2018全国数学建模之土壤重金属污染及其化学形态特征

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1、实用标准文案 土壤重金属污染及其化学形态特征2009年第1期（总第122期）陈宝才，罗建中，关红安，欧阳勇(广东工业大学环境科学与工程学院，广州　510006) 【摘　要】　土壤重金属污染问题已成为环境和土壤科学研究的热点问题。着重阐述了土壤中重金属污染的工业、农业和交通运输三个方面的主要来源，介绍土壤中重金属污染的化学形态及其污染特征，并就这一领域今后的研究方向进行了总结。【关键词】　土壤；重金属污染；化学形态土壤重金属污染是指由人类活动使重金属在土壤中的累积量，明显高于土壤环境背景值，致使土壤环境质量下降和生态恶化的现象。土壤重金属污染可以影响农作物产量和质

2、量，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。1土壤重金属污染产生的来源土壤中重金属元素主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。在自然因素中，成土母质和成土过程对土壤重金属含量的影响很大[1]。在各种人为因素中，重金属对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气中重金属的扩散、沉降、累积，含重金属废水灌溉农田，以及含重金属农药、磷肥的大量施用[2]。外来重金属多富集在土壤的表层。土壤中重金属污染来源是多方面的，左倬等[3]在对上海城市各绿地类型的土壤进行研究，绿地土壤Cu、zn、Pb、Cd的平均浓度分别为：39.84±17．37mg·kg-1，

3、157.0±581．9lmg·kg-1，41．33±23．14mg·kg-1，0.3425±0.1420±，居住区、公园、学校、路旁绿地、废弃地的内梅罗综合重金属污染指数分别为：2.4、2.8、2.6、1.9和1.5；同时还表明，不同绿地类型中土壤有其不同的污染方式：学校样地土壤重金属污染主要来自于交通因素，路旁绿化样地土壤的重金属来自于交通、客土等多方面因素共同作用，废弃地样地、公园样地和居住区样地土壤重金属污染则可能分别来自于固体废弃物、农林业活动和多种人类日常活动的共同作用。1.1工矿企业对重金属积累的影响精彩文档实用标准文案工矿企业广泛使用重金属元素，将

4、未经严格处理的废水直接排放，使得它们周围的土壤容易富集高含量的有毒重金属[4]。企业排放的烟尘、废气中也含有重金属，并最终通过自然沉降和雨淋沉降进入土壤[5，6]。矿业和工业固体废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗等，重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散，固体废弃物也可通过风的传播使污染范围扩大。1.2农业生产活动影响下的土壤重金属污染农业生产，尤其是近代农业生产过程中含重金属的化肥、有机肥、城市废弃物和农药的不合理施用以及污水灌溉等，都可以导致土壤中重金属的污染。重金属元素是肥料中报道最多的污染物质，化肥中品位较差的过磷酸钙和磷矿粉中含有微

5、量的As、Cd重金属元素[7]。与传统的有机肥肥源相比，当前有机肥肥源大多来源于集约化的养殖场，大多使用饲料添加剂。据报道，目前的饲料添加剂中常含有高含量的Cu和Zn[8]，这使得有机肥料中的Cu、Zn含量也明显增加并随着肥料施入农田。许多农用化学品如Cu制剂，含Hg、As的制剂使用后也会使土壤遭受污染。利用污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分，中国自上世纪60年代至今，污水灌溉面积迅速扩大，以北方旱作地区污水灌溉最为普遍，约占全国污水灌溉面积的90%以上，污水灌溉导致土壤重金属Hg、Cd、As、Cu等含量的增加。此外，农业生产中的畜禽养殖业也是一个不可忽视

6、的重要方面。随着规模养殖业的发展，其对周围土壤的污染也越来越严重，其原因是使用的配方饲料中往往添加适当比例的重金属元素，饲料本身也存在被污染的问题，饲料中过量的重金属元素通过所饲养动物排泄到土壤或水域中，或通过有机肥的形式施入农田。1.3交通运输对土壤重金属污染的影响道路两侧土壤中的污染物主要来自汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘的沉降，而污染元素则主要为Pb、Cu、Zn等元素[9]。它们一般以道路为中心成条带状分布，强度因距离公路、铁路、城市以及交通量的大小有明显的差异。FAKAYODE和OWOLABI[10]研究了尼日利亚不同交通密

7、度公路边表层土壤中Pb、Cd、Cu、Ni和Zn的分布，结果表明，重金属含量在车流密度大的公路两侧土壤中要高于车流密度小的公路两侧土壤，且随着距公路距离的增大，重金属含量快速降低，到距公路50m左右的地方，重金属含量基本降低到背景值水平。2土壤中重金属的化学形态重金属进入土壤后，与土壤中的矿物质(主要是粘土矿物和硅酸盐矿物)、有机物(主要是植物生理代谢的产物，如腐植酸等)精彩文档实用标准文案及微生物发生吸附、络合和矿化作用，伴随着能量的变化，导致重金属元素的赋存形式的改变以及时空迁移变化。从土壤物理化学角度来看，土壤中不同形态的重金属处于各自不同的能量状态，它们在

8、适当的环境条件下是可以相