朱忠軍

摘 要：隨著社會(huì)發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)重金屬資源的需求與日俱增，與此同時(shí)，由生產(chǎn)而產(chǎn)生的重金屬?gòu)U棄物也逐漸增多，這些未能及時(shí)處理的廢棄物作用于土壤，一旦其重金屬含量超標(biāo)，就會(huì)對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染，進(jìn)而破壞生態(tài)平衡。

關(guān)鍵詞：土壤重金屬污染 環(huán)境保護(hù) 單因子指數(shù)法 綜合指數(shù)法 GIS技術(shù)

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0113-02

據(jù)最新媒體報(bào)道數(shù)據(jù)顯示，近十年來(lái)，我國(guó)重金屬污染的農(nóng)田面積持續(xù)擴(kuò)大，著名的陜西鳳祥血鉛超標(biāo)事件、湖南瀏陽(yáng)鎘中毒事件和貴州汞中毒事件等，都是由重金屬污染造成，引起社會(huì)各界高度關(guān)注。20世紀(jì)六七十年代，日本富山縣流傳的骨痛病，就是由于當(dāng)?shù)鼐用袷褂昧撕k大米和飲用了鎘含量超標(biāo)的河水而引起的，幾乎同一時(shí)期，也在日本，熊本縣的居民由于使用了被汞廢水污染的水產(chǎn)品，導(dǎo)致該流域上萬(wàn)人患中樞神經(jīng)病，帶來(lái)了巨大的負(fù)面影響。由此可見(jiàn)，土壤重金屬污染具有極大的危害性、擴(kuò)散性、覆蓋性。當(dāng)前形勢(shì)下，研究土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

1 土壤重金屬污染的成因及特點(diǎn)

水乃生命之源，土是立國(guó)之本，土壤是人類社會(huì)賴以存在和發(fā)展的根本前提，是最重要的基礎(chǔ)資源。在天然環(huán)境下，幾百年時(shí)間才能生成1厘米厚的土層，其更新周期十分緩慢，通常被認(rèn)為是不可再生資源，但也是眾多污染廢棄物殘留的主要介質(zhì)之一。隨著近現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，土壤中沉積了越來(lái)越多的廢棄污染物。工業(yè)生產(chǎn)、居民生活垃圾的不合理處置以及礦產(chǎn)開(kāi)采等，都會(huì)帶來(lái)土壤重金屬污染。從化學(xué)理論角度來(lái)講，98%以上的金屬都屬于重金屬，從環(huán)境保護(hù)學(xué)領(lǐng)域來(lái)講，土壤重金屬污染中的重金屬主要包括汞、鉛、鋅、砷和鎳等。

1.1 土壤重金屬污染的成因分析

1.1.1 自然原因

自然界中，土壤重金屬的形成不是單方面作用的結(jié)果，而是受多方面因素影響，在不同時(shí)期，其主要影響因素又不同。土壤形成初始時(shí)期，其重金屬含量受成土母質(zhì)的影響較大，母質(zhì)中的重金屬含量及組成直接決定了土壤重金屬的值。隨著土壤的發(fā)育，母質(zhì)對(duì)其重金屬值的影響逐漸減弱。與此同時(shí)，生物殘落物的影響逐漸增強(qiáng)，受生物個(gè)體差異影響，其殘落物也呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)，對(duì)土壤重金屬組成的影響程度也各不相同。大氣沉降，如火山爆發(fā)、森林火災(zāi)等可能使許多重金屬漂浮于空中，其中一些被植物葉片吸收，進(jìn)而被微生物分解進(jìn)入土壤，從而改變土壤的重金屬含量與構(gòu)成。

1.1.2 人為原因

研究人員對(duì)近30年的土壤重金屬污染原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析發(fā)現(xiàn)隨著工業(yè)化程度的不斷加深，人類活動(dòng)已經(jīng)逐漸上升成為土壤重金屬污染的主要來(lái)源。具體來(lái)講，人類活動(dòng)又突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）廢氣、煙塵等大氣污染。城市化進(jìn)程的加快在反映國(guó)民物質(zhì)生活水平提升的同時(shí)也帶來(lái)一系列環(huán)境問(wèn)題，城市交通、工業(yè)生產(chǎn)等向大氣排放大量廢氣、煙塵，造成大氣污染，通過(guò)大氣沉降，這些物質(zhì)進(jìn)入土壤，造成土壤重金屬污染。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，工礦生產(chǎn)集中區(qū)域、城市道路、鐵路周圍，土壤重金屬污染往往格外嚴(yán)重。

（2）化肥農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用。為了縮短農(nóng)作物生長(zhǎng)周期，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常會(huì)選擇使用化肥農(nóng)藥，大量化肥與農(nóng)藥的使用在帶來(lái)生產(chǎn)效益的同時(shí)，也將其中所含的重金屬物質(zhì)帶入了農(nóng)作物與土壤，造成土壤重金屬污染，影響人體健康。

（3）水體污染。受水資源分布不均因素影響，在部分地區(qū)，農(nóng)田灌溉需要引入工業(yè)廢水和生活污水，這些未經(jīng)合理處置的污水進(jìn)入到農(nóng)田，造成土壤重金屬污染，由于污染水體中含有大量重金屬物質(zhì)，通過(guò)污水灌溉產(chǎn)生的土壤重金屬危害破壞性更大，極易造成循環(huán)性水土污染。

（4）其他活動(dòng)。含重金屬的工業(yè)廢棄物，城市居民生活垃圾的堆放，金屬礦山酸性廢水的排放等也會(huì)造成土壤的重金屬污染。

1.2 土壤重金屬污染的特點(diǎn)

依據(jù)化學(xué)金屬元素相關(guān)理論，重金屬性質(zhì)穩(wěn)定，極難被微生物降解，一旦進(jìn)入土壤造成重金屬污染，勢(shì)必對(duì)農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響，加之其潛伏周期長(zhǎng)，通過(guò)食物鏈的“生物富集效應(yīng)”嚴(yán)重影響動(dòng)物和人體的健康。有研究表明，低濃度的汞在小麥萌發(fā)初期能起到促進(jìn)生長(zhǎng)作用，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，最終表現(xiàn)為抑制作用；砷有劇毒，可致癌；鎘會(huì)危害人體的心腦血管。歸納起來(lái)，重金屬污染有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）潛伏周期長(zhǎng)，污染具有隱蔽性；（2）性質(zhì)穩(wěn)定，污染具有難降解性；（3）相互作用，污染具有協(xié)同性、擴(kuò)散性。因此，重金屬污染又有“化學(xué)定時(shí)炸彈”之稱。

2 污染土壤的危害與治理

當(dāng)土壤中的重金屬含量達(dá)到一定程度，不僅會(huì)導(dǎo)致土壤污染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收益下降，通過(guò)徑流，還會(huì)對(duì)水體（地表水、地下水）產(chǎn)生淋失作用，污染水資源、破壞水文環(huán)境；借助大氣沉降，極易形成大氣污染與水污染、土壤污染的“死循環(huán)”，進(jìn)而影響人體健康。

根據(jù)重金屬污染的隱蔽性、不可逆性及長(zhǎng)期性等特點(diǎn)，與大氣污染、水污染等環(huán)境問(wèn)題相比，土壤污染的治理難度更大。現(xiàn)行的重金屬污染土壤治理主要有生物法、化學(xué)法、工程治理法等方法，就目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，在治理方案設(shè)計(jì)上尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際操作中，不同的地理環(huán)境在方法的選用上存在區(qū)別，使用的技術(shù)也多種多樣。從總體上來(lái)講，治理污染土壤首先應(yīng)查明污染成因，以《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》為指導(dǎo)，對(duì)污染區(qū)域進(jìn)行實(shí)地分層采樣調(diào)查，一般將受污染區(qū)域分為“污染源區(qū)”、“保護(hù)區(qū)”和“超標(biāo)污染區(qū)”三個(gè)區(qū)域，具體劃分及處理的原則見(jiàn)（表1）。

值得注意的是，無(wú)論采用何種方式，在對(duì)土壤污染進(jìn)行治理時(shí)，應(yīng)注意因地制宜，結(jié)合受污染區(qū)域的土質(zhì)情況、土地使用性質(zhì)與功能、重金屬污染物含量與構(gòu)成等特點(diǎn)，對(duì)治理效果、時(shí)間、經(jīng)費(fèi)等作出合理預(yù)期和科學(xué)規(guī)劃，選擇最佳方案。

3 土壤重金屬污染的評(píng)價(jià)方法淺析

3.1 單因子指數(shù)法

借助綜合指數(shù)法，可以對(duì)受測(cè)區(qū)域的重金屬污染情況進(jìn)行分級(jí)，指出土壤中污染最大的因素，但無(wú)法判定出不同元素對(duì)土壤污染的影響差別。根據(jù)這一方法計(jì)算出來(lái)的污染指數(shù)只能反映各種重金屬元素對(duì)土壤的污染程度，而無(wú)法精確反映污染的質(zhì)變特征。

3.3 GIS技術(shù)在土壤重金屬污染評(píng)價(jià)中的運(yùn)用

GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件及不同方法組成的系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析與建模，以解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理類問(wèn)題。通過(guò)GIS技術(shù)，將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理變換，根據(jù)客觀需求對(duì)其進(jìn)行空間分析和統(tǒng)計(jì)，最終建立各種應(yīng)用模型，以便為研究決策提供依據(jù)。在對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行研究時(shí)，常利用GIS 技術(shù)的計(jì)算與圖形顯示功能，對(duì)受測(cè)區(qū)域指定采樣點(diǎn)進(jìn)行插值分析，實(shí)現(xiàn)土壤圖數(shù)字化，建立空間與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，最終繪出污染物空間分布圖，為土壤污染治理提供參考依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

重金屬具有不易分解、易積聚的特點(diǎn)，進(jìn)入土壤之后，改變土質(zhì)構(gòu)成、破壞土壤環(huán)境，借助食物鏈，殘留于農(nóng)作物上的有害物質(zhì)進(jìn)入動(dòng)物、人體，對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如何科學(xué)地對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，是污染治理的重要前提，相關(guān)人員應(yīng)加大對(duì)這一領(lǐng)域的研究力度，積極改善人類共同的生存環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 范拴喜，甘卓亭，李美娟，等.土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010（17）：310-315.

[2] 石平.遼寧省典型有色金屬礦區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)及植物修復(fù)研究[D].東北大學(xué)，2010.

[3] 林艷.基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)與GIS的土壤重金屬污染評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)[D].中南大學(xué)，2009.endprint

摘 要：隨著社會(huì)發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)重金屬資源的需求與日俱增，與此同時(shí)，由生產(chǎn)而產(chǎn)生的重金屬?gòu)U棄物也逐漸增多，這些未能及時(shí)處理的廢棄物作用于土壤，一旦其重金屬含量超標(biāo)，就會(huì)對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染，進(jìn)而破壞生態(tài)平衡。

關(guān)鍵詞：土壤重金屬污染 環(huán)境保護(hù) 單因子指數(shù)法 綜合指數(shù)法 GIS技術(shù)

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0113-02

據(jù)最新媒體報(bào)道數(shù)據(jù)顯示，近十年來(lái)，我國(guó)重金屬污染的農(nóng)田面積持續(xù)擴(kuò)大，著名的陜西鳳祥血鉛超標(biāo)事件、湖南瀏陽(yáng)鎘中毒事件和貴州汞中毒事件等，都是由重金屬污染造成，引起社會(huì)各界高度關(guān)注。20世紀(jì)六七十年代，日本富山縣流傳的骨痛病，就是由于當(dāng)?shù)鼐用袷褂昧撕k大米和飲用了鎘含量超標(biāo)的河水而引起的，幾乎同一時(shí)期，也在日本，熊本縣的居民由于使用了被汞廢水污染的水產(chǎn)品，導(dǎo)致該流域上萬(wàn)人患中樞神經(jīng)病，帶來(lái)了巨大的負(fù)面影響。由此可見(jiàn)，土壤重金屬污染具有極大的危害性、擴(kuò)散性、覆蓋性。當(dāng)前形勢(shì)下，研究土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

1 土壤重金屬污染的成因及特點(diǎn)

水乃生命之源，土是立國(guó)之本，土壤是人類社會(huì)賴以存在和發(fā)展的根本前提，是最重要的基礎(chǔ)資源。在天然環(huán)境下，幾百年時(shí)間才能生成1厘米厚的土層，其更新周期十分緩慢，通常被認(rèn)為是不可再生資源，但也是眾多污染廢棄物殘留的主要介質(zhì)之一。隨著近現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，土壤中沉積了越來(lái)越多的廢棄污染物。工業(yè)生產(chǎn)、居民生活垃圾的不合理處置以及礦產(chǎn)開(kāi)采等，都會(huì)帶來(lái)土壤重金屬污染。從化學(xué)理論角度來(lái)講，98%以上的金屬都屬于重金屬，從環(huán)境保護(hù)學(xué)領(lǐng)域來(lái)講，土壤重金屬污染中的重金屬主要包括汞、鉛、鋅、砷和鎳等。

1.1 土壤重金屬污染的成因分析

1.1.1 自然原因

自然界中，土壤重金屬的形成不是單方面作用的結(jié)果，而是受多方面因素影響，在不同時(shí)期，其主要影響因素又不同。土壤形成初始時(shí)期，其重金屬含量受成土母質(zhì)的影響較大，母質(zhì)中的重金屬含量及組成直接決定了土壤重金屬的值。隨著土壤的發(fā)育，母質(zhì)對(duì)其重金屬值的影響逐漸減弱。與此同時(shí)，生物殘落物的影響逐漸增強(qiáng)，受生物個(gè)體差異影響，其殘落物也呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)，對(duì)土壤重金屬組成的影響程度也各不相同。大氣沉降，如火山爆發(fā)、森林火災(zāi)等可能使許多重金屬漂浮于空中，其中一些被植物葉片吸收，進(jìn)而被微生物分解進(jìn)入土壤，從而改變土壤的重金屬含量與構(gòu)成。

1.1.2 人為原因

研究人員對(duì)近30年的土壤重金屬污染原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析發(fā)現(xiàn)隨著工業(yè)化程度的不斷加深，人類活動(dòng)已經(jīng)逐漸上升成為土壤重金屬污染的主要來(lái)源。具體來(lái)講，人類活動(dòng)又突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）廢氣、煙塵等大氣污染。城市化進(jìn)程的加快在反映國(guó)民物質(zhì)生活水平提升的同時(shí)也帶來(lái)一系列環(huán)境問(wèn)題，城市交通、工業(yè)生產(chǎn)等向大氣排放大量廢氣、煙塵，造成大氣污染，通過(guò)大氣沉降，這些物質(zhì)進(jìn)入土壤，造成土壤重金屬污染。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，工礦生產(chǎn)集中區(qū)域、城市道路、鐵路周圍，土壤重金屬污染往往格外嚴(yán)重。

（2）化肥農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用。為了縮短農(nóng)作物生長(zhǎng)周期，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常會(huì)選擇使用化肥農(nóng)藥，大量化肥與農(nóng)藥的使用在帶來(lái)生產(chǎn)效益的同時(shí)，也將其中所含的重金屬物質(zhì)帶入了農(nóng)作物與土壤，造成土壤重金屬污染，影響人體健康。

（3）水體污染。受水資源分布不均因素影響，在部分地區(qū)，農(nóng)田灌溉需要引入工業(yè)廢水和生活污水，這些未經(jīng)合理處置的污水進(jìn)入到農(nóng)田，造成土壤重金屬污染，由于污染水體中含有大量重金屬物質(zhì)，通過(guò)污水灌溉產(chǎn)生的土壤重金屬危害破壞性更大，極易造成循環(huán)性水土污染。

（4）其他活動(dòng)。含重金屬的工業(yè)廢棄物，城市居民生活垃圾的堆放，金屬礦山酸性廢水的排放等也會(huì)造成土壤的重金屬污染。

1.2 土壤重金屬污染的特點(diǎn)

依據(jù)化學(xué)金屬元素相關(guān)理論，重金屬性質(zhì)穩(wěn)定，極難被微生物降解，一旦進(jìn)入土壤造成重金屬污染，勢(shì)必對(duì)農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響，加之其潛伏周期長(zhǎng)，通過(guò)食物鏈的“生物富集效應(yīng)”嚴(yán)重影響動(dòng)物和人體的健康。有研究表明，低濃度的汞在小麥萌發(fā)初期能起到促進(jìn)生長(zhǎng)作用，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，最終表現(xiàn)為抑制作用；砷有劇毒，可致癌；鎘會(huì)危害人體的心腦血管。歸納起來(lái)，重金屬污染有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）潛伏周期長(zhǎng)，污染具有隱蔽性；（2）性質(zhì)穩(wěn)定，污染具有難降解性；（3）相互作用，污染具有協(xié)同性、擴(kuò)散性。因此，重金屬污染又有“化學(xué)定時(shí)炸彈”之稱。

2 污染土壤的危害與治理

當(dāng)土壤中的重金屬含量達(dá)到一定程度，不僅會(huì)導(dǎo)致土壤污染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收益下降，通過(guò)徑流，還會(huì)對(duì)水體（地表水、地下水）產(chǎn)生淋失作用，污染水資源、破壞水文環(huán)境；借助大氣沉降，極易形成大氣污染與水污染、土壤污染的“死循環(huán)”，進(jìn)而影響人體健康。

根據(jù)重金屬污染的隱蔽性、不可逆性及長(zhǎng)期性等特點(diǎn)，與大氣污染、水污染等環(huán)境問(wèn)題相比，土壤污染的治理難度更大。現(xiàn)行的重金屬污染土壤治理主要有生物法、化學(xué)法、工程治理法等方法，就目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，在治理方案設(shè)計(jì)上尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際操作中，不同的地理環(huán)境在方法的選用上存在區(qū)別，使用的技術(shù)也多種多樣。從總體上來(lái)講，治理污染土壤首先應(yīng)查明污染成因，以《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》為指導(dǎo)，對(duì)污染區(qū)域進(jìn)行實(shí)地分層采樣調(diào)查，一般將受污染區(qū)域分為“污染源區(qū)”、“保護(hù)區(qū)”和“超標(biāo)污染區(qū)”三個(gè)區(qū)域，具體劃分及處理的原則見(jiàn)（表1）。

值得注意的是，無(wú)論采用何種方式，在對(duì)土壤污染進(jìn)行治理時(shí)，應(yīng)注意因地制宜，結(jié)合受污染區(qū)域的土質(zhì)情況、土地使用性質(zhì)與功能、重金屬污染物含量與構(gòu)成等特點(diǎn)，對(duì)治理效果、時(shí)間、經(jīng)費(fèi)等作出合理預(yù)期和科學(xué)規(guī)劃，選擇最佳方案。

3 土壤重金屬污染的評(píng)價(jià)方法淺析

3.1 單因子指數(shù)法

借助綜合指數(shù)法，可以對(duì)受測(cè)區(qū)域的重金屬污染情況進(jìn)行分級(jí)，指出土壤中污染最大的因素，但無(wú)法判定出不同元素對(duì)土壤污染的影響差別。根據(jù)這一方法計(jì)算出來(lái)的污染指數(shù)只能反映各種重金屬元素對(duì)土壤的污染程度，而無(wú)法精確反映污染的質(zhì)變特征。

3.3 GIS技術(shù)在土壤重金屬污染評(píng)價(jià)中的運(yùn)用

GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件及不同方法組成的系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析與建模，以解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理類問(wèn)題。通過(guò)GIS技術(shù)，將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理變換，根據(jù)客觀需求對(duì)其進(jìn)行空間分析和統(tǒng)計(jì)，最終建立各種應(yīng)用模型，以便為研究決策提供依據(jù)。在對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行研究時(shí)，常利用GIS 技術(shù)的計(jì)算與圖形顯示功能，對(duì)受測(cè)區(qū)域指定采樣點(diǎn)進(jìn)行插值分析，實(shí)現(xiàn)土壤圖數(shù)字化，建立空間與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，最終繪出污染物空間分布圖，為土壤污染治理提供參考依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

重金屬具有不易分解、易積聚的特點(diǎn)，進(jìn)入土壤之后，改變土質(zhì)構(gòu)成、破壞土壤環(huán)境，借助食物鏈，殘留于農(nóng)作物上的有害物質(zhì)進(jìn)入動(dòng)物、人體，對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如何科學(xué)地對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，是污染治理的重要前提，相關(guān)人員應(yīng)加大對(duì)這一領(lǐng)域的研究力度，積極改善人類共同的生存環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 范拴喜，甘卓亭，李美娟，等.土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010（17）：310-315.

[2] 石平.遼寧省典型有色金屬礦區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)及植物修復(fù)研究[D].東北大學(xué)，2010.

[3] 林艷.基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)與GIS的土壤重金屬污染評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)[D].中南大學(xué)，2009.endprint

摘 要：隨著社會(huì)發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)重金屬資源的需求與日俱增，與此同時(shí)，由生產(chǎn)而產(chǎn)生的重金屬?gòu)U棄物也逐漸增多，這些未能及時(shí)處理的廢棄物作用于土壤，一旦其重金屬含量超標(biāo)，就會(huì)對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染，進(jìn)而破壞生態(tài)平衡。

關(guān)鍵詞：土壤重金屬污染 環(huán)境保護(hù) 單因子指數(shù)法 綜合指數(shù)法 GIS技術(shù)

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0113-02

據(jù)最新媒體報(bào)道數(shù)據(jù)顯示，近十年來(lái)，我國(guó)重金屬污染的農(nóng)田面積持續(xù)擴(kuò)大，著名的陜西鳳祥血鉛超標(biāo)事件、湖南瀏陽(yáng)鎘中毒事件和貴州汞中毒事件等，都是由重金屬污染造成，引起社會(huì)各界高度關(guān)注。20世紀(jì)六七十年代，日本富山縣流傳的骨痛病，就是由于當(dāng)?shù)鼐用袷褂昧撕k大米和飲用了鎘含量超標(biāo)的河水而引起的，幾乎同一時(shí)期，也在日本，熊本縣的居民由于使用了被汞廢水污染的水產(chǎn)品，導(dǎo)致該流域上萬(wàn)人患中樞神經(jīng)病，帶來(lái)了巨大的負(fù)面影響。由此可見(jiàn)，土壤重金屬污染具有極大的危害性、擴(kuò)散性、覆蓋性。當(dāng)前形勢(shì)下，研究土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

1 土壤重金屬污染的成因及特點(diǎn)

水乃生命之源，土是立國(guó)之本，土壤是人類社會(huì)賴以存在和發(fā)展的根本前提，是最重要的基礎(chǔ)資源。在天然環(huán)境下，幾百年時(shí)間才能生成1厘米厚的土層，其更新周期十分緩慢，通常被認(rèn)為是不可再生資源，但也是眾多污染廢棄物殘留的主要介質(zhì)之一。隨著近現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，土壤中沉積了越來(lái)越多的廢棄污染物。工業(yè)生產(chǎn)、居民生活垃圾的不合理處置以及礦產(chǎn)開(kāi)采等，都會(huì)帶來(lái)土壤重金屬污染。從化學(xué)理論角度來(lái)講，98%以上的金屬都屬于重金屬，從環(huán)境保護(hù)學(xué)領(lǐng)域來(lái)講，土壤重金屬污染中的重金屬主要包括汞、鉛、鋅、砷和鎳等。

1.1 土壤重金屬污染的成因分析

1.1.1 自然原因

自然界中，土壤重金屬的形成不是單方面作用的結(jié)果，而是受多方面因素影響，在不同時(shí)期，其主要影響因素又不同。土壤形成初始時(shí)期，其重金屬含量受成土母質(zhì)的影響較大，母質(zhì)中的重金屬含量及組成直接決定了土壤重金屬的值。隨著土壤的發(fā)育，母質(zhì)對(duì)其重金屬值的影響逐漸減弱。與此同時(shí)，生物殘落物的影響逐漸增強(qiáng)，受生物個(gè)體差異影響，其殘落物也呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)，對(duì)土壤重金屬組成的影響程度也各不相同。大氣沉降，如火山爆發(fā)、森林火災(zāi)等可能使許多重金屬漂浮于空中，其中一些被植物葉片吸收，進(jìn)而被微生物分解進(jìn)入土壤，從而改變土壤的重金屬含量與構(gòu)成。

1.1.2 人為原因

研究人員對(duì)近30年的土壤重金屬污染原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析發(fā)現(xiàn)隨著工業(yè)化程度的不斷加深，人類活動(dòng)已經(jīng)逐漸上升成為土壤重金屬污染的主要來(lái)源。具體來(lái)講，人類活動(dòng)又突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）廢氣、煙塵等大氣污染。城市化進(jìn)程的加快在反映國(guó)民物質(zhì)生活水平提升的同時(shí)也帶來(lái)一系列環(huán)境問(wèn)題，城市交通、工業(yè)生產(chǎn)等向大氣排放大量廢氣、煙塵，造成大氣污染，通過(guò)大氣沉降，這些物質(zhì)進(jìn)入土壤，造成土壤重金屬污染。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，工礦生產(chǎn)集中區(qū)域、城市道路、鐵路周圍，土壤重金屬污染往往格外嚴(yán)重。

（2）化肥農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用。為了縮短農(nóng)作物生長(zhǎng)周期，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常會(huì)選擇使用化肥農(nóng)藥，大量化肥與農(nóng)藥的使用在帶來(lái)生產(chǎn)效益的同時(shí)，也將其中所含的重金屬物質(zhì)帶入了農(nóng)作物與土壤，造成土壤重金屬污染，影響人體健康。

（3）水體污染。受水資源分布不均因素影響，在部分地區(qū)，農(nóng)田灌溉需要引入工業(yè)廢水和生活污水，這些未經(jīng)合理處置的污水進(jìn)入到農(nóng)田，造成土壤重金屬污染，由于污染水體中含有大量重金屬物質(zhì)，通過(guò)污水灌溉產(chǎn)生的土壤重金屬危害破壞性更大，極易造成循環(huán)性水土污染。

（4）其他活動(dòng)。含重金屬的工業(yè)廢棄物，城市居民生活垃圾的堆放，金屬礦山酸性廢水的排放等也會(huì)造成土壤的重金屬污染。

1.2 土壤重金屬污染的特點(diǎn)

依據(jù)化學(xué)金屬元素相關(guān)理論，重金屬性質(zhì)穩(wěn)定，極難被微生物降解，一旦進(jìn)入土壤造成重金屬污染，勢(shì)必對(duì)農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響，加之其潛伏周期長(zhǎng)，通過(guò)食物鏈的“生物富集效應(yīng)”嚴(yán)重影響動(dòng)物和人體的健康。有研究表明，低濃度的汞在小麥萌發(fā)初期能起到促進(jìn)生長(zhǎng)作用，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，最終表現(xiàn)為抑制作用；砷有劇毒，可致癌；鎘會(huì)危害人體的心腦血管。歸納起來(lái)，重金屬污染有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）潛伏周期長(zhǎng)，污染具有隱蔽性；（2）性質(zhì)穩(wěn)定，污染具有難降解性；（3）相互作用，污染具有協(xié)同性、擴(kuò)散性。因此，重金屬污染又有“化學(xué)定時(shí)炸彈”之稱。

2 污染土壤的危害與治理

當(dāng)土壤中的重金屬含量達(dá)到一定程度，不僅會(huì)導(dǎo)致土壤污染、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收益下降，通過(guò)徑流，還會(huì)對(duì)水體（地表水、地下水）產(chǎn)生淋失作用，污染水資源、破壞水文環(huán)境；借助大氣沉降，極易形成大氣污染與水污染、土壤污染的“死循環(huán)”，進(jìn)而影響人體健康。

根據(jù)重金屬污染的隱蔽性、不可逆性及長(zhǎng)期性等特點(diǎn)，與大氣污染、水污染等環(huán)境問(wèn)題相比，土壤污染的治理難度更大。現(xiàn)行的重金屬污染土壤治理主要有生物法、化學(xué)法、工程治理法等方法，就目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，在治理方案設(shè)計(jì)上尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際操作中，不同的地理環(huán)境在方法的選用上存在區(qū)別，使用的技術(shù)也多種多樣。從總體上來(lái)講，治理污染土壤首先應(yīng)查明污染成因，以《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》為指導(dǎo)，對(duì)污染區(qū)域進(jìn)行實(shí)地分層采樣調(diào)查，一般將受污染區(qū)域分為“污染源區(qū)”、“保護(hù)區(qū)”和“超標(biāo)污染區(qū)”三個(gè)區(qū)域，具體劃分及處理的原則見(jiàn)（表1）。

值得注意的是，無(wú)論采用何種方式，在對(duì)土壤污染進(jìn)行治理時(shí)，應(yīng)注意因地制宜，結(jié)合受污染區(qū)域的土質(zhì)情況、土地使用性質(zhì)與功能、重金屬污染物含量與構(gòu)成等特點(diǎn)，對(duì)治理效果、時(shí)間、經(jīng)費(fèi)等作出合理預(yù)期和科學(xué)規(guī)劃，選擇最佳方案。

3 土壤重金屬污染的評(píng)價(jià)方法淺析

3.1 單因子指數(shù)法

借助綜合指數(shù)法，可以對(duì)受測(cè)區(qū)域的重金屬污染情況進(jìn)行分級(jí)，指出土壤中污染最大的因素，但無(wú)法判定出不同元素對(duì)土壤污染的影響差別。根據(jù)這一方法計(jì)算出來(lái)的污染指數(shù)只能反映各種重金屬元素對(duì)土壤的污染程度，而無(wú)法精確反映污染的質(zhì)變特征。

3.3 GIS技術(shù)在土壤重金屬污染評(píng)價(jià)中的運(yùn)用

GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件及不同方法組成的系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析與建模，以解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理類問(wèn)題。通過(guò)GIS技術(shù)，將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理變換，根據(jù)客觀需求對(duì)其進(jìn)行空間分析和統(tǒng)計(jì)，最終建立各種應(yīng)用模型，以便為研究決策提供依據(jù)。在對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行研究時(shí)，常利用GIS 技術(shù)的計(jì)算與圖形顯示功能，對(duì)受測(cè)區(qū)域指定采樣點(diǎn)進(jìn)行插值分析，實(shí)現(xiàn)土壤圖數(shù)字化，建立空間與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，最終繪出污染物空間分布圖，為土壤污染治理提供參考依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

重金屬具有不易分解、易積聚的特點(diǎn)，進(jìn)入土壤之后，改變土質(zhì)構(gòu)成、破壞土壤環(huán)境，借助食物鏈，殘留于農(nóng)作物上的有害物質(zhì)進(jìn)入動(dòng)物、人體，對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如何科學(xué)地對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，是污染治理的重要前提，相關(guān)人員應(yīng)加大對(duì)這一領(lǐng)域的研究力度，積極改善人類共同的生存環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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