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序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇重金屬污染現(xiàn)狀范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
【摘 要】中藥材制品在保證人類健康方面表現(xiàn)出重要意義。而中藥材中重金屬的限量針對藥材是否可以進(jìn)入國際草藥市場發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文主要針對中藥材重金屬污染的相關(guān)影響因素進(jìn)行分析，并且針對當(dāng)前污染現(xiàn)狀研究有效措施進(jìn)行必要的干預(yù)，最終有效確保中藥材產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
關(guān)鍵詞 中藥材；重金屬污染；現(xiàn)狀統(tǒng)計
我國中草藥資源非常豐富，其針對推動經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展具有重要的意義。因為農(nóng)業(yè)污水灌溉以及工業(yè)廢水排放等因素的影響，導(dǎo)致一系列耕地土壤重金屬出現(xiàn)了嚴(yán)重污染的情況，最終導(dǎo)致諸多中藥材產(chǎn)品出現(xiàn)了重金屬含量超標(biāo)的現(xiàn)象。對此，當(dāng)前針對中藥材重金屬污染情況較為嚴(yán)重，我國在中藥出口方面也逐漸表現(xiàn)出一系列問題，為了能夠有效確保中藥材產(chǎn)業(yè)的順利發(fā)展，本文主要針對中藥材重金屬污染現(xiàn)狀予以綜述。
1 污染現(xiàn)狀
伴隨著中藥事業(yè)的快速發(fā)展，中藥以及相關(guān)制劑因為能夠發(fā)揮疾病預(yù)防的效果以及疾病治療效果被給予高度關(guān)注。當(dāng)前重金屬污染的情況較為普遍，針對重金屬污染已成為國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。只有有效達(dá)到科學(xué)中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，最終才能夠?qū)⒅兴庂|(zhì)量可控性有效提高。在研究有效方法將制劑內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行提高的過程中，不但需要針對相關(guān)的有效成分的質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真要求，針對制劑中含有的有毒物質(zhì)以及有害成分，需要進(jìn)行必要的了解并給予限制。當(dāng)前對人體表現(xiàn)出有害作用常見的微量元素主要包括鉛元素、鎘元素、汞元素、砷元素以及鉍元素等[1]。對于此類有害元素在食品以及藥品中均做出了明確的限制。除此之外，諸多國家在設(shè)定重金屬限量管理過程中，鋅元素、銅元素、錫元素、鉻元素以及鋁元素也被列入。我國中藥材中重金屬均表現(xiàn)出程度有所不同的污染，屬于長時間并且較為復(fù)雜的一項難題，同中藥材產(chǎn)地、中藥材品種以及藥材生長環(huán)境等諸多因素均表現(xiàn)出密切的關(guān)系，對此需要引起社會的廣泛關(guān)注。
2 不同類別污染情況
2.1 植物藥污染情況
在中藥材中，植物藥屬于至關(guān)重要的組成部分，也是當(dāng)前研究重金屬較多的一種藥材。因為植物藥受到產(chǎn)地、藥物品種以及對患者用藥部位等諸多因素的影響，從而導(dǎo)致在重金屬量方面表現(xiàn)出一定的差別。對于全草類、葉類以及地上部位的中藥材，表現(xiàn)出的重金屬污染現(xiàn)象較多，分析同全草類藥材需要長時間暴露于空氣中最終表現(xiàn)出污染現(xiàn)象存在諸多的關(guān)系。而對于種子類、花類以及果實類中藥材，表現(xiàn)出的重金屬污染現(xiàn)象較多，分析同其生長周期相對較短以及重金屬于體內(nèi)只能夠進(jìn)行短時間富集表現(xiàn)出一定的關(guān)系[2]。對于根類以及根莖類中藥材，表現(xiàn)出的重金屬污染水平相對居中，分析導(dǎo)致出現(xiàn)污染的原因為重金屬對中藥材灌溉用水以及土壤造成污染導(dǎo)致。對于植物藥而言，入藥部位的不同，表現(xiàn)出的重金屬污染情況有所不同，分析除因為中藥材同外界環(huán)境長時間接觸之外，同不同部位針對重金屬表現(xiàn)出的富集能力等均存在一定的關(guān)聯(lián)。
2.2 動物藥污染情況
動物藥主要指的是動物整體以及動物某一部分等供藥用的中藥。其因為受到生長環(huán)境以及相關(guān)因素的影響，導(dǎo)致重金屬污染的現(xiàn)象逐漸嚴(yán)重。因為動物藥來源主要為動物，而對于任何一種動物其生活環(huán)境以及生態(tài)系統(tǒng)較為恒定，對此無法利用植物藥重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)對動物藥進(jìn)行衡量。所以需要針對動物藥中重金屬污染情況進(jìn)行認(rèn)真分析，能夠確定有效的評價標(biāo)準(zhǔn)，為后期動物藥使用的安全性做出充分的保障。
2.3 礦物藥污染情況
礦物藥于我國的應(yīng)用歷史較為長久，諸多中藥復(fù)方制劑中均含有礦物藥成分。但是因為礦物藥中重金屬的含量問題，導(dǎo)致諸多含有礦物的中成藥在市場上出現(xiàn)了排斥問題。因為重金屬的問題導(dǎo)致中藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了嚴(yán)重阻礙。對于不同礦物藥中，在重金屬含量方面表現(xiàn)出一定的差異。針對礦物藥中含有的重金屬問題需要進(jìn)行認(rèn)真研究，確定有效方法對重金屬污染問題進(jìn)行評價，最終有效確保臨床用藥的安全性[3]。
3 干預(yù)措施
伴隨著工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，中藥材中重金屬污染的現(xiàn)象日益嚴(yán)重，針對當(dāng)前重金屬污染的情況，提出以下幾點(diǎn)干預(yù)措施：（1）對中藥材GAP 法規(guī)體系進(jìn)行不斷完善。將GAP 基地覆蓋面積以及中藥材種植品種進(jìn)行有效擴(kuò)大，在進(jìn)行中藥材種植以及中藥材栽培過程中，需要對生長環(huán)境進(jìn)行密切檢測，最終保證中藥材繁育基地的生態(tài)環(huán)境良好。（2）研究中藥材快速檢測方法。有效研究中藥材快速檢測方法對中藥材重金屬進(jìn)行測定，能夠做到實地檢測以及實時檢測。從而針對中藥材中包括的重金屬進(jìn)行認(rèn)真的監(jiān)督管理，確?；颊吲R床用藥的安全性。（3）針對遭受污染的中藥材產(chǎn)地實施修復(fù)。選擇對應(yīng)的措施對污染產(chǎn)地實施修復(fù)。例如選擇物理修復(fù)的方法、微生物修復(fù)的方法以及植物修復(fù)方法等。最終能夠獲得理想的修復(fù)效果。（4）對中藥材重金屬限定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。有效創(chuàng)建合理以及科學(xué)的重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)對中藥材用藥進(jìn)行準(zhǔn)確衡量，能夠針對重金屬風(fēng)險進(jìn)行仔細(xì)評估，最終有效確保中藥材的用藥安全。
4 總結(jié)
總而言之，針對中藥材重金屬安全進(jìn)行認(rèn)真評價，對中藥材安全用量進(jìn)行認(rèn)真分析，最終有效促進(jìn)中藥材產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號：X24文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-9944（2015）12-0226-03
2土壤重金屬污染現(xiàn)狀
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的工礦企業(yè)被建立。資源的緊張也導(dǎo)致越來越多的污水被灌溉到農(nóng)田中。污灌區(qū)的污水是經(jīng)過簡單處理的日常用水以及工業(yè)廢水，其中大部分是來自于附近廠區(qū)的工業(yè)用水。隨著我國城鎮(zhèn)建設(shè)的不斷增強(qiáng)，各個大中小城市對污水的處理也得到了進(jìn)一步的改善。但是其中潛在的污染風(fēng)險也一直是人們研究的對象，尤其是近年來糧食安全問題層出不窮，長期累計的土壤問題開始顯露，并呈現(xiàn)不斷加強(qiáng)的趨勢。
近年來，在全國土壤調(diào)查的基礎(chǔ)上我國研究學(xué)者對部分地區(qū)農(nóng)用地土壤展開了調(diào)查研究。其中天津、沈陽、保定、蘭州等工業(yè)城市的污灌區(qū)表層土壤呈現(xiàn)不同程度的重金屬污染[6～10]。張麗紅等[11]以國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)，采樣調(diào)查分析了100個河北省清苑縣及清苑縣附近的農(nóng)田土壤樣品，結(jié)果顯示：土壤中Cd污染最為嚴(yán)重，超標(biāo)率65%，達(dá)中度污染水平；Pb、Zn、Cu超標(biāo)率分別為37%、44%和33%，達(dá)到輕度污染水平，足以引起各位學(xué)者關(guān)注。茹淑華等[12]對河北石家莊典型污灌區(qū)進(jìn)行取樣調(diào)查，結(jié)果顯示：污灌區(qū)Cu 、Zn 、Pb 、Cd 和Cr存在不同程度的富集現(xiàn)象，而清灌區(qū)仍處于清潔水平。雖然污灌區(qū)土壤重金屬含量總體上均未超過我國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但土壤樣品仍有個別樣點(diǎn)的Cd出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。因此，對污灌區(qū)土壤重金屬修復(fù)迫在眉睫。
3土壤中重金屬污染的植物修復(fù)措施
針對環(huán)境污染，越來越多的污染修復(fù)方式被人類利用。其中植物修復(fù)是以清除污染，修復(fù)或治理為目的利用綠色植物從環(huán)境中轉(zhuǎn)移容納或轉(zhuǎn)化污染物的環(huán)境污染治理技術(shù)[13～15]。其根據(jù)修復(fù)植物的特點(diǎn)和功能用于重金屬污染土壤等接種的植物修復(fù)技術(shù)主要有4種類型：植物揮發(fā)、提取、過濾以及穩(wěn)定或固化[16]。
3.1普通植物對土壤重金屬的修復(fù)
近年來，我國對植物修復(fù)重金屬污染土壤作出了很多研究。陳同斌等[17]試驗小組分別發(fā)現(xiàn)在我國湖南、廣西南方等地存在大面積的蜈蚣草等蕨類植物，并指出其具有超富集砷能力，且其植物體內(nèi)氮磷養(yǎng)分的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其葉片含砷量。劉金林等[18]對一年蓬進(jìn)行實驗研究發(fā)現(xiàn)，該原產(chǎn)自北美的一年蓬對土壤中重金屬的富集能力較強(qiáng)。同時lin等[19]以汞污染的稻田為實驗材料，研究了改作苧麻對土壤中重金屬的凈化作用，研究顯示改作苧麻能凈化汞污染的稻田，其中年凈化率達(dá)41%，并連種稻田土壤的自凈時間縮短了8.5倍。黃會一等[20]也發(fā)現(xiàn)楊樹對汞和鎘有很好的耐性和凈化功能。
3.2花卉植物對土壤重金屬的修復(fù)
隨著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，越來越多的研究學(xué)者也將目光轉(zhuǎn)向花卉植物?；ɑ苤参锞哂幸欢ǖ挠^賞性，而且種類繁多。同時花卉植物對重金屬有一定能力的積累轉(zhuǎn)移作用。周霞等[21]對鴨腳木、小葉黃楊等8中花卉植物進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：花卉植物對重金屬的轉(zhuǎn)移能力大小順序為Zn>Cd>Cu>CrPb 。對重金屬的積累能力大小順序為Cr>Zn>Cu>Cd>Pb。其中，亮葉忍冬、小葉黃楊、金葉假連翹對土壤中Cd的修復(fù)效果較為理想；鴨腳木、亮葉忍冬、小葉黃楊對土壤中Zn的修復(fù)效果較好；鴨腳木、金光變?nèi)~木、細(xì)葉雞爪槭、胡椒木、等花卉植物對土壤中Cr的富集能力均較高，且根部積累系數(shù)都大于1，這說明對土壤中Cr的修復(fù)效果較好。
3.3草本能源植物對土壤重金屬的修復(fù)
草本能源植物作為生物生長和人類發(fā)展的生物能源基礎(chǔ)在社會發(fā)展及人類生存過程中占有重要地位[22，23]。同時在倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)的當(dāng)今社會，草本能源植物作為草本植物的一種，其同樣具有非常高的應(yīng)用生態(tài)價值及經(jīng)濟(jì)價值[24～27]。最重要的是，部分草本能源植物具有較強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)能力使其在污染土地的治理中具有一定的應(yīng)用潛力。侯新村等[28]對柳枝稷、荻、蘆竹、雜交狼尾草、四種草本能源植物的規(guī)?；N植并對其積累重金屬作用進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明：草本能源植物對砷汞銅鉻鉛鎘等重金屬的絕對富集量較為可觀。對于砷銅鉛鎘均以雜交狼尾草的絕對富集量最高，柳枝稷、荻、蘆竹次之；雜交狼尾草對污染土壤中污染物汞的絕對富集能力最高；蘆竹對鉻的絕對富集能力最高，最高達(dá)1 333.37 g/hm2，這說明草本能源植物可以作為重金屬污染植物修復(fù)的一類修復(fù)植物，其具有一定的修復(fù)潛力。
4結(jié)語
土壤的重金屬污染危及糧食生產(chǎn)、食物質(zhì)量、生態(tài)安全、人體健康以及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。以預(yù)防為主[29]，預(yù)防、控制和修復(fù)相結(jié)合的土壤保護(hù)政策迫在眉睫。我國雖然在植物修復(fù)上起步較晚，但是仍然發(fā)展迅速。植物修復(fù)是利用具有修復(fù)性能的植物的生命活動對重金屬污染土壤進(jìn)行積累修復(fù)的一項新技術(shù)。與此同時，我國很多的研究學(xué)者也就此問題展開過多種研究且證明植物修復(fù)是一種極具有潛力的土壤重金屬修復(fù)方式。因此接下來仍需要在找到具有較強(qiáng)積累能力的植物之后對其生長發(fā)育規(guī)律及發(fā)育調(diào)控措施進(jìn)行研究從而不斷提高植物修復(fù)的效率以加快對土壤重金屬污染的修復(fù)進(jìn)程。
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1 引言
隨著我國加入世界貿(mào)易組織，經(jīng)濟(jì)全球化的迅速發(fā)展，含重金屬的污染物通過各種途徑進(jìn)入土壤，造成土壤嚴(yán)重污染。土壤重中金屬污染不僅對生物的生存有危害，對于人類自身的危害同樣十分嚴(yán)重。農(nóng)村因農(nóng)藥的的大量使用從而導(dǎo)致土壤重金屬污染嚴(yán)重，城市則因為工業(yè)原因?qū)е峦寥乐亟饘傥廴緡?yán)重。
而在處理重金屬污染方面，目前國內(nèi)有資質(zhì)處理重金屬污染的公司寥寥無幾。由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、工業(yè)化的快速發(fā)展使得土壤的重金屬污染問題越來越嚴(yán)峻，土壤的重金屬污染又與人民的生活息息相關(guān)，所以我們必須重視土壤重金屬污染問題，研究其解決方法。
2 現(xiàn)狀
根據(jù)我國有關(guān)權(quán)威相關(guān)部門的顯示，目前在我國東部發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)地區(qū)為數(shù)不多的耕地中，其中有超^七成以上的土地被污染，并且照這個趨勢來看，如果不及時采取有效措施，污染的情況還會持續(xù)加劇，對地下水資源的質(zhì)量和人們的身體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，影響十分惡劣。
根據(jù)國家環(huán)境監(jiān)測中心的調(diào)查結(jié)果，我國的土壤污染種類多樣，從重度金屬污染到輕度污染、中度污染、高度污染都有不同程度的涉及，其中尤以重金屬污染最為嚴(yán)重，由于重金屬近年來在工程使用超標(biāo)，在嚴(yán)重污染領(lǐng)域已經(jīng)首當(dāng)其沖，需要引起人們的高度重視。
鎘、砷、汞等有毒重金屬所導(dǎo)致的重金屬污染比起傳統(tǒng)的水污染影響是十分惡劣的，破壞力強(qiáng)，恢復(fù)時間久，修復(fù)速度慢 在一些重金屬超標(biāo)污染嚴(yán)重的工業(yè)區(qū)，我國有些城市的大片農(nóng)田受多種重金屬污染，超過十成的的土壤已經(jīng)基本喪失土地生產(chǎn)力，近十年都無法進(jìn)行耕種收獲。
嚴(yán)峻的問題越來越導(dǎo)致周圍環(huán)境的惡化和生態(tài)的變化，也開始引發(fā)人們的思考和行動，早在2005年，我國有關(guān)立法機(jī)關(guān)便通過了對污染的防御和治理的有關(guān)條款進(jìn)行規(guī)定，要求企業(yè)和公司在生產(chǎn)過程中承擔(dān)社會責(zé)任，減少污染物的排放，為人們的生命健康和生態(tài)環(huán)境的改善從法律角度提供了理論基礎(chǔ)，讓企業(yè)、公司有法可依。
3 污染來源
從上文的統(tǒng)計結(jié)果中我們可以看出，我國的當(dāng)前主要污染以重金屬為主，那么主要是哪些金屬構(gòu)成的呢？它們是怎么來的呢？研究表明，我國目前的重金屬污染以鎘、鉛、鉻、銅、鋅等為主，其中鎘的污染最為嚴(yán)重。而重金屬的主要來源是人類的生產(chǎn)生活活動，例如工業(yè)污染物的排放、農(nóng)業(yè)用水農(nóng)藥污染以及人類生活污水的排放等。
3.1 鉛的來源
鉛作為原料應(yīng)用于蓄電池、電鍍、顏料、橡膠、農(nóng)藥、燃料等制造業(yè)；鉛板制作工藝中排放的酸性廢水中鉛濃度最高，電鍍廢液產(chǎn)生的廢水鉛濃度也很高。
3.2 鎘的來源
鎘可以為鋼、鐵等電鍍，提供一種抗腐蝕性的保護(hù)層，具有吸附性好且鍍層均勻光潔等特點(diǎn)，因此工業(yè)上90%的鎘用于電鍍、顏料、塑料穩(wěn)定劑、合金及電池等行業(yè)。
3.3 鎳的來源
鎳在廢水中主要以二價離子存在，主要是硫酸鎳、硝酸鎳以及與許多無機(jī)和有機(jī)絡(luò)合物生成的鎳鹽。電鍍業(yè)、采礦、冶金、石油化工、紡織等工業(yè)，以及鋼鐵廠、印刷等行業(yè)是含鎳廢水的工業(yè)來源，其中以電鍍業(yè)為主。
3.4 銀的來源
硝酸銀是常見銀鹽中唯一可溶的，廢水中含銀的主要成分也是硝酸銀。硝酸銀廣泛應(yīng)用于無線電、化工、機(jī)器制造、陶瓷、照相、電鍍以及油墨制造等行業(yè)硝酸銀有著廣泛應(yīng)，電鍍業(yè)和照相業(yè)則是含銀廢水的主要來源。
4 土壤污染的修復(fù)
對于土壤的重金屬污染處理方法，目前主要有四大類，即化學(xué)方法、工程方法、生物方法以及農(nóng)業(yè)方法。
4.1 化學(xué)方法
該方法針對不同的土壤狀況，選擇合適的化學(xué)試劑加入土壤，用以去除土壤中的重金屬，降低土壤中重金屬的含量。也可抑制污染物質(zhì)的再次溶出、擴(kuò)散，從而最終達(dá)到降低重金屬污染的目的。
4.2 工程方法
該方法是將污染的土壤移除后加入未污染土壤，并且對已污染的土壤進(jìn)行處理，從而達(dá)到修復(fù)土壤的目的?？梢詫σ盐廴就寥劳ㄟ^熱處理（將污染土壤加熱，使土壤中的揮發(fā)性污染物揮發(fā)并收集起來進(jìn)行回收或處理）、淋洗（用淋洗液來淋洗污染的土壤）、電解（使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走）等方式加以處理。該種方法具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但同時操作方式較為復(fù)雜、治理費(fèi)用高并且易引起土壤肥力降低等缺點(diǎn)。
4.3 生物方法
該方法通過利用某些生物的特殊習(xí)慣以及生理功能來適應(yīng)、改善土壤的重金屬污染狀況。利用蚯蚓和鼠類吸收土壤中的重金屬，利用微生物的生物功能對土壤中的重金屬進(jìn)行吸附、沉淀、氧化、還原，降低土壤中溶解的重金屬含量。該種方法實施簡便，投資少，對環(huán)境極為友好，但是所需時間極長，短期內(nèi)治理效果十分不理想。
4.4 農(nóng)業(yè)方法
該方法通過因地制宜的改變一些耕作管理制度、在污染土壤上種植不進(jìn)入食物鏈的植物來減輕重金屬的危害。農(nóng)村的土壤重金屬污染的主要來源是農(nóng)藥的大量使用，因此改進(jìn)耕種制度便顯得極為重要。選擇合理有效科學(xué)的耕種方式可以很大程度的降低土壤再次被污染程度，輔以生物方法可以解決長期的污染問題，并且對于環(huán)境很友好，非常值得提倡。
5 前景
土壤的重金屬污染存在治理難、治理時間長的難題，因而如何有效的在不對土壤肥力造成影響的情況處理重金屬污染就顯得極為重要。而目前的大部分方法都處于實驗室試驗階段，并沒有合理有效的處理方式，因此研究出一種優(yōu)秀的土壤重金屬污染處理方式極為重要，目前我國土壤重金屬污染形勢十分嚴(yán)峻，可以說刻不容緩。
通過對以上一些土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)的介紹，可以預(yù)測，在今后的重金屬污染治理中，生物方法將發(fā)揮巨大作用。同時，修復(fù)過程不僅僅局限于一種修復(fù)方式，而將成為兩種或多種修復(fù)方式共同作用的情況。因此，在我們了解各種修復(fù)方式的實際操作方法及其優(yōu)缺點(diǎn)后，在應(yīng)用過程中取長補(bǔ)短，才能更大的發(fā)揮其修復(fù)能力。并通過一些新的修復(fù)思路和方法的探索，為今后的研究指明方向，這還需要植物生理學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、化學(xué)、遺傳學(xué)、環(huán)境保護(hù)學(xué)和生物工程等多個學(xué)科的共同努力來實現(xiàn)。
修復(fù)的成功和失敗經(jīng)驗，特別是結(jié)合我國國情，加強(qiáng)研究，將會使我國污染土壤及地下水和地表水的生物修復(fù)的工作進(jìn)入到一個嶄新的階段。
6 結(jié)語
重金屬復(fù)合污染是當(dāng)前土壤污染研究的重要科學(xué)問題。由于土壤中重金屬復(fù)合污染的普遍性及它們在生態(tài)系統(tǒng)中具有多樣、復(fù)雜的復(fù)合效應(yīng)機(jī)制，包括協(xié)同作用、拮抗作用以及加和作用等，還有復(fù)合污染的復(fù)雜性和特殊性，因此，土壤重金屬復(fù)合污染是很難治理的。因此我們要大力研究其治理方式，尤其是生物方法，在不破壞環(huán)境的前提下治理污染問題。
參考文獻(xiàn)
[1]重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)述評_何啟賢
[2]重金屬土壤污染修復(fù)技術(shù)初探_林帥
[3]土壤的重金屬污染及其防治_張國印
[4]重金屬污染及其生物修復(fù)_諸振兵
近年來，由于采礦冶煉、污水灌溉、塑料薄膜的大量使用、農(nóng)藥和化肥的過量施用、汽車尾氣及生活垃圾的不斷排放，土壤和水體中的重金屬污染日益加劇。環(huán)境中的重金屬可以通過各種途徑進(jìn)入作物和人體內(nèi)并富集，使人產(chǎn)生頭暈、貧血、精神錯亂、代謝紊亂等癥狀，且重金屬有致癌作用，對人類的健康有極大威脅。目前，我國一些蔬菜、糧食種植區(qū)正遭受著重金屬污染的威脅，農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)事件屢見不鮮。研究如何凈化土壤和水體，減少重金屬元素在陸生和水生植物體內(nèi)的累積愈來愈成為國內(nèi)外的科研熱點(diǎn)。當(dāng)前，國內(nèi)外都在積極尋找有效的重金屬修復(fù)方法，如卓有成效的電動修復(fù)、植物修復(fù)、生物降解法等，但是各種措施也都有各自的局限性。
生物炭是生物質(zhì)通過熱裂解的方法在缺氧或者低氧條件下制備的一種富含孔隙結(jié)構(gòu)、含碳量高的碳化物質(zhì)[1]，其性質(zhì)優(yōu)良，具有較好的農(nóng)用效益和環(huán)境污染修復(fù)潛力，已有研究表明，生物炭能夠直接或者間接地降低土壤中重金屬的生物有效性，因此有關(guān)將生物炭應(yīng)用于重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)引起了廣泛的關(guān)注。制備生物炭的原料來源廣泛，農(nóng)林業(yè)廢棄物如木材、秸稈、果殼及有機(jī)廢棄物等都可以作為原料[2，3]，同時，其具有碳封存的潛力，因而生物炭的應(yīng)用可作為我國農(nóng)林廢棄物資源化利用的有效途徑。全球已舉辦過多次有關(guān)生物炭的會議，并成立了許多生物炭協(xié)會、學(xué)會、相關(guān)企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)，其中最著名的機(jī)構(gòu)是國際生物炭協(xié)會（International Biochar Initiative，IBI）?？傊?，作為一種新型環(huán)境功能材料，生物炭在作物安全生產(chǎn)方面正展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛能。本文概括性地介紹了蔬菜重金屬污染的現(xiàn)狀和目前用于治理重金屬污染的各項措施，通過綜述生物炭的特性及其在重金屬污染治理上的研究應(yīng)用進(jìn)展，展望了生物炭在減少蔬菜重金屬污染、提高蔬菜產(chǎn)量、質(zhì)量和安全性方面的應(yīng)用潛力以及尚待解決的關(guān)鍵問題，為生物炭應(yīng)用于蔬菜的安全生產(chǎn)提供有力的理論支持和實踐參考。
1 蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀
重金屬在化學(xué)上是指密度大于4.5 g/cm3的約46種金屬元素。環(huán)境污染上所說的重金屬是指鉻（Cr）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）以及類金屬砷（As）等生物毒性顯著的金屬，即重金屬“五毒”。重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染稱為重金屬污染。近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，大量重金屬污染物通過各種途徑進(jìn)入土壤、水體和大氣中，土壤和水體重金屬污染引起的蔬菜及其他農(nóng)作物重金屬超標(biāo)問題日益成為影響人類生活質(zhì)量、威脅人類健康的環(huán)境和社會問題。研究結(jié)果表明，蔬菜重金屬污染主要是人為因素所致，重金屬可經(jīng)由各種路徑進(jìn)入人體內(nèi)（圖1）。
隨著生活水平的提高，人們對無公害蔬菜、綠色食品的呼聲越來越高。為使蔬菜產(chǎn)業(yè)向著高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展，很多設(shè)施菜地、無土栽培技術(shù)、有機(jī)生態(tài)農(nóng)業(yè)等已在全國各地蓬勃發(fā)展。其中，作為無公害蔬菜和綠色蔬菜的評價指標(biāo)之一，重金屬含量在生產(chǎn)基地、生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中都有嚴(yán)格的限定標(biāo)準(zhǔn)。無土栽培基質(zhì)也較容易受到重金屬污染，如李靜等[4]發(fā)現(xiàn)煤渣是引起基質(zhì)重金屬含量超標(biāo)的主要因素，通過尋找理想的無土栽培基質(zhì)來解決重金屬超標(biāo)問題，也是無公害蔬菜生產(chǎn)的重要任務(wù)。
1.1 蔬菜重金屬污染為害及研究現(xiàn)狀
世界各國都存在不同程度的重金屬污染，如日本20世紀(jì)50年生的水俁?。ü廴荆⒐峭床。ㄦk污染），防治重金屬環(huán)境污染已成為一個刻不容緩的世界性課題[5]。我國的重金屬污染問題較為嚴(yán)峻，國家環(huán)保部數(shù)據(jù)顯示，2009年重金屬污染事件致使4 035人血鉛超標(biāo)、182人鎘超標(biāo)，引發(fā)32起[6]，其中的典型案例有陜西寶雞市鳳翔縣長青鎮(zhèn)的血鉛超標(biāo)事件、湖南瀏陽市湘和化工廠鎘污染事件等[7]。仲維科等[8]研究發(fā)現(xiàn)，按食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，我國各主要大中城市郊區(qū)的蔬菜都存在一定的重金屬超標(biāo)現(xiàn)象，其中Cd、Hg、Pb的污染尤為明顯。迄今為止，國內(nèi)已對北京、上海、天津、貴陽、大同、蚌埠、成都、壽光、哈爾濱、福州、長沙等大中城市郊區(qū)菜園土壤及蔬菜中重金屬污染狀況進(jìn)行過較為系統(tǒng)的調(diào)查研究。蔬菜農(nóng)藥殘留和重金屬超標(biāo)問題已成為我國發(fā)展蔬菜出口中的憂中之憂。隨著中國加入WTO，蔬菜出口面臨著巨大的綠色壁壘[9] 。
國內(nèi)外眾多學(xué)者對蔬菜的重金屬污染問題進(jìn)行了研究，其中對十多種陸生和水生蔬菜的鎘、銅、鋅、鉛、汞、鎳、鉻及砷等重金屬的為害進(jìn)行了分析研究。土壤中的重金屬元素通過抑制植物細(xì)胞的分裂和伸長、刺激和抑制一些酶的活性、影響組織蛋白質(zhì)合成、降低光合作用和呼吸作用、傷害細(xì)胞膜系統(tǒng)，從而影響農(nóng)作物的生長和發(fā)育。王林等[10，11]先后研究了Cd、Pb及其復(fù)合污染對茄果類蔬菜辣椒和根莖類蔬菜蘿卜生理生化特性的影響，發(fā)現(xiàn)辣椒的生長發(fā)育、氮代謝、膜系統(tǒng)、根系和光合系統(tǒng)都受到一定的傷害，蘿卜的生理生化指標(biāo)也受到明顯抑制，細(xì)胞膜透性顯著升高，并且Cd、Pb復(fù)合污染的毒害作用始終比單一污染強(qiáng)，說明Cd、Pb復(fù)合污染表現(xiàn)為協(xié)同作用。他們的研究結(jié)果與秦天才等[12]研究的Cd、Pb及其復(fù)合污染對葉菜類蔬菜小白菜的影響結(jié)果一致，小白菜除出現(xiàn)植株矮化、失綠和根系不發(fā)達(dá)等直接毒害表現(xiàn)外，還出現(xiàn)葉綠素含量降低、抗壞血酸分解、游離脯氨酸積累、硝酸還原酶活性受到抑制等現(xiàn)象。
1.2 陸生蔬菜地重金屬污染現(xiàn)狀
蔬菜是易受重金屬污染的作物之一，對重金屬的富集系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他農(nóng)作物，因此蔬菜重金屬污染問題更加突出。目前全國主要大中城市的菜地土壤和蔬菜重金屬污染的狀況已基本掌握[13]。土壤和蔬菜中重金屬污染以砷、鉻、鎘、汞、鉛、銅（Cu）、鎳（Ni）、鋅（Zn）等為主。一般對同一類蔬菜來說，Cu、Cd、Zn為高富集元素，Hg、As、Cr為中等富集元素，Ni、Pb為低富集元素[14]。其中，城市中的礦區(qū)周圍、污灌地和交通干線兩側(cè)農(nóng)田的重金屬污染程度較嚴(yán)重，蔬菜中的重金屬含量超標(biāo)更為嚴(yán)重。黃紹文等[15]研究發(fā)現(xiàn)，河北定州市北城區(qū)東關(guān)村城郊公路邊菜田土壤Cu、Zn、Pb 和Cd總量和韭菜可食部分Pb含量總體上均隨與公路距離的增加呈降低的趨勢。而且，不同的土壤類型，其有機(jī)質(zhì)含量、孔隙度、酶活性、pH值、CEC值（Cation exchange capacity，陽離子交換量）等理化特性不同，直接影響重金屬在土壤中的遷移與固定，從而影響蔬菜對其的吸收與富集[16]。一般認(rèn)為土壤膠體帶負(fù)電荷，而絕大多數(shù)金屬離子帶正電荷，所以土壤pH值越高，金屬離子被吸附的越多，進(jìn)入蔬菜體內(nèi)的越少。土壤中的腐殖質(zhì)能提供大量的螯合基團(tuán)，對很多重金屬元素有較強(qiáng)的固定作用，使進(jìn)入蔬菜中的重金屬減少。因此，我們可以依據(jù)不同蔬菜對不同重金屬的富集差異以及不同的土壤條件選擇相應(yīng)的蔬菜類別，合理布局種植地，也可以通過施用土壤改良劑、有機(jī)肥等改善土壤理化性質(zhì)，降低重金屬離子的活性，從而減輕重金屬的污染。
1.3 水生蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀
水生蔬菜通常是指生長在淡水中、產(chǎn)品可作蔬菜食用的維管束植物。我國是眾多水生蔬菜的發(fā)源地，栽培歷史悠久，主要包括蓮藕、茭白、荸薺、水芹、慈姑、莼菜、芡實、菱、水芋等[17]。作為我國的特產(chǎn)蔬菜，水生蔬菜已成為農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)中的重要組成部分[18]，國內(nèi)現(xiàn)有栽培面積有66.7萬hm2以上，主要集中在長江流域、珠江流域和黃河流域，我國水生蔬菜栽培面積和總產(chǎn)量均居世界前列。我國也是世界水生蔬菜的主要生產(chǎn)國和出口國，全國已有眾多特色鮮明的水生蔬菜基地[19，20]。
相對陸生蔬菜而言，水生植物不僅可以從根部攝入重金屬，而且因其維管組織、通氣組織發(fā)達(dá)，更容易從生長環(huán)境中吸收或轉(zhuǎn)移重金屬元素，并長久的富集于體內(nèi)。國家食品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水生蔬菜產(chǎn)品重金屬最大限度As、Pb、Hg、Cd、Cr分別為0.5、0.2、0.01、0.05、0.5 mg/kg，和其他蔬菜作物相同[19]。水生蔬菜各器官對重金屬的吸收也受多種因素影響，如環(huán)境中重金屬濃度、重金屬的有效性、水體富營養(yǎng)化以及不同水生蔬菜對各重金屬元素特有的富集特性等[21]。如許曉光等[22]研究發(fā)現(xiàn)，隨著Cd、Pb濃度的增加，蓮藕各器官的重金屬累積量也相應(yīng)增多，并且隨著生長期的延長，蓮藕各器官中Cd、Pb含量逐漸增加。但是，由于蔬菜、重金屬和土壤類型不同，生長環(huán)境條件、重金屬性質(zhì)與含量不同以及重金屬的存在形態(tài)、復(fù)合污染等種種復(fù)雜因素，使得重金屬的為害呈現(xiàn)出復(fù)雜性，例如不同蔬菜對同種重金屬、同種蔬菜對不同重金屬以及同種蔬菜的不同器官中對重金屬的吸收和累積均存在著差異。李海華等[23]檢測了Cd在12種糧食和蔬菜作物不同器官的含量后發(fā)現(xiàn)，除了蘿卜，Cd在其他作物的根部中含量是最高的；不同種類重金屬在蓮藕各器官中的累積量也不同，如Cd含量為匍匐莖>荷葉>藕>荷梗，而Pb含量為匍匐莖>荷梗>藕>荷葉，這些研究為我們有效控制水生蔬菜重金屬污染提供了可靠的依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。
2 土壤重金屬污染治理及其研究進(jìn)展
目前，國內(nèi)外治理土壤重金屬污染的主要措施包括工程措施、物理修復(fù)措施、化學(xué)修復(fù)措施、生物修復(fù)措施以及農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施。
①工程措施 主要包括客土、換土、去表土、排土和深耕翻土等措施，其中排土、換土、去表土、客土被認(rèn)為是4種治本的好方法。工程措施具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是工程量大、費(fèi)用高，破壞原有土體結(jié)構(gòu)，引起土壤肥力下降，并有遺留污土的問題。
②物理修復(fù)措施 主要有電動修復(fù)和電熱修復(fù)等。前者是在電場的各種電動力學(xué)效應(yīng)下，使土壤中的重金屬離子和無機(jī)離子向電極區(qū)運(yùn)輸、集聚，然后進(jìn)行集中處理或分離[24]；后者是利用高頻電壓產(chǎn)生的電磁波和熱能對土壤進(jìn)行加熱，使污染物從土壤顆粒內(nèi)解吸并分離出來，從而達(dá)到修復(fù)的目的。此兩種方法都是原位修復(fù)技術(shù)，不攪動土層，并縮短修復(fù)時間，但是操作復(fù)雜，成本較高?，F(xiàn)在，一些發(fā)達(dá)國家還在污染嚴(yán)重地區(qū)試行玻璃化技術(shù)、挖土深埋包裝技術(shù)、固化技術(shù)等，但是限于成本高等原因，普及率不高。
③化學(xué)修復(fù)措施 目前常用的是施用改良劑（抑制劑、表面活性劑、重金屬拮抗劑等）、淋洗、固化、絡(luò)合提取等。施用改良劑主要通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，來降低重金屬的生物有效性。淋洗法是用清水淋洗液或含有化學(xué)助劑的水溶液淋洗被污染的土壤。固化技術(shù)是將重金屬污染的土壤按一定比例與固化劑混合，經(jīng)熟化后形成滲透性低的固體混合物。絡(luò)合提取是使試劑和土壤中的重金屬作用，形成可溶性重金屬離子或金屬-試劑絡(luò)合物，最后從提取液中回收重金屬并循環(huán)利用提取液?；瘜W(xué)修復(fù)是在土壤原位上進(jìn)行的，簡單易行，但不是永久性修復(fù)，它只改變了重金屬在土壤中的存在形態(tài)，重金屬元素仍保留在土壤中，容易被再度活化，不適用于污染嚴(yán)重區(qū)[25]。
④生物修復(fù)技術(shù) 主要集中在植物和微生物兩方面。國內(nèi)對植物修復(fù)研究較多，動物修復(fù)也有涉及，而國外在微生物修復(fù)方面研究較多。植物修復(fù)技術(shù)是近年來比較受關(guān)注的有效修復(fù)技術(shù)，根據(jù)其作用過程和機(jī)理又分為植物提取、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定3種類型[26]。a.植物提取，即利用重金屬超累積植物從土壤中吸收重金屬污染物，隨后收割植物地上部分并進(jìn)行集中處理，連續(xù)種植該植物以降低或去除土壤中的重金屬；b.植物揮發(fā)，其機(jī)理是利用植物根系吸收重金屬，將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)揮發(fā)到大氣中，以降低土壤重金屬污染；c.植物穩(wěn)定，利用耐重金屬植物或超累積植物降低重金屬的活性，其機(jī)理主要是通過金屬在根部的積累、沉淀或利用根表吸收來加強(qiáng)土壤中重金屬的固化。
微生物修復(fù)技術(shù)的主要作用原理有5種類型。
a.通過微生物的各種代謝活動產(chǎn)生多種低分子有機(jī)酸直接或間接溶解重金屬或重金屬礦物；b.通過微生物氧化還原作用改變變價金屬的存在狀態(tài)；c.通過微生物胞外絡(luò)合、胞外沉淀以及胞內(nèi)積累實現(xiàn)對重金屬的固定作用；d.微生物細(xì)胞壁具有活性，可以將重金屬螯合在細(xì)胞表面；e.微生物可改變根系微環(huán)境，提高植物對重金屬的吸收、揮發(fā)或固定效率，輔助植物修復(fù)技術(shù)發(fā)揮作用。
但生物修復(fù)受氣候和環(huán)境的影響大，能找到的理想重金屬富集植物比較少，并且這類植物的生長量一般較小，修復(fù)周期長，很難有實際應(yīng)用價值[27]。
⑤農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù) 包括農(nóng)藝修復(fù)和生態(tài)修復(fù)兩方面。前者主要指改變耕作制度、調(diào)整作物品種，通過種植不進(jìn)入食物鏈的植物等措施來減輕土壤重金屬污染；后者主要是通過調(diào)節(jié)土壤水分、養(yǎng)分、pH值和氧化還原狀況等理化性質(zhì)及氣溫、濕度等生態(tài)因子，對重金屬所處的環(huán)境進(jìn)行調(diào)控。但是此修復(fù)方式易受土壤性質(zhì)、水分條件、施肥狀況、栽培方式以及耕作模式等情況的影響，結(jié)果有很大的不確定性[25]。
國內(nèi)現(xiàn)階段對土壤重金屬污染治理采用較多的措施是施用化學(xué)改良劑、生物修復(fù)、增施有機(jī)肥等。國外對改良、治理重金屬污染土壤較先進(jìn)的方法主要有固定法、提取法、生物降解法、電化法、固化法、熱解吸法等。盡管這些方法都具有一定的改良效果，但都有局限性。土壤重金屬污染的治理依然任重而道遠(yuǎn)，如何阻止蔬菜、糧食作物吸收的重金屬通過食物鏈富集到人體成為亟待解決的焦點(diǎn)問題。
3 生物炭的特性及其修復(fù)重金屬污染土壤的研究進(jìn)展
3.1 生物炭及其特性
①生物炭（Biochar）定義 生物炭是生物質(zhì)熱解的產(chǎn)物。由于生物炭的廣泛性、可再生性和成本低廉，加上生物炭本身的優(yōu)良特性，使其在土壤改良和污染修復(fù)上體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。國內(nèi)外對生物炭的科學(xué)研究真正始于20世紀(jì)90年代中期[3]，目前對生物炭并沒有一個統(tǒng)一固定的概念，但是國內(nèi)外文獻(xiàn)中生物炭的定義中包括生物質(zhì)、缺氧條件（或不完全燃燒）、熱解、含碳豐富、芳香化、穩(wěn)定固態(tài)、多孔性等諸多關(guān)鍵詞[28～35]，這些關(guān)鍵詞反映了生物炭的來源、制備條件和方式、結(jié)構(gòu)特征。而國際生物炭倡導(dǎo)組織在定義中指定了其添加到土壤中在農(nóng)業(yè)和環(huán)境中產(chǎn)生的有益功能，強(qiáng)調(diào)其生物質(zhì)原料來源和在農(nóng)業(yè)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用，主要包括應(yīng)用于土壤肥力改良、大氣碳庫增匯減排以及受污染環(huán)境修復(fù)。
②生物炭特性 a.孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有較大的比表面積和較高的表面能[36]。不同材料、不同裂解方式產(chǎn)生的生物炭的比表面積差別很大[37～39]，較高的熱解溫度有利于生物炭微孔結(jié)構(gòu)的形成。張偉
明[40]通過比較花生殼、水稻秸稈、玉米芯以及玉米秸稈4種材質(zhì)在炭化前后的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)炭化后所形成的碳架結(jié)構(gòu)保留了原有主體結(jié)構(gòu)，但比原有結(jié)構(gòu)更為清晰、明顯。原有生物炭的部分不穩(wěn)定、易揮發(fā)的結(jié)構(gòu)在熱解過程中逐漸消失或形成微小孔隙結(jié)構(gòu)。陳寶梁等[41]用橘子皮在不同熱解溫度下制備得到生物炭，經(jīng)過元素分析、BET-N2表面積、傅里葉變換紅外光譜法測試，對比生物炭的組成、結(jié)構(gòu)，并結(jié)合其結(jié)構(gòu)分析生物炭對有機(jī)污染物的作用。
b.表面官能團(tuán)主要包括羧基、羰基、內(nèi)酯、酚羥基、吡喃酮、酸酐等，并具有大量的表面負(fù)電荷以及高電荷密度[42]，構(gòu)成了生物炭良好的吸附特性，能夠吸附水、土壤中的金屬離子及極性或非極性有機(jī)化合物。但是生物炭的表面官能團(tuán)也會隨熱解溫度的變化而不同。陳再明等[43]研究發(fā)現(xiàn)，水稻秸稈的升溫裂解過程是有機(jī)組分富碳、去極性官能團(tuán)的過程，隨著裂解溫度的升高，一些含氧官能團(tuán)逐漸消失，這與其他生物質(zhì)制備炭的過程一致[41，44]。
c.pH值較高。生物炭中主要含有C（含量可達(dá)38%～76%）、H、O、N 等元素，同時含有一定的礦質(zhì)元素[45]，如Na、K、Mg、Ca等以氧化物或碳酸鹽的形式存在于灰分中，溶于水后呈堿性，加上其表面的有機(jī)官能團(tuán)可吸收土壤中的氫離子，添加到土壤中可提高土壤的pH值，Yuan等[46]研究證明，生物炭能夠顯著地提高酸性土壤的pH值，增加土壤肥力，因而可用于酸性土壤的改良。但一般來說，生物炭的pH值取決于其制備的原料[45]，如灰分含量較高的畜禽糞便制成的生物炭比木炭或秸稈炭有更高的pH值。此外，裂解溫度越高，pH值也會越高[47]。
d.陽離子交換量（CEC值）較高。這與其表面積和羧基官能團(tuán)有關(guān)[48]，當(dāng)然與其生物質(zhì)原料來源密不可分[49]。生物炭的CEC值高，容易吸附大量可交換態(tài)陽離子，提高土壤對養(yǎng)分離子Ca2+、K+、Mg2+和NH4+等的吸附能力，從而提升土壤的肥力，減少養(yǎng)分的淋失，提高營養(yǎng)元素的利用率。
e.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被微生物降解[50]，抗氧化能力強(qiáng)。生物炭具有高度的芳香化結(jié)構(gòu)，有很高的生物化學(xué)和熱穩(wěn)定性[51]，可長期保存于環(huán)境和古沉積物中而不易被礦化。生物炭氧化分解緩慢，如Shindo[52]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過280 d培養(yǎng)，添加草地放火形成的生物炭的土壤與沒有添加生物炭的土壤排放的CO2量相近，說明生物炭分解非常少。
3.2 生物炭降低重金屬的有效作用機(jī)制
生物炭降低重金屬的生物有效性，主要是通過降低植物體內(nèi)重金屬的含量、促進(jìn)植物的生長來體現(xiàn)。研究顯示，將生物炭添加到受重金屬污染的土壤中后，生物炭不僅可以直接吸附或固持土壤中的重金屬離子，從而降低土壤溶液中重金屬離子濃度，還可以通過影響土壤的pH值、CEC值、持水性能等理化性質(zhì)來降低重金屬的移動性和有效性，減少其向植物體內(nèi)的遷移，降低其對植物的毒性，從而減少對動物及周圍環(huán)境造成的影響。
生物炭具有很大的比表面積、表面能和結(jié)合重金屬離子的強(qiáng)烈傾向，因此能夠較好地去除溶液和鈍化土壤中的重金屬。安增莉等[53]將生物炭對土壤中重金屬的固持機(jī)理主要分為3種，①添加生物炭后，土壤的pH值升高，土壤中重金屬離子形成金屬氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽沉淀，或者增加了土壤表面活性位點(diǎn)[54]；②金屬離子與碳表面電荷產(chǎn)生靜電作用；③金屬離子與生物炭表面官能團(tuán)形成特定的金屬配合物，這種反應(yīng)對與特定配位體有很強(qiáng)親和力的重金屬離子在土壤中的固持非常重要[55，56]。周建斌等[57]試驗表明，棉稈炭能夠通過吸附或共沉淀作用來降低土壤中Cd的生物有效性，使在受污染土壤上生長的小白菜可食部分和根部Cd的積累量分別降低49.43%～68.29%和64.14%～77.66%，提高了蔬菜品質(zhì)。Cao等[55]發(fā)現(xiàn)生物炭對Pb的吸附是一個雙Langmuir-Langmuir模型，84%～87%是通過鉛沉淀，6%～13%是表面吸附，添加未處理的糞便和200℃熱解產(chǎn)生的生物炭處理中，鉛主要以β-Pb9（PO4）6形式沉淀，而在350℃熱解產(chǎn)生的生物炭處理中則是以Pb3（CO3）2（OH）2形式存在，其中200℃熱解產(chǎn)生的生物炭，吸附效果最好，達(dá)到680 mmol/kg，是遵循簡單Langmuir吸附模型的一般活性炭的6倍。Wang等[58]發(fā)現(xiàn)竹炭對水溶液中Cd2+的吸附行為最適合Langmuir吸附模型，最大吸附力是12.8 mg/g；而劉創(chuàng)等[59]發(fā)現(xiàn)竹炭對溶液中鎘離子的吸附行為符合Freundlich吸附模型；陳再明等[60]研究了在不同熱解溫度下制備的水稻秸稈生物炭對Pb2+的吸附行為，符合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程，其等溫吸附曲線適合Langmuir方程。吳成等[61]還發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈生物炭對重金屬離子的吸附與水化熱差異有關(guān)，金屬離子水化熱越大，水合金屬離子越難脫水，越不易與生物炭表面活性位點(diǎn)反應(yīng)。
重金屬進(jìn)入土壤后，通過溶解、沉淀、凝聚、絡(luò)合、吸附等各種反應(yīng)形成不同的化學(xué)形態(tài)，并表現(xiàn)出不同的活性[62]。但是土壤化學(xué)性質(zhì)（pH值、EH值、CEC值、元素組成等）、物理性質(zhì)（結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、黏粒含量、有機(jī)質(zhì)含量等）和生物過程（細(xì)菌、真菌）及其交互作用都會影響重金屬在土壤中的形態(tài)和有效性。已有眾多研究顯示，將生物炭施加到土壤中可改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤孔隙度、表面積、土壤離子交換能力[42]、pH值[63]，降低土壤容重，增強(qiáng)土壤團(tuán)聚性、保水性和保肥性[64，65]，為土壤微生物生長與繁殖提供良好的環(huán)境，并增強(qiáng)微生物的活性[66～68]，減少土壤養(yǎng)分的淋失，促進(jìn)養(yǎng)分的循環(huán)，并且可以增加土壤有機(jī)碳的含量[69] 。這些性質(zhì)的改良都有利于促進(jìn)土壤中有害物質(zhì)的降解和失活，使土壤中的重金屬離子形態(tài)發(fā)生變化。
3.3 影響生物炭降低重金屬污染有效性的因素
①生物炭的原料和制備溫度 生物炭來源是決定其組成及性質(zhì)的基礎(chǔ)，Shinogi等[70]證明動物生物質(zhì)來源的生物炭比植物生物質(zhì)來源的生物炭C/N比更低，灰分含量、陽離子交換量和電導(dǎo)率更高。Uchimiya等[71]還發(fā)現(xiàn)山核桃殼制備的酸性活性炭和生活垃圾制備的堿性生物炭在酸性土壤中對Cu2+的吸附好于在堿性土壤中。但是，關(guān)于生物炭熱解溫度對其特性的影響還存在爭議，如Cao等[72]認(rèn)為與由糞肥制造的生物炭隨溫度變化的特點(diǎn)相似，比表面積、含碳量以及pH值都隨著溫度的升高而升高，吸附的Pb2+隨溫度的升高可達(dá)到100%。而吳成等[73]卻發(fā)現(xiàn)Pb2+或Cd2+吸附初始濃度相同時，熱解溫度為150～300℃的生物炭中極性基團(tuán)含量增加，生物炭吸附Pb2+和Cd2+的量增大；熱解溫度為300～500℃的生物炭中極性基團(tuán)含量減少，生物炭吸附Pb2+和Cd2+的量降低。目前，普遍認(rèn)為熱解溫度升高，生物炭比表面積、灰分含量增大[72]，而在CEC值方面還存在爭議。
②生物炭本身的pH值、CEC值、有機(jī)質(zhì)含量以及表面官能團(tuán)的性質(zhì) 通常情況下，土壤pH值、CEC值、有機(jī)質(zhì)含量越高，越不利于重金屬向有效態(tài)轉(zhuǎn)化。由于生物炭本身具有較高的pH值、CEC值和有機(jī)質(zhì)含量，故將其施加于土壤中可以提高土壤的pH值、CEC值和有機(jī)質(zhì)含量[74]。Wang等[58]的試驗證明，pH值高（≥8）有利于Cd2+的吸附和去除。祖艷群等[75]進(jìn)行大田調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，提高土壤pH值有助于降低蔬菜中鎘的含量，并認(rèn)為對于土壤重金屬鎘污染嚴(yán)重的地區(qū)，通過提高土壤pH值降低蔬菜中鎘含量是可行的。王鶴[76]通過試驗證明了生物炭不僅可以通過簡單吸附來降低有效態(tài)鉛含量，還可以通過提高土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量來促進(jìn)有效態(tài)鉛向其他形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而降低土壤中鉛的生物有效性。Uchimiya等[56]用不同溫度生產(chǎn)的生物炭對水中和土壤中的Cd2+、Cu2+、Ni2+和Pb2+進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高溫?zé)峤饽軌蚴股锾勘砻娴闹咀宓然鶊F(tuán)消失并形成吸附能力強(qiáng)的表面官能團(tuán)，同時隨著生物炭的pH值升高，其對重金屬離子的吸附和固定加強(qiáng)，也說明了生物炭對重金屬的吸附與生物炭的表面官能團(tuán)和pH值有關(guān)。官能團(tuán)可能與親和特定配位體的重金屬離子結(jié)合形成金屬配合物，有些親水性含氧官能團(tuán)還能使生物炭吸附更多的水分子，形成水分子簇，可有利于重金屬離子向生物炭微孔擴(kuò)散，從而降低重金屬離子在土壤中的富集；而土壤pH值的升高，促使重金屬離子形成碳酸鹽或磷酸鹽等而沉淀，或者增加土壤表面的某些活性位點(diǎn)，從而增加對重金屬離子的吸持。
③重金屬的形態(tài)與性質(zhì) 重金屬的形態(tài)是指重金屬的價態(tài)、化合態(tài)、結(jié)合態(tài)和結(jié)構(gòu)態(tài)4個方面，即某一重金屬元素在環(huán)境中以某種離子或分子存在的實際形式。重金屬形態(tài)是決定其生物有效性的基礎(chǔ)。重金屬的總量并不能真實評價其環(huán)境行為和生態(tài)效應(yīng)，其在土壤中的形態(tài)、含量及其比例才是決定其對環(huán)境造成影響的關(guān)鍵因素。對于重金屬形態(tài)，目前比較常用的是歐洲共同體參考局（European Community Bureau of Reference，BCR）提出的標(biāo)準(zhǔn)，分為酸溶態(tài)（如可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)）、可還原態(tài)（如鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)）、可氧化態(tài)（如有機(jī)物和硫化物結(jié)合態(tài)）和殘渣態(tài)4種，所用提取方法稱為BCR提取法。研究表明，酸溶態(tài)是植物最容易吸收的形態(tài)，可還原態(tài)是植物較易利用的形態(tài)，可氧化態(tài)是植物較難利用的形態(tài)，殘渣態(tài)是植物幾乎不能利用的形態(tài)。前兩者即為重金屬有效態(tài)，生物有效性高；后兩者為重金屬穩(wěn)定態(tài)，遷移性和生物有效性低[77，78]。關(guān)于生物炭對重金屬生物有效性的影響，已有研究結(jié)果[79～82]認(rèn)為，生物炭的施入對土壤中重金屬離子的形態(tài)和遷移行為有明顯作用，即生物有效性高的水溶態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)重金屬的濃度都顯著下降，而植物較難利用的有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)重金屬的濃度顯著上升，從而降低植株體內(nèi)的重金屬含量。
④土壤類型 在生物炭―土壤―植物系統(tǒng)中，土壤的砂、黏、壤質(zhì)類型不同，理化性質(zhì)差異很大，對重金屬有效性和生物炭的作用發(fā)揮會產(chǎn)生不同影響。例如，Uchimiya等[71，83]研究生物炭修復(fù)土壤中Cu2+的吸附等溫線及陽離子的釋放時發(fā)現(xiàn)，在黏土和堿性土壤中，生物炭對Cu2+有顯著的吸附能力，在侵蝕土壤、酸性肥沃土壤中，生物炭對Cu2+的吸附能力很弱。Beesley等[84，85]在被As、Cd、Cu、Zn等污染的棕色土地區(qū)和含As、Cd、Cu、Pb和Zn較高的城市土中，添加450℃熱解硬木材產(chǎn)生的生物炭（生物炭體積比30%），發(fā)現(xiàn)在柱淋溶試驗中，Cd和Zn的量分別減少300倍和45倍。佟雪嬌等[86]用添加4種農(nóng)作物秸稈制備的生物炭提高了紅壤對Cu2+的吸附量，有效降低了Cu2+在酸性紅壤中的活動性和生物有效性。黃超等[87]研究發(fā)現(xiàn)，施加生物炭到貧瘠的紅壤中能明顯降低土壤酸度，增加鹽基飽和度，提高土壤團(tuán)聚體數(shù)量和田間持水量，降低土壤容重，明顯提高紅壤的速效氮、磷、鉀含量，增加土壤保肥能力，改善植物生長環(huán)境，并發(fā)現(xiàn)施用生物炭對肥力水平較低的紅壤改善作用更明顯。
4 生物炭對蔬菜產(chǎn)量的影響
國內(nèi)已有學(xué)者系統(tǒng)綜述過施用生物炭對土壤的改良作用、作物效益[88]以及肥效作用[49]的研究進(jìn)展。施用生物炭可改善土壤肥力和養(yǎng)分利用率，維持農(nóng)田系統(tǒng)的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。許多研究表明，生物炭對許多作物生長和產(chǎn)量有促進(jìn)作用，其中，對增產(chǎn)效應(yīng)方面主要研究的蔬菜有菜豆[89]、豇豆[90，91]、蘿卜[92，93]、菠菜[94]、白蘿卜[95]等。關(guān)于施用生物炭使作物增產(chǎn)的原因包括提高了土壤pH值，增加了有效磷、鉀、鎂和鈣含量，降低了重金屬元素的有效性；為養(yǎng)分的吸附和微生物群落的生存提供了較大空間；可以作為濾膜，吸附帶正電或負(fù)電的礦物離子；增加了土壤孔隙度和土壤持水性，改善了土壤物理性狀，促進(jìn)植物和根系的生長；增加了土壤電導(dǎo)率、鹽基飽和度及可交換態(tài)養(yǎng)分離子等；促進(jìn)了原生菌、真菌等的活性，從而促進(jìn)了作物生長[96]。單施生物炭就能夠促進(jìn)作物生長或增產(chǎn)，將生物炭與肥料混施，或復(fù)合后對作物生長及產(chǎn)量促進(jìn)作用更顯著，因為將生物炭和肥料混施或復(fù)合施用，可以發(fā)揮兩者的互補(bǔ)或協(xié)同作用，生物炭可延長肥料養(yǎng)分的釋放期，減少養(yǎng)分損失[34]，反之肥料消除了生物炭養(yǎng)分不足的缺陷[97]。也有眾多學(xué)者研究過生物炭對糧食作物的增產(chǎn)作用，如Major[98]施加生物炭于哥倫比亞草原氧化土中，通過4 a的種植，發(fā)現(xiàn)玉米第2，3，4年分別增產(chǎn)28%、30%、140%。但是，還缺乏在不同土壤類型上種植不同作物的大田試驗來進(jìn)一步驗證這些增產(chǎn)效果。
然而在需要人為添加營養(yǎng)的無土栽培中，情況有所不同。Graber等[99]添加不含營養(yǎng)成分的木質(zhì)生物炭到椰纖維+凝灰?guī)r的無土基質(zhì)中，種植的番茄和辣椒生長量增加既不是因為直接或間接的植物營養(yǎng)成分含量的提高，也不是因為無土基質(zhì)持水性增強(qiáng)，推測和驗證了2個可能機(jī)制，一是生物炭可引起微生物群體向有益植物生長的方向轉(zhuǎn)變；二是生物炭中的化合物引起毒物興奮效應(yīng)，因而具有生物毒性的化學(xué)物質(zhì)或者高濃度生物炭就會刺激生長并引起系統(tǒng)抗病性。Nichols等[100]證明了生物炭比其他水培基質(zhì)性能更優(yōu)越，并且能夠通過再次熱解進(jìn)行殺菌，從而破壞潛在的致病菌。Elad等[101]也驗證了添加生物炭可以促使辣椒和番茄對灰霉病菌和白粉病菌產(chǎn)生系統(tǒng)抗性，并使辣椒具有抗螨性。可見生物炭不僅可以通過影響土壤pH值、CEC值、鹽基飽和度、電導(dǎo)率、交換態(tài)氮和磷有效性，提高鉀、鈣、鈉、鎂等營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而提高作物產(chǎn)量[102]，而且可以運(yùn)用到無土栽培中殺菌抗病，促進(jìn)植物生長。目前市場上交易的生物炭多用于改良栽培基質(zhì)和促進(jìn)糧食作物增產(chǎn)，將其應(yīng)用于蔬菜安全生產(chǎn)必然有廣泛的應(yīng)用前景。
5 展望
種種研究表明，生物炭對重金屬污染土壤和水體的治理效果明顯，促進(jìn)作物生長的潛力巨大，張偉明[40]系統(tǒng)研究了生物炭的理化性質(zhì)（結(jié)構(gòu)與形態(tài)、比表面積與孔徑特征、因素組成以及吸附性能等）及其對不同作物生長發(fā)育的作用、對土壤理化性質(zhì)的影響以及炭肥互作對大豆生長發(fā)育和產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，初步探討了生物炭對重金屬污染農(nóng)田修復(fù)的作用，再一次有力地證明了生物炭優(yōu)良的理化性質(zhì)對土壤系統(tǒng)的改良作用、對促進(jìn)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的有利影響以及修復(fù)重金屬污染土壤的巨大潛力，并指出中國的生物炭應(yīng)用技術(shù)已具備了一定基礎(chǔ)，且處于快速發(fā)展時期。但是將生物炭廣泛應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)安全上，仍有幾個關(guān)鍵點(diǎn)需要解決。
①雖然已有研究認(rèn)為生物炭能產(chǎn)生良好的農(nóng)用和環(huán)境效益，但是對于生物炭的最優(yōu)施用條件、最佳施用量及相關(guān)機(jī)理還沒有明確定論。比如，有些試驗在較低用量下即產(chǎn)生影響，有些則顯示高用量下才有效果，甚至還有些產(chǎn)生不良影響[87]，不同作物、不同地域、不同基質(zhì)和不同管理條件等可能表現(xiàn)出不一樣的結(jié)果；生物炭對重金屬等污染物的作用是絡(luò)合、螯合、吸附、截留或沉淀等都尚不明確。
②生物炭對施入環(huán)境的有益作用已受到人們的廣泛關(guān)注，但是其對生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)還不十分明確，如生物炭在熱解過程中可能產(chǎn)生少量有毒物質(zhì)，生產(chǎn)的高溫分解過程也會增加溫室氣體的排放等[103]。
③由于生物炭是直接施加到土壤和溶液中的，吸附或固持了污染物之后依然留在其中，不清楚污染物以后是否會被重新釋放出來而恢復(fù)生物毒性。成杰民[104]認(rèn)為，除了研究吸附劑的氧化穩(wěn)定性、吸附穩(wěn)定性和釋放規(guī)律外，最安全的方法就是將吸附后的鈍化劑從土壤中徹底移除，但目前還沒有相應(yīng)的措施。
④生物炭的老化或氧化分解問題。Uchimiya
等[105]認(rèn)為，生物炭的老化主要表現(xiàn)在對環(huán)境污染物尤其是對天然有機(jī)物吸附的減少，及其自身的氧化分解作用。但由于生物炭穩(wěn)定性高，氧化分解的速度緩慢（分解機(jī)理尚不明確，生物降解和非生物降解過程可能共存），在有限的試驗周期內(nèi)還無法觀察到其氧化后的結(jié)果，對生物炭施用后的長期效應(yīng)方面的研究亟待開展。
⑤目前國內(nèi)關(guān)于生物炭方面的研究，還停留在實驗室和田間階段[103]，并沒有得到大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用，推廣和使用所需要的技術(shù)支持也還處于起步階段。降低生物炭的生產(chǎn)成本，也將關(guān)系到生物炭未來發(fā)展的應(yīng)用潛力。
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【中圖分類號】R15 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1004-7484（2012）13-0630-02
食品中的重金屬污染物主要來源于某些地區(qū)特殊自然環(huán)境中的高本底含量，由于人為的環(huán)境污染而早于有毒有害金屬對食品污染，食品生產(chǎn)過程中含有重金屬材料污染食品。攝入有害重金屬元素污染食品對人體產(chǎn)生多方面的危害[1]。因此，為掌握綿陽市食品重金屬污染程度，我們在2011年對我市城區(qū)和部分區(qū)縣市場中銷售食品進(jìn)行監(jiān)測，以期了解各種食品重金屬污染水平，有針對性地為政府監(jiān)管提供依據(jù)，為預(yù)防食品污染，控制食源性疾病和食品安全提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 樣品來源
按照國家食品安全風(fēng)險監(jiān)測計劃的要求在綿陽市涪城區(qū)、游仙區(qū)、梓潼縣、安縣、三臺縣和北川縣的大型批發(fā)市場、農(nóng)貿(mào)市場和超市隨機(jī)抽取糧食類、蔬菜類、水果類、蛋類、肉類、奶及奶制品類、魚類和藻類水產(chǎn)品等種類樣品，每份樣品約500克。采集樣品根據(jù)綿陽市居民日常消費(fèi)狀況，以本地產(chǎn)品為主，采用具有代表性的樣品。
1.2 監(jiān)測指標(biāo)
重金屬污染物包括鉛、鎘、汞。
1.3檢測方法
取食品可食部分，按照以下方法進(jìn)行檢測。鉛：按照GB/T 5009.12-2003《食品中鉛的測定》石墨爐原子吸收光譜法。鎘：按照GB/T 5009.15-2003《食品中鎘的測定》石墨爐原子吸收光譜法。汞：按照GB/T 5009.17-2003《食品中總汞及有機(jī)汞的測定》原子熒光光譜分析法。
1.4 判定依據(jù)
測定結(jié)果根據(jù)GB2762-2005《食品中污染物限量》所規(guī)定的各項指標(biāo)判定。檢出值高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的結(jié)果判定為“超標(biāo)”。
2 結(jié)果
2.1 食品中鉛污染情況
2011年綿陽市共抽取10類食品共230份，鉛含量范圍在0.02～2.67 mg/kg 之間，均值為0.41mg/kg，超標(biāo)98份，超標(biāo)率為42.61%。超標(biāo)率中以豬腎超標(biāo)率最高， 達(dá)72.22%，其次是皮蛋（66.67%）、藻類水產(chǎn)品（61.11%）、蔬菜（60.71%）和水果（41.79%）。其他類樣品也存在不用程度的超標(biāo)，見表1。
2.2 食品中污染情況
含量范圍在
2.3 食品中汞污染情況
汞含量范圍在
3 討論
中圖分類號： TD21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
礦產(chǎn)資源作為人們生產(chǎn)生活的基本，這種資源的開發(fā)利用為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)起到重要推動力的同時，也引發(fā)了比較嚴(yán)峻的環(huán)境問題。我國部分地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的金屬礦山被開采，隨著礦山開采年份的延長，礦山周邊土壤環(huán)境中重金屬污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，并逐漸為人們所關(guān)注，一旦土壤環(huán)境中的重金屬積累到一定程度就會引起土地退化、地表水和地下水污染，并通過植物進(jìn)入食物鏈被人或動物攝取，危害人體健康。因此，有必要對這一問題進(jìn)行密切關(guān)注，并采取相應(yīng)的防治措施。
1、金屬礦山土壤重金屬污染和危害
1.1金屬礦山土壤重金屬污染的來源
金屬礦山周邊土壤中的重金屬, 除本身由于地球化學(xué)作用而可能造成背景值偏高外,其它則主要來源于金屬礦產(chǎn)開采、洗選、運(yùn)輸?shù)冗^程中廢氣、廢水的排放及固體廢物的堆放。露采或坑采的鉆孔、爆破和礦石裝載運(yùn)輸?shù)冗^程產(chǎn)生的粉塵和揚(yáng)塵中含有大量的重金屬, 經(jīng)過雨水的淋溶進(jìn)入周邊土壤；廢水主要包括礦坑水，選礦、冶煉廢水及尾礦池水等，廢水以酸性為主, 以含有大量重金屬及有毒、有害元素為特征。有色金屬工業(yè)固體廢棄物主要是指在開采過程中產(chǎn)生的剝離物和廢石, 以及在選礦過程中所排棄的尾礦，這些固體廢物若在露天堆放，容易迅速風(fēng)化，并通過降雨、酸化等作用向礦區(qū)周邊擴(kuò)散, 從而導(dǎo)致土壤重金屬污染。
1.2金屬礦山土壤重金屬污染的影響
土壤重金屬污染的影響主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：首先，淋溶作用。是指在降水的淋溶作用土壤中的重金屬向下滲透到深層土壤或地下水層。其次，被人或動物的吸入。由于受污染的土壤直接暴露在環(huán)境中，人或動物就會通過土壤顆粒物等形式直接或間接地吸入到體內(nèi)。從而損壞人或動物健康。最后，就是通過植物吸收利用進(jìn)入食物鏈，進(jìn)而對食物鏈上的生物產(chǎn)生毒害。
1.3金屬礦山土壤重金屬污染的特點(diǎn)
與其它污染形態(tài)有所不同的是, 金屬礦山含重金屬廢棄物種類繁多，并且土壤重金屬污染有其自身特點(diǎn)，對環(huán)境的危害方式和污染程度都不一樣，主要表現(xiàn)為:第一點(diǎn)，土壤重金屬污染往往要通過對土壤及農(nóng)作物樣品進(jìn)行監(jiān)測后才能確定，具有滯后性和隱蔽性。第二點(diǎn)，重金屬在土壤中不容易遷移、擴(kuò)散和稀釋，很容易在土壤中不斷積累而超標(biāo)，具有累積性。第三點(diǎn)，重金屬污染的自然降解是非常困難的, 積累在土壤中的重金屬很難靠稀釋作用和自凈作用來消除，具有難治理性和不可逆性。
1.4金屬礦山土壤重金屬污染的危害
土壤被污染后，大部分污染物質(zhì)能較長時間存在于土壤環(huán)境中,難以消除，易被人們所忽視。土壤重金屬污染的主要危害包括:首先，影響植物生長。土壤中的重金屬通過雨水淋溶作用向下滲透, 不僅會導(dǎo)致地下水的污染，還會被金屬礦山周圍的植物吸收，影響植物的生長發(fā)育。其次，危害人體健康。受污染的土壤直接暴露在環(huán)境中,為人或動物所吸收后，會嚴(yán)重危害人體健康。最后，降低土壤的生態(tài)功能。重金屬污染能明顯影響土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而降低土壤微生物量和活性細(xì)菌量，減少土壤系統(tǒng)中的生物多樣性, 從而影響土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。
2、金屬礦山土壤重金屬污染的治理途徑
2.1物理方法
物理修復(fù)是借助物理手段去除土壤中污染物的技術(shù)。分為熱力修復(fù)、蒸汽浸提修復(fù)等熱處理，及 電動力學(xué)修復(fù)、壓裂修復(fù)、穩(wěn)定化修復(fù)、物理分離修復(fù)工程措施法。一般情況下，熱處理法主要針對汞污染，效果比較明顯，但工程量較大，耗能較多，且易使土壤有機(jī)質(zhì)和土壤水遭到破壞。而工程措施是利用外來重金屬多富集在土壤表層的特性，去除受污染的表層土壤后，將下層土壤耕作活化或用未被污染活性土壤覆蓋，從而將耕作層土壤中的重金屬濃度降至臨界濃度以下。
2.2物理化學(xué)方法
物理化學(xué)方法通常分為三種：一種是電動修復(fù)法。這是一門新的經(jīng)濟(jì)型土壤修復(fù)技術(shù)，在不攪動土層的基礎(chǔ)上，在包含污染土壤的電解池兩側(cè)施加直流電壓形成電場梯度,土壤中的重金屬通過電遷移、電滲流或電泳的途徑被帶到位于電解池兩極的處理室中并通過進(jìn)一步的處理，從而實現(xiàn)污染土壤樣品的減污或清潔。一種是土壤淋洗法。是指利用有機(jī)或無機(jī)酸等淋洗液將土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移至液相中,再把富含重金屬的廢水進(jìn)一步回收處理。一種是玻璃化技術(shù)法。對某些特殊重金屬利用電極加熱將重金屬污染的土壤熔化，冷卻后形成比較穩(wěn)定的玻璃態(tài)物質(zhì)。
2.3化學(xué)方法
化學(xué)修復(fù)是利用加入到土壤中的化學(xué)修復(fù)劑石灰、 沸石、 鈣鎂磷肥等與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有效降低重金屬的水溶性、 擴(kuò)散性和生物有效性,促使土壤中的重金屬元素轉(zhuǎn)化為難溶物，從而使污染物被降解或毒性被去除或降低的修復(fù)技術(shù)。
2.4農(nóng)業(yè)方法
農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)是近幾年新興的修復(fù)技術(shù)，是因地制宜地調(diào)整一些耕作管理制度，在重金屬污染土壤中種植不進(jìn)入食物鏈的植物，選擇能降低土壤重金屬污染的化肥，或增施能夠固定重金屬的有機(jī)肥等措施來降低土壤重金屬污染，從而改變土壤中重金屬的活性，降低其生物有效性，減少重金屬從土壤向作物的轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到減輕其危害的目的。
2.5生物方法
污染土壤的生物修復(fù)分為植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)和動物修復(fù)技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)是指利用自然生長或遺傳工程培育的植物及其共存微生物體系，清除污染物的一種環(huán)境治理技術(shù)。微生物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中某些微生物的生物活性對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，把重金屬離子轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物，從而降低土壤中重金屬的毒性。動物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中某些動物能吸收重金屬的特性，在一定程度上降低污染土壤中重金屬含量。與其它治理重金屬污染的技術(shù)相比生物修復(fù)技術(shù)設(shè)施較簡便、投資較少、無二次污染，但是治理效率低。
3、今后的發(fā)展方向
在各種修復(fù)技術(shù)中，工程修復(fù)技術(shù)雖然效果好，但費(fèi)用昂貴，難以用于大規(guī)模污染土壤的改良，而且常常導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、生物活性下降和土壤肥力退化。而農(nóng)業(yè)措施雖然周期長，但只適用于輕度污染的土壤。生物修復(fù)費(fèi)用低廉，而且能帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益，還具有一定的生態(tài)效益，是一種較為理想的方法，但也存在著對土壤肥力、氣候、水分、鹽度等自然和人為條件要求嚴(yán)格、對一種或兩種重金屬選擇性修復(fù)等問題。植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興高效、綠色廉價的生物修復(fù)途徑，現(xiàn)已被科學(xué)界和政府部門認(rèn)可和選用，并逐步走向商業(yè)化。盡管存在上面這些難點(diǎn)， 重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興的環(huán)境友好型修復(fù)技術(shù)，在今后環(huán)境污染治理中有望發(fā)揮不可替代的作用。
4、結(jié)語
近年來，我國金屬礦業(yè)迅速發(fā)展，所造成的重金屬污染日益加劇，而現(xiàn)有的重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)很多雖然很多，但都有其局限性，難以達(dá)到預(yù)期效果，因此，還需要將多種修復(fù)技術(shù)科學(xué)地結(jié)合起來綜合應(yīng)用，取長補(bǔ)短，才能達(dá)到更好的效果。
一個地區(qū)長期進(jìn)行礦山開采、加工以及利用重金屬作為原料的工業(yè)發(fā)展，如不重視對重金屬污染物有效防治，重金屬污染物將在土壤、大氣、水中逐漸累積，從而形成重金屬污染。本文以南京市重金屬污染的產(chǎn)生、排放為例，對重金屬污染產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出治理污染的對策。
1.南京市重金屬污染物產(chǎn)生和排放現(xiàn)狀
南京市的重金屬污染主要來源于工業(yè)；南京市13個區(qū)縣中涉及重金屬污染物產(chǎn)排的企業(yè)數(shù)為82家；重金屬污染物排放主要通過廢水和廢氣排放。
涉重廢水排放總量為1075.24萬噸/年，廢水中各重金屬污染物排放量分別為汞（Hg）0.27kg/a、鎘（Cd）25.86kg/a、總鉻（Cr）449.24kg/a、六價鉻（Cr6+）361.14 kg/a、鉛（Pb）174.67kg/a、砷（As）2.81 kg/a、銅（Cu）698.03 kg/a、鎳（Ni）96.23kg/a；涉重廢氣排放總量為74591.10×104m3/a，廢氣中各重金屬污染物排放量分別為汞（Hg）0.032kg/a、鎘（Cd）52.66kg/a、鉻（Cr）28.85kg/a、鉛（Pb）150.68kg/a、砷（As）39.43kg/a。
含重金屬危險廢物產(chǎn)生量為4956.33t/a，其中綜合利用量為3123.67t/a，處置量為1706.06t/a，貯存量為126.6t/a，排放量為零。
2.南京市重金屬污染的主要原因
通過對南京市涉及重金屬污染的企業(yè)的調(diào)查分析，南京市重金屬污染的主要原因有以下幾個方面：
（1）企業(yè)規(guī)模以中小型為主，分布散亂
南京市涉重企業(yè)規(guī)模普遍偏小，分布散亂，遍布區(qū)縣各處，污染物未能全部穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，廢水、廢氣治理措施較傳統(tǒng)、簡單，很多企業(yè)大部分企業(yè)未能進(jìn)入工業(yè)園區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一管理，為環(huán)境監(jiān)管帶來了很大的不便，也為加快區(qū)域內(nèi)資源共享、信息公開化建設(shè)設(shè)置了障礙。
（2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理，發(fā)展方式粗放
近年來，南京市一直致力于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，目前正處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型期，仍有一部分高投入、高耗能、高污染的企業(yè)未被淘汰，特別是一些涉重的中小型企業(yè)，工藝落后，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面開展重金屬污染治理的難度又都比較大，即使企業(yè)關(guān)閉，重金屬累積的特性也會給企業(yè)所在區(qū)域帶來隱患。
（3）法規(guī)制度建設(shè)滯后，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)不健全
目前我國還沒有重金屬污染治理和土壤污染治理的專門法規(guī)，南京市主要按照現(xiàn)行的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中對重金屬的控制要求對涉重企業(yè)進(jìn)行管理；現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要針對污染源達(dá)標(biāo)排放提出，不涉及重金屬的累積效應(yīng)，關(guān)于人體健康的重金屬環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)不健全。
（4）基礎(chǔ)工作薄弱，相關(guān)技術(shù)欠缺
由于長期對重金屬污染忽視，重金屬的監(jiān)測、防治技術(shù)研究等基礎(chǔ)工作較為薄弱，南京市重金屬污染物整體排放情況和環(huán)境受污染程度尚未完全摸清，對重點(diǎn)防控企業(yè)、區(qū)域及污染隱患的危害程度掌握不夠。同時重金屬污染的科學(xué)研究、技術(shù)政策等還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于污染防治的迫切需求。
（5）污染隱蔽性強(qiáng)，治理周期長
重金屬元素化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，通過水、氣、固廢等多種途徑可以在環(huán)境中長期積累，并通過食物鏈逐級富集，最終進(jìn)入人體累積，使得留在人體的重金屬含量成倍放大，傳統(tǒng)的環(huán)境達(dá)標(biāo)觀念由于重金屬的富集特性失去效用，待累積到一定程度發(fā)生污染事件時大多已經(jīng)造成了極為嚴(yán)重的后果。一旦環(huán)境受到污染，需要比常規(guī)污染物治理更長的治理周期、更多的治理成本和更高的治理難度。
（6）環(huán)境監(jiān)管能力不足，監(jiān)管難度大
長期以來，南京市對重金屬污染重視力度不夠，各級環(huán)保管理仍主要針對常規(guī)污染物的管理，重金屬污染監(jiān)管措施不完善，特別是企業(yè)廢氣中重金屬污染的管理幾乎為空白；各級環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)均主要注重常規(guī)性污染物指標(biāo)監(jiān)測，重金屬監(jiān)測能力不足，缺乏高精確度重金屬檢測儀器。
3、重金屬污染防治對策
消除重金屬污染除了對污染進(jìn)行治理、對環(huán)境進(jìn)行修復(fù)外，更需要對可能出現(xiàn)的重金屬污染進(jìn)行預(yù)防，從根本上解決重金屬污染的問題。
（1）大力推行清潔生產(chǎn)審核，提升企業(yè)清潔生產(chǎn)水平
通過清潔生產(chǎn)審核，對企業(yè)的生產(chǎn)、產(chǎn)品或提供服務(wù)全過程的定性和定量分析，找出高物耗、高能耗、高污染的原因，有的放矢的提出對策、制定方案，從源頭減少和防止重金屬污染物的產(chǎn)生。對國內(nèi)外現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)、工藝進(jìn)行科研攻關(guān)，研究和開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、符合國內(nèi)重金屬行業(yè)發(fā)展要求的清潔生產(chǎn)核心技術(shù)和裝備。
（2）嚴(yán)格控制企業(yè)、區(qū)域內(nèi)部重金屬污染物排放
嚴(yán)格控制區(qū)域內(nèi)企業(yè)的重金屬廢氣排放，重金屬廢氣需進(jìn)行處理，排放口達(dá)標(biāo)率為100%；強(qiáng)化無組織廢氣收集、治理技術(shù)，在運(yùn)輸、生產(chǎn)的過程中減少無組織廢氣對環(huán)境的危害。區(qū)域嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》等有關(guān)法規(guī)，實現(xiàn)固廢的全面無害化處理。
（3）開展重金屬排放企業(yè)專項整治。
要結(jié)合環(huán)保專項行動，對涉及排放重金屬的企業(yè)進(jìn)行全面排查和整治，徹底解決工藝落后、污染嚴(yán)重的鉛酸蓄電池、鉛冶煉等企業(yè)的環(huán)境安全隱患，嚴(yán)厲懲治涉及重金屬的環(huán)境違法違規(guī)問題。對位于飲用水源保護(hù)區(qū)的企業(yè)一律停產(chǎn)關(guān)閉；對污染治理設(shè)施不正常運(yùn)行、長期超標(biāo)及超量排放的企業(yè)一律停產(chǎn)治理；對發(fā)現(xiàn)重大環(huán)境安全隱患的企業(yè)一律停產(chǎn)整改，整改不到位的堅決予以關(guān)閉。
（4）加快區(qū)域內(nèi)資源共享、信息公開化建設(shè)
通過信息交換中心的企業(yè)環(huán)境行為公開披露的功能，把建設(shè)項目審批程序、重金屬污染物排污費(fèi)繳納標(biāo)準(zhǔn)、資源型企業(yè)可持續(xù)發(fā)展準(zhǔn)備金制度、達(dá)不到環(huán)保要求的重金屬企業(yè)名單和來信來訪處理等信息全部向社會亮相公開，主動接受廣大公眾和社會各界監(jiān)督，督促企業(yè)保護(hù)環(huán)境。。
（5）加強(qiáng)政府行政干預(yù)、監(jiān)督管理
加強(qiáng)政府行政干預(yù)，建立健全環(huán)境執(zhí)法機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)和充實環(huán)境執(zhí)法力量，制定賠償和生態(tài)補(bǔ)償?shù)裙芾碚吆推渌s束性政策。實施環(huán)境保護(hù)目標(biāo)責(zé)任制，明確環(huán)境保護(hù)目標(biāo)的分管部門和分管領(lǐng)導(dǎo)，獎懲制度，并定期檢查與考核目標(biāo)落實情況；落實環(huán)境行政執(zhí)法責(zé)任制，規(guī)范環(huán)境執(zhí)法行為，加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法硬件水平；建立和落實崗位責(zé)任制及其考核要求。
（6）建設(shè)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險預(yù)防和應(yīng)急體系
區(qū)域必須建立統(tǒng)一的風(fēng)險防范組織管理機(jī)構(gòu)，根據(jù)《國家突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案》，制定區(qū)域重金屬環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案，建立環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急監(jiān)測和管理系統(tǒng)，制定園區(qū)安全、健康與環(huán)境風(fēng)險防范政策，初步建立區(qū)域安全與健康、風(fēng)險防范體系。開展社會風(fēng)險防范宣傳教
育，提高人們的風(fēng)險防范意思，要求區(qū)域內(nèi)企業(yè)對緊急事故能夠做出快速反應(yīng)，及時采取補(bǔ)救措施，減少環(huán)境危害和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。
（7）加速已污染區(qū)域修復(fù)治理工作
對已造成重金屬排放的重點(diǎn)區(qū)域，要重點(diǎn)抓好土壤污染本底調(diào)查，布設(shè)更密集的監(jiān)測位點(diǎn)，采樣分析重金屬污染現(xiàn)狀，針對各區(qū)域的污染程度和污染特征，制定詳細(xì)的區(qū)域重金屬污染修復(fù)治理計劃，并作為重金屬污染修復(fù)試點(diǎn)，選擇成熟的修復(fù)方案，進(jìn)行可行性研究，改善質(zhì)量，防范風(fēng)險。
（8）開展重金屬污染健康危害監(jiān)測與診療
建立和完善覆蓋全市的重金屬污染健康監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，建立重點(diǎn)防控區(qū)健康監(jiān)測和報告制度、敏感人群定期體檢制度，完善重金屬污染健康危害評價、人群健康體檢及診療和處置等工作規(guī)范。開展重金屬環(huán)境與健康危害的調(diào)查研究。定期對重點(diǎn)防控區(qū)域內(nèi)潛在風(fēng)險人群有計劃地進(jìn)行健康檢查，對可能發(fā)生的健康危害進(jìn)行預(yù)警，對需要治療的人群積極診療。
（9）對發(fā)生事故的區(qū)域?qū)嵭邢夼?/p>
重點(diǎn)防控區(qū)內(nèi)如發(fā)生涉重污染事故，需對肇事企業(yè)立即停產(chǎn)治理，情節(jié)嚴(yán)重則由地方政府責(zé)令關(guān)閉，對外環(huán)境造成的影響應(yīng)進(jìn)行評估，采取相應(yīng)措施，減輕或消除對外環(huán)境和人群造成的影響，在事故處理結(jié)束前對區(qū)域內(nèi)所有涉重項目實行區(qū)域限批。
4.總結(jié)
重金屬污染是一個長期累積而形成的，必須在重金屬污染產(chǎn)生之前進(jìn)行預(yù)防，對重金屬污染必須進(jìn)行源頭治理，從根本上解決重金屬污染問題。
參考文獻(xiàn)
[中圖分類號] P618.42 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-3-220-1
0前言
威寧縣的鉛鋅冶煉業(yè)歷史悠久，據(jù)《大方府志》記載：在唐朝五代就有鉛鋅冶煉業(yè)，在近現(xiàn)代，清末民國時期和1958年的時期都有鉛鋅冶煉業(yè)。威寧縣鉛鋅冶煉業(yè)發(fā)展較快、規(guī)模較大，污染最為嚴(yán)重的是上世紀(jì)末20年。威寧鉛鋅冶煉業(yè)以土法煉鋅為主，主要采用土制馬弗爐、馬槽爐、橫罐、小豎罐、六角爐等簡易土高爐進(jìn)行焙燒、簡易冷凝設(shè)施進(jìn)行收塵等落后方式煉鋅或氧化鋅制品。生產(chǎn)工藝主要是用煤與鋅礦按比例裝罐后經(jīng)燃煤加熱，在煤還原作用下產(chǎn)出粗鋅，資源、能源消耗消耗量大，鋅的回收率低，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)生的燃燒煙氣和還原煙氣直接排入大氣，廢渣隨意傾倒，對生態(tài)和環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞和影響。因此，為改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，減輕廢渣對環(huán)境的影響，為人民群眾創(chuàng)造一個良好的生產(chǎn)、生活環(huán)境，對該區(qū)域冶煉廢渣及時進(jìn)行污染治理迫在眉睫。
1鉛鋅廢渣重金屬的污染現(xiàn)狀及危害分析
1.1廢渣分布狀況
經(jīng)過對全縣煉鋅區(qū)廢渣堆放場點(diǎn)的初步了解，在近幾十年的土法煉鋅生產(chǎn)過程中未同步采取相應(yīng)的環(huán)保措施，廢渣亂堆亂放隨意傾倒。據(jù)原畢節(jié)地區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站調(diào)查，威寧縣煉鋅廢渣總量為432萬噸，主要分布在爐山鎮(zhèn)、東風(fēng)鎮(zhèn)、草海鎮(zhèn)、二塘鎮(zhèn)、鹽倉鎮(zhèn)、金鐘鎮(zhèn)等15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，廢渣總占地面積約4500畝，占地性質(zhì)為耕地26.0%，荒坡、溝谷、洼地50.2%，河道23.8%。其具體分布情況如下：
（1）沿公路兩側(cè)分布
煉鋅業(yè)大多沿交通發(fā)達(dá)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布，主要有威赫線的鹽倉鎮(zhèn)鹽倉村，威水線金鐘段草海鎮(zhèn)白馬村、鴨子塘村、金鐘鎮(zhèn)冒水井村，水煤線猴場鎮(zhèn)穿洞村、倮未村、發(fā)糾村等。
（2）沿荒坡、溝谷、洼地分布
二塘鎮(zhèn)的果花村（大紅山）、鐵營村（湖南坡）、中山村、金鐘鎮(zhèn)的格兜井，東風(fēng)鎮(zhèn)紅花嶺村、格書村。
（3）沿河道分布
主要是沿烏江水系三岔河上游支流大河分布。在爐山鎮(zhèn)的16個煉鋅村幾乎在爐山河兩側(cè)的溝谷，東風(fēng)鎮(zhèn)的拱橋村、黃泥村、竹林村、文明村在二塘河的支流拱橋小河上的支流拖倮河上。另外，羊街河兩岸也有鉛鋅廢渣的分布點(diǎn)。
1.2廢渣重金屬污染的危害
1.2.1對地表水、地下水水質(zhì)的影響
煉鋅廢渣堆受地表徑流及雨水的沖刷等作用，使煉鋅廢渣或其中的重金屬、懸浮物等進(jìn)入地表水，也有相當(dāng)數(shù)量的廢渣是直接倒入溝谷、河床污染地表水。大量的煉鋅廢渣堆積在河道，淤積、堵塞河道或造成河道改道，抬升了河床。這些廢渣及其中的重金屬、懸浮物等污染物進(jìn)入地表水后，造成的污染相當(dāng)嚴(yán)重，凡是在煉鋅集中區(qū)的地表水，其水質(zhì)基本都劣于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類，污染主要是以鉛、鋅、鎘為特征污染物，鉛的污染尤為突出。煉鋅廢渣堆受地表徑流及雨水的沖刷，從地表、溶洞滲透，將渣中的有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移到地下水中，從地下水的水質(zhì)監(jiān)測狀況來看，基本都劣于《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）Ⅲ類，特征污染物仍然是重金屬鉛、鎘、鋅。
1.2.2對土壤的影響
鉛鋅廢渣堆放區(qū)土壤污染是由煉鋅廢渣經(jīng)雨水和地表徑流的沖刷、淋溶，廢渣中的污染物滲入土壤，造成的土壤污染。土壤重金屬污染可影響農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的下降，并可通過食物鏈危害人類的健康，也可以導(dǎo)致大氣和水環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步惡化。
從以上幾方面的環(huán)境影響分析可以看出，鉛鋅廢渣對環(huán)境的污染是嚴(yán)重的，受污染的空氣、水和土壤直接危害到生活在渣場周圍農(nóng)民的身體健康和植物的生長。
2鉛鋅廢渣重金屬污染的防治對策
鉛鋅廢渣重金屬污染較難治理，這與它的特性是分不開的，同時也是它越來越受關(guān)注的原因，因此在治理重金屬污染時必須充分考慮到它的特性。鉛鋅渣中的重金屬（以鉛、鋅為主）通過雨水淋溶、空氣氧化以及微生物作用后進(jìn)入環(huán)境，對周圍土壤、水體和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。由于重金屬污染物屬于持久性污染物，具有長期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特點(diǎn)，無法從環(huán)境中徹底清除，只能改變其存在的位置或存在的形態(tài)。
針對威寧縣鉛鋅廢渣的堆存特點(diǎn)和廢渣重金屬污染的特征，我們主要是考慮對廢渣中的重金屬污染物采取穩(wěn)定固化的措施，實現(xiàn)鉛鋅渣的物理穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定和生態(tài)安全。鉛鋅渣（或鉛鋅尾礦）的堆積性質(zhì)與沙礫十分相似，具有比較好的滲水性能。鉛鋅廢渣中的重金屬主要包括鉛、鋅，此外還含有少量的汞和砷等。目前，國內(nèi)外常用的重金屬穩(wěn)定化藥劑主要包括無機(jī)藥劑和有機(jī)藥劑。無機(jī)藥劑類型主要包括硫化物、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽等等與重金屬反應(yīng)生成沉淀物質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)單獨(dú)使用均會出現(xiàn)各種問題，如硫化物的毒性和臭味、硫酸鹽沉淀的可溶性、碳酸鹽對pH值的要求以及磷酸鹽對汞穩(wěn)定化的無效等等。有機(jī)藥劑主要包括長鏈烷基胺和長鏈烷基硫，不溶于水，無法實現(xiàn)藥劑與鉛鋅渣的充分混合，而且價格昂貴，是無機(jī)藥劑價格的10倍以上。所以，我們主要將多種可溶性無機(jī)藥劑按照優(yōu)化比例組合而成，從而解決了各種藥劑單獨(dú)使用時可能產(chǎn)生的問題。
3結(jié)束語
威寧縣歷史煉鋅區(qū)的土地污染嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞，所以，清除當(dāng)?shù)氐耐恋刂亟饘傥廴疽彩且豁検制惹卸匾娜蝿?wù)。威寧縣煉鋅廢渣歷史遺留重金屬污染防治工程已列為貴州省煉鋅區(qū)生態(tài)恢復(fù)及環(huán)境治理的示范項目，是貴州省“十二五”環(huán)境規(guī)劃中污染治理的重點(diǎn)。項目是對煉鋅廢棄地的重金屬污染物進(jìn)行控制和植被恢復(fù)，是對被破壞的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建，可以彌補(bǔ)、充實和豐富當(dāng)?shù)卦械淖匀唤?，從而可以促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?、?jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。但由于威寧縣目前經(jīng)濟(jì)總量偏小，財政收入有限，建設(shè)資金籌措已成為制約該項目建設(shè)的一個主要因素。目前，威寧縣人民政府正在積極向國家和省市在該項目建設(shè)資金上爭取更大的支持。
中圖分類號 X53；X56 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）20-0247-02
蔬菜是人們生活中不可缺少的副食品，為人體提供所必需的多種維生素和礦物質(zhì)，城鎮(zhèn)化速度的加快及工業(yè)的迅速發(fā)展，使得環(huán)境污染問題日益加重，致使蔬菜中重金屬和農(nóng)藥殘留含量急劇增加，給人類健康造成了嚴(yán)重傷害。重金屬積累特點(diǎn)及其對環(huán)境的污染是目前蔬菜重金屬研究的重點(diǎn)。城市及其郊區(qū)是重金屬污染的重要區(qū)域，了解和掌握土壤和蔬菜重金屬的污染現(xiàn)狀，對指導(dǎo)當(dāng)前和以后蔬菜無公害化生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等方面具有重要指導(dǎo)意義。
1 杭州市土壤重金屬污染現(xiàn)狀
謝正苗等[1]調(diào)查杭州市4 個蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蔬菜基地土壤中重金屬的含量雖然未超過國家土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，符合無公害蔬菜的發(fā)展要求，但已超過其自然背景值。4個調(diào)查區(qū)中拱墅區(qū)土壤中重金屬含量大于其他3個區(qū)；江干區(qū)蔬菜基地土壤—蔬菜中重金屬的空間變異很大。老城區(qū)近50%的土壤屬于Ⅲ類以上，幾乎無Ⅰ類土壤，有些特色產(chǎn)品的種植土壤甚至存在一定的環(huán)境風(fēng)險[2]。城市土壤中的磁性物質(zhì)對重金屬有顯著的富集作用，杭州市土壤的磁性物質(zhì)含量分別是0.20%～2.75%（平均值0.75%），磁性物質(zhì)對重金屬的富集系數(shù)大小為Fe>Cr>Cu>Mn>Pb>Zn[3]。
郭軍玲等[4]研究發(fā)現(xiàn)杭州市蔣村土壤已受到Zn 的明顯污染，污染等級為輕污染，喬司和下沙土壤重金屬為高度累積，七堡和蔣村土壤重金屬達(dá)到嚴(yán)重累積程度。李 儀等[5]研究發(fā)現(xiàn)杭州市區(qū)表土Pb、Cd和Hg含量隨離城市距離增加而下降，土壤中重金屬Pb、Cd和Hg的積累主要與大氣沉降有關(guān)；同一區(qū)塊中茶園表土重金屬Cu和Zn含量明顯高于附近林地土壤，施肥等農(nóng)業(yè)措施對茶園土壤Cu和Zn的積累有較大的影響。
2 杭州市蔬菜重金屬污染情況
杭州市野外常見野生蔬菜鉛的超標(biāo)率達(dá)87.5%，鎘的超標(biāo)率為12.5%，銅和鋅無超標(biāo)現(xiàn)象[6]。小青菜和小白菜中Pb超標(biāo)，但Zn、Cu未超標(biāo)，其富集系數(shù)順序為Zn>Pb>Cu，且小青菜更易受重金屬污染，其重金屬含量均大于小白菜[1]。
宋明義等研究發(fā)現(xiàn)，根莖類蔬菜中Cd、Pb常超標(biāo)，葉菜類蔬菜中除Cd、Pb常超標(biāo)外，Hg也常超標(biāo)，豆類和茄果類情況相對較好，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。其中，半山附近蔬菜中Cd、Zn含量接近國家食品衛(wèi)生規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值，蔬菜和水稻中以Pb超標(biāo)情況較嚴(yán)重；江干區(qū)蔬菜基地的蔬菜重金屬污染也較為普遍，不同蔬菜品種中均有重金屬超標(biāo)現(xiàn)象[2]。王玉潔等[3]研究發(fā)現(xiàn)蔬菜的可食部位和非可食部位Pb含量均出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象，樣本超標(biāo)率達(dá)100%；但是4種蔬菜可食部位含Cu量和含Zn量均未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，部分蔬菜根系含Cu量和含Zn量卻出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。
3 蔬菜重金屬的吸收與富集規(guī)律
3.1 不同區(qū)域的差異性
北方地區(qū)蔬菜重金屬污染相對南方地區(qū)輕，南方地區(qū)污染形勢最為嚴(yán)峻的為Cd，這可能是由于南方土壤pH值低、有機(jī)質(zhì)含量等決定的重金屬存在形態(tài)、活性有關(guān)。由于土壤中Cd的化學(xué)活性最強(qiáng)，全國范圍內(nèi)Cd污染最為嚴(yán)重[7]。
重慶市小白菜中的As質(zhì)量比在南岸區(qū)菜市場中可達(dá)0.068 mg/kg，但在渝中區(qū)只有0.012 mg/kg，二者相差5.7倍；渝中區(qū)菜市場藕中Hg質(zhì)量比為0.189 1 mg/kg，但在北碚區(qū)菜市場中只有0.056 7 mg/kg，二者相差3.34倍[8]。
3.2 不同種類的差異性
基因型差異使得同一種蔬菜對重金屬元素的吸收、累積特點(diǎn)各不相同。此外，土壤粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、pH值等土壤環(huán)境條件都會導(dǎo)致蔬菜中重金屬含量差異[9]。
重金屬污染以鎘和鉛為主，根莖類和瓜果類較為突出；鎘污染最嚴(yán)重，排序為：根莖類、瓜果類、豆類、葉菜類；芋頭和蔥中鎘污染均超標(biāo)，最大超標(biāo)倍數(shù)分別達(dá)到1.9倍和5.1倍[10]。葉菜類蔬菜中鋅、銅、鉛平均含量均高于瓜豆類蔬菜，只有鎘的平均含量低于瓜豆類蔬菜[11]。不同種類和類型的蔬菜對重金屬的富集能力不同，Zn：葉菜類>瓜果類>根莖類；As：葉菜類>根莖類>瓜果類；Hg：根莖類>瓜果類>葉菜類[8]。
3.3 同種蔬菜對不同重金屬的吸收和富集差異性
蔬菜對Cu、Zn、Pb的相對富集能力基本一致，其富集系數(shù)順序為Pb>Cu>Zn[3]。同一種蔬菜吸收不同重金屬的能力不同，富集元素的規(guī)律是Cd>Zn、Cu>Pb、Hg、As、Cr。也有發(fā)現(xiàn)當(dāng)Zn、Cd、Cu混施時，Cd的存在促進(jìn)了大豆葉片中Zn的積累，而Cu的存在則使Zn和Cd的濃度降低[12]。
3.4 不同部位的差異性
重金屬在植株體內(nèi)各部位的分布狀況不同。一般在進(jìn)入器官積累多。菠菜Cd的積累量為葉片、根>莖，而Cd和Cu的積累量依次為葉片>根>莖桿，Pb的積累量則依次為根>莖>葉片；青菜葉片中的Cr、Cd、Pb、Cu等的含量均高于莖[12]。銅和鋅含量地下部要比地上部高，蒲公英地上部的銅和鎘含量明顯高于地下部，地上部分別是地下部的2.80倍和1.92倍；野三七地上部的鉛含量也比地下部高，是地下部的1.21倍；水芹地上部的鎘含量也高于地下部，是后者的1.53倍[6]。
4 評價方法
對重金屬污染評價方法有很多，主要以指數(shù)法最多，其中指數(shù)法分單項因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法。
某樣點(diǎn)蔬菜的污染程度單項污染指數(shù)Pi是根據(jù)蔬菜中污染物含量與相應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算，其計算式為Pi=Ci/Si。式中，Ci表示污染物實測值；Si表示污染物評價標(biāo)準(zhǔn)。Pi1 為污染。
綜合污染指數(shù)法主要考察高濃度污染物對環(huán)境質(zhì)量的影響，可以全面反映各污染物對土壤的不同作用。目前，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法在國內(nèi)應(yīng)用較為普遍。
5 參考文獻(xiàn)
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中圖分類號 X522 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）16-0224-01
白銀市地處黃河中上游，東大溝地區(qū)作為白銀市的主要工業(yè)區(qū)之一，流域內(nèi)分布著以資源開發(fā)、加工為主的有色金屬、化工行業(yè)企業(yè)，流域周邊企業(yè)排放廢水和廢渣中含有大量重金屬，重金屬具有高度遷移性，長期堆置不僅造成大量有價金屬流失，而且對土壤、地下水等周邊生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在污染威脅[1]。
1 東大溝污染現(xiàn)狀
1.1 水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀
東大溝流域多個斷面水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)均不能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978-1996）》中一級標(biāo)準(zhǔn)的要求。水質(zhì)偏酸，氟化物含量超標(biāo)，上游Zn、Cd的污染較為突出，下游COD、Cu、As污染顯著。
1.2 土壤質(zhì)量現(xiàn)狀
東大溝上游有色金屬加工企業(yè)重金屬粉塵、尾水、廢渣排放，導(dǎo)致河岸兩側(cè)土壤中重金屬嚴(yán)重超標(biāo)，土壤中重金屬主要富集在地表以下0～20 cm，部分區(qū)域污染深度達(dá)到50 cm，土壤污染現(xiàn)狀呈現(xiàn)以Zn為主的多種重金屬復(fù)合污染現(xiàn)象。
1.3 底泥質(zhì)量現(xiàn)狀
底泥的污染來源于有色金屬加工企業(yè)冶煉廢渣堆放以及含重金屬廢水排放，通過對底泥樣品的采樣調(diào)查，底泥中重金屬As、Pb、Cu、Zn的含量最高值均高于加拿大制訂的NOAA標(biāo)準(zhǔn)，Pb、Zn 2種重金屬的最大峰值分別出現(xiàn)于20、80 cm，而Cu的最大峰值則出現(xiàn)于40、80 cm，As的最大峰值出現(xiàn)于80 cm。
2 治理工藝及技術(shù)可行性
重金屬污染河道治理工程主體工藝包括廢渣及表層污染底泥異位貯存，表層污染底泥重金屬固化/穩(wěn)定化修復(fù)工程以及重金屬污染植物修復(fù)[2-3]。
2.1 廢渣及表層污染底泥異位貯存
2.1.1 治理工藝。由于河道自身情況較為復(fù)雜，底泥的深度也難以在抽樣調(diào)查中完全體現(xiàn)，根據(jù)已有的調(diào)查數(shù)據(jù)，研究區(qū)域河道底泥挖掘深度擬定為50～120 cm，具體的挖掘情況應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場挖據(jù)底泥的顏色等進(jìn)行定性判斷，并且在挖掘過程中對50 cm深度的底泥進(jìn)行再次取樣分析，如果效果仍不能達(dá)標(biāo)，需要繼續(xù)向下挖掘，具體深度視分析結(jié)果而定。
河道疏浚的目的是對污染底泥沉積層采用工程措施，最大限度地將儲積在該層中的污染物質(zhì)移出，改善水生態(tài)循環(huán)，遏制自然水體退化。該次治理區(qū)域大部分底泥含水量較低，為了不增加底泥的水力負(fù)荷以及廢水處理強(qiáng)度，采用機(jī)械疏浚的方式，底泥自然蒸發(fā)脫水干化與廢渣密閉運(yùn)至棄渣場妥善處置。
2.1.2 技術(shù)可行性。含Cu、Pb、Zn、As等重金屬的廢渣、底泥及土壤均未列入《國家危險廢物名錄》。根據(jù)對研究區(qū)域廢渣及表層污染底泥的重金屬濃度監(jiān)測，pH值均在6～9，未超出《危險廢棄物鑒別標(biāo)準(zhǔn)——浸出毒性鑒別（GB5085.3-2007）》中要求的pH值范圍，屬于一般工業(yè)固廢。采用異位貯存方式是一種最為經(jīng)濟(jì)、適宜處理大量工業(yè)廢渣且不受工業(yè)廢渣種類限制的處理方式。
2.2 表層污染底泥重金屬固化/穩(wěn)定化修復(fù)
2.2.1 治理工藝。通過采樣分析，選取含As、Zn、Cu、Pb等重金屬離子污染程度均嚴(yán)重區(qū)域底泥進(jìn)行固化/穩(wěn)定化修復(fù)，由于底泥中含有As、Zn、Cu、Pb等多種重金屬離子，且所含各種重金屬離子的種類和含量存在不穩(wěn)定性，為確保固化/穩(wěn)定化處理達(dá)標(biāo)，需要根據(jù)污染元素和污染濃度來選取藥劑。
針對Zn、Cu、Pb的固化，通過加入天然礦物質(zhì)混合藥劑，經(jīng)氧化還原反應(yīng)、礦化作用、分子鍵合反應(yīng)和共沉淀反應(yīng)將交換態(tài)重金屬離子轉(zhuǎn)化為重金屬的單質(zhì)、硅鋁酸鹽、硅酸鹽和多金屬羥基沉淀物等自然環(huán)境中極穩(wěn)定的物質(zhì)，防止其被植物的根系所吸收；針對As的固化，采樣鐵錳復(fù)合氧化物，經(jīng)吸附、氧化作用，實現(xiàn)重金屬污染底泥的固定化修復(fù)。
2.2.2 技術(shù)可行性。固化/穩(wěn)定化是向污染底泥、土壤或廢渣中投加固化/穩(wěn)定化制劑，改變土壤的酸堿性、氧化還原條件或離子構(gòu)成情況，進(jìn)而對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用產(chǎn)生影響的穩(wěn)定化技術(shù)，實現(xiàn)重金屬污染土壤的修復(fù)。采用該工藝處理后底泥中重金屬的浸出濃度低于一般工業(yè)固廢的入場標(biāo)準(zhǔn)，滿足Pb浸出毒性低于5 mg/L、Cu浸出毒性低于75 mg/L、Zn浸出毒性低于75 mg/L、As浸出毒性低于2.5 mg/L的要求。
2.3 重金屬污染植物修復(fù)
2.3.1 治理工藝。在清除廢渣和淺層底泥后回填基質(zhì)土種植重金屬超富集植物，對剩余底泥和部分河岸進(jìn)行植物修復(fù)。普通植物體內(nèi)Pb含量一般不超過5 mg/kg，Cu的正常含量為5～20 mg/kg，過量重金屬對普通植物有很大的毒性，在Zn、Pb、Cu復(fù)合污染土壤中，種植普通植物很難達(dá)到從污染土壤中快速清除Zn、Pb、Cu復(fù)合污染物目的。因此，需要選擇對重金屬有較強(qiáng)耐受及吸收能力的植物作為首選修復(fù)物種，并且超富集植物必須適應(yīng)白銀市當(dāng)?shù)貧夂?，能夠在?dāng)?shù)睾芎玫厣L，才能保證較好的修復(fù)效果[4]。根據(jù)白銀市當(dāng)?shù)赝临|(zhì)情況及需修復(fù)的土壤現(xiàn)狀，選取的修復(fù)植物為枸杞、紅柳、沙棗、國槐、火炬、垂柳、土荊芥、披堿草、蘆葦、紫花苜蓿等。
研究發(fā)現(xiàn)，禾本科多年生草本植物披堿草具有修復(fù)Pb污染土壤的潛力，狗尾草等對As有一定累積效果，且生物量大，為適宜的土壤重金屬污染修復(fù)植物。紫花苜蓿等牧草對Pb等有較強(qiáng)的富集能力，是土壤Pb污染的理想修復(fù)植物，且擁有強(qiáng)大的根系和頑強(qiáng)的生命力，兼具水土保持效果，可用于干旱地區(qū)重金屬污染的修復(fù)。灌木燈心草中的Pb含量測定符合Pb超富集植物，地上部分Pb富集量大于1 000 mg/kg的臨界標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1，在重金屬污染土壤修復(fù)方面具有潛在的應(yīng)用價值。上述植物均為當(dāng)?shù)爻Ｒ娢锓N，可以很好地適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，確保生長，同時對重金屬具有一定的修復(fù)效果。
2.3.2 技術(shù)方案可行性。植物修復(fù)技術(shù)是利用植物來轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化污染物，通過植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用達(dá)到土壤修復(fù)目的的方法，是一種成熟且發(fā)展迅速的清除環(huán)境污染的綠色技術(shù)[5]。該項目建設(shè)區(qū)表層50～120 cm表層污染底泥、廢渣經(jīng)處理后，剩余底泥仍具有不同程度的污染，需種植適應(yīng)在當(dāng)?shù)厣L的重金屬超富集植物，以達(dá)到較好的治理效果。植物修復(fù)技術(shù)成本低廉，能增加土壤有機(jī)質(zhì)肥力，且環(huán)境擾動小，大面積處理易為公眾所接受，并有很好的綠化作用。
3 結(jié)語
由于長期遭受重金屬毒害作用，東大溝河道生態(tài)功能已經(jīng)完全喪失。針對東大溝典型重金屬復(fù)合污染問題及生態(tài)脆弱的現(xiàn)狀，采用異位貯存、固化/穩(wěn)定化修復(fù)以及植物修復(fù)等重金屬治理技術(shù)對區(qū)域內(nèi)的底泥、廢渣等介質(zhì)進(jìn)行無害化處理與處置，并建立重金屬污染土壤植物修復(fù)示范區(qū)，可實現(xiàn)河道生態(tài)恢復(fù)和景觀重建，初步恢復(fù)遭到重金屬污染脅迫的東大溝河道生境。
4 參考文獻(xiàn)
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