農業生產和工業生產對土壤重金屬帶來的污染

　　土壤重金屬污染的加劇，逐漸受到了相關學者的重視，也成為了學者研究的熱點和重要方向。本文經過大量查閱相關書籍對土壤重金屬污染原因進行闡述，得出土壤污染主要來自于農業生產和工業生產兩方面。農業包括：地膜、施肥和污水灌溉;工業生產包括：工業廢渣堆放、燃煤電廠和采礦。文中作者在充分認識不同來源的土壤重金屬污染及其危害的基礎上展開深入研究，希望更加有效地采取防治措施以保護土壤。

　　關鍵詞：土壤;重金屬污染;來源

　　我國學者對土壤重金屬污染現狀進行了大規模的調查研究，發現此污染來源范圍十分廣泛，經進一步分析確定人類在工、農業生產方面的活動是導致重金屬進入土壤的重要途徑，甚至造成土壤重金屬污染。土壤中的重金屬在一定條件下可以發生氧化還原反應，受土壤類型及其利用方式，土壤理化性質，土壤膠體的種類與含量的影響，重金屬發生價態轉化，表現出不同程度的活性和毒性，從而對動植物造成很大的危害。

　　1 農業生產

　　1.1 地膜 在農業生產上農用地膜因其穩定性得到廣泛應用。Cd、Zn、Pb、Ba、Sn等重金屬元素的鹽類具有熱穩定性，在地膜生產過程中作為熱穩定劑加入。農用地膜覆蓋在作物表層，長期暴露于自然環境條件下，經過陽光照射，風吹雨淋等過程，不斷老化至破碎。作物收獲后，破碎的地膜遺留在田間土壤，由于其難降解性，隨著地膜使用量和使用年限的不斷增加，經過長期積累，易造成土壤重金屬的污染，對農業生產安全與生態健康構成了嚴重的威脅[2].相關實驗表明，土壤中大量地膜殘留會導致重金屬Pb、Cd的含量超標，且土壤中重金屬Pb、Cd的含量與地膜殘留量成正相關。

　　對不同量的地膜殘留土壤中生長的植株研究發現，生長在高倍地膜殘留量的土壤中植株中Pb和Cd的含量高于生長在低倍殘留量的土壤中的植株[2].地膜的使用不但會使得土壤中相關重金屬元素含量的增加，而且會改變土壤中重金屬元素的生物有效性[2].受協同作用影響，土壤中可交換態的重金屬含量增加，對土壤環境安全構成威脅。

　　相關重金屬通過質流、擴散、截獲作用到達作物根部，作物通過主動吸收、被動吸收等方式吸收重金屬，通過食物鏈重金屬隨之進入人體。隨著地膜在農業生產上的廣泛應用，由于地膜使用而造成的土壤重金屬污染現象日益受到重視，地膜中重金屬對土壤-作物系統影響的研究將成為一個重要的研究課題。

　　1.2 施肥 在農業生產中，為達到高產，施肥量日益增加，除了以磷肥為代表的化肥中含有重金屬，日益興起的垃圾肥、污泥肥也是土壤重金屬污染的重要來源[3],土壤環境對重金屬元素的容量是有限的，受過量、短周期等不合理施肥因素的影響，土壤中重金屬迅速富集，甚至污染土壤[3].同時，由于化肥的過量使用導致土壤的酸化，而對處于酸性條件下的土壤重金屬離子活性提高，毒性效應則加強。因此，由施肥引起的土壤重金屬污染問題受到中外學著的廣泛關注[4].

　　1.2.1 磷肥 由于磷礦石中含有一定量的重金屬元素，多數磷礦石含鎘5~100mg/kg,在將其用作生產磷肥的原料時，重金屬大部分或全部進入肥料中。一方面，施肥導致重金屬隨進入土壤生態系統。另一方面，氮、磷和有機肥配施后，作物生長明顯改善，作物對Cd、Cr的吸收能力增強;土壤中增加的有機質與重金屬作用形成絡合物，重金屬的生物有效性得以提高[5-6].相關研究表明，土壤中有效態Cd的含量受磷肥及復合肥施用量的影響，與肥料用量呈正相關;同時，此環境下生長的作物中Cd元素含量增加。

　　1.2.2 垃圾肥 生活垃圾堆肥中含有大量的氮、磷、鉀等營養元素[7]以及重金屬元素，相關成分會隨施肥過程進入土壤。由于大量施用垃圾堆肥，重金屬在土壤中大量富集甚至土壤承受力達到自身的限度，將導致作物和蔬菜產量減少[8].楊新華等對在連續2年使用垃圾堆肥的土壤中種植的玉米進行研究，發現在玉米籽粒中的重金屬含量較低，不會導致玉米產量顯著降低或者對人體造成威脅[9].因為土壤中重金屬的毒性受存在形態的影響，而存在形態又與土壤理化性質有關，可交換態重金屬(遷移能力較強)隨pH升高而減少，而碳酸鹽結合態鐵、錳化合物結合態重金屬(遷移能力較弱)隨pH升高而增加[10],故在堿性土壤中重金屬表現的毒性低于酸性土壤的，而試驗區土壤pH恰在8.0左右。對于垃圾肥進行農業推廣利用需要針對不同類型的土壤[11],而且考慮到重金屬的富集性及難降解性，所以還要進一步對不同類型土壤進行短期及長期肥效實驗。

　　1.2.3 污泥肥 施用污泥堆肥的土壤Cr和Hg含量雖顯著增加，但均低于“GB15618-1995(《土壤環境質量標準》)”的一級標準，因而也遠遠低于農業用地二級標準[11].短期內施入污泥堆肥后，對相關土壤和在施用污泥肥的土壤中收獲的作物籽粒進行重金屬含量分析[12],結果顯示，土壤未受相關重金屬的污染。若長期將污泥肥農用是否會造成土壤重金屬污染則要考慮污泥肥中重金屬的含量[11],還需開展進一步的相關研究。

　　1.3 污水灌溉 中國是貧水大國之一，同時也是水污染現象較為嚴重的國家。重金屬相關工業生產是污灌水中重金屬的來源，不合理的無水灌溉措施為土壤重金屬污染埋下隱患。在我國北方地區普遍引污水灌溉農田，以緩解農業用水短缺現象[13],而且污灌能顯著提高土壤肥力、促進糧食生產。但與此同時，伴隨污灌產生的是各種重金屬元素在土壤中富集問題，重金屬通過土壤-作物系統遷移和食物鏈傳輸作用[14],對人體健康構成嚴重威脅[15-17].實驗表明，土壤受重金屬污染的程度受污水灌溉歷史的影響，并且距離灌溉渠道愈近受污染現象愈嚴重及潛在土壤環境風險構成顯著影響。鑒于污水灌溉區土壤重金屬表現出的較強的生態危害性，應及時采取必要防治措施，調整土壤利用結構，確保農田環境及農產品安全生產[18].

　　2 工業生產

　　2.1 工業廢渣 工業廢渣中富集有大量重金屬元素，長期露天堆放于空地上，經過大氣沉降、雨雪淋溶、浸透等方式可溶成分隨水向土壤遷移轉化，致使廢渣堆放及其周邊地區的土壤受到不同程度的重金屬污染[19].對長期堆放工業廢渣的周邊土壤進行檢測發現，Cr、Zn、Pb、Cu等4種重金屬含量均高于監測當地土壤背景值1倍以上[13],表明長期堆放的工業廢渣經過一系列的遷移轉化，會對土壤造成重金屬污染。

　　2.2 燃煤電廠 劉雯等對電廠周圍的土壤進行重金屬含量及污染程度2項指標的監測，數據顯示燃煤電廠周圍Cu、Pb、Zn等典型重金屬的含量均高于當地土壤背景值[20],且土壤中相關重金屬的含量與低頻和高頻磁化率呈現顯著的正相關，與頻率磁化率成明顯的負相關[21]故提出用磁化率反映土壤中重金屬含量，此指標為環境磁學方法監測土壤重金屬污染提供科學依據[22].由于環境磁學方法簡便、快速，不會對研究土壤造成破壞，成為研究土壤重金屬污染問題的新手段[22].利用磁學方法，監測土壤重金屬污染的分布、范圍、程度和來源，分析污染成因和發展趨勢，篩選重金屬污染高風險區域[23],為政府部門提供環境管理和士壤污染治理的科學依據。此外，以各種工、農業生產過程等人類活動引起污染的重金屬載體磁性氧化鐵為中心[24],探索各種成因的重金屬污染過程和污染機理、遷移轉化規律及其環境行為等，將成為今后研究重點內容[25].

　　2.3 采礦 礦物中富含有重金屬元素，尾礦處理不當會對周邊土壤生態系統構成威脅。龍健等通過對礦區微生物(學術界公認的最有潛力的用于評價土壤環境質量的重要指標)特征進行深入研究發現，礦區微生物受重金屬污染的影響表現出呼吸速率減弱、qCO2值明顯升高、生物量顯著降低、酶活性多被抑制的生理現象[26],從而確定了實驗所在礦區土壤受到重金屬污染的狀況。

　　3 結語

　　土壤污染現象被形象的描述為“化學定時炸彈”,我國土壤污染日益嚴重，通過制定相關的法律法規來防范土壤重金屬污染，將此項工作步入法制化軌道已是刻不容緩[26].防止污染是防治污染的重要手段，找出一切可能造成土壤重金屬污染的途徑，從源頭上控制污染物的不達標排放，切斷污染源，防止重金屬對土壤造成污染[1].規范污水灌溉標準，確保灌溉農田用水符合《農田灌溉水質標準》;合理使用化肥、農藥和地膜，將農業生產措施規范化管理;對有關重金屬的工廠企業的“三廢”排放進行嚴格監控等，建立起“源頭監控”的機制，從而有效緩解我國的土壤重金屬污染的程度，最終使得土壤重金屬污染問題從根本上得到解決。

　　參考文獻：

　　[1]謝博文，王藝，趙晟文，等.土壤重金屬污染綜述[J].廣州化工，2016，44(1)：22-23.

　　[2]于立紅，王鵬，于立河，等.地膜中重金屬對土壤大豆系統污染的試驗研究[J].水土保持通報，2013，33(3)：1-4.

　　[3]郎家慶，王穎，劉順國，等.施肥對土壤重金屬污染的影響[J].農業科技與裝備，2014，242(8)：1.

　　[4]黃國秦，王興祥，錢海燕，等.施用化學肥料對農業生態環境的負面影響與對策[J].生態環境，2004，13(4)：656-660.

　　[5]朱偉，邊博，阮愛東.鎮江城市道路沉積物中重金屬污染的來源分析[J].環境科學，2007，28(7)：1584-1589.

　　[6]曾昭華.寧夏自治區生態農業地質研究所及其前景[J].西北地質，2005，38(3)：111-118.

　　[7]邵華偉，徐萬里，孔江江，等.烏魯木齊市生活垃圾調查及評價[J].環境衛生工程，2009(5)：102-105.

　　[8]安勝姬，張蘭英，宋松志，等.生活垃圾轉化高效生物有機肥料的肥效研究[J].環境科學研究，2000，13(3)：47-50.

　　[9]楊新華，孫九勝，王新勇，等.生活垃圾堆肥對土壤重金屬含量及玉米產量、品質的影響[J].新疆農業科學，2012，49(11)：1-6.

　　相關閱讀：生態科學論文發表流程