重金属污染的影响篇1

关键词：土壤；城市：污染；重金属元素

土壤中的重金属污染已经成为当今环境科学中重要的研究内容，尤其是城市的土壤重金属污染越来越多的被人们关注。城市作为人们生活和生产高度聚集的场所，人口相对集中，种种人类活动都非常容易造成城市的污染。本文针对土壤重金属污染的来源及危害加以阐述，增加读者对土壤污染的重视。

1土壤重金属污染概况

重金属指的是密度大于5.0g/cm3的45种化学元素，但是因为每一种重金属元素在土壤中的毒性区别很大，所以在环境科学中通常关注锌、铜、锡、钒、汞、镉、钴、镍、铅、铬、钴等。硒和砷两种非金属元素它们的毒性及某些性质与重金属相似，因此也将硒元素和砷元素列入重金属污染物的范围内[1]。由于土壤中本身含有的铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在某些强还原条件下，铁和锰所引起的毒害却不能被忽视[2]。

中国作为发展中国家，工业科学上的发展越来越重要，但是由此造成的污染也在加剧。城市作为人口密集的区域，汽车尾气的排放成为了土壤中重金属污染的主要来源。吴学丽[3]等人运用地累积指数法研究了沈阳地区浑河、细河及周边农田的土壤中重金属污染状况，发现这些地区土壤中汞元素和锌元素含量较高。兰砥中[4]等人研究湘南某铅锌矿区事故之后导致周围土壤的重金属污染情况，运用单因子指数和潜在生态风险指数评价土壤污染状况，发现该地区土壤中铅、锌、铜、镉等重金属污染严重，其中镉的污染指数最高。

国外学者早在20世纪末就针对城市中土壤中重金属污染进行研究，在英国的几大城市中对土壤中的汞、铅等重金属元素进行调查，他们观察到这几个城市中的土壤重金属污染与英国的工业发展活动与周围居民区的繁荣与否有着直接的关系。世界各个国家正逐步开展城市中土壤中重金属污染的研究。在对葡萄牙、苏格兰、斯洛文尼亚、西班牙、意大利和瑞典这6个欧洲国家城市土壤中的重金属总浓度进行调查研究，发现葡萄牙地区中汞的浓度比苏格兰低，可能是由于燃煤发电和取暖导致的[5]。

2土壤中重金属元素的污染来源

一般来说，城市中土壤重金属污染来源主要有两类：自然因素和人为外源输入。

2.1自然因素：某些地区的土壤由于地壳运动导致本身就含有很多的重金属元素，成土母质是造成城市土壤中重金属含量高的重要原因。如陈雪龙[6]等对大庆龙凤湿地土壤中重金属元素的空间分布特征进行了研究，发现土壤中的铅和锌随着土壤深度的增加而增加，表明重金属在土壤中的含量与土壤的理化性质、成母土质和岩石风化有着极大的关系。

2.2人为外源输入：这类污染为土壤中重金属元素污染的主要来源，包含三大类

2.2.1工业污染源：为了提高经济水平，现代工业的开发越来越广泛，加上环保理念没有普及，金属冶金厂、化工厂、油漆厂的三废没有达到排放标准就流入到环境中，造成土壤中重金属元素的污染。

2.2.2农业污染源：如今科学的发展，人们在种植农作物的时候为了提高庄稼的产量，施用了大量含有重金属的化肥，这些污染直接的作用到土壤中。

2.2.3生活污染源：城市中交通高度发达，虽然给人们带来的便利，但是交通工具的尾气排放却给土壤中带来的很多的重金属元素[7]。另外，城市中人们的生活垃圾中常常含有各种重金属元素，加上固体废弃物处置不完善，这些垃圾也会流入到城市土壤中。

3土壤中重金属污染的危害

3.1土壤中重金属污染引起的直接危害

3.1.1对土壤中的生态环境系统的稳定性造成破坏

土壤环境是一个很复杂的生态环境，其中包含这许多种类的微生物群落与蠕虫类动物，这些生物的存在保持了土壤环境的稳定也保证了土壤的活性，但是当过量的重金属被引入到土壤中时，会对这些生物带来毒害，大量研究证明：重金属污染的土壤中土壤微生物群落的多样性被严重减少[8]。

3.1.2影响植物代谢循环和生长

据研究表明，重金属对植物形态、生殖、繁衍各方面都有影响。吸收到植物体内的重金属能诱导其产生某些对酶和代谢都有毒害作用和不利影响的物质，引起植物伤害。某些重金属在胁迫作用下有时会引起大量营养元素的缺失和有效性的降低，较高浓度的重金属含量有抑制植物体对镁元素的吸收和转运的能力。

3.2土壤中重金属污染带来的间接危害

3.2.1促使水体污染

土壤环境中遭受重金属污染时，污染浓度较高的表层土壤能在地表或地下径流作用下，进入水体环境，导致地下水的重金属污染。

3.2.2导致大气环境污染加重

由于土壤环境与空气环境有着直接的联系，通过空气中的湍流交换作用，土壤颗粒能够被带入到大气中，使得空气中的污染物变得复杂，当土壤中含有重金属元素时，则可能导致大气污染和生态系统退化等等的环境问题[9]。

3.2.3对人体和动物的健康影响

土壤中重金属元素通过植物由食物链逐级传递到人体中，城区内部种植的观赏和净化空气用的花草树木也能累积一定的重金属污染物，人们居住在这种环境中，经过皮肤接触和无意由口摄入这些被污染的土壤[10]。

结束语

土壤重金属污染逐渐被各个国家的环境科学工作者重视，由于土壤中含量复杂，修复将是一个复杂的系统工程，传统修复技术很难达到理想的预期效果，针对工业迅速发展，环保部门的管理力度也应该加强，从根本上减少重金属污染物的来源才是修复土壤的最有力的手段。■

参考文献

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[2]刘昌岭，宋苏顷，夏宁，李学刚，林学辉，张红，张经，于志刚.青岛市区大气颗粒物中重金属的浓度及其来源研究[J].青岛大学学报（自然科学版），1998，03：44-48.

[3]吴学丽，杨永亮，徐清，黄园英，路国慧，何俊，刘晓端.沈阳地区河流灌渠沿岸农田表层土壤中重金属的污染现状评价[J].农业环境科学学报，2011，2：282-288.

[4]兰砥中，雷鸣，周爽，彭亮，廖柏寒，沈跃.湘南某铅锌矿区周围农业土壤中重金属污染及其潜在风险评价[J].环境化学，2014，8：1307-1313.

重金属污染的影响篇2

土壤微生物重金属污染

0引言

所谓土壤重金属污染是指由于人类活动，使重金属含量明显高于原有含量，并造成环境质量恶化的现象。面对土壤重金属污染的加剧，迫切需要监测和防治重金属污染的有效措施。近几年兴起的微生物修复，引起人们越来越多的关注。

1重金属对土壤微生物生物量的影响

土壤微生物生物量在一定程度上能代表参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化的对应微生物的数量。Dar研究指出砂壤土、壤土和粘土中施用0.75%的污泥，土壤微生物生物量碳增加7%-18%左右，砂壤土中增加较明显，壤土和粘土中则较少。Khan等试验研究了镉和铅对红壤中微生物的影响，当其浓度分别为30ng/g和150ag/g时导致生物量显著下降。

2重金属对微生物活性的影响

2.1重金属污染对土壤基础呼吸的影响

土壤呼吸是土壤与大气交换CO2的过程，是土壤碳素同化和异化平衡的结果。Fliebbach等报道在土壤中施人含低浓度重金属和高浓度重金属的淤泥时，其土壤呼吸强度会随着重金属浓度的增加而上升。Chander等研究认为，含高浓度重金属的土壤中微生物利用有机碳更多地作为能量代谢，以CO2的形式释放，而低浓度重金属的土壤中微生物能更有效地利用有机碳转化为生物量碳。

2.2重金属污染对土壤酶的影响

酶是一种生物催化剂，土壤中进行的各种生物化学过程，都是在酶的参与下实现的。Marzador等研究指出，在Pb污染土壤中脱氢酶活性的大小明显地受土壤水分含量的影响，但土壤水分变化对磷酸酶活性的影响不十分明显。因此，磷酸酶活性被认为是评价Pb污染土壤的一种较为合适的指标。

2.3重金属污染对土壤生化作用过程的影响

通常把土壤生化作用强度作为土壤微生物活性的综合指标之一。Wilke研究了几种重金属和非重金属污染物（如Cd、Cr、Pb）如对氮素转化的长期影响，发现除Se和Sn外，其它污染物均能抑制有机氮素的矿化作用。重金属污染引起微生物体内代谢过程的紊乱，也影响微生物的代谢功能，而微生物生理生化反应必然影响到土壤的生化过程，改变了土壤的质量状况。

3土壤重金属污染的微生物修复

微生物本身及其产物都能吸附和转化重金属。微生物还可以通过直接、间接的代谢活动溶解重金属离子。代谢产生的有机酸和氨基酸可溶解重金属及含重金属的矿物，也可以加速重金属元素从风化壳中的释放。

鉴于土壤微生物本身对重金属的吸附和转化，国内外已经开展了对微生物的金属抗性和生物修复的可行性研究，并将此技术应用于实践。这必将缓解土壤重金属污染的严重局面，带来健康的环境。充分利用微生物在土壤修复方面的特性，加强微生物修复的综合技术的研究，是治理不同重金属污染土壤的有效措施。

参考文献：

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[7]ChanderK.，BrookesPC.Synthesisofmicrobialbiomassfromaddedglucoseinmetal-contaminatedandnon-contaminatedsoilsfollowingrepeatedfumigation.SoilBiologyandBiochemistry，1992，24：613-614.

重金属污染的影响篇3

关键词：重金属污染；环境监管；问题分析；防治措施

1概述

重金属污染造成的环境污染以及危害人民生活的问题，使社会愈来愈重视重金属污染的监管工作。且在环境监管方面，我国对重金属污染防治的研究比较少，从而导致了政府在整个监管过程中，出现了各种各样的难题，包括企业中重金属污染规划结构较分散，因此妨碍了企业对污染物的集中处理；缺乏长期有效的监管体制；不完善的重金属污染控制审批权限机制，导致了建设项目中估算不平衡；数据信息量庞大，其管理机制和技术手段不完善等。因此，重金属污染的环境监管是每个企业迫在眉睫要解决的问题。

2我国重金属污染环境监管的现状

目前，我国采用的主要是直接监管的方式对重金属污染进行监管，即为遏制工业企业的重金属污染物的排放，采取收费政策；其次，在监管工作中的自我监管和刺激性监管将会起到辅助效果，尤其是刺激性监管方法，不健全的排污收费市场机制就会造成市场在重金属污染处理中的影响不足。

3重金属污染监管工作的问题

3.1企业分布格局较为分散

就我国当下情况而言，与重金属污染相关的企业在分布格局方面普遍较为分散，这样，一方面为集中管理重金属污染造成了困难，线性地扩大了重金属污染对土地、水体等自然环境的影响范围，从而直接增加了企业对于重金属的污染防治的成本；另一方面，使得环境风险在时间和空间上大幅增加。企业想做到防治重金属污染工作的高效，就要保证环境监管的实用效果和能力，必须做好企业布局的合理规划。

3.2项目环境管理失衡

与重金属污染相关的建设项目，其环境审批权限在我国体制下并没有得到充分的重视。且在该种类型的环境评价方面，而在不同项目中，关于重金属的污染防治、监测、控制以及风险防范等内容的分析都出现了不平衡的现象，从而导致了环境影响报告书的质量高低不等。且在现有的环境影响报告中，污染防治的可行性、监测和计划以及设备规范管理等相关措施内容还没有得到企业的重视。并且，对于缺少针对和可操作性的重金属污染的不同规模建设项目，给环境审批部门提供的决策是无用的。

3.3竣工环保验收难度大

在建设项目实施过程中，会有很多方面都牵涉到重金属污染问题，类似于一些危险废物的处理、废水和污泥、工业废气等。但是对于涉及重金属等污染物的竣工验收方案，其相关体制并未明显地与别的污染物区别开。而对于不能验收大气环境防护距离、卫生防护距离以及检测计划等重要内容，不能及时排查生产过程中所积累的环境风险和污染问题，因此目前只是对其防治设施的状态进行验收，而不能完全把握环境问题。

3.4日常监管工作困难多

重金属污染防治的主要内容是长效监管设计工作，特别是监管其项目中的废物、废气和废水等，从而做到有效的防治管理工作，同时也保证了企业自身监测工作的效率。然而，在当前的企业中，有将近90%的企业没有重金属监测的能力，而且监测频率低、监测点位分布少，在大部分企业中，污染处理设施的运营管理记录都不是很规范，所以相关的源强和设施处理效果的数据质量在污染源的普查和动态更新工作中遭到了非常严重的影响，大部分地区的人都处于一种环境污染风险失控的状态。

4环境监管在防治重金属污染中的具体措施

4.1合理规划企业布局

企业要想达到重金属污染的有效防治目的，就要合理的进行企业布局。在整体规划过程中，要及时的将环境影响评价工作加入其中。结合风向、区位、交通和地理环境等条件，根据等级来规划企业不适宜、基本适宜和适宜区域的布局，而对于重金属污染管理要采用集中式的方法，降低污染对自然环境和人文环节的风险程度，进而减小污染对土壤和大气等环境的影响，和重金属污染防治管理工作所花费的成本。

在社会经济发展的背景下，环境影响评价要根据不同地区的差异性，来进行针对性的布局指导工作，从而降低重金属扩散和迁移的风险。并且对于调整城市规划有极大的影响力，实现资源的最优配置，能够为城市整体规划工作提供了依据。

4.2整合污染环节监管的工具

在环境污染的市场竞争中，对于监管工具需要进行灵活的使用和整理，譬如由具有重金属污染治理专业资质的企业来实现治理服务的提供，完成治理重金属污染的专业市场的培育。在这种市场模式下，一方面，对企业为降低治污费用成本而进行绿色生产起到了促进作用；另一方面，为重金属污染的治理赢得了大量的社会资金。同时，可以通过政府补助政策等方式，将通过污染治理得到的税收和收益补偿给治污企业，而在整个实施过程中，政府一定要严格发挥其监管作用。

4.3实行产品税和补偿制度

为了控制产品中的重金属污染物，企业可以运用押金-补偿制度。其制度是指消费者在购买产品时，需要交一定的押金，而押金能够在使用回收完成后取回。电子产品中含有锌、镍等重金属，押金-补偿制度的确立，能保证降低电子产品的污染物进入水体、土壤的风险，从而完成末端回收工作，同时将补偿制度和产品税制度相互结合，对重金属物质的产生和污染起到了有效的控制作用。

4.4引入环境风险评价和生命周期评价

在重金属污染监管工作中，可以将环境风险评价手段与生命周期评价方法相结合，从而及时地监测到重金属在产品中的含量，按照标准，对重金属的浓度进行严格控制，从而完成绿色生产的目的；同时，在最终阶段中还能回收再利用，从而大大的降低了其参与到地球化学循环过程中，进而减小了重金属物质对人体伤害的风险，这样就使重金属污染的产生在源头上得到了控制。此外，企业可以建立重金属污染预警系统，以及应急方案。

4.5实现跨部门、区域合作

在重金属污染的防治过程中，因相关部门较多，因此就容易造成沟通困难的现象，从而增加了费用。所以，政府可以在每个部门中派出代表，组成一个专业机构，用于协调治理工作，并对治理情况做出及时的汇报。与此同时，还可以在绩效考核和管理目标中纳入环境健康风险的预防和治理，加强各部门的沟通与交流，优化环境执法绩效。

4.6信息公开化

在重金属污染物防治和治理工作中，媒体所占的份额愈来愈大。信息的公开化能够让企业形成有效的管理体制，同时也促进了企业的自觉减排行动力，提高了其监管的能力和工作效率。因此政府要重视媒体在此工作中的影响力。及时的向媒体公开企业污染信息，对公众信息及时进行调整，帮助企业建立信用制度，以及开展环境风险评价和生命周期评价工作，从而完善企业在实施过程中，政府监管工作所发挥的作用。

5结束语

文章针对当前我国重金属污染环境监管的实际情况，并对其工作中存在的问题进行了研究和分析，主要现象为：企业布局分散、环境保护管理失衡、环保设施验收难度大等，并具有针对性的对问题的解决提出了相关的任务以及措施。

参考文献

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重金属污染的影响篇4

关键词植物修复；污染底泥；重金属

中图分类号X53文献标识码A文章编号1007-5739（2013）02-0224-03

沉积物是许多水生生物，特别是底栖生物赖以生存和生长的环境，由于底栖生物大都具有富集污染物质的功能。因此，沉积物质量的好坏直接影响底栖生物的质量和人体健康。由于人类的活动，在过去的几十年里，沉积物被各种有机和无机污染物污染。发达国家在水质改善方面取得了相当的成功以后，对水体中的沉积物污染控制仍不乐观[1]。马德毅等[2]于1998—1999年对中国主要河口沉积物采样，分析了其Hg、Cd、Pb、As的含量，并作了河口的潜在生态风险评价，指出辽河口Cd具有较高潜在生态风险，珠江口海域沉积物中As污染的问题比较突出，长江口和鸭绿江口的沉积物质量具有潜在的生态风险。

沉积物既是污染物的载体，同时也是潜在的污染源。当海水中的污染物浓度大于沉积物间隙水中的浓度，污染物就会在沉积物中富集。沉积物与上覆水之间不停地进行着物质交换，污染物质就不能永远停留在沉积物中。随着物理化学特性变化和水动力条件的改变，沉积物中的污染物会大量向水体中释放，使水质不断恶化，导致水体的二次污染，沉积物污染现在受到越来越多的关注。

1沉积物污染控制技术

1.1原地处理技术

原地处理技术是在原地利用物理化学或生物的方法减少受污染底泥的容积，减少污染物的量或降低污染物的溶解度、毒性或迁移性，并减少污染物释放的控制和修复技术。目前，原地处理技术主要有覆盖技术、上覆水充氧技术、底泥氧化技术。

1.2底泥疏浚

底泥疏浚是通过去除表层污染底泥以达到减少底泥污染物释放的技术措施。对于重金属、有机有毒污染严重的沉积物，疏浚可以永久性地消除沉积物对水质的影响。疏浚在很多情况下是必需的，但是疏浚过程中，容易造成沉积物再悬浮，对水体产生影响。同时，疏浚后的污泥要进行物理、化学或生物处理，防止造成二次污染。

1.3生物修复技术

生物修复技术是利用生物的代谢活动减少环境中的有毒、有害物质的浓度，并使其降低到安全范围以下。生物修复既可以处理被大面积污染的水体和底泥，又可以对沉积物进行原位生物修复，同时对疏浚后的污泥也可进行生物修复。

1.3.1微生物修复。微生物修复是对一些微生物经过适应和诱导，使其代谢分解底泥中的有机污染物，从而将这些污染物降解成无害物质，降低或消除重金属的毒性。微生物修复包括投加促生剂、直接投加高效微生物制剂2种技术。底泥中土著微生物在修复过程中速度较慢，对污染物的降解效果较差。向底泥中投加生物促生剂可刺激土著微生物的生长繁殖，加快微生物的代谢速率以及对污染物的降解速率。实际湖泊底泥修复受自然条件影响较大，固定化微生物技术对污染底泥的修复具有应用潜能。微生物对有机污染物的降解受较多因子的影响，主要包括底物本身、微生物种群以及电子受体、营养元素状况等因素。因此，需要进行合理调控。

1.3.2植物修复。植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中污染物的一门环境污染治理技术。它是一门新兴的应用技术。植物修复已经对治理金属和有机物污染的沉积物显示出巨大的潜力，因其具有自然、费用低、高效率等优点而被公众所接受。目前，可以用于沉积物中的较为成熟的植物修复技术，可以分为植物萃取技术、植物挥发技术、植物固化技术。①植物萃取。植物萃取技术是指金属积累植物或超级累植物将土壤中的金属提取出来，富集并搬运到植物根部可收割部位和地上茎叶的过程。植物萃取技术实质上是利用植物将土壤中的有毒金属提取出来，转移并富集到植物地上可收割部位，从而减少土壤中污染物的质量。将植物中的碳氧化成二氧化碳，可减少污染物的质量，方便处理，燃烧后的废弃物还可再循环利用。用于萃取技术的植物应具有以下特征：对金属有很高的耐性，在它的可收割部位富集大量的金属，有较高的生长速率，有很高的产量和丰富的根系统。植物萃取分为持续的植物萃取和诱导的植物萃取。前者是指利用超级累植物吸收土壤重金属并降低其含量的方法，称为连续的植物修复。连续的植物修复取决于整个生长周期中，植物对重金属的积累、转运以及对高浓度重金属的抵抗能力。因此，超级累植物最适合修复重金属污染的土壤。后者是利用螯合剂来促进普通植物吸收土壤重金属的方法。②植物固化。植物固化又叫植物稳定，是指利用一些植物的根际作用，对污染物进行吸收、沉淀或还原，降低重金属的活动性以及生物有效性，并将重金属转变为低毒性形态，固定在植物和根际土壤中，降低了重金属对环境和人体健康的风险。该技术降低污染物的迁移活化性，通过种植的植被，减少污染物的淋滤作用，避免污染物因地表径流作用引起的扩散。固化技术并不是将污染物彻底清除，只是将污染物暂时固定，所以没有从根本上解决污染问题。植物固定技术适合被污染的土壤和沉积物，它降低了被污染的土壤因没有或缺少植被所产生的风险，保护了污染土壤和沉积物不受风蚀、水蚀，减少重金属渗漏，从而污染地下水，避免重金属的迁移污染周围环境。③植物挥发。植物挥发技术是利用植物根系分泌的一些特殊物质或微生物将土壤中的污染物吸收和转化，以挥发状态排出植物体外，从而去除土壤重金属污染。植物挥发要求污染物被转化后的毒性要小于转化前的污染物质，以减轻对环境的危害。

2沉积物中重金属植物修复技术的应用

在生物学上，重金属是指汞、铬、铅及类金属砷等生物毒性显著的重金属。有一些重金属不是植物生长必需的元素，例如As、Cd、Hg、Pb、Se等。而一些其他的元素如Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Zn等是植物正常生长和代谢的必需元素，但是一旦超过临界值，也会对植物产生毒害作用[3]。底泥中，金属可以与不同载体相结合，以多种形态存在，大致有可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和金属残片等，不同形态的重金属具有不同的生物有效性。底泥中的重金属毒性主要取决于重金属的形态。例如，Hg污染的沉积物对生态系统和人类健康存在严重威胁，无机Hg自身含有毒性，而且它们还可能转换成甲基汞，甲基汞的毒性比无机汞更大。甲基汞是一种神经毒素，可以在更高的营养剂中生物放大，这增加了危害人类的风险。

一些学者认为，树木可能是用于植物修复的成本最低的植物类型。在所有植物中，树木拥有最庞大的根系，这些根系可以穿透数米的土壤，这一点远远超过了其他草本植物。柳树被认为是一种高效的植物过滤器，而且生长速度较快。近年来，柳树被种植在一些重金属污染的土地上。Vandecasteeleetal[4]将柳树和西洋接骨木种植在重金属污染的疏浚底泥上，生长在重金属污染的疏浚底泥上的柳树叶片基质中含有高浓度的Cd和Zn（Cd>6.6mg/kgDW，Zn>700mg/kgDW），而在接骨木中则没有出现这种情况。Mertensetal[5]在田间条件下，在重金属污染的疏浚底泥上种植S.fragilisL.和S.triandraL.，评估了季节性变化和种植时间的改变对金属去除效率的影响。Bedellaetal[6]在温室条件下进行了209d的研究，在污染的疏浚底泥上种植白柳，研究白柳的生长和对重金属的吸收。研究结束时，白柳地上部分已经长到80～117cm。在第70、112、209天，植物的根、茎、叶中已经积累了Cd和Zn，尤其是树叶中更多。该研究表明，白柳可以在试验条件下在污染底泥上生长，生物积累Zn和Cd，这些研究结果更表明了白柳从污染的疏浚沉积物中萃取Zn、Cd的潜力。

不同的金属元素在植物的不同组织富集。Cu、Cr、Pb、Fe、Mn和Ni主要富集在植物的根部，Zn和Cr主要在叶片富集。Kumaretal[7]的研究解释了金属从非生物环境（沉积物）向生物环境（水生植物）的传输机制和它们在各个部位的累积情况。传输机制和积累模式可以描述如下：沉积物>根系统>茎系统>叶系统。

除了柳树，其他树木对重金属也有一定的富集作用。Mertensetal[8]研究了5种树木植物萃取和植物稳定的限制条件和可能性。这5种树木分别是大叶槭、欧洲白蜡木、银白杨、刺槐和欧洲桤木。将它们种植在淤泥上，这些底泥来源于咸水河口，并且有轻微的重金属污染。虽然沉积物中盐度较高，但是树木的存活率还比较令人满意。刺槐和银白杨的增长率最高。其他3种树木存活率高（>90%），但是增长比较迟缓。

周炎武[9]研究表明，红树林对恢复沉积物中重金属有显著影响，红树林恢复促进了Zn、Pb、Cr、Cu、Ni5种重金属在林下表层沉积物中的累积。红树植物无瓣海桑和桐花树是潮间带沉积物重金属植物稳定的优秀候选者。

树木对沉积物中的重金属吸收效果已经得到了认可，其他一些植物也可以用于修复沉积物中的重金属。李红霞等[10]利用栽培试验研究了黑麦草对排污河道沉积物中重金属的修复作用。王谦等[11]在自然条件下，采用人工模拟水缸培养方法，研究了湖泊底泥处理对沉水植物伊乐藻生长、叶绿素含量以及Cu、Cd吸收和积累的影响。Almeidaetal[12]在一年时间里调查了Scirpusmaritimus和Juncusmaritimus对重金属的积累能力，以及每一种植物在沉积物中的理化性质。用原子吸收法测定了沉积物、根际，以及Scirpusmaritimus和Juncusmaritimus不同组织中的Al、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb和Zn的含量。

Arreghinietal[13]研究了Schoenoplectusamericanus修复Zn污染的沉积物。试验了2种沉积物，一种来自大的天然堤（LS），另一种是河流冲积的底泥（AS）。前者比后者的有机物和营养盐低，没有Zn，也没有额外添加（风干的沉积物中Zn含量为2500μg/g）。这项研究显示，Schoenoplectusameri-canus在沉积物中对高剂量的Zn有很高的忍耐性，所以Sc-hoenoplectusamericanus是植物修复营养丰富的被Zn污染的湿地的合适品种。

重金属富集植物小莎草的独特属性对与植物修复矿场附近被重金属污染的水和沉积物有十分重要的意义。Sakakibaraetal[14]为了研究小莎草对水和沉积物中重金属修复的应用性，进行了场地试验。小莎草的枝条中，重金属浓度最高，Cu为20220mg/kg，Zn为14200mg/kg，As为1740mg/kg，Pb为894mg/kg，Cd为239mg/kg。Cu、Zn、As、Cd和Pb在枝条中的浓度与土壤中的浓度成对数关系。

植物对重金属的吸收水平有限，通过投加一些特定的添加剂，可以提高重金属在植物中的溶解度和吸收。合成螯合剂、有机酸、无机络合剂等可以显著提高植物对金属的吸收。李红霞等[10]研究发现在盆栽条件下，在疏浚底泥中投加EDTA，结果黑麦草体内积累的重金属数量显著增加。Duarteetal[15]将乙酸、柠檬酸、苹果酸这3种酸用于种植了S.maritima的沉积物上，在沉积物中和植株各部分检测到了几种重金属（Cd、Zn、Pb、Cu、Cr和Ni）。结果证明乙酸对与植物吸收所有重金属都是最有效的，柠檬酸的效果也不错。植物修复重金属见表2。

3展望

植物修复技术目前还处于初步阶段，用于污染土壤的植物修复研究较多，而沉积物的植物修复相对较少，而且沉积物的植物修复也比土壤植物修复要复杂。目前，很多沉积物的植物修复试验都是室内模拟和盆栽试验，还有待于在污染区验证植物修复的效果。经济作物和花卉植物也被用于植物修复。随着社会的发展，转基因技术在植物修复方面有着广泛的前景，将来可能会通过转基因得到更多的超级累植物。植物修复在将来会成为一种经济有效、广泛应用的修复沉积物的技术[25]。

4参考文献

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重金属污染的影响篇5

【关键词】农田；重金属污染；生物修复

0前言

近年来，我国食品安全形式非常严峻，有一部分原因就是农田遭到污染，尤其是重金属污染。据报道，目前我国受砷、铬、铅等重金属污染的耕地而积近2000万平方千米，约占总耕地而积的20%；其中工业“三废”污染耕地1000万平方千米，污水灌溉达330多万平方千米。重金属不能被土壤微生物所分解，易在土壤中蓄积或转化为毒性更大的化合物。土壤重金属污染的特点为长期累积效应、隐蔽性、不可逆性和一定的交互作用。土壤受重金属污染后，影响农作物并通过食物链等影响人体健康，造成中毒危害。另据国土资源部的最新调查显示：每年我国约有1200万吨粮食被重金属所污染，这些粮食足够养活4000万左右的人口，并且这种污染问题日益严重。因此，对农田重金属污染的治理显得尤为迫切。当前，土壤重金属污染的治理方法主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、以及生物修复方法。本文将重点介绍生物修复法在农田重金属污染治理中的研究进展，同时对生物修复法治理农田重金属污染的研究前景进行展望。

1简介

生物修复法是指利用生物的生命代谢活动降低环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害，从而使污染的土壤局部地或完全地恢复到原始状态。其优点有：成本低、不破坏土壤生态环境、可以回收再利用贵金属、造成二次污染机会较少。缺点有：周期长、一种植物一般只能提取一种或者几种重金属、而植物固定只是将重金属暂时固定，如果土壤环境发生变化，重金属的毒性作用还有可能再次出现[1]。

2生物修复法的分类

生物修复作用治理农田重金属污染方法可以分为动物修复法、植物修复法以及微生物修复法。它们有着不同的优缺点。因此，在利用生物技术处理重金属污染时，要结合当地实际，因地制宜，才能达到预期效果。

2.1动物修复

动物修复是指土壤动物群通过直接的吸收、转化和分解或间接的改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长等作用而修复土壤污染的过程。有关动物修复的研究报道较少，主要集中在有机物和农药污染土壤的修复（如利用蚯蚓等修复）和富营养化水体的修复（如利用滤食性贝类、棘皮动物、河蟹等修复），对重金属污染土壤的动物修复机理仍处于探索阶段[2]。

2.2微生物修复

利用土壤微生物的蓄积和降解作用来治理土壤重金属污染是一种高效的途径。国内外许多研究己证明，菌根在修复遭受重金属污染的土壤方面发挥着特殊的作用，他们减轻了植物在重金属污染的土壤中的受害程度[3]。

土壤重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度[4]。利用微生物（藻类、细菌和酵母等）来减轻或消除重金属污染，虽然微生物不能降解和破坏重金属，但是可以通过改变它们的物理或化学特性而影响金属在环境中的迁移和转化。其修复机理包括表面生物大分子吸收转运、细胞代谢、空泡吞饮、生物吸附和氧化还原反应等。微生物对上壤中重金属活性的影响主要体现在以下几个方面：①溶解和沉淀作用；②生物吸附和富集作用；③氧化还原作用。微生物修复技术种类繁多，可进行异位修复、原位修复以及原位/异位联合修复。其中，原位修复操作简单，对原有的土壤环境破坏程度低。微生物修复受各种环境因素的影响较大，氧气、pH、温度、水分等均可影响微生物活性进而影响修复效果，其田间试验效果不是非常理想。因此，为降解菌提供适宜条件以促进其生长繁殖至关重要，这也是今后研究的重点。

2.3植物修复

植物修复技术是指通过植物自身及共存微生物体系，修复和消除由无机废弃物和有机毒物造成的土壤环境污染的一种技术。

我国野生植物资源丰富，生长在天然的污染环境中的耐重金属植物和野生超积累植物数不胜数。因此开发与利用这些野生植物资源对植物修复的意义十分重大。有关资料表明，大量植物对重金属Cr，Cd，Co，Pb，Ni，Cu，Zn等有很强的吸收积累能力。比如国内有人利用白菜修复重金属污染土壤，如丛孚奇等将白菜用于钥矿区重金属污染土壤的修复研究，结果表明磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液能显著提高白菜的地上部富集土壤中重金属元素的能力。李玉双[5]等以沈阳张士灌区重金属污染上壤为修复对象，采用盆栽试验，研究了乙二胺四乙酸（EDTA）对白菜富集重金属及其生长状况的影响。结果表明，EDTA能够提高白菜对上壤中Cu，Cd，Pd和Zn的植物提取效率。

但是，由于超富集植物一般只能积累某些重金属元素，植物物种的选取受到不同地理气候条件的限制，同时富集植物和超富集植物生物量一般较少，生长速度慢，积累效率低。所以，利用野生抗性植物进行重金属污染土壤的治理还未取得理想结果。这就需要相关科研人员做进一步深入的研究，以求早日获得生长周期短，能吸附多种重金属，积累效率高的重金属富集吸收植物。

2.4综合修复技术

由于每个地区的污染物来源不同造成各地污染情况有很大的差异。只用一种修复技术往很难达到目标。因此，开发复合修复方法成为土壤重金属污染修复的主要研究方向[6]。现今开始投入应用的复合修复技术的主要类型有动物/植物联合修复、化学/物化一生物联合修复以及植物/微生物联合修复。

3展望

生物修复技术治理重金属污染土壤以其低成本、高效率、适用范围广和无二次污染等优点已成为重金属污染农田土壤治理中的一个全新研究领域和国内外有关学者研究的热点之一。但是由于其起步晚，难度大，其大部分研究还处于实验室阶段，尚不能有效地应用于重金属农田污染的治理中去，但随着不同学科（遗传学、土壤学、生态学、化学、生理学、环境保护学和生物工程）的相互配合。我们相信该技术会日趋成熟，并且为重金属污染农田的治理贡献出巨大的力量。

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重金属污染的影响篇6

关键词：黄瓜（CucumissativusL.）；镉；重金属；土壤改良剂；果实品质

中图分类号：S642.2∶X131.3文献标识码：A文章编号：0439-8114（2016）18-4711-06

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.18.022

土壤是人类赖以生存的物质基础。随着社会的发展，土壤生态环境日益恶化，重金属污染问题越来越严重。由于各种途径带来的重金属进入土壤后可被农作物吸收，进而降低了农作物的产量和品质。蔬菜是人们日常生活中必不可少的食物，蔬菜受重金属污染后，会通过食物链进入人体，危害人体健康。现在镉已经成为蔬菜重金属污染最为突出的元素之一[1-3]，它能导致人体骨质疏松、变形和萎缩，并长期富集在肾和肝脏中，还是一种典型的致癌物[4，5]。目前，多种修复技术被应用到土壤重金属污染治理中来，如物理化学法、生物法等，它们均能有效降低重金属的污染风险；但是这些技术通常耗费大、成本高，还会破坏土壤肥力和土壤结构[6]。原位化学修复法是一种通过增加重金属的吸附、降低其在土壤中的溶解度和生物有效性、从而减少污染物从土壤进入农作物的方法；原位修复法成本低，对土壤的影响和破坏少[7，8]，适合大范围操作，符合农业可持续发展的要求，从而引起人们的广泛关注和研究热情。由原位修复法原理派生出来的土壤复合改良剂可以显著降低重金属污染土壤中水溶态镉和铅的含量[9]，但该改良剂对农作物体内重金属含量和营养指标的系统性影响尚未见报道。另外，目前国内外有关土壤改良剂对重金属污染修复的报道多集中在叶菜类[10，11]，而针对果菜类的研究较少。为此，试验通过盆栽试验，以代表性果菜黄瓜（CucumissativusL.）为试验对象，比较了不同浓度复合改良剂对镉污染土壤有机质含量、pH、微生物数量、黄瓜果实营养品质和镉含量的影响，以期阐明复合改良剂缓解镉毒害的机理，探求适宜的改良剂用量，为重金属污染土壤改良技术制订和黄瓜安全生产提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试土壤和材料

供试土壤采自北京夏至农业科技有限公司日光温室，取地面0～20cm表层土壤，风干、弃去沙石和植物残体后过20目筛；土壤理化性质是有机质含量11.70g/kg、全氮0.69g/kg、全盐0.48g/kg、碱解氮87.9mg/kg、有效磷8.2mg/kg、速效钾105.0mg/kg，土壤pH8.12，土壤镉含量0.15mg/kg。

供试作物为黄瓜，种子购于北京京研益农科技发展中心。复合改良剂由四川大学化学工程学院提供，该改良剂由正铵、磷矿粉、腐殖酸、有机质、微生物生长所需营养元素及参与重金属离子反应的多种活性金属离子配制而成。

1.2方法

采用盆栽法，在供试土壤里添加CdCl2・2.5H2O，设置2、4mg/kg2个镉处理浓度，加水充分搅拌混匀，平衡2周以上。待土壤平衡后，施入复合改良剂，施用量为0（CK）、600、900、1200mg/kg，与镉污染土壤充分搅拌混匀。每盆中装入15kg土壤，定植黄瓜幼苗。每个处理3次重复，常规栽培管理。

1.3样品采集及预处理

在黄瓜盛果期，采集符合商品要求的成熟黄瓜果实作为植株样品。采集黄瓜果实后，用土钻取盆内0～20cm表层土壤作为土壤样品，一部分土样装入无菌纸袋，立即带回实验室，研磨过2mm筛后于4℃冰箱保存，用于土壤微生物分析；另一部分土样风干、粉碎、过筛后用于土壤化学成分分析。

1.4测定项目

采用重铬酸钾法测定土壤有机质含量；采用pHSJ-3F型酸度计电位法测定土壤pH[12]水平。

在土壤微生物数量分析方面，采用牛肉膏蛋白胨培养基培养细菌，采用马丁孟加拉红-链霉素选择性培养基培养真菌，采用改良高氏一号培养基培养放线菌，细菌、真菌和放线菌均采用稀释平板计数法计数[13，14]。微生物总量指细菌、放线菌和真菌数量之和。

黄瓜果实中镉含量采用湿法消解-原子吸收石墨炉法测定，黄瓜果实维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定，粗纤维含量采用重量法测定，蛋白质含量采用凯氏定氮法测定，可溶性固形物含量采用折光仪法测定[15]。

1.5数据处理

试验所得数据采用MicrosoftOfficeExcel2003软件处理，并用其制表和绘图，运用SPSS20.0统计分析软件进行差异显著性检验。

2结果与分析

2.1复合改良剂对镉污染土壤中种植黄瓜后土壤里有机质含量和pH的影响

复合改良剂对镉污染土壤种植黄瓜后土壤有机质含量和pH的影响情况见图1。从图1-A可知，随着复合改良剂施用量的增加，镉污染的土壤有机质含量均逐渐增加，且均在施用1200mg/kg复合改良剂后达到最大值。与不施用复合改良剂的对照相比，2mg/kg镉污染的土壤中施用1200mg/kg复合改良剂后，土壤有机质含量比对照增加了23.17%，差异达显著水平（P

2.2复合改良剂对镉污染土壤中种植黄瓜后土壤里微生物的影响

复合改良剂对镉污染土壤种植黄瓜后土壤里微生物的影响情况见图2和表1。从图2和表1可以看出，施用复合改良剂对镉污染后种植黄瓜的土壤里微生物数量和组成产生了一定的影响。从种群数量来看，2个镉污染处理的种植黄瓜土壤里微生物数量均为细菌>放线菌>真菌，微生物总数主要受细菌数量的影响，它所占的比例最大，而受真菌数量的影响最小，这与杨济龙等[16]的试验结果一致。

从图2还可见，施用复合改良剂对镉污染土壤种植黄瓜后土壤里细菌数量、真菌数量和微生物总量具有明显的提升作用（图2-A、图2-C、图2-D），且在施用1200mg/kg复合改良剂后细菌和微生物总量达到最大值。与不施用复合改良剂的对照相比，2mg/kg镉污染的土壤在施用1200mg/kg复合改良剂后，土壤中的细菌数量比对照增加了87.61%，差异达显著水平（P

2.3复合改良剂对镉污染土壤中种植黄瓜的果实镉含量影响

复合改良剂对镉污染土壤种植的黄瓜果实镉含量影响情况见图3。从图3可见，黄瓜果实镉含量随着土壤镉浓度的增加出现升高的趋势，这与刘恩玲等[17]的研究结果相符。随着复合改良剂施用量的增加，2个镉污染浓度处理的土壤种植的黄瓜果实中镉含量逐渐降低，且均在复合改良剂施用量为1200mg/kg时降到最低值。与不施用复合改良剂的对照相比，2mg/kg镉污染的黄瓜果实中镉含量降低了31.40%，差异达显著水平（P

2.4复合改良剂对镉污染土壤中种植黄瓜的果实营养品质影响

复合改良剂对镉污染土壤种植的黄瓜果实营养品质影响情况见图4。从图4可见，黄瓜果实在不施用复合改良剂的情况下，4mg/kg镉污染土壤种植的黄瓜果实中VC、可溶性糖和可溶性固形物含量明显低于2mg/kg镉污染土壤种植的黄瓜（图4-A、图4-B、图4-F）。随着复合改良剂施用量的增加，2个镉污染浓度处理的土壤种植的黄瓜果实中VC、可溶性糖和可溶固形物含量均逐渐增加，且均在施用1200mg/kg复合改良剂后达到最大值，与不施用复合改良剂的对照相比，2、4mg/kg镉污染浓度处理的土壤中种植的黄瓜果实VC含量分别增加了25.00%和91.42%（图4-A）、可溶性糖含量分别增加了37.03%和27.06%（图4-B）、可溶性固形物含量分别增加了14.29%和58.80%（图4-F），并且都差异显著（P0.05）；但当复合改良剂施用量为1200mg/kg后，可显著提高4mg/kg镉污染土壤种植的黄瓜果实可滴定酸含量（P0.05）。与不施用复合改良剂的对照相比，4mg/kg镉污染土壤中施用900mg/kg改良剂可使黄瓜果实粗纤维含量降幅最大，降低了21.54%，与对照差异显著（P0.05）。

3小结与讨论

蔬菜是人们日常生活中必不可少的食物，重金属污染导致的蔬菜重金属含量超标问题越来越受到人们的关注。中国土地资源稀缺，不可能将中轻度重金属污染的土地废弃，因此在这类土地上应尽可能种植可食用部分重金属积累量较少的蔬菜种类，同时采取能有效降低土壤重金属有效性的技术措施，以保证中轻度重金属污染土壤生产出的蔬菜具有食用安全性。已有的研究表明，瓜果类蔬菜可食用部分重金属含量与叶菜、根茎类蔬菜相比相对较低[1，2，18]。鉴于农作物只吸收土壤中的有效态重金属而非重金属全量[19]，而重金属有效性主要受土壤有机质含量和pH水平的影响[7，20]，因此目前的重金属原位化学修复法主要是围绕调节重金属污染土壤的有机质含量和pH而展开的。增加土壤中有机质含量可以显著降低镉、铅、汞、砷等重金属的有效性[21-24]，这可能是因为增加的土壤有机质可络合Pb2+、Cd2+等重金属离子，增大了其从土壤迁移到作物体内的难度[22，24]，从而减少了农作物对其的吸收。本试验结果表明，2、4mg/kg镉污染浓度处理的土壤中施用1200mg/kg复合改良剂后，土壤有机质含量分别增加了23.17%和32.89%。

影响重金属有效性的另一个关键因子是土壤pH。提高土壤pH可促使土壤中的镉、铅等重金属形成氢氧化物或碳酸盐结合态沉淀，降低重金属迁移性和有效性，降低植物对重金属的吸收[7，25]。与之相反，降低土壤pH可导致氢氧化物或碳酸盐结合态重金属的溶解、释放，并且可增加吸附态重金属的释放，从而会使植物增加对重金属的吸收[26]。可见，提高土壤pH有助于降低植物中镉、铅等重金属的含量[5，11]。但本试验土壤为碱性（土壤pH8.12），进一步显著提升土壤pH将不利于黄瓜的生长，所以结果中施用复合改良剂对2个镉污染浓度处理的土壤pH无显著影响。

土壤微生物是土壤中的活性胶体来源，它们比表面大，带电荷，代谢活动旺盛，可通过生物吸附、络合、沉淀、氧化还原等多种方式降低重金属在土壤中的活性和有效性[16，27]；因此，对重金属污染土壤中微生物的研究日益受到关注，已有研究表明，利用一些微生物特性在重金属污染土壤中可以担当指示作用[28]；所以研究复合改良剂对土壤微生物数量和组成的影响，对于研究该改良剂对重金属污染土壤的修复机理具有重要意义。本试验结果表明，在2、4mg/kg镉污染浓度处理土壤中施用1200mg/kg复合改良剂后，土壤细菌数量分别增加了87.61%和96.02%、微生物总量分别增加了59.95%和55.81%；施用900mg/kg复合改良剂后，土壤真菌数量分别增加了137.50%和106.72%。施用复合改良剂后，镉污染土壤的有机质含量增加，这可能是导致土壤微生物数量和组成产生变化的重要原因之一[22]。另外，复合改良剂中所含的微生物生长所需营养也对镉污染土壤中的微生物数量和组成具有调节作用。以上结果说明，试验所采用的复合改良剂主要是通过提高土壤有机质含量和微生物数量来降低土壤镉的有效性的。另外，复合改良剂中所含的磷矿粉（氟磷酸钙）释放出的磷酸根与Cd2+离子可生成更稳定的磷酸盐重金属沉淀，这也有助于降低土壤中Cd2+的有效性。试验中，2、4mg/kg镉污染浓度处理的土壤中施用1200mg/kg复合改良剂后，黄瓜果实的镉含量分别降低了31.40%和24.35%，降幅显著。

镉胁迫下，黄瓜根系生长受到抑制[29]、叶绿素含量降低[30]、光合速率下降[30，31]，并会诱导大量活性氧的产生[32，33]，使黄瓜植株的代谢发生紊乱、生长受抑，导致其体内维生素、糖分和其他物质含量都相应发生变化，从而影响黄瓜果实的品质[1]。因此，在重金属污染改良治理中，土壤改良剂对植物体内营养品质的影响也是非常重要的研究内容。在本试验中发现，随着土壤中添加镉浓度的增加，黄瓜果实的维生素C、可溶性糖和可溶性固形物含量降低。而施用复合改良剂对镉污染土壤种植的黄瓜果实营养品质具有一定的提升作用，2、4mg/kg镉污染浓度处理土壤中施用1200mg/kg改良剂后，黄瓜果实的维生素C含量分别增加了25.00%和91.42%，可溶性糖含量分别增加了37.03%和27.06%，可溶性固形物含量分别增加了14.29%和58.80%。

综上所述，土壤复合改良剂可通过提高镉污染土壤有机质含量和微生物数量来降低土壤中镉离子的有效性，从而显著降低黄瓜果实对镉的积累，并可明显增加黄瓜果实的维生素C、可溶性糖、可溶性固形物含量，提升镉污染土壤种植的黄瓜果实营养品质。因此，土壤复合改良剂能够用于重金属镉污染土壤的原位修复。

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