关键词：饮用水源；重金属污染；防控技术
中图分类号：X703文献标识码：A
工业化进程的不断加快，推动了社会经济的飞速发展，但是同时也造成了严重的环境污染，在很大程度上威胁着人们的身体健康。在我国，水源水体的重金属污染问题由来已久，而且呈现出日益突出的趋势，如2010年福建紫金矿业汀江铜污染事件、2013年广西贺江铊镉污染事件，对于社会的稳定造成了很大的影响。因此，如何对日益严重的水源水体重金属污染问题进行有效防控和治理，是需要重点关注的问题。
一、重金属污染概述
重金属污染，是指由重金属或者重金属化合物所造成的环境污染，多是由采矿、污水灌溉、废气排放以及使用重金属超标制品等因素所造成的。环境中重金属含量的增加，不仅会对环境造成很大的影响，如果超出正常范围，也会直接危害人体健康。因此，做好重金属污染的防控和治理工作，是非常重要的。重金属污染的危害程度，主要取决于重金属在环境、食品以及生物体存在的化学形态和浓度。与其他有机化合物的污染相比，重金属污染更加特殊，其自身具有很强的富集性，而且在环境中很难有效降解，在大气、水体、土壤以及生物体中，重金属都有着广泛的分布。作为重金属的储存库和最终归宿，底泥在受到环境变化影响时，其中的重金属形态会发生转化，释放到环境中造成相应的污染。重金属不能被生物降解，同时具备生物累积性，可以直接威胁人们的身体健康，不仅如此，重金属对于土壤的污染存在着不可逆转性，已经受到污染的土壤没有治理价值，只能通过调整种植品种的方式进行回避。因此，重金属污染的防控技术受到了人们的广泛关注和重视。
二、饮用水源中重金属污染的防控技术
重金属污染主要体现在水源水体上，另有少部分存在于固体废弃物和空气中，因此，做好饮用水源中重金属污染的防控和治理，是重金属污染治理的关键和重点。一方面，在经济发展的带动下，社会对于能源资源的需求不断增加，水资源紧缺问题日益凸显，做好水污染的治理可以在很大程度上满足社会对于水资源的需求；另一方面，饮水安全关系着人体健康和国计民生。对此，我国在饮用水卫生标准中，对于涉及饮水安全的重金属指标，都进行了严格的规定，例如，在国家标准委和卫生部联合颁布的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中，对于典型重金属的限值为：As：0.01mg/L；Hg：0.001mg/L；Cr：0.05mg/L；Cd：0.005mg/L；Pb：0.01mg/L。该标准与国际先进水平相接轨，对于饮用水的监测分析以及净水工艺也提出了更高的要求。通常情况下，采用混凝-沉淀-过滤工艺进行污水处理的净水厂，很难对重金属元素进行有效去除，也就无法有效保证出水水质。对此，要想对饮用水源中的重金属污染进行有效防控，应该在现有净水工艺的基础上，对科学有效的重金属去除技术进行深入研究，确保其可行性、经济性和便利性，确保城市饮用水重金属污染问题的有效解决。
在饮用水源中，重金属的表现形态是多种多样的，其环境行为也因此变得非常复杂，相关技术人员应该对其进行全面分析，根据重金属元素的化学形态和理化性质，选择恰当的处理方法，确保重金属的有效去除。从目前来看，去除饮用水源中重金属元素的方法，主要包括以下几种。
1物理法
物理法是去除水源水体重金属元素的常用方法之一，是在不改变重金属化学形态的条件下，通过浓缩、吸附、分离等措施，对其进行处理，这里对几种典型的物理去除法进行分析。
（1）膜分离法：利用特殊的半透膜，在外界推力作用下，使得溶液中的重金属或者水渗透出来，从而达到分离溶质的目的。而根据膜种类以及推动力的差异，又可以分为电渗析、反渗透、液膜分离等方法。与现有的常规水处理方法相比，膜分离法具有占地面积小、处理效率高、适用范围广以及无二次污染等优点，可以作为常规水处理工艺之后的深度处理措施。不过需要注意的是，受当前设备技术水平的限制，膜分离技术虽然具备良好的发展潜力，但是只适用于中等规模以下的净水厂。
（2）吸附法：利用一些具有较大比表面积和表面能的材料，如活性炭、沸石、硅藻土等，对水体中存在的重金属污染物进行吸附和去除。这种方法的优点，是吸附反应迅速，不需要添加其他药剂，具有良好的适应性，不过存在着成本高、寿命短等缺陷。吸附法可以作为常规工艺的预处理或者深度处理工艺。
2化学法
化学法是通过相应的化学反应，对重金属离子进行去除，其主要方法包括：
（1）电解法：电解法主要是利用电解的基本原理，在阳极和阴极对水体中的重金属离子进行氧化还原，实现重金属离子的分离。电解法具有工艺成熟、占地面积小等优点，但是处理水量小，耗电量大，而且产生的电解液可能会对环境造成二次污染。不仅如此，处理过程中，水体中的重金属离子浓度不能降得很低，因此电解法不适于处理含有较低浓度重金属离子的水源水体。
（2）氧化还原法：这种方法一般用于去除饮用水源中的Cr6+、Cd2+以及Hg2-等重金属离子，以Cr6+离子为例，可以利用相应的还原性物质，将其转化为生物毒性相对较低的Cr3+离子，之后联合化学沉淀法进行去除。这种方法的优点在于，原料来源非常广泛，处理效果好，但是污泥量较大，而且出水呈碱性，需要相关技术人员的深入研究，提升其应用效果。
结语
总而言之，对于饮用水源中重金属污染的防控问题由来已久，任重而道远，需要高度重视，采取合理有效的措施，确保饮用水源重金属污染的有效治理，保证城市居民的饮水安全。
参考文献
关键词：黏土矿物；土壤；重金属；钝化；进展
中图分类号：S156.99文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）02-0156-08
农田土壤重金属污染主要来自于铅矿、铅锌矿等开采的废水和废渣排放，矿山开采废气中重金属的U散、沉降，含重金属的工业废水排放与农田污水灌溉，含重金属农药、化肥与有机肥的大量施用，城市污水处理厂污泥排放和农用污染，以及含重金属的城市垃圾倾倒淋滤造成的农田土壤污染等。在过去几十年中，由于国家和地方政府对农田土壤重金属潜在污染的重视不够，导致目前我国农田土壤重金属污染呈现由点向面、由大中城市周边向远郊农村扩散的趋势，许多地区农田土壤重金属污染呈现出区域性和流域性污染发展态势，导致农田土壤环境质量恶化与农产品质量安全受重金属污染威胁十分严重，特别是在一些经济发达地区[1]。在南方酸性水稻区，如湖南、江西、湖北、四川、广西、云南、广东等地区，农田土壤重金属镉污染超标现象较为普遍，稻米镉超标明显。据有关文献不完全统计，我国耕地受到镉、铅、砷、铬、汞等重金属污染近2000万公顷，约占总耕地面积的1/6，其中重金属镉污染耕地面积占近40%，主要涉及11个省25个地区[2]。2014年4月17日环境保护部和国土资源部全国土壤污染状况调查公报指出，全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[3]。面对农田重金属污染面广、量大，尚未成熟的大面积修复治理技术的现状，本文重点就黏土矿物材料在农田土壤重金属特别是镉污染钝化修复中的研究进展进行了较为详细的综述，以期为我国农田土壤重金属污染钝化修复技术的进一步发展提供新的思路。
1农田土壤重金属污染修复技术
农田土壤重金属污染修复对技术要求很高，在目前国内外研究中，大量土壤重金属污染修复成熟技术主要来自场地，如固化/稳定化技术、淋洗技术、电动修复技术、热解吸法等，这些修复技术成本均较高，同时在场地土壤重金属污染修复中，基本不考虑修复后土壤环境质量。而农田土壤重金属污染修复在保证修复效果的同时，必须保障修复前后土壤环境质量不会产生明显变化，不会影响农业正常生产。因此，场地重金属污染修复中大量成熟技术难以复制到农田土壤重金属污染修复中应用。目前，适用于农田土壤重金属污染修复的技术主要包括以下4种：（1）农艺调控技术，主要包括通过良好农田水分管理措施、良好肥料运筹、良好耕作及轮作措施，以及酸性土壤pH值调节措施等，降低土壤中重金属有效性，阻控重金属向农作物可食部位的迁移累积；（2）高效钝化修复技术，主要是通过向农田耕作表层土壤中添加环境友好型钝化材料，借助土壤重金属在钝化材料表面及内孔的吸附、络合、沉淀、置换等作用，降低土壤中重金属离子的活性，实现重金属离子在土壤中的钝化/固定化，阻控重金属离子在土壤中向农作物根系的运移，降低农作物可食部位对土壤重金属的吸收累积，实现农产品安全生产；（3）植物修复技术，主要是利用筛选出的富集及超富集植物对农田土壤中重金属的吸收提取，降低土壤中重金属含量的一种修复技术；此外，植物修复技术中还包括：植物稳定化技术，即利用植物根系分泌出的化学物质与土壤重金属发生反应，实现对土壤有害重金属的钝化/稳定化等；（4）植物叶面阻隔技术，主要是通过在农作物叶面喷施微量元素（简称叶面微肥或叶面调理剂），抑制或拮抗农作物对土壤重金属元素的吸收累积。
在上述4种农田土壤重金属污染修复技术中，农艺调控措施和植物叶面阻隔技术一般修复效率较低，特别是叶面阻隔技术，修复效果还存在不稳定、异地复制效果较差的缺点，目前有关植物叶面阻隔机理尚不完全清楚。农艺调控措施中，水分管理技术特别对南方酸性镉污染水稻田具有较好的调控效果，但长期淹水需要大量清洁水源，在干旱季节将会导致水源困难，对该技术的应用将产生不利影响；良好肥料运筹将受到农作物对肥料需求的限制，对能够造成土壤重金属活化的肥料控制又会受到农作物正常生长的肥料需求影响，所以如何在通过良好施肥措施控制土壤有害重金属活性的同时实现农作物的健康生长仍然需要开展大量研究工作；酸性土壤pH值调节目前主要使用石灰，石灰的大量长期使用会产生一系列负面影响，而且效果也普遍较低，操作极不便利。植物修复技术一般适应于重度重金属污染农田，且修复时间长，修复过程中影响农作物正常活动，大量修复补偿经费政府将难以承受，该项技术大面积推广应用存在困难。钝化修复技术具有修复速率快、效果好、稳定性强、价格适中、操作简单等优点，特别适用于大面积重金属污染农田土壤的修复治理，是目前国内研究最为活跃的农田土壤重金属污染修复技术。
2钝化修复技术的发展历史
农田土壤重金属污染钝化修复与场地重金属污染固化修复技术不同，根据美国国家环保署（EPA）的定义，固化技术主要指将污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面封装上低渗透性材料，通过减少污染物暴露的淋滤面积以达到控制污染物迁移的目的，也称为稳定化技术。两者最大的差别包括所使用的修复剂不同，修复目标物土壤的用处差异。其中农田土壤重金属污染所使用的钝化剂主要是一些环境友好型材料，包括：黏土矿物、生物炭、含磷材料、有机物料、硅钙类材料等，而场地污染修复所采用的固化材料主要包括：无机粘结物质，如水泥等；有机粘结剂，如沥青等热塑性材料；热硬化有机聚合物，如尿素、酚醛塑料和环氧化物等，玻璃化物质等。所以，场地重金属污染土壤固化修复后基本失去了农用价值。
农田土壤重金属钝化修复研究主要开始于20世纪50年代，其研究思路来源于科研人员采用吸附剂吸附去除水体中有害重金属离子。通过科研人员大量研究发现，土壤重金属污染的危害主要源于存在于土壤中具有活性的那部分重金属离子，而重金属离子一旦被钝化或固定，使其活性下降，亦即降低其在土壤中的迁移性，其对植物的毒性将极大地下降，随后研究人员逐渐将这些重金属离子吸附剂应用到土壤重金属污染的吸附固定中。80年代以后，大量钝化材料，如黏土矿物材料、沸石分子筛材料、磷酸盐、石灰、有机物料、人工合成的沸石、污泥、含铁氧化物材料等被大量应用于土壤重金属Pb、Cd、As等污染的钝化修复研究中[4-15]。
由于不同重金属元素化学性质差异较大，在同一钝化材料表面的吸附、离子交换、络合等作用存在着明显的差别，而在重金属土壤毒性评价中常常用重金属离子的迁移性能来评估重金属元素在土壤环境中的归趋和生物学毒性。不同重金属离子间存在着独特的移动性能，所以在实际农田土壤重金属污染钝化修复中，一般难以找到单一的钝化修复剂用来降低大部分有害重金倮胱拥挠行性，而对土壤中微量元素和大量元素不产生吸附固定作用。在已有研究的大量钝化剂中部分适合于几种重金属离子，但对各种有害重金属离子的钝化效果还要取决于所加入钝化剂的量。
对于重金属污染程度较轻的农田土壤，可以根据重金属在土壤中的存在特性，向土壤中施加各种钝化修复剂，如黏土矿物、生物质、有机堆肥、人工合成沸石、橄榄皮等[16-20]，用以修复被重金属污染的土壤。当外源钝化剂添加到土壤中后，与重金属离子产生离子交换、吸附、表面络合和沉淀等一系列反应。各种钝化剂的钝化修复效果除了与添加的剂量有关外，还与所使用钝化剂的种类和添加的形式、钝化剂自身与重金属离子的物理化学性质等密切相关。例如，在实际研究过程中，由于低成本和高溶解性，常用Ca（H2PO4）2代替CaHPO4，以Ca（H2PO4）2和CaCO3进行混合，能明显降低重金属元素的可提取态浓度，有效地实现对重金属离子进行钝化。由于易溶解和反应，CaO是一种非常有效的钝化剂，尤其是在钝化固定重金属镉、铅和锌元素方面，它的添加会导致土壤pH值迅速升高，促使土壤中重金属镉、铅和锌等形成氢氧化物沉淀；同时，由于石灰具有较高的水溶性，它能更有效地渗入土壤孔隙中，比其它钝化剂具有更好的修复效果。如在土壤中添加石灰、红泥和高炉渣钝化修复镉、铅和锌污染，试验结果表明，3种钝化剂均可明显降低土壤中镉、铅和锌的有效态含量，红泥在降低生菜地上部重金属含量方面效果最好，与对照相比，生菜中镉、铅和锌含量降低分别达86%、58%和73%；红泥和石灰修复下，土壤呼吸强度、脲酶和脱氢酶活性明显增加[21]。
在土壤化学修复中，石灰是使用时间最久的钝化剂，但石灰在实际应用中由飘，农民撒施极不方便，而且在实际应用中发现施石灰对酸性水稻田Cd污染稻米降Cd效果并不十分理想，其中一个原因可能是由于Ca2+与Cd2+有相近的离子半径，所以导致已吸附在土壤颗粒上的Cd2+可被Ca2+重新置换到土壤溶液中而再次有可能被植物所吸收，导致施石灰降低作物吸收Cd的效果并不明显。同时发现施石灰降低土壤pH值维持时间较短，一般仅有2～3个月时间，土壤pH值又会迅速上升，这样需要反复增施石灰以便保持效果，而长期大量施用石灰又会导致土壤钙化、板结，影响农作物正常生长。此外，硫磺及某些还原性有机化合物可以使重金属可溶性转变成为高度难溶性的硫化物沉淀，磷酸盐类物质如磷灰岩、羟基磷灰石等可与重金属铅等反应形成难溶磷酸铅，可促进铅等重金属的沉淀，减少土壤中的铅离子等的可溶态和可提取态含量，但这些研究大部分仍然以实验室模拟试验为主。如国外相关科研人员在实验室利用Pb（NO3）2与天然磷矿石混合开展土柱试验，发现天然磷矿石可固定39%～100%的铅（BritishStandardsInstitution，1988）；Haidouti[22]采用盆栽试验，对含汞920μg/kg的污染土壤添加天然沸石进行处理并种植黑麦草和紫花苜蓿，研究发现土壤添加不同含量的天然沸石后，黑麦草和紫花苜蓿地上部和根部中汞的含量明显降低，分别减少50%和80%以上。因此，科研人员认为，在重金属污染土壤中添加少量沉淀剂如磷酸盐等，可以降低植物对重金属的吸收作用。但应该注意到的是向土壤中添加熟石灰、碳酸钙、硅酸钙和硅酸镁钙等化学物质，均会给土壤理化性质和微生物生长环境带来不同程度地不利影响，导致土壤环境质量下降，对作物生长产生不利影响。因此，需要进一步筛选和研究对土壤环境友好的重金属污染钝化修复剂。
3黏土矿物材料对农田重金属污染钝化修复
3.1黏土矿物材料的特性
利用天然矿物治理土壤重金属污染的方法是建立在充分利用自然规律的基础之上的，体现了天然自净化作用的特色，不会给农田土壤带来二次污染，具有环境友好型特点。黏土矿物（clayminerals）是黏土岩和土壤的主要矿物组成，是一些含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物[23]。除坡缕石、海泡石具链层状结构外，其余均具层状结构，颗粒极细，一般小于0.01mm，加水后具有不同程度的可塑性。自然界中一般还包括高岭土、蒙脱土、伊利石等。
海泡石是具有链式层状结构的纤维状富镁硅酸盐黏土矿物，由二层硅氧四面体片之间夹一层金属阳离子八面体组成，为2∶1型，其化学式为Mg8（H2O）4[Si6O15]（OH）4・8H2O，其中SiO2含量一般在54%～60%之间，MgO含量大部分在21%～25%之间，并常伴有少数置换的阳离子。我国是世界上少数几个富产黏土矿物材料海泡石的国家之一，但开发利用却十分滞后，目前仍以出口原料为主。由于海泡石比表面面积较大，理论计算其内表面可达500m2/g，仅次于活性炭，但其价格仅为活性炭的十几分之一，价格极其低廉，而且易于开采。因此，加强对海泡石的开发利用研究有着极其重要的意义。Onodera研究表明，用海泡石吸附水体中Cd2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+，在5min内即可达到平衡，说明海泡石对重金属不仅具有较强的吸附能力，而且吸附速率快。在水溶液pH值为5时，浓度分别为100mg/L的Cd2+、Pb2+、Hg2+溶液，经改性海泡石吸附处理后，重金属去除率均达到98%以上。pH值是影响海泡石吸附重金属能力的重要因素，pH值
3.2黏土矿物材料对农田土壤重金属钝化修复作用
黏土矿物钝化修复土壤重金属污染具有不同于其他修复技术的优点，如原位、廉价、易操作、见效快、不易改变土壤结构、不破坏土壤生态环境等，并且能增强土壤的自净能力[24]。国内外对黏土矿物钝化修复农田重金属污染开展了大量研究工作。研究表明，盆栽土壤经海泡石钝化修复后，pH值明显提高，有效态Cd含量则明显降低，与对照相比，在土壤重金属镉含量分别为1.25、2.50mg/kg和5.00mg/kg时，添加海泡石可使土壤Cd有效态含量分别降低11.0%～44.4%、7.3%～23.0%和4.1%～17.0%，海泡石钝化修复可以明显提高菠菜产量，在上述3种Cd浓度污染土壤下，海泡石钝化修复可使菠菜产量分别比对照增加2.76～5.11、0.68～1.40、1.48～7.12倍，在海泡石添加量为1%～10%时，菠菜地上部Cd含量分别比对照降低78.6%～300.4%、44.6%～169.0%和18.1%～89.3%[25]。采用蛭石χ亟鹗粑廴就寥佬薷幢砻鳎添加蛭石的土壤pH值由初始的4.17增加到5.99，土壤中Cu、Ni、Pb、Zn交换态和碳酸盐结合态含量明显降低，试验蔬菜莴苣和菠菜可食部位重金属含量降幅达60%以上[26]。王林等[27]通过盆栽试验研究表明，菜地土壤中添加海泡石、酸改性海泡石以及二者与磷酸盐复配使用均能显著降低土壤提取态Cd、Pb的含量，最大降低率可分别达23.3%和47.2%，其中钝化材料复配处理效果要优于钝化材料单一处理。菜地土壤添加海泡石和磷酸盐，可在一定程度上提高土壤pH值，增加土壤对重金属离子的物理化学吸附作用，以及生成矿物沉淀等，促进污染菜地土壤中的Cd、Pb由活性高的交换态向活性低的残渣态转化，显著降低Cd、Pb的生物有效性和迁移能力。
当前，我国南方酸性水稻田重金属Cd污染形势突出，土壤Cd污染约占重金属污染的40%，稻米Cd超标比较普遍，稻米安全生产面临较大挑战，迫切需要高效、稳定、价低、友好的钝化修复材料及其修复技术。国内外尽管在长达几十年的时间中开展了大量钝化修复技术研究，但由于欧美发达国家农田污染面积一般较小，大量土壤重金属污染修复技术研究主要以场地污染研究为主，国内有关农田重金属污染钝化修复技术虽然研究较多，但主要以实验室研究为主，田间小面积试验为辅，技术大面积复制的高效性、稳定性、长期钝化修复的环境友好性等尚不明确，现有技术的大面积推广应用仍然存在许多不确定性。因此，加强南方酸性水稻田重金属污染，特别是Cd污染的修复技术研究急迫而艰巨。在已经开展的钝化修复研究中，以黏土矿物材料研究较多。在大田试验研究中，海泡石分别与磷肥和生物炭复配用于农田重金属Cd污染钝化修复，当666.7m2海泡石添加量为1000kg时，可使糙米中Cd含量降低46.5%，当1000kg海泡石与333.5kg磷肥联合使用时，糙米镉含量降幅高达72.9%。当1000kg海泡石与333kg生物炭联合使用时，糙米中Cd的降幅可达63.6%，联合钝化效果几乎是海泡石与生物炭单一修复之和，表明海泡石和生物炭之间具有很好的兼容性[28]。黏土矿物材料对重金属离子的吸附作用是其重要特性之一，其吸附机理包括物理吸附、化学吸附和离子交换3种。重金属铅在农田土壤污染中，大部分被表层土壤所吸附固定，这是因为土壤中含有的伊利石、蒙脱土和高岭土对Pb2+的吸附作用要比对Ca2+的吸附作用力大2～3倍，因而导致铅在耕作层土壤中的迁移力较弱，土壤中的蒙脱土和高岭土对铬的吸附作用同样较强[29]。土壤对砷的吸附则以黏土矿物中铁铝的氢氧化物为主[30]。Kumpiene等[31]研究了采用斑脱土修复As污染土壤，添加10%的斑脱土即可使土壤中As的淋溶量减少50%。郝秀珍等[32]通过盆栽试验研究了添加天然蒙脱土和沸石对铜矿尾矿砂上黑麦草生长的影响，结果发现，尾矿砂中加入蒙脱土可以显著降低有效态锌含量，但对有效态铜的含量无明显影响。屠乃美等[33]通过田间试验研究了不同改良剂对铅镉污染稻田的改良效应，结果显示，对Pb、Cd污染的水稻田土壤，施加适量的海泡石和高岭土具有一定的改良效果，水稻的生长发育得到明显改善，产量获得了一定的提高，土壤和糙米中2种重金属的含量明显降低。在施用钙镁磷肥、石灰、海泡石和腐植酸的试验研究中，除腐植酸外，另外3种修复剂均可有效地降低土壤重金属Cd的有效态含量，降幅达26%～97%，稻米Cd降低率可达6%～49%，其中，海泡石效果最为显著，而腐植酸效果一般[34]。说明黏土矿物材料对农田土壤重金属污染具有较好的钝化修复效果。
3.3农艺措施对钝化修复效应及稳定性影响
在农田重金属污染钝化修复中，农艺措施、耕作制度及环境条件的变化等都有可能对土壤重金属钝化修复效应及稳定性产生一定的影响。王永昕等[35]在重金属Cd污染土壤黏土矿物材料海泡石钝化修复下，研究施用鸡粪对钝化修复效应的影响，结果表明，与对照相比，增施鸡粪可以显著降低小白菜地上部和根部Cd含量，降低幅度分别达26.9%～32.1%和7.7%～24.8%；在大田试验中，钝化修复下增施鸡粪小白菜地上部和根部Cd含量可分别降低7.5%和16.4%。不同钝化修复下菜地土壤有效态Cd含量均较对照呈现不同程度的降低。其中，海泡石钝化修复下，增施鸡粪效果最为明显，盆栽试验和大田试验下，土壤有效态Cd最大降幅分别为17.7%和10.3%。王朋超等[36]通过盆栽试验研究表明，在菜地重金属Cd污染钝化修复中，施加过磷酸钙和钙镁磷肥后，油菜地上部Cd含量与对照相比分别降低54.3%～86.7%和74.4%～79.6%，其中当过磷酸钙和钙镁磷肥施加量为中高剂量时，油菜地上部Cd含量降低至0.18mg/kg和0.10mg/kg。说明施加磷肥有利于菜地Cd污染钝化修复作用。淹水处理可使重金属Cd污染酸性稻田土壤处于还原状态，土壤pH值升高，OH-含量增加；此外，土壤中SO2-4被还原成S2-，均对Cd的沉淀有促进作用，有利于Cd污染酸性水稻田钝化修复的稳定性，而干湿灌溉和旱作均对镉钝化稳定性存在一定的不利影响[37]。总体来看，农艺措施对农田土壤重金属Cd污染钝化修复效应与稳定性具有一定的影响，而翻耕、轮作等钝化修复效应及稳定性影响目前研究较少。因此，在农田土壤重金属Cd污染钝化修复中如何发挥好农艺与耕作措施的协同强化作用，避免不利因素对钝化修复效应及稳定性的影响仍然需要通过开展大量研究工作，以便确定钝化修复中良好的农艺与耕作措施。
3.4黏土V物钝化修复对农田土壤环境质量的影响
农田土壤重金属污染钝化修复效应评价的一个重要方面就是环境友好性，即长期高效的钝化修复不应导致农田土壤板结、盐碱化和环境质量下降，影响农业稳产高产。目前，有关钝化修复对农田土壤环境质量影响研究较少，特别是长期跟踪监测研究更少，大量钝化修复研究主要集成在修复效应研究方面。连续2年酸性水稻田Cd污染土钝化修复试验表明，添加海泡石对土壤脲酶、磷酸酶活性和微生物量碳等均无明显影响，钝化修复提高了土壤过氧化氢酶活性，土壤微生物量N和真菌出现一定程度的降低[38]。在湖南省某地酸性Cd污染水稻田钝化修复试验中，稻田施用海泡石和坡缕石进行钝化稳定化，在水稻收获时，测定的土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性均有不同程度的提高，钝化修复明显有利于土壤中相关代谢反应的恢复，两种黏土矿物对土壤中水解氮含量无明显影响，但对土壤有效磷含量有一定的降低作用[39]。采集长期污灌菜地土壤进行盆栽试验表明，在黏土矿物材料海泡石钝化修复下，补充添加适量的鸡粪可明显提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，与对照相比，3种酶的含量分别增加14.0%～47.6%、2.0%～22.4%和6.4%～38.6%；大田试验条件下，3种酶的含量分别增加22.2%、5.5%和36.5%。说明在菜地土壤Cd污染黏土矿物材料钝化修复下，补充施加适量的鸡粪不仅可以起到强化Cd钝化修复效应，而且可以进一步提高土壤酶活性，改善Cd污染污灌菜地土壤环境质量[32]。孙约兵等[40]采用盆栽试验研究表明，海泡石钝化修复下，土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别增加14.2%～28.8%、23.5%～34.0%和5.1%～15.4%，真菌和细菌数量分别增加45.6%～96.5%和15.5%～91.7%。而Cd污染酸性水稻田土壤鸡粪和生物炭复配持续两年钝化修复后，各修复的土壤有效磷和碱解氮含量间并无显著性变化[33]。
总体来看，黏土矿物材料钝化修复重金属污染农田土壤，在不影响农作物产量及品质的情况下，对土壤环境质量不会产生有害影响，而且具有一定的改善土壤环境质量的作用，有利于农作物的生长和产量及品质的提高。
4展望
当前我国农田土壤重金属污染形势严峻，迫切需要研发高效钝化阻控修复材料和产品及易操作、可推广的钝化修复技术体系。黏土矿物作为一种环境友好型材料，在我国储量丰富，易于开采，价格适中，且其自身与土壤环境融合性好，对土壤环境具有改善作用，但在今后仍需加强对黏土矿物材料长期钝化修复稳定性、黏土矿物材料不同添加剂量及不同老化时间对土壤重金属钝化修复效应、农艺与耕作制度及环境条件变化对黏土矿物材料重金属钝化修复效应与稳定性影响、黏土矿物材料长期钝化修复对土壤环境质量影响、黏土矿物材料对农田重金属污染钝化修复机理、中重度重金属污染农田黏土矿物材料与其他技术联合集成技术以及钝化修复技术异地复制稳定性的研究等。针对农田土壤重金属不同污染程度、不同土壤特性，采取相应的施加剂量和修复技术方法，以实现对轻中重度重金属污染农田的高效钝化修复，实现农产品安全生产，保障人体健康。
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收稿日期：2016-11-18
基金项目：国家现代农业产业技术体系之棉花产业技术体系项目（CARS-18-10）；转基因新品种培育重大专项（2016ZX08005-003、2014ZX0800501B）；泰山学者建设工程专项（NO.ts201511070）
关键词：重金属污染，相关系数，城市功能区，污染源
土壤是人类生存的物质基础，它的质量直接影响着人类的生活和生产；同时，人类的活动也直接影响着土环境。随着城市经济的发展和城市人口的不断增加，城市土壤的重金属污染日益严重[1，2]。本文利用2011年全国大学生数学建模竞赛A题提供的数据（该数据可在其官网下载），定量分析城市重金属污染的程度以及各污染物的主要来源。
首先对数据做简要说明。在数据中，城区被划分为生活区、工业区、山区、主干道路区和公园绿地区等5个功能区。每个区被划分为间距1公里左右的网格，然后按照每平方公里1个采样点对表土层进行取样、编号，并记录下样本中8种重金属的浓度。
一、重金属污染物和所属功能区的相关系数
相关系数是变量之间相关程度的指标[3，4]，样本相关系数用r表示，相关系数的取值范围为[-1，1]。r值越大，变量之间的线性相关程度越高；r值越接近0，变量之间的线性相关程度越低。相关系数是用来说明两个现象之间相关关系密切程度的统计分析指示。r>0为正相关，r
首先，计算出5个区各个重金属元素所对应浓度平均值。然后，去除比重金属元素的背景值范围上限小的样本点。最后，对各5个区中没被去除的样本点的各个重金属元素浓度与该类元素的背景值范围上限作差方并取平均值，得到8个重金属元素与5个区的相关性系数（如表1）。
表1重金属污染物和所属功能区相关系数
二、重金属污染物和距离的相关系数
上面的分析并没有考虑各样本点与各区域距离的关系，造成分析结果存在一定的误差，为此，我们引入距离相关性进行优化。
用相同的方法可以求得其它金属对应相应区域的相关程度，见表2。
表2重金属污染物与距离的相关系数
三、结果分析
重金属的污染程度和到各区域的距离有着密切的关系。当相关系数为负值时。表示重金属浓度的大小和距离呈负相关，值越小则相关程度越大，即离区域越近，污染的较大，表示由该区造成污染的原因可能性越强；反之，值越大表示相关程度小，由该区造成的某重金属污染可能性小。当相关系数为正数时，表示重金属的污染和距离呈正相关，即离该区域越远，污染程度较大，说明该区不是造成某种金属的污染的原因。
由表可以看出，Cu的浓度和工业区的距离成负相关，负值最大，表示金属元素Cu污染的主要原因是来自工业区。As的污染主要来源是公园绿地区，Cd的污染主要原因是工业，Cr金属元素的污染在五个区域中的主要污染原因是生活，Hg的主要污染来源是工业，Ni金属元素在给定的五个区域中主要原因是工业，工业也是造成Pb污染的主要原因，Zn的污染来源主要也是工业。山区一列都为正数，山区不是这些污染的主要来源，符合实际的情况。我们的计算结果和经验数据相符[5]，说明用相关性分析造成重金属污染的原因的方法比较可靠。
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【关键词】土壤；重金属；评价
土壤是生物与人类赖以生存的物质基础。作为有再生作用的自然资源，土壤在维护农业生态系统的平衡方面具有重要意义[1]。随着工业的迅猛发展、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的不断增加，土壤重金属污染日益严重。重金属污染物在土壤中具有移动性差、滞留时间长、不易被微生物降解、毒性强和积累效应等特征，对农作物的生长、产量及品质都有较大影响，并通过食物链影响着人类健康，土壤一旦受到重金属污染，要消除是一件极其不容易的事。因此，调查和评价土壤环境中重金属污染程度，对摸清土壤环境质量、加强土壤污染的综合防治、保障人类健康等具有十分重要的现实意义[2]。
1研究概述
1.1重金属及镉危害
重金属指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以，将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、福、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钻、镍、锡、钒等污染物[3]。
在自然界中主要成硫镉矿而存在；也有小量存在于锌矿中，所以也是锌矿冶炼时的副产品。镉的主要矿物有硫镉矿（Cds），贮存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中。镉的世界储量估计为900万吨。
镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的，主要通过食物、水和空气而进入体内蓄积下来。镉的吸收和代谢镉的烟雾和灰尘可经呼吸道吸入。肺内镉的吸收量约占总进入量的25～40%。每日吸20支香烟，可吸入镉2～4ug。镉经消化道的吸收率，与镉化合物的种类、摄入量及是否共同摄入其它金属有关。例如钙、铁摄入量低时，镉吸收可明显增加，而摄入锌时，镉的吸收可被抑制。吸收入血液的镉，主要与红细胞结合。肝脏和肾脏是体内贮存镉的两大器官，两者所含的镉约占体内镉总量的60%。据估计，40～60岁的正常人，体内含镉总量约30mg，其中10mg存于肾，4mg存于肝，其余分布于肺、胰、甲状腺、、毛发等处。器官组织中镉的含量，可因地区、环境污染情况的不同而有很大差异，并随年龄的增加而增加。进入体内的镉主要通过肾脏经尿排出，但也有相当数量由肝脏经胆汁随粪便排出。镉的排出速度很慢，人肾皮质镉的生物学半衰期是10～30年。
1.2研究区概况
通化市旅游资源丰富。列为国家重点文化保护单位的有集安市的“洞沟古墓群”和“丸都山城”，省级重点文物保护单位有集安市内的“国内城”、“霸王朝山城”和“长川壁画墓”等。“洞沟古墓群”有高句丽古墓1万多座，最早的有2000多年历史，最大的“将军坟”被称为“东方金字塔”。高句丽遗址现已被联合国教科文组织列为世界文化遗产[4]。
2材料与方法
2.1数据处理
选取通化市作为研究对象，根据通化市工作区范围为北纬40°40'--42°东经125°30'--126°，对通化市镉元素网格化数据图进行处理，得出通化市工作区镉元素网格化数据图见表1
126000′
2.2评价标准
该研究以国家《土壤环境质量标准》（GB15618-95）二级标准作为评价标准，分析评价吉林省通化市工作区土壤中镉（Cd）重金属的污染现状mg/kg。
2.3评价方法
单因子指数质量模型
单因子质量指数[5]是以土壤污染物的实测浓度与评价标准之比计算出的土壤环境质量污染指数，即式中，Pi为土壤中污染物i的环境质量指数；Ci为污染物i的实测浓度；Si为污染物i的评价标准。具体分级评价指标为：若Pi≤0.7，土壤环境质量处于清洁安全状态；0.71.0，表明土壤重金属含量超标污染，对作物的生长发育有影响，进而会通过食物链影响人体的健康。1.0
3结果和讨论
3.1结果
3.1.1根据单因子指数质量模型
根据单因子指数方法，得到数据见表二
表二吉林通化市工作区镉（Cd）重金属污染评价结果
3.1.2讨论
从表三可以计算出，吉林省通化市工作区44.4%的土壤单因子污染指数未超过0.7，表明土壤环境质量处于清洁安全状态；34.8%的土壤单因子污染指数超过0.7，但未超过1.0，表明土壤重金属含量没有超标污染，土壤环境质量尚清洁，但土壤重金属污染已处于安全警戒状态；。15.2%的土壤单因子污染指数超过1.0，但未超过2.0，属轻度污染；5.56%的土壤单因子污染指数超过3.0，属重度污染。
总体上说吉林省通化市工作区土壤极大部分处于清洁安全状态，只有极少一部分出现了污染状况，尤其是偏中部地区，污染情况比较严重，应该对这部分地区予以重视，加强对该地区的土壤环境污染的治理工作。
在利用单因子指数质量模型对土壤重金属污染评价时，评价方法简单，能够简单的表现出重金属超过标准值的程度，可以给该地区重金属污染防治和可持续利用提供一定的科学依据。
4通化土壤镉污染的防治展望
土壤受污染后，蓄积在土壤中的有害物质能迁移到水、空气和植物中，最终进入人体。土壤污染一旦形成，就会造成长远的影响，而且难以消除。因此，我们应以“预防为主”，积极做好土壤的保护工作[7]。
土壤污染主要来自采矿、熔炼、镀锌等工业生产和大气中含镉粉尘的沉降。因此，要减轻镉对环境的污染，人类首先应采取的行动是对能带来的镉污染的工业生产采取预防措施或减少这类生产活动。由于镉对动植物都有很强的毒性，且易通过食物链进入人体，因此受严重镉污染的土好弃之不用，但对中轻度污染的土壤，根据镉在土壤中的特性，采取适当的措施是完全可以减轻甚至消除其毒害的。近年来国内外采用的土壤重金属污染治理方法按治理方式、工程措施、改良措施、农业措施及生物措施[8]。
4.1工程措施翻耕、客土与换土翻耕就是把污染重的表层翻到下层，而把污染轻下层翻为表层。很显然，如果底层的污染同样较严重翻耕是不会有什么效果的。客土是指在污染土壤上覆盖一层净土，换土则是先将受污染的表土挖走，然后再填入同等厚度的新土。无论是翻耕、还是客土或换土，都必须要掌握好土层厚度，处理土层太厚，工作量太大，劳民伤财；处理土层太薄，效果不佳，通常以处理30cm深的土层为宜。一般来说，3种方法以换土效果最好，这但采用换土措施会带来如何处置被挖掘的受污染土壤的问题，处理不好，就很可能导致二次污染，由于这类物理措施都需要大量的人力物力，通常它们只用于污染较重的土壤。
4.2改良措施
4.2.1提高土壤PH镉的活性明显受深液酸度的影响，PH越高，其活性越弱，当土壤PH达7时，有效镉的浸出率就降到5%左右。因此，在受镉污染的土壤中施用石灰性物质，如氢氧化钙、碳酸钙、硅酸钙等来提高土壤PH，即可有效地降低镉的活性，石灰、硼泥、硫酸锌、过磷酸、氮肥5种Cd良剂中，以石灰效果最好。
4.2.2调节土壤Eh旱改水或淹水栽培是降低土Eh，使土壤处于还原状态的有效措施，从而保证镉变成无机盐沉淀和低有效性状态。当然，含硫少的酸性土壤，施用石灰硫黄合剂，既可降低土壤酸度，又可保证在还原条件下产生更多的S—来生成CdS沉淀。
4.3农业措施
4.3.1增施有机肥土壤有机质对镉等多种重金属都有不同程度的吸附作用，有机质增加可提高土抗重金属污染的能力。因此，施用有机肥，一方面能提高土壤肥力，改良土壤性状。另一方面又可较好地减轻镉的生物毒性。但有些有机肥，如垃圾堆肥，本身就含有一定量的重金属，施入土壤可能反而会使植物体内的金属含量增加，这时可在肥料中拌施碳酸钙以降低其活性。
4.3.2选择合适形态的化肥肥料的不同形态对土壤镉溶解度的影响，特别是在根际土溶解度，产生明显差异。我们可以利用这种差异，减少镉对植物体的污染，而且化肥是现代农作物种植业不可缺少的，只要选购合适形态的化肥用于污染土壤便能实现污染治理，因此比较经济易行。
4.3.3选种抗污染农作物品种改种吸收污染物少或食手部位污染物累积少的作物。研究表明：菠菜、小麦、大豆吸镉量多，不宜种植；而玉米、水稻吸镉较少。在中、轻度重金属污染的土壤上，不种叶菜、块根类蔬菜而改种瓜果蔬菜或果树等，能有效地降低农产品的重金属浓度。
4.4生物措施
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一、国内水体的重金属污染现状
中国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1%。黄河、淮河、松花江、辽河等十大流域的流域片，重金属超标断面的污染程度均为Ⅴ类；太湖底泥中TCu、TPb、TCd含量均处于轻度污染水平；黄浦江干流表层沉积物中，Cd超背景值2倍、Pb超1倍；苏州河中，Pb全部超标、Cd为75%超标、Hg为62.5%超标。
城市河流有35.11%的河段出现THg超地表水Ⅲ类水体标准，18.46%的河段TCd超过Ⅲ类水体标准，25%的河段TPb有超标的样本出现。由长江、珠江、黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4万t，对海洋水体的污染危害巨大。在全国近岸海域海水采样的样品中，Pb的超标率达62.9%，最大值超一类海水标准49.0倍。大连湾60%测站沉积物的Cd含量超标，锦州湾部分测站排污口邻近海域沉积物Cd、Pb的含量超过第三类海洋沉积物质量标准。
二、水体中重金属污染的来源
（一）工业污染源排放
据研究，煤、石油中含有Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属，因此，火力发电厂排放的废气和汽车排放的尾气中含有大量的重金属，随烟尘进入大气，其中10%～30%沉降在距排放源十数公里的范围内。据估算，全世界约有1600t/a的Hg通过煤和其他石化燃料的燃烧而排放到大气中。另外，电镀、机械制造业仍是重金属污染的一大来源。
（二）废旧电池的污染
《中国环境报》记者王娅于1999年12月9日报道，1998年中国电池的产量以及消费量高达140亿节，占世界总量的1/3，每年报废的数百亿节废电池绝大部分没有回收，废电池中含有大量的Hg、Cd、Pb、Cr、Ni、Mn等重金属有害物质，泄漏到环境中，造成了极大的污染和危害。1节1号废干电池可使1㎡的土地失去利用价值，1粒纽扣电池可污染600m3的水。
三、水体重金属污染的危害
（一）对水生植物的影响
在水生生态系统及水生食物链中，作为其它浮游动物的食物及氧气来源，藻类占据着重要位置。杨红玉和王焕校报道Cd能破坏某些绿藻的叶绿素，引起光合作用下降，还对斜生栅藻和蛋白核小球藻呼吸作用产生影响，抑制苹果酸脱氢酶活性。重金属对水生植物的毒害作用主要表现在改变运动器的细微结构，抑制光合作用、呼吸作用和酶的活性，使核酸组成发生变化，细胞体积缩小和生长受到抑制等。
（二）对水生动物的影响
重金属进入水体后，将对水生动物的生长发育、生理代谢过程产生一系列的影响。海水重金属离子（Cr6+）含量超过一定浓度便会引起文昌鱼中毒，使其身体渐成弯曲状而死亡。
（三）对人体健康的危害
重金属对人体的危害，一方面通过直接饮用造成重金属中毒而损害人体健康；另一方面，间接污染农产品和水产品，通过食物链对人体健康构成威胁，并造成土壤的二次污染。
重金属能抑制人体化学反应酶的活动，使细胞质中毒，从而伤害神经组织，还可导致直接的组织中毒，损害人体解毒功能的关键器官——肝、肾等组织。
四、水体重金属污染的防治对策
（一）对水体重金属污染的源头控制
一旦水体被污染，将会对整个生态系统产生巨大的影响，并且对污染水体的净化将耗费大量的人力、物力。因此，首先要采取源头控制的对策，预防水体的污染。一方面加强法制建设，依法管理水资源，另一方面查明污染源，对排污总量加以限制，遏制水污染不断恶化的趋势，对采矿点、冶金部门等，更要严格监督、管理和控制，同时改革生产工艺，不用和少用毒性大的重金属，采用合理的工艺流程，科学管理和操作，减少重金属用量和随废水流失量，加强以流域为单元的水资源管理和水源地保护。
（二）对水体重金属污染的修复
1.河流稀释法
稀释是改善受污染河流的有效技术之一，通过稀释，能够降低污染物在河流中的相对浓度，从而降低污染物质在河流中的危害程度。但是，应用这种方法必须要有充足的外来水源，同时还要考虑外来水流量与河流流量比例，判断河流沿岸的生态状态，可以调用的水量以及河流水力负荷允许的变化幅度等。
2.化学混凝、吸附法
许多重金属在水体溶液中主要以阳离子的形态存在，升高水体pH值，能使大多数重金属生成氢氧化物沉淀或其它离子沉淀。因此，向被重金属污染的水体中施加石灰、碳酸钙等物质，均能降低重金属对水体的危害程度。另外，不溶性的淀粉黄酸酯（ISX）与废水中的重金属离子可以形成溶度积很小的粒状沉淀；单宁含量高的农产品残渣，像花生皮和胡桃皮粉，具有从溶液中吸附高含量汞的阳离子能力，梧桐落叶可吸附重金属铜、镍和铬。
3.离子还原、交换法
离子还原法是利用一些容易得到的化学还原剂，将水体中的重金属还原，形成难以污染的化合物，从而降低重金属在水体中的迁移性和生物可利用性，以减轻重金属对水体的污染危害。离子交换法是利用重金属离子交换剂与污染水体中的重金属物质发生交换作用，从水体中把重金属交换出来，达到治理目的。经离子交换处理后，废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后又从万方数据离子交换树脂上转移到再生废液中。
实验部分
1.试验方法
试验于2009年9月18日至2010年5月8日辽宁农业职业技术学院连栋温室内进行。将土壤风干，磨细后过20目筛。试验共设9个处理，对照处理（CK）：无污染，处理1-1：镉单一污染；处理1-2：锌镉复合污染；处理2-1：镉单一污染+摩西球囊霉；处理2-2：锌镉复合污染+摩西球囊霉；处理3-1：镉单一污染+幼套球囊霉；处理3-2：锌镉复合污染+幼套球囊霉；处理4-1：镉单一污染+聚丛球囊霉；处理4-2：锌镉复合污染+聚丛球囊霉。底肥含P100mg/kg、K150mg/kg、以KH2PO4、KCl加入，外源添加锌800mg/kg、镉10mg/kg、以Zn（NO3）2、Cd（NO3）2加入，其中氮素以尿素平衡，均在草苗移栽前与土壤充分混匀后装入试验盆，试验所用肥料和药品均为分析纯。每天加入蒸馏水使土壤水份保持田间持水量的60%。每个处理设3个重复，随机排列。植株在105℃下杀酶15min，60℃下烘干至恒重，并测定植株地上部灰分、钙、磷和粗蛋白含量。
2.测定方法
pH值测定采用电位法（1:2.5土水比），土壤水解氮采用碱解法、有效磷采用钼蓝比色法、速效钾采用火焰光度法，植株水分直接干燥法、灰分采用灰化法、粗蛋白采用凯氏定氮法、磷采用钒钼黄比色法、钙采用EDTA滴定法。
3.数据处理
数据采用微软Excel软件进行分析处理。
结果与分析
1.外源菌根对重金属污染土壤香根草灰分含量的影响
由图1可见，外源菌根对重金属污染土壤香根草灰分含量影响不大，其中只有处理3-1灰分含量表现出下降的趋势，且显著。
2.外源菌根对重金属污染土壤香根草粗蛋白含量的影响
由图2可见，与对照相比，除2-1、2-2摩西球囊霉处理香根草植株内粗蛋白含量下降外，其他处理粗蛋白含量均有所升高。与重金属锌镉胁迫作为比较，三组外源菌根处理表现出了一降（摩西球囊霉）两升（幼套球囊霉和聚丛球囊霉）的趋势。幼套球囊霉和聚丛球囊霉处理的香根草内粗蛋白增加可能是植物养分吸收不均衡，氮正常吸收的情况下其他营养元素吸收不良，造成植物生物量减少，而氮浓度增加；对照处理的粗蛋白含量低也有可能是植物旺盛生长的“稀释作用”。
3.外源菌根对重金属污染土壤香根草磷含量的影响
由图3可见，对照处理香根草中磷的含量高于其他处理，且显著高于未添加菌根处理；与未添加菌根处理香根草植株内磷含量相比，三组外源菌根处理植株内磷含量均有增加趋势，可能是三组菌根处理香根草生长受到抑制造成的。
4.外源菌根对重金属污染土壤香根草钙含量吸收的影响
关键词:土壤污染、生物修复、研究进展
前言
土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。
1.污染土壤生物修复的基本原理和特点
土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。
2.污染土壤生物修复技术的种类
目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。
2.1原位修复技术：
原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。
2.2异位修复技术：
异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。
3.影响污染土壤生物修复的主要因子
3.1污染物的性质：
重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。
3.2环境因子：
了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。
3.3生物体本身：
微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，
植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。
4.发展中存在的问题：
生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理性障碍;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。
关键词模糊综合评价；主成分分析法；扩散微分方程模型
中图分类号TG1文献标识码A文章编号1674-6708（2012）71-0069-02
1问题重述
随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加,人类活动对城市环境质量的影响日显突出.对城市土壤地质环境异常的查证,以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价,研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式,日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分,城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等,分别记为1类区、2类区、……、5类区,不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查.为此,将所考察的城区划分为间距1km左右的网格子区域,按照每平方公里1个采样点对表层土（0cm～10cm深度）进行取样、编号,并用GPS记录采样点的位置.应用专门仪器测试分析,获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据.另一方面,按照2km的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样,将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。
附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息,附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度,附件3列出了8种主要重金属元素的背景值。
现要求你们通过数学建模来完成以下任务：
1）分析该城区内不同区域重金属的污染程度；
2）通过数据分析,说明重金属污染的主要原因；
3）分析重金属污染物的传播特征,由此建立模型,确定污染源的位置。
2模型假设
1）假设各元素浓度的测量准确无误；
2）假设重金属元素是从高浓度到低浓度扩散；
3）假设重金属元素向3个方向上的扩散系数相同,且不受降雨等外部因素影响。
3模型的建立和求解
3.1问题一：模糊数学模型[1]
传统评价方法仅仅考虑了重金属污染物浓度超标的情况,未考虑重金属本身的毒性作用,这就有可能掩盖有些浓度低但毒性大的有毒物的污染作用,因此,采用基于双权重因子的模糊数学模型综合考虑重金属浓度和毒性作用进行评价更为全面合理.根据模糊评价的原理、步骤及查得的土壤重金属污染程度分级标准及生物毒性指数（如表1）进行求解。
表1土壤重金属污染程度分级标准及生物毒性指数
模型的求解过程具体如下：根据附表一实测数据各区各重金属元素求得的平均值和表2的数据,计算各重金属元素对应于各土壤重金属环境质量等级的隶属度函数,得到关系模糊矩阵。如功能区一经计算后得到的关系模糊矩阵为：
由附表1实测数据和表2数据得到功能区一各个重金属参评因子的权重
根据功能区一的模糊关系矩阵和对应的权重系数可得出功能区一对评价等级的隶属度,再根据最大隶属度原则,确定各样品的污染程度,此即为土壤环境质量分级。
其他四区的具体做法和功能区一样,在这里不再赘述,结果见下表。
表2模糊综合评价结果
3.2问题二：主成分分析数学模型
八种重金属元素在五个功能区的分布不同,对区内重金属污染的影响也不同,故该模型采用主成分分析法建立,通过SPSS软件分别得到五个功能区的主成分值，进而得到各功能区污染的主要因素.
3.2.1主成分值
表3城区主成分值
1）主成分一中各因子的载荷值比较大的是Cu、Pb分别为75.6%、76.4%；
2）主成分二中各因子的载荷值都较小。
因为工业生产原料和工业污染里含有大量Cu、Pb元素,因此可认为对整个城区而言重金属污染的主要原因是工业废物。
表4生活区主成分值
1）主成分一中各因子的载荷值比较大的是Cd、Cu、Pb分别为78.4%、72.9%、80.3%；
2）主成分二和三中各因子的载荷值都较小。
因子变量在Cd、Cu、Pb上有较高的载荷,是因为城市垃圾中含有的Cd、Cu、Pb、Zn平均含量分别为9、350、330和780（mg/kg）,主成分因子在Zn上的载荷不高,可能是因为Zn的毒性系数较低的缘故,另外Cu、Pb还可能来自于工业污染,Pb可能来自于尾气排放。
表5工业区主成分值
1）主成分一中各因子的载荷值比较大的是Cr、Cu、Pb、Zn分别为91.6%、86.8%、85.8%、85.9%；
2）主成分二中各因子的载荷值都较小。
关键词：重金属污染;污染物来源;预防措施
中图分类号：F124.5文献标志码：A文章编号：1673-291X（2014）31-0300-02
土壤污染是指由于具有生理毒性的物质或过量的植物营养元素进入土壤，超过土壤的自净能力，从而导致环境恶化。而土壤重金属污染主要受人类活动的影响，通过大气、水以及农资等使重金属进入到土壤中，导致土壤中重金属的含量明显高于环境背景值，并造成土壤环境恶化和污染。
一、土壤重金属污染的概念
通常地说，重金属是指密度大于5.0以上的元素，这些元素大约有45种元素。但由于不同的重金属在土壤中的毒性差别较大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、铬、钴、汞、镍、锡、镉、铅、钒等。硒、砷虽然不是金属，但由于它的某些性质及毒性与重金属相似，因而也将硒、砷列为重金属范畴。由于锰和铁在土壤中自然含量相对较高，一般不列为重金属。
土壤重金属污染是指人类不合理活动将重金属物质带入到土壤中，导致土壤中重金属含量明显高于可承受的合理含量、并造成土壤质量退化、生态与环境恶化与破坏的现象。有些重金属是土壤本身含有的，如植物生长所必须的锰、铜、铁、锌等。只有当进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和可忍受范围时，作物才会出现中毒症状，或作物生长并未受重金属的危害但是其金属的含量超过人畜承受的标准，造成人畜的重金属危害时，也可以认为土壤已经被重金属污染了。
二、重金属的来源与分布
土壤中重金属元素按其化学生物性质可以分为两类：一类是在一定浓度范围内可以促进并维持生物健康生长的必需元素，但如果金属浓度超过可承受范围，就会有机体中毒现象的发生，如锌、铜、锰等;另一类则是影响生物正常生长且有害与生物的健康的元素，如镉、汞等。
引起土壤重金属污染的途径有许多种，土壤中本身含有的重金属，不属于污染的对象，因为这些重金属的含量一般不构成对土壤的污染。从环境学上来看，土壤重金属的污染来源，主要是人类的工农业生产活动和生活活动引起的土壤重金属远高于土壤本身含有的重金属的含量，造成土壤污染[1]。
（一）有毒气体的排放
有毒气体如汽车尾气、煤的燃烧、化工厂产生的有毒气体以及轮胎转动磨损产生含重金属的大量粉尘等，进入大气后随着大气流动把有毒气体中的重金属带进土壤或水体中。以陕西省为例，2012年全省的工业废气排放总量达到14767.4亿立方米，烟尘排放量为385522.4吨，这些废气和烟尘含有大量的Cu、Zn、Pb、Co、Cd，主要来自含铅汽油的燃烧，汽车轮胎磨损产生的含铅的粉尘等。污染物的分布呈现一定的规律，一般成条带状和片状分布，如果汽车尾气作为重金属的污染源，它的分布主要以公路、铁路为中心向两侧辐射，中心污染较重，远离公路两侧的土壤污染程度逐渐减弱，另外随着时间的推移，不同重金属污染在土壤中具有很强的叠加效应，加剧了土壤污染[2]。而经过自然和雨水沉降进入土壤的重金属污染，多以有毒废弃的堆积物、工厂烟囱为中心，向四周扩散，导致城市的郊区土壤污染为主，距离城市越远污染也就越小，其中污染程度还与人口密度，城市土地利用程度，重工业水平等密切相关。
（二）农药、化肥和塑料薄膜的使用
在用农药喷洒作物时一般只有少部分落在农作物体上，而大部分都落到地表从而进入土壤，其中一些农药中含有某些有害的重金属如汞、铅、砷等，其残留有效期长达几十年。因此，长期使用含重金属农药也会在一定程度上造成农田土壤的重金属污染;尤其化学肥料中的磷肥含有大量的重金属，虽然在短时期内会对农作物的生长起到促进作用，然而长期使用会对土壤起到破坏作用。农用塑料薄膜在土壤中长期存在，在阳光照射下分解产生大量的Cd、Pb也会造成土壤重金属的污染。
（三）污水灌溉农田
污水灌溉也是造成土壤重金属污染的一个重要途径，城市里的生活污水、商业污水和工业污水等未经处理直接排入河流，造成河流污染。河流水体中含有大量的重金属离子，农民朋友们利用这些污水灌溉农田，长期灌溉就造成土壤中重金属含量过高，引起突然污染。据相关资料显示，2014年上半年西安日排生活污水130万吨，其中110万吨得到处理，有20万吨的污水直接排放。河全段水质Ⅳ类，污染源主要为生活污水，因该地区市政管网没有接通，导致周边楼盘小区的生活污水流入河。在位于西安市阿房一路附近的不足2公里的河段上，两岸分别有30多个大小不一的排污管，这些排污管正在不断地向河内排放黑黄色污水，河面上泛起一片白色泡沫，气味刺鼻难闻。这些污水流入渭河，然后被渭河两岸的农民抽水灌溉农田，造成土壤污染。
（四）矿山废水污染
各种有色金属矿山的开采、治炼、矿渣排放的过程中都会产生酸溶液的矿液，并通过矿山排水和降水沉降进入土壤直接或间接地导致土壤的重金属污染，对人们的健康构成严重威胁。根据近期的全国土壤污染调查结果来看，部分地区土壤重金属污染严重，全国土壤总的点位超标率为16.1%，从污染分布看，南方土壤污染重于北方;长江三角洲、珠江三角洲和东北老工业基地等部分区域土壤重金属污染突出。西南、中南地区土壤重金属超标范围大;隔、汞、砷、铅含量分布呈现从西北到东南逐渐升高的趋势。在有色金属长期开采的地区，金属冶炼以及含重金属的工业废水废渣排放造成土壤污染，导致粮食重金属超标。最近令人担忧的“镉大米”和重金属蔬菜事件还萦绕在人们的心里。
三、土壤重金属的危害
土壤重金属产生的危害主要有以下几个途径：（1）暴露的土壤受到重金属的污染，通过土壤影响植物，又经过食物链为动物和人类所吸收。（2）通过降水作用使重金属溶于雨水中，通过雨水的沉降地表和地下径流使水体发生污染。（3）外界环境条件因素的刺激下提高了土壤中重金属的活性，使重金属较容易为植物吸收利用通过食物链进而对人类和动物产生毒害作用。（4）为提高土壤肥力和病虫害的防治，往往会在植物生长期添加含有微量重金属的化肥和农药，植物会吸收部分重金属，进而进入食物链而导致动植物受害。据国家环保局统计，中国每年重金属污染的粮食达1200万吨，直接经济损失200亿以上。
四、控制土壤重金属污染的对策和措施
（一）控制土壤重金属污染的对策
目前治理土壤重金属污染的技术主要集中在土壤修复，通常包括生物修复、化学修复、工程修复和农业修复。生物修复技术是最近十多年用于治理土壤重金属污染的一种技术，主要是指利用各种类型生物的分解和净化作用把土壤中的重金属分解成各种无机盐、水和二氧化碳的工程技术。这种技术通过两种途径来实现，一是通过生物各种形式的作用进而改变重金属的化学形态，使重金属得到固定或解毒，降低重金属在土壤中的活性不易被植物吸收;二是通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化和固定作用。生物修复技术主要包括微生物和植物的修复技术，其修复效果较好、投资较低、且易操作和便于管理，且不易产生二次污染。因而逐渐受到重视，成为重金属污染修复研究的热点。
化学修复是通过向重金属污染的土壤中施加改良剂，降低重金属生物的有效性而达到修复的目的。如果被污染的土壤呈酸性，可采用石灰、矿渣等碱性物质作为改良剂，达到酸碱中和，降低重金属的含量，从而有效降低植物体的重金属浓度[3]。如果土壤中Hg污染为主，可使Hg形成难溶性的碳酸汞、氢氧化汞或水合碳酸汞，明显降低汞的有效性和作物吸附[4]。在碱性土壤中施用磷酸盐类物质可使重金属形成难溶性磷酸盐。在一定PH值下，重金属能被铁、锰氧化物所固定。常见的用于治理土壤重金属污染的稻草、牧草、紫云英、家畜粪肥以及腐殖酸等，这些物质通过其活性与重金属元素Zn、Mn、Cu、Fe发生化学反应，降低重金属的有效性。
（二）控制土壤重金属污染的预防措施
各种土壤修复的措施都有各自的优缺点，比如工程修复虽然治理比较彻底，然而大量被污染的土壤被置换或覆盖，实施的费用非常高，不从根本上治理，被更新的无污染的土壤又很快再次被污染，并且还要对换出的污染土壤进行堆放或处理。其他的修复方法效果不是很好，局限的范围很小。所以如果不解决污染的源头，所有的治理都是治标不治本的措施，达不到根本解除土壤重金属污染的目的。因此，预防比治理更重要。
1.宏观上加大环保宣传力度和提高工艺水平
土壤重金属污染属于环境污染的重要组成部分，把环境保护概念写入学生教材，对国民进行全民生态教育。环境教育包括环保习惯和环境专业知识教育两个部分，家庭垃圾分类等习惯养成教育从幼儿园开始进行，环境专业知识教育贯穿整个教育体系。环境保护不能只依靠法律法规去强制执行，重要的是改变人们的观念，从根本上杜绝污染的源头。
2.微观上严格控制污染物的排放
土壤重金属污染主要是由工业“三废”排放，所以要严格控制污染物排放，城市和乡镇的新、扩、改建设项目要严格执行环境影响评价制度，以及污染物的总量控制系统，严格执行工业“三废”排放标准颁发的状态，尽量减少污染物的排放。化肥、农药、农用塑料薄膜含有重金属元素，建立一个科学合理的生产和使用技术规范，应该限制单位面积农田的数量，品种和施肥方法，更多的有机肥料和生物肥料，加强监测农田的化肥和农药残留。
参考文献：
[1]庞奖励.西安污灌区土壤重金属含量及对西红柿影响的研究[J].土壤与环境，2001，（2）：94-97.
[2]郑喜.土壤中重金属污染与防治[J].地质通报，2002，（1）：79-84.
2012年1月中旬，距离春节不到10天的时候，广西柳州市某医院的韦医生得到“可靠消息”，柳江河水可能有问题，上级卫生主管部门已要求他所在单位做好应急预案。
虽然具体情况尚不明了，但医院领导捎带说出的一句话――“家里先备点好水啊”，韦医生确实当真了。一下班他就找了辆平板车，直奔水站，一家伙买了5大箱矿泉水，每箱12大瓶，每瓶2.5升。
出于对亲人的关切，韦医生当天就在很小的范围内把这个“小道消息”传递出去了。但大家几乎都不相信，因为政府还没“发话”呢，情况不至于有多严重吧？
第二天中午，韦医生又上水站买水，出乎他意料的是，水居然断档了！水站老板看着他，两眼放光：“兄弟你消息灵通啊，是个文化人吧，知道抢先贮存水。昨天我还觉得奇怪，你买那么多矿泉水干嘛？”
说这话的当口，柳州城已然刮起了矿泉水的抢购风。
“其实，我只比普通市民提早一天知道水出问题了。”事隔一个月之后，韦医生在接受《科技潮》记者电话采访时如是说。“不过，我们几年前就预想到，柳江上游那些地方，或早或晚会出事的。那里矿山多，洗矿的废水到处流淌，环境很差，河里常有死鱼浮现，树都长不活……”
下面的事情现在全国人民都知道了：春节前广西龙江河段因发生镉泄漏而导致镉含量超标，使得当地及下游沿岸城市居民饮水安全受到严重威胁。专家称，由于泄漏量之大（大约有20吨）为国内历次重金属环境污染事件中罕见，局部曾一度达到镉浓度超标80倍的峰值。2012年1月30日新华社报道说：前时有镉浓度超标5倍以上的水体一度长达100公里。
重金属污染侵蚀中国
说起重金属污染，我们往往把目光聚集在经济发展起来的这些年。其实，重金属污染在我国已经有很长的历史，只不过随着经济的发展，其严重性才逐渐显现出来。湘江流域的重金属污染发展状况就极具代表性。
作为中部地区最重要的有色金属和重化工业密集区之一，湘江流域是中国重金属污染最为严重的河流之一。
1957年，湖南省卫生防疫部门对湘江进行监测，报告显示水质总体良好。但到1966年，湘江便监测到了铬、铅、锰、锌及砷等重金属。
1971年，湘江流域已出现部分江段饮用水重金属严重超标现象。
1978年，中科院地理研究所给中央有关部门的报告分析指出，湘江已成为国内污染最为严重的河流之一。
1979年，湖南省颁发了国内第一部省级制定的水环境保护条例《湘江水系保护暂行条例》。
然而，湖南省环保局1981年至2000年湘江的水质监测数据却表明：湘江总体水质自上世纪90年代呈恶化趋势，主要污染源为工业污染和生活废水污染，工业污染中重金属污染明显，株洲、湘潭和长沙河段污染最为严重。
2005年，中科院院士谢学锦向湖南省有关部门告知“湘江流域要出大问题了”，结果未获重视。
2008年，湘江中下游农田土壤和蔬菜重金属污染调查实验结果全部出炉，结果表明，从衡阳到长沙段的湘江中下游沿岸，蔬菜中的砷、镉、镍和铅含量与国家《食品中污染物限量》标准比较，超标率分别为95.8%、68.8%、10.4%和95.8%。论文中还提及，水田土壤中的砷、锌的含量还要高于菜地。但该结果仅作为科研成果在学术刊物上发表，并未能在社会上公开以引起足够的重视。
之后，湘江流域相继发生了浏阳市湘和化工厂镉污染事件、原湖南铁合金厂非法转移铬渣引发的环境污染事件。
同样的情况还发生在广西、广东以及贵州等有色金属矿藏富集的区域。
近年来，仅发生的镉污染事件，就有2005年的广东北江韶关段镉严重超标事件，2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故，2009年的湖南省浏阳市镉污染事件。至于其他重金属污染事件，仅“血铅超标”事件，就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、福建、广东、四川、湖南、江苏及山东等省。
2011年2月，国家环保部部长周生贤在出席有关重金属污染综合防治“十二五”规划会议时也谈到，“从2009年至今，我国已经有30多起重特大重金属污染事件，严重影响群众健康。”
曾经遥远的“痛痛病”
2012年1月15日，广西河池市宜州市境内的拉浪水库，养殖户突然发现网箱出现死鱼现象，环保部门接报后检测发现，龙江河拉浪电站坝首前200米处的镉含量超标80倍！“80倍”这个数字足以让闻者坐立不安。不过，日常生活中，很多人对镉这种重金属及其造成的污染、对人体的危害并不是很清楚。这种元素代号为“Cd”的重金属在自然界中多以化合态存在，含量原本很低，资料显示，大气中含镉量一般不超过0.003μg/m3，水中不超过10μg/L，每千克土壤中不超过0.5mg，这样的低浓度不会影响人体健康。
问题在于，自从20世纪初人类发现镉以来，它的产量便逐年增加，相当数量的镉通过废气、废水、废渣，也就是人们俗称的工业“三废”排入环境中。由于镉与目前其他四类严重危害人体健康的重金属汞、铅、砷、铬一样很难在自然环境中降解，因此它可以在生物体内富集，再通过食物链进入人体。
镉对人体的危害，主要是蓄积在肝肾中，从而影响肝肾器官的正常功能，长期过量接触镉会引起慢性中毒，对肾造成损害，晚期病例则会出现肾功能不全，并可伴有骨骼病变；短时间内吸收大量的镉可引起急性中毒，出现恶心、呕吐、腹痛等症状。
辽宁省锦州葫芦岛一带，土地主要受锌厂污染影响，污染元素以镉、铅、锌为主。锌厂建于1937年，这里的人们受害很严重。每当锌厂排“蓝烟儿”时，周边的人就喘不上气，咳嗽。此类元素攻击人的肾器官和骨骼，造成骨质疏松。在日本，这叫“痛痛病”，属比较常见的职业病。而最大的影响是，这里得癌症的人群比较多，年轻人死得多，单亲家庭多。2010年，该地某社区死亡14人，其中6人死于癌症；2011年1月至5月死亡5人，其中死于癌症的2人。最小的死亡者年龄均在四十五六岁。
流着血的铅
2010年4月，四川省内江市隆昌县渔箭镇等地受铅污染村民经血液化验，发现血铅含量异常49人，其中儿童47人，成人2人。湖南郴州市因铅中毒住院儿童人数已增至29人，湖南嘉禾县250名儿童血铅超标。部分家长因为想去外地体检而被嘉禾县公安局抓走。陕西省凤翔县东岭集团冶炼公司环评范围内两个村庄731名接受检测儿童中，血铅含量在100μg/L以下属于相对安全的血液标本只有116份，余下615人为高铅血症或铅中毒。
翻开重金属污染的事件年谱，“血铅”事件发生的频率触目惊心。与其他的重金属污染不同，“血铅”受影响最大的是儿童。
据国家环保部统计，2009年环保部接报的12起重金属、类金属污染事件，致使4035人血铅超标，182人镉超标，引发32起。
2009年，湖南武冈有千余名儿童血铅超标。2010年，湖南省再次发生重金属污染事件，嘉禾县200多名儿童出现血铅超标，引发中毒事件的是炼铅企业腾达公司。
陕西省凤翔县长青镇马道口村和孙家南头村，两村数百名婴幼儿及儿童绝大多数被检测出体内铅超标，其中部分超标严重，已达到中毒标准。受其影响，水、空气都有一些变味，孩子的血铅含量异常，被疑与一家年产铅锌20万吨的冶炼企业有关系。在陕西凤翔、河南济源千名儿童血铅超标事件中，东岭冶炼公司和豫光金铅、万洋、金利公司被认为是造成儿童血铅超标的主要原因。
“血铅超标的问题非常复杂。”环境保护部土壤环境管理与污染控制重点实验室相关人员说，由于铅等重金属是稳定、不可降解的污染物，不但可通过空气和水直接进入人体，还可通过被污染的食物等在人体长期富集。因此，人体内铅的来源很多。
“铅是我们生活中很容易就能接触到的东西，普通的电池，还有现在倡导大力发展的电动汽车的电池，这些都有可能会对我们的身体造成影响。然而，到现在为止，连专门的回收措施都没有。北京地区曾经实行过一段废旧电池的回收，没多久也废除了。”环保专家李皓提醒说，重金属的危险不只是出现在相对落后的地区，事实上，我们都笼罩在重金属污染的阴影下。
“癌症村”频现
巴彦淖尔盟五原县杨家疙瘩村是砷中毒的重点区，该村病人多，而且死亡人数也多，主要是以癌症为主，大多在壮年时就由于病魔的折磨而过世。
内蒙古的河套地区因土地污染地下水质量较差，造成砷中毒、氟中毒等地方病较为严重的情况。河套地区共有近30万人受砷中毒威胁，患病人群超过2000人。在这个地方，嫁过来的媳妇3年后就出现砷中毒病症，村里的光棍越来越多。呼和浩特市和林格尔县董家营到托克托县永圣域乡一带是氟中毒的重点区域，地下水氟含量在河套地区最高。该区几个重点村的村民均有不同程度的氟中毒症状。
湖南省国土资源规划院曾经在湘江流域做过一次调查，他们调查了7万人25年的健康记录后发现，从1965年到2005年，骨癌、骨痛病人数都呈上升趋势。在重金属污染的重灾区株洲，当地群众的血、尿中镉含量是正常人的2至5倍。
在矿区，很多村民牙齿发黑、疏松，骨质疏松。这里有的村民为了孩子健康，自己喝当地水，给孩子们买矿泉水。距离包钢尾矿坝西约2000米的打拉亥村，由于受尾矿水下渗影响，造成地下水以及粮食中的稀土元素、氟元素以及其他重金属元素的污染，使该村的居民受到严重危害。各种怪病多，以心血管病、癌症、骨质疏松为主。在这里，近10岁的小女孩，可能还没有长出一颗牙齿。
中国经济经过30年的快速发展，诸多公害及职业病的出现在所难免。但是，与其他发达国家由保险公司负责赔偿不同，在中国，大多是由受害者“埋单”。
国家环保部副部长潘岳在接受媒体采访时表示，环保部将继续对易发生污染事故的企业推进“环境污染责任保险制度”试点，以改变多年来我国“污染企业获利、损害大家埋单”的局面。
工业欠的良田债
“庄稼像打了灭草剂。”2009年3月，河南商丘市民权县法院最大的法庭内座无虚席。坐在被告席上的是该县成城化工有限公司的两名负责人，公诉机关他们的理由是涉嫌重大环境污染事故罪。该公司位于大沙河上游，2008年，由于使用劣质矿石生产硫酸，大量砷随废水直接排入大沙河，致使河水含砷浓度超标899倍，1000余万吨河水被污染，酿成了国内最大的砷污染事件。在这次事故之前，大沙河流域的很多土地已经开始受到影响，苗岗村就在大沙河的北岸，2000多口村民的上千亩农田分布在河道两岸，而有村民家里的地已经连续两年绝收。
分析土地污染的原因，有毒有害的重金属元素主要是由于污水灌溉、大气沉降物和施肥等因素带入。而在工业城市和冶炼企业周边，由大气干湿沉降和灌溉水因素带入土壤中重金属量可以达到施肥带入量的几十至几百倍。随着这些土壤的被污染，带来的问题就是农作物中重金属含量的超标。这个问题在传统的有色金属矿区尤其明显。
据2005年对洞庭湖区常德、临澧、益阳、南县、宁乡及汨罗等6个工作区采取的早、晚稻米分析，稻米镉含量平均有0.23~0.26mg/kg，公开发表的数据晚稻镉含量超标达41.67%，蔬菜近乎全部超标。
辽宁省辽河流域农业地质调查数据也显示土壤重金属污染对农产品安全的影响不可忽视。在检测的3984项重金属元素中，总计超标305项，超标率达到7.66%。大宗农作物中的镉、铬等元素超标问题比较显著，尤其是沈抚灌区、柳壕灌区和新城子灌区等，由于常年利用城市污水灌溉农田，土地污染和粮食超标问题比较突出。其中，蔬菜超标区域主要集中在沈阳、锦州等重工业城市周边，例如沈阳细河蔬菜基地土地和地下水严重污染，农业生态环境恶劣，蔬菜品质低下。
除了湖南、辽宁，在四川、贵州、云南、广西等重金属主产区，很多矿区周围都已经形成了日渐扩散的重金属污染土地。国土资源部曾公开表示，目前全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩；污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济较发达地区。中国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失超过200亿元。而这些粮食足以每年多养活4000多万人。同样，如果这些粮食流入市场，后果将不堪设想。土地污染带职业病、重症疾病正呈高发和扩大态势，面临着极其艰巨的防控任务。
与此相对应的是，尽管国家相关部门很重视土地污染的调查，但由于不是“显而易见”的大问题，调查结果很难引起地方政府的重视。土壤质量的保护工作需要大量投资和技术攻关，比如需要政府加大投资进行浩大的改水工程和搬迁工程，只有以国家意志为后盾，以科学为指导，才有可能彻底改变土地污染地区重金属中毒现象。
被故意忽视的危险
虽然是2012年开年后一件震惊全国的重大事故，可是对于龙江河流域的居民来说，却并不觉得突然，因为，龙江河的这起镉污染事件在当地并非首发。2001年至今河池已发生至少3起特大砷污染事故，其中2008年10月3日发生在河池市郊区的砷污染水源造成附近村民450人尿砷超标。此次镉污染事件中被怀疑为污染源企业的金河矿业股份有限公司曾在官方2009年涉砷企业整治行动收到过整改通知。
2006年河池市未完成减排任务，2008年被国家“区域限批”，暂停新项目审批。不过作为广西有色金属工业重要基地，有色金属采选冶及加工业仍然是河池市工业经济和财税的重要增长点。
河池近年来新出一个口号“做大做强做优河池有色金属工业”。广西环保厅厅长梁斌曾针对河池市有色金属行业的发展困境提出建议：河池有色金属业的前途，必须依靠产业升级，设置有色金属加工集中区和深加工产业园。此举既方便监管又有利于进行污染集中处理。
不过，与其他地区发展过程中出现的通病如出一辙：一方面是，无视法律与人民群众生命安全的企业，在治污方面的投入动力不强，直接将含有重金属的“三废”排入环境中；另一方面，行政监管又后知后觉，惩处力度又显绵软。
时至今日，尽管确立了“15％”的削减目标，锁定了“4452家重点企业”，但新近出台的《重金属污染综合防治“十二五”规划》，仍没有完全消弭公众对于重金属污染的追问。这超过4000家重点防控企业姓甚名谁，仍未见公开披露。回溯过去30年的重金属防治历程，信息的透明度始终是争议所在，公众知晓有限，官方主动披露更是寥寥；而且，即便官方主动做了披露，一时也难以消除公众的疑虑和恐惧心理。
“你看，市政府又发短信息报平安了。”2月18日这一天，柳州的韦医生在电话里向记者念叨：“‘最新水情：2月18日6:00时监测数据，柳江露塘断面处镉浓度0.0018mg/L，柳江饮用水源水质符合国家标准（镉
毫无疑问，这起事件在公众心里激起的焦虑感，短时间内恐怕不那么容易消除，因为这不过是中国日趋严重的重金属污染的一个缩影。
【链接】
2005~2012年，
部分重金属污染事件
时间：2005年12月
地点：广东省北江
污染物：Cd
原因：企业违法超标排放导致严重的环境污染
影响：北江下游韶关、清远、英德三个城市的饮用水受到威胁，部分城市自来水供应停止，受影响的群众达几十万之多。
时间：2006年1月
地点：湖南省株洲市
污染物：Cd
原因：水利施工不当令冶炼厂废水排入，造成Cd污染
影响：湘潭、长沙两市水源水质受污染。
时间：2006年4月
地点：甘肃省徽县
污染物：Pb
原因：重金属冶炼公司排放污染
影响：共发现368人血铅超标，住院人数共179人，其中儿童171人，成人8人。
时间：2006年9月
地点：湖南省岳阳县
污染物：As
原因：由于大量的充实致使新墙河河床底泥中存积多年的砷污染物释放出来
影响：砷超标10倍左右，8万居民的饮用水安全受到威胁和影响。
【链接】
2005~2012年，
部分重金属污染事件
时间：2008年1月
地点：贵州省独山县
污染物：As
原因：2007年年底，矿业有限公司将含砷废水直接排入生活水源
影响：除造成17人中毒外，此次污染影响到该县都柳江境内65公里河段的水体，使沿河约2万人生活用水困难。
时间：2008年8月
地点：河南省大沙河
污染物：As
原因：大沙河上游公司使用劣质矿石生产硫酸，大量砷随废水直接排入大沙河
影响：致使河水含砷浓度超标899倍，1000余万吨河水被污染，酿成了国内最大的砷污染事件。
时间：2009年7月
地点：湖南武冈
污染物：Pb
原因：附近精炼锰厂肆意排放污染
影响：当地政府组织检测的1958名儿童中，有1354人血铅疑似超标。
时间：2009年8月
地点：陕西凤翔
污染物：Pb
原因：重金属冶炼公司长期排放污染
影响：冶炼公司环评范围内两村731名儿童中，615名血铅超标，其中166名儿童血铅含量在250μg~lmg/L以上，163名中度铅中毒，3名重度铅中毒。
【知识链接】
重金属毒性机理
汞、铅、镉等重金属，即使在体内含量很低，仍会出现中毒性作用。重金属进入人体有食道、呼吸道、皮肤三种途径。进入人体的重金属不再以离子的形式存在，而是与体内有机成分结合成金属络合物或金属螯合物，从而对人体产生危害，机体内蛋白质、核酸能与重金属反应,维生素、激素等微量活性物质和磷酸、糖也能与重金属反应。由于产生化学反应使上述物质丧失或改变了原来的生理化学功能，病变就产生了。另外，重金属还可能通过与酶的非活性部位结合而改变活性部位的构象，或与起辅酶作用的金属发生置换反应，致使酶的活性减弱甚至丧失，从而表现出毒性。
重金属在动物体内和人体内都有富集效应――即吸收进入体内后很难自然排出。比如体内如果有过量的铅，在不继续接受铅污染的条件下，骨骼内的铅要经过20年才能排除一半。而人体内镉的生物半衰期也有20～40年。因此，即使人们吃的食物里重金属含量没有高到让人急性中毒的浓度，如果长久接触或者食用某一种重金属，体内浓度还是会越来越高。当积累到一定浓度时，就表现出慢性中毒症状。因此，重金属中毒损害机体器官往往是终身、不可逆的。
【链接】
2005~2012年，
部分重金属污染事件
时间：2010年1月
地点：江苏省大丰市
污染物：Pb
原因：生产铅酸蓄电池企业排放污染
影响：大丰经济开发区河口村接受检查的110多名儿童中，有51名儿童被查出血铅含量超标。
时间：2011年3月
地点：浙江省德清县
污染物：Pb
原因：电池企业违法排放污染
影响：致使当地300余人血铅超标。
时间：2011年5月
地点：广东紫金县
污染物：Pb
原因：电池企业违法排放污染
影响：污染导致130余人血铅超标。
时间：2012年1月15日
地点：广西省柳江
污染物：Cd
【关键词】重金属；水污染；现状；监测进展
1前言
近年来，我国的经济得到了飞速的发展，但相应的，以环境为代价所带来的负面影响也日益突出，尤其是水体污染问题，严重威胁着人们的身体健康。众所周知，水是生命之源，是人类赖以生存的最宝贵的自然资源，但是在人口急剧增长以及现代工业的影响下，我国的水资源呈现了短缺的现象，加上日益严重的水资源污染问题，尤其是极为突出的重金属水污染，由此，加强对于水体的污染成为当前社会发展所面临的重要问题。一般来说，重金属是指原子质量在63.5D200.6，密度大于4或是5g/cm3的金属，其中硒和砷属于非金属结构，但是由于其毒性及其他性质与重金属很像，因此也被称为重金属。当前，重金属污染包括土壤污染、大气污染和水体污染，但是土地污染的区域比较明显，易于控制；虽然大气污染和水体污染都具有较强的扩散性，而大气污染的扩散范围有限，因此也方便控制；由此，水体污染作为重金属污染最严重和最难控制的区域，对环境和人体将会造成极其严重的影响。
2我国重金属水污染的现状
自上个世纪60年代起，国际上就出现了水体重金属污染的问题，并开展了相关的研究。就我国来说，水体重金属污染的研究开始于20世纪80年代，其中比较常见的重金属包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等具有显著毒性的重金属，也包括毒性一般的铜、锡、锌、镍等，由于重金属污染具有隐蔽性、持久性和污染严重等特点，严重破坏着生态的平衡。尤其是近几年，我国的重金属水体污染问题越来越严重，重金属水污染事故频发。就镉污染来说，在2005年，广东北江韶关段发生了严重的镉超标事件；2006年，湘江湖南株洲段的镉污染事故；以及湖南省浏阳市在2009年发生了镉污染事件。[2]目前，重金属污染物主要是通过工业污水和生活废水未经过适当的处理就向河流中排放所导致的，并随着水体的径流、淤泥的适当以及大气的沉降得到扩散，从而在水体中累积，危害着水中植物和生物的生长。最主要的是，由于重金属不能够微生物所降解，加上巨大的毒性，严重威胁着水生态系统以及人们的饮水安全。据国家环保部门的相关数据显示，在流经我国的131条河流当中，严重污染的就有36条，还有21条被重度污染，38条处于中度污染。除此之外，在2010年，我国的突发环境事件次数为420起，其中因水体污染而引发的突发事件就高达135次，也就是说，平均每隔两三天便会发生一起水体污染事件。面对严峻的水资源短缺问题，水污染成为“世界头号杀手”，由此，加强重金属水污染的治理和监测，刻不容缓。
3当前重金属水污染的监测进展
当重金属污染物进入水生态系统之后，会影响着水中动植物的存在，而且一旦人体引用，便会发生病变，严重危害人类的身体健康。当前，重金属水污染受到了全世界政府的广泛关注，为此而出台了一些监测政策，并不断推进监测技术的发展。
3.1重金属水污染的监测政策
从环境监测的定义来说，其主要目的是为了及时、准确的获得环境监测的全面数据，通过分析环境质量的现状以及变化趋势，准确的预警各种环境问题，并跟踪污染源的变化，从而对污染事件及时做出反应。目前，为了遏制重金属水污染问题的发生，我国出台了《重金属污染综合防治“十二五”规划》（以下称为《规划》），其中表明指出了五大重金属污染重点防治行业，包括冶炼、采矿、铅蓄电池、化学原料及其制、皮革以及其制品，并决定在这5年内加大对于重金属污染防治的投资。与此同时，在《规划》中划出了14个重金属污染综合防治的重点省区和138个重点防治区域，要求到2015年，重点区域内的重金属污染物排放量要比2007年减少15%，非重点区域内则不能够超过2007年的重金属污染物排放量。由此可见，国家对于重金属污染的防治势在必行。
3.2重金属水污染监测的技术进展
随着市场需求的不断变化，我国的重金属水污染监测技术发生了翻天覆地的变化，并且逐步朝着规范化和产业化发展，不断满足了污染治理的需求，具体表现如下：
3.2.1检测技术的不断进步
当前，面对日益复杂的水环境，在重金属的污染检测中出现了更多简便、科学的方法。比如说，激光诱导击穿光谱法具有较高的灵敏度，因此可以进行多元的检测；新型的电化学传感器通过运用阳极溶出伏安法来减少仪器的检测限，而且还具有便于携带的特点，因此广泛的应用于野外的现场监测中；此外，随着检测技术的不断发展，酶抑制法、生物传感器等诸多重金属检测方法也将在重金属水污染中得到不同的应用。
3.2.2自动化控制技术的成熟
由于重金属的监测比较复杂，而且对于样品和试剂的定量要求比较高，因而对于地表水的重金属分析十分困难。当前，为了更加精细、稳定的进行重金属污染分析，在重金属的检测中应用了自动化控制技术，通过全自动的分析以及精确的计量，不仅能够避免人类接触有毒药剂而带来的伤害，还能够提高计算的精确程度，从而使得分析结果更加的可靠。
3.2.3监测方案的针对性
一般来说，重金属的污染量是非常小的，尤其是在水体当中，容易受到其他微量元素的影响，从而导致监测的数据不准确。此外，即使是同一种重金属污染，也会因不同的水质特性而产生不同的结果，因而在监测过程中要采用有针对性的方案。比如说，为了排除钙、铁、锌、铜对铅、汞等重金属监测的影响，需要在检测过程中进行预处理或是加入相应的掩蔽剂，从而确保监测数据的真实、可靠性。[3]
4结束语
综上所述，我国的重金属水污染事故时常发生，严重影响着附近居民的身体健康，由此必须要加强对于重金属水污染的治理和监测。当前，随着科学技术的发展，我国的重金属水污染监测的技术有了很大的发展，其中检测技术有了很大程度上的进步，自动化控制技术日趋成熟，以及监测方案也更加有针对性，在不断满足重金属水污染治理需求的同时，对于改善重金属水污染方面发挥了不可替代的作用。
【参考文献】
[1]李振.浅谈重金属水污染现状及检测进展[J].可编程控制器与工厂自动化，2012，9（7）：48-50.
关键词：绿地土壤；重金属；环境质量评价；长春市
中图分类号：X825文献标识码：A文章编号：0439－8114（2011）12－2421-03
HeavyMetalPollutioninGreenSpaceSoilofChaoyangDistrict,ChangchunCity
LIUGang，JINYan－ming，HUHao
（GraduateSchoolofJilinAgriculturalUniversity，Changchun130118，China）
Abstract：ToinvestigatethesoilheavymetalpollutionstatusofseveralimportantfunctionzonesinChaoyangdistrict，Changchuncity，15soilsampleswerecollectedfromcommunity，schools，squares，parksandstreet．AnalysesonphysicochemicalpropertiesincludingpH，soilorganicmatter，availableN，availablePandavailableKwereconducted．Thecontentofheavymetals（Cu，Zn，Pb，Cd）insoilsampleswasdeterminedbyatomicadsorptionspectrophotometry．AdoptingthesinglefactorindexandNemerowmulti－factorindexmethods，thepollutionindiceswerecalculatedtoassessthepollutionextent．CupollutionindexofsampleareaC1（Nanhusquare），E1（Jiefangroad）andE2（Kaiyunstreet）werehigherandthemaximumofthemwere2．03，whichshowedthattheseareaswereinthestatusoflightCupollution．Allpollutionfactorsinotherareaswerepotential．TheevaluationresultofNemerowsyntheticpollutionindexmethodindicatedthatallsoilinsampleareaswasslightlypolluted．Thepollutionsourcesofheavymetalsweremainlylarge－scaleenterprises，thensomeordinaryenterprises．
Keywords：greenlandsoil；heavymetal；evaluationofsoilenvironmentalquality；Changchuncity
长春市是我国重要老工业基地之一，目前基本形成以交通运输设备制造业为主体、门类比较齐全的工业体系。随着社会的不断进步，工业的发展和人口的增加，长春市土壤已受到一定程度的重金属污染［1］。相关研究表明，交通运输、工业排放、市政建设和大气沉降等造成城市绿地土壤重金属的污染越来越严重［2，3］。土壤中的重金属不仅影响和改变城市土壤的生态功能，危害人体健康，而且制约了城市的可持续发展。
由于城市绿地土壤的研究报道较少，且多数是以较大范围的城市和农村土壤相结合进行调查研究，而对城市中单独一个区域还很少有人进行过系统的分类调查。为此，以长春市朝阳区绿地土壤按不同功能区特点进行分区，在功能分区典型的地点进行采样，通过相关的试验和分析，试图了解不同的功能区土壤重金属污染情况、污染特征、污染的空间分异性，为长春市的城市园林绿化和养护提供科学依据。
1材料与方法
1．1样区的选择
样区设置在长春市朝阳区，按功能区划分选择有代表性的土壤，分别为A．小区、B．学校、C．广场、D．公园、E．街路，共采集了150个混合土样，具置见图1。
1．2土样的采集、处理与分析
根据城市土壤特点，选择代表区进行采样，在选定区域上以“S”形选择9个点，在各点取0～20cm土层土样，在塑料薄膜上将各点土壤均匀混合，用四分法逐次弃去多余部分，最后将剩余的1kg左右的平均样品装入样袋，带回实验室。土壤样品经风干、磨细过筛（1.00mm、0．25mm土壤筛），用于测定土壤pH值（电位法）、有机质（重铬酸钾容量法――稀释热法：K2Cr2O7－H2SO4）、土壤速效磷（Olsen法：0．5mol／LNaHCO3，pH值8．5）、速效钾（1mol／LNH4OAc，pH值7．0）、土壤重金属元素Cu、Cd、Pb、Zn的浓度（HF－HClO4消煮法）［4］。
2结果与分析
2．1土样理化性质和重金属浓度
城市绿地土壤多为搅动的深层土、建筑垃圾土、回填土等，其土层变异性大，呈现岩性不连续特性，导致不同土层的有机质含量、pH值、容重及与其有关的孔隙度、含水量有显著差异。城市土壤土层排列凌乱，许多土层之间没有发生学上的联系，多为沙石、垃圾和土所组成，有机质含量少［5］。土样理化性质测定结果见表1，重金属浓度比较见图2。
从各土样采集地点的功能区划分来看，E1、E2、E3号街路绿地土壤的pH值、容重较高；D1、D2、D3号公园绿地土壤的孔隙度、含水量、有机质、速效氮、速效磷、速效钾相对较高，这与公园土壤所处的生态环境有一定的关系。
从各土样采集地点的功能区划分来看，E1、E2号街路的Cu、Cd重金属含量都较高，A1、A2号居住小区的土壤含Zn量较高，C1、C2号交通要塞的土壤含Pb量较高。
2.2评价方法
土壤污染评价是土壤环境质量现状评价的核心部分，主要包括单项（单因子）污染评价和多项（多因子）污染综合评价［6］。
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2．2．1单项污染分级指数法污染分级标准参考吉林省地质调查院《东北平原长春经济区区域环境地球化学调查与评价》项目报告，以测区土壤地球化学背景为基础，借鉴国家土壤环境质量标准，确定污染分级标准。以测区背景上限为重金属元素累积起始值（Xa），国家土壤环境质量标准的二类标准作为污染起始值（Xc），土壤环境质量标准的三类标准作为重污染起始值（Xp）（表2）。
污染分级指数是指某一污染物影响下的环境污染指数，可以反映出各污染物的污染程度。根据公式（1）计算出的单项污染分级指数，对单项污染程度进行分级。
Ci≤Xa时，Pi＝Ci／Xa
Xa＜Ci≤Xc时，Pi＝1＋（Ci－Xa）／（Xc－Xa）
Xc＜Ci≤Xp时，Pi＝2＋（Ci－Xc）／（Xp－Xc）（1）
Ci≥Xp时，Pi＝3＋（Ci－Xp）／（Xp－Xc）
式中，Pi为污染分级指数，Ci为土壤中污染物i的实测浓度值，Xa为累积起始值，Xc为污染起始值，Xp为重污染起始值。土壤单项污染指数评价标准见表3。
2．2．2内梅罗综合污染指数法单项污染分级指数法评价长春市土壤重金属污染状况，只能分别了解每种重金属在长春市表层土壤的污染状况。内梅罗综合指数法评价长春市土壤重金属污染状况则可以了解这4种重金属在长春市表层土壤的综合污染状况。
为了突出环境要素中浓度最大的污染物对环境质量的影响，采用内梅罗综合污染指数法对研究区土壤重金属污染进行综合评价［6，7］，计算公式为：
P综＝［（Pimax2＋Piave2）／2］1／2（2）
式中，P综为内梅罗综合污染指数，Pi为单项污染分级指数，计算公式见公式（1），Pimax为所有元素污染指数最大值，Piave为所有元素污染指数平均值。内梅罗综合污染指数反映了各种污染物对土壤的作用，同时突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响，可按内梅罗综合污染指数划定污染等级，其中土壤污染评价标准见表4。
2．3土壤重金属污染评价
评价方法采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法。内梅罗综合污染指数全面反映了各污染物对土壤污染的不同程度，同时又突出高浓度对土壤环境质量的影响，因此用来评定和划分土壤质量等级更为客观。评价结果见表5。从表5中的单项污染分级指数可以看出，样区A3、B1、B2、B3的土壤Cd质量等级为清洁，样区C1、E1、E2的土壤已受到Cu的轻污染；其他样点的各项污染因子为潜在污染。从各样区综合污染指数可知，土壤均受到轻度污染，这是由于样区周围没有较大规模的重金属污染企业，而其他污染源的污染也应得到足够重视，如汽车尾气中的Pb、居民生活垃圾中的Zn等。E1、E2的绿地土壤如果不进行适当的养护管理，慢慢也会变成重度污染。
对各功能区重金属单项污染平均值进行比较，Cu单项污染的大小顺序为小区＜学校＜公园＜广场＜街路；Zn单项污染的大小顺序为学校＜广场＜街路＜公园＜小区；Pb单项污染的大小顺序为小区＜学校＜公园＜广场＜街路；Cd单项污染的大小顺序为学校＜小区＜公园＜广场＜街路；各功能区重金属平均值综合污染进行比较，其大小为学校＜小区＜公园＜广场＜街路。
3结论与讨论
1）长春市朝阳区表层土壤中各重金属元素含量变化范围较大，表明城市表层土壤中重金属元素已在一定程度上受到人为源输入的影响，但与其他开发历史较长的城市相比，长春市城区表层土壤中重金属元素含量总体上较低。
2）分析结果表明，长春市城区表层土壤中不同重金属来源存在着差异，其中Cu、Pb和Zn主要来自交通污染；而工业污染和居民生活污染也不容忽视，Cd主要来源于工业源及化肥施用。
3）试验选取具有代表性样区，其结果反映朝阳区目前总体的重金属污染的现状，但还需对多种样品（如土壤样品、大气干湿沉降样品、水样品、植物样品、有机样品等）进行综合分析研究，想要更加准确地反映该区的土壤质量，需要更进一步的详细调查。因此，在进行重金属源解析时应该结合各元素含量的空间分布特征及其周围环境状况进行更加详细的研究。
参考文献：
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