重金屬污染的空間分布規律研究現狀分析

(成都理工大學 四川 成都 610059)

重金屬污染的空間分布規律研究現狀分析

宋岳庭任琴

(成都理工大學四川成都610059)

我國在土壤重金屬污染及評價方面已經做了大量的研究,但從對土壤重金屬的空間分布規律、來源特征及累積趨勢的研究來看,總體上還較為薄弱。由于土壤重金屬污染是一個長期逐步積累的動態過程,重金屬污染受土壤母質和人為活動等多方面因素的影響,如何能夠較準確地探明土壤重金屬的含量狀況、分布特征及污染來源,預測其富集趨勢,成為了土壤重金屬污染研究急待解決的關鍵問題。

一、研究意義

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，致使土壤中重金屬元素的含量超過背景值，并可能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。眾所周知，土壤中的重金屬對于植物來說是一個很嚴重的問題，因為植物在吸收水分的同時，通過蒸騰作用會把重金屬富集在植物體中，而通過化學鏈，生物鏈，重金屬最終會進入人體，危害健康。

國內的某些工業城市礦山開采、冶煉、橡膠生產、染料、印刷、陶瓷十分發達，這些行業會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農業生產的合理布局，降低土壤重金屬通過食物鏈進入動物圈和人類的危害。分析土壤重金屬的污染現狀及其空間變異規律，對土壤重金屬污染所產生的風險評價和預測預警，對于德州市慶云縣的農業可持續發展提，具有重要的理論和實踐意義。

二、重金屬污染特點

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

鎘可造成公害病骨痛病。鎘對土壤的污染﹐主要通過兩種形式﹐一是工業廢氣中的鎘隨風向四周擴散﹐經自然沉降﹐蓄積于工廠周圍土壤中﹐另一種方式是含鎘工業廢水灌溉農田﹐使土壤受到鎘的污染環境受到鎘污染后，鎘可在生物體內富集，通過食物鏈富集在其它生物休內，進而通過食物、水、吸煙或其他途徑，進入人體，當鎘的濃度達到一定程度時，就會發生鎘中毒。

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向地區土壤中含鎘濃度很高，造成土地荒廢。含鎘廢渣堆積，使鎘的化合物進入土壤和水體。磷肥的施用面廣而且量大，所以，從長遠來看，土壤、作物和食品中來自磷肥和某些農藥的鎘，可能會超過來自其他污染源的鎘。通過動態淋溶實驗，研究了外源可溶性重金屬鎘(Cd)在土壤中的遷移，結果表明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、機械制造以及鍍鋅、儀器儀表、有機會合成和造紙等工業的排放。汽車輪胎磨損以及煤燃燒產生的粉塵、煙塵中均含有鋅及化合物，工業廢水中鋅常以鋅的羥基絡合物存在[3]。

鉛對環境的污染，一是由冶煉、制造和使用鉛制品的工礦企業，尤其是來自有色金屬冶煉過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)，在汽油燃燒過程中，鉛便隨汽車排出的廢氣進入大氣。世界上已有兩億多輛汽車，每年排出的總鉛量達40萬噸，成為大氣的主要鉛污染源。

三、國內研究現狀

宋偉對全國范圍內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，遠超過其他幾種土壤重金屬元素；此外，也有一些區域發生鎳，汞，砷，鉛土壤污染，但是鋅，鎘，銅元素發生污染的概率較小。

柳云龍利用單因子指數法和內梅羅綜合指數法對上海城市土壤重金屬污染進行評價，研究土壤重金屬之間表現為復合污染.認為土壤重金屬污染城郊鄉村梯度差異明顯，城市土壤重金屬空間分布工業化,城市化密切相關。

王學軍與席爽應用克里格方法對北京東郊污灌土壤表層重金屬含量進行了分析,并在此基礎上進行了單因子與多因子評價,結果顯示采樣區的土壤屬于輕度污染或無污染。徐賢銘利用地統計學方法對原陽縣土壤表層重金屬空間變異規律研究 得出土壤 Cu,Zn,As,Cr在東西向均無明顯變異，Cu,Zn,As的變異趨勢相近。

樊霆等探討了農田土壤重金屬污染狀況，論述了植物修復的機理和應用，提出了草本與木本聯合修復，為農田土壤土壤重金屬復合污染修復提出了新的途徑。仇榮等探討了礦山及周邊地區多金屬污染土壤修復研究進展，提出今后的重點是開展分別以植物穩定和植物提取為核心的植物-微生物-化學聯合修復機理研究及修復體系建設國外研究現狀。

四、國外研究現狀

Pfeiffer等人的研究提出：城市建成的時間與土壤重金屬的累積程度有一定關系，城市人口的聚集區與其他區域相比重金屬污染要嚴重的多。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：城市工業化程度越高，所轄區域土壤污染越嚴重。Bandhu等人的研究表明，外來的重金屬元素有一部分賦存在大氣顆粒物中，通過干濕降塵將提升土壤中重金屬的含量。

國外研究進展由于土壤中不同重金屬之間的相互關系在空間上表現出復雜的相關性與依賴性，對土壤重金屬的空間分布及空間相關性和依賴性作定量化的描述相當困難。土壤重金屬的空間變異研究是對土壤中重金屬元素的起伏變化特征，趨勢走向和不同方向的差異性等空間結構特征的探討，它既是土壤化學特性空間變異性研究內容，又是土壤環境質量評價及重金屬污染評價的基礎。土壤重金屬元素變異性的研究方法大致3種：時間序列分析法、隨機方程法及地統計學法。自從地統計學引入到土壤研究中來后，克服了應用經典的地統計學方法在研究土壤性質空間變異性規律方面的不足，同時也大大推動了區域土壤重金屬的研究，并逐漸成為一個熱門的研究方向。

五、總結

許多地方的土壤水源的重金屬污染已經到了迫切需要解決的地步，盡管國內外作了很多努力，但是從土壤重金屬的空間分布規律、來源特征及累積趨勢的研究來看,總體上還較為薄弱。應當投入更多的人力無力來做好對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.黃土坡面果糧復合系統果樹根系分布與分形特征[D].北京林業大學,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分布研究[J].環境科學與技術,2011,34(12H):447-450

[3]孫曉俊.慶云縣土地沙化動態分析[D]山東理工大學.2011

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