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              土壤重金屬及來源
              時間: 2021-06-22瀏覽次數:
              (一)土壤重金屬污染的定義 重金屬是指比重大于5.0的金屬元素,在自然界中大約存在45種。但是,由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大,所以在環境科學中人們通常關注汞、鎘、

                     土壤重金屬污染的定義
               

               
                     重金屬是指比重大于5.0的金屬元素,在自然界中大約存在45種。但是,由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大,所以在環境科學中人們通常關注汞、鎘、鉛、鉻、銅、鋅、鎳、鉬、鈷等。砷是一種準金屬,但因其化學性質和環境行為與重金屬有相似之處,通常也歸屬于重金屬范疇進行討論。由于土壤中鐵和錳含量較高,因而一般不太注意它們的污染問題,但在強還原條件下,鐵和錳所引起的毒害亦應引起足夠的重視。
               
                     土壤重金屬的侵襲與累積是一種十分普遍的現象,而人們最為關注的是污染問題。土壤重金屬污染是指由于人類活動將重金屬帶入到土壤中,致使土壤中重金屬含量明顯高于背景值、并造成現存的或潛在的土壤質量退化、生態與環境惡化的現象。
               
                     土壤中重金屬的來源
               
                     土壤重金屬來源廣泛,主要包括有大氣降塵、污水灌溉、工業固體廢棄物的不當堆置、礦業活動、農藥和化肥等,表5-1為世界范圍內不同來源每年輸入土壤中的重金屬元素,表明無論是在農村或城市,亦無論是工業或農業都有可能造成重金屬對土壤環境的侵襲、累積或污染。
               
                     (1)大氣沉降
                     大氣對土壤中各種元素的含量具有明顯的影響。主要的大氣污染源有電廠、黑色冶金、石油開采和加工、運輸、有色冶金以及建筑材料開采和生產等,進入大氣的重金屬通過干、濕沉降輸入土壤和水體。例如1986-1988年期間甘肅白銀有色金屬基地由降水和降塵輸入到農田的重金屬為Cd 10.8 g/(hm2·a),Pb 414.9g/(hm2·a)、Cu 352.6g/(hm2·a)和As 241.6 g/(hm2·a),其中鉛、砷均高于灌溉水的輸入量(許嘉琳等1995)。
               
                     (2)污灌
                     污水灌溉是指已經經過處理并達到灌溉水質標準要求的污水為水源所進行的農田灌溉,但生產實踐中大部分污水未經處理就被直接利用。我國污水灌溉面積約占全國總灌溉農田面積的7.3%(張慧文等2007)。由于北方比較干旱,缺水嚴重,而許多大城市都是重工業城市,耗水量大,所以農業用水更加緊張,污灌在這些地區比較普遍,如沈陽、西安、太原、鄭州、北京、天津、蘭州、石家莊和哈爾濱等均存在較為嚴重的因污灌引起的農田土壤和農作物的重金屬累積或污染問題,受不同物質的侵襲、累積或污染的地區約占總污灌面積的45%。
               
                     (3)采礦和冶煉
                     工礦地區土壤重金屬的影響主要由采礦和冶煉中的廢水、廢渣及降塵所造成,這在中國南方地區表現得尤為突出。對江西省西華山、下龍塘、蕩坪、大吉山和盤古山五個鎢礦,永平和德興兩個銅礦,貴溪銅冶煉廠等8個主要金屬礦山及冶煉廠附近地區土壤環境狀況的調查,采集了農田、飼料和水樣品共139份,農田土壤中最高含鎘量達29.8 mg/kg,含銅量達2081 mg/kg(戴清文等 1993)。鎘的污染非常嚴重,飼料中鎘含量最高達16.1 mg/kg,銅含量最高也達863mg/kg。銅、鉬含量比例嚴重失調,導致耕牛發生鉬、鎘中毒綜合征的廣泛流行,其他家畜也受到不同程度的傷害。
               
                       (4)肥料和農藥
                     肥料中重金屬的含量及其對土壤環境質量影響的可能性越來越被重視。對杭州和寧波等地29種市售常用肥料樣品中重金屬含量的調查結果表明(陳林華等2009),肥料中Cd、Pb、Cu和Zn的含量范圍分別為0.02~6.56、0.07~36、0. 11~165和0.75~460mg/kg。有機肥中Cd、Cu和Zn含量最高,過磷酸鈣巾Pb含量最高。根據相關標準的限值,肥料樣品中Cd、Cu和Zn的超標率分別為24.1%、13.8%和17.2%。對江蘇省大型養殖場畜禽飼料、畜禽糞和商用有機肥的調查亦表明,其中的銅、鉛、鋅和鎘的含量都較高,長期使用將有可能造成嚴重的土壤和作物重金屬累積或污染問題。另外,由于我國進口的磷肥量較大,而像美國、加拿大和澳大利亞的磷肥中鎘含量較高,所以每年帶入農田的鎘量也相當大。
               
                     大量施用含有重金屬的農藥亦是造成土壤重金屬污染的一個重要原因,例如果園土壤中Cu的累積主要來自長期施用含Cu農藥的結果。對蘋果產區的研究表明(Wang et al. 2009),果園土壤中銅的濃度隨其栽培年限的增加而顯著增加,而土壤中銅的累積已對土壤生態功能產生影響。土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量碳與有機碳的比值隨著土壤銅濃度的升高而降低,這說明果園土壤中銅的含量已經影響了微生物生物量和土壤有機質的質量。同時,土壤酶活性也受到了顯著的抑制;而土壤碳礦化率和土壤特定呼吸率隨著銅濃度的升高而升高,這主要是由于土壤中銅的累積使得土壤微生物處于受脅迫的狀態,呼吸速率增加,導致了更多的CO2生成。
               
                     (5)工業生產
                     凡以重金屬和含有重金屬的材料為生產原料的行業,在生產過程中均可能排放重金屬,如果處置不當,就會造成環境污染。由于IT產品制造業是重金屬排放的源頭之一,而中國是IT產業名副其實的世界工廠,世界上一半左右的電腦、手機和數碼相機產于中國,重金屬排放因而備受關注(張冉燃2010)。特別是與IT產品相關的電池行業和印刷電路板制造相關的電鍍行業,重金屬污染問題更應該高度重視。印刷電路板主要涉及銅、鎳、鎳化合物和鉻等污染,電池和電源則多涉及鉛污染,由于大量印刷電路板生產企業不能穩定達標排放,已經給當地河流、土壤和近海造成了污染。

               

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