城市土壤重金屬污染研究綜述

1、城市土壤重金屬污染研究綜述城市土壤重金屬污染研究綜述李文廣1，盧挺2，胥昌純2（1.重慶市秀山縣環(huán)境監(jiān)測站，重慶409900；2.重慶市巴南區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶401320）摘要:綜述了城市土壤中重金屬污染的來源、含量分布、化學(xué)形態(tài)、積累的生物效應(yīng)及污染修復(fù)等近幾年來的研究進展以期為相關(guān)研究、環(huán)境決策和環(huán)境管理提供參考。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:城市土壤城市化重金屬城市生態(tài)環(huán)境TheSummarizedStudyofHeavyMetalPolluti

2、onintheCitySoilLiWenguang1，LuTing2，XuChangchun2(1.ChongqingEnvironmentalMonitingCenterofXiushanDistrictChongqing409900China2.ChongqingEnvironmentalMonitingCenterofBananDistrictChongqing401320China)Abstract:Summarizetheso

3、urceofheavymetalpollutioncontentdistributionchemicalfmaccumulatedbiologiceffectpollutionrepairaboutcitysoilinrecentyearswhichprovidethereferencetotherelatedstudyenvironmentaldecisionenvironmentalmanagement.Keywds:citysoi

4、lcityexpingheavymetalcityentironment隨著城市化在全球范圍內(nèi)的飛速發(fā)展以及城市人口的不斷增長客觀上需要增加對城市生態(tài)環(huán)境的了解以及研究城市生態(tài)環(huán)境與人類健康之間的相互關(guān)系。城市土壤是城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分對城市的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。在城市環(huán)境中各種各樣的人類活動將大量的重金屬帶入城市土壤中造成這些元素在土壤中的積累并通過大氣、水體或食物鏈而直接或間接地威脅著人類的健康甚至生命。因此研究城市土壤的

5、重金屬污染的來源、含量分布、化學(xué)形態(tài)、積累的生物效應(yīng)及其污染的修復(fù)具有重要的意義。1城市土壤的定義及其基本特性城市土壤的定義及其基本特性Bockheim早在1974年提出的城市土壤定義認為城市土壤是指由于人為的、非農(nóng)業(yè)作用形成的并且由于土地的混合、填埋或污染而形成的厚度大于或等于50cm的城區(qū)或郊區(qū)土壤。Dekimpe等[1]在Bockheim定義的基礎(chǔ)上將城市土壤定義為在城區(qū)和城郊區(qū)域受人為活動強烈影響的土壤。我國學(xué)者張甘霖等[2]則

6、認為城市土壤并不是一個分類學(xué)上的術(shù)語它是指出現(xiàn)在市區(qū)和郊區(qū)受多種人為活動的強烈影響原有繼承特性得到強烈改變的土壤的總稱。筆者認同張甘霖等的觀點。由于受到人類活動的強烈影響城市土壤在物理、化學(xué)、生物學(xué)等方面表現(xiàn)出獨特的性狀[34]:(1)時間與空間變異性明顯在較短距離內(nèi)會出現(xiàn)完全不同的土壤類型；(2)土壤層次排列混亂且分層明顯；(3)土壤層次中含有豐富的外源物如玻璃、鐵釘與陶瓷等；(4)變性的土壤物理結(jié)構(gòu)壓實板結(jié)現(xiàn)象明顯；(5)土壤pH值

7、向堿性方向演變、有機質(zhì)含量增加同時表現(xiàn)出明顯的污染特征；(6)養(yǎng)分循環(huán)與土壤生物活動受到嚴重干擾。2土壤重金屬來源與分布土壤重金屬來源與分布2.12.1隨著大氣沉降進入土壤的重金屬隨著大氣沉降進入土壤的重金屬大氣中的重金屬主要來源于能源、運輸、冶金和建筑材料生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體和粉塵。除汞以外，重金屬基本上是以氣溶膠的形態(tài)進入大氣，經(jīng)過自然沉降和降水進入土壤，據(jù)Lisk報道，煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金屬，石油中含有相當量的Hg(0.

8、02～30mgkg)這類燃料在燃燒時，部分懸浮顆粒和揮發(fā)金屬隨煙塵進入大氣，其中10%～30%沉降在距排放源十幾公里的范圍內(nèi)，據(jù)估計全世界每年約有1600噸的汞為，尤其是重金屬在土壤和沉積層中的形態(tài)更具有重要意義，因為土壤和沉積層媒質(zhì)理化性質(zhì)非常復(fù)雜，和重金屬可以發(fā)生多種類型的反應(yīng)和作用。對于重金屬的形態(tài)，目前還沒有統(tǒng)一的定義及分類方法。常見土壤中重金屬形態(tài)分析方法有以下幾種：Tessier等[5]將土壤中重金屬元素的形態(tài)分為可交換態(tài)、

9、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)5種形態(tài)；Cambrell認為土壤中的重金屬存在7中形態(tài)，即水溶態(tài)、易交換態(tài)、無機化合物沉淀態(tài)、大分子腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)、氫氧化物沉淀吸收態(tài)或吸附態(tài)、硫化物沉淀態(tài)和殘渣態(tài)[6]；Shuman將其分為交換態(tài)、水溶態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、松結(jié)合有機態(tài)、氧化錳結(jié)合態(tài)、緊結(jié)合有機態(tài)、無定形氧化鐵結(jié)合態(tài)和硅酸鹽礦物態(tài)8種形態(tài)[7]；為融合各種不同的分類和操作方法。歐洲參考交流局(TheCommunityBu

10、reauofReference)[8]即BCR法提出了較新的劃分方法，將重金屬的形態(tài)分為4種，即酸溶態(tài)（如碳酸鹽結(jié)合態(tài)）、可還原態(tài)（如鐵錳氧化物態(tài)）、可氧化態(tài)（如有機態(tài)）和殘渣態(tài)，所用提取方法稱為BCR提取法。2.52.5城市土壤重金屬積累的生物學(xué)效應(yīng)城市土壤重金屬積累的生物學(xué)效應(yīng)重金屬污染是目前土壤污染的主要類型之一，因為它產(chǎn)生和發(fā)現(xiàn)得比較早，傳統(tǒng)工業(yè)如采礦、冶煉、燃煤等很容易造成重金屬的泄漏和擴散。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，目前造成土壤

11、污染的還有有機污染，如石油、多環(huán)芳烴、各種有機農(nóng)藥等，以及無機污染，如氟化物、氰化物以及氮、磷等肥料的過量污染，都會對土壤環(huán)境造成危害。危害土壤比較嚴重的重金屬有鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鋅、鎳、鉍和銻等。這些重金屬在土壤——農(nóng)作物系統(tǒng)中以離子或化合物的形式存在，積聚在土壤淺層，大多在作物的根部區(qū)域，有時還可以向下遷移到地下水中。如果在土壤表層富集超過一定的濃度，造成土壤質(zhì)量惡化，同時可以被作物大量吸收。再通過食物鏈傳遞，直接或間接地威脅

12、人類健康。研究表明當土壤重金屬達到一定濃度時對生態(tài)系統(tǒng)能造成長期的毒害影響，并且對生物參與的土壤生化過程有明顯的負面作用[913]。另外，土壤重金屬污染的關(guān)鍵問題是土壤中的重金屬不能被降解，一旦污染很難清除，這使它成為環(huán)境污染中最嚴重的問題之一[14]。2.62.6城市土壤重金屬污染的修復(fù)方法城市土壤重金屬污染的修復(fù)方法重金屬污染的土壤可根據(jù)污染情況采用物理工程措施、化學(xué)修復(fù)措施、農(nóng)業(yè)措施、生物措施或幾種措施的配合進行治理。（1）物理工

13、程措施主要包括客土、換土和深耕等措施。通過客土、換土和深耕翻土與污土混合，可以降低土壤中重金屬的含量，減少重金屬對土壤植物系統(tǒng)產(chǎn)生的毒害，從而使農(nóng)產(chǎn)品達到食品衛(wèi)生標準。深耕翻土用于輕度污染的土壤，而客土和換土則是用于重污染區(qū)，工程措施是比較經(jīng)典的土壤重金屬污染治理措施，它具有徹底、穩(wěn)定的優(yōu)點，但實施工程量大，投資費用高，破壞土體結(jié)構(gòu)，引起土壤肥力下降，并且還要對換出的污土進行堆放或處理。(2)化學(xué)修復(fù)措施化學(xué)修復(fù)就是向土壤投入改良劑，通

14、過對重金屬的吸附，氧化還原、拮抗或沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性。該技術(shù)關(guān)鍵在于選擇經(jīng)濟有效的改良劑，常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進還原作用的有機物質(zhì)，不同改良劑對重金屬的作用機理不同[15]。施用石灰或碳酸鈣主要是提高土壤的pH值，促進土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氫氧化物或碳酸鹽結(jié)合態(tài)鹽類沉淀，如當土壤pH6.5時，Hg就能形成氫氧化物或碳酸鹽沉淀，廖敏等研究發(fā)現(xiàn)，在低的石灰水平下，土壤有機質(zhì)的羥