土壤重金属污染、生态效应及植物修复技术

环境整治·ENVIR．CONTROL土壤重金属污染、生态效应及植物修复技术陈兴兰，杨成波(1．遵义水利水电勘测设计研究院，贵州遵义563000；2．中国航天科工集团061基地环境影响评价室贵州遵义563000)摘要：探讨了土壤中重金属的来源、特点以及生态效应，综述了土壤重金属污染的植物修复技术，展望了重金属污染土壤的植物修复研究发展趋势。关键词：重金属；来源；特点；生态效应；植物修复技术文章编号：1005—4944(2010)03—0058—05随着工业的发展和农业生产的现代化，大量的污染物进入土壤环境，土壤污染日益严重。其中重金属是农业环境和农产品的一个重要污染物质，由于重金属在土壤中的自然净化过程十分漫长，因此其污染具有隐蔽性、不可逆性和长期性，它在植物根、茎、叶及籽粒中大量积累，不仅严重影响植物的生长和发育，而且通过食物链传递给人或动物，给人类健康带来严重的危害。目前，土壤污染治理已成为全球共同关注的重大问题。对土壤重金属污染的治理，目前常用的方法有淋滤法、客土法、吸附固定法等物理方法以及生物还原法、络合物浸提法等化学方法。但是这些方法不仅投资昂贵、需用复杂设备条件或打乱土层结构，而且大多数只能暂时缓解重金属的危害，还可能造成二次污染，不能从根本上解决重金属的污染问题，对大面积的污染更是无可奈何。近年来出现的植物修复，由于与传统的化学修复、物理和工程修复等技术手段相比，它具有投资和维护成本低、操作简便、不造成二次污染、具有潜在或显著经济效益等优点，并且其更适合环境保护的要求，因此越来越受到世界各国政府、科技界和企业界的高度重视和青睐。自2O世纪80年代问世以来，植物修复已经成为国际学术界研究热点问题，并且开始进人产业化初期阶段。1土壤重金属1．1土壤重金属污染的来源土壤重金属污染主要是由于采矿、冶炼、电镀、化58农、歉筠燃2{》每3工、电子、制革等工业产生含重金属的废弃物进入土壤，以及污灌、农药、化肥、垃圾、粉煤灰和城市污泥的不合理施用引起的。概括起来主要有几个方面：1．1．1污水灌溉由于我国是一个水资源紧缺的国家，部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量很少，但由于我国工业发展迅速，工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤Hg、As、cr、Pb、cd等重金属含量逐年增加【。据调查，在我国辽宁省沈阳西郊、浙江省温州和遂昌等地近年也出现了镉中毒人群，病因源于污灌引起的农田镉污染，人群日均镉摄人量为352～765Ixg·d～，显著高于FAO／WHO推荐的最高允许限量(55～65Ixg·d)[习；淮阳污灌区土壤Hg、cd、cr、Pb、As等重金属在1995年已超过警戒限，其他灌区部分重金属含量也远远超过当地背景值。尽管鞍山宋三污灌区土壤中重金属As、cr、Ph、Cu在土壤中的累积量较小，但是、Cd在土壤中的累积显著，污染严重嘲；同样湘潭锰矿废弃地土壤中重金属含量测定表明，该矿区废弃地土壤中Mn、Pb、cd污染最为严重，且达到重污染级别I7】。1．1．2固体废弃物污染固体废弃物种类繁多，成分复杂，其危害方式和污染程度也不尽相同。其中，以矿业和工业固体废弃物污染最为严重。这类废弃物在堆放或处理过程中，环境整治·ENVIR．CONTROL由于日晒、雨淋、水洗等，重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散，从而造成土壤重金属污染。如沈阳冶炼厂冶炼锌的过程中产生的矿渣主要含zn、Cd，1971年开始堆放在一个洼地场所，其浸入液中zn、Cd含量分别达6．6xlOmg·L和7．5xlOmg·L～，目前已扩散到离堆放场700m以外的范围；而武汉市垃圾堆放场、杭州铬渣堆放区附近土壤中重金属cd、Hg、cr、cu、zn、Pb、As等重金属含量均高于当地土壤背景值；南京市典型工业企业所在地周围住宅区土壤中重金属的含量与背景值相比，除cr以外，其他7个重金属元素多存在一定程度的富集现象【；而煤矸石的堆放对周围土壤造成的重金属污染也不可忽视。1．1．3农用物资影响农药、化肥和地膜是重要的农用物资，对农业生产发展曾起到重大的推动作用，但由于长期不合理施用，也可导致土壤重金属污染。绝大多数的农药为有机化合物，少数为有机一无机化合物或纯矿物质，个别农药在其组成中还含有Hg、As、cu、zn等重金属，生产中过量或不科学使用农药将会造成土壤重金属污染。金属元素是肥料中报道最多的污染物质，氮、钾肥料中重金属含量相对较低，而磷肥中则含有较多的有害重金属，复合肥的重金属主要来源于母料及加工流程所带人，肥料中重金属含量一般是磷肥>复合肥>钾肥>氮肥。近年来，地膜的大面积推广使用，造成了土壤的白色污染，由于地膜生产过程中加入了含有cd