土壤的重金属污染镉砷铬
中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价
中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价一、本文概述《中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价》一文旨在全面解析中国农田土壤中重金属元素的分布特征，评估其污染状况，并探讨可能的环境影响。
重金属，如铅、汞、铬、砷等，因其对环境和生物的毒害作用，一直是环境科学研究的热点。
农田土壤作为农业生产的基础，其重金属含量不仅影响农作物的生长和品质，还直接关系到人类的食物安全和生态环境健康。
本文首先对中国农田土壤重金属的空间分布特征进行了详细分析，包括不同区域、不同土壤类型中重金属的含量及其变化趋势。
在此基础上，结合国内外相关标准和实际情况，对农田土壤重金属污染进行了评价，包括污染程度、污染范围、污染来源等方面的内容。
文章还探讨了重金属污染对农田生态系统、农产品质量以及人类健康可能产生的影响。
通过本文的研究，可以为我国农田土壤重金属污染防治提供科学依据，促进农业可持续发展和生态环境保护。
对于保障我国食品安全和人类健康也具有重要的现实意义。
二、文献综述重金属污染问题一直是全球环境保护领域关注的热点问题，尤其是在农田土壤污染方面，由于其直接关系到食品安全和人类健康，因此受到了广泛的研究和关注。
中国作为世界上人口最多、农业生产最发达的国家之一，农田土壤重金属污染问题尤为突出。
因此，近年来，中国学者针对农田土壤重金属污染问题进行了大量的研究，取得了一系列重要成果。
关于农田土壤重金属的空间分布特征，许多学者利用地理信息系统（GIS）和地统计学方法，对中国不同地区农田土壤重金属含量进行了详细的分析和描述。
这些研究表明，中国农田土壤重金属含量存在明显的地域性差异，其中南方地区由于工业化和城市化程度较高，农田土壤重金属污染较为严重。
农田土壤重金属的空间分布还受到土壤类型、土地利用方式、气候等多种因素的影响。
在农田土壤重金属污染评价方面，国内外学者已经建立了多种评价方法和指标体系。
其中，常用的评价方法包括单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地质累积指数法等。
土壤中的主要污染物
长期施用有机氯农药的农田
堆放、填埋区域泄漏
石化、交通行业的多环芳烃、垃圾焚烧的二噁英问题
、土壤在环境中的作用（三大作用）
、土壤在环境中的作用（三大作用）
蓄积
作用
土壤是以固相物质为主的多相复杂体系，表面积大，能吸附各种离子和某些分子；
输移
作用
土壤是植物和某些动物直接赖以生存的地方，是营养物的主要供应地；
净化
作用
存在各种土壤微生物和土壤动物，数以亿万计，能使有机污染物降解、转化。
土壤污染来源：
土壤中的主要污染物
机污
无染物
重金属：汞、镉、铜、锌、铬等
非金属：砷、硒
放射性元素：Cs137, Sr90
其他：酸、碱、盐等
有机污染物
有机农药、酚、石油、洗涤剂、PCBs、
N、P等
有害微生物ห้องสมุดไป่ตู้
病原体
三、土壤的组成
土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系
三相五成分
矿物质、土壤有机质、土壤生物、空气、水分等
重金属对土壤的污染
重金属在土壤和植物体系中的迁移
重金属的土壤化学行为 ： 1土壤氧化-还原条件与重金属的迁移转化 ； 2土壤酸碱度与重金属迁移转化； 3土壤胶体的吸附作用与重金属迁移转化 ；
4土壤中重金属的络合－螯合作用 、
5土壤微生物对重金属的固定和活化 、
6土壤根际的富集和降毒 （根际氧化还原屏障 形成 、根际pH屏障形成 、根系分泌物的络合 作用 ）
附态镉等，不易迁移和为植物吸收。但两种在 一定条件下可相互转化。
在旱地土壤中多以碳酸镉、磷酸镉和氢氧化镉 形态存在，其中以碳酸镉为主，尤其在pH大 于7的石灰性土壤中明显。
淹水土壤，如水稻土则是另一情况，当土壤内 积水时，在水下形成还原环境，有机物不能完 全分解而产生硫化氢，当施用硫酸铵肥料时， 由于硫还原细菌的作用，也大量生成硫化氢。
随Ｅh降低，砷酸转化为亚砷酸，可促进砷的 可溶性，增加砷害。
Ｅh 氧化——还原电位。
砷对植物危害的最初症状是叶片卷曲枯萎，进 一步是根系发育受阻，最后是植物根、茎、叶 全部枯死。
砷对人体危害很大，它能使红血球溶解，破坏 正常生理功能，甚至致癌等。
2土壤中重金属元素的迁移转化
镉的迁移转化 汞的迁移转化 砷的迁移转化
Ｃr3+主要存在于土壤与沉积物中，Ｃr6+主要 存在于水中，但易被Ｆe2+和有机物等还原。
植物吸收铬约９５％留在根部。据研究，低浓 度的Ｃr6+能提高植物体内酶活性与葡萄糖含量， 高浓度时则阻碍水分和营养向上部输送，并破 坏代谢作用。
铬对人体与动物也是有利有弊。人体中含铬过 低会产生食欲减退症状。但饮水中超标４００ 倍时，会发生口角糜烂、腹泻、消化紊乱等症 状。
农田土壤重金属污染管控标准
农⽥⼟壤重⾦属污染管控标准
环境保护部发布了《⼟壤污染风险管控标准农⽤地⼟壤污染风险筛选值和管制值（试⾏）（征求意见稿）》，替代现⾏的
风险筛选值和风险管制值
风险管制值。
《⼟壤环境质量标准（GB15618-1995）》。
新标准制定了农⽤地⼟壤污染风险管控两级标准：风险筛选值
以此为依据，按照⼟壤中所检测出的污染物含量，酸性、中性、碱性农⽤地将明确划分为优先保护类、安全利⽤类、严格管控类共3种类型。
农⽤地实施3级分类管理
⼟壤重⾦属明确限量指标
当前，农⽤地⼟壤重⾦属污染物主要包括镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌。
其中：影响农产品质量安全的污染物主要是镉、汞、砷、铅、铬；影响农作物⽣长的污染物主要是铜、镍、锌。
现⾏《⼟壤环境质量标准（GB15618-1995）》中，⼟壤污染物指标有10 项，包括8 种重⾦属（镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍）和2种有机氯农药（六六六、滴滴涕）。
⽽在新标准中，增加了致癌物---苯并[a]芘指标作为选测项⽬。
在新标准中，按照农⽥⼟壤pH的不同，分别规定了不同重⾦属的污染风险筛选值、污染风险管制值。
整体来看，⼟壤酸性越强，所限定的污染风险筛选值、污染风险管制值愈加严苛。
以pH低于5.5的⼟壤为例，重⾦属镉的限量指标为0.3mg/kg，远低于pH超过7.5的碱性⼟壤。
有机肥标准
有机肥、⽣物有机肥标准均规定了重⾦属砷、镉、铅、铬、汞的限量指标。
有机肥中所有重⾦属限量指标仅能够国家现有的有机肥、⽣物有机肥标准
满⾜碱性或中性⼟壤中的要求，可划分为“安全利⽤类农⽤地”类型。
但在酸性⼟壤中，重⾦属镉的限量指标⾼于污染风险管制值。
土壤中的重金属污染
一 概述
• 1、重金属的概念
重金属指密度在5.0以上的45种元素。砷、 硒是非金属，但它的毒性及某些性质与重金 属相似，所以将其列入重金属污染物范围内。 环境污染方面所指的重金属主要指生物 毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷， 还包括具有毒性的重金属铜、钴、镍、锡、 钒等污染物。
2、镉的迁移转化
镉的污染主要来源于铅、锌、 铜的矿山和冶炼厂的废水、尘埃和废 渣，电镀、电池、颜料、塑料稳定剂 和涂料工业的废水、农业上施用磷肥 等
2、镉的迁移转化
（1）镉在土壤环境中的存在形态
镉在土壤中以水溶性镉和非水溶性镉两种形 式存在。水溶性镉常以简单离子或简单配离子的 形式存在，如 Cd2+、CdCl+、CdSO4，石灰性土 壤中还有CdHCO3+。非水溶性镉主要为 CdS、 CdCO3及胶体吸附态镉等。其中，镉在旱地土壤 中以 CdCO3、Cd3（PO4）2和 Cd（OH）2的形态 存在，并以 CdCO3为主，尤其是在pH 值＞7 的石 灰性土壤中更以CdCO3居多；而镉在淹水土壤中 则多以 CdS 的形态存在。
1、汞的迁移转化
（3）配位体对汞的配合 - 螯合作用
土壤中配位体与汞的配合-螯合作用对汞的迁 移转化有较大的影响。OH-、C1-对汞的配合作用 可大大提高汞化合物的溶解度。土壤中的腐殖质 对汞离子有很强的螯合能力及吸附能力。通过生 物小循环及土壤上层腐殖质的形成，并借助腐殖 质对汞的螯合及吸附作用，将使土壤中的汞在土 壤上层累积。
3、污水灌溉、污泥施肥
污水灌溉一般指使用经过一定处理的 城市污水灌溉农田、森林和草地。 在分布上，往往是靠近污染源头和城 市工业区土壤污染严重，远离污染源头和城 市工业区，土壤几乎不污染
土壤中重金属污染的来源-危害与治理
土壤中重金属污染的来源\危害与治理随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重，污染程度在加剧，面积在逐年扩大。
重金属污染物在土壤中移动差、滞留时间长、不能被微生物降解，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。
所谓土壤重金属污染，是指由于人类活动，土壤中的微量有害元在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。
污染土壤的重金属主要包括汞（Hg）、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)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。
土壤重金属污染的主要来源是大气中重金属的沉降、农药、化肥和塑料薄膜的使用、污泥施肥、污水灌溉、含有重金属的废物的堆积、金属矿山的酸性废水污染等。
随着工业的日趋发展，国民经济的不断增长，土壤重金属污染也越来越严重.在经济发达地区，重金属则来自于工厂，国内三十几家环保组织联合发布的《2010IT品牌供应链重金属污染调研》称，IT企业重金属污染居首。
一项由原国家环保总局进行的土壤调查结果显示，广东省珠江三角洲近40％的农田菜地土壤遭重金属污染，且其中10％属严重超标。
据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万hm2的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。
我国每年因重金属污染而减产粮食1000多万倾，被重金属污染的粮食每年多达1200万倾，合计经济损失至少200亿元。
从目前重金属污染调查情况来看，我国大多数城市近郊土壤都遭受不同程度的污染。
国家相关部门最近的调查资料显示，江苏省某丘陵地区14000km范围内，铜、汞、铅和镉等的污染面积达35.9%。
广东省地勘部门土壤调查结果显示，西江流域的1万km2土地遭受重金属污染的面积达5500km2，污染率超过50%，其中，汞的污染面积达1257km2，污染深度达到地下40cm……那么，土壤重金属究竟有何危害？重金属不能为土壤微生物所分解, 而易于积累, 转化为毒性更大的甲基化合物, 甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积, 严重危害人体健康。
重金属污染土壤修复
重金属污染土壤修复生物炭对重金属污染土壤修复的研究1.土壤重金属污染现状重金属就是指比重大于5.0g/cm3的金属元素，主要包含锌（zn）、银（pb）、镉（cd）、铜（cu）、铬（cr）、镍（ni）、汞（hg）和科东俄金属砷（as）等。
近年来，随着工业化、城市化的不断发展，工业活动、矿产的采矿和炼钢、城市垃圾的处置、污水烧概、农药和化肥的不合理杀灭、机动车尾气的排放量等人类活动引致大量重金属以各种相同的形式步入土壤，引发环境质量轻微转差。
由于重金属难于在生物物质循环和能量互换中水解，土壤重金属污染不仅遏制作物生长发育，催生作物早衰，减少产量，并且还可以通过食物链的天然、传达，危害人体身心健康。
尤为轻微的就是，有害重金属在土壤系统中所产生的污染过程具备隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,一旦有害污染物步入土壤，则极难清扫出。
随着土壤重金属污染不断激化，因土壤重金属污染导致的病原体事件频发，重金属污染土壤的复原问题逐渐引发了人们的高度关注，逐渐沦为土壤及环境领域的研究热点和难点。
目前，人类活动是造成重金属在土壤中累积的主要来源。
比如，金属矿产资源的开发利用通常会使矿区及周边地区土壤重金属含量累积；农业活动中肥料和农药的不合理施用也会造成土壤污染，以磷肥为例，由于磷矿石成分复杂，含有多种重金属，比如zn、cr、pb、cu等，在施入过程中一同被带入土矗进而在土壤中富集。
2.重金属污染土壤修复研究进展土壤重金属的生物有效性及其对环境危害程度不仅与其总量相关，还与其在土壤中的赋存形态有关。
而重金属污染土壤修复的主要技术手段是更大程度的减少土壤中重金属的总量和降低其在环境中的有效性。
根据修复手段，土壤重金属修复技术大致可以分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。
其中，物理修复是指通过物理手段对土壤重金属进行稀释、热挥发或者移除等，比如客土法、电热法等；化学修复是指通过外源添加修复材料或土壤自身物质改变土壤环境引起化学反应来达到治理的效果，比如淋洗法、添加改良剂等（凯迪电厂的炭化物就属改良剂的一种，属生物炭）；生物复原即为利用生物体去同时实现土壤重金属的搬迁转变，比如说微生物复原、植物复原等。
重金属对土壤的危害及其防治
三重金属土壤治理的方法
比起大气、水污染，
土壤污染通常更难
以治理，同时治理
方法往往需要根据
不同的污染情况而
设计，并没有单一 的解决方案。
❖ 常见的重金属土壤治理 的方法包括化学法、生 物法、热力学方法等，
每种方法又包含不同的
技术，每种技术又可以
采用不同的施工方案实
施。
1
❖
定前的灰实染化
性业治等现土学
土壤重地方的 作物减产
二土壤重金属来源与分布
1，随着大气沉降进入土壤
大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和 建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外，重 金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自 然沉降和降水进人土壤。据报道，煤含Ce、Cr、 Pb、Hg、Ti等金属，石油中含有相当量的 Hg(O.02～30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分 悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中 1O%～30%沉降在距排放源十几公里的范围内， 据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其 它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。例如；比 利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量就有 Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g。 运输， 特别是汽车运输对大气和土壤造成严重污染。主 要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染为主
4， 随污水进入土壤
利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术，主要是把污水 作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污 水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活 污水中重金属含量很少，但是，由于我国工业迅速发展，工 矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放， 从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐 年增加。 随着污水灌溉而进入土壤的重金属，以不同的方 式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤矿质胶体和有机质迅速 吸附，一般累积在土壤表层，自上而下递减。
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三、土壤资源破坏造成的后果 1、耕地被蚕食
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2、水土流失 我国是世界上水土流失严重的国家之一，我国 国土面积约占全世界土地总面积的 6.8%，而水 土流失面积约占全世界水土流失面积的14.2％。 据 2005年全国普查数据显示，我国每年的平均 土壤流失量约 45亿吨。
我国人均占有的耕地面积、林地资源非常低。
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二、土壤资源的最大威胁：土壤污染和过度开发
1、土壤污染 1）什么是土壤污染
当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能力 时，就会引起土壤的组成、结构和功能方式变化， 微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在 土壤中逐渐积累，间接被人体吸收，达到危害人 体健康的程度，就是土壤污染。
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四、保护土壤资源 1、合理规划、控制土地用量、保护耕地底线。
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2、退耕还林还草、保持水土。
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3、依法对“三废”的管理，加强土地监测。
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2、土壤过度开发 （1）土地不合理开发
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（2）过度放牧
牧场过度放牧，导致草地消失，土地沙漠化。
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（3）森林乱砍滥伐
森林乱砍滥伐，导致土壤水土流失。
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土壤的重金属污染
镉、砷、铬、铅等重金属是引起土壤污染的重要污染物。 据中科院生态所调查，我国目前受重金属污染的耕地面 积约占总耕地面积的1/5。土壤中的重金属主要通过农产 品直接或间接进入人体，重金属进入人体后很难在体内 降解，会在体内蓄积，对人体健康等产生威胁。
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2）土壤污染类型 （1）化学污染物 无机污染物，如汞、镉、砷、铬、铅等重金属。
主要是来自工业废水的排放。
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有机污染物，如过量的氮、磷元素、硫化物等。 主要是来自废水的排放，化肥农药大量使用。
③通过可行的途径移走土壤中的重金属，降低土壤重金 属含量，但实现这一途径需要的时间长，成本也比较高。
1.针对土壤污染的现状，你认为可采取哪些 防治或保护措施？
（1）控制污染物的排放。（2）合理使用农药化肥。
（3）提高公众的土壤保护意识。严格执法。
（4）通过生物降解、植物吸收、化学方法治理。
2.中学生可以做到的保护土壤的措施有哪些？ （1）少用塑料袋、一次性发泡塑料饭盒。 （2）不乱抛弃电池等含有重金属离子的垃圾。
目前频频出现的沙尘暴就是环境对人类的“警告”。
可吸入颗粒物已经成为许多城市的首要污染物。
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4、土壤盐渍化 土壤盐渍化是指易溶性盐分在土壤表层积累的 现象或过程，也称盐碱化。
土壤盐渍化严重影响了耕地的质量，导致减产。 我国的盐渍化土地主要分布于干旱、半干旱和 半湿润地区，具有分布范围广、面积大、类型 多等特点。
黄土高原是我国甚至世界上水土流失最严重地区。
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3、土壤沙漠化 我国沙漠化现象严重。沙漠化最严重的地区在 内蒙古、甘肃、宁夏、青海、新疆一带，华北、 西北地区大中城市的生态环境受到了较大威胁。
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一、土壤是重要的资源 1、土壤可以为人们提供粮食油料蔬菜作物
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2、土壤可以为人们提供纺织原料
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苎麻
3、土壤可以为人们提供木材
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那么
陆地 总面积
耕地、林 地、草地
耕地 总面积
高产耕地 总面积
土地面积 (平方千米)
960万
877万
438万 137万
29.4万
所占的比
占全球 占国土 6.8% 91.39%
占陆地总 占陆地总 占耕地总 面积50% 面积15% 面积21%
固体废弃物处理
工业污水处理
建筑垃圾集中处理
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卫星遥感监测土地
4、合理使用化肥和农药；垃圾和生活污水进行 无害化处理。
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土壤如此重要的资源，如今的状况如何呢？ 地球上陆地面积仅占地表总面积的29%。除了 湖泊、河流、裸露岩石等，有土壤覆盖的土地 就更少。由于上层太浅，土壤污染，永久冻土 和含水量过高或过低等原因，陆地面积中89% 的土地目前不适宜农业生产。
地球上的土壤资源并不丰富，是有限的。
要控制和治理重金属污染土壤，从而提高农产品的安全 性，目前可采取的主要措施有：
（1）控制污染物排放，从源头上控制重金属进入土壤； （2）要治理、修复重金属污染的土壤，可采用的主要
方法有：
①筛选种植重金属低吸收、低积累的农作物品种；
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②施用土壤改良剂或重金属钝化剂，或者通过农艺措施 如轮作、施肥等途径减少作物对重金属的吸收；
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（2）物理污染物 工厂垃圾、矿山的固体废弃物等。
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（3）生物污染物 医疗废弃物、带有各种病菌的城市垃圾等。
我国土壤污染已表现出多源、复合、量大、面 广、持久、毒害的现代环境污染特征，尤其是 经济快速发展地区。 土壤污染具有隐蔽性和滞后性。