关键词：重金属；污染；土壤；植物修复
3土壤中重金属污染的植物修复措施
针对环境污染，越来越多的污染修复方式被人类利用。其中植物修复是以清除污染，修复或治理为目的利用绿色植物从环境中转移容纳或转化污染物的环境污染治理技术[13～15]。其根据修复植物的特点和功能用于重金属污染土壤等接种的植物修复技术主要有4种类型：植物挥发、提取、过滤以及稳定或固化[16]。
3.1普通植物对土壤重金属的修复
3.2花卉植物对土壤重金属的修复
随着经济和社会的不断发展，越来越多的研究学者也将目光转向花卉植物。花卉植物具有一定的观赏性，而且种类繁多。同时花卉植物对重金属有一定能力的积累转移作用。周霞等[21]对鸭脚木、小叶黄杨等8中花卉植物进行研究发现：花卉植物对重金属的转移能力大小顺序为Zn>Cd>Cu>CrPb。对重金属的积累能力大小顺序为Cr>Zn>Cu>Cd>Pb。其中，亮叶忍冬、小叶黄杨、金叶假连翘对土壤中Cd的修复效果较为理想；鸭脚木、亮叶忍冬、小叶黄杨对土壤中Zn的修复效果较好；鸭脚木、金光变叶木、细叶鸡爪槭、胡椒木、等花卉植物对土壤中Cr的富集能力均较高，且根部积累系数都大于1，这说明对土壤中Cr的修复效果较好。
3.3草本能源植物对土壤重金属的修复
草本能源植物作为生物生长和人类发展的生物能源基础在社会发展及人类生存过程中占有重要地位[22，23]。同时在倡导低碳经济的当今社会，草本能源植物作为草本植物的一种，其同样具有非常高的应用生态价值及经济价值[24～27]。最重要的是，部分草本能源植物具有较强的生态适应能力使其在污染土地的治理中具有一定的应用潜力。侯新村等[28]对柳枝稷、荻、芦竹、杂交狼尾草、四种草本能源植物的规模化种植并对其积累重金属作用进行研究，研究结果表明：草本能源植物对砷汞铜铬铅镉等重金属的绝对富集量较为可观。对于砷铜铅镉均以杂交狼尾草的绝对富集量最高，柳枝稷、荻、芦竹次之；杂交狼尾草对污染土壤中污染物汞的绝对富集能力最高；芦竹对铬的绝对富集能力最高，最高达1333.37g/hm2，这说明草本能源植物可以作为重金属污染植物修复的一类修复植物，其具有一定的修复潜力。
4结语
土壤的重金属污染危及粮食生产、食物质量、生态安全、人体健康以及区域可持续发展。以预防为主[29]，预防、控制和修复相结合的土壤保护政策迫在眉睫。我国虽然在植物修复上起步较晚，但是仍然发展迅速。植物修复是利用具有修复性能的植物的生命活动对重金属污染土壤进行积累修复的一项新技术。与此同时，我国很多的研究学者也就此问题展开过多种研究且证明植物修复是一种极具有潜力的土壤重金属修复方式。因此接下来仍需要在找到具有较强积累能力的植物之后对其生长发育规律及发育调控措施进行研究从而不断提高植物修复的效率以加快对土壤重金属污染的修复进程。
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关键词：重金属;峡山水库;背景值;富集
中图分类号：P343文献标识码：A
1.引言
随着城市化、工业化和农业集约化的发展，大量工业废物排放、农药化肥的施用，致使地表水及地下水区域性污染严重，水环境中污染物是在地表-土壤-水环境中进行各种物理、化学和生物过程的结果。重金属是土壤环境中具有潜在危害的污染物，现在土壤重金属含量越来越高，导致饮用水中的含量也越来越高，严重危害人类身体健康，因此，对饮用水源地土壤重金属的现状调查研究十分重要。为此，本文对潍坊最大的地表饮用水源地峡山水库周围土壤重金属污染现状进行了研究，分析了土壤重金属元素的富集特征。
此研究对于峡山水库周围土壤质量的改善和库区水环境质量的保护具有重要意义，并为环境管理提供决策依据。
2、材料与方法
2.1研究区概况
2.2样本采集与分析
由于水库面积大，一级保护区陆域范围内，选择在取水口半径200m范围的东北岸一侧区域，根据实际情况，随机布设5个采样点。采样点基本情况见表1。采样方法参照土壤环境监测技术规范HJ/T166-2004进行，没有列入项目的监测方法执行《全国土壤污染状况调查样品分析测试技术规定》（国家环保总局，2006a）。土壤样品采集方法为网格―系统布点法，采集0～20cm表层土壤，均匀混合，四分法留取1kg土壤样品。土壤样品在室温下自然风干、粗磨，细磨后过100目筛装瓶备用。土壤样品实验室分析项目包括镉、铅、铬、铜、锌、镍、锰、钴。
表1采样点基本情况
序号采样点饮用水源地种类东经E（度）北纬N（度）
1峡山水库取水口西北草地地表36.50309119.41039
2峡山水库取水口北100米菜地地表36.50169119.41269
3峡山水库取水口北偏东树林地表36.50148119.41408
4峡山水库取水口东花生地地表36.50504119.41997
5峡山水库取水口东南北辛庄桃园地表36.495119.43119
2.3数据分析及评价
土壤单项污染指数、土壤综合污染指数、土壤污染分担率的计算公式和分级标准如下：
单项污染指数法：
式中：
Pi：单项污染指数；
Ci：调查土壤中污染物的实测浓度
Sip：污染物的评价标准值或参考值。
根据Pi的大小，将土壤污染程度划分为五级（详见表2-3）。
表2单因子评价土壤环境质量评价分级
等级Pi值大小污染评价
ⅠPi≤1无污染
Ⅱ1＜Pi≤2轻微污染
Ⅲ2＜Pi≤3轻度污染
Ⅳ3＜Pi≤5中度污染
ⅤPi＞5重度污染
土壤综合污染指数＝
表3土壤综合污染指数分级标准
等级综合污染指数（PN）污染等级
ⅠPN≤0.7清洁（安全）
Ⅱ0.7＜PN≤1.0尚清洁（警戒限）
Ⅲ1＜PN≤2.0轻度污染
Ⅳ2＜PN≤3.0中度污染
ⅤPN＞3重污染
土壤污染物分担率（％）＝%
3.监测结果与评价
3.1土壤监测结果
实验室分析结果见下表，其中，项目未检出时，用所用方法的检出限加标志位L表示，参加统计时，按二分之一检出限计算。土壤监测结果见表4，表中列出了水库周边土壤重金属的平均含量和各重金属元素含量的相对标准偏差（RSD），它们与背景值的比值显示出不同金属的富集程度。
表4峡山水库土壤重金属项目监测结果表
结果
项目范围均值标准差RSD背景值富集度
Cd0.061-0.0930.0760.01418.4%0.1080.70
Pb14.4-32.024.94.9720.0%25.40.98
Cr51.2-73.162.58.012.8%56.21.11
Cu15.9-26.320.83.416.3%19.61.06
Zn39.2-79.561.213.321.7%56.11.09
Ni21.7-32.426.64.215.8%23.51.13
Mn605-106180115419.2%5521.45
Co12.6-19.014.82.315.5%11.01.35
3.2峡山水库周边土壤环境质量状况评价
根据2014年峡山水库周边土壤的监测结果，按照《土壤环境质量标准》一级标准统计各项目的单项污染指数和综合污染指数，详见表5。
表5单项污染指数和综合污染指数（一级标准评价）
监测
点位PiPN评价
等级
镉汞砷铅铬铜锌镍锰钴
点位10.310.170.400.910.810.630.690.810.710.480.77Ⅱ
点位20.470.200.390.790.750.750.580.760.520.380.68Ⅰ
点位30.350.040.350.750.620.450.390.560.400.320.61Ⅰ
点位40.460.210.400.530.570.570.610.540.470.320.54Ⅰ
点位50.300.090.340.580.730.560.800.660.570.360.66Ⅰ
均值0.380.140.380.710.690.590.610.670.530.370.65Ⅰ
从表中根据污染物综合污染指数看出，5个点位除了1号点位外，其余均达到了一级评价标准。点位1评价为Ⅱ级，这主要与点位1的Pb、Ni、和Mn元素单项污染指数较高有关，说明点位1的这三种元素含量较高，受这三种元素污染情况存在。但是Pb元素的富集程度不高，这说明Pb元素不活泼，这些元素的富集是由砂岩、粉砂岩、泥岩等风化成土所致，是由地质背景所形成的自然富集，非人为富集。
4结论
（2）潍坊市饮用水源地一级保护区峡山水库周边土壤重金属均不超标，以一级标准评价峡山水库周边土壤的监测点位除草地点位外，其余均属于清洁状态。草地点位属于尚清洁状态，这可能属于元素的自然富集，非人为富集，具体原因有待进一步调查和研究。
[1]国家环境保护总局.2004，中华人民共和国环境保护行业标准：土壤环境监测技术规范HJ/T166-2004.
关键词：土壤污染；重金属；蔬菜基地
收稿日期：2011-05-20
基金项目：国家自然科学基金项目（编号：40963001）资助
作者简介：金联平（1985―），男,安徽颍上人,硕士研究生,主要从事热带海岛地表过程与环境评价的学习与研究。
中图分类号：X852
文献标识码：A
1引言
2.1大气降尘污染
大气中的有害气体主要是由工厂排出的有毒废气,因其成分复杂,迁移扩散污染面大,长期对土壤造成严重污染。工业废气的污染大致分为两类，气体污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氢化合物等;气溶胶污染,如工业粉尘、烟尘等固体粒子及烟雾、雾气等液体粒子,它们通过沉降或降水进入土壤,造成污染［4］。公路、铁路两侧农田土壤中的重金属污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主,它们来自于含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损产生的含Zn粉尘等,汽油中添加的抗暴剂烷基铅会随着汽车尾气污染公路两侧100m范围内的土壤［5］。
2.2农药、化肥等农用物资的不合理使用
农药能防治病、虫、草害,如果使用得当,可保证作物的增产,但它是一类危害性很大的土壤污染物,施用不当,会引起土壤污染。施用化肥是农业增产的重要措施,但不合理的使用,也会引起土壤污染［6］。长期大量使用氮肥,会破坏土壤结构,造成土壤板结,生物学性质恶化,影响农作物的产量和质量。
2.3固体废物对土壤的污染
工业废物和城市垃圾是土壤的固体污染物。例如,各种农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用,如果管理、回收不善,大量残膜碎片散落田间,会造成蔬菜基地“白色污染”。还有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入农田,造成土壤重金属污染,如磷钢渣作为磷源施入农田时,土壤中发现有Cr的累积［7］。
2.4污水灌溉和污泥施肥
污水中的重金属随着污水灌溉进入农田后以不同的方式被土壤截留固定从而引起污染。污泥中含有大量的有机质和N、P、K等营养元素,但同时也含有大量的重金属,随着大量的污泥进入农田,农田中的重金属的含量在不断增高,导致农作物中的重金属残留过多,如施用污泥和污水是造成蔬菜重金属残留的一个主要原因［8］。
3蔬菜基地土壤重金属污染的特点
3.1潜伏性和滞后性
重金属在土壤中不易随水淋溶,不能被微生物分解,具有明显的生物富集作用,重金属主要通过对作物的产量和品质的影响来表现其危害。因此,土壤污染具有较长潜伏期。由于土壤、污染物及地域的复杂性,土壤一旦受到污染,其治理不仅见效慢、费用高,而且受到多种因素的制约［9］。
3.2单向性和难治理性
3.3间接性和综合性
土壤重金属对人的危害主要是通过食物链或者渗滤进入地下水体实现的。在生态环境中,往往是多种重金属污染同时发生,形成复合污染,且污染强度显示出放大性［10］。
4蔬菜基地土壤重金属污染的危害
4.1直接危害农产品的产量和质量,造成经济损失
土壤重金属污染物直接危害农作物的正常生长和发育,导致产量下降,品质降低［11］,造成经济损失。中国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1000万t,被重金属污染的粮食多达1200万t,合计经济损失至少200亿元［12］。加入WTO之后,农产品的重金属超标问题对我国农业冲击更大。
4.2威胁生态环境安全与人类的生存健康
5蔬菜基地土壤重金属污染的治理
由于农田土壤重金属污染的特点,其治理应立足于“防重于治”的基本方针［15］,坚持“预防为主、防治结合、综合治理”。对未被污染的土壤采取预防措施,要控制或消除污染源；对已经污染的土壤则要采取积极治理措施,将污染控制在最低限度。目前,大多数治理方法尚处于探索阶段,治理方法各有利弊［16］。
5.1控制污染源,减少污染的排放
控制污染源,即控制进入农田土壤中的污染物的数量和速度,使其在土体中缓慢地自然降解,而不致迅速而大量地进入农田,超过土壤的承受能力,引起土壤污染［17，18］。严格做好蔬菜基地的规划,做到土壤的合理安全有效利用,按规划的目标实施,防患于未然。合理使用化肥、农药,重视开发高效低毒低残留的化肥、农药。
5.2修复被重金属污染的蔬菜基地土壤
修复措施主要包括客土、换土和深耕翻土等。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准［19］。对土壤重金属污染严重的地段,依靠切断污染源的方法则往往很难恢复,有时要靠深耕客土、淋洗土壤等方法才能解决问题。另外开展植物修复技术的研究及培养抗性微生物等。其他治理技术见效较慢、成本较高、治理周期较长。
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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
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。
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关键词：土壤；重金属；污染；现状；修复
中图分类号：TE991.3文献标识码：A
比重大于4或5的金属为重金属，如铁、锰、铜、锌、钴、镍、钛、钼、汞、铅、镉、砷等。铁、锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，汞、铅、镉、砷等并非生命活动所必需，而且所有重金属含量超过一定浓度时对人体有毒有害。
1土壤污染现状
土壤是农业最基本的生产资料，是农业发展的基础，是不可再生的自然资源。而污染企业的快速发展，农业中肥料的大量投入，经济效益提高的同时，环境的污染也日趋严重，使得重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而土壤往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染。重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，重金属可以通过食物链不断富集，残留在一些初级农产品中，传递进入人体内，对人类健康产生严重危害。
中国目前有耕地1.35亿多hm2，但优质耕地数量不断减少，近期的第二次全国土地调查结果显示，中重度污染耕地超过300万hm2，而每年因土壤污染致粮食减产100亿kg。中国中央农村工作领导小组副组长陈锡文介绍说，今后受重金属污染的耕地将退出食用农产品生产，启动重金属污染耕地修复试点。
2控制与消除土壤污染源
在“十二五”规划中，把重金属污染的防治列为重要工作，要求到2015年，重点区域铅、汞、铬、镉和类金属砷等重金属污染物的排放，比2007年削减15%，非重点区域的重点重金属污染排放量不超过2007年的水平。
控制土壤污染源，即控制进入土壤中的污染物的数量与速度，通过其自然净化作用而不致引起土壤污染，加强土壤污灌区的监测与管理，合理施用化肥与农药，增加土壤容量与提高土壤净化能力，建立监测系统网络，定期对辖区土壤环境质量进行检查。
3注重农业资源永续利用
我国土壤重金属污染已经达到相当严重的程度，要充分认识重金属污染的长期性、隐匿性、不可逆性以及不能完全被分解和消逝的特点，从思想上重视了解重金属对人类及环境造成的危害，提高环境保护意识，建立农业可持续发展长效机制，逐步让过度开发的农业资源休养生息，促进生态友好型农业发展，加大生态保护建设力度，是为子孙后代留下生存发展空间的重大战略决策。
4修复措施
4.1植物修复法
4.2动物修复法
动物修复是通过土壤动物或者投放动物对土壤重金属吸收、降解、转移以去除重金属或抑制其毒性，被认为是一种有效的生态恢复措施。动物修复的机理：生物体内的金属硫蛋白与重金属结合形成低毒或无害的络合物；生物的代谢物富含SH的多肽，能与重金属螯合，从而改变其存在状态；生物体内存在的多种编码金属转运蛋白能提高生物对金属的抗性。
虽然土壤的修复技术很多，但没有一种修复技术可以针对所有污染土壤。相似的污染状况，不同的土壤性质、不同的修复需求，也制约一些修复技术的使用。大多数修复技术对土壤或多或少带来一些副作用。
5小结
参考文献
[1]陈海仟，吴光红，张美琴，潘道东.我国水产品重金属污染现状及其生物修复技术分析.农产品质量安全论丛--2008年农产品质量安全国际研讨会论文集.
[2]农产品中重金属风险评估.农产品质量安全风险评估--原理、方法和应用.
[3]沈振国，刘有良.超积累重金属植物研究进展[J].植物生理学通报，