表層土壤重金屬污染的特征分析

劉 倩

（山東省煤田地質局第五勘探隊，山東 泰安 271000）

近年來，可持續發展觀等一系列的相關政策出臺，我國越來越重視環境污染問題，土壤重金屬污染是研究的熱點。我國表層土壤重金屬污染的情況不容樂觀，土壤重金屬污染。在我國約五分之一左右的土地有表層土壤重金屬污染情況。在其表層土壤重金屬污染的級別中，無污染的土壤面積占總量的82.5%；13.4%的土壤屬于輕度污染；中度污染、嚴重污染比例分別為2.74%和1.36%。非重金屬砷(As)和重金屬鎘(Cd)，鉻(Cr)，汞(Hg)，鉛(Pb)，鋅(Zn)，銅(Cu)等都具有生物毒性。宏觀上來看各國的土壤存在不同程度的污染，全球每年Mn，Cu，Ni，Hg的排量超過千萬噸。

1 表層土壤重金屬污染的特征

我國表層土壤受到重金屬污染，每年因重金屬污染致使糧食產量大大減少，造成經濟損失。表層土壤重金屬污染來源主要有自然來源和人為來源，人為來源的因素有工業生產污染，汽車尾氣排放，農業生產過程中污水灌溉方式普及，導致農田中金屬含量增加直至超標。有研究表明，每年進入農田的重金屬鎘中來自大氣沉降的比例約為33%，家畜糞產生的重金屬鎘約為57%，施肥和污水灌溉造成重金屬鎘污染的比例約為10%。除此之外，農業生產中使用化肥導致土壤酸化情況嚴重，土壤pH值的下降，土壤中的重金屬活性因此而增加[1]。研究表明，土壤重金屬含量隨土壤深度的變化如下圖1所示。

Cd和Pb的含量在土壤表層富集，深層的含量較少，主要累積在表層，表示與礦業活動關系密切。As在表層土壤累積量較高?？梢娡寥赖腁s，Pb和Cd污染與礦業活動緊密相關。地表到地下二十厘米的表層土壤中重金屬含量高于底層土壤，隨著土壤深度增加，重金屬含量呈大幅度的降低趨勢。因重金屬有不易在土壤中遷移的特征，可以發現表層土壤重金屬元素累積明顯是受人為活動的強烈影響。

1.1 表層土壤重金屬污染的難治理特征

表層土壤重金屬污染有累積的特征，不像重金屬污染物在大氣和水中較容易遷移，重金屬污染物質在大氣中可以擴散，在水中容易稀釋，而重金屬在土壤中不容易遷移，在土壤中隨著時間不斷積累最終超標。此外表層土壤污染還有不可逆性的特征，重金屬對土壤的污染是一個難以逆轉的過程，需要經過漫長的時間才能降解。

基于以上的分析，表層土壤的重金屬污染有難治理特征。如大氣或水體若是受到污染，可以采取稀釋和白凈方法進行治理減輕污染，得到逆轉。但重金屬在土壤中的積累導致污染則很難依靠一般的白凈方法來消除。有時要靠換土、淋洗土壤等方法才能得到解決，成本高，治理周期長。

1.2 表層土壤重金屬污染的隱蔽特征

表層土壤重金屬污染是一個動態過程，分為起始初期，反應積累中期和污染期，治理期等階段。表層土壤重金屬污染的發現有滯后性從而體現出其隱蔽特征。如空氣和水等環境污染問題都表現的比較直觀，容易發現。發現表層土壤重金屬污染需要對土壤樣品進行采樣，通過實驗分析才能看出重金屬含量是否超標，當測試結果不明顯時甚至要通過對人和動物健康狀況的詳細研究才能確定[2]。根據以往資料可以發現，土壤重金屬污染從產生問題到人們發現此問題通常會延后一段時間。由于國家土地遼闊，土壤重金屬污染的前期通常不容易引起人們注意。如日本的“骨痛病”是經過了10年～20年之后才反映出來，被人們所發現。

1.3 表層土壤重金屬污染對生物的影響特征

由于表層土壤重金屬污染發現晚，難治理等特征，重金屬在土壤中累積，當重金屬的累積量到一定臨界值時，土壤的環境質量急劇下降，其土地區域內的生物因為重金屬的污染出現與健康環境條件下不同的生長特性，土壤和生態系統中物質循環和能量流動也表現出變化。這個臨界值和模擬實驗土壤環境中的臨界值不同，表層土壤環境中濕度，pH，溫度的動態變化和與其共存的污染物之間相互影響使污染物與生物的反應越發復雜。重金屬污染對表層土壤健康的影響可能通過重金屬對土壤中生物的直接影響來表現，也可能會間接體現。有些重金屬進入表層土壤以后被生物直接吸收，對生物產生毒害，重金屬也有可能在土壤中經過一系列的反應后產生更小或更大的毒性化合物。重金屬污染對表層土壤的影響可能在土地區域的生物上體現，也可能在群落，生物種群或整個土地區域的生態系統中體現，有植物減產、生物死亡、生物體病變、遺傳變異、群落異常和生物種群數量減少等。重金屬污染對表層土壤健康的損害還可以從細胞、酶、組織器官、個體、群落和生態系統等不同水平中予以體現。

下面以幾個重金屬元素為例進行分析，表層土壤重金屬Pb污染，造成植物生長緩慢，土地區域內生物量大大降低。工業發展初期由于鼓風煉鉛工藝可執行能力強、成本較小而被廣泛應用與生產中，但是近些年因為鼓風煉鉛所產生的污染問題被人們發現，人們對環境污染越發重視，這種冶煉方式己經被淘汰，但其對土壤產生的重金屬污染影響仍在繼續。隨著工業化發展，工業制造開采的進行，Pb對土壤造成的污染問題越來越嚴重。除了以往殘留的因素之外，鉛化合物是以粉塵形式進行擴散，經過大氣沉降的作用而進入土壤，可控性較弱。

圖1 土壤重金屬含量變化

重金屬Pb對人體健康影響是嚴重的，重金屬Pb可以致癌，人體消化，呼吸和皮膚吸收等方式都可以將重金屬Pb吸入體內，重金屬Pb在人體內的血液和骨骼中累積，會導致蛋白質正常合成能力下降，從而引起人體器官的功能紊亂，造成生殖功能障礙、呆滯、貧血等慢性疾病。孩童抵抗力弱，重金屬Pb對于孩童的影響更加嚴重，孩童會注意力不集中，學習能力下降，對孩童的智力發育有很大障礙。

表層土壤中Cd化學活動性很強，且具有生物毒性，微生物難以將Cd溶解，Cd在土壤中會不斷累積，部分Cd甚至會變成可吸收的狀態，經過連鎖反應通過食物進入人和動物體內，如已經被發現的“鎘米”，此類食物會對人的身體健康造成嚴重損害。現如今表層土壤中的Cd大多是由于人為影響，主要來源于灌溉、化肥農藥的使用、電鍍、污泥焚燒、大氣沉降、工業排污、金屬制造業[3]。Cd在植物中累積，對植物根部的生長有阻礙、從而抑制植物吸收養分和水分，導致植物生理代謝過程紊亂，光合作用減弱，植物會出現植株體積矮小、葉子顏色不正常、成熟期較晚等問題。

2 結束語

土壤重金屬污染的產生原因是復雜且具多樣性的，重金屬的遷移轉化也十分復雜，每種金屬有各自的特征和危害性，重金屬污染隨土壤深度的不同也有復雜的變化，對表層土壤的重金屬污染特征分析，有利于針對性的做重金屬污染治理工作。經過不斷的探索和研究做到土地的修復和永續利用是人們的目標，有待在今后的工作中實現。