重金屬污染的空間分布規(guī)律研究現(xiàn)狀分析

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

重金屬污染的空間分布規(guī)律研究現(xiàn)狀分析

宋岳庭任琴

(成都理工大學(xué)四川成都610059)

我國(guó)在土壤重金屬污染及評(píng)價(jià)方面已經(jīng)做了大量的研究,但從對(duì)土壤重金屬的空間分布規(guī)律、來(lái)源特征及累積趨勢(shì)的研究來(lái)看,總體上還較為薄弱。由于土壤重金屬污染是一個(gè)長(zhǎng)期逐步積累的動(dòng)態(tài)過(guò)程,重金屬污染受土壤母質(zhì)和人為活動(dòng)等多方面因素的影響,如何能夠較準(zhǔn)確地探明土壤重金屬的含量狀況、分布特征及污染來(lái)源,預(yù)測(cè)其富集趨勢(shì),成為了土壤重金屬污染研究急待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

一、研究意義

土壤重金屬污染，是指由于人類活動(dòng)將重金屬帶入到土壤中，致使土壤中重金屬元素的含量超過(guò)背景值，并可能造成現(xiàn)存的或潛在的土壤質(zhì)量退化，生態(tài)與環(huán)境惡化的現(xiàn)象。眾所周知，土壤中的重金屬對(duì)于植物來(lái)說(shuō)是一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)橹参镌谖账值耐瑫r(shí)，通過(guò)蒸騰作用會(huì)把重金屬富集在植物體中，而通過(guò)化學(xué)鏈，生物鏈，重金屬最終會(huì)進(jìn)入人體，危害健康。

國(guó)內(nèi)的某些工業(yè)城市礦山開采、冶煉、橡膠生產(chǎn)、染料、印刷、陶瓷十分發(fā)達(dá)，這些行業(yè)會(huì)造成土壤的重金屬富集，土壤重金屬空間格局的研究有利于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的合理布局，降低土壤重金屬通過(guò)食物鏈進(jìn)入動(dòng)物圈和人類的危害。分析土壤重金屬的污染現(xiàn)狀及其空間變異規(guī)律，對(duì)土壤重金屬污染所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)預(yù)警，對(duì)于德州市慶云縣的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提，具有重要的理論和實(shí)踐意義。

二、重金屬污染特點(diǎn)

土壤重金屬污染(heavy metal pollution of the soil)是指由于人類活動(dòng)，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過(guò)背景值的現(xiàn)象。主要來(lái)自農(nóng)藥、廢水、污泥和大氣沉降等。過(guò)量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營(yíng)養(yǎng)失調(diào)。重金屬污染物在土壤中移動(dòng)性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體后，潛在危害極大[1]。

鎘可造成公害病骨痛病。鎘對(duì)土壤的污染﹐主要通過(guò)兩種形式﹐一是工業(yè)廢氣中的鎘隨風(fēng)向四周擴(kuò)散﹐經(jīng)自然沉降﹐蓄積于工廠周圍土壤中﹐另一種方式是含鎘工業(yè)廢水灌溉農(nóng)田﹐使土壤受到鎘的污染環(huán)境受到鎘污染后，鎘可在生物體內(nèi)富集，通過(guò)食物鏈富集在其它生物休內(nèi)，進(jìn)而通過(guò)食物、水、吸煙或其他途徑，進(jìn)入人體，當(dāng)鎘的濃度達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)發(fā)生鎘中毒。

每公斤土壤含鎘量為 0.01—2毫克，平均值每公斤為0.35毫克[1]。煉鋁廠附近及其下風(fēng)向地區(qū)土壤中含鎘濃度很高，造成土地荒廢。含鎘廢渣堆積，使鎘的化合物進(jìn)入土壤和水體。磷肥的施用面廣而且量大，所以，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，土壤、作物和食品中來(lái)自磷肥和某些農(nóng)藥的鎘，可能會(huì)超過(guò)來(lái)自其他污染源的鎘。通過(guò)動(dòng)態(tài)淋溶實(shí)驗(yàn)，研究了外源可溶性重金屬鎘(Cd)在土壤中的遷移，結(jié)果表明81.3%的外源Cd吸附在0-10cm土層[2]。

鋅污染主要污染源有鋅礦開采、冶煉加工、機(jī)械制造以及鍍鋅、儀器儀表、有機(jī)會(huì)合成和造紙等工業(yè)的排放。汽車輪胎磨損以及煤燃燒產(chǎn)生的粉塵、煙塵中均含有鋅及化合物，工業(yè)廢水中鋅常以鋅的羥基絡(luò)合物存在[3]。

鉛對(duì)環(huán)境的污染，一是由冶煉、制造和使用鉛制品的工礦企業(yè)，尤其是來(lái)自有色金屬冶煉過(guò)程中所排出的含鉛廢水、廢氣和廢渣造成的。二是由汽車排出的含鉛廢氣造成的，汽油中用四乙基鉛作為抗爆劑(每公斤汽油用1～3克)，在汽油燃燒過(guò)程中，鉛便隨汽車排出的廢氣進(jìn)入大氣。世界上已有兩億多輛汽車，每年排出的總鉛量達(dá)40萬(wàn)噸，成為大氣的主要鉛污染源。

三、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

宋偉對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)耕地土壤重金屬污染研究得出8種土壤重金屬元素中，鎘污染概率最大，遠(yuǎn)超過(guò)其他幾種土壤重金屬元素；此外，也有一些區(qū)域發(fā)生鎳，汞，砷，鉛土壤污染，但是鋅，鎘，銅元素發(fā)生污染的概率較小。

柳云龍利用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)上海城市土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究土壤重金屬之間表現(xiàn)為復(fù)合污染.認(rèn)為土壤重金屬污染城郊鄉(xiāng)村梯度差異明顯，城市土壤重金屬空間分布工業(yè)化,城市化密切相關(guān)。

王學(xué)軍與席爽應(yīng)用克里格方法對(duì)北京東郊污灌土壤表層重金屬含量進(jìn)行了分析,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了單因子與多因子評(píng)價(jià),結(jié)果顯示采樣區(qū)的土壤屬于輕度污染或無(wú)污染。徐賢銘利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)原陽(yáng)縣土壤表層重金屬空間變異規(guī)律研究 得出土壤 Cu,Zn,As,Cr在東西向均無(wú)明顯變異，Cu,Zn,As的變異趨勢(shì)相近。

樊霆等探討了農(nóng)田土壤重金屬污染狀況，論述了植物修復(fù)的機(jī)理和應(yīng)用，提出了草本與木本聯(lián)合修復(fù)，為農(nóng)田土壤土壤重金屬?gòu)?fù)合污染修復(fù)提出了新的途徑。仇榮等探討了礦山及周邊地區(qū)多金屬污染土壤修復(fù)研究進(jìn)展，提出今后的重點(diǎn)是開展分別以植物穩(wěn)定和植物提取為核心的植物-微生物-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)機(jī)理研究及修復(fù)體系建設(shè)國(guó)外研究現(xiàn)狀。

四、國(guó)外研究現(xiàn)狀

Pfeiffer等人的研究提出：城市建成的時(shí)間與土壤重金屬的累積程度有一定關(guān)系，城市人口的聚集區(qū)與其他區(qū)域相比重金屬污染要嚴(yán)重的多。Bilos 等人指出植物中重金屬的累積程度可以判別城市土壤是否遭受污染。Komai Y 研究表明：城市工業(yè)化程度越高，所轄區(qū)域土壤污染越嚴(yán)重。Bandhu等人的研究表明，外來(lái)的重金屬元素有一部分賦存在大氣顆粒物中，通過(guò)干濕降塵將提升土壤中重金屬的含量。

國(guó)外研究進(jìn)展由于土壤中不同重金屬之間的相互關(guān)系在空間上表現(xiàn)出復(fù)雜的相關(guān)性與依賴性，對(duì)土壤重金屬的空間分布及空間相關(guān)性和依賴性作定量化的描述相當(dāng)困難。土壤重金屬的空間變異研究是對(duì)土壤中重金屬元素的起伏變化特征，趨勢(shì)走向和不同方向的差異性等空間結(jié)構(gòu)特征的探討，它既是土壤化學(xué)特性空間變異性研究?jī)?nèi)容，又是土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)及重金屬污染評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。土壤重金屬元素變異性的研究方法大致3種：時(shí)間序列分析法、隨機(jī)方程法及地統(tǒng)計(jì)學(xué)法。自從地統(tǒng)計(jì)學(xué)引入到土壤研究中來(lái)后，克服了應(yīng)用經(jīng)典的地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在研究土壤性質(zhì)空間變異性規(guī)律方面的不足，同時(shí)也大大推動(dòng)了區(qū)域土壤重金屬的研究，并逐漸成為一個(gè)熱門的研究方向。

五、總結(jié)

許多地方的土壤水源的重金屬污染已經(jīng)到了迫切需要解決的地步，盡管國(guó)內(nèi)外作了很多努力，但是從土壤重金屬的空間分布規(guī)律、來(lái)源特征及累積趨勢(shì)的研究來(lái)看,總體上還較為薄弱。應(yīng)當(dāng)投入更多的人力無(wú)力來(lái)做好對(duì)重金屬污染程度的確定，以及做好各方面的防治工作。

[1]馬駿.黃土坡面果糧復(fù)合系統(tǒng)果樹根系分布與分形特征[D].北京林業(yè)大學(xué),2008

[2]金焰,陳鋒,李立忠,張秀.重金屬鎘在土壤中的遷移及形態(tài)分布研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2011,34(12H):447-450

[3]孫曉俊.慶云縣土地沙化動(dòng)態(tài)分析[D]山東理工大學(xué).2011

宋岳庭(1993-)，男，漢族，在讀研究生，成都理工大學(xué)，研究方向：地質(zhì)學(xué)；宋岳庭(1993.9-)，成都理工大學(xué)，研究生在讀，研究方向：地質(zhì)學(xué)；任琴(1992-)，女，漢族，在讀研究生，成都理工大學(xué)，研究方向：人文地理。