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關(guān)鍵詞：線蟲；重金屬；群落結(jié)構(gòu)；指示生物
中圖分類號：X825
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2017）12001203
1引言
隨著金屬及化工行業(yè)快速發(fā)展，農(nóng)藥及化肥的廣泛使用，土壤重金屬污染日趨嚴(yán)峻[1]。重金屬易通過食物鏈在動植物和人體內(nèi)富集，對環(huán)境和人體健康構(gòu)成威脅。同時(shí)，重金屬會直接影響土壤動植物的生長，進(jìn)而影響土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化[2]。對土壤生態(tài)毒理診斷過去更多是利用土壤基礎(chǔ)呼吸強(qiáng)度及酶活性、微生物數(shù)量和種群、大中型土壤動物、蚯蚓等指標(biāo)[3]，但由于不同地區(qū)的土壤類型各異、土地利用方式不同，且污染物種類和污染程度不同，現(xiàn)有的理化和生物指標(biāo)在反映重金屬污染方面存在著片面性和不確定性。因此，準(zhǔn)確、全面評價(jià)土壤質(zhì)量還需要不斷完善評價(jià)指標(biāo)。
土壤動物群落是土壤的重要組成部分，也是食物網(wǎng)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，同時(shí)，作為土壤質(zhì)量的潛在指示者，其重要性得到越來越多的關(guān)注[4，5]。其中，土壤線蟲作為土壤動物的一部分，是生態(tài)系統(tǒng)重要的分解者，也是食物網(wǎng)流通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。線蟲以多種方式改變著土壤的理化性質(zhì)和生物學(xué)特性[6]，而土壤健康狀況與線蟲的數(shù)量和群落多樣性直接相關(guān)。土壤線蟲通過共生、競爭或捕食等方式相互依存，構(gòu)成土壤群落的動態(tài)平衡，一旦土壤環(huán)境發(fā)生改變，線蟲作為敏感的指示動物會快速響應(yīng)，并導(dǎo)致其它級聯(lián)反應(yīng)，甚至破壞動物種群間的平衡，降低其土壤功能而影響整個(gè)土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[7]。因此，利用土壤線蟲作為土壤重金屬污染的指示生物具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
2線蟲在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的作用
2.1土壤線蟲的分類
線蟲主要棲息在土壤毛細(xì)管水中，按其取食習(xí)性和食道特征可分為四個(gè)主要類群[8]：植食線蟲（Plant feeders）、食細(xì)菌線蟲（Bacterial feeders）、食真菌線蟲（Fungal feeders）和捕食/雜食線蟲（Omnivorous & Carnivorous）。植食線蟲主要取食植物根系，可直接或間接地影響菌根、根瘤的形成和固氮等作用；食細(xì)菌類線蟲主要取食細(xì)菌，可指示細(xì)菌活性，對土壤氮素礦化的貢獻(xiàn)為8%[3]；食真菌類線蟲以多種真菌為食，與真菌的相互作用可促進(jìn)土壤氮素礦化[9]。食細(xì)菌線蟲和食真菌線蟲共稱為食微線蟲，是初級分解過程中最為豐富多樣的消費(fèi)者。食微線蟲可通過取食細(xì)菌、真菌等微小生物，影響微生物的生長和新陳代謝活動，改變微生物群落結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)有機(jī)物的分解速度與養(yǎng)分的周轉(zhuǎn)速率[10]；捕食/雜食類線蟲主要以線蟲、線蟲卵和原生動物為食，對調(diào)控土壤植物寄生線蟲的數(shù)量和中小動物的危害有一定的積極作用[11]。食細(xì)菌線蟲、食真菌線蟲和捕食/雜食線蟲統(tǒng)稱為自由生活線蟲，這類線蟲能夠促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)分解，增強(qiáng)營養(yǎng)物質(zhì)的礦化，提高土壤肥力，改善土壤理化形狀、疏松土壤。
2.2土壤線蟲在土壤食物網(wǎng)中的功能
土壤線蟲在食物網(wǎng)中占據(jù)多級生態(tài)位，對于維持土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)和能量流動具有重要意義[12]。線蟲可以通過代謝活動改善土壤微環(huán)境，例如，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解和改善周圍土壤的理化性質(zhì)及生物學(xué)特性，改變土壤孔隙空間和團(tuán)聚體大小，提高微域的穩(wěn)定性，對整個(gè)土壤生物體系起到功能性的調(diào)控作用，有效提高養(yǎng)分利用率。其中，食微線蟲還可以通過取食細(xì)菌和真菌影響微生物群落的組成，增加微生物活性，促進(jìn)養(yǎng)分流通[13]，進(jìn)而促進(jìn)土壤中碳、氮的周轉(zhuǎn)。有些食微線蟲還可以通過調(diào)控土壤細(xì)菌和真菌群落達(dá)到抑制病害的目的[14]；Fu等[10]研究認(rèn)為線蟲能夠攜帶并傳播土壤微生物，調(diào)節(jié)有機(jī)復(fù)合物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的比例；Neher[15]認(rèn)為線蟲排泄物可貢獻(xiàn)土壤中19%的可溶性氮。
3土壤線蟲作為環(huán)境指示生物的優(yōu)勢
線蟲是農(nóng)田土壤中多樣性最為豐富的土壤動物[4， 16]，與其它土壤生物相比，線蟲作為土壤生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的指示生物有以下幾方面優(yōu)勢：①線蟲是土壤的優(yōu)勢生物類群，在所有農(nóng)田土壤中普遍存在，無論土壤健康或污染，均有線蟲的分布，且不同種線蟲可以反映土壤環(huán)境的細(xì)微變化[17]；②線蟲從土壤中分離方法相對簡單，且分離方法成熟、分離效率高；③其科、屬鑒定相比其它土壤動物而言更為簡單，且其科、屬水平的群落結(jié)構(gòu)分析可用于土壤健康狀況的評估[18]；④線蟲是典型的水膜動物，與土壤環(huán)境直接接觸且移動速度慢，可反映小尺度土壤微域的變化；⑤世代周期短，一般為數(shù)天或幾個(gè)月，可在短時(shí)間內(nèi)對環(huán)境變化作出響應(yīng)[9]；⑥形態(tài)特征與趨勢特性相對應(yīng)，食性豐富多樣，在土壤食物網(wǎng)中扮演重要角色，其營養(yǎng)類群結(jié)構(gòu)的變化與土壤生態(tài)系統(tǒng)過程聯(lián)系緊密[5， 19]。因此，線蟲作為土壤健康指示生物受到廣泛關(guān)注，并在農(nóng)田、草地、森林等生態(tài)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
目前關(guān)于線蟲指示生態(tài)毒理學(xué)的研究，包括利用單一模式線蟲秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans， C. elegans）和線蟲群落展開。C. elegans作為線蟲的代表，是生態(tài)毒理學(xué)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場研究中應(yīng)用較多的線蟲種類[20]。2002年，美國材料與試驗(yàn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（American Society for Testing and Materials， ASTM）頒布了將C. elegans用于土壤毒性評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化指南，表明利用單一線蟲進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化毒性測試以評估環(huán)境污染物的影響已得到初步肯定[21]。同時(shí)，線蟲群落作為土壤食物網(wǎng)的一部分，占據(jù)多個(gè)營養(yǎng)級，更能反映土壤生物群落數(shù)量、組成及多樣性的變化，對指示土壤環(huán)境污染更具優(yōu)勢[17， 19， 22]。將線蟲劃分為不同的營養(yǎng)類群并計(jì)算相關(guān)群落指數(shù)，可直接反映土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化及土壤健康狀態(tài)。自20世紀(jì)80年代起，線蟲群落組成結(jié)構(gòu)就被作為指示生態(tài)系統(tǒng)變化的生物指標(biāo)，最常用的線蟲群落指標(biāo)包括：線蟲群落總數(shù)、各營養(yǎng)類群數(shù)量、富集指數(shù)（EI）、結(jié)指數(shù)（SI）、成熟度指數(shù)（MI）、多樣性指數(shù)（H’）、線蟲通路比值等（NCR）[3]。
4.1模式線蟲C .elegans對土壤重金屬污染的指示作用
C. elegans使生命科學(xué)及毒理學(xué)等領(lǐng)域許多復(fù)雜問題得以簡化[23]。與其它模式生物相比，C. elegans具有易于培養(yǎng)、繁殖速度快、試驗(yàn)周期短的優(yōu)點(diǎn)。目前，C. elegans對重金屬污染具有一定的指示作用，主要集中于對種群繁殖和死亡的影響，包括致死率（Lethality）、最長壽命（Maximum lifespan）、半數(shù)致死天數(shù)（Mean lifespan）、細(xì)胞凋亡（Apoptosis）、個(gè)體發(fā)育（Development）和生殖（Reproduction）等指標(biāo)，其中，致死率已成功用于評估重金屬的急性毒性和致死效應(yīng)[24]。楊慧敏等[25]對多代篩選的耐銅型C. elegans進(jìn)行了生物學(xué)指標(biāo)的研究，以期闡明銅（Cu）對C. elegans長期作用的毒性效應(yīng)。結(jié)果表明耐銅型與野生型C. elegans相比，其壽命縮短、衰老提前、個(gè)體發(fā)育受到抑制，且出現(xiàn)繁殖率降低、生殖能力減弱、運(yùn)動行為存在障礙等一系列生理變化。王大勇等[26]利用C. elegans對鉻（Cr）暴露導(dǎo)致的多重毒性及其在世代間的可傳遞性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)Cr能夠?qū)е戮€蟲出現(xiàn)多種表型和行為缺陷，低濃度Cr暴露可影響線蟲發(fā)育、生殖與壽命，而高濃度Cr暴露會影響運(yùn)動行為與行為可塑性。
4.2線蟲群落對土壤重金屬污染的指示作用
根據(jù)線蟲不同的生活史策略，可將線蟲劃分為不同c-p（colonizer persister）類群：k策略者體型較大，可適應(yīng)穩(wěn)定的環(huán)境；而r策略者能夠快速增長，可適應(yīng)多變的環(huán)境[27]。Shao等認(rèn)為線蟲c-p類群能反映環(huán)境壓力，c-p較高的類群能很好地指示重金屬污染[28]。為研究土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)對電子垃圾污染區(qū)重金屬的響應(yīng)，王贏利等[29]采集了8塊稻田的土壤樣品，結(jié)果顯示，土壤線蟲c-p2類群的比例隨著重金屬污染程度的增加而增加，而c-p3類群與之相反，認(rèn)為線蟲群落數(shù)量和結(jié)構(gòu)可作為評價(jià)電子垃圾重金屬污染的生物指標(biāo)。Nagy等[30]利用石灰質(zhì)的農(nóng)田黑鈣土壤，研究了鎘、鉻、銅、硒和鋅污染對土壤線蟲的長期影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)重金屬污染物濃度達(dá)到90和270 mg/kg時(shí)，線蟲密度顯著減少。白義等[31]發(fā)現(xiàn)重金屬嚴(yán)重污染區(qū)土壤動物的數(shù)量和類群數(shù)量稀少，而輕度污染區(qū)土壤動物的密度大、群落多樣性高，稀有類群大量出現(xiàn)。表明土壤線蟲多樣性構(gòu)成能夠準(zhǔn)確響應(yīng)重金屬污染，同時(shí)對污染物濃度有一定的指示作用。
4.3群落生態(tài)指標(biāo)對土壤重金屬污染的指示作用
土壤線蟲的富集指數(shù)（Enrichment Index， EI）和結(jié)構(gòu)指數(shù)（Structure Index， SI）可直觀反映土壤線蟲與土壤肥力的關(guān)系以及環(huán)境干擾程度[20]。EI主要用于評估食物網(wǎng)對可利用資源的響應(yīng)，SI可以指示土壤在受到干擾及恢復(fù)過程中食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化[32]。土壤線蟲的成熟度指數(shù)（Maturity Index， MI）是土壤重金屬污染的有效指標(biāo)，隨著土壤受干擾程度的增加而降低[8]。線蟲通路比值（Nematode Channel Ratio， NCR）為食細(xì)菌線蟲與食微線蟲數(shù)量之比，可用于指示土壤有機(jī)質(zhì)的分解途徑，NCR值為0表示土壤有機(jī)質(zhì)分解完全依靠真菌分解途徑；若值為1，則完全依靠細(xì)菌分解途徑[17]。香農(nóng)-威納爾多樣性指數(shù)（Shannon-Wiener index， H’）可響應(yīng)環(huán)境變動，能為土壤受擾動提供有效的關(guān)鍵信息。Gyedu-Ababio等[33]研究發(fā)現(xiàn)，線蟲豐度、H’和群落結(jié)構(gòu)可響應(yīng)重金屬金屬污染（Zn、Cu、Pb、Fe）。華建峰等[34]對礦區(qū)不同砷（As）污染程度土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)低濃度As和中濃度As土壤的自由生活線蟲成熟度指數(shù)（IM）顯著高于高濃度As土壤，但植物寄生線蟲成熟度指數(shù)（IPP）和IPP/IM比值則表現(xiàn)出相反的趨勢，認(rèn)為高As土壤的食物網(wǎng)受到As污染的干擾較大，群落環(huán)境質(zhì)量較差。Nagy等[31]認(rèn)為硒還會使線蟲在屬水平上的H’降低，SI隨土壤中重金屬濃度的升高而降低；研究還指出，MI和SI的同步使用是應(yīng)用線蟲群落指示土壤重金屬污染的值得推廣的方法。
5結(jié)論和展望
綜上所述，線蟲作為指示生物具有生命周期短、分離、計(jì)數(shù)和鑒定簡單等優(yōu)點(diǎn)，對環(huán)境質(zhì)量及重金屬污染狀況具有重要的指示作用。自20世紀(jì)后期，越來越多的研究開始使用線蟲群落組成結(jié)構(gòu)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化的生物指標(biāo)，且隨著多種群落指數(shù)和方法的不斷更新，這些方法在反映土壤環(huán)境受擾動和外界因素影響方面起到重要作用。然而，不同地區(qū)由于其土壤結(jié)構(gòu)、污染物類型以及當(dāng)?shù)赝寥谰€蟲的特殊習(xí)性不同，現(xiàn)有的指標(biāo)仍存在片面性，其指示作用也具有一定局限性。因此，綜合模式線蟲以及線蟲群落結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)指標(biāo)共同指示土壤健康狀況，同時(shí)建立和完善新方法是一項(xiàng)亟待解決的任務(wù)。進(jìn)一步開發(fā)和深入研究線蟲的生物指示作用，用于土壤污染的檢測，使之成為環(huán)境生態(tài)毒理診斷中最為有效的檢測方法之一。
2017年6月綠色科技第12期
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Advances in Biological Instructions of Nematode on Soil Heavy Metal Pollution
Qi Lin1， Han Chenghui1， Song Xiuchao2， Zhang Ruimin1， Guan Ying1
（1.School of Environment and Ecology， Jiangsu Vocational College of Cities， Nanjing 210019， China；
2.Institute of Agricultural Resources and Environment， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China）
關(guān)鍵詞：土壤；重金屬；白菜種子；發(fā)芽
引言
目前，主要有3種實(shí)驗(yàn)方法可以運(yùn)用到高等植物毒理試驗(yàn)之中，這三種方法分別為，種子發(fā)芽試驗(yàn)、根生長實(shí)驗(yàn)以及早期植物幼苗生長實(shí)驗(yàn)。在最早的階段，這些試驗(yàn)方法主要的用途是用于對純化學(xué)品的毒性進(jìn)行檢驗(yàn)，隨著生態(tài)環(huán)境污染的惡化，以及對土壤污染生態(tài)毒理學(xué)評價(jià)需求的增加，這三種試驗(yàn)方法已經(jīng)運(yùn)用到了廢物傾倒點(diǎn)和土壤的生態(tài)污染現(xiàn)場等地方。
文章選擇在我國最為常見的四種土壤（紅壤、暗棕壤、草甸棕壤以及栗鈣土），進(jìn)行銅、鉛、鎘、鋅四種重金屬對白菜種子發(fā)芽與根伸長抑制的研究。通過對植物種子的發(fā)芽以及根伸長的觀察，從而確定在四種不同的土壤中四種重金屬的生態(tài)毒性和生物可利用性，從而為篩選土壤污染指標(biāo)提供科學(xué)的依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
（1）選用CuSO4?5H2O、ZnSO4?7H2O、Pb（NO3）2、CdCl2?2.5H2O四種化學(xué)試劑。
（2）在植物受控環(huán)境生長箱中使用玻璃培養(yǎng)皿、無灰定性濾紙、石英砂等材料。
（3）在選用供試土壤時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用0―20cm的表層土。共采用四種土壤分別為紅壤、暗棕壤、草甸棕壤、栗鈣土，白菜種子采自于山東德州農(nóng)業(yè)科學(xué)院種子公司。
1.2 試驗(yàn)方法
（1）將50g風(fēng)干的土壤置于玻璃培養(yǎng)皿中，再將以幾何級數(shù)配置的重金屬溶液加入培養(yǎng)皿中，同時(shí)采用離子水對土壤的含水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，之后將培養(yǎng)皿置于恒溫箱中48h，再用醫(yī)用鑷子將白菜種子播種在土壤中，蓋好玻璃培養(yǎng)皿，置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)55h。當(dāng)對照組的種子發(fā)芽達(dá)到90%，根的長度達(dá)到了20mm時(shí)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并結(jié)束初步試驗(yàn)。并在確定種子發(fā)芽和根的伸長抑制率在IC10%―50%的濃度之間后，方可進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)步驟。
（2）在進(jìn)行此步實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)當(dāng)先準(zhǔn)備6種不同濃度的培養(yǎng)皿，每個(gè)放置15粒種子，在相同的溫度以及濕度的條件下進(jìn)行發(fā)芽和根伸長的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在對照組種子的發(fā)芽率達(dá)到65%以上，并且根伸長達(dá)到了20mm時(shí)停止。對各濃度土壤中種子的發(fā)芽率以及根伸長長度進(jìn)行比較，并取平均值以及標(biāo)準(zhǔn)偏差。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過將種子在重金屬濃度不同的土壤環(huán)境中的生長情況與對照組對比。
2 試驗(yàn)結(jié)果和討論
通過選擇盛有草甸棕壤的培養(yǎng)皿進(jìn)行觀察和對比，從而比較銅、鉛、鎘、鋅等單一污染源對白菜種子發(fā)芽和根伸長的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)銅、鉛、鎘、鋅對于發(fā)芽的抑制程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)輕于對根伸長的抑制程度。這個(gè)結(jié)果與土壤重金屬對小麥種子根伸長抑制的效果基本相同。
對重金屬濃度對根伸長的抑制率進(jìn)行分析時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)白菜根伸長的抑制率與土壤中重金屬的濃度呈線性關(guān)系，按照土壤類型和根伸長抑制率的線性斜率的關(guān)系可以得出：紅壤>草甸棕壤>栗鈣土>暗棕壤。
3 結(jié)論
以白菜種子發(fā)芽與根伸長抑制率的方式對土壤污染生態(tài)毒理效應(yīng)進(jìn)行研究，是衡量土壤的質(zhì)量的重要方法。
文章通過選擇四種類型的土壤進(jìn)行銅、鉛、鎘、鋅四種重金屬對于白菜種子和根伸長抑制的研究，并通過采用參照物的方式，可以對根伸長受抑制的程度與土壤的性質(zhì)和重金屬污染的程度進(jìn)行有效的比較，從而確定土壤重金屬對白菜種子發(fā)芽與根伸長抑制之間的關(guān)系。
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【關(guān)鍵詞】 夏枯草 重金屬脅迫 光合作用 生長 生理生化 內(nèi)在品質(zhì)
1. 夏枯草植物研究的綜述
由于其重要的藥用價(jià)值及藥理作用，夏枯草越來越受到人們的重視。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對夏枯草的資源、形態(tài)、栽培、成分、藥理及臨床等進(jìn)行了廣泛的研究.
1.1夏枯草植物及藥材的形態(tài)特征
夏枯草為多年生草本，高13-40 cm，莖直立或匍匐，常帶淡紫色，有細(xì)毛。葉對生，卵形或橢圓狀披針形，長1.5-5 cm，寬1-2.5 cm，全緣或疏生鋸齒。輪傘花序集成穗狀，長2-6 cm；苞片腎形，頂端驟尖或尾狀尖，外面和邊緣有毛；花萼二唇形；花冠紫色，上唇頂端微凹，下唇中間裂片邊緣有細(xì)條裂。
1.2夏枯草栽培的研究
夏枯草多為野生，全國大部分地區(qū)均有分布。隨著國內(nèi)中藥現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn)，人們?nèi)找嬉庾R到了來自標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的藥材是必備的原料。喜溫和濕潤氣候，耐嚴(yán)寒，以陽光充足、排水良好的沙質(zhì)壤土為最佳，其次為粘壤土和石灰質(zhì)壤土，低洼易澇的地塊不宜栽培。
1.3夏枯草化學(xué)研究
對于夏枯草化學(xué)成分的研究，早在20世紀(jì)七八十年代國外學(xué)者就有報(bào)道。夏枯草中已確定的活性成分主要為三萜及其苷類，并在《中國藥典》中以熊果酸的含量作為評價(jià)藥材質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。
1.4夏枯草的藥理作用
夏枯草水煎劑有廣譜抗菌活性。夏枯草的抗腫瘤作用研究由來已久,夏枯草其活性成分對P388、L1-10和人體肺腫瘤細(xì)胞A-549均有顯著細(xì)胞毒作用,夏枯草注射液可明顯抑制K562細(xì)胞增殖，可望成為新的抗白血病藥物，誘導(dǎo)K562細(xì)胞凋亡可能是其發(fā)揮抗腫瘤作用的機(jī)制之一,夏枯草醇提取物可降低正常小鼠和四氧嘧啶糖尿病模型小鼠血糖水平，并可改善糖耐量，增加肝糖元合成。
2. 中藥材重金屬污染現(xiàn)狀分析
重金屬一般是指為密度在5以上的金屬，范定義為在實(shí)驗(yàn)條件下能與硫代乙酰胺或硫化鈉作用顯色的金屬雜質(zhì)，隨著研究的深入，藥物中重金屬對人體的傷害以其不可逆轉(zhuǎn)性越來越受到廣泛關(guān)注.
2.1重金屬來源
種植環(huán)境影響藥物重金屬含量，中藥一般以植物藥為主，而植物由于受到環(huán)境(土壤、氣候、供肥條件等)的影響，其產(chǎn)量、質(zhì)量也將受到影響，突出表現(xiàn)在生長受到抑制而減產(chǎn)和藥材重金屬含量超標(biāo)上。
2.2重金屬脅迫對植物光合作用的影響
高等植物的光合作用經(jīng)常受到各種不利環(huán)境因素的影響，重金屬污染就是其中的因素之一。重金屬離子以各種途徑和不同形式釋放于環(huán)境，它們作為一種逆境因子脅迫植物的各種生理過程，使植物的生長受到抑制。重金屬離子對光合作用的毒害機(jī)理也已逐漸被深入探討，目前的研究主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：重金屬離子Cd2+、Pb2+、Hg2+、Cr6+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等均可使高植物的葉綠素含量明顯降低。有報(bào)道認(rèn)為Cd在低濃度短期內(nèi)對葉綠素合成有刺激作用，而超過一定濃度后才對葉綠素起破壞作用。重金屬導(dǎo)致葉綠素含量降低可能是引起光合速率下降的原因之一，但葉綠素含量的降低程度通常小于光合速率的降低。還有研究表明，Cd對葉綠素合成的抑制早于對光合作用功能的抑制。
2.3重金屬污染對作物生長和生理指標(biāo)的影響
在土壤一作物系統(tǒng)中，重金屬進(jìn)入土壤后，直接影響作物的生長發(fā)育，引起一系列作物生理生態(tài)指標(biāo)，如葉綠素含量、維生素含量以及過氧化物酶活性等的變化。反過來，通過這些生化指標(biāo)的變化可預(yù)測作物受環(huán)境脅迫的程度及土壤的污染狀況。
對葉綠素含量影響.高等植物的葉綠體中所含的光合作用色素主要包括葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素四種色素。當(dāng)土壤受到重金屬污染，植物體中的葉綠素常常遭到破壞。以Cd污染為例，Cd破壞葉綠素的機(jī)制通常認(rèn)為：(1)Cd干擾Fe代謝，降低植物體內(nèi)Fe的有效性（Smith等，1985）；(2)cd干擾有關(guān)葉綠素合成酶的活性，使葉綠素合成受阻，同時(shí)，增加了葉綠素酶的活性，使葉綠素分解；(3)Cd在葉內(nèi)局部積累過多，與酶蛋白的－SH結(jié)合或取代Fe、Zn、Mg等，破壞葉綠體結(jié)構(gòu)及功能特性；(4)Cd通過拮抗作用干擾植物對Mn、Zn、Mg等元素的吸收、遷移，阻斷營養(yǎng)元素向葉部輸送，使葉綠素合成能力受到干擾。此外，也有報(bào)道，Cd引起植物體內(nèi)防御系統(tǒng)的破壞，引起葉綠體內(nèi)氧自由基增多，葉綠體膜系統(tǒng)受損，而致葉綠素降解。
2.4土壤重金屬污染次生代謝產(chǎn)物的影響
植物的次生代謝是植物在進(jìn)化過程中對復(fù)雜的外界環(huán)境變異適應(yīng)和選擇的結(jié)果。影響次生代謝成分的環(huán)境因素有光照、溫度、水分、土壤等。其中土壤中pH值、無機(jī)營養(yǎng)元素以及重金屬等都會對次生代謝成分的形成和積累產(chǎn)生影響。雖然已經(jīng)明確土壤是影響植物次生代謝成分的主要因素，但土壤中重金屬污染對次生代謝成分的影響的研究目前還較少，已有的研究也多為組織培養(yǎng)或毛狀根中重金屬離子對次生代謝成分的影響。重金屬是影響植物次生代謝產(chǎn)物的因素之一，但重金屬對次生代謝成分的影響不盡相同，某一重金屬可能會提高某一次生代謝產(chǎn)物的合成和積累，也可能抑制另一種次生代謝產(chǎn)物的合成和積累，關(guān)于重金屬對次生代謝產(chǎn)物的影響及其影響機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。
2.5重金屬脅迫對植物各部分重金屬含量的影響
重金屬脅迫對藥用植物各部分重金屬含量研究比較少，研究多集中在大田作物上。目前，關(guān)于藥用植物活性成分的代謝過程和土壤重金屬種類及含量的研究還比較少，我們應(yīng)該加強(qiáng)這一方面的研究，為實(shí)現(xiàn)中藥規(guī)范化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。
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1科學(xué)實(shí)施秸稈還田
秸稈還田就是利用土壤微生物分解秸稈，生成腐殖質(zhì)類物質(zhì)，豐富土壤有機(jī)含量，改善土壤緊實(shí)板結(jié)性狀，并對土壤的水肥氣熱等生態(tài)條件進(jìn)行改善，提高其微生物的生物量，增加土壤酶的活性，讓農(nóng)作物根系有更好的土壤環(huán)境［1］。還田的秸稈能夠明顯影響重金屬的環(huán)境行為，轉(zhuǎn)變生物的有效性。腐熟分解秸稈可以產(chǎn)生氨基酸、胡敏酸等有機(jī)酸，甚至還富含糖類與硫雜環(huán)化合物，可與金屬氧化物、礦物金屬離子形成絡(luò)合反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生化學(xué)及生物穩(wěn)定性不同的金屬有機(jī)絡(luò)合物。當(dāng)土壤重金屬形態(tài)被改變后，其生物有效性也降低了，重金屬對土壤及農(nóng)作物的毒害也會減少。秸稈還田對兩種鎘污染土壤pH值就很好的提升作用。酸性土中pH值上升可以讓土壤里的鎘更穩(wěn)定，降低它的生物有效性。另外，在秸稈還田中再施有機(jī)(無機(jī))肥能夠讓土壤里的動植物與微生活活性更高，并使其分泌胞外酶，提高土壤酶的活性，使有機(jī)物質(zhì)化更明顯，最終土壤有機(jī)碳含量隨土壤養(yǎng)分含量的增加而增加，實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)。不過，新鮮秸稈腐熟時(shí)會帶來很多有機(jī)酸，能毒害作物根系，所以還需要加入適量的石灰，即根據(jù)Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O或者Ca(OH)2+2HCI=CaCI2+2H2O這兩種熟石灰改良酸性土壤的化學(xué)方式中和有機(jī)酸。要注意的是這些秸稈應(yīng)該來至于沒有重金屬污染的地區(qū)，目的是避免秸稈中的重金屬加劇土壤污染。
2合理調(diào)整種植制度
通過調(diào)整作物種類改變種植制度可以有效降低重金屬的危害。在那些污染嚴(yán)重不宜中糧的地方，可以種植苗木花卉;反之，則種植重金屬污染承受力較強(qiáng)的作物，最大限度減少重金屬通過農(nóng)作物吸收對人體造成的危害。植物生理學(xué)因種類不同而不同，故而吸收重金屬的效應(yīng)也不一樣。按照作物的重金屬吸收效應(yīng)的不同特征以及土壤重金屬污染程度來選擇作物進(jìn)行種植，不僅能夠讓農(nóng)產(chǎn)品不會受土壤重金屬的大面積污染，還能有效利用被污染的農(nóng)田［2］。比如，有的復(fù)墾場地紅豆不會像小麥水稻那樣受重金屬污染，所以針對這種情況改變耕作制度，把紅豆作為先鋒植物;又比如在含鎘100kg/kg的土壤中改種苧麻，三年后土壤鎘含量平均降低26.4%。和一般作物相比，種植對重金屬富集較弱的作物，能使被污染的農(nóng)田蔬菜鎘含量降低幅度最高達(dá)80%，蔬菜的產(chǎn)量也會進(jìn)一步提高。
3控制土壤水分
土壤氧化還原對重金屬活性有很大影響，有的金屬會根據(jù)氧化還原情況顯示出不一樣的毒性與遷移性。例如As5+毒性高于As3+，Cr6+毒性高于Cr3+。氧化土壤里的As3+經(jīng)由氧化成為As5+，降低了其生物有效性與遷移性。Cr3+經(jīng)由氧化變成Cr6+，生物有效性及遷移性提高，對生物和人的健康風(fēng)險(xiǎn)也不斷提高。土壤氧化還原狀態(tài)的控制主要受土壤水分影響，控制土壤水分能夠降低重金屬危害。還原中的土壤的很多重金屬都有硫化物沉淀，使重金屬的生物有效性與遷移性降低。水田灌溉過程中，水層覆蓋造成還原性環(huán)境，SO2－4經(jīng)過還原變成S2－，重金屬變成硫化物沉淀且溶解性不高。所以，對土壤氧化還原的情況以灌溉等方式來調(diào)節(jié)，更有助于把土壤———植物系中的重金屬進(jìn)行遷移，降低其危害。
4合理使用農(nóng)肥
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會使用化肥與農(nóng)藥，這也是土壤重金屬污染的重要原因。因此，必須科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)民使用化肥與農(nóng)藥，通過調(diào)查土壤肥力，利用測土配方施肥，并合理使用農(nóng)藥，確保在提高土壤肥力的同時(shí)又強(qiáng)化作物的防病害能力，使土壤中重金屬的環(huán)境行為得到有效調(diào)控。比如氮肥因形態(tài)不同，對土壤吸附解吸重金屬的影響則不一樣，植物吸收NH+4和NO－3時(shí)，根系會分泌不一樣的離子，吸收NH+4－N時(shí)造成H+分泌，使根際周圍酸化;而吸收NO－3－N時(shí)植物則會分泌OH－，使得根際環(huán)境堿化。很多重金屬污染土壤可以通過施放硝態(tài)氮肥降低重金屬遷移與生物毒性。有機(jī)肥的施放不但讓土壤有機(jī)質(zhì)提高，還吸附或者絡(luò)合固定土壤里的重金屬，使重金屬毒性與生物有效性變低。也可以在土壤中施用有機(jī)肥從而提高土壤中重金屬的活性，增加重金屬的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
5結(jié)語
民以食為天，食以安為先。食品安全直接關(guān)系廣大民眾的生命健康，為此，國家食品檢測機(jī)構(gòu)務(wù)必重視食品安全問題。重金屬指的是一些比重大于5的金屬，自然界中，大約有45種重金屬元素。然而并不是所有的重金屬對人體都是有害的，相反，有些重金屬卻是維持人體生命活動所必須的，銅、錳等重金屬元素就是如此。所有的重金屬只有在人體內(nèi)的量超過一定限度時(shí)才會對人體健康構(gòu)成威脅。
一、重金屬的污染的特點(diǎn)
重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化和分散、富集過程（即遷移）。重金屬污染的特點(diǎn)是：（1）除被懸浮物帶走的外，會因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成為長期的次生污染源；（2）水中各種無機(jī)配位體（氯離子、硫酸離子、氫氧離子等）和有機(jī)配位體（腐蝕質(zhì)等）會與其生成絡(luò)合物或螯合物，導(dǎo)致重金屬有更大的水溶解度而使已進(jìn)入底泥的重金屬又可能重新釋放出來；（3）重金屬的價(jià)態(tài)不同，其活性與毒性不同。其形態(tài)又隨pH和氧化還原條件而轉(zhuǎn)化。（4）在其危害環(huán)境方面的特點(diǎn)是：微量濃度即可產(chǎn)生毒性（一般為1～10毫克/升，汞、鎘為0.01～0.001毫克/升）；在微生物作用會轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)金屬化合物（如洋-甲基汞）；可被生物富集，通過食物鏈進(jìn)入人體，造成慢性路線。親硫重金屬元素（汞、鎘、鉛、鋅、硒、銅、砷等）與人體組織某些酶的巰基（-SH）有特別大的親合力，能抑制酶的活性，親鐵元素（鐵、鎳）可在人體的腎、脾、肝內(nèi)累積，抑制精氨酶的活性。六價(jià)鉻可能是蛋白質(zhì)和核酸的沉淀劑，可抑制細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽還原酶，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白，可能致癌，過量的釩和錳（親巖元素）則能損害神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能。
二、重金屬的危害途徑
所有金屬超過一定濃度都對人體有毒，通過食物進(jìn)入人體而造成健康危害的重金屬主要有汞、鎘、砷、鉛、鉻、銅、鋅、錫，這些重金屬對人體及其他生物都有不同程度的危害，他們通過人的活動進(jìn)入環(huán)境，造成環(huán)境污染。污染到水中的重金屬被魚蝦貝類所富集；流到土壤中的重金屬被土壤和農(nóng)作物所富集，再由家禽、家畜進(jìn)一步富集。即通過食物鏈，把重金屬濃度提高到千倍，萬倍，甚至幾十萬倍，最后通過食物進(jìn)入人體危害。
三、重金屬的來源
重金屬的來源非常廣泛，傳統(tǒng)上可以分為工業(yè)來源和農(nóng)業(yè)來源。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，一些有別于以往的為城市所特有的污染來源也隨之產(chǎn)生。重金屬來源如下：
1.工業(yè)來源：工業(yè)能源大都以煤、石油類為主，它們是環(huán)境中汞、鉛、鎘、鉻、砷等 重 金 屬 污 染的主 要 來 源。在 采 礦、選 礦、冶 煉、鍛 造、加工、運(yùn) 輸 等工 業(yè) 生 產(chǎn) 過程中會產(chǎn)生大量的重金屬污染。排放的廢水、廢渣等直接進(jìn)入水體及土壤中，廢氣中的重金屬經(jīng)沉降也進(jìn)入土壤等環(huán)境中，從而使得環(huán)境中重金屬濃度嚴(yán)重超標(biāo)。
2.農(nóng)業(yè)來源：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，污水灌溉、農(nóng)藥、劣質(zhì)化肥等的不合理使用是重金屬污染的重要途徑。以磷肥為例，生產(chǎn)磷肥的磷礦石成分復(fù)雜，含有較多的重金屬如 鋅、鉻、鎳、銅、鎘、鉛 等，因 此如不合理的使用，劣質(zhì)化肥中的重金屬雜質(zhì)會直接導(dǎo)致土壤被污染。
3.城市來源：城市日益變成重金屬污染的重要來源之一，污染過程主要包括污水處理中產(chǎn)生污泥的堆放、垃圾滲濾液的泄漏、含鉛汽油的使用以及汽車交通等。污水處理廠產(chǎn)生的污泥中含有大量的重金屬，如不經(jīng)處理直接排放或者灌溉，會對土壤環(huán)境造成二次污染。城市垃圾在焚燒過程中產(chǎn)生的飛灰及堆放填埋過程中產(chǎn)生的滲濾液中的重金屬通常也會嚴(yán)重超標(biāo)。含鉛汽油的燃燒是城市鉛污染的一個(gè)重要來源，汽車輪胎添加劑中使用的鋅也導(dǎo)致城市土壤的鋅污染。環(huán)境事故污染：近年來突發(fā)性的環(huán)境污染事件驟增，其中重金屬污染的案例占很大比例。突發(fā)性的環(huán)境事件會導(dǎo)致重金屬在短時(shí)間內(nèi)高濃度地進(jìn)入環(huán)境，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。
四、我國食品中重金屬檢測技術(shù)的進(jìn)展
我國食品檢測重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到對食品生產(chǎn)到消費(fèi)全過程的檢測，食品檢測質(zhì)量安全監(jiān)督體系和網(wǎng)絡(luò)逐步完善，通過例行檢測為各級政府提供信息和決策依據(jù)。
1.重金屬檢測的前處理技術(shù)
目前，食品中重金屬檢測前處理技術(shù)有濕消解法、微波消解法、干灰化法、水浴法等方法，其中濕消解法和微波消解法是最常用的方法，微波消解法用酸量少，密閉消解，試劑本地值低，缺點(diǎn)是價(jià)格相對昂貴、不適宜大批量檢測。消解前，為避免消解過于強(qiáng)烈，最好進(jìn)行預(yù)反應(yīng)，預(yù)反應(yīng)的途徑有放置過夜、恒溫反應(yīng)或低溫消解。微波消解后，需要經(jīng)過趕酸過程，趕酸的溫度需要控制在190度以下，在做汞的時(shí)候，必須通過趕酸把氮氧化物除盡。
2.重金屬殘留的快速檢測方法
由天津市科委、農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所承擔(dān)的重金屬快速檢測方法與裝備研究以獲得成功。這項(xiàng)技術(shù)的準(zhǔn)確率在95%以上，填補(bǔ)了我國在食品和環(huán)境重金屬快速檢測技術(shù)的空白。這項(xiàng)研究是將具有特色顯色反應(yīng)的生物染色劑通過浸漬附載到試紙上，制備出快速檢測試紙，并通過反復(fù)研究獲得了試紙與重金屬的最佳反應(yīng)條件。該試紙對重金屬具有良好的選擇性，測定重復(fù)性好，檢測速度、靈敏度、準(zhǔn)確率精密度均達(dá)到了項(xiàng)目技術(shù)的要求。為了實(shí)際操作方便，還制備出了體積小巧、便于攜帶、操作簡便、檢測成本低廉，適宜于現(xiàn)場實(shí)時(shí)快速檢測。
3.農(nóng)藥殘留檢測分析方法
色譜分析法包括薄層色譜法，氣相色譜法、高效液相色譜法、質(zhì)譜聯(lián)用法及超臨界流體色譜5種方法。薄層色譜法由于靈敏度不高，近年來較少使用；高效液相色譜法也有其缺點(diǎn)，溶劑消耗大，檢測器種類少、靈敏度不高、價(jià)格也貴等；質(zhì)譜聯(lián)用法及超臨界流體色譜這兩種方法其設(shè)備昂貴，廣泛應(yīng)用也受到了限制；氣相色譜法目前是用于農(nóng)藥殘留檢測最為普遍，最成熟的一種技術(shù)。易汽化，且汽化后不易發(fā)生分解的農(nóng)藥均可采用氣相色譜法檢測。目前，多達(dá)70%的農(nóng)藥殘留可用氣相色譜法來檢測。
【關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè) 土壤重金屬污染 治理措施
引言：污染問題是各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都要面臨的難題。近些年，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，使得土壤重金屬污染日益加劇，許多耕地因重金屬污染受到破壞，這使得我國耕地面積大幅度減少。想要使農(nóng)作物正常生長就要保障土壤正常狀態(tài)，土壤影響著農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，若土壤受到重金屬污染，不僅農(nóng)產(chǎn)品會受到污染，這些被污染的農(nóng)產(chǎn)品更會影響人們身體健康，土壤重金屬污染治理具有重要意義。
一、重金屬污染的概念
重金屬是指比重大于5的金屬，重金屬在人體中累積達(dá)到一定程度，會造成慢性中毒。對環(huán)境造成污染的重金屬包括：汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素。重金屬不能被生物降解，被重金屬污染的食物進(jìn)入人體后，重金屬在體內(nèi)沉淀，便很難排除體外，還會與體內(nèi)蛋白質(zhì)及酶發(fā)生強(qiáng)烈作用，使之失去活性，重金屬對人體危害非常大[1]。鉻會造成四肢麻木，精神異常；錫進(jìn)入身體凝結(jié)成塊后，甚至?xí)氯怂劳?；釩會對人的內(nèi)臟造成破壞。采礦、廢棄排放、工業(yè)排放、污水排放等會造成重金屬污染，導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化。日本就曾經(jīng)因汞污染引發(fā)水俁病，造成許多嬰兒中樞神經(jīng)造成破壞。近些年，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，重金屬污染問題日益嚴(yán)重，已開始嚴(yán)重影響人們身體健康，全國各地都因重金屬污染出現(xiàn)了癌癥村，我國必須對重金屬污染提高重視。
二、土壤重金屬污染
我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中面臨著嚴(yán)重的重金屬污染，其中土壤重金屬污染尤為突出，幾乎全國各地多處耕地存在重金屬污染問題，土壤重金屬污染已成為“公害”[2]。目前我國土壤重金屬污染主要污染物有：汞、鎘、鉛、鉻、砷等生物毒性重金屬元素，以及有毒元素鋅、銅、鎳等。這些主要重金屬污染元素多來自：農(nóng)藥、廢水、污泥和大氣沉降等方面。如，砷就經(jīng)常被作為除草劑、殺蟲劑等農(nóng)藥，大量農(nóng)藥使用后便很容易造成砷污染；汞則來自含汞廢水。汞、砷都能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動，影響氮素供應(yīng)。土壤中鎘含量超標(biāo)時(shí)，作物葉綠素結(jié)構(gòu)將受到破壞，吸收水、陽光的能力大幅度下降，農(nóng)作物生長、發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)都將受到影響。土壤中鉛超標(biāo)時(shí)，植物光合能力、氧化能力、代謝強(qiáng)度都將被降低，作物成活率會大大被降低。重金屬有著移動性差、滯留時(shí)間長、不能被微生物降解等特性。農(nóng)作物生長在被污染的土壤中被人類食用，這些重金屬將直接作用于人體，在身體里沉淀。如，鎘污染土壤環(huán)境中的作物被人類食用后，將引發(fā)高血壓、腎功能失調(diào)、心腦血管等疾病。汞則會沉入肝臟，破壞神經(jīng)系統(tǒng)和大腦[3]。土壤重金屬污染已嚴(yán)重威脅了人類生存與發(fā)展，加強(qiáng)土壤重金屬土壤治理勢在必行。
三、土壤重金屬污染治理措施
通過前文分析，不難看出土壤重金屬污染的危害性，土壤重金屬污染已成為了制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。我國必須提高對土壤重金屬污染的重視，加強(qiáng)治理，采用相應(yīng)治理措施。下面通過幾點(diǎn)來土壤重金屬治理措施：
（一）化學(xué)治理措施
化學(xué)治理措施見效快，簡單易行，操作簡單，效果明顯，但若操作不當(dāng)極有可能造成化學(xué)污染?；瘜W(xué)治理措施是通過向土壤中投入化學(xué)改良劑的方式，來達(dá)到降低土壤中重金屬含量的目的。不同化學(xué)改良劑，效果有所不同，針對污染情況也不同。其原理是將重金屬吸附、氧化還原。常用化學(xué)改良劑有：磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鈣、沸石等。在實(shí)施中為了避免對土壤造成二次污染，一定要控制好改良劑用量。
（二）生物治理措施
生物治理措施易于操作，效果好，且不會造成二次污染，這種方式是通過生物削弱、凈化土壤，來降低土壤重金屬含量。例如，利用自然界原有植物或人工培育植物，通過植物吸收方式解決重金屬污染。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠吸收重金屬的植物多達(dá)七百余種。這些重金屬元素被植物吸收后，將被轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，揮發(fā)到空氣中；除植物外，微生物也能夠降低土壤重金屬含量，改善土壤微環(huán)境。微生物治理技術(shù)主要是應(yīng)用：動膠菌、藍(lán)細(xì)菌、藻菌、原菌、硫酸菌等，通過胞外聚合物與重金屬離子結(jié)合成絡(luò)合物，達(dá)到降低重金屬含量和重金屬毒性的目的。
（三）農(nóng)業(yè)治理措施
農(nóng)業(yè)治理指的是通過改變耕作管理制度的方式，降低土壤重金屬污染。該措施實(shí)施中要因地制宜，科學(xué)結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)際情況。農(nóng)業(yè)治理措施主要有：控制土壤水分調(diào)節(jié)土壤氧化還原電位，降低重金屬污染。另外，還可通過肥料選擇和控制的方式，減少化肥應(yīng)用，增施有機(jī)肥，降低化肥對土壤造成的重金屬污染。此外，種作物選擇時(shí)應(yīng)選擇具有抗污染的植物，避免重金屬進(jìn)入食物鏈。鎘污染土壤環(huán)境中可種芝麻，實(shí)踐證明種植五年芝麻后，土壤鎘含量降低百分之三十四左右，不同植物對改善不同污染有著很好的效果，做好作物選擇至關(guān)重要。
四、結(jié)束語
農(nóng)業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)的基礎(chǔ)，而農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)是土壤，離開土壤農(nóng)業(yè)發(fā)展無從談起。土壤重金屬污染現(xiàn)如今已嚴(yán)重影響到了農(nóng)業(yè)發(fā)展，威脅到了人們身體健康，加強(qiáng)土壤重金屬治理勢在必行。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：高速公路路域土壤；重金屬污染；健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)；潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)；地積累指數(shù)
中圖分類號：X825 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，居民對交通的依賴程度越來越高，車輛流通量也隨之迅猛增加.但是交通運(yùn)輸給居民生活帶來方便的同時(shí)也產(chǎn)生了很多環(huán)境問題，成為城市土壤污染的主要來源之一[1-2].Bergbck等發(fā)現(xiàn)交通工具為高速公路土壤重金屬污染主要來源，其中Cd，Cu，Cr，Pb和Zn分別占90%，40%，99%，85%和80%[3].主要來源于交通工具的燃油、剎車、輪胎、離合器、發(fā)動機(jī)及觸媒轉(zhuǎn)換器等[4].通過大氣干沉積或濕沉降沉積在公路兩側(cè)土壤中.
2013年第68屆聯(lián)合國大會決議通過了每年的12月5日為世界土壤日，并宣布2015年為“國際土壤年”，以國際社會對土壤安全問題的高度重視.土壤重金屬污染不僅可使土壤的肥力下降，降低農(nóng)作物產(chǎn)量，且其不易降解而在生物體內(nèi)傳遞，并通過食物鏈最終累積于人體中，當(dāng)其達(dá)到一定濃度后將對人體產(chǎn)生毒害作用[5].土壤作為重金屬的沉積池，可通過風(fēng)力和降雨進(jìn)入大氣環(huán)境和周圍水域，而對周圍環(huán)境和人體健康產(chǎn)生二次污染.因此，研究高速公路對路域土壤的重金屬污染現(xiàn)狀對公路旁土壤重金屬污染的防治和公路旁土地合理利用、規(guī)劃和管理提供依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.
健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)（Health Risk Assessment）是對暴露在污染物中的人群可能產(chǎn)生的傷害、疾病或者死亡的可能性進(jìn)行的定性或定量的評價(jià)，作為污染物防治的輔助工具已經(jīng)得到國際上的廣泛認(rèn)可.近年來，學(xué)者們紛紛對高速公路兩側(cè)路塵的重金屬污染進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[6-7]，但對高速公路路域土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)的研究很少.健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是根據(jù)不同的吸收途徑和每日暴露劑量來估算有毒重金屬對人體的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià).因此，高速公路土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)對居民和政府緩解有毒重金屬污染及對居民采取有效保護(hù)措施具有十分重要的意義.
1材料及分析方法
1.1采樣點(diǎn)概況及樣品采集
2014年湖南全省高速公路完成投資390億元，通車總里程達(dá)到5 493 km，位居全國第五.其中京港澳高速（G4）和滬昆高速公路（G60）屬于中國高速公路網(wǎng)的“五縱七橫”主骨架網(wǎng)，相交于湖南湘潭市岳塘區(qū)的殷家坳，為湖南省交通承東啟西、南聯(lián)北進(jìn)的代表.因此，本文以這兩條高速公路展開調(diào)查研究.
本研究根據(jù)不同的開通時(shí)間和交通量，選取了3個(gè)采樣路段分別為G4高速公路的臨長段（LC）和長潭段（CT），G60高速公路的潭邵段（TS），具體采樣位置見圖1.每個(gè)采樣地段根據(jù)與高速公路垂直距離（5 m，10 m，15 m，40 m 和 80 m），用采樣器采取0～10 cm的土壤1 kg，每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)3個(gè)平行樣，總共采取45個(gè)土壤樣品.采取的土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自然風(fēng)干，研磨后過篩網(wǎng)，儲存于聚丙烯容器內(nèi)，并將容器存放于4 ℃的冰箱內(nèi)等待進(jìn)一步檢測.
2分析與討論
2.1土壤特性、重金屬濃度及其與距離的關(guān)系
高速公路路邊土壤中的重金屬濃度受土壤特性、交通量和氣象條件的影響[22].本研究中的土壤樣品的物理化學(xué)特性的分析結(jié)果見表3.土壤粒徑分級顯示本研究土壤樣品的粒徑較粗，特別是TS的土樣.黏土含量為12.76%～34.13%，且越靠近高速公路的土樣的黏土含量越少.可能是因?yàn)楣方ㄔO(shè)時(shí)填入的建筑材料的影響，如沙子，礫石.pH值表明本研究區(qū)域的土壤為酸性，LC，CT和TS的土壤pH值分別為4.14～6.53，4.42～4.98和5.06～6.45.表3顯示，pH值和有機(jī)物含量隨離高速公路的距離的增加而減少，可能是高速公路建設(shè)時(shí)在路邊填入的石灰等堿性材料和路面缺少植被等原因造成.
重金屬濃度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差見表4.大體上，此5種重金屬的濃度隨距離的增加而降低，顯示其與交通的相關(guān)性.它們在LC，CT和TS路段的濃度梯度分別為Cr > Zn > Pb > Cu > Cd， Cr > Zn > Pb > Cu > Cd和Zn>Cr> Pb > Cu > Cd，此結(jié)果與孔德秀等人對衡棗高速公路的研究一致[23].
表3中顯示LC和TS的運(yùn)行年限都為13a，但是LC段的交通量為70 903 veh/d遠(yuǎn)大于TS段49 601 veh/d的交通量.LC段所研究的5種重金屬的濃度大于TS段（表4），表明重金屬的濃度與交通量成正比.再一次說明研究的5種重金屬與交通狀況的相關(guān)性.
由表4可見，5種重金屬除了Cd和距離高速公路5 m處Cr的濃度外，其它重金屬的濃度都低于中華人民共和國土壤標(biāo)準(zhǔn)值.重金屬Cd在LC，CT和TS的濃度分別為0.2～1.0 mg/kg，0.3～1.4 mg/kg和0.1～1.0 mg/kg.其中距離高速公路5 m處Cd的濃度幾乎是土壤標(biāo)準(zhǔn)值的4～5倍.可能的原因有：第一，高速公路來往車輛磨損并長期的積累.第二，中華人民共和國的土壤標(biāo)準(zhǔn)值是很早以前制定的，比其它國際的標(biāo)準(zhǔn)值都小，從而增大了比值.比如，在美國，其土壤污染等級劃分為：0～1 mg/kg，無污染；1～3 mg/kg，輕度污染；3～10 mg/kg，重度污染[24].柏林的Cd的土壤背景值為1.05 mg/kg[25].
LC，CT和TS路段距離高速公路5 m處Zn的濃度分別為122.09 mg/kg，102.37 mg/kg和143.86 mg/kg，其它在37～75 mg/kg之間波動.Zn的濃度在5～10 m之間急劇減少表明其與交通工具的正相關(guān)性.有研究顯示，Zn以鋅氧化物添加在車輪中，它是橡膠硫化的重要反應(yīng)物.Cr在LC段距離公路5 m處的濃度最大，為135.99 mg/kg，其它研究區(qū)的濃度在30～90 mg/kg之間波動.Pb和Cu的濃度稍微偏低，分別為25～61 mg/kg和15～25 mg/kg.
重金屬的濃度結(jié)合表3中的交通量和運(yùn)行年限，可以看出重金屬Cd，Pb和Cu與交通量及運(yùn)行年限成正相關(guān).Othman等人也發(fā)現(xiàn)了高速公路路域土壤中Pb濃度和交通量這種正相關(guān)的關(guān)系[26].Zn和Cr與交通量及運(yùn)行年限的關(guān)系并不明顯.
2.2重金屬的污染程度評估
地積累指數(shù)（Igeo）評估結(jié)果見表4.重金屬Cd的Igeo值最大，距離高速公路5 m處的Igeo>3，表明該區(qū)域的Cd為重度污染.其污染程度隨距離的增加而降低，但是遠(yuǎn)到距離高速公路80 m處仍有輕度污染.Cu的Igeo都小于零，表明其無污染.其它3種重金屬（Pb，Zn和Cr）分別在5 m處顯示了輕度污染，其它地方都為無污染.
5種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果見圖2.它們的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)梯度為Cd>Pb>Cu>Cr>Zn.其數(shù)值隨著與高速公路的垂直距離的增加而減小.表中顯示除了Cd其它重金屬的單項(xiàng)重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)都小于40，表明都對當(dāng)?shù)氐耐寥老到y(tǒng)無潛在危害.因此，研究區(qū)域土壤環(huán)境主要的污染物為Cd.其在距離高速公路5 m處的Eir>320，表明其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害程度高.且其在80 m處仍為輕微的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).
在研究的3個(gè)路段中，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的大小為CT > LC > TS.3個(gè)研究路段距離高速公路5 m處的RI值都大于300，表明都有中度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).
從以上的討論可以看出，地積累指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)兩種重金屬污染程度評價(jià)存在一些分歧.比如，按地積累指數(shù)評價(jià)法重金屬Pb幾乎是無污染的，但是由于其高毒性，按潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法為低污染程度.翟云波等也發(fā)現(xiàn)它們存在一些分歧[27].但是，根據(jù)定義，地積累指數(shù)側(cè)重于單項(xiàng)的金屬污染程度，但并沒有考慮單項(xiàng)重金屬的毒性.而潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)更注重評價(jià)的重金屬的綜合污染程度.因此，為了獲得更全面的和精確的評價(jià)結(jié)果，本文采用了2種評價(jià)方法.
2.3健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)
圖3和圖4分別給出了消化道、皮膚接觸和呼吸（空氣）3種暴露途徑下生活在高速公路路域的成年人和未成年人的非致癌風(fēng)險(xiǎn)商數(shù).整體而言，未成年人的非致癌風(fēng)險(xiǎn)商數(shù)要大于成年人的.5種重金屬通過呼吸道，皮膚接觸和呼吸3種暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)商數(shù)的大小為：Cr>Pb>Cd>Cu>Zn，Cr>Cd>Pb>Cu>Zn 和Cr>Pb>Cd>Cu>Zn.
3種暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)商數(shù)之和為非致癌污染指數(shù).5種重金屬的非致癌污染指數(shù)見圖5.從圖中可以看出，Cr的非致癌污染指數(shù)是最大的，其次分別是Cd，Pb，Cu和Zn，且隨高速公路的距離的增加而降低.根據(jù)美國環(huán)保局的健康風(fēng)險(xiǎn)評估條例[28]：如評價(jià)的單項(xiàng)重金屬的HQ或者HI1，則其對周圍的居民存在慢性的健康危害風(fēng)險(xiǎn).不難看出，圖5 Cd和Cr的非致癌污染指數(shù)超過了1，且對于未成年人，3個(gè)研究路段80 m處，Cd和Pb的非致癌污染指數(shù)也超過了1，表明它們對周圍居民有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)危害.有研究顯示，過量攝入Cr，可能會觸發(fā)肺癌和胃癌.在3個(gè)研究路段非致癌污染主要來源于皮膚接觸，其次是經(jīng)口攝入被消化道吸收.因此，周圍的居民應(yīng)注意飲食攝入，最好不要讓皮膚直接接觸土壤，且最好居住于距離高速公路80 m 以外.
另一個(gè)健康分析評價(jià)的重要參數(shù)是致癌風(fēng)險(xiǎn).3個(gè)研究路段中重金屬對成年人和未成年人的致癌風(fēng)險(xiǎn)值見圖6.由于缺少Pb，Cu和Zn的致癌坡度因子，本文只討論了Cd和Cr的致癌風(fēng)險(xiǎn).顯然，Cr的致癌風(fēng)險(xiǎn)要大于Cd，且二者的致癌風(fēng)險(xiǎn)隨距離高速公路的距離的增加而降低.根據(jù)Fryer等人的評估[29]，CR>1×10 4，則其致癌風(fēng)險(xiǎn)是不能接受的，CR值在10 6～10 4之間，則表示存在致癌風(fēng)險(xiǎn)，但在可容忍的范圍內(nèi).從圖6可以看出，重金屬Cr對未成年人的致癌風(fēng)險(xiǎn)在10 6～10 4之間，屬于可以接受的范圍，但也存在輕微的致癌風(fēng)險(xiǎn).其致癌風(fēng)險(xiǎn)隨高速公路距離的增加而降低，LC和CT遠(yuǎn)在80 m處仍明顯大于10 6，TS段80 m處降至接近10 6.對于成年人，兩種重金屬Cr和Cd的致癌風(fēng)險(xiǎn)都在安全范圍內(nèi).
綜上所述，高速公路G4和G60的3個(gè)研究路段（LC，CT和TS）的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果表明，5種重金屬對周圍居民的健康危害風(fēng)險(xiǎn)隨與高速公路距離的增加而降低.其中Cr，Cd和Pb對周圍的居民存在潛在的健康危害風(fēng)險(xiǎn).Cr的致癌風(fēng)險(xiǎn)要大于Cd，且Cr對未成年人有輕微的致癌風(fēng)險(xiǎn).但總體而言，致癌風(fēng)險(xiǎn)都在安全范圍內(nèi).非致癌污染指數(shù)和致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表明高速公路周圍的居民應(yīng)居住在距離高速公路80 m之外.
3結(jié)論
受交通運(yùn)輸?shù)挠绊?，G4和G60高速公路路域土壤中所研究的5種重金屬的濃度較高，靠近高速公路的采樣點(diǎn)中Cd和Cr濃度超過了土壤環(huán)境二級標(biāo)準(zhǔn).重金屬濃度隨離公路的距離的增加而降低，且與高速公路的交通量成正比.所檢測的5種重金屬的污染狀況是Cd>Pb>Cr>Zn>Cu，其中Cd超過了國家土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值的3～4倍，為重度污染，存在嚴(yán)重生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).在CT路段遠(yuǎn)到80 m處Cd仍顯示輕微的污染.其它重金屬為輕度污染或者無污染.健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)表明，所研究的5種重金屬對未成年人的非致癌傷害大于成年人的.其中Cd，Cr和Pb對周圍的居民存在潛在的非致癌污染.3個(gè)研究路段80 m處，Cr和Cd對未成年人有輕微的致癌風(fēng)險(xiǎn)，但在可接受的范圍內(nèi).因此，周圍的居民應(yīng)注意飲食攝入，最好不要讓皮膚直接接觸路域土壤，且應(yīng)居住于高速公路80 m之外.
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[關(guān)鍵詞]農(nóng)村耕地 重金屬污染 來源 治理
[中圖分類號] S341.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-1-161-1
0前言
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，帶動了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了人們生活水平的提高。但是，粗放型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式也造成了嚴(yán)重的污染，尤其是重金屬對于農(nóng)田土壤的污染，使得我國的耕地面積不斷縮減，影響到了農(nóng)作物的生長，同時(shí)還可能對人體造成相應(yīng)的危害。因此，要充分重視起來，加強(qiáng)對于農(nóng)田重金屬污染的治理力度，切實(shí)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
1重金屬污染概述
重金屬污染，指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染，其產(chǎn)生的主要原因是人們的生產(chǎn)活動，如采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素造成的。重金屬污染的危害程度并不是固定的，而是取決于其在環(huán)境、物體中存在的化學(xué)形態(tài)和濃度。通常情況下，重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染方面，氣體污染和固體廢棄物污染相對較少。
重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解，因此，容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，加上其具有不易移動溶解的特性，進(jìn)入生物體后不能被排出，會造成慢性中毒。例如，日本爆發(fā)的骨痛病，就是由于重金屬元素鎘與人體內(nèi)部的蛋白質(zhì)和各種類型的酶發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，從而導(dǎo)致其失去活性，造成重金屬中毒，對骨骼產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，引發(fā)劇烈的疼痛。
2農(nóng)村耕地中重金屬污染的來源
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的，自然界存在的重金屬元素有45種，而對于農(nóng)村耕地影響較為嚴(yán)重的重金屬，則主要集中在汞、鎘、鉛、鉻、砷物種元素，其并稱為“五毒”。每年因重金屬污染所造成的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失不計(jì)其數(shù)，不僅阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，更使得糧食產(chǎn)量大幅下降，影響社會的穩(wěn)定。對于農(nóng)村的耕地而言，重金屬污染的主要來源包括：
2.1污水
重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染方面，因此污水是導(dǎo)致農(nóng)田重金屬污染最主要的原因。由于粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的影響，許多企業(yè)并沒有對排放的污水進(jìn)行處理，而是直接排入河流或者土地之中，一方面，使得河流污染嚴(yán)重，農(nóng)民在引水灌溉的過程中，將污水中的重金屬帶入農(nóng)田，從而引發(fā)重金屬污染；另一方面，污水深入地下后，重金屬元素卻不會很快講解，在不斷的富集過程中，使得土壤中的重金屬含量不斷增加，對農(nóng)作物的生長造成影響。
2.2大氣
大氣中的重金屬主要來自于工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣、汽車尾氣等，如果沒有對其進(jìn)行相應(yīng)的處理，重金屬就會以氣溶膠的形態(tài)，進(jìn)入大氣之中，在自然沉降和降水的作用下，最終進(jìn)入土壤，從而造成農(nóng)田的重金屬污染。一般來說，大氣污染對于農(nóng)田的影響程度取決與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)增長方式和工業(yè)化程度，以及人口的密度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度等。
2.3固體廢棄物
主要指來自含有重金屬的工業(yè)企業(yè)以及礦業(yè)企業(yè)廢棄物，也包括城市的生活垃圾。這些固體廢棄物含有的重金屬元素會在存放和處理的過程中，進(jìn)入土壤，造成污染。例如，重金屬礦業(yè)企業(yè)在對礦渣進(jìn)行處理時(shí)，通常都是采用統(tǒng)一處理或掩埋的方式。在堆放的過程中，會受到雨水沖刷等的影響，使得重金屬元素流入水體或土壤；而在掩埋后，礦渣中含有的重金屬元素也不會分解，而是逐漸向周圍的土壤擴(kuò)散，不斷的富集，進(jìn)而導(dǎo)致土體中重金屬含量超標(biāo)，造成污染。
2.4化學(xué)農(nóng)藥和肥料
一方面，部分化學(xué)農(nóng)藥的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，含有超標(biāo)的重金屬元素，在使用的過程中會隨之進(jìn)入土壤，從而引發(fā)重金屬污染；另一方面，為了保證農(nóng)作物的產(chǎn)量，往往會長期使用化學(xué)肥料，提供農(nóng)作物生長需要的微量元素，但是肥料中的重金屬元素卻在不斷富集的過程中，出現(xiàn)污染現(xiàn)象。例如，如果某塊農(nóng)田長期使用磷肥，則可能導(dǎo)致土壤中的鎘含量超標(biāo)，從而引發(fā)重金屬污染。
3農(nóng)村耕地中重金屬污染的治理對策
3.1對污染源進(jìn)行控制
對于農(nóng)村耕地中重金屬污染的治理，首先必須采取必要的措施，對污染進(jìn)行控制，減少污染源，之后才能對其進(jìn)行處理，以免污染的重復(fù)發(fā)生。對于重金屬污染源的控制，需要做到以下幾點(diǎn)：
①對廢水、廢氣、固體廢棄物的排放進(jìn)行控制，確保處理后排放，將其產(chǎn)生的污染降到最低。針對含有重金屬元素的污染物，更要加強(qiáng)管理力度。
②對農(nóng)藥肥料等的使用進(jìn)行限制，對其成分進(jìn)行改良和創(chuàng)新，盡可能減少農(nóng)藥中重金屬元素的殘留。
③對農(nóng)田土壤進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)，做到防患于未然。
3.2物理換土法
由于重金屬的治理成本大、耗時(shí)長，難度大，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，對于污染較為嚴(yán)重的農(nóng)田土壤而言，可以采用換土的方式進(jìn)行處理，其優(yōu)點(diǎn)在于徹底、穩(wěn)定，雖然施工量較大，但是相對而言速度較快，而且操作簡單，不影響農(nóng)作物的種植。
3.3化學(xué)調(diào)節(jié)法
主要是利用相應(yīng)的化學(xué)藥劑等，對農(nóng)田土壤的有機(jī)質(zhì)、水分、pH值等進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變重金屬的水溶性和擴(kuò)展性，從而降低污染的擴(kuò)展速度以及其對于農(nóng)作物的影響。
3.4生物修復(fù)法
指利用植物、動物、微生物等，對土壤中的重金屬進(jìn)吸收和轉(zhuǎn)化等，從而消減重金屬污染對于農(nóng)田的影響。例如，向日葵可以吸收重金屬，進(jìn)而通過自身的作用將其排入空氣中，降低土壤重金屬的含量；部分藻類和蚯蚓等動物也可以對重金屬進(jìn)行吸收。
4結(jié)語
總之，重金屬污染對于農(nóng)村耕地的影響是十分巨大的，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員要加強(qiáng)對于重金屬污染來源的分析，通過預(yù)防和治理相結(jié)合的方式，解決土壤重金屬污染的問題。
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關(guān)鍵詞：重金屬污染 主要原因 修復(fù)技術(shù)
土壤重金屬污染給人們所帶來的危害具有長期性、潛在性的特點(diǎn)，近年來隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，越來越多的有害物質(zhì)進(jìn)入到了土壤中，造成土壤結(jié)構(gòu)的變化和功能的衰退，有害物質(zhì)逐漸在土壤中積累，并通過水或者是植物進(jìn)入到人體，嚴(yán)重危害人們的身體健康。為了有效應(yīng)對和解決這一問題，我們必須要充分了解土壤中重金屬的來源，并積極應(yīng)用各種各樣的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，最大限度地緩解土壤重金屬污染，給人們創(chuàng)造一個(gè)更加健康舒適的生活環(huán)境，從根本上提高人們的生活質(zhì)量。
一、造成土壤重金屬污染的主要原因
1.工業(yè)三廢的排放
在我國，礦產(chǎn)冶煉加工、化工、電鍍、電池、以及塑料等行業(yè)所排放的重金屬是造成土壤重金屬污染的主要工業(yè)源，由于大多數(shù)工業(yè)企業(yè)污染物處理意識淡薄，并沒有配備足夠的處理設(shè)備，就使得工業(yè)廢水、廢氣、廢渣等不斷排放到土壤或者是水體中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害人們的身體健康。
2.燃煤釋放
當(dāng)前我國使用范圍最廣的能源依然是煤炭，不僅是因?yàn)槲覈拿禾抠Y源儲量豐富，同時(shí)也是由于其價(jià)格相對較低，這就造成煤炭燃燒時(shí)向空氣中排放大量的有害氣體，這些氣體經(jīng)過沉降就會進(jìn)入到土壤中，對土壤造成污染，進(jìn)而對人體健康和整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生長期效應(yīng)。
3.垃圾的堆放
如果垃圾堆放的時(shí)間較長，就會使其中的重金屬進(jìn)入到土壤中，導(dǎo)致區(qū)域土壤的重金屬含量大量增加。特別是城市垃圾中含有較多的重金屬，在雨水的沖刷之下會將其中的有毒元素釋放到土壤中，由于這些有毒元素大多以有效態(tài)的形式存在，難以結(jié)合成殘?jiān)鼱顟B(tài)，就使得其在土壤中具有較大的遷移能力，進(jìn)而對地下水造成污染。
4.化肥和農(nóng)藥的使用
化肥和農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的物資，對于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展具有非常重要的意義，但是如果使用不合理就會使土壤遭受重金屬污染。這是因?yàn)樵诨屎娃r(nóng)藥中含有較多的重金屬元素，而土壤自身的環(huán)境容量又相對較低，長期使用會積累超標(biāo)含量的重金屬，進(jìn)而使農(nóng)產(chǎn)品受到污染，一旦食用就會對人體造成傷害。
二、土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)
1.工程修復(fù)
工程修復(fù)主要指的是采用換土、客土、以及深耕翻土等一些措施，有效降低土壤中的重金屬含量，從而減少對植物系統(tǒng)的毒害，保障農(nóng)產(chǎn)品安全。一般，換土法和客土法主要用來治理重污染區(qū)，而深耕翻土法則主要用于重金屬污染程度較輕的區(qū)域?？偟膩碇v，工程修復(fù)比較穩(wěn)定、徹底，但是由于工程量比較大，成本費(fèi)用較高，還容易對土體機(jī)構(gòu)造成破壞。
2.物理修復(fù)
物理修復(fù)技術(shù)主要包括三種類型：1）電動修復(fù)。主要指的是在電流的作用之下，土壤中所蘊(yùn)含的重金屬離子以電遷移或者是電透滲的方式被運(yùn)輸?shù)诫姌O，再實(shí)行集中的收集處理。這種方法比較適宜用在具有低滲透性的淤泥土或者是粘土中，能夠有效控制污染物流動的方向。2）電熱修復(fù)。主要是利用高頻電壓所產(chǎn)生的熱能對土壤加熱，從而將土壤顆粒中的污染物解吸出來，實(shí)現(xiàn)重金屬和土壤的分離，達(dá)到修復(fù)土壤的目的。3）土壤淋洗。即利用淋洗液將土壤固相中存在的重金屬轉(zhuǎn)移到液相中去，然后再將含有重金屬的廢水進(jìn)行回收處理。這種方法比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用，有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
3.化學(xué)修復(fù)
化學(xué)修復(fù)即向土壤中施加改良劑，利用改良劑的吸附、拮抗、氧化還原、以及沉淀等作用，有效降低重金屬自身的生物有效性。由于不同的改良劑對土壤中的重金屬會產(chǎn)生不同的作用，因此這項(xiàng)技術(shù)的重點(diǎn)在于要選擇最為合適的改良劑，比較常用的改良劑主要有石灰、硅酸鹽、磷酸鹽、以及碳酸鈣等。但是化學(xué)修復(fù)是在土壤原位上進(jìn)行的，并不具有永久性，它只是改變了土壤中的重金屬形態(tài)，而重金屬元素依然存留在土壤中，很容易活化再次危害植物。
4.生物修復(fù)
生物修復(fù)主要包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)兩種類型。1）植物修復(fù)。指的是利用自然生長或者是遺傳培育的植物來修復(fù)受重金屬污染的土壤，根據(jù)其機(jī)理和作用過程的不同又可以分成植物揮發(fā)、植物提取、以及植物穩(wěn)定等不同的類型。2）微生物修復(fù)。首先，微生物能夠利用帶電荷細(xì)胞對土壤中的重金屬離子進(jìn)行生物吸附于富集；其次，微生物可以通過自身的新陳代謝活動溶解土壤中的重金屬；此外，微生物還能夠通過氧化還原作用有效降低重金屬中的毒性，從而減少重金屬對土壤的污染程度，確保農(nóng)產(chǎn)品的安全衛(wèi)生。
三、總結(jié)
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，深刻改變了人們的生產(chǎn)和生活方式，具有非常重要的作用。因此，在當(dāng)前土壤重金屬污染日益嚴(yán)重的情況下，我們必須要積極利用各種形式的土壤修復(fù)技術(shù)來緩解重金屬污染、改善土壤質(zhì)量，為人們創(chuàng)造一個(gè)健康安全的生活環(huán)境，更好地促進(jìn)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展。
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