发布时间：2023-12-21 11:27:37
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的土壤重金属污染危害样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：重金属土壤污染治理途径
现阶段我们国家的资源能源短缺，如何高效合理的运用这些资源，是我们面临的重要问题。现代社会工农业发展及其迅速，重金属对土壤的污染越来越严重，如何合理利用有限的土地资源，在原本土地资源匮乏的状态下又增加了一大难题。土壤中重金属含量过高，对动植物的生长会产生极大的影响，而且对人类的身体健康也会产生威胁。如何对重金属污染的土壤防护治理，我们对其进行了研究。
一、重金属引起土壤污染的综合情况
重金属引起的土壤污染说的是在外界重金属的影响下，土壤中大部分原有的成分逐渐消失，而重金属所占的比例不断增加，影响了土壤的正常使用并且给影响了正常的生态平衡。使土壤污染的重金属的种类繁多，对土壤污染比较主要的几个金属是Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Ni等，这类金属的密度都比较大。
重金属对土壤的破坏是从多个方面来衡量的。当然土壤中所含的重金属含量越高那么对土壤的污染就越严重。但是也与土壤中重金属存在形式和重金属在土壤中占有的比例也是分不开的。重金属在土壤中主要的存在形态有三种：水溶态、交换态和残存态。其中水溶态和交换态的生存活性比较强，毒性比较大。而残存态的重金属相对来说活性毒性就小很多了。当重金属在离子交换态的状态下的话，那么它的活动毒性是最强的，易被土壤中的植物吸收。或者与其他物质发生反应产生新的存在状态。
二、重金属对土壤污染的危害分析
（一）植物方面的危害
土壤的重金属污染对植物的危害是非常大的。对其危害主要体现在植物根和叶的变化。被重金属污染的土壤使植物在营养成分的吸收上不能得到保证。植物不能从土壤中吸收营养反而吸收了重金属后，与植物体内的某种物质发生反应产生有害的物质。这样就会导致植物不能正常的生长。也有可能导致植物的一部分发生坏死。如果污染严重植物吸收不到养分，那么就会使植物停止生长直至死亡。
（二）生物方面的危害
土壤对生物方面的影响也很大。它是许多微小生物和动植物生活的家园。土壤中存在着多种微小生物，微生物的多样性使土壤保持一个良好的状态。如果土壤受到重金属污染，土壤中生物所需的影响成分大大减少，在土壤中生存的微生物和小动物们的生命也会受到威胁。这样对土壤的状态也会产生严重的影响。
（三）土壤酶方面的危害
土壤酶是一种生物催化剂，其能够综合反映出土壤的肥力及活性状况。由于土壤的物理、化学性质及生物活性会显著的影响到土壤酶的活性，因此土壤环境一旦遭受污染，就会严重影响到土壤酶的活性。例如重金属元素Hg能够较为敏感的抑制土壤中脲酶，因此一旦土壤中的Hg超标，则土壤中所包含的脲酶也会显著的降低。
（四）人身健康方面的危害
土壤中重金属的超标对生物的影响非常大，对我们人的身体方面的危害那就更不用说了。如果吸收了过多的土壤中的重金属，身体所承担的后果都是难以人们承受的。大量的Cd元素会使人体的器官产生病变，对骨质生长产生极大的影响；吸收过量的Pb元素，会使人体的免疫机制不工作，容易生病：吸收过量的Ni元素可以使人们的鼻子和肺部感到不适，严重的还会导致鼻癌和肺癌。土壤中重金属超标严重的影响着人们的身体健康，对于土壤重金属污染方面我们要高度重视起来。
三、对于土壤重金属污染的防治修复措施分析
（一）物理修复
主要使用的物理修复技术有三种，分别是电动修复、电热修复和土壤淋洗。电动修复对土壤环境要求比较高，就是给土壤通电像电池一样，让土壤中的重金属离子做定向的移动，把含量超出标准的离子进行处理。但是不能大规模的处理。电热修复就是给土壤进行加热，使重金属离子在达到一定温度的情况下从土壤中分离。但是该种修复技术对土壤会产生极大的危害。土壤淋洗修复技术指的是向土壤中加入淋洗液，让重金属在淋洗液的作用下转换成液态的形式，然后对液态的重金属进行回收，对其进行相应的处理。这种方法发现的比较早，技术方面相对于电动修复和电热修复来说比较成熟，运用的比较多。
（二）化学固定修复
化学固定修复的方法就是在被重金属污染严重的土壤中加入一些能与重金属产生反应的一些有机元素，让重金属离子与之产生物理化学反应，改变其原有的活性，使其沉淀、发生氧化等。这样就会降低重金属土壤对动植物和微生物的危害。因为突土壤中超标的重金属元素是不相同的，所以也要根据重金属元素的性质再向土壤中添加物质。虽然这种修复方法在操作上面比较简单，但是对土壤中的重金属元素不能彻底处理。只是改变了其原有的性质，并没有从土壤中清除，所以也有可能再一次的污染土壤。
（三）植物修复
还有一种修复技术是植物修复。在被重金属污染的土壤中种植植物。有一些种类的植物可以把土壤中重金属物质吸收到体内，清除土壤中的重金属元素。这种修复技术运用的比较广泛，因为不用投入太多的成本，只需种植超富集植物就可以了。而且对生态环境还不会造成影响。因为这类植物可以免疫重金属的危害，吸收到体内后可以适应重金属元素的存在。也不会影响该类植物的生长。该类比较常见的植物有香草、芥菜等。而且在不断的研究中也发现了许多植物中都有这个特性，对重金属污染土壤的改善也有了很大的帮助。
四、结语
城市化进程的加快及工业生产等导致土壤中重金属污染现象十分严重，严重制约了土壤的高效利用。由于重金属元素的种类较多，在选用防治措施的时候，一定要因地制宜，结合土壤中重金属污染的具体情况，合理选用治理修复技术，最大程度的降低其危害，同时降低对周边环境的二次污染，确保土壤的肥性，促進农业的快速发展提供良好的土壤基础。
参考文献：
[1]曾跃春，刘永林.探析土壤重金属污染的修复技术与治理途径[J].工程技术：全文版，2016，（12）.
关键词：铜陵市 重金属污染 研究进展
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0137-03
随着我国工业化的不断加速，开发利用的重金属种类、数量和方式越来越多，涉及重金属的行业越来越多，再加上一些污染企业的违法开采、超标排污等问题突出，使重金属污染呈蔓延趋势，污染事件出现高发态势，表现出长期积累和近期集中爆发、历史遗留问题和新出现问题相交织的特点[1]。2011年2月，国务院批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》。体现了我国对重金属污染防治的高度重视。
铜陵市是一个有着三千多年开采历史的极具特色的有色多金属矿区，是我国重要的有色金属工业基地，有着悠久的采冶铜历史[2]。目前已形成以采、选、炼、加工为一体的“铜”产业链，对推动铜陵地区社会经济发展发挥了巨大作用.但也带来了一系列的重金属环境污染和生态破坏问题，对公众身体健康构成了潜在或现实的危害。铜陵县、铜官山区是国家60个重金属砷控制区之一，46家企业被列为环保部重点监控企业，重金属污染防治任务十分艰巨[3]。
1 铜陵重金属污染研究分布
目前有关铜陵重金属污染的研究，主要集中在矿区土壤、尾矿库、水及水体沉积物污染、大气沉降物及城区表土与灰尘和潜在生态风险的评估。
1.1 矿区土壤
土壤中的重金属，在自然情况下，主要来源于成土母岩和残落的生物物质。但是近代以来，工农业的快速发展，人类活动加剧了土壤重金属的污染，污染程度越来越重，范围越来越广。胡圆圆等[4]对铜陵铜官山铜矿区土壤重金属含量进行了研究。研究结果表明，铜官山铜矿区土壤Cu、Zn、As、Hg平均含量高于铜陵市土壤背景值，土壤已受Cu、Zn、As重污染，受Hg轻污染。
杨西飞[5]运用Matlab软件模糊推理系统（FIS）对铜陵矿区农田表层土壤重金属污染进行了评价，发现该矿区农田表层土壤普遍受到了重金属不同程度的污染，其中Cd污染最严重，其次是Cu，其它各元素依次为Pb>As>Zn>Hg。土壤中Hg、Cd、Cu和Pb元素在表层明显富集，各元素总量在不同深度均明显高于土壤自然背景值，Hg、Cd、Cu、Pb和Zn在垂向上呈递减趋势，且在横向上主要以洋河、顺安河和新桥河为中心向四周递减。不同形态重金属在总量中的百分含量随深度变化明显不同。
王嘉[6]对铜陵的两个矿区（狮子山区朝山金矿主井和铜陵县顺安镇新桥矿业公司主井）土壤重金属污染问题进行了较详细的研究，运用内梅罗指数法和地质累积指数法对研究区进行了现状评价，研究表明，As和Cd为严重超标污染物；As的致癌风险和非致癌风险都大，Cr的致癌风险最大；Cd、Hg、As对生态危害的潜在风险很大；所研究的两矿区均存在很高的致癌风险和生态风险，朝山金矿区相对更高些。
白晓宇等[7]运用地统计学分析手段对铜陵矿区土壤中若干重金属元素进行空间变异分析及空间插值和污染分析，结果表明，As、Cd、Pb、Zn元素的变异函数表现为各向异性，其方向性可能主要受矿床分布控制；Hg元素因受小尺度因子影响较大而呈现块金效应较大。As元素污染的主要是由于铜矿、铅锌矿、褐铁矿矿床及其开发；Cd元素的污染与铅锌矿床及其开发，以及农业污灌有关；Pb、Zn元素的污染与铅锌矿床及其开发密切相关。
1.2 尾矿库
铜陵市是安徽省境内重要的铜生产基地。在铜矿生产的同时，产出了大量尾矿堆存于附近的尾砂库中。尾矿库多建于山间谷地、河流上游地区，其下游是经济、农业发达地区。近几年来，随着经济发展和城市的扩容，部分郊区的尾矿库已经进入市区，尾矿库的环境效应及其安全性令人关注。徐晓春等[8]对安徽铜陵林冲尾矿库复垦土壤采样检测的结果表明复垦土壤中Cu的污染极其严重，As、Zn、Pb的污染较轻。徐晓春[9]还对铜陵凤凰山矿林冲尾矿库中重金属元素的空间分布特征及相关土壤、水系沉积物和植物中重金属元素含量变化进行了研究，发现长期堆存的尾矿会发生元素的次生淋滤与富集。
惠勇[10]等对铜陵市凤凰山尾矿库三个不同凤丹种植地进行了研究，结果表明，尾矿土壤中的Cu、Zn、Cd含量均较高，其中Cu、Cd的含量分别是国家土壤环境质量二级标准的1.04～1.30倍和6.58～9.34倍。矿区近年来种植的作物对重金属的吸收富集作用不明显。
王少华[11]等采集了铜陵市杨山冲尾矿库、尾矿库周边及较远距离土壤、水、植物样品，测定了其中的重金属含量，发现所采集的土壤、水和植物中都存在不同程度的As，Hg，Cu，Zn和Pb等元素的富集现象，且不同元素之间的富集程度也有所差异；重金属元素含量随着远离尾矿库，有逐渐递减的趋势。周元祥[12]等对杨山冲尾矿库尾砂重金属元素的迁移规律进行了研究，发现在自然风化条件下，Cu、As、Hg、Cd和Pb的淋滤迁移速度相对较快，Zn略慢；Zn、Pb、Hg和Cd在50～60 cm深处会发生二次富集；风化后尾砂中Cu、Pb、As和Hg以残渣态为主要赋存形式，其次为铁锰氧化态，其中Zn和Cd以铁锰氧化态含量在表层最高。
1.3 水及水体沉积物
水体及沉积物因其独特的环境特点，往往会成为重金属元素的“源”和“汇”，学者们也因此对其进行了众多研究。张敏[13]等通过测定长江铜陵段枯、丰水期江水中Cu、Pb、Zn和Cd不同形态的含量，分析了四种金属在江水中的存在形态分布，不同水期含量变化，水中悬浮物对金属吸附能力大小，以及近20年来含量的变化情况。发现长江铜陵段江水中各重金属总量丰水期时大于枯水期，重金属各形态含量之间均有差异。与近20年江水中的重金属背景值比较，长江铜陵段重金属含量有普遍升高的趋势。
徐晓春[14]等对相思河的重金属污染情况进行了调查和研究，采用潜在危害指数法对沉积物中重金属进行了评价。研究表明，相思河中下游受到的重金属污染明显比上游严重，Cu和Cd的富集系数和生态危害高。
李如忠[15]等对惠溪河滨岸带土壤重金属形态分布及风险评估进行了研究，研究表明，惠溪河滨岸带土壤中Cd和As达到极高风险等级，Cu为中等风险等级；根据综合污染及潜在生态风险贡献率水平，初步判定As和Cd为惠溪河滨岸土壤重金属污染治理和修复的优先控制对象。
王岚[16]等对长江水系表层沉积物重金属污染特征及生态风险性评价的研究中表明，安徽顺安河位点为极强生态危害范畴。
叶宏萌[17]对铜陵矿区的新桥至顺安河沉积物中五种重金属的全量和形态进行了研究，并结合环境条件分析了它们的横向和纵向迁移变化特征，研究表明该区域沉积物重金属中Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆远超长江下游沉积物背景值，其中以Cu和Cd最显著。对重金属横向迁移分析发现，矿山重金属会随着沉积物的距离增加而显著降低，新桥河沉积物的迁移变化显著高于顺安河沉积物。在迁移过程中，Cu、Zn、Cr残渣态逐步增加，毒性减弱，Pb、Cd的活性态比例增大。重金属的纵向迁移分析结果表明，离矿山的位置远近对沉积柱金属的总量和形态起决定作用，矿区下游河流沉积物既受尾矿的影响，也受河流流域物质本身的影响。
1.4 大气沉降物及城区表土与灰尘
随着城市化进程的加快，而带来的交通污染以及其他方面的污染使得大气环境质量越来越差，大气环境污染问题越来越引起人们的注意。李如忠[18]利用美国国家环保局（US EPA）推荐的健康风险评价模型对铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险进行了研究。研究表明，铜陵城区土壤和地表灰尘已遭受较为严重的重金属污染；不同功能用地的致癌风险均显著超过US EPA推荐的可接受风险阈值范围和国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险值；铜陵市表土与地表灰尘已对公众身体健康构成危害；其中主导致癌与非致癌风险效应的主要污染因子是As，主要暴露途径是手-口摄入途径。
吴开明[19]用藓袋法对铜陵市大气重金属污染进行了研究，发现铜陵市Cu污染最严重，有色金属冶炼工业是铜陵市最主要的污染源，交通运输对大气重金属污染也日趋严重。
殷汉琴[20]对铜陵市大气降尘中铜元素的污染特征进行了研究，采用富集因子法定性地判断各采样点铜元素的来源，研究表明，铜陵市大气降尘中铜元素污染严重并且形成了以铜开采和冶炼企业为中心的污染区域。研究发现铜矿石的开采和冶炼对大气降尘中的铜元素污染贡献较大， 是主要的污染源。
2 重金属污染修复技术与控制措施研究
重金属在土壤、水体、大气、生物体中广泛分布。由于大气和生物体中重金属的特殊性及其主要直接或间接来源于土壤和水体，所以对于重金属的污染修复技术主要集中在对土壤和水体中的重金属污染进行修复。
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且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。目前，治理土壤重金属污染的途径主要有两种：（1）改变重金属在土壤中的存在形态、使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；（2）从土壤中去除重金属[21]。围绕这两种途径展开的土壤重金属治理措施有物理及物化措施、化学措施、农业生态措施、生物修复等[21～23]。
王华等[24]对我国底泥重金属污染防治研究做了相应综述，提出目前我国底泥重金属污染治理的常用方法有工程治理方法、生物治理方法和化学治理方法。
重金属污染物进入水生生态系统后对水生植物和动物均产生影响，并通过食物链发生富集，引起人体病变，危害人类。目前水体重金属污染治理修复方法主要有物理方法、化学方法、物理化学方法、集成技术、生物方法等[25]。
为控制铜陵市重金属污染、提高环境质量，铜陵市环保局组织编制了《铜陵市重金属污染综合防治“十二五”规划》，该规划以国家《重金属污染综合防治“十二五”规划》为指导，落实源头预防、过程阻断、清洁生产、末端治理的全过程综合防治理念，提出了一系列重金属污染防治措施，以求能遏制重金属污染趋势，改善区域环境质量，保护人民身体健康和环境权益。
3 结语
对铜陵市重金属污染研究情况进行了介绍，对重金属污染防治措施与修复技术经行了总结。根据目前研究结果表明，铜陵市重金属污染已比较严重。Cd、As、Cu和Pb为主要的污染元素，Hg虽然含量较低，但因为其毒性较大，亦当引起足够的重视。矿石的开采和冶炼以及尾矿的堆积成为铜陵市重金属污染的主要来源，所以首先应控制源头，治理矿石的开采和冶炼，清理尾矿的堆积。由于植被等生物体对重金属具有良好的吸附阻拦作用，可在采矿厂四周设置重金属吸收强防护带，阻止污染向更远扩散。对于已经受到污染的土壤，可以采用生物方法、物理或化学方法去除。
健全重金属污染防治法律体系、做好污染综合防治规划和强化行政管理是防治重金属污染的重要管理手段。《铜陵市重金属污染综合防治“十二五”规划》的提出对铜陵市重金属污染防治具有重要的指导和实践意义。健全重金属污染防治法律体系，实施清洁生产，监督实施环境影响评价验收工作，开发研究重金属污染防治技术等是目前重金属污染防治的重要任务。
参考文献
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关键词:土壤；重金属污染；评价方法
Q938.1+3; S151.9+3A
土壤是人类赖以生存的最基本的自然资源之一,但现阶段严重的土壤污染,通过多种途径直接或间接地威胁人类安全和健康,开展城市环境质量评价，日益成为人类关注的焦点。
本文选取了地质累积指数法、污染负荷指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法，对某城市不同功能区319个空间样本点的重金属检测数据进行了污染评价。
1.数据采集
按照功能划分，将城区划分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区.现对某城市城区土壤地质环境进行调查,将该城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 cm深度）进行取样,用原子吸收分光光度计测试分析,获得了319个样本所含重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）的浓度数据。
本文依照未受污染区域土壤环境背景值作为评价标准[1]。现按照2公里的间距在微污染区取样,得到该城区表层土壤中元素的背景值，如表1:
表1该城市表层土壤中重金属元素的背景值
元素 As(ug/g) Cd(ng/g) Cr(ug/g) Cu(ug/g) Hg(ng/g) Ni(ug/g) Pb(ug/g) Zn(ug/g)
背景值 3.6 130 31 13.2 35 12.3 31 69
2．污染评价方法
2.1地质累积指数法
用于研究水环境沉积物中重金属污染程度的定量指标[2]，不仅能够反映重金属分布的自然变化特征，而且还可以判别人为活动产生的重金属对土壤质量的影响.
利用地质累积指数污染评价标准，计算出整个城区各种金属的污染指数平均值，最大值，最小值，并按各种重金属浓度的平均值进行相应的污染程度评级（表2）。
表2城区重金属地质积累指数及评级情况
重金属 平均值 最大值 最小值 污染程度
As -0.07762 2.4802 -1.7459 无污染
Cd 0.305682 3.0543 -2.2854 轻度污染
Cr -0.0818 4.3076 -1.6018 无污染
Cu 0.702895 6.9966 -3.1121 轻度污染
Hg 0.273708 8.2515 -2.615 轻度污染
Ni -0.22635 2.9493 -2.1113 无污染
Pb 0.150747 3.345 -1.2405 无污染
Zn 0.326836 5.1833 -1.6552 无污染
可看出,土壤中重金属Cu、Cd、Hg污染比较显著，Zn的平均值虽然小于1，但是其污染指数最大值达到严重污染程度，其污染也很突出。Ni的平均值很小,视为处于零污染状态。
再通过提取各个区域的污染指数进行分析汇总，得到各个区域每种重金属的级别污染指数直方图，如下：
图一：各个区重金属污染级别指数直方图
2.2污染负荷指数法
该指数是由评价区域所包含的主要重金属元素构成，它能够直观地反映各个重金属对污染的贡献程度，以及金属在时间，空间上的变化趋势.
由Tomlinson等人提出污染负荷指数的同时提出了污染负荷指数的等级划分标准和指数与污染程度之间的关系[4]，通过计算得打各重金属的污染负荷指数及可以得到各个功能区和该市的污染程度.
表5重金属污染负荷指数及污染程度
功能区 PLI值 污染等级 污染程度 该市的PLI值 该市的污染等级 该市污染程度
1类 1.83 Ⅰ 中等污染
1.69
Ⅰ
中等污染
2类 2.35 Ⅱ 强污染
3类 1.06 Ⅰ 中等污染
4类 1.94 Ⅰ 中等污染
5类 1.58 Ⅰ 中等污染
从表中的结果分析，土壤中的重金属元素对该城市产生了中等污染，各功能区重金属污染程度从重到为工业区>交通区>生活区>公园绿地区>山区。
2.3 内梅罗综合污染指数法
根据内梅罗综合污染指数法，对该城市的重金属污染进行评价，结果如下表所示：
表6 各功能区污染指数及程度分级
功能区 1类 2类 3类 4类 5类 该城市
污染指数 2.744 4.805 2.036 2.941 2.183 2.942
污染级别 中污染 强污染 中污染 中污染 中污染 中污染
表中污染指数按表6中的污染指标分级标准进行分级得到各功能区的污染级别，各功能区污染程度的关系为:工业区> 交通区>生活区>公园绿地区>山区。
2.4潜在生态危害指数分析
重金属元素是具有潜在危害的重要污染物，潜在生态危害指数法作为土壤重金属污染评价的方法之一，它不仅考虑土壤重金属含量，还将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一起，是土壤重金属评价领域广泛应用的科学方法．
在本文的求解中将Hakanson提出的毒性系数拟定为各重金属的毒性响应系数[6],根据计算公式得到单个重金属的潜在生态危害系数，结果如表所示:
表8各种金属的毒性系数
元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
毒性系数 10 30 2 5 40 5 5 1
表9 各种金属的潜在生态污染指数：
元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
82 340.5 16.98 108.55 1529.60 35.18 52.10 14.28
对上述单个元素结果的分析：
重金属Hg与Cd均造成了极强的生态危害，重金属Cu 与As则造成了强生态危害，Pb造成了中等的生态危害，其他重金属则均只造成了轻微的生态危害。
进一步得到各重金属对整个造成的生态危害情况为：
根据等级划分的情况可以得知此八种重金属以对该城区整体造成了中等生态危害。
3．结论及建议
综上所述,得出了各功能区的污染程度关系为:工业区> 交通区>生活区>公园绿地区>山区，该城市的重金属污染程度为中等程度污染。通过方差分析可得出各种方法组合的显著程度,得到潜在生态危害指数法和污染负荷指数法相结合的方式对实验的影响最显著，从而得出可靠性最大的评价组合。
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关键词 重金属污染；蔬菜；现状
中图分类号 X820.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）22-0208-03
Research Progress of Heavy Metal Pollution in Vegetables
YAO Li-xia RU Qiao-mei HE Liang-xing
（Yuhang District Agro-product Monitoring Center in Hangzhou City of Zhejiang Province，Hangzhou Zhejiang 311119）
Abstract With the ever serious environmental pollution，vegetables have been subjected to varying degrees of pollution. Heavy metal is one of the important factors，which affect vegetable growth and human health. The paper studied aspects of hazards of heavy metal pollution，evaluation of heavy metal contamination in vegetables，and status quo of vegetables polluted by heavy metals in China. It also discussed vegetables polluted by heavy metals in the future and prospects，which would provide reference and experience for the research on vegetables polluted by heavy metals.
Key words heavy metal pollution；vegetables；present situation
重金属是指密度在5×103 kg/m3以上的金属，如金（Au）、银（Ag）、镉（Cd）、汞（Hg）、铬（Cr）、铜（Cu）、铅（Pb）等。部分重金属通过食物进入人体，对人体正常生理功能造成干扰，危害人体健康，被称为有毒重金属，如锌、汞、铅、铬、砷、锡、镉等。
随着农业生产中化肥、农药等的大量使用，土壤、水体的重金属污染逐渐加重，不仅影响植物生长发育，而且在植物叶、茎、根、籽实中大量积累。蔬菜作为人们日常摄入量最大的食物之一，含有丰富的膳食纤维、维生素、必需矿质元素等，但食入重金属超标的蔬菜会对人体健康造成极大危害，其危害具有一定的隐蔽性，一般不会发生急性中毒，只是在人体中不断积累，逐渐危害人体健康。近年来，监测、防治重金属污染已成为各国普遍关注的热点问题。蔬菜作为人类日常生活摄入量较大的食品之一，分析、评价其受重金属污染状况，对保障人们的饮食安全、促进蔬菜生产具有重要意义。
1 重金属污染的危害
铬、锌、汞、铅、砷、锡、镉等有毒重金属中，对人体危害最大的是铅，毒害人体各系统，尤其常使造血系统、神经系统、血管等发生病变。人体摄入过量的铅不仅会抑制血红素的合成，降低红细胞中血红蛋白量，导致人体出现贫血，损伤中枢神经系统及其周围神经，轻度中毒时，出现失眠、头痛、记忆减退、头晕等症状。特别是对于大脑处于发育期的儿童来讲，更容易受铅的危害，严重影响儿童的智力发育和行为。
有毒重金属中危害人类健康的其次是砷、汞。砷大都以烷基砷、无机砷的形态存在，2种类型的砷差别较大。无机砷毒性较大，有机砷毒性较小，其中砷糖甚至被认为无毒。长期接触砷，会引起细胞中毒，诱发恶性肿瘤，其还能透过胎盘损害胎儿。无机砷是致癌物质，常诱发肺癌、皮肤癌。汞容易被植物吸收，通过食物进入人体，也可以蒸汽形式进入人体，危害人体健康。汞毒性因形态不同存在较大差异，其中甲基汞毒性最大，容易被人体吸收，在肾、骨髓、心、脑、肝、肺等部位蓄积，使肾、神经系统、肝脏等产生不可逆的损害。另外，金属汞、无机汞通过水中厌氧微生物甲基化可转化为甲基汞危害。
相对铅来说，镉容易被植物吸收，但其不容易造成植物毒性，反对人体容易造成毒害，具有致畸、致癌、致突变等作用。镉进入体内可损害血管导致组织缺血，损伤多系统，干扰钴、铜、锌等代谢，阻碍肠道吸收铁，抑制血红蛋白的合成，抑制肺泡巨噬细胞的氧化磷酰化的代谢过程，对肾、肺、肝造成损害。
铬的急性中毒会对皮肤造成刺激和腐蚀，使皮肤糜烂或变态反应发生皮肤炎。亚急性或慢性中毒会引起咽炎、鼻炎、支气管炎等。另外，铬还有致畸变、致癌变、致突变作用。六价铬和三价络均有致癌作用，且六价铬的毒性比三价铬大100倍，某些铬化合物的致癌性是目前世界公认的，被称为“铬癌”。
可见，重金属对人体健康的危害具有富集性、隐蔽性、不可逆性，且其污染一旦出现就难以逆转，治理非常困难，成本高。
2 蔬菜重金属污染评价
内梅罗综合污染指数是土壤或沉积物重金属污染评价中较为常用的方法。目前，该方法已在蔬菜重金属污染评价方面得到应用[1]。
（1）单因子污染指数：
Pi=■
Pi、Ci、Si分别为计算出的重金属单项污染指数、重金属的实测值、各项评价标准值。
当Pi≤1时，表示蔬菜未受污染；Pi>1时，表示蔬菜受到污染，Pi数值越大，说明受到的重金属污染越严重。
（2）尼梅罗综合污染指数：
P综=■
Pave为蔬菜各单因子污染指数的Pi 平均值，Pmax为蔬菜各单项污染指数中最大值。
通常，设定综合污染指数P综合≤0.7为安全等级，P综合≤1.0为警戒限，P综合≤2.0为轻污染，P综合≤3.0为中污染，P综合>3.0为重污染。
3 我国蔬菜重金属的污染现状
3.1 华东地区（包括山东、江苏、安徽、浙江、福建、上海市）
王淑娥等[2]调查发现济南市8种蔬菜中重金属含量均未超出无公害蔬菜限量标准。马桂云等[3]也报道盐城市区少数蔬菜受到Cd的污染。而蚌埠市市售蔬菜中，叶菜类蔬菜中主要是Pb、Cd超标，这可能与含铅的汽车尾气污染大气有关[4]。孙美侠等[5]对徐州市市场上15种蔬菜、水果进行抽样检查，测定240个样品中重金属Cu、Pb、Cd、Cr、Zn的含量状况，结果表明所测样品中仅重金属Cd、Zn有部分超标，其中Cd的污染需引起有关部门的重视。然而，厦门市售蔬菜仅部分品种如菠菜、甘蓝、花菜、萝卜的Pb超标，有潜在污染风险；大部分蔬菜中As、Hg、Cr3种重金属的含量都较低，潜在的污染风险不大[6]。许 静等[7]对福建省4个区域的4类19种蔬菜品种进行分析和评价，结果显示福建省蔬菜重金属污染主要为Cd和Pb，品种涵盖小白菜、芥菜、空心菜。林梅[8]采用原子吸收分光光度法对福州市油菜番茄茄子3种上市蔬菜中重金属Pb、Cu、Cr、Cd和微量元素Zn的含量进行了检测，并运用单因子污染评价指数进行了蔬菜重金属污染的评价，结果表明：自由集市中个别蔬菜存在Cr轻度污染，部分蔬菜存在Pb轻中度污染；从大型超市和自由集市购买的所有蔬菜样品均存在Cd含量超标现象，其中自由集市蔬菜的Cd甚至达到中度污染级；所有样品中Cu含量均低于全国代表值，Zn含量则与全国代表值相当。
3.2 华南地区（包括广东、广西、海南）
广东省蔬菜重金属调查已有不少研究报道。马 瑾等[9]报道东莞市蔬菜重金属污染以Pb的污染情况最普遍，20.9%的叶菜类蔬菜Pb含量超标。其次是Cd和Hg，分别有11.6%和2.3%的叶菜类蔬菜超标。但张 冲等[10]对东莞市主要蔬菜产区的112个蔬菜样品进行重金属污染现状调查，发现这些蔬菜受到不同程度的重金属污染，但大多数只是轻度污染，并未达到危险级别。佛山市禅城区居民食用蔬菜样品中有46.6%的蔬菜重金属含量超标，Pb和Cr超标率分别为32.9%和19.2%[11]。李传红等[12]调查表明，惠州市蔬菜重金属含量整体质量尚好，但蔬菜Cd污染较为严重，超标率为15.8%。珠海市蔬菜中Cd、Cr、Ni、Pb、Hg元素有超标情况，其中Cd元素超标率最高，需要引起有关重视[13]。秦文淑[14-15]通过对广州城区各居民菜场主要蔬菜进行采样，发现主要重金属污染为Cr、Pb、Cd，其超标率分别为38.9% 、22.2%、13.9%。利用单因子污染指数法进行了评价，发现广州市蔬菜的污染比例在50%以上，其中28.9% 为轻度污染。然而，赵 凯等发现As、Pb是广州市郊地区蔬菜中的主要污染元素，而且各类蔬菜的综合污染指数均小于1，表明绝大部分蔬菜可以放心食用。杨国义等评价结果表明，在广东省典型区域所采集的171个蔬菜样品中，有13.45%的样品受到不同程度的重金属污染，以Cd和Pb污染为主，Ni、Hg、As和Cr污染相对轻一些。
南宁市相当部分蔬菜的重金属含量超过国家规定的无公害蔬菜标准，其中污染最严重的是Hg和Pb，超标率分别达41.9%和40.4%。秦波和白厚义研究发现南宁市郊蔬菜已受Pb和Cd的污染，其中Pb的污染最重，其次为Cd污染，但未受Cr的污染。
3.3 华中地区（包括湖北、湖南、河南、江西）
刘尧兰等[16]报道环鄱阳湖区叶菜类蔬菜有2/3样品的重金属含量超标，超标率在50%以上，其中白菜Pb超标最为严重，超标率高达85.2%；单因子污染指数评价表明，环鄱阳湖区叶菜类蔬菜的安全和优良级别所占比例为66.9%，已受到一定程度的重金属污染，其中以芹菜受污染的程度最大，污染主要来源于Cr和Pb。黄石市售蔬菜重金属污染主要表现为As、Pb污染。叶菜类重金属含量最高，其次是瓜豆类，茄果类含量最低。调查的6种蔬菜中，莴笋叶和小白菜遭受到严重污染，黄瓜受到轻度污染，四季豆处于警戒水平，仅番茄和茄子是安全的[17]。
成玉梅和康业斌[18]用单因子和综合因子污染指数评价，洛阳市郊区叶菜类蔬菜重金属污染大部分已处于警戒级到轻度污染，加强蔬菜重金属污染的预防与治理十分必要。新乡市蔬菜Cd、Pb的污染明显，其中Pb污染较严重[19]。商丘市售蔬菜中存在超标的元素为Pb、Cd，Cu、Hg、Cr 含量较低[20]。沈 彤等[21]研究表明，长沙地区蔬菜中，Cr、As、Hg的含量未超标，尚未构成污染，但Pb、Cd污染严重，超标率分别为60%和51%。南昌市售蔬菜中均含有重金属Cu、Zn、Pb 和Cd，其中Cu、Zn含量较低，远低于食品卫生标准，仅部分样品存在Pb、Cd超标现象[22]。
3.4 华北地区（包括北京、天津、河北、山西、内蒙古）
中国科学院地理研究所调查认为，北京市生产的蔬菜重金属超标的占30%[23]。薄博[24]对大同县主要蔬菜产地调查研究，结果发现调查的5种蔬菜污染程度为茄子>西红柿>黄瓜>青椒=西葫芦，但均未超标，属于安全等级。对天津市郊的36种蔬菜样品进行检测，发现重金属检出率为100%，其中Cd达到警戒线水平，单项污染指数最高值达19.22，总超标率为30.41%。
3.5 西北地区（包括宁夏、新疆、青海、陕西、甘肃）
1996—1997年彭玉魁等对陕西省咸阳、西安、宝鸡等6个城市郊区的14种蔬菜进行调查研究，分析其As、Hg、Cr、Cd、Pb等污染情况，结果表明Cr、Pb在某些蔬菜中超标严重。陕西省主要蔬菜产区蔬菜重金属污染也以Pb污染为主。李桂丽等[25]调查发现西安市10种蔬菜总体合格率为83%，Pb是蔬菜中的主要污染元素，总体超标率为77.5%；Hg和Cr只在芹菜和茼蒿上出现污染，总体超标率分别为10%和2.5%。然而，马文哲等[26]调查了杨凌示范区4类9种蔬菜重金属的污染现状，发现Cr对蔬菜的污染程度最为严重，其次Pb、Cd也有一定程度的污染。
乌鲁木齐市安宁渠区蔬菜中Cd、Pb的超标率最高[27]。殷 飞等[28]报道新疆喀什市三大批发市场蔬菜的Pb、Cd、Cr、Cu 4种主要重金属含量，平均值均低于相应的食品卫生标准，只有个别蔬菜样品存在重金属 Pb、Cd 含量超标现象，超标率均不高。因此，从重金属污染这个角度来说，喀什市市售的蔬菜基本上是安全的，消费者可以放心消费。
3.6 西南地区（包括四川、云南、贵州、、重庆）
李江燕等[29]通过现场调查及室内分析，对云南省个旧市大屯镇的蔬菜重金属污染现状进行评价。当地蔬菜综合污染指数从大到小的重金属为Cd、Pb、Zn、Cu，Cd、Pb污染较严重。重庆市主城区市售蔬菜有39.2%受到重金属污染，其15.7%蔬菜处于重度污染状态[30]，Cd、Pb和 Hg是主要污染元素。罗晓梅研究发现，成都地区蔬菜Cd和Pb污染严重，在检测的蔬菜样品中，Pb、Cd超标率分别为22.0%、29.4%，最高超标分别为5.60倍和2.86倍，Hg和As则无超标现象出现。
3.7 东北地区（包括辽宁、吉林、黑龙江）
周炎对沈阳市近郊受重金属污染农田上生产的大白菜进行取样分析，Cd、Pb超标率分别为58.3%、100.0%。辽宁省农业环保监测站调查发现，各种蔬菜已受重金属不同程度的污染，蔬菜综合超标率为 36.1%。
4 研究方向与展望
（1）从蔬菜重金属污染的来源及危害途径可以看出，重金属主要是通过土壤污染造成蔬菜重金属残留超标的，且由于土壤重金属污染具有不可逆、隐蔽性、滞后性、积累性和。因此，应开展菜地土壤重金属污染的调查研究及风险评估，了解土壤重金属污染的基本情况和态势，分析其空间变异与分布规律，开展土壤环境质量标准的研究和制定工作，加强无公害粮食蔬菜生产基地建设[31-34]。
（2）开展蔬菜中重金属含量与土壤中重金属及其向食物链传递关系的定量研究，同时加强蔬菜对重金属吸收积累的基因型差异研究，利用丰富的植物物种资源，研究其对重金属的吸收转运机制，以降低土壤中重金属的污染，同时筛选和培育低吸收低富集重金属的蔬菜品种，减少重金属进入食物链[35-38]。
（3）为检查蔬菜质量，我国出台相应标准，其中将重金属列入标准中优先控制的污染物之一，为蔬菜质量控制发挥了巨大作用，但仅以污染物含量作为蔬菜质量评价标准难以衡量污染物对人体健康危害的大小，因此应用健康风险评价方法评估污染物对人体健康的危害已成为趋势[39-40]。
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关键词：城市土壤；重金属污染；土壤环境
中图分类号：X53 文献标识码：A
前言
因城市土壤吸收了工业污染源、燃煤污染源及交通污染源等释放的重金属，在一定程度上对人类的健康造成影响，且对地表水及地下水等水生生态系统造成污染，导致水质系统紊乱，所以土壤重金属污染问题在城市土壤研究中占据重要地位。目前，对城市土壤重金属污染采取有效的管理及治理措施是必要的，避免土壤重金属污染导致大气和地下水质量的进一步恶化及循环。
1 我国城市土壤重金属污染危害分析
回顾性分析导致城市土壤出现重金属污染问题，其“罪魁祸首”多是由于人类日常活动造成的，如不同工矿企业生产对土壤重金属的额外输入及农业生产活动影响下的土壤重金属输入、交通运输对土壤重金属污染的影响等。自然成土条件也会对土壤重金属污染造成影响，如风力与水力的自然物理、化学迁移过程等带来的影响，又如成本母质的风化过程对土壤重金属本底含量的改变[1]。目前，我国很多大城市的土壤仍旧面临着铅、贡及镉等主要污染元素的继续污染，例如，北京、上海、重庆、广州等，土壤都受到不同程度的重金属污染。随着工业、城市污染的加剧以及农业使用化学药剂的增加，城市重金属污染程度日益严重，有关研究统计，目前我国受铅、镉、砷及铬等重金属污染的耕地及城市环境面积共约2000万hm2，占总耕面积的20%。随着土壤重金属污染面积的扩大，我国大量植物生长受到影响，植株叶片失绿，出现大小不等的棕色斑块，同时，根部的颜色加深，导致根部发育不良，形成珊瑚状根，阻碍植株生长，甚至死亡。此外，大量研究证实，土壤重金属污染影响农业作物的产量与质量，人类通过食用这些农作物产品会对健康及生命造成一定威胁。例如，体内重金属镉含量的增加会导致人类出现高血压，从而引发心脑血管疾病；基于铅属于土壤污染中毒性极高的重金属，临床验证一经进入人体，将难以排出，从而影响身体健康，其能对人的脑细胞造成危害，尤其是处于孕期中的胎儿，其神经系统受到影响，导致新生儿智力低下；再者，重金属砷具有剧毒，人类长期接触少量的砷，会导致身体慢性中毒，是皮肤癌产生的明确因素。
2 防治措施与发展展望
2.1 综合措施的运用
应对城市土壤重金属污染问题采取必要的措施，现阶段采用物理化学法结合生物修复法的综合措施进行干预。顾名思义，物理化学法即是运用物理、化学的理论知识研究出治理土壤重金属污染的有效方法。基于土壤重金属污染前期，污染具有集中的特点，易采取的方法为电动化学法、物理固化法。通常采用物理化学法治理重金属污染重且面积较小的土壤，过程中能体现物理化学法效果显著且迅速的特点。例如，我国对城市园林土壤重金属污染，采用物理化学法进行干预，减少了园林植株受损的数量。但对于重金属污染面积过大的城市园林不易采用物理化学法，因土壤污染面积过大，致使人力与财力的投入量增加，且易破坏土壤结构，从而降低土壤肥力。利用生物的新陈代谢活动降低土壤重金属的浓度，使土壤的污染环境得到大部分或彻底恢复，这一过程称为生物修复。实践中，生物修复具有效果佳，无二次污染的优点，且能降低投资费用，便于管理，利于操作[2]。随着生物修复在治理污染问题中的技术运用逐渐推进，已纳入土壤污染修复方法中的焦点行列。
2.2 发展趋势
现阶段，基于我国土壤重金属污染治理法中的生物修复法尚处于初级阶段，有待于提升其应用价值。就我国领土拥有丰富的植被资源而言，为尽可能保护植被资源，应尽快从植被中选取出能抵抗超量重金属的植物，并从能抵抗超量重金属的植物种类中选取相对应的突变体，从而构建起能抵抗超量重金属的植物数据库，并依次对数据库中的植物进行生理及生化的研究。在研究中，采用先进信息技术GPS加强城市区域土壤重金属镉、铅、砷及铬等含量的空间变异与分布控制研究。同时，对土壤中复合重金属污染中各元素间的作用与关系进行研究，从而不断优化物理化学法。
有关文献表明，我国城市土壤重金属污染治理在未来将会面向以下几方面发展，其发展趋势具有极大突破点。以我国各个城市土壤重金属污染的数据为依据，建立起综合的城市土壤数据库，以便于全面且彻底的开展城市土壤重金属污染的调查，有关内容包括：重金属的种类、含量、分布地段及其来源；着手于我国各个城市土壤中污染物质的含量研究，分析生物效应以及人类健康风险，从而为治理土壤污染问题奠定基础；土壤重金属污染涉及面较广，除影响生物及人类健康之外，对土壤、水质、空气质量及大自然整个生态系统都造成了不可避免的影响。因此，将这一课题纳入研究中是必要的，未来将面向对土壤重金属污染与地表及地下水、空气可吸入颗粒物含量与其性质存在的关系进行研究[3]；不断优化判断重金属污染来源的相关技术；我国区域城市土壤重金属污染研究主要依据的工具是可视化计算机软件（GIS），利用其强大的空间分析功能与空间数据管理功能运用在判断重金属污染源及其分布地段的研究中，同时能对我国区域城市重金属污染的风险评估进行分析。
3 结语
综上所述，对土壤生态系统的结构、功能与水、土、气、生等其他生态系统的友好关系进行维护是污染治理的前提。目前，我国土壤重金属污染治理正处于上升阶段，面向深化研究，势必探讨出更有成效的治理方法，使人们的生活及健康得到保障。
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4种常见的农业土壤重金属污染物
（1）汞（Hg）。汞一旦进入农业土壤后，很容易生成汞化合物，汞以及汞的化合物便会破坏土壤中的微生物活力，阻碍农作物根系生长，降低土壤肥力。在人类活动中产生的汞污染，以塑料、电子、电池、氯碱等工业排放的废水中含量较大。人体摄入汞的方式主要是从环境中食用粮食、蔬菜、鱼肉和饮水[2]。人体含汞量为13mg，如果人体汞的含量达到130~150mg时便会造成死亡。
（2）镉（Cd）。镉是一种毒性很强的重金属，土壤受到镉金属污染影响土壤微生物的繁殖和酶的活性，达到一定量时便会使土壤生化过程减速。使植物矮化、褪绿，造成减产甚至死亡。长期食用镉污染食品，会损坏人的肾小管功能，容易患软骨症和自发性骨折。造成农业土壤镉污染的污染源主要有冶炼、燃料、电镀等工业废水，使用含镉量较高的农药、化肥。
（3）铬（Cr）。电镀板、制革以及纺织厂产生的废水含有大量的铬，如果未经处理随意排放很容易对土壤产生铬污染，而且极易被植物吸收蓄积，不易降解。三价铬和六价铬对人体损害很大，其中三价铬有致畸致残作用，六价铬比三价铬毒性强百倍，对物质有很强的致突变作用，对人有诱发鼻咽癌和肺癌的危险。我国每年新排放铬渣约60万t，历年累计堆存铬渣近600万t[3]。
（4）铅（Pb）。一些铜矿厂、油漆厂附近以及公路两旁的农业土壤中铅的含量较高，铅对人体骨髓造血系统、神经系统危害较大，而且在人体内积累到一定量后便会造成人的肾脏疾病，损害智力。长期食用被铅污染的农产品还会有很强的致畸、致癌、致突变的危险。据统计，我国约有1.3万hm2的耕地受到铅等重金属污染，致使粮食减产量达1000万t[4]。
农业土壤重金属污染防治对策
（1）生态防治
近年来，农业生态防治重金属污染日益受到人们的青睐，其原理是通过控制土壤的氧化还原条件，控制农业土壤中的水分状况及氧化还原电位，通过打造相对较稳定的水淹期，以大大减少重金属进入植物体内的含量，进而预防和减少重金属被农作物吸收。此外，在重金属污染严重的地区，可改变作物品种，如种植一些经济林木或观赏花卉等。
（2）化学防治
大力推广使用高效低残留农药，通过添加抑制剂、硅酸盐等办法作为处理重金属污染的常用改良剂，以此降低重金属污染物在土壤和农作物之间的迁移能力。在日常生产生活中，利用一些对人体没有危害或有益的金属元素的拮抗作用，能减少土壤中重金属的有效态。因此，在轻污染土壤中，可以施用少量有重金属拮抗性的金属元素，对防止土壤重金属污染可起到很好的防治功能。在硝态氮蓄积过多的土壤中，可以配施脲酶抑制剂、硝化抑制剂消解亚硝酸盐。
（3）物理防治
物理防治农业土壤重金属污染具有成本低、见效快等特点，通常有换土、排土、翻土、去表土等措施。对污染严重的土壤，可采用换客土、去表土等方法。而对污染较轻的土壤，一般多采用翻土方法，其动土比少，又可使表土中的重金属含量降低。物理防治土壤污染改良较为彻底，但适合面积较小的地块，对于大面积污染的土壤改良使用成本较高。
关键词：扩散方程；聚类统计分析；传播特征
中图分类号：X53
1 问题分析
随着城市经济的快速发展，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。研究土壤中重金属含量及其传播特性等方面显得尤为重要。
按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，不同的区域环境受人类活动影响的程度也不同。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查，选取危害度较大的8种重金属污染物，重点研究其对环境的污染程度、污染源的位置及造成污染的主要原因等问题。
1.1 土壤重金属评价方法与标准
（1）土壤重金属的单项污染指数评价方法[1]
采用单因子指数法，其计算公式为：
式中Pi为土壤中污染物i的环境质量指数，ci为污染物i的实测值，si为污染物i的评价标准。利用此方法可得出单因子污染物的等级和污染程度：
1级（Pi≤1）非污染，2级（1
3级（23）重度污染。
（2）土壤重金属的综合污染指数评价方法和分级标准[1]
为了全面反映各污染物对土壤的不同作用，突出高浓度污染物对坏境质量的影响，采用内梅罗综合污染指数法。其计算公式为：
其中，P综为综合污染指数；Pavg为所有单项污染指数的平均值；Pmax为土壤环境中各单项污染指数中的最大值。利用此方法得出综合污染分级标准：
对表1所示的结果进行分析，可以清晰的看出，各个城区的污染状况，及各种重金属在各个区的污染程度。
2 模型的建立与求解
2.1 重金属污染物在土壤中的传播
重金属进入土壤的主要方式有干湿沉降、污水灌溉、废弃物的堆积等。有些具有挥发性重金属，或工厂直接向空气中排放的废气和粉尘中均含有不同程度的重金属污染物，在地球重力、雨水冲刷作用下，这些重金属污染物会降落到土壤中。重金属污染物在土壤中很难被降解，其在土壤中的运移过程主要是受到对流、扩散、弥散和吸附作用等因素的影响。
重金属污染物在土壤中的传播受到很多因素的限制，土壤的吸附作用、紧实程度、质地、PH值、含水率共同影响着重金属污染物在土壤中的传播。
2.2 重金属污染物在土壤中传播运移的数学模型
（1）求出不同重金属离子在土壤中扩散的距离阈值
2.3 重金属污染物污染源的确定
本文只给出中度和重度污染的污染源位置。
选取浓度数据中汞元素含量最高的4个点，分别为：编号8、9、182，257把这4个点初步作为污染源的中心点，并各自作为一个类。通过已知的319个测量点的横（x）、纵坐标（y）、海拔（z），计算这4个点相对于全部测量点的空间欧氏距离，得到不同的距离长度：d1，d2，…，d319
通过将这些距离dn与各种金属传播距离d进行比较，凡是dn≤d的点，均会纳入以污染源中心点形成的类中。
（1）在编号8形成的污染源中，编号6、7、13与它的距离在d的范围之内，顾编号6、7、8、13围成的区域即为汞的一个污染源。
（2）在编号9形成的污染源中，编号6、10、139、140、141、142与它的距离在d的范围之内，顾编号6、9、10、139、140、141、142围成的区域即为汞的一个污染源。
（3）在编号182形成的污染源中，编号181、183、184与它的距离在d的范围之内，顾编号181、182、183、184围成的区域即为汞的一个污染源。
（4）在编号257形成的污染源中，编号62、63、256、258与它的距离在d的范围之内，顾编号62、63、256、257、258围成的区域即为汞的一个污染源。
综上所述，汞的污染源共有4个。
同样的方法可得铜、锌、铅，镉的污染源个数分别是2、2、3，1。
3 模型的评价
首先，我们运用了土壤污染指数pi来表示单项重金属污染物的污染程度，紧接着运用了内梅罗综合污染指数法大致的计算出城市中各个区不同重金属污染物共同影响的环境综合污染指数，并画出了重金属元素在空间中的分布。其次，我们反复推敲“传播特征”的真正含义，确定了重金属气态、液态无关因素，从而建立了土壤中重金属离子运移的扩散方程，并由此确定出污染的大致范围半径，从而确定了一些关键点并找到了污染源。总体数学思想简单易懂，实现方便。
由于重金属离子在自然界中的转化涉及到物理、化学、生物等一系列过程，十分复杂，因此，我们仅考虑重金属元素在土壤中的运移，而将其在大气、水体中的传播特点不予考虑，这难免会在污染范围上造成一些判断的困难。
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尽快建立中药中重金属及有害元素的检测方法与合理的限量标准， 是保证中药质量与安全， 促进中药现代化的必经阶段。文章对中药材中重金属的来源、危害以及防治措施作了简单的概述，并对今后重金属的研究方向进行了展望。
【关键词】 中药材 重金属 污染途径 防治措施
中医药是中华民族的瑰宝，是我国人民对人类健康的巨大贡献。中药材质量的好坏，直接影响到患者的安全和疗效。重金属是中药的重要污染物之一， 重金属含量超标是制约中药企业向国际市场迈进的一大重要因素，由于中药重金属含量的超标，致使中药出口受到严重阻碍，这一问题已经越来越受到人们的关注和重视。目前世界各国对中药材和中成药中的重金属的含量都提出了严格的要求，2005年版《中国药典》亦增加了中药材中铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu) 5种有害元素的测定方法及限量标准，这对于提高中药材质量， 维护传统药物在国际上的声誉， 使中药走向世界， 造福人类具有重要的意义［1］。
1 重金属的来源与危害
1.1 主要污染途径中药重金属的来源一方面与其生长的环境条件有关，如土壤、大气、水、化肥、农药的施用，以及工业“三废”对中药材的直接污染和间接污染，另一方面与植物本身的遗传特性，主动吸收功能和对重金属元素的富集能力有关［2］。另外，中药材在采集、运输、加工成饮片以及制剂过程中的污染也是重金属污染的一个重要途径。
1.2 重金属的危害重金属是指相对原子量较大，密度大于5.0 g/cm3的金属，约有45种，如铜、铅、锌、铁、镍、锰、镉、汞等。砷虽不属于重金属，但因其来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行研究、讨论。
微量的重金属污染，可以通过生物链作用而产生富集。当人因为饮用或食用受重金属污染的药物，体内重金属含量过高时，便会导致各种疾病［3］。如镉中毒将造成肝、肾和骨的病变，导致贫血或神经痛，早年日本流行的骨痛病，就是长期食用“镉米”造成的。它可抑制肝细胞线粒体氧化磷酸化过程，使组织代谢发生障碍，对人有致畸、致癌、致突变作用；铅是对人体危害极大的一种重金属，它对神经系统、骨骼造血功能、消化系统、男性生殖系统等均有危害。特别是大脑处于神经系统敏感期的儿童，对铅有特殊的敏感性。研究表明儿童的智力低下发病率随铅污染程度的加大而升高；As和Hg也必须在食物及药品中进行控制，砷对细胞中的巯基有很大亲和力，与人体内含巯基的酶结合，从而使酶失活，引起广泛的神经系统病变等；金属汞中毒常以汞蒸气的形式引起。由于汞蒸气具有高度的扩散性和较大的脂溶性，通过呼吸道进入肺泡，经血液循环运至全身。血液中的金属汞进入脑组织后，被氧化成汞离子，逐渐在脑组织中积累，达到一定的量，就会对脑组织造成损害。另外一部分汞离子则转移到肾脏。另外，一些对人体必需的微量元素，如铜、铁、锌等，它们在体内蓄积到一定量或价态改变时也具有很强的毒性，如较高浓度的铜具有溶血作用，能引起肝、肾良性坏死。
2 中药重金属污染的防治措施
2.1 合理选择种植基地在选择中药材规范化种植基地时应尊重中药材产区形成的历史，在此基础上对种植基地的土壤环境、水质进行监测和分析，土壤应符合国家二级以上标准的要求。大气、水质检测结果应符合“大气环境质量标准”“农田灌溉用水质量标准”等［4］。尽量使用道地产区作为某中药材的特定区，并积极面对可能存在的道地产区重金属元素超标问题。
2.2 开展有关中药材特性方面的研究通过对中药材及其生长环境的有关生物学和酶学研究可以更好地了解不同中药材的特性，为科学管理中药材基地土壤环境和生产质量控制提供依据。
2.3 治理土壤中的重金属污染土壤为植物的生长提供矿质营养和有机营养。土壤中的矿质营养是岩石经过长时间的风化形成的，加上数百万年的地壳运动、火山爆发逐渐沉积地面，并不断地随自然环境迁移运动［5］。土壤重金属污染是由于污泥的施用及污水灌溉所含有害物质超标造成的。土壤中的重金属污染物由于无机及有机胶体对阳离子的吸附、交换、络合及生物作用的结果，大部分被固定在耕作层中，一般很少迁移至40 cm 以下［6］。
植物在满足自身所需元素的同时，对土壤中的富集元素也会有非选择性吸收，这种吸收取决于土壤中某一元素的含量和物理化学性质，以及相应的土壤、温度等自然因素，从而造成中药中可能含有不同的重金属。
中药材生产最基本的因素是土壤，土壤不受污染是保证中药材产量和质量的重要途径。目前，治理土壤重金属污染的途径主要有两种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，使其相对稳定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是从土壤中去除重金属。围绕这两种治理途径，科学家们提出了物理、化学、生物等各种方法，但大多数还只是停留在实验室阶段，适用于较小面积的污染治理，而且需要花费大量的人力、物力和财力，对大面积的中药材种植基地而言实用性不大。
2.3.1 施用改良剂［7］使用改良剂以降低重金属的活性，或降低其水溶性、扩散性和生物有效性，从而降低重金属进入生物体的能力。如在受污染的土壤中加入某些酸、碱、还原性物质，使重金属生成沉淀，或利用拮抗作用的原理降低植物对某种污染物的吸收，从而保证中药材的生产质量。
2.3.2 生物修复技术［8］生物修复技术是利用某些特定的动植物和微生物具有能够较快地吸走或降解土壤中的重金属污染物的能力而达到净化土壤的目的。它包括微生物修复技术，植物修复技术和基因工程技术，这些技术在中药材规范化种植研究上有很大的应用发展空间。
2.4 建立科学的栽培、采收及加工方法，对中药材实施规范化种植在GAP实施过程中，应对育种、栽培方式、化肥农药施用及采收加工等各环节可能出现的重金属污染进行防治，同时应结合SOP的建立，使各项工作规范化［9］。
2.4.1 育种研究选育抗御对重金属吸收的药材株系和变异品种，进行推广。研究发现， 在同一地块中生长出的药材， 其重金属含量在植株间有差异，预示了小环境的差异或者植株遗传上的个体差异可能改变药材重金属的含量，从而可从中选育抗御对重金属吸收的药材株系，培育抗重金属的优良品种。
2.4.2 栽培技术用先进的栽培措施， 如客土育苗、分段栽培、生长激素调控、加快生长速度等， 在种植前期减少重金属的吸收［10］。
2.4.3 控制和减少农药及化肥的使用科学合理施用农药，应尽量施用生物农药，或采用生物防治、农业综合防治等技术防治药用植物病虫害，选择相邻作物病虫害较轻的区域种植中药材。中药材施肥原则应以农家肥为主，尽量减少化肥的施用，同时加强中药材专用肥的研究及推广应用，控制因施肥造成的重金属元素的富集，尤其要注重出口创汇药材施肥技术的改进［11］。
2.4.4 采收加工对于中药材的加工、运输等环节， 要严格重金属含量控制， 及早监测控制质量。对于根茎类药材，在采收加工时应注意其泥沙的去除。另外还要注意，在炮制过程中减少器具、辅料等的污染，也能有效防止药材中重金属的污染［12］。
2.5 改善中药材仓贮条件禁止使用重金属制品仓贮熏蒸剂，改革中药材加工、炮制技术，改进传统包装，在精加工的基础上采用新型的包装方法和技术，最大限度的控制重金属污染的发生。
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2.6 改变制剂工艺运用中药材净化技术，在制剂中采用超声波、膜分离、大孔吸附树脂等新工艺，可大大降低提取物中的重金属含量［13］；或选择澄清剂沉淀中药水提液中的金属元素，如壳聚糖具有絮凝作用，可用于精制中药水提液，程红霞等［14］研究了壳聚糖在不同条件下对中药水提液中的铜、镉、铅等主要重金属残留的吸附特性，用于去除中药水提液中重金属残留，效果很好，为今后大规模的工业利用奠定了一定的理论和数据基础。也有学者［15］利用超临界流体萃取技术，消除重金属的污染、除去重金属杂质以及用于重金属的含量检测。张晖芬等根据“以二乙基二硫代氨基甲酸钠为络合剂，利用超临界CO2，从滤纸或沉积物等中萃取金属离子”的技术提示，利用超临界CO2 萃取技术净化药材中重金属，获得了重金属低含量的中药材，而药材中的有效成分的相对含量变化不显著，具有较高的开发价值；张华等［16］用聚苯乙烯基螯合纤维与石墨炉原子吸收分光光度测定法结合，亦成功应用于去除和检测中药中重金属离子。
3 展望
随着中药现代化进程的加速，迫切需要解决涉及中药质量的一系列问题，开展中药材重金属研究更是适应国际国内形势的需要和中医药发展的要求。全面推行GAP并实施认证， 是生产绿色中药材的关键。建立绿色中药材生产基地产地应选择空气清新、水质纯净、土壤未受污染， 具有良好农业生态环境的地区， 尽量避开繁华都市、工业区和交通要道， 多选择在边远省区、农村等。最好选择生地， 以避免土壤经多年种植中遗留的农药， 影响所种植药材的质量［17］。
另外，针对当前中药材重金属研究缺乏系统性，研究深度不够，指导价值小的问题，我们认为应从以下几个方面予以改进:加强对重金属在中药材中存在状态的研究，弄清重金属在药材中的存在形式及其含量，为防止重金属超标提供依据［18］；对道地药材、商品药材及其炮制品，以及药材不同产地、不同药用部位的重金属含量进行分析研究，为制定控制措施提供科学依据；研究重金属含量及其存在状态与药材有效成分含量、药物功效的相关性，弄清重金属在治疗疾病中的作用，为科学评价重金属提供理论依据；加强中药材重金属安全评价研究。提出中药材达到多大用量才可能导致重金属对人体产生毒副作用的科学数据，是中药材出口、中医药走向世界的必然要求。
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