前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的土壤重金属污染危害主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
土壤重金傥廴炯次人类在生产生活等社会活动中使得重金属进入土壤的行为,使得土壤中的重金属含量超标,进而导致危害生态环境。一般土壤重金属污染中重金属的种类主要有砷、锰、铬、铜、镉等,通常为多种重金属的复合污染情况。一旦土壤出现了重金属污染情况则会严重影响农作物的生长与收获,导致农作物产量减少、质量下降,严重者会危害人类健康。另外,土壤重金属还会对大气环境、水资源造成污染,影响范围十分广泛。因此,土壤重金属污染已经成为了世界各国重视的重大环保课题。
土壤重金属的来源包括以下几个方面:第一,在矿产开发过程中和冶炼过程中,由于矿区没有安设完善的环保治理装置,大量冶炼矿产废物直接抛弃户外,从而导致土壤出现重金属污染;第二,化肥农药的过度使用导致土壤出现重金属污染,重金属含量较多的磷肥、农药会导致土壤胶质结构改变,营养成分降低;第三,农作物肥料添加剂中含有大量的铜、锌,金属元素会伴随着肥料一同进入土壤,从而导致土壤出现重金属污染。
二、土壤重金属污染的修复技术
(一)生物修复技术
常见的生物修复技术有植物修复技术、动物修复技术等。植物修复技术主要是针对土壤重金属污染进行植物降解处理、植物挥发处理等,不同的处理方式拥有不同的处理机制。其中,植物降解主要是让重金属进入植物内部,通过植物生长机体演化过程转变重金属离子形态,从而降低其危害性。植物根系钝化是植物根系中的有机酸、多肽等物质与重金属离子融合,从而缓解重金属的移动性,降低重金属通过地下水或空气对土壤造成进一步污染的分析。并且,植物中富有的金属硫蛋白含有半胱氦酸,其能够与重金属结合形成无毒的络合物质,以改变重金属的离子形态。动物修复技术即为利用土壤动物经过吸收、分解等形式来转变土壤理化性质,丰富土壤肥力,使得植物与微生物在土壤中的生长,进而产生修复土壤重金属污染的作用。动物修复技术通常都是将土壤动物包括线虫、虹蝴饲养在受到重金属污染的土壤当中。
(二)化学修复技术
常见的化学修复技术有电力修复技术、土壤淋洗技术等。电力修复技术,其原理即为在土壤中插入电极,给土壤通电,从而使得土壤中存在的重金属物质能够在电力的作用下形成氧化还原反应,并且在迁移的作用下达到电极的阴极,进而实现去除土壤污染物的目的。电动修复技术在去除土壤重金属污染的过程中拥有能源消耗低、后续处理便捷、不会导致二次污染等优势,但是该技术仅仅适合在面积较小的土壤污染区域中应用,对于大面积的被污染土壤在技术可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技术就是通过使用淋洗药剂来去除土壤中的重金属物质。此技术适用于大面积、污染程度严重的土壤,特别是在土质为轻质土与砂质土的土壤处理中效果更优。
(三)物理修复技术
常见的物理修复技术有改土技术、玻璃化技术等。改土技术包括客土、深耕翻土等方式。通常来说,土壤重金属污染一般都附着在土壤表层,而客土法则是将大量干净无污染的土壤与被污染的土壤相混合,以尽量降低土壤污染物的浓度,并且减少重金属污染物与土壤植物根系的直接接触,从而实现降低土壤重金属对植物的损伤。深耕翻土法则是将土壤进行深耕翻覆,让位于土壤表面的重金属能够在土壤中扩散,从而综合降低土壤中重金属的整体浓度。虽然改土技术是一种有效的土壤重金属污染修复技术,但是在实施过程中需要投入较大的人力物力,经济效益不佳,无法从本质上去除重金属,是一种非理想的修复技术。玻璃化技术,即为把重金属污染的土壤放置在高温下进行玻璃化处理,在完成处理温度下降冷却后变成坚硬的玻璃体物质,土壤中的重金属完成固定处理,将其从土壤中清除即可。经过玻璃化处理技术后,土壤中的重金属物质将会始终处于稳定状态,重金属将会被永久固定。
三、结语
[关键词] 农田土壤 重金属污染 现状 方法
[中图分类号] S158.4 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2013)09-0037-02
土壤是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成的。土壤和母质层的区别表现在形态、物理特性、化学特性以及矿物学特性等方面。由于地壳、大气和生物圈的相互作用,土层由矿物和有机物混合组成。疏松的土壤微粒组合起来,形成充满间隙的土壤形式。相对密度在4.5g/cm3以上的金属称作重金属。土壤中的重金属累积后对人体的危害相当大,能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症(如肝癌、胃癌、肠癌和畸形儿)等。
一、土壤重金属污染的定义
土壤重金属污染是指由于人类活动,土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值,过量沉积而引发的问题统称为土壤重金属污染。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调,此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不为微生物降解,通过食物链进入人体后,潜在危害极大。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库,废石和尾矿随意堆放,致使尾矿中富含难溶解的重金属进入土壤,加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统,造成严重的土壤重金属污染[1]。
二、重金属污染物的来源
污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自于固体废物,如乱扔旧电池、电子线路板;工业选矿垃圾等的堆集;含重金属的废水未达标排放,被污染地下或地表水径流、渗透;重金属粉尘的沉降等。如汞主要来自含汞废水,镉、铅主要来自冶炼排放和汽车废气沉降,砷则来源于杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。
三、土壤重金属污染的特点
1.隐蔽性和滞后性
大气污染、水体污染和废弃物污染等一般通过感官就能发现,而农田土重金属污染往往要通过对土壤样品的分析化验、对农作物残留检测,甚至通过研究人畜健康状况后才能确定。因此农田土重金属污染从产生到问题出现通常会经过较长的时间,并具有一定的隐蔽性。
2.不可逆性和难治理性
如果大气和水体受到了污染,切断污染源后通过稀释作用和自净化作用也可能会使污染问题逆转。但是累积在农田土中的难降解重金属则很难靠稀释作用和自净化作用来加以消除。某些被重金属污染的土壤可能需要 100~200年的时间才能恢复原状。因此土壤重金属污染一旦发生后通常很难治理,而且其治理成本比较高、治理周期也比较长。
3.表聚性
农田土中的重金属污染物大部分残留于土壤耕层中,很少向土壤下层移动。这是由于土壤中存在有机胶体、无机胶体和有机-无机复合胶体,它们对重金属有较强的吸附能力和螯合能力,这就限制了重金属在土壤中的迁移。因此农田土中的重金属污染物很少向土壤下层移动,大部分残留在土壤耕层,这就导致农作物污染,进而危害人类的健康。
四、我国土壤重金属污染现状
我国的土壤重金属污染物主要来源于污水灌溉、工业废渣和城市垃圾等。污水中占有较大比例的工业废水的成分比较复杂,不同程度地含有微生物难以降解的多种重金属,是土壤重金属污染物的主要来源。
目前我国因农药和重金属污染的土壤面积已经达到上千万公顷,污染的耕地约有一千万公顷,占耕地总面积的10%以上。全国每年受重金属污染的粮食高达l200万吨,因重金属污染而导致的粮食减产高达1000多万吨,经济损失至少有200亿元。华南有的地区接近50%的农田遭受镉、砷、汞等重金属污染;广州近郊因为污水灌溉而污染的农田有2700公顷,因使用污泥造成1000多公顷的土壤被污染;上海的农田耕层土壤汞、镉含量增加了50%;天津市近郊因污水灌溉而导致超过两万公顷农田受重金属污染。国内蔬菜重金属污染的调查结果显示,我国菜地土壤重金属污染形势严峻,珠三角地区接近40%菜地重金属含量超标,其中10%属“严重”超标;重庆市的蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞,近郊蔬菜基地的土壤重金属汞和镉出现超标情况,超标率分别为6.7%和36.7%;广州市的蔬菜地铅污染最为普遍,砷污染次之[2]。
五、土壤重金属污染的危害
重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的方式净化,使有害性降低或解除。而重金属具有富集性,很难在环境中降解。即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性,使动植物中毒,甚至死亡。金属有机化合物(如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等)比相应的金属无机化合物毒性要强得多;可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大;六价铬比三价铬毒性要大等。
重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中富集,如果超过人体所能耐受的限度,会造成人体急性中毒、慢性中毒等,对人体会造成很大的危害。有关专家指出,重金属对土壤的污染具有不可逆转性,已受污染土壤没有治理价值,只能调整种植品种来加以回避。
六、重金属污染土壤的修复
土壤被污染后,为了避免其对植物的生长和通过食物链对人类造成危害,需要将其从土壤中清除掉。重金属污染土壤的修复技术主要有两种,一是改变重金属元素在土壤中的存在形式,使其由活化态转变为稳定态;二是从土壤中去除重金属元素,使土壤中重金属元素的浓度接近或达到背景含量的水平[3,4]。当前采用的治理方法主要有以下三种:
1.工程治理
即用物理(机械)原理治理重金属污染的土壤,主要有热处理技术、淋滤法、洗土法以及深翻法;
2.生物修复
即针对土壤中的重金属具有生物迁移这一特点而提出的一项净化措施,即利用某种特殊的植物、动物或者微生物能吸收土壤中的重金属污染物从而达到净化的目的;
3.改良剂
即投入各种土壤的改良剂,主要用于调节酸碱度和化学组分,使重金属能够以生物有效性低,毒害程度弱的形式存在。
国内对于土壤污染的治理已有过不少探索,从治理的手段上可以分为物理、化学和生物措施。物理和化学措施主要采用直接换土法、电化法、稳定固化法等方式。但物理和化学措施只适用于有限时空的土壤治理,大规模采用该方式成本太高,也不便于实施。而生物措施则主要利用动物、植物、微生物的生物作用,所用设施相对简单,成本低廉,更适合大规模应用。传统的植物修复技术是利用重金属超富集植物(多为草本植物)的种植吸收土壤内的重金属元素,但在实际应用中存在较大限制,且需要每年进行种植和收割,增加了土壤修复的成本。所以,寻找和培育重金属高富集能力的木本植物成为一个亟待解决的问题。
七、结束语
土壤重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、难被生物降解等主要特点,并可能通过食物链不断地在生物体内富集,甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物,对食物链中某些生物产生毒害,或最终在人体内积累而危害健康。为了预防土壤重金属污染,我们应当树立环保意识,充分认识其危害性,从小事做起,在根本上去除污染来源,杜绝废水、废气的任意排放,及时处理城乡垃圾,不滥用化肥农药。如何恢复重金属污染地区的本来面目也是一个长期性的课题,需要我们不断努力作进一步的探讨。
参考文献
[1]孙铁珩, 李培军, 周启星等. 土壤污染形成机理与修复技术, 北京, 科学出版社, 2005.
[2]周建利, 陈同斌. 我国城郊菜地土壤和蔬菜重金属污染研究现状与展望, 湖北农学院学报, 2002,22(5):476-480.
[3]董丙锋. 土壤环境质量及其演变的影响因素污染防治技术, 2007, 2: 53-55.
【关键词】化工行业;水体及土壤污染;重金属污染
随着化学工业的飞速发展,人们对金属矿产品的需求也呈现日益增长的趋势。小到餐厅厨房的炊具以及珠宝首饰,大到核工业的核能物质。而由金属污染引发的环境问题日趋严重,其对生态系统中水体及土壤的破坏基本上难以修复,并且人为的改造和维护也很难进行。尤其是前段时间的“牛奶河”事件再一次为我们敲响了环境保护的警钟以及让我们清楚地看到化工行业引起的水体及土壤重金属污染的现状和不争的事实。
一、重金属污染的种类及来源
所谓重金属污染,是指由重金属及其化合物引起的环境污染。尤其是由化工行业引起的水体及土壤重金属污染具有永久性以及明显的累积效应。如下图为重金属在水体及土壤中的迁移转化机理[1]。
1.1 水重金属污染
重金属在水体中积累到一定的限度就会对水体-水生植物-水生动物系统产生严重危害,并可能通过食物链直接或间接地影响到人类的自身健康[2]。对水质产生污染的重金属主要有Cd、Pb、As、Hg、Cr和Co等。其中以Hg的毒性最大,Cd次之。此外,As由于其毒性可将其归为重金属污染。
1.2 土壤重金属污染
土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象[1]。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As,以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。
1.3 重金属污染的来源
重金属的污染主要来源化学工业污染,污染源主要有冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业排放的“三废”等以及民用固体废弃物不合理填埋堆放和大量化肥、农药的施用,使得各种重金属污染物以单质或离子形态进入水体、土壤以及人体[2]。
二、重金属污染的防治措施
2.1水体重金属污染的防治对策
2.1.1 控制水体重金属污染源
控制重金属污染源,预防水体的污染。一方面要加强水资源的管理力度;另一方面要严格控制各种污水的排放源头以及监督、管理和控制有关工业部门和改革其生产工艺[3]。
2.1.2 水体重金属污染的工程治理
目前常用的治理水体重金属污染的工程工程措施主要有三类,即物理处理法、化学处理法及生物处理法[3]。
2.1.2.1 物理和化学方法
物理和化学方法属于传统处理重金属污染水体的的措施,包括沉淀法、螯合树脂法、高分子捕集剂法、天然沸石吸附法、膜技术、活性炭吸附工艺以及离子交换法等[4]。物理和化学方法具有净化效率高、周期较短等优点;但存在选择性小、流程长、操作麻烦以及处理费用高等缺点。
2.1.2.2 生物处理法
生物处理法相对常规水处理法有投资小、成本低以及工艺简单等优点而得到广泛应用。国外,Groudeva等[5](2001) 对用生物修复水体的重金属污染作了最新的综述。总之,水体有害重金属的生物修复技术有着广泛、低廉的原材料及很好的前景。
2.2 土壤重金属污染的防治对策
土壤受重金属污染后,蓄积在土壤中的有害重金属能迁移到水、空气和植物中难以消除[6]。因此,土壤受重金属污染应以“预防为主”。
2.2.1 综合防护措施
控制和消除土壤的重金属污染源,同时采取消除土壤中的重金属污染物或控制重金属污染物迁移转化的措施,使其不能进入食物链[6]。
2.2.2 生物防治
土壤污染物质可通过生物降解或植物吸收而净化土壤。如羊齿铁角蕨植物对土壤中Cd的吸收率可达10%,多年可使土壤Cd含量降低50% [7]。
2.2.3 施加抑制剂
土壤施加某种抑制剂,可改变重金属在土壤中的迁移转化,减少作物吸收,如使用石灰可增加土壤PH,使Cu、Zn、Hg、Cd等金属或氢氧化物沉淀。研究表明,施用石灰后稻米含Cd量可降低30%[6]。
三、结论
随着水体及土壤重金属污染的日益严重化以及重金属污染物进入生态系统后造成难以修复的危害,其正越来越为人们所了解和重视。目前重金属污染的治理方法以物理化学方法为主,生物修复技术作为经济、高效和环保的治理技术在治理和防治重金属污染方面将发挥更大作用。新型高效的水体及土壤重金属污染防治措施有待优化及创新。
【参考文献】
[1]孙铁珩,周启星,李培军,等.污染生态学[M].北京:科学出版社,2001.
[2]邓志瑞,余瑞云,余采薇,等.重金属污染与人体健康[J].环境保护,1991(12):26-27.
[3]贾燕,.重金属废水处理技术的概况及前景展望[J].中国西部科技(学术版),2007 (4):10-13.
[4]张剑波,冯金敏.离子吸附技术在废水处理中的应用和发展[J].环境污染治理技术与设备,2000(1):46-51.
[5]Groudeva, Guthrie EA, Walton BT. Bioremediationin the rhizosphere[J]. Environ Sci Thechnol,1993,27:2630-2636.
铅是文献记载最多的毒性重金属,其污染可直接影响人类健康,而儿童尤其对铅污染敏感。镉的毒性较大,被镉污染的空气和食物对人体危害严重,被人体吸收后可积存于肝或肾脏造成危害,尤以对肾脏损害最为明显。人们对一些化工产品如油漆中的铅污染风险已有比较清楚的了解和认识,但随着工业化和城镇化的发展,铅、镉等重金属污染可以从大气、水、土壤和农产品等多个渠道进入到食物链中,为人类健康带来潜在的危害。
小麦生产重金属污染源
小麦是重要的粮食作物,中国小麦常年播种面积在2400 万公顷左右,总产量1亿公斤左右,小麦的生产与国家粮食和食品安全及人民健康息息相关。从总体情况来看,中国小麦生产受到重金属污染的比例非常小,仅在局部地区检测到铅、镉等重金属超标的现象。但有越来越多的研究表明,小麦铅、镉等重金属污染已经呈现出范围逐渐扩大、并逐年加重的趋势,必须引起足够的重视。
中国小麦生产重金属污染的来源主要有以下几个方面:1.大气和土壤污染。工业排放是中国重金属污染的主要来源(Cheng,2003)。在工业发达的地区镉、铅等重金属污染要远远高于偏远的乡村。煤、油等能源的燃烧、汽车尾气排放和垃圾废弃物的焚化使重金属污染排放到大气中,并逐渐沉降到土壤中,在大中型城市周围的农田受到了日益增多的重金属污染威胁。此外,许多研究表明,公路两侧的农田均受到不同程度的重金属污染,而以高速公路两侧250米范围内铅污染最为严重。小麦是中国北方的主要作物,生长周期长(每年的10月至翌年的6月),城市周边和公路两侧的小麦极易通过叶片吸收空气中的铅等重金属,在小麦的叶片、茎杆、根系和籽粒中积累。对江苏省典型区地震带农田土壤和小麦中重金属的污染研究表明小麦籽粒中铅、铬、汞样品超标率分别为100%、58.97%、33.33%(陈京都等,2012)。对工业比较发达的太湖流域小麦样品检测发现铅、镍、镉平均含量分别超标52. 6 倍、43. 8 倍、37. 7 倍(杨彦等,2013)。重金属污染小麦可能以大气降尘为主,中国农业科学院农产品加工研究所的研究显示,大气降尘和耕层土壤对小麦籽粒铅质量比的贡献率分别为90%~99%和1%~10%(赵多勇等,2012)。
2.污水灌溉。矿业、镀锌、染织业、油漆和轮胎业是重金属污染的主要来源。在中国许多地区有利用处理后的工业污水灌溉的传统,尤其是水资源缺乏的地区。同时,随着城市化的进程,城市或生活污水经处理后也可作为农业水资源。通常情况下采用污水灌溉的土壤中汞、铅、锌等重金属超标可达到50-300%,种植在污水灌溉土壤中的小麦等农作物都会不同程度地受到重金属的污染。对新乡市污灌区土壤和小麦籽粒中重金属污染检测表明,小麦籽粒中Cd、Ni、Cr 和Zn 含量分别是国家食品卫生标准的25.5、12.98、6.12 和1.32 倍(朱桂芬等,2009)。对河南焦作市矿区矿井水排放对小麦籽粒中重金属污染的检测结果表明,铅、镉等达到重度污染水平(马守臣等,2012)。而河南开封市污水灌溉区小麦籽粒受铅污染最严重,镉、铬、砷污染次之(周振民,2013)。
3.有机肥中重金属污染。集约化养殖业发展产生了大量畜禽粪便,是中国农村主要面源污染之一。畜禽粪便作为有机肥施用是治理畜禽粪便污染、提高农田肥力的主要途径。但在畜禽养殖过程中大量施用微量元素添加剂,而这些重金属元素在畜禽体内的消化吸收利用率极低,大部分随畜禽粪便排出体外,造成区域性的重金属污染。城市污泥、畜禽粪便作为有机肥的施用可导致农产品中重金属含量超标,通过生物链传递,最终会影响人体健康。城市污泥中以镉、铅等重金属的污染为主,鸡粪和猪粪农用区小麦Cr、Ni、Pb 均有不同程度的超标,牛粪农用区污染较轻(叶必雄等,2012)。
4.生产、加工、储运过程污染。目前在小麦的收获、晾晒、加工、储存、运输和销售过程中均大量使用机械化作业,小麦籽粒所接触的机械、管道、容器以及因工艺需要加入的添加剂都可能使小麦受到铅等重金属污染。麦收时节,在农村的公路上经常可以见到晾晒的小麦,过往车辆的尾气和沥青中的重金属可导致小麦的二次重金属污染。
重金属污染防治对策
首先,加强监管,控制排放。冬小麦是华北地区主要的粮食作物,也是主要的灌溉耗水作物,由于目前各污水处理厂的处理效果和利用能力不尽相同,部分厂、矿违规排放,造成许多环境污染事件。有关部门必须加强管理,大力推进实施清洁能源利用,提高污水处理排放标准,提升再生水生产工艺,加大镉、铅等重金属清除的工艺指标要求。
关键词:矿山 重金属 生物修复
矿产资源是人类生产和生活的基本源泉之一,是社会经济发展的重要基础,我国目前95%的能源和80%的原材料是依靠开发矿产资源来提供的,因此我国经济的发展离不开矿业,但是矿业又是个污染相当大的行业。随着我国经济的快速发展,矿山的开采不断加大,矿山的开采伴随着很多环境问题的产生,破坏了自然生态环境,其中矿业废水中含有大量的重金属,对环境污染严重,污染水源,对人体健康构成威胁。因此必须有效地处理矿山固废以及废水。
1、矿山重金属的来源
金属矿山开发的开采、选洗、冶炼都会向环境中排放重金属元素,原生硫化物矿床在开采利用过程中,废弃的硫化物经过长期的自然氧化、雨水淋滤而导致重金属元素大量进入矿区。硫化矿物的氧化反应速率除与反应时间、温度、硫化矿物的含量、种类有关外,还与外界环境如氧气、水、生物活动特别是氧化铁杆菌等有关。固体废物的风化可以导致重金属元素的淋滤释放,特别是铅锌矿、汞铊矿在开采利用过程中,尾矿废石中的铅、锌、砷、铊以及伴生组分如镉、铬、铜在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。
土壤中重金属元素的迁移分布行为受到土壤pH值、有机质、矿物组成、阳离子代换量等性质的制约,如铊在土壤中的含量与有机质含量有明显的正相关性,而与土壤中的粘土矿物含量呈负相关性。通常情况下,表层土壤中含铊量较高,深层土壤与土壤下伏的基岩中含铊量低,锰矿物对重金属元素有着强烈的固定作用,这使得重金属元素在土壤中的含量明显高于河流沉积物。
2、重金属的危害分析
重金属在土壤一植物系统中迁移直接影响到植物的生理生化和生长发育,从而影响作物的产量和质量。当土壤被重金属污染后,重金属在土壤中累积,当达到一定程度便会对作物产生不良影响,不仅影响作物的产量和品质,而且通过食物链最终影响人类健康。如铅能伤害人的神经系统,特别对幼儿的智力发育有极其不良的影响;镉的毒性很大,在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化,还会影响骨骼发育,如1955年发生在日本神通川地区的“痛痛病”,就是因为该地区的土壤一植物系统受到镉的污染;1953年日本水俣氮肥厂的乙酸乙醛反应管排出含有氯化甲基汞的汞渣流入水体,有毒物质被鱼、虾、贝类食人后,由食物链进人人体,导致了“水俣事件”的发生。在中国,随着污灌面积不断扩大,土壤重金属的污染问题日趋严重,如沈阳、兰州、桂林、萍乡等地重金属污染均较明显;湖南株洲的冶炼厂和化工厂附近地区的重金属汞、镉、铅的含量均超标,对人和家禽健康危害很大。土壤重金属污染对人类健康造成的威胁已引起世界各国科学工作者的普遍关注,对其治理成为目前研究的难点和热点。
3、矿山重金属污染的生物修复技术
生物修复,指一切以利用生物为主体的环境污染的治理技术。它包括利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤中的污染物,使污染物的浓度降低到可接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质,也包括将污染物稳定化,以减少其向周边环境的扩散。这是一种利用各种天然生物过程而发展起来的现场处理各种环境污染的技术,生物修复的处理费用比较低,而且对环境的影响也比较小、生物处理的效率相对也比较高。
3.1植物修复
植物修复技术是利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称,也就是将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上,而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理后即可将该种重金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的。植物提取是目前研究最多并且最有前景的方法。目前发现的具有超累积能力的植物约400多种。植物提取技术首先要筛选出超累积植物,植物提取利用植物从土壤中吸收金属污染物,并在植物地上部分富集对植物体收获后进行处理,从而降低了土壤中重金属的含量。
植物修复技术目前已经广泛地应用于对土壤重金属污染的治理,但是在运用的过程中产生了很多的问题,比如植物修复技术并不能从根本上消除重金属污染的问题,而是将重金属从土壤中吸收或吸附到植物体内或根部.然而如何防止富集在植物中的重金属重新流入到环境和食物链中,怎样有效的处理植物中的重金属以及防止产生二次污染等。
3.2微生物修复
除了植物修复技术外,重金属污染的处理措施还包括有微生物技术。土壤重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物,从而降低重金属的污染程度。在长期受某种重金属污染的土壤上,生存着数量众多的、能适应重金属污染的环境并能氧化或还原重金属的微生物类群。对于某些重金属污染的土壤,可以利用微生物对重金属进行固定、移动或转化,改变它们在环境中的迁移特性和形态,从而进行生物修复。微生物主要通过生物吸附和富集作用、溶解和沉淀作用、氧化还原作用和菌根真菌与土壤重金属的生物有效性关系对土壤中重金属活性产生影响。
3.3动物修复
土壤中的某些低等动物(如蚯蚓和鼠类)能吸收土壤中的重金属,因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。
4、结论
酸性矿山废水和尾矿是造成矿山重金属污染的主要原因,因此,在以后的矿山重金属污染研究中,测定矿区有毒、有害重金属元素的总量及其在不同环境介质中的赋存相态,区分重金属元素的来源及其在矿区的运移途径;综合利用重金属元素污染的评价方法,从环境地球化学工程学的原理和方法出发,加大矿山重金属元素的污染治理和生态修复工作等方面还有很大的发展空间。
参考文献:
[1]刘敬勇,常向阳,涂湘林.矿山开发过程中重金属污染研究综述.矿产与地质.2006年l2月
[2]杨先伟,张满满,王润沛,陈龙雨.矿山重金属污染及植物修复研究进展;2010年第21期
关键词:土壤;重金属;污染;危害指数;生态风险评价;生态效应;临界值;山东省
中图分类号:p595;x42 文献标志码:a
0引言
山东省东部地区是山东半岛蓝色经济区的主体部分,包括青岛、烟台、威海、潍坊、日照、临沂等6个地级市的46个县,面积54×04 km2,也是山东省经济发达地区。城市化、工业化和农业现代化的快速推进是该地区经济发展的重要标志。然而,伴随着经济的快速发展,土壤与水环境污染、土壤盐渍化、海水入侵、农产品农药残留和重金属含量超标等生态问题相继出现,并日趋严峻。这不仅威胁当地人居环境、生态安全,也严重影响了当地经济的快速、持续、健康发展。因此,在山东省东部地区进行生态环境质量研究和生态风险评价具有重要的现实意义。
土壤重金属污染作为土壤环境健康质量恶化重要标志之一,受到国内外学者的普遍关注。前人在山东省东部地区作了大量有关土壤重金属污染方面的研究[2-6]。这些研究大多是从土壤重金属元素的绝对含量为切入点,研究土壤重金属污染的形成机理,评价区域环境污染特点,而从宏观角度研究较大尺度土壤重金属污染和从重金属毒性系数为出发点研究重金属危害的报道甚少。基于此,笔者以山东省东部地区土壤为研究对象,分析土壤重金属的污染特征,采用重金属潜在生态危害指数法[7]对土壤重金属的生态危害效应进行评价,探讨优势农作物的重金属富集特性,旨在对山东省东部地区土壤污染防治和保障农产品安全提供科学依据。
材料与方法
土壤样品采集与分析
摘要:本文综述了蔬菜重金属的污染现状、重金属污染的危害、 蔬菜对重金属的富集规律,分析了蔬菜和土壤中重金属含量之间的关系,最后根据菜对重金属的吸收和积累能力的差异提出了对土地的合理利用。
关键词:蔬菜富集重金属污染
导言
蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物,可提供人体所必需的多种维生素和矿物质,也是十分重要的经济作物,随着现代工业的发展,环境污染加剧,含重金属的农药、除草剂、化肥的不合理使用,含重金属废水的污灌等农业措施,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出。土壤、水体一旦被重金属污染,不仅对植物生长和发育产生直接影响,而且重金属在植物根、茎、叶及籽粒中的大量积累会通过食物链进人人体,危及人类健康。因此,全面、系统的了解蔬菜重金属的污染现状以及不同种类蔬菜对重金属吸收的的差异,合理进行蔬菜的生产布局,掌握降低和控制蔬菜重金属污染的对策,不仅对蔬菜生产的持续发展具有积极的指导意义,而且对保障食品安全具有广泛的现实意义,还能指导人们科学的合理地食用蔬菜。
1、蔬菜重金属污染现状
据估测,目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm3,约占耕地总面积的1/51,每年因土壤污染而减产粮食1000万吨,另外还有1200万吨粮食,其污染物超标,两者的直接经济损失达200多亿元。
我国的各大中城市如北京、上海、杭州、天津、等都曾较为系统地对郊区菜园土壤、蔬菜中重金属污染状况做过调查,基本摸清了蔬菜重金属的污染现状。
北京市污水灌溉影响的耕地面积为80万公顷,占北京市耕地面积的23%,其中有70%~80%受到轻度污染,5%~10%受到中度污染;20世纪90年代对上海市蔬菜的研究结果表明,上海市蔬菜受到重金属的污染,尤以镉和铅污染为甚,超标率分别为13.29%和12.0%。在天津市郊检测的大白菜、荠菜、水萝卜、小白菜4种蔬菜36个样品中,重金属的检出率为100%,镉超标40%。2002年魏秀国等调查了广州市蔬菜地的重金属污染情况,结果表明,蔬菜的铅污染比较普遍,但就污染程度而言,镉污染最为严重,其次为砷、汞。总的来看,根据中国的蔬菜食品卫生标准,我国主要大、中城市郊区的蔬菜都已受到一定程度的重金属污染。尽管各城市采用的评价标准不一,但是重金属元素在蔬菜中的积累明显,部分已达较高的残留水平,有的甚至已超过食品卫生标准。
2、重金属污染的危害
1)重金属对植物生物膜伤害机理
重金属是脂质过氧化诱导剂,当重金属处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏,导致大量的活性氧自由基产生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应,破坏膜的结构和功能。
2)重金属对植物生长代谢的影响
虽然有些重金属是植物生长必需元素,在一定浓度范围内可促进植物的生长发育,但所有重金属在较高浓度时对植物都会产生毒害作用。重金属毒害造成氧化胁迫、叶绿素和糖及蛋白质合成受阻、养分失调,引起光合强度和呼吸强度下降、碳水化合物代谢失调及其它一系列生理代谢紊乱,阻碍植物根系生长.影响种子萌发以及植株生长,最终导致生长量和产量的下降。
3、蔬菜重金属富集规律
1)蔬菜重金属富集系数
蔬菜中对土壤重金属元素的吸收是有选择性的,蔬菜种类不同其吸收各种重金元素的量与土壤中该元素的存在量是不一致的。因此可以用富集系数来衡量蔬菜吸收和富集土壤重金属元素的能力。所谓富集系数是指:蔬菜可食部位中某污染物含量占土壤中该污染物含量的百分率。富集系数愈大,表明蔬菜愈易从土壤中吸收该元素,也表明重金属的活动性强。
2)蔬菜不同品种间吸收积累重金属的差异
同一种蔬菜的不同基因型对重金属的吸收积累也存在差异。McLaughlin等发现不同品种马铃薯块茎的镉浓度相差 2~3倍。Michalik,B等(1995)的研究发现,胡萝卜肉质根吸收重金属存在基因型差异。他们把4个变种的胡萝卜播种在3个不同程度重金属污染的地方,发现无论在何处,变种“Kama”肉质根中的Ph、Ni、Cr、Cu、Mn等重金属含量为最高。
3)蔬菜不同部位重金属累积差异
蔬菜从土壤中吸收的重金属在其体内的分布并不均匀,蔬菜不同的器官组织对重金属的富集能力是有差异的。
叶菜类蔬菜各部位重金属含量普遍为:茎,叶
4、蔬菜和土壤中重金属含量之间的关系
植物从土壤中吸收重金属的量和土壤中重金属的总量有一定关系,土壤中重金属含量是造成蔬菜重金属污染的主要因素。但士壤重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标。有研究表明,植物体内铬的累积量与土壤总铬量往往并不具有明显正相关。由于土壤组成的复杂性和土壤理化性状(pH,Eh等)的可变性,造成了重金属在土壤环境中形态的复杂和多样性。重金属的存在形态才是决定其危害的关键因素。研究表明,重金属在土壤环境中的存在形态分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、沉淀念,有机结合态和残渣态七种形态。这七种不同赋存形态的重金属,其生理活性和毒性均有差异。其中水溶态、交换态的活性、毒性最大,残留态的活性、毒性最小,其它态的活性、毒性居中。
5、合理利用蔬菜对重金属的富集规律
根据不同蔬菜对不同重金属具有不同的富集特性,重金属元素在不同种类的蔬菜中累积量不同,叶菜类富集量最高,根茎类次之,瓜果类最低。针对菜地重金属污染状况选择相应种植模式和蔬菜品种,对一些易受污染的根茎类和叶菜类蔬菜,如莴苣、葱、青菜、生菜等,可安排在土壤质量较好的地区种植;而西红柿、刀豆等瓜果类蔬菜,其抗污染性能较强,可在轻度或中度污染的土壤中种植,在铬高污染区尽量避开种植叶菜,可选择种植瓜果类蔬菜;对污染较重的土壤,应改为绿化用地或建筑用地,汪雅各等人在上海宝山区进行蔬菜重金属的富集轮作试验,他们根据各种蔬菜的重金属富集率强弱不一的特点,合理安排蔬菜轮作茬口。结果表明低富集轮作与普通轮作相比,可使污染田块的蔬菜镉含量降低50%~80%,有明显减少镉进入食物链的效果,而且还可明显提高蔬菜产量和产值。
参考文献:
[1]王先进主编.中国权威人士论中国怎样养活养好中国人[M].北京:中国财经出版社,1997
关键词:重金属;污染;防治;对策
一个地区长期进行矿山开采、加工以及利用重金属作为原料的工业发展,如不重视对重金属污染物有效防治,重金属污染物将在土壤、大气、水中逐渐累积,从而形成重金属污染。本文以南京市重金属污染的产生、排放为例,对重金属污染产生的原因进行分析,并提出治理污染的对策。
1.南京市重金属污染物产生和排放现状
南京市的重金属污染主要来源于工业;南京市13个区县中涉及重金属污染物产排的企业数为82家;重金属污染物排放主要通过废水和废气排放。
涉重废水排放总量为1075.24万吨/年,废水中各重金属污染物排放量分别为汞(Hg)0.27kg/a、镉(Cd)25.86kg/a、总铬(Cr)449.24kg/a、六价铬(Cr6+)361.14 kg/a、铅(Pb)174.67kg/a、砷(As)2.81 kg/a、铜(Cu)698.03 kg/a、镍(Ni)96.23kg/a;涉重废气排放总量为74591.10×104m3/a,废气中各重金属污染物排放量分别为汞(Hg)0.032kg/a、镉(Cd)52.66kg/a、铬(Cr)28.85kg/a、铅(Pb)150.68kg/a、砷(As)39.43kg/a。
含重金属危险废物产生量为4956.33t/a,其中综合利用量为3123.67t/a,处置量为1706.06t/a,贮存量为126.6t/a,排放量为零。
2.南京市重金属污染的主要原因
通过对南京市涉及重金属污染的企业的调查分析,南京市重金属污染的主要原因有以下几个方面:
(1)企业规模以中小型为主,分布散乱
南京市涉重企业规模普遍偏小,分布散乱,遍布区县各处,污染物未能全部稳定达标排放,废水、废气治理措施较传统、简单,很多企业大部分企业未能进入工业园区进行统一管理,为环境监管带来了很大的不便,也为加快区域内资源共享、信息公开化建设设置了障碍。
(2)产业结构不尽合理,发展方式粗放
近年来,南京市一直致力于产业结构的调整,目前正处于产业结构的转型期,仍有一部分高投入、高耗能、高污染的企业未被淘汰,特别是一些涉重的中小型企业,工艺落后,经济基础薄弱,从经济、技术等各方面开展重金属污染治理的难度又都比较大,即使企业关闭,重金属累积的特性也会给企业所在区域带来隐患。
(3)法规制度建设滞后,环境标准不健全
目前我国还没有重金属污染治理和土壤污染治理的专门法规,南京市主要按照现行的《环境空气质量标准》和《地表水环境质量标准》中对重金属的控制要求对涉重企业进行管理;现行标准主要针对污染源达标排放提出,不涉及重金属的累积效应,关于人体健康的重金属环境标准不健全。
(4)基础工作薄弱,相关技术欠缺
由于长期对重金属污染忽视,重金属的监测、防治技术研究等基础工作较为薄弱,南京市重金属污染物整体排放情况和环境受污染程度尚未完全摸清,对重点防控企业、区域及污染隐患的危害程度掌握不够。同时重金属污染的科学研究、技术政策等还远远滞后于污染防治的迫切需求。
(5)污染隐蔽性强,治理周期长
重金属元素化学性质稳定,通过水、气、固废等多种途径可以在环境中长期积累,并通过食物链逐级富集,最终进入人体累积,使得留在人体的重金属含量成倍放大,传统的环境达标观念由于重金属的富集特性失去效用,待累积到一定程度发生污染事件时大多已经造成了极为严重的后果。一旦环境受到污染,需要比常规污染物治理更长的治理周期、更多的治理成本和更高的治理难度。
(6)环境监管能力不足,监管难度大
长期以来,南京市对重金属污染重视力度不够,各级环保管理仍主要针对常规污染物的管理,重金属污染监管措施不完善,特别是企业废气中重金属污染的管理几乎为空白;各级环保监测系统建设均主要注重常规性污染物指标监测,重金属监测能力不足,缺乏高精确度重金属检测仪器。
3、重金属污染防治对策
消除重金属污染除了对污染进行治理、对环境进行修复外,更需要对可能出现的重金属污染进行预防,从根本上解决重金属污染的问题。
(1)大力推行清洁生产审核,提升企业清洁生产水平
通过清洁生产审核,对企业的生产、产品或提供服务全过程的定性和定量分析,找出高物耗、高能耗、高污染的原因,有的放矢的提出对策、制定方案,从源头减少和防止重金属污染物的产生。对国内外现有的先进技术、工艺进行科研攻关,研究和开发具有自主知识产权、符合国内重金属行业发展要求的清洁生产核心技术和装备。
(2)严格控制企业、区域内部重金属污染物排放
严格控制区域内企业的重金属废气排放,重金属废气需进行处理,排放口达标率为100%;强化无组织废气收集、治理技术,在运输、生产的过程中减少无组织废气对环境的危害。区域严格执行《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》等有关法规,实现固废的全面无害化处理。
(3)开展重金属排放企业专项整治。
要结合环保专项行动,对涉及排放重金属的企业进行全面排查和整治,彻底解决工艺落后、污染严重的铅酸蓄电池、铅冶炼等企业的环境安全隐患,严厉惩治涉及重金属的环境违法违规问题。对位于饮用水源保护区的企业一律停产关闭;对污染治理设施不正常运行、长期超标及超量排放的企业一律停产治理;对发现重大环境安全隐患的企业一律停产整改,整改不到位的坚决予以关闭。
(4)加快区域内资源共享、信息公开化建设
通过信息交换中心的企业环境行为公开披露的功能,把建设项目审批程序、重金属污染物排污费缴纳标准、资源型企业可持续发展准备金制度、达不到环保要求的重金属企业名单和来信来访处理等信息全部向社会亮相公开,主动接受广大公众和社会各界监督,督促企业保护环境。。
(5)加强政府行政干预、监督管理
加强政府行政干预,建立健全环境执法机构,加强和充实环境执法力量,制定赔偿和生态补偿等管理政策和其他约束性政策。实施环境保护目标责任制,明确环境保护目标的分管部门和分管领导,奖惩制度,并定期检查与考核目标落实情况;落实环境行政执法责任制,规范环境执法行为,加强环境执法硬件水平;建立和落实岗位责任制及其考核要求。
(6)建设区域环境风险预防和应急体系
区域必须建立统一的风险防范组织管理机构,根据《国家突发环境事件应急预案》,制定区域重金属环境事件应急预案,建立环境风险应急监测和管理系统,制定园区安全、健康与环境风险防范政策,初步建立区域安全与健康、风险防范体系。开展社会风险防范宣传教
育,提高人们的风险防范意思,要求区域内企业对紧急事故能够做出快速反应,及时采取补救措施,减少环境危害和企业的经济损失。
(7)加速已污染区域修复治理工作
对已造成重金属排放的重点区域,要重点抓好土壤污染本底调查,布设更密集的监测位点,采样分析重金属污染现状,针对各区域的污染程度和污染特征,制定详细的区域重金属污染修复治理计划,并作为重金属污染修复试点,选择成熟的修复方案,进行可行性研究,改善质量,防范风险。
(8)开展重金属污染健康危害监测与诊疗
建立和完善覆盖全市的重金属污染健康监测网络,建立重点防控区健康监测和报告制度、敏感人群定期体检制度,完善重金属污染健康危害评价、人群健康体检及诊疗和处置等工作规范。开展重金属环境与健康危害的调查研究。定期对重点防控区域内潜在风险人群有计划地进行健康检查,对可能发生的健康危害进行预警,对需要治疗的人群积极诊疗。
(9)对发生事故的区域实行限批
重点防控区内如发生涉重污染事故,需对肇事企业立即停产治理,情节严重则由地方政府责令关闭,对外环境造成的影响应进行评估,采取相应措施,减轻或消除对外环境和人群造成的影响,在事故处理结束前对区域内所有涉重项目实行区域限批。
4.总结
重金属污染是一个长期累积而形成的,必须在重金属污染产生之前进行预防,对重金属污染必须进行源头治理,从根本上解决重金属污染问题。
参考文献
[1]徐林通 土壤重金属污染防治方法综述 知识经济 2011年第21期 86;
关键词 土壤污染;重金属;有机污染物;植物生长发育
中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)101-0209-01
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分。伴随着我国工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,我国土壤重金属污染程度正在加剧,污染面积在逐年扩大。
1 土壤污染的来源
我国土壤污染主要有两大来源:一类是自然来源,有些地方本身地质中重金属含量就高(比如长江沿岸);另一类是人类活动的结果,如:工业和城市“三废”排放,包括污水灌溉和污泥施用,乡镇企业“三废”排放,大气飘尘,农药、农膜和肥料的长期不合理投入。
2 土壤的主要污染物及其对植物的影响及危害
土壤中的污染物超过植物的忍耐限度,会引起植物的吸收和代谢失调;一些污染物在植物体内残留,会影响植物的生长发育,甚至导致遗传变异。土壤污染破坏植物根系的正常吸收和代谢功能,通常同植物体内酶系统作用过程有关。污染物通过土壤途径影响植物的生长和发育,与污染物通过大气或水作用于植物是大不相同的。这种影响既涉及污染物在不均匀的、多相的土壤系统内部复杂的运动过程,又涉及土壤胶体与植物根胶系统之间相互作用。因此,在确定土壤污染对植物生长发育障碍的“阈值”方面,不能制定统一的标准。目前对重金属、微量元素以及有机物污染土壤而造成植物生长发育障碍方面研究较多。
土壤的主要污染物有:重金属;有机污染物。
2.1 重金属污染对植物的影响
重金属污染物多来源于矿山、冶炼、电镀、化工等工业废水。若使用未经处理或处理不达标的污水灌溉农田,就会造成土壤和农作物的污染。重金属对植物的危害常从根部开始,然后再蔓延至地上部,受重金属影响,会妨碍植物对氮、磷、钾的吸收,使农作物叶黄化、茎秆矮化,从而降低农作物产量和质量。水体中重金属对水生生物的毒性,不仅表现为重金属本身的毒性,而且重金属可在微生物的作用下转化为毒性更大的金属化合物,如汞的甲基化作用。重金属和微量元素在土壤中存在着复杂的相互关系,例如铁与铜、锰、镉之间,镉与铜、锌之间存在拮抗作用。此外,影响植物生长发育的还有土壤的pH值、土壤氧化还原电势和土壤代换吸收性能等因素。
2.1.1 重金属污染对植物生长发育的影响
重金属镉是危害植物生长发育的有害元素,土壤中的过量的镉会对植物生长发育产生明显的危害。研究表明镉胁迫时会破坏叶片的叶绿素结构,降低叶绿素含量,叶片发黄,严重时几乎所有的叶片都出现褪绿现象,叶脉组织成酱紫色,变脆,萎靡,叶绿素严重缺乏,表现为缺铁症状。由于叶片受伤害致使生长缓慢,植株矮小,根系受到限制,造成生长障碍降低产量,高浓度时死亡。铅毒害引起草坪植物主要的中毒症状为根量减少,根冠膨大变黑、腐烂,导致植物地上部分生物量随后下降,叶片失绿明显,严重时逐渐枯萎,植物死亡。
植物体内积累过量铬会引起毒害作用。研究表明当土壤中三价铬离子为20~40×10-6时,对玉米苗生长有明显的刺激作用,但达到320×10-6时,则对玉米生长有抑制;六价铬离子为20 ×10-6时,对玉米苗生长具刺激作用,80×10-6时有明显的抑制作用。高浓度铬离子对植物产生严重的毒害作用,当土壤溶液中铬浓度大于10 ×10-6 时,生长稍受影响,25×10-6植物出现褪绿现象,无分蘖(水稻),叶鞘灰绿色,组织开始溃烂,生长受严重影响。
铜是植物体内多酚氧化酶、氨基氧化酶、酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶、细胞色素氧化酶等组分,是各种氧化酶活性的核心元素,与这些酶的电子接受与传递有关。一般禾本科植物对铜元素很敏感,土壤缺铜时植物分蘖数量多但不抽穗,子粒不饱满,叶片失绿,牧草出现白瘟病一样的缺铜症状。过量的铜元素对生长发育产生危害,主要是妨碍植物对二价铁的吸收和在体内运转,造成缺铁病。在生理代谢方面,过量的铜抑制脱羧酶的活性,间接阻碍了NH4+向谷氨酸转化,造成NH4+的累积,使根部受到严重损伤,首先主根不能伸长,常在2 cm~4 cm就停止,根尖硬化,生长点细胞分裂受到抑制,根毛少甚至枯死。
2.1.2 重金属污染对植物细胞分裂的影响
重金属能够损坏细胞结构,干扰细胞的有丝分裂过程,诱导染色体畸变,从而影响植物的生长。关于重金属对植物细胞有丝分裂的研究已有不少研究报道,如:铅并不是植物生长发育的必需元素,当铅被动进入植物根、树皮或叶片后,积累在根、茎和叶片影响植物的生长发育,使植物受害。铅对植物根系的生长的影响是显著的,铅能减少根细胞的有丝分裂速度,这也是造成植物生长缓慢的原因。
2.1.3 重金属污染对植物生理生化的影响
土壤中镉胁迫对植物代谢的影响显著,引起植物体内活性氧自由基剧增,超出了活性氧清除酶的歧化—清除能力时,使根系代谢酶活性降低,严重影响根系活力。何翠屏等的研究表明,随胁迫时间延长,SOD活性也受到影响而急剧下降,从而使其它代谢酶活性受到影响,最终使植物死亡。叶片中叶绿素成为自由基攻击的靶分子,造成叶绿素结构破坏,叶片失绿,严重时使叶片枯萎。
2.1.4 重金属污染对植物矿质营养代谢的影响
重金属胁迫引起植物体对氮、磷、钾等大量营养元素吸收和再运输效率下降,从而导致它们参与体内物质和代谢的异常;钙、镁作为植物所必需的营养元素,在植物体内渗透压调节、代谢平衡维持、物质合成中都有着不可或缺的作用,而重金属的胁迫常会导致它们参与的代谢过程紊乱和功能失调。较高浓度重金属抑制植物体对钙、镁的吸收和转运能力。铁、铜、锌、锰等作为植物的微量元素在体内物质代谢过程中起到重要的作用,它们不仅是植物体某些物质的组分(如Cu, Zn-SOD),而且也在某些生理过程中起催化作用。Cr对作物的矿质养分的吸收和代谢活动具有重要的影响。例如:Cr可以抑制作物对Fe、Zn吸收,而引起叶片失绿;Cr抑制矮菜豆、黄豆等对Zn的摄取,增加水稻对Mn,水稻、黄豆等对Mg的摄取。
2.2 有机污染物污染对植物的影响
造成土壤有机污染的主要原因是向土壤施肥、施用农药、用污水灌溉、在地面上堆放废物,以及大气中的污染物沉降到土壤中。当进入土壤的污染物不断增加,致使土壤结构严重破坏,土壤微生物和小动物会减少或死亡,这时农作物的产量会明显降低,收获的作物体内毒物残留量很高,从而影响食用安全。
3 结论
由于土壤的污染物来源复杂,土壤中重金属不同形态,不同重金属之间及与其他污染物的相互作用产生各种复合污染的复杂性增加了对土壤污染研究的难度。为了防止土壤污染引起植物生长发育障碍,破坏农业生产力,必须对各种污染毒物进行实验室筛选,深入开展土壤-植物系统的生态毒理学研究。
参考文献
[1]何翠屏.环境中重金属污染及对植物生长发育的影响[J].青海草业,2004.
[2]秦天才,吴玉树,王焕校.镉,铅及其相互作用对小白菜生理生化特性的影响[J].生态学报,1994,14(1):46-49.
[3]王慧忠,何翠屏.铅对草坪植物生物量与叶绿素水平的影响[J].草业科学,2003,6:73-75.
[4]廖自基.环境中微量元素的污染危害与迁移转化[M].北京:科学出版社,1989.
作者简介