畢業(yè)論文：環(huán)境中重金屬污染源分析

PAGE1四川師范大學(xué)本科畢業(yè)論文環(huán)境中重金屬污染源分析學(xué)生姓名院系名稱生命科學(xué)學(xué)院專業(yè)名稱生物科學(xué)班級(jí)2008級(jí)2班學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成時(shí)間2012年5月10日環(huán)境中重金屬污染源分析學(xué)生：XXX指導(dǎo)教師：黃春萍摘要：環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，由于重金屬對(duì)人體獨(dú)特的危害性，重金屬污染引起了全社會(huì)的廣泛關(guān)注。重金屬具有顯著的生物毒性，在環(huán)境中不會(huì)降解、消失，且能蓄積在生物體內(nèi)，通過食物鏈對(duì)人體健康造成危害。本文全面分析了環(huán)境中重金屬污染的幾種主要來源途徑，如大氣中重金屬沉降，農(nóng)用物資的不合理使用，污水灌溉，含重金屬的礦業(yè)、工業(yè)廢棄物的堆積，金屬礦山酸性廢水污染等。同時(shí)，本文綜合論述了重金屬污染的修復(fù)對(duì)策，如工程治理方法、化學(xué)治理方法、生物修復(fù)對(duì)策、農(nóng)業(yè)治理措施以及一些新技術(shù)等，針對(duì)不同的污染源，應(yīng)采用不同的修復(fù)對(duì)策，以達(dá)到控制或緩解重金屬污染的目的。關(guān)鍵詞：重金屬污染源修復(fù)對(duì)策PollutionsourceanalysisofheavymetalsintheenvironmentStudent:YangXueqinTutor:HuangChunpingAbstract:Nowadays,environmentalpollutionhasbeenincreasinglyserious,heavymetalpollutioniscausingwidespreadpublicconcernduetoitsuniquehazardstohumanbeings.Heavymetal'sapparentbiologicaltoxicitycan'tbedegradedordisappear,insteaditcanstoreupinorganismsanddomuchharmtohumanbodythroughfoodchain.Thearticleanalyzessomeofthemainsourcesofheavymetalpollution,suchasheavymetalsedimentation,irrationaluseofagriculturalmaterial,irrigationbywastewater,accumulationofwasteheavymetalfrommineralorindustrialsource,andacidwastewaterfrommetalmines.Meanwhile,thisarticleintroducessomeofcountingmeasurestoheavymetalpollution,suchasengineering,chemical,biological,agriculturaltreatmentandsomelatesttechnology,differentmeasuresshouldbeappliedtodifferentpollutingsourcesinordertocontrolorreducemetalpollution.Keywords:Heavymetals;Sourcesofpollution;Rehabilitationcountermeasures消失，它不但不能被微生物分解，反而能夠通過遷移、轉(zhuǎn)化富集于農(nóng)作物或其他植物體內(nèi)，并通過食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人體健康造成危害[4]。1.2重金屬污染的特征所謂重金屬污染，是指由重金屬及其化合物引起的環(huán)境污染，這主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致[3]。重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染、土壤污染中，還有一部分是表現(xiàn)在大氣和固體廢物中。例如日本的水俁病和痛痛病分別由汞污染和鎘污染所引起，其危害程度取決于重金屬在環(huán)境、食品和生物體中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。重金屬污染與其他有機(jī)化合物的污染不同。不少有機(jī)化合物可以通過自然界本身物理的、化學(xué)的或生物的作用進(jìn)行凈化，使其有害性降低或解除，而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。如隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃。部稍谠孱惡偷啄嘀蟹e累，成為長(zhǎng)期的次生污染源，或者被魚和貝類體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害[5]。微量濃度的重金屬即可產(chǎn)生毒性（一般為1～10毫克/升，Hg、Cd為0.01～0.001毫克/升），并且某些重金屬在微生物的作用下可轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)金屬化合物，從而對(duì)人體健康產(chǎn)生更大的威脅[5]。另外，重金屬化合物的毒性差異較大，與其化合物形態(tài)、價(jià)態(tài)等有關(guān)，如金屬有機(jī)化合物（如有機(jī)汞、有機(jī)鉛、有機(jī)砷、有機(jī)錫等）比相應(yīng)的金屬無機(jī)化合物毒性要強(qiáng)得多；可溶態(tài)的金屬又比顆粒態(tài)金屬的毒性要大；六價(jià)鉻比三價(jià)鉻毒性要大等等。2重金屬對(duì)人體健康的危害在日常生活中，人體可通過飲水、食物、生產(chǎn)生活等活動(dòng)接觸和攝入重金屬元素。進(jìn)入人體的重金屬元素有些是人體新陳代謝所必需的，一般情況下不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，但Hg、Cd、Pb、As等重金屬元素對(duì)人體有明確的毒害作用，Cu、Zn、Cr等重金屬元素過量攝入也會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生危害。2.1Hg的危害Hg及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，可在人體內(nèi)蓄積。以低分子烷基汞的代表甲基汞為例，它屬于高神經(jīng)毒性物，具有很強(qiáng)的毒性。甲基汞既可直接進(jìn)入血液，與紅細(xì)胞血紅蛋白的巰基（-SH）結(jié)合，隨血液分布于人體各組織部位；也可透過血腦屏障侵入腦組織，嚴(yán)重?fù)p害小腦和大腦兩半球。甲基汞易在大腦的感覺區(qū)和運(yùn)動(dòng)區(qū)蓄積，致使患者產(chǎn)生視覺、聽覺障礙；另外，它還可引起肝、腎損害和致畸效應(yīng)[3]。2.2Cd的危害金屬Cd不是人體的必需元素，一般不具有毒性，其化合物毒性與其種類有關(guān)。Cd可在人體內(nèi)蓄積，對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：一是，Cd主要是積蓄在腎臟，可以引起人體泌尿系統(tǒng)的腎功能發(fā)生變化；二是，Cd可抑制機(jī)體免疫功能、干擾免疫球蛋白的生成與正常的排列結(jié)構(gòu)；三是，Cd能使紅細(xì)胞脆性增加，大量破壞紅細(xì)胞而引起貧血；四是，Cd還能導(dǎo)致機(jī)體鈣代謝失調(diào)與骨軟化癥，如日本發(fā)生的痛痛病[3]。2.3Pb的危害Pb可在人體和動(dòng)物組織中蓄積，其化合物的毒性差異較大。Pb主要通過皮膚、消化道、呼吸道進(jìn)入人體，與體內(nèi)多種器官產(chǎn)生親和反應(yīng)，主要毒性效應(yīng)是損害造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟，引發(fā)貧血、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)、腎損傷等癥狀，此外，慢性Pb中毒還可以導(dǎo)致免疫功能低下。無機(jī)鉛和有機(jī)鉛均有致畸作用，可影響胚胎發(fā)育，導(dǎo)致胎兒肢體畸形[3]。2.4As的危害As是人體的非必需元素，基本無毒，但As的化合物具有不同的毒性，毒性大小取決于As在體內(nèi)蓄積的程度和化合物形態(tài)。如攝入量超過排泄量，As就會(huì)在人體的各組織部位蓄積，與細(xì)胞中的酶系統(tǒng)結(jié)合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，從而引起慢性As中毒。As還有致癌作用，長(zhǎng)期攝入無機(jī)砷可引起肺癌和皮膚癌。此外，無機(jī)砷化物不僅可以引起基因突變、染色體損傷和染色體畸變，還可以抑制酶和DNA修復(fù)[3]。3我國(guó)重金屬污染現(xiàn)狀新中國(guó)成立以來，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，重金屬礦產(chǎn)的開發(fā)利用得以飛速發(fā)展。重金屬資源的開發(fā)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和重要組成部分，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，但大量的重金屬資源開發(fā)活動(dòng)勢(shì)必造成嚴(yán)重的重金屬污染，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)體礦山的開發(fā)，由于技術(shù)落后、設(shè)備簡(jiǎn)陋，環(huán)保意識(shí)缺乏等原因，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞和污染，甚至引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境污染事件，直接威脅到人類的生命安全。重金屬礦產(chǎn)開采和使用的整個(gè)過程及其所產(chǎn)生的“三廢”（廢氣、廢渣、廢水）給周邊生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。首先，在礦石的開采、冶煉、加工的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵、廢氣等污染物，這些污染物往往含有大量的有害物質(zhì)，嚴(yán)重污染大氣。其次，重金屬礦產(chǎn)的開發(fā)可通過不同途徑對(duì)土壤造成污染，例如礦渣和尾礦的堆放、大氣沉降、農(nóng)田灌溉等。最后，由于大多數(shù)礦區(qū)所處的地區(qū)生態(tài)環(huán)境較好，礦體和礦渣中的有害重金屬，在洗礦等過程中產(chǎn)生的大量廢水直接排入周邊水體，造成水源的污染。此外，更為嚴(yán)重的是在自然過程(大氣沉降、地表徑流等)和人為作用(農(nóng)田灌溉等)下，重金屬污染物在不同環(huán)境介質(zhì)中不斷進(jìn)行著遷移轉(zhuǎn)化，從而造成嚴(yán)重的二次污染[6]。近年來，我國(guó)重金屬礦業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致大量的重金屬被排入環(huán)境中，尤其是因企業(yè)違法排污和各種事故而引發(fā)的重大重金屬污染事件也是接連發(fā)生。這些通過人為、自然等多種途徑進(jìn)入環(huán)境中的重金屬嚴(yán)重危害人類的健康。自2009年以來，中國(guó)已連續(xù)發(fā)生30多起重特大重金屬污染事件，2010年相繼發(fā)生了江蘇大豐、四川隆昌、湖南嘉禾、甘肅瓜州、湖北崇陽等多起血鉛事件。同時(shí)，作為“有色金屬之鄉(xiāng)”的湖南，采選、冶煉、化工等企業(yè)多分布于湘江流域，造成湘江流域重金屬污染日益嚴(yán)重。另外，據(jù)調(diào)查顯示，化工、冶煉、皮革、IT等行業(yè)較為集中的珠三角和長(zhǎng)三角等沿海地區(qū)，其重金屬污染現(xiàn)狀也是觸目驚心的[4]。2011年2月，《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》）獲國(guó)務(wù)院通過，成為我國(guó)第一個(gè)“十二五”國(guó)家規(guī)劃。《規(guī)劃》列出了14個(gè)重金屬污染綜合防治重點(diǎn)省份、138個(gè)重點(diǎn)防治區(qū)域和4452家重點(diǎn)防控企業(yè)，提出了“十二五”期間重金屬污染防治的具體目標(biāo)，即到2015年，重點(diǎn)區(qū)域的重點(diǎn)重金屬污染排放量比2007年減少15%，非重點(diǎn)區(qū)域的重點(diǎn)重金屬污染排放量不超過2007年的水平，重金屬污染得到有效控制。環(huán)保部部長(zhǎng)周生賢也做了重要講話，強(qiáng)調(diào)了重金屬污染的治理問題[2]。實(shí)際上，由于重金屬污染治理耗資巨大，其監(jiān)管和資金投入將成為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的最大障礙。對(duì)于重金屬污染的高發(fā)態(tài)勢(shì)，雖然國(guó)家給予了高度的重視，并設(shè)立了相關(guān)的試點(diǎn)，但由于技術(shù)相對(duì)落后，也沒有足夠的受過專業(yè)訓(xùn)練的檢測(cè)員分布到全國(guó)各地進(jìn)行檢測(cè)，所以即使有了資金也達(dá)不到好的效果，這就造成了我國(guó)重金屬污染治理現(xiàn)狀的困局，還需要國(guó)家投入更多的精力進(jìn)行整治，以期能用較短的時(shí)間使重金屬污染得到有效的控制和緩解[7]。4重金屬污染源分析造成環(huán)境污染的重金屬有多種來源途徑，首先是成土母質(zhì)本身含有一定量的重金屬，且不同的母質(zhì)、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。其次，人類頻繁的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，也能造成重金屬對(duì)大氣、水體和土壤等環(huán)境的污染，其中重金屬最主要的幾種來源途徑是大氣中重金屬沉降，農(nóng)用物資如農(nóng)藥、化肥、塑料薄膜等的不合理使用，污水灌溉，污泥施肥，含重金屬的礦業(yè)、工業(yè)廢棄物的堆積，金屬礦山酸性廢水污染等[8]。4.1大氣中重金屬沉降大氣中的重金屬主要來源于能源、運(yùn)輸、冶金和建筑材料等工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣的排放及汽車輪胎磨損所產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)。除Hg以外，大多數(shù)重金屬基本上是以氣溶膠的形式進(jìn)入大氣，然后通過自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤[8]。據(jù)相關(guān)報(bào)道，煤含Cr、Pb、Hg、Ti等重金屬，石油中含有相當(dāng)量的Hg(O.02～30mg/kg)，這類燃料在燃燒時(shí)，部分懸浮顆粒和揮發(fā)金屬隨煙塵進(jìn)入大氣，其中大多數(shù)會(huì)沉降在距排放源十幾公里的范圍內(nèi)，據(jù)估計(jì)全世界每年約有1600噸的Hg是通過煤和其它石化燃料燃燒而排放到大氣中去的。又如瑞典中部某市區(qū)的鉛污染，它主要來自于市區(qū)銅礦工業(yè)廠、硫酸廠、油漆廠、采礦和化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的大量廢物，由于風(fēng)的輸送，這些細(xì)微顆粒的鉛，從工業(yè)廢物堆擴(kuò)散至周圍地區(qū)；南京某生產(chǎn)鉻的重工業(yè)廠，鉻污染疊加已超過當(dāng)?shù)乇尘爸?.4倍；俄羅斯的一個(gè)硫酸生產(chǎn)廠也是由工廠煙囪排放造成S、V、As的污染[9]。汽車運(yùn)輸可對(duì)大氣和土壤造成嚴(yán)重污染，主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染為主，它們主要來自于含鉛汽油的燃燒和汽車輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵等。它們成條帶狀分布，以公路、鐵路為軸向兩側(cè)重金屬污染強(qiáng)度逐漸減弱；隨著時(shí)間的推移，公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強(qiáng)的疊加性。例如在寧—杭公路南京段兩側(cè)的土壤形成的Pb、Cr、Co污染帶，沿公路延長(zhǎng)方向分布，自公路兩側(cè)污染強(qiáng)度逐漸減弱[10]。經(jīng)自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤的重金屬污染，主要以工礦煙囪、廢物堆和公路為中心，向四周及兩側(cè)擴(kuò)散，并且它與重工業(yè)發(fā)達(dá)程度、城市的人口密度、土地利用率、交通發(fā)達(dá)程度有直接關(guān)系，由城市—郊區(qū)—農(nóng)村，距城市越近，污染的程度就越嚴(yán)重。此外，重工業(yè)越發(fā)達(dá)，污染相對(duì)就越嚴(yán)重[11]。此外，大氣汞的干濕沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。大氣汞通過干濕沉降進(jìn)入土壤后，被土壤中的粘土礦物和有機(jī)物吸附或固定，富集于土壤表層，或被植物吸收而轉(zhuǎn)入土壤，造成土壤汞的濃度升高[8]。4.2污水灌溉污水灌溉是灌區(qū)農(nóng)業(yè)的一項(xiàng)古老技術(shù)，一般是指把污水作為灌溉水源，用于灌溉農(nóng)田、森林和草地等。污水按來源和數(shù)量可分為城市生活污水、石油化工污水、工業(yè)礦山污水和城市混合污水等[8]。近年來，污水灌溉已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水的重要組成部分，中國(guó)自20世紀(jì)60年代至今，污灌面積迅速擴(kuò)大，以北方旱作地區(qū)污灌最為普遍，約占全國(guó)污灌面積的90%以上。南方地區(qū)的污灌面積僅占6%左右，其余在西北和青藏。生活污水中重金屬含量很少，但是隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的工礦企業(yè)污水未經(jīng)分流處理而排人下水道，并與生活污水混合排放，從而致使污灌區(qū)土壤重金屬Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、As等含量逐年增加，造成嚴(yán)重的土壤重金屬污染[12]。隨著污水灌溉而進(jìn)入土壤的重金屬，以不同的方式被土壤截留固定。其中，約95%的Hg被土壤礦質(zhì)膠體和有機(jī)質(zhì)迅速吸附，一般累積在土壤表層，自上而下遞減。污水中的Cd很容易被水中的懸浮物吸附，其含量隨著距排污口距離的增加而迅速下降，因此Cd形成的污染范圍較小。As多以3價(jià)或5價(jià)狀態(tài)存在，進(jìn)入土壤后既可被鐵、鋁氫氧化物及硅酸鹽粘土礦物吸附，也可以和鐵、鋁、鈣、鎂等生成復(fù)雜的難溶性砷化合物。Pb的遷移性弱，很容易被土壤有機(jī)質(zhì)和粘土礦物吸附，污灌區(qū)Pb的累積分布特點(diǎn)是離污染源越近，Pb含量越高；離污染源越遠(yuǎn)，Pb含量就越低。Cr有4種形態(tài)，一般以3價(jià)和6價(jià)為主，3價(jià)Cr能被土壤快速的吸附固定，而6價(jià)Cr進(jìn)入土壤中需要先被有機(jī)質(zhì)還原為3價(jià)Cr，然后才能被吸附固定，因此，污灌區(qū)土壤的Cr含量會(huì)逐年累積[6]。污水灌溉造成的土壤重金屬污染現(xiàn)狀不容樂觀，比較典型的事例一是淮陽污灌區(qū)自污灌以來，金屬Hg、Cd、Cr、Pb、As等就逐漸增高，1995~1997年已超過警戒級(jí)。二是太原污灌區(qū)的重金屬Pb、Cd、Cr含量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其當(dāng)?shù)乇尘爸?，且積累量逐年增高[12]。4.3農(nóng)用物資的不合理使用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜是重要的農(nóng)用物資，它們對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起著重大的推動(dòng)作用，但長(zhǎng)期不合理地施用含有Pb、Hg、Cd、As等的農(nóng)藥和化肥、塑料薄膜等產(chǎn)品，也可以導(dǎo)致環(huán)境中土壤重金屬的污染[13]。絕大多數(shù)的農(nóng)藥為有機(jī)化合物，少數(shù)為有機(jī)—無機(jī)化合物或純礦物質(zhì)，個(gè)別農(nóng)藥在其組成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金屬[14]。在農(nóng)業(yè)地區(qū)，由于經(jīng)常施用含As農(nóng)藥，土壤中As的殘留量明顯增加。殺真菌農(nóng)藥被大量地用于果樹和溫室作物，因其常含有Cu和Zn，所以常常會(huì)造成土壤中Cu、Zn的累積，甚至達(dá)到有毒的濃度[15]。如在莫爾達(dá)維亞，葡萄生長(zhǎng)季節(jié)要噴5～12次波爾多液或類似的制劑，每年約有6000～8000噸的銅施入土壤。重金屬元素是肥料中報(bào)道最多的污染物質(zhì)。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬Hg、Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之，氮肥和鉀肥含量較低，但氮肥中Pb含量較高，其中As和Cd污染嚴(yán)重。Cd是土壤環(huán)境中重要的污染元素，隨磷肥進(jìn)入土壤的Cd一直受到人們的關(guān)注。許多研究表明，隨著磷肥及復(fù)合肥的大量施用，土壤有效Cd的含量不斷增加，作物吸收Cd量也相應(yīng)增加，如此通過食物鏈進(jìn)入人體的Cd量也隨著增加，對(duì)人體健康也就造成更大的危害[16]。農(nóng)用塑料薄膜生產(chǎn)應(yīng)用的熱穩(wěn)定劑中含有重金屬元素Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜過程中，都可以造成土壤重金屬的污染。4.4污泥施肥隨著城市工業(yè)化的發(fā)展以及城鎮(zhèn)環(huán)境建設(shè)的加快，污水處理正在不斷加強(qiáng)。我國(guó)現(xiàn)今在各地建設(shè)了多個(gè)污水處理廠，故而產(chǎn)生了大量的污泥，由于污泥含有大量的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，因此土壤成為污泥處理的主要場(chǎng)所。但同時(shí)污泥中也含有大量的重金屬，隨著大量的市政污泥進(jìn)入農(nóng)田，使農(nóng)田中的重金屬的含量在不斷增高。一般來說，污泥中Cr、Pb、Cu、Zn、As含量極易超過控制標(biāo)準(zhǔn)。許多研究指出，污泥的施用可使土壤中重金屬Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量有不同程度的增加，其增加的幅度與污泥中的重金屬含量、污泥的施用量及土壤管理有關(guān)，且污泥施用越多，污染就越嚴(yán)重。其中，Cd、Cu、Zn可引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起小麥、玉米的污染；污泥增加，青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也隨之增加[13]。4.5含重金屬的固體廢棄物堆積含重金屬的固體廢棄物種類繁多，成分復(fù)雜，不同種類其危害方式和污染程度都不一樣，如鉻渣堆存區(qū)的Cd、Hg、Pb為重度污染，Zn為中度污染，Cr、Cu為輕度污染[6]。其中礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物污染最為嚴(yán)重，這類廢棄物在堆放或處理過程中，由于日曬、雨淋、水洗等因素，致使其中的重金屬元素以廢棄堆為中心以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴(kuò)散。有一些固體廢棄物被直接或通過加工作為肥料施入土壤，造成土壤重金屬污染。如隨著我國(guó)畜牧生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的家畜糞便及動(dòng)物加工產(chǎn)生的廢棄物，這類農(nóng)業(yè)固體廢棄物中含有植物所需的N、P、K和有機(jī)質(zhì)，同時(shí)由于飼料中添加了一定量的重金屬鹽類，因此作為肥料施入土壤中，增加了土壤Zn、Mn等重金屬元素的含量。又如化肥工業(yè)廢物之一的磷石膏，由于它含有一定量的正磷酸以及不同形態(tài)的含磷化合物，并可以改良酸性土壤，從而被大量施入土壤，造成了土壤中Cr、Pb、Mn、As含量增加[6]。4.6金屬礦山酸性廢水污染金屬礦山的開采和冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等，都可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水，隨著礦山排水和天然降雨進(jìn)入水環(huán)境或直接進(jìn)入土壤，從而直接或間接地造成土壤重金屬污染[21]。礦山酸性廢水重金屬污染的范圍一般在礦山的周圍或河流的下游，在河流中不同河段的重金屬污染往往受污染源（礦山）控制，河流同一污染源的下段自上游到下游，由于金屬元素遷移能力減弱和水體自凈化能力的適度恢復(fù)，金屬化學(xué)污染強(qiáng)度逐漸降低。流域重金屬污染隨季節(jié)變化而異，枯水期重金屬的含量明顯高于豐水期。河流流速減緩可以導(dǎo)致該流段重金屬含量增加。同一區(qū)域的環(huán)境中重金屬污染物的來源途徑可以是單一的，也可以是多途徑的?？偟膩碚f，工業(yè)化程度越高的地區(qū)污染越嚴(yán)重，市區(qū)高于遠(yuǎn)郊和農(nóng)村，地表高于地下，污染區(qū)污染時(shí)間越長(zhǎng)重金屬積累就越多。5重金屬污染修復(fù)對(duì)策重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境具有極大的危害，在土壤中的殘留時(shí)間長(zhǎng)，很難被植物或微生物降解，且重金屬在作物的可食部位過量累積后容易通過食物鏈進(jìn)入人體，給人類健康帶來嚴(yán)重的危害。面對(duì)當(dāng)今重金屬污染的高發(fā)態(tài)勢(shì)，如何消除環(huán)境中的重金屬污染物已成為國(guó)際性難題，目前，被廣泛采用的重金屬污染修復(fù)技術(shù)主要有物理、化學(xué)和生物修復(fù)方法及一些新技術(shù)[17]。5.1工程治理方法工程治理是指運(yùn)用物理(機(jī)械)、物理化學(xué)原理治理重金屬污染土壤且工程量又比較大的一類方法。適合重金屬污染的工程修復(fù)方法主要有淋洗法、洗土法、客土深翻法、電解法、熱處理技術(shù)等[5]?？屯潦侵冈谖廴镜耐寥辣砻婕尤胛次廴镜男峦粒粚⒁盐廴镜耐寥酪迫?，換上未污染的新土叫做換土；翻土是將污染的表土翻至下層；將污染的表土移去則稱為去表土。例如發(fā)生在日本富士縣神通川流域的痛痛病，就是由于長(zhǎng)期食用含Cd的稻米而引發(fā)的，專家通過研究，利用去表土、客土技術(shù)對(duì)污染源進(jìn)行了治理，效果甚佳。此外，熱處理法是將污染土壤加熱，使土壤中的揮發(fā)性污染物（如Hg）揮發(fā)并收集起來進(jìn)行回收或處理；淋洗法是指用淋洗液來淋洗污染的土壤；電解法是使土壤中的重金屬在電解、電滲和電泳等作用下在陽極或陰極被移走。這些方法適用于治理面積小、污染較輕的土壤，具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于污染面積較大、污染嚴(yán)重的土壤，就需要消耗大量的人力和財(cái)力，并且容易導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、土壤肥力下降和二次污染[5]。5.2化學(xué)治理方法化學(xué)治理方法主要是指向污染土壤投入改良劑、抑制劑等，調(diào)節(jié)土壤酸堿度與化學(xué)組分，增加土壤有機(jī)質(zhì)、陽離子代換量和粘粒的含量，控制反應(yīng)條件，使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，使重金屬能以生物有效性較低、毒害程度較弱的形態(tài)存在的方法[5]。適合重金屬污染的化學(xué)修復(fù)方法主要有有機(jī)質(zhì)法、沉淀法、吸附法、氧化還原電位法、化學(xué)試劑法等[1]。例如在某些污染土壤中加入石灰性物質(zhì)，能提高土壤酸堿度，使重金屬生成氫氧化物沉淀；施用有機(jī)物等促還原物質(zhì)，改變土壤氧化還原狀態(tài)，使重金屬生成硫化物沉淀。沉淀法是指土壤溶液中的金屬陽離子在介質(zhì)發(fā)生改變時(shí)能形成金屬沉淀物，從而降低土壤重金屬的污染，如向鋼渣在土壤中易被氧化成鐵的氧化物，對(duì)Cd、Ni、Zn的離子有吸附和共沉淀作用，從而使金屬固定。吸附法是指重金屬離子能被膨潤(rùn)土、沸石、粘土礦物等吸附固定，從而降低土壤重金屬的污染。有機(jī)質(zhì)法是指有機(jī)質(zhì)中的腐殖酸能與重金屬離子反應(yīng)，生成難溶的絡(luò)合物，從而減輕土壤重金屬的污染。這些方法治理效果和費(fèi)用適中，適用于中度污染區(qū)的改良，但如若處理不當(dāng)，容易再度活化，會(huì)造成二次污染。5.3生物修復(fù)對(duì)策生物修復(fù)措施，是近年來快速發(fā)展的一種新的治理途徑，即針對(duì)土壤中重金屬的生物遷移而提出的一項(xiàng)凈化措施，即利用某些特定的動(dòng)植物和微生物能夠較快地吸走或降低土壤中的重金屬污染物的特點(diǎn)而達(dá)到凈化土壤的目的，因其具有經(jīng)濟(jì)、綠色、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，常常被稱為綠色修復(fù)。生物修復(fù)措施中最常用的是植物修復(fù)技術(shù)，它是指利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬，主要包括植物提取、植物轉(zhuǎn)化、植物揮發(fā)、植物固定及植物促進(jìn)等方法，該技術(shù)在實(shí)踐中運(yùn)用最廣泛，主要通過種植能超高量累積重金屬的植物，如可吸收Zn、Cd、Cu、Pb的印度芥菜、可吸收Cu的高桿牧草等，將土壤中的重金屬元素吸收轉(zhuǎn)移至植物中清除污染[17]。動(dòng)物修復(fù)的典型例子是蚯蚓，蚯蚓本身具有富集重金屬的能力，能處理含金屬的廢渣，具有良好的除去金屬的效果，從而使它作用的基質(zhì)中重金屬濃度顯著下降，而且，隨著蚯蚓的繁殖，其凈化量越大[18]。微生物修復(fù)則是指利用某些微生物對(duì)重金屬的吸附作用和生物氧化還原作用，以降低重金屬的毒性[19]。關(guān)于微生物修復(fù)研究和應(yīng)用的報(bào)道較少，僅在近幾年才引起人們的廣泛重視。5.4農(nóng)業(yè)治理措施農(nóng)業(yè)治理是指因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害，例如在污染土壤上種植一些不進(jìn)入食物鏈的植物，如在含Cd的土壤上改種苧麻；控制土壤水分來調(diào)節(jié)某些重金屬的氧化還原電位，達(dá)到降低重金屬污染的目的；選擇最能降低土壤重金屬污染的化肥，增施有機(jī)肥等[18]。合理的利用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工程措施，也可以保持土壤的肥力，改良和防治土壤重金屬污染，提高土壤質(zhì)量，并能與自然生態(tài)循環(huán)和系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作。農(nóng)業(yè)治理措施的優(yōu)點(diǎn)是易操作、費(fèi)用較低，但具有周期長(zhǎng)、效果不顯著的缺點(diǎn)。5.5土壤中天然礦物治理重金屬污染物新方法土壤的主要礦物組成中除粘土礦物外，還存在大量的天然鐵錳鋁氧化物及氫氧化物、硅氧化物、有機(jī)質(zhì)硫化物等天然礦物。在國(guó)內(nèi)外關(guān)于土壤重金屬污染物防治途徑研究中，人們一直強(qiáng)調(diào)土壤自身的凈化能力，但需要指出的是，土壤中具體礦物的凈化能力才能真正體現(xiàn)土壤自身的凈化能力和容納能力。研究表明，天然鐵錳鋁氧化物及氫氧化物的表面具有明顯的化學(xué)吸附性特征，尤其是Fe、Mn為自然界中少數(shù)但常見的變價(jià)元素，其氧化物和氫氧化物化合物往往可表現(xiàn)出一定的氧化還原作用，所以說天然鐵錳鋁氧化物及氫氧化物具有潛在的凈化重金屬污染物的功能，能成為土壤環(huán)境中吸附固定態(tài)重金屬污染物的有效物質(zhì)[8]。6結(jié)論在世界上許多國(guó)家，尤其是中國(guó)，重金屬污染越來越嚴(yán)重，重金屬污染事件更是呈現(xiàn)出高發(fā)態(tài)勢(shì)，給人類和社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來了嚴(yán)重的影響。在我國(guó)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及農(nóng)村城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，環(huán)境污染問題已越來越嚴(yán)重，尤其是土壤及水資源的重金屬污染，可直接通過食物鏈危害人體健康。研究表明，造成環(huán)境污染的重金屬主要有以下幾種來源途徑，例如大氣中重金屬沉降，大多數(shù)重金屬（除Hg以外）基本上是以氣溶膠的形式進(jìn)入大氣，然后通過自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤，從而造成環(huán)境污染；農(nóng)業(yè)生活中，農(nóng)用物資如農(nóng)藥、化肥、塑料薄膜等的不合理使用，可以導(dǎo)致環(huán)境中土壤重金屬Pb、Hg、Cd、As等的污染；污水灌溉，主要是把生活污水和工礦企業(yè)污水作為灌溉水源，這可致使污灌區(qū)土壤重金屬Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、As等含量逐年增加，造成嚴(yán)重的土壤重金屬污染；污泥施肥，一般來說，污泥中Cr、Pb、Cu、Zn、As含量極易超過控制標(biāo)準(zhǔn)；含重金屬的礦業(yè)、工業(yè)廢棄物的堆積，含重金屬的固體廢棄物種類繁多，成分復(fù)雜，不同種類其危害方式和污染程度都不一樣；金屬礦山酸性廢水污染等。除了這些主要的來源途徑外，可能還有其他的未被我們發(fā)現(xiàn)的隱性來源，并且這些來源途徑并不是單一的，而是錯(cuò)綜復(fù)雜的，它們既可以單獨(dú)作用，也可以共同對(duì)環(huán)境造成污染?？偟膩碚f，工業(yè)化程度越高的地區(qū)污染越嚴(yán)重，市區(qū)高于遠(yuǎn)郊和農(nóng)村，地表高于地下，污染區(qū)污染時(shí)間越長(zhǎng)重金屬積累就越多。環(huán)境質(zhì)量問題是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)全面進(jìn)步的戰(zhàn)略問題，它直接影響我們的生活質(zhì)量和人體健康。重金屬污染首先應(yīng)從源頭抓起，控制污染源，現(xiàn)今世界各國(guó)已經(jīng)采取多種措施對(duì)重金屬污染進(jìn)行防治和修復(fù)，例如工程治理（如淋洗法、客土深翻法、電解法、熱處理技術(shù)等）、化學(xué)治理（如有機(jī)質(zhì)法、沉淀法、吸附法、氧化還原電位法、化學(xué)試劑法等）、生物修復(fù)（主要包括植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)、微生物修復(fù)）、農(nóng)業(yè)修復(fù)以及一些新技術(shù)等修復(fù)措施。但由于重金屬污染的長(zhǎng)期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特點(diǎn)，治理效果不容樂觀，還需要更多的專業(yè)人才針對(duì)重金屬污染進(jìn)行更系統(tǒng)、更全面、更專業(yè)、更深入的研究。7展望新中國(guó)成立以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，人們的生活水平有了很大的提高，但是隨之而來的負(fù)面效應(yīng)也引起了人們的廣泛重視，其中最為嚴(yán)重的就是環(huán)境中重金屬的污染。面對(duì)我國(guó)重金屬污染事件的高發(fā)態(tài)勢(shì)，國(guó)務(wù)院于2011年2月通過了我國(guó)第一個(gè)“十二五”國(guó)家規(guī)劃《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，確定了“十二五”期間的重金屬污染防治的具體目標(biāo)，環(huán)保部部長(zhǎng)周生賢也做出了重要講話，強(qiáng)調(diào)了重金屬污染治理的重要性及迫切性。但是，由于治理工作耗資巨大，其監(jiān)管和資金投入成為重金屬污染治理的最大障礙，同時(shí)技術(shù)跟不上，專業(yè)人員不足，這些問題就造成了我國(guó)重金屬污染的困局。對(duì)污染環(huán)境相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行剖析表明，無論是物理、化學(xué)修復(fù)，還是植物修復(fù)，甚至是微生物修復(fù)，都存在著許多技術(shù)上難以克服的問題，需要從技術(shù)的現(xiàn)有進(jìn)展和技術(shù)構(gòu)想進(jìn)行整體意義上的創(chuàng)新，即如何把現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化、改造后進(jìn)行最佳組合與綜合，才能取得該技術(shù)領(lǐng)域的重大突破。要解決上述技術(shù)難題，推動(dòng)重金屬污染修復(fù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，特別是使修復(fù)技術(shù)得到實(shí)際應(yīng)用，就必須處理好研究與發(fā)展、市場(chǎng)定位和技術(shù)實(shí)施三者之間的相互關(guān)系。研究表明，技術(shù)再造和技術(shù)綜合構(gòu)建是現(xiàn)今重金屬污染修復(fù)需要解決的重大技術(shù)難題[5]。重金屬污染修復(fù)的研究已成為國(guó)際環(huán)境科學(xué)與工程研究的熱點(diǎn)科學(xué)問題和前沿領(lǐng)域之一。目前，在重金屬污染的物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等方面均取得了較大的發(fā)展，國(guó)際國(guó)內(nèi)一大批科研人員從事此項(xiàng)工作。大家比較一致的觀點(diǎn)是：對(duì)重金屬污染環(huán)境以植物修復(fù)為主。盡管在重金屬污染修復(fù)方面已取得了許多成果，但仍有許多問題有待探索。結(jié)合當(dāng)前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，力求在我國(guó)重金屬污染的根治和國(guó)家層面上的生態(tài)安全提供科學(xué)依據(jù)，在已有的研究基礎(chǔ)上，研究污染環(huán)境修復(fù)的新原理，為建立新的修復(fù)工藝與技術(shù)打下基礎(chǔ)，從而適應(yīng)污染環(huán)境修復(fù)日益增加的需要。參考文獻(xiàn)[1]陳英旭，等.土壤重金屬的植物污染化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008-09(1)：210-242.[2]環(huán)境保護(hù)部.重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃[DB/OL]./jianfeifangfa/20120617163.html[3]李其林.區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)土壤和作物中重金屬的特征研究—以重慶為例[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2010-04(1)：1-4.[4]陳懷滿，鄭春榮，等.中國(guó)土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防治對(duì)策[J].Ambio,1999,28：130-131.[5]周啟星，宋玉芳，等.污染土壤修復(fù)原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2004：175-187.[6]聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)—固體廢物卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：134-147.[7]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.中國(guó)環(huán)境保護(hù)21世紀(jì)議程.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1995：1-6.[8]付麗，徐念.土壤重金屬污染來源及修復(fù)對(duì)策[J].第二屆全國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2007：14-22.[9]王成瑞，張家達(dá).礦山環(huán)境污染及礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展對(duì)策的研究[J].四川冶金，1997,3:73-80.[10]鄒偉.關(guān)注機(jī)動(dòng)車重金屬污染[N].中國(guó)質(zhì)量報(bào)，2008-06-10(011).[11]韓春梅，王林山，鞏宗強(qiáng)，等.土壤中重金屬形態(tài)分析及其環(huán)境學(xué)意義[J].生態(tài)學(xué)雜志，2005，24(2):1499-1502．[12]胡寧靜，李洋琴，黃朋，等.我國(guó)部分市郊農(nóng)田的重金屬污染與防治途徑[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2003，22(3)：251.[13]王靜，王鑫，吳宇峰，等.農(nóng)田土壤重