是在 根际土溶解度，产生明显差异。我们可以利用这种差异， 减少镉对植物体的污染， 而且化肥是现代农作物种植业不 可缺少的， 只要选购合适形态的化肥用于污染土壤便能实 现污染治理，因此比较经济易行。
4.3.3 选种抗污染农作物品种 改种吸收污染物少或食手部位污染物累积少的作 物。研究表明：菠菜、小麦、大豆吸镉量多，不宜种植； 而玉米、 水稻吸镉较少。 在中、 轻度重金属污染的土壤上， 不种叶菜、块根类蔬菜而改种瓜果蔬菜或果树等，能有效 地降低农产品的重金属浓度。
4.4 生物措施
4.5 其他措施 参考文献：
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[2] 孟宪丽. GIS支持下的吉林省黑土区土壤重金属污染评价研究[A]东北师范大学2008.6.1
[3] 郑喜珅； 鲁安怀； 高翔； 赵谨； 郑德圣 土壤中重金属污染现状与防治方法 [J] 土壤与环境2002，11（1），79-84
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