农田土壤重金属污染的特点和治理对策资料下载.pdf
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06?
05?
农田土壤重金属污染是指生物毒性显著的铅、汞、铬、镉以及类金属砷,还包括具有毒性的重金属铜、镍、锌等污染物对农田土壤的污染。
随着工业的发展,大量未加处理的含有重金属的废水、废渣和废气排入农田环境,使农田土壤遭受不同程度的污染。
铅、镉,铬等重金属元素是土壤中主要的无机污染物质,如超量存在,不仅严重影响作物生长,而且通过食物链危害人类的健康甚至生命。
尤为严重的是有毒重金属在农田土壤系统中的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。
农田土壤本身含有一定量的重金属元素,其中很多是作物生长所必须的微量元素。
因此,只有当作物生长所需要的微量营养元素,如果进入土壤的重金属元素积累的浓度超过了作物需要和可忍受程度,而表现出受毒害的症状;
或者作物生长并未受害,但如果农产品中某种重金属含量超过标准,造成对人畜的危害时,则表明此时农田土壤即被重金属污染。
1?
农田土壤重金属主要污染来源1.1?
大气沉降?
大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。
除汞以外,重金属基本上是以气溶胶的形态进人大气,经过自然沉降和降水进人土壤。
汽车运输对大气和土壤也造成严重污染。
主要以Pb,Zn,Cd,Cr,Cu等的污染为主。
它们来自于含铅汽油的燃烧。
随着工业的迅速发展,一些小型企业排放工业?
三废超标严重,造成农田土壤点源和面源污染,超标元素呈现增加的趋势,目前,据各地检测各类农田土壤Hg,Cd,Pb,Cu,Zn等重金属元素,均有不同程度的超标现象,导致农产品中受重金属污染的风险增加。
1.2?
固体废弃物?
固体废弃物种类多,成分复杂,不同种类其危害方式和污染程度不同。
其中矿业和工业固体废弃物污染最为严重。
这类废弃物在堆放或处理过程中,由于日晒、雨淋、水洗,重金属极易以辐射状或漏斗状向周围土壤、水体中扩散、移动。
近年不适合农用的城市生活垃圾及污泥的大量施用亦是造成农田土壤重金属污染和农产品有害物质超标的主要因素之一。
1.3?
化肥与农药1.3.1?
化肥污染。
目前化肥的利用率仍然偏低,只有35%左右,其余则被农田土壤吸收,大部分随雨水、灌溉进人水域,造成农田污染。
田间使用的含微量元素的化肥可转化累积重金属。
使用化肥是农田重金属污染的主要来源之一。
但不同化肥产品重金属含量不同,化肥产品中重金属含量一般是磷肥复合肥钾肥氮肥。
对此,使用化肥时应考虑化肥中重金属含量是否符合有关化肥产品重金属限量标准的问题。
1.3.2?
农药污染。
在农作物种植区,由于经常施用福美砷等含As的农药,土壤中As的残留量明显增加。
杀真菌农药常含有Cu（如使用波尔多液等）和Zn（如丙森锌等）,被大量地用于果树等作物,常常会造成土壤Cu,Zn累积达到有毒的浓度,以至于农产品中重金属含量超过国家规定的食品中有害物质的限量标准。
此点亦应引起广泛的重视。
2?
重金属污染农田土壤的特点2.1?
消除难度大?
由于重金属不能被微生物分解,而且能被土壤胶体所吸附和被微生物所富集,有时甚至能转化为毒性更强的物质。
在农田土壤污染中,重金属的污染较为特殊和突出,农田土壤一旦被重金属污染,就很难彻底消除。
重金属污染的最主要特点是它们不能被降解而消除。
无论何种方法,都不能将重金属从农田环境中彻底消除,这一点与有机污染物绝对不同。
重金属在自然界净化循环中,只能从一种形态转化为另一种形态,从一地迁移到另一地,从高浓度变成低浓度。
由于重金属在农田土壤和生物体内会积累富集,即使某种污染源的浓度较低,但排放量很大或长时间地不间断地排放,将会对农田生态系统造成很大的危害,甚至是永久性的破坏。
2.2?
形态上多变且毒性有差异?
重金属大多数是过渡元素。
它们的化合价多有变价,有较高的化学活性,能参与多种反应和过程。
随农田土壤PH值等的变化,常有不同的价态、化合态和结合态,而且形态不同重金属的稳定性和毒性也不同。
重金属从自然态转变为非自然态时,常常毒性增加;
离子态的毒性常大于络合态,如铜、铅、锌离子态的毒性都远远大于络合态。
而且络合物愈稳定,其毒性也愈低。
重金属的有机化合物常常比该金属的无机化合物的毒性大。
如甲基氯化汞、二甲基镉、四乙基锡的毒性分别大于氯化汞、氯化镉和二氧化铅。
另外,重金属价态不同毒性也不同。
如六价铬的毒性大于三价铬;
二价汞和二价铜的毒性分别大于一价汞和一价铜的毒性。
亚砷酸盐的毒性比砷酸盐大60倍。
重金属的价态即使相同,但化合物不同时其毒性也不同,如砷酸铅的毒性大于氯化铅。
由此可见,在评价农田土壤重金属的危害风险时,了解它们的形态是十分重要的,否则就会得出错误的结论。
2.3?
迁移转化形式呈多样性?
重金属在农田环境中的迁移转化,包括多种多样的物理化学过程,且重金属的物理化学行责任编辑?
胡先祥?
责任校对?
傅真治农技服务,2008,25（7）:
118-119为多具有可逆性,属于缓冲型污染物。
无论是形态转化或物相转化原则上都是可逆反应,能随环境条件而转化。
因此,沉积与溶解,氧化与还原,吸附与再解吸均是可逆的。
不过在特定环境条件下,它们又具有相对的稳定性。
产生毒性效应的浓度范围低。
一般在110mg/L。
毒性较强的重金属如汞、镉等则在0.0010.01mg/L。
汞、镉、铅、铬、砷,俗称重金属?
五毒。
它们对生物产生污染的毒性阈值都很小。
但不同生物对重金属的耐毒能力有差异。
微生物不仅不能降解重金属,相反某些重金属可在土壤微生物作用下转化为金属有机化合物（如甲基汞）产生更大的毒性。
同时重金属不但对土壤微生物有一定毒性,而且对土壤酶活性也有抑制作用。
生物摄取重金属是积累性的,某些生物对重金属有较大的富集能力,其富集系数可高达几十倍至几十万倍。
因此可利用此特性采取生物修复技术治理土壤重金属污染。
由此可见,即使微量重金属的存在也可能构成污染的因素。
重金属摄入体内对人体的毒害是积累性的,一般不发生器质性损伤,重金属毒性的潜伏期较长,往往经过几年或几十年时间才显示出对健康的病变。
3?
农田土壤重金属污染治理对策3.1?
从源头上进行有效治理?
目前人们对重金属污染的控制,只局限于控制浓度的?
排放标准。
随着人类社会生产和生活的进程,越来越多的外源污染物进入土壤。
土壤虽具有一定的自净功能,但其环境容量是有限的。
要用长远和发展的眼光来对待农田土壤重金属污染的问题,首先应该对污染源采取对策,科学使用农药和化肥;
其次要对排出的重金属进行总量控制,而不只是控制排放浓度;
第三是研究和开发重金属的回收再利用技术,这一点不仅可有效消除污染,而且能充分利用重金属资源。
3.2?
在一定范围内应用客土法与换土法?
客土法是在被污染的土壤表面覆盖上非污染土壤;
换土法是部分或全部挖除污染土壤而换上非污染土壤。
这两种方法是治理土壤重金属严重污染的切实有效的方法。
但因为客土法与换土法均需花费大量的人力、物力与财力,故只适用于小面积严重污染土壤的治理。
3.3?
采取增施有机肥和农业生态修复措施?
主要包括两个方面,一是农业栽培修复措施。
包括改变耕作制度,调整作物品种,种植不进人食物链的植物,即植物修复技术,依其作用过程和机理,重金属污染农田土壤的植物修复技术可分为植物稳定（phytostabilization）、植物挥发（phytovolatilization）和植物提取（phytoextraction）3种类型。
该技术在经济上要优于传统的物理或化学的方法,是解决土壤重金属污染问题的一个很有前景的方法。
选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施,来降低土壤重金属污染。
二是生态修复,通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子,实现对污染物所处环境介质的调控和治理。
3.4?
开发微生物修复技术?
微生物可以降低土壤中重金属的毒性,吸附积累重金属,改变根标微环境,从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。
微生物对重金属污染的土壤具有独特的修复作用,其功能尚有待于开发。
3.5?
施用土壤改良剂?
在污染程度轻而不宜采取换土、客土措施的情况下,向受重金属污染的农田土壤施用石灰性物质,如氢氧化钙、碳酸钙、硅酸钙等来提高土壤PH,可有效地降低重金属的活性。
但要注意施用量和使用时期的问题。
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117-118,121.（上接第117页）?
场区冬季受西伯利亚冷气团控制,冷空气势力较强,一旦有冷空气侵过场区,容易形成寒潮、大风降温、降雪等天气,而且由于场区地处芦芽山西侧迎风坡,只要有冷空气过程就更容易造成冷空气堆积,持续低温,气团变性致气温回升缓慢。
4?
小结
（1）20世纪80年代中期以来场区进入暖周期,但冷暖周期只是气候概念,暖周期里也并非年年都暖,在过去的19个暖冬或正常气温的冬季中,有些年份增暖的幅度很明显,有些年份增暖幅度较小,个别年份甚至还会出现冷冬,2004年冬季就是一个冷冬,也有专家认为全球变暖趋势在减缓。
（2）场区冬季降水量呈现周期不等变化,2004年冬季降水量与19712000年30年间平均值有显著性差异,异常偏多。
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25卷7期?
刘传德等?
农田土壤重金属污染的特点和治理对策
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