土壤-農作物系統(tǒng)中重金屬遷移與污染控制,土壤污染論文當前，環(huán)境污染已成為當代人所關心的焦點問題，華而不實人類對礦產資源的開發(fā)和利用所引起的重金屬污染是主要污染源之一。礦山開采使原來深埋于地下的礦石暴露于地表，造成礦石中重金屬元素釋放到環(huán)境中，導致當?shù)丶爸苓叺纳鷳B(tài)環(huán)境遭到毀壞。環(huán)境中所含有的重金屬元素會對土壤產生直接影響，土壤中的有害重金屬累積至某種程度就會對土壤、農作物產生毒害，不僅致使土壤退化、農作物減產及質量下降，而且還會通過食物鏈對人們的生命與健康產生危害。最為嚴重的是，這些污染是極其隱蔽的、存在時間長且具有不可逆性等。有相關的報道稱，我們國家兒童鉛中毒發(fā)病率在51.6%左右，而且鉛的毒性能一直持續(xù)至成人，短時間內是不可逆轉的。因而，對礦區(qū)土壤和農作物重金屬污染展開深切進入調查研究顯得尤為重要。1我們國家礦山土壤和農作物重金屬污染現(xiàn)在狀況我們國家土壤重金屬污染現(xiàn)象特別嚴重。研究表示清楚，我們國家遭到重金屬污染的農田面積大概有2?500萬m,每年有多達1?200萬t的糧食遭到重金屬污染，這樣便造成糧食減產達1?000多萬t,總計造成最少200億元的經(jīng)濟損失。農業(yè)部以前調查了我們國家24個省市中的320個土壤污染嚴重區(qū)域，結果表示清楚，污染土壤和農作物中土壤重金屬超標率達80.0%.我們國家有約140.0萬hm的面積遭到污染，而在總污染面積中遭受重金屬污染的土地面積占到64.8%,之中輕度污染占比46.7%,中度污染占比9.7%,嚴重污染面積占比8.4%,華而不實又以汞和鎘的污染面積最大。如今全國大概有1.3萬hm耕地遭到鎘的污染，牽涉11個省市的25個地區(qū);約有3.2萬hm的耕地遭到汞的污染，牽涉15個省市的21個地區(qū)。張德剛等人于2020年對云南個舊某錫礦山山地土壤和主要農作物進行野外調查采樣，發(fā)現(xiàn)采樣區(qū)農作物中鉛、鎘、鉻、銅和鋅含量分別是國家食品安全標準9.70~89.70、1.15~9.10、0.20~5.40、0.08~2.66和0.13~1.27倍，研究區(qū)農作物中鉛、鎘和鉻污染嚴重〔(云南個舊錫礦山山地土壤及作物中重金屬污染分析〕〕。房輝等于2018年取樣測定了云南會澤廢棄鉛鋅礦土壤和植物中重金屬元素鉛、鋅、鎘的含量，結果表示清楚:復墾地和撂荒地的土壤重金屬含量均超過國家三級標準;復墾地中鎘、鋅和鉛3種重金屬的總含量分別為國家三級標準的35.00、28.00和11.30倍；鉛鋅礦廢棄地污染指數(shù)為鎘鋅鉛，3種重金屬均到達重污染級〔(云南會澤廢棄鉛鋅礦重金屬污染評價〕〕。彭敏等于2018年對蘭坪鉛鋅礦周邊地區(qū)土壤及農作物重金屬采取隨機抽樣方式方法，發(fā)現(xiàn)土壤中鉛、鎘、鋅超標率分別為70.0%、65.0%、35.0%,農作物中鉛、鎘、鋅超標率分別為100.0%、92.0%、37.0%,蘭坪地區(qū)土壤和農作物的污染情況均為鉛鎘鋅〔(蘭坪鉛鋅礦周邊地區(qū)土壤及蔬菜重金屬污染現(xiàn)況研究〕〕。宋雁輝等于2020年對云南個舊市乍甸鎮(zhèn)農田土壤和農作物重金屬污染現(xiàn)在狀況進行了野外調查及評價，結果表示清楚，農田土壤鉛、鋅、銅、鎘、砷質量比均超出GB?15618-1995(土壤環(huán)境質量標準〕二級標準，汞未檢出，該地區(qū)農田呈現(xiàn)以砷、鎘為主多種重金屬復合污染，89.0%的農作物砷超標〔(云南個舊多金屬礦區(qū)農田土壤-作物系統(tǒng)重金屬污染現(xiàn)在狀況:以乍甸鎮(zhèn)為例〕〕。賴燕平等于2007年對粵西某硫鐵礦區(qū)與硫酸廠周邊菜地生長的毛豆、芋頭、玉米和花生中鈦、鉛、銅和鎳的含量進行了比照研究，結果表示清楚，采礦區(qū)和利用硫鐵礦生產硫酸廠區(qū)周邊的菜地土壤的鉛含量為43.2~177.1mg/kg;硫酸廠邊菜地的4種農作物鈦總含量均分別高于采礦區(qū)和沉淀池周邊菜地相應的農作物，對附近居民的身體健康有潛在危害〔(廣西錳礦恢復區(qū)食用農作物重金屬污染評價〕〕。付紅波等于2018年收集了廣州南沙、中山這一塊圍墾農田農作物以及其根際土壤樣品，對重金屬的質量分數(shù)進行測定，測試顯示，這些土壤樣品中的銅、鉛、鎘、鎳、鉻和鋅含量都比廣東省對應的土壤環(huán)境背景值要高，農作物中銅、鉛、鎘、鎳、鉻和鋅含量的樣品超標率分別為0.0%、28.9%、2.6%、48.3%、12.3%和6.1%.由此能夠看出，珠三角灘涂附近的圍墾農田土壤以及農作物重金屬污染問題比擬嚴重，土壤污染以鎘為主，而農作物污染則以鎳、鉛、鉻為主。對黑龍江省佳木斯郊區(qū)農業(yè)土壤重金屬〔鎘、汞、砷、鉛和鉻〕監(jiān)測和分析顯示，重金屬鎘、汞、砷、鉛和鉻質量分數(shù)比照三江平原土壤微量元素背景值，均有不同程度累積與升高〔(珠三角灘涂圍墾農田土壤和農作物〕〕。王爽等于2018年對礦業(yè)活動頻繁的陜西潼關農田土壤和主要農作物小麥和玉米中的汞、鎘、鉛、銅、鋅和砷元素的污染現(xiàn)在狀況進行了調查，結果表示清楚，潼關農田土壤主要遭到汞、鎘、鉛的污染，超標率分別為89.8%、57.1%和12.2%,研究區(qū)83.6%的土壤已經(jīng)遭到不同程度的重金屬污染。以上不同研究者采取不同的評價標準，都發(fā)如今所研究的土壤和農作物中重金屬有很明顯的富集現(xiàn)象，有些地區(qū)富集已經(jīng)超過國家的安全標準，對人們的健康及生命構成了威脅〔(陜西潼關農田土壤及農作物重金屬污染及潛在風險〕〕。2礦區(qū)土壤、農作物中重金屬來源采礦、礦物運輸、尾礦等產生的有害氣體和粉塵是空氣中重金屬的主要來源。礦山、工礦附近以及公路兩邊是其主要分布地?？諝庵写蟛糠种亟饘俳?jīng)過自然的沉降以及雨淋沉降流入到土壤圈。開采金屬礦山、冶煉以及冶煉廢渣和礦渣堆放等，隨著礦山的排水與降水讓其流入水環(huán)境中或者直接流入土壤，這樣便能間接或直接地導致土壤重金屬污染。農作物是人們生活中不可缺少的物質，也是極其重要的經(jīng)濟作物。造成農作物重金屬污染的主要原因是農業(yè)土壤遭受重金屬污染，土壤中含有重金屬元素是導致農作物殘留重金屬元素的物質基礎。由于當代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染加重，工業(yè)三廢、城市生活排放物的排放以及含有金屬的農藥、化肥的不正確應用，很大程度上加劇了城郊的環(huán)境壓力，給人類健康帶來很多的潛在威脅。3土壤-農作物系統(tǒng)中重金屬遷移轉化機制重金屬在土壤-農作物系統(tǒng)中的遷移轉化機制特別復雜，除了與農作物種類和器官相關外，還與土壤環(huán)境條件、組成物質、重金屬本身性質、含量以及重金屬在土壤中的存在形態(tài)、土壤的類型等有關。3.1農作物種類和器官農作物種類不同，對重金屬的富集能力有明顯差異，較多的研究發(fā)現(xiàn)葉菜類農作物重金屬超標率較高。1994年，王麗鳳等的調查結果表示清楚，沈陽市農作物中重金屬含量大小順序為葉菜類根莖類瓜果類〔(沈陽市蔬菜污染調查及防治途徑研究〕〕。同一種農作物在不同的器官中對同一種重金屬富集含量也有所不同，張志權等以為，鉛被吸收后一般累積在更新周期較長的器官中〔(定居植物對重金屬的吸收和再分配〕，2001〕。李學德等發(fā)現(xiàn)，菠菜葉片和根對鎘的積累量相近，但均高于莖中的;而鉛的積累量則依次為根莖葉片〔(合肥市蔬菜中鉛、鎘和銅污染現(xiàn)在狀況評價〕，2004〕。李非里等通過對鎘在辣椒的不同部位富集含有量的調查結果表示清楚，鎘的積累量依次為根莖葉果實〔(貴陽市郊菜園土-辣椒體系中重金屬的遷移特征〕，2007〕。3.2土壤環(huán)境條件如今大部分研究者以為，土壤的pH值是影響農作物富集重金屬的重要因素。由于土壤膠體所帶電荷是負電荷，而大部分的金屬離子所帶電荷為正電荷，因而土壤pH值越高，就會有越多的金屬離子被吸附，流入至農作物體內會更少。3.3重金屬的種類、含量以及在土壤中的存在形態(tài)土壤中的各種重金屬大部分都是以2種形態(tài)存在的:一種是游離態(tài)，另一種是以不同種形態(tài)的礦物質結合在一起構成。農作物吸收游離態(tài)的重金屬是非常容易的，結合態(tài)的重金屬構造比擬穩(wěn)定，難以被農作物直接汲取。農作物中重金屬含有的量跟土壤中的重金屬含有量的關聯(lián)性比擬好，然而不同的重金屬之間存在一定的差異性。武淑華等于2002年經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，農作物里含有的鎘、鉛等重金屬跟土壤中含有的重金屬存在明顯的正相關性〔(蔬菜中重金屬含量與土壤質量的關系〕〕。然而，1993年，樊小林等在分析陜西省西安市郊區(qū)各類農作物的重金屬含量跟土壤中重金屬含量的相關性時，發(fā)現(xiàn)除了大辣椒的含有銅跟土壤有效銅和全銅、韭菜含鉛量與土壤有效鉛以及西紅柿、青蔥、大辣椒含鉻量跟土壤有效鉻含量存在明顯的相關性〔P0.05〕以外，其余農作物各個元素吸收量與土壤中對應元素總含量和有效量都沒有明顯的相關性〔(土壤和蔬菜中重金屬含量的研究〕〕。由此可見，土壤中所含有的重金屬的量增加，并沒有直接顯著影響到重金屬在農作物里面的富集量。農作物對重金屬的富集，遭到多種因素影響，例如農作物對重金屬的選擇性、土壤的理化性質以及其他環(huán)境因素等。3.4土壤類型的影響土壤的類型和性質有很大差異，如有機質含量、酸堿度、孔隙度、酶活性和CEC等理化特性不同，多會直接影響重金屬在土壤中的遷移與固定，進而影響農作物對其吸收與富集。岳振華等于1992年對在灰菜園土、紅菜園土、潮菜園土3種類型土壤生長的農作物中重金屬含量進行了測定，結果表示清楚，灰菜園土中重金屬富集含量最高，其次是紅菜園土，潮菜園土最弱〔(菜園土中重金屬和氟的遷移積累及蔬菜對重金屬的富集作用〕〕。4土壤-農作物系統(tǒng)中重金屬污染控制措施4.1改進土壤重金屬污染的途徑傳統(tǒng)治理重金屬污染土壤的方式方法主要有客土法、吸附沉淀法、熱處理法等物理方式方法和化學淋洗法、絡合物浸提法、電動修復法等化學方式方法，這些方式方法對污染土壤的改進和治理固然具有一定的理論意義，但在實際應用上往往都存在某些局限。汪雅谷等對重金屬污染的菜區(qū)進行客土改進試驗，結果表示清楚，青菜體內的重金屬殘留量平均下降了50.0%~80.0%.但是該方式方法工程量大，投資高，難以大規(guī)模推廣，同時易導致土壤肥力下降，只適宜用于小面積的土壤污染〔(客土改進菜區(qū)重金屬污染土壤〕，1990〕。新發(fā)展起來的植物修復技術是一種能有較好的生態(tài)效益，又能有長久的經(jīng)濟效益的土壤修復方式方法，已成為污染生態(tài)學研究和開發(fā)的熱門。在實際改進土壤重金屬污染應用中，能夠將上述措施配合使用，單一的使用某一種效果不好，配合使用能夠提高對土壤和農作物重金屬污染的控制效果。4.2控制農作物重金屬污染的對策經(jīng)過應用改進劑、抑制劑等減小土壤污染物的擴散性、水溶性