土壤环境与健康的论文题目有哪些
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住宅环境与健康关系密切，良好住宅环境有利于身体健康。住宅环境可影响一代人甚至几代人的健康，可影响众多家庭成员的健康，对健康的影响具有长期性和复杂性， /html/huanjing
根据土地利用变更调查结果，全国耕种的耕地面积为22万公顷，园地16万公顷，林地76万公顷，牧草地18万公顷，其他农用地83万公顷，居民点及独立工矿用地42万公顷，交通运输用地52万公顷，水利设施用地53万公顷，其余为未利用地。与上年相比，耕地减少01%，园地增加70%，牧草地减少16%，居民点及独立工矿用地增加03%，交通运输用地增加30%。 全国净减少耕地74万公顷，人均耕地已由2002年的098公顷降为095公顷。其中生态退耕73万公顷，包括退耕还林7万公顷，退耕还草95万公顷，退田还湖09万公顷。生态退耕是耕地面积减少的主要因素。 新增建设用地78万公顷，非农建设占用耕地91万公顷，比上年增加27万公顷，增长17%。其中独立工矿占用耕地17万公顷，比上年增加3万公顷，增长37%；公路建设占用耕地77万公顷，比上年增加76万公顷，增长25%。 农业结构调整减少耕地41万公顷，增加耕地28万公顷，净减少耕地13万公顷，比上年多27万公顷。灾毁耕地面积04万公顷，低于往年平均水平。 耕地占补平衡制度逐步完善，24个省(区、市)不同形式建立省级耕地占补平衡目标责任制；26个省(区、市)实行补充耕地与土地开发整理项目挂钩制度；27个省(区、市)建立耕地储备库；21个省(区、市)建立耕地占补平衡统计台帐；城市建设用地补充耕地基本实现“先补后占”；逐步开展按建设用地项目考核耕地占补平衡工作。土地整理复垦开发补充耕地08万公顷，其中整理增加耕地44万公顷，复垦废弃地增加耕地25万公顷，开发增加耕地39万公顷。补充的耕地比建设占用和灾毁耕地多13万公顷，26个省、自治区、直辖市补充耕地大于建设占用耕地。 2001—2003年国土资源部共安排国家投资土地整理复垦开发项目731个，项目建设总规模39万公顷，其中，土地整理43万公顷，土地复垦01万公顷，土地开发95万公顷。新增耕地17万公顷。 土地管理为经济建设服务，重点抓好国家重大工程用地协调和报批：三峡工程淹没用地在库区淹没蓄水前报经国务院批准；西气东输从陕西靖边至上海白鹤镇涉及河南、山西、安徽、江苏、浙江、上海境内的永久性用地已经国务院批准；西电东送广东、湖北等省境内输电线路塔基、换流站用地已随工程进度报国务院批准；青藏铁路青海段工程用地已经国务院批准；南水北调江苏、山东、河南等省境内控制性工程按有关规定办理先行用地手续。 出台一系列耕地保护严格措施。基本农田实行“五不准”：不准非农建设占用基本农田(法律规定的除外)；不准以退耕还林为名违反土地利用总体规划减少基本农田面积；不准占用基本农田进行植树造林，发展林果业；不准在基本农田内挖塘养鱼和进行畜禽养殖，以及其他严重破坏耕作层的生产经营活动；不准占用基本农田进行绿色通道和绿化隔离带建设。非农建设用地实行“六不报批”：对土地市场秩序治理整顿工作验收不合格的不报批；未按规定执行建设用地备案制度的不报批；城市规模已经达到或突破土地利用总体规划确定的建设用地规模，年度建设用地指标已用完的不报批；已批准的城市建设用地仍有闲置的不报批；未按国家有关规定进行建设用地预审的不报批；建设项目不符合国家产业政策的不报批。世界森林面积以每年730万公顷的速度在减少 全球水土流失面积约6000万km2 全球沙漠化面积每年高达600万公顷 每年全球纸张产、用量已达3．2亿吨，如果以每吨纸需砍伐4棵平均20年树龄的树木作原料的话，那么1年就有近13亿棵这样的大树从地球上消失。土地沙化 当土壤中的水分不足以使大量植物生长，即使有植物生长了十分稀疏，不能给土壤提供丰富土地是否会发生沙化，决定的因素在于土壤中含有多少水分可供植物吸收、利用，并通过植物叶面而蒸发。任何破坏土壤水分的因素都会最终导致土壤沙化。土地沙化的大面积蔓延就是荒漠化，是最严重的全球环境问题之一。目前地球上有20％的陆地正在受到荒漠化威胁。（一）气候变化 有关研究表明，近百年来全球气候变化最突出的特征是温度的显著升高。 我国近百年来的温度变化与世界的平均情况基本相似。据研究，1951-1999年中国北方地区最低气温显著升高，暖冬年份连续出现，近50～100年有明显的干旱化趋势；20世纪70年代开始干旱化趋势加快。 我国沙化土地集中分布的西北地区，由于深居大陆腹地，是全球同纬度地区降水量最少、蒸发量最大、最为干旱的地带。气候变暖、降水减少加剧了该区气候和土壤的干旱化。这使得该区的植被盖度降低，土壤结构变的更加松散，加速了土地的荒漠化。另外气候增暖，大范围气候持续干旱，给各种水资源（冰川、湖泊、河流等）带来严重的影响，使冰川退缩、河流水量减少或断流、湖泊萎缩或干涸，地下水位下降。大面积的植被因缺水而死亡，失去了保护地表土壤功能，加速了河道及其两侧沙化土地的扩展及沙漠边缘沙丘的活动，使荒漠化面积不断扩大。 （二）开荒 在荒漠化相对集中的西部地区，曾今有大量草地和林地被开垦为耕地。自1995～2000年，其中因开垦草地增加的耕地面积占5%，因开垦林地增加的耕地面积占4%。由于该区属干旱、半干旱地区，草地和林地被开垦为耕地后，在农闲季节土壤失去了植被的保护，加之技术、社会经济条件限制，造成耕地沙化面积不断扩大。 （三）过渡放牧 目前西北地区超载过牧日趋严重，其中新疆、广西、宁夏、内蒙古超载率较高，超载率分别达到了121%、81%、72%及66%。以内蒙古自治区为例，每支羊拥有的草场面积从50年代的3公顷，减少到80年代的87公顷，目前仅为42公顷。过渡放牧造成了对草地地表的过渡践踏，草原地表土壤结构破坏严重，经风吹蚀，大量出现风蚀缺口，牲畜放牧越多的草地，土壤裸露的也越多，形成的荒漠化面积也越大。 （四）不合理的中药材挖采和树木砍伐 近些年来，生态环境相对脆弱的西北地区大规模滥挖发菜、干草和麻黄等野生中药材的事件时有发生。据国家环保局自然保护司96年11月至97年3月调查，近几年，每年进入内蒙古搂发菜的农民有20万人次，1987年以来，有关省、区进入内蒙古搂发菜人员累计高达190万人次。“搂发菜”大军涉足的草场面积约为2亿亩，遍布内蒙古中西部锡林格勒盟、乌兰察布盟等五个盟市。9亿亩的草场面积遭到严重破坏，约占内蒙古全部草原面积的18%，有相当部分正处于沙漠化的过程中。其中约6亿亩的草场面积被完全破坏且已沙化。由于9亿亩草地遭到严重破坏而不能放牧，被迫到其它草场超载放牧的草地要远远大于9亿亩，草原负担过重，加速了荒漠化的扩展。 （五）水资源利用不合理 西部地区农业灌溉比重大，农业、林业用地面积持续增加，导致水资源需求量增长，水资源短缺矛盾加剧，特别是造成下游地区水资源匮乏。加之该区对地下水的持续超采利用，导致西部地区地下水位不断下降，如陕西关中地区各水源地年均地下水位下降速率达2米多。地下水位下降直接引起地表植被衰亡，土地沙化加快。根据有关研究，在干旱、半干旱地区要维护其生态环境，地下水埋深维持在2～4米较为合适，否则不能满足天然植物正常用水。如塔里木流域，1972年英苏以下246km长的塔里木河断流，阿拉干以南地下水水位由50年代的3m～5m下降至6m～11m，超过了植物赖以生存的地下水位线，此处森林已失去再生能力，幼苗无法生长，幼树成片死亡。地表植物衰亡加速了土地的沙化。塔里木河流域下游，从1958年到1993年，流动沙丘面积从占土地面积的34%上升为47%，强度和极强度沙漠化土地增加了12%和56%据权威资料显示，目前全球沙化土壤正以每年5到7万平方公里的速度扩展，有10亿以上的人、40%以上的陆地表面受到荒漠化的影响，荒漠化主要集中在干旱、半干旱地区。 ———————————————————————— 更多资料： 地球陆地表面极薄的一层物质，也就是土壤层，对于人类和陆生动植物生存极为关键。没有这一层土质，地球上就不可能生长任何树木、谷物，就不可能有森林或动物，也就不可能存在人类。荒漠化，就是指这一层土质的恶化，有机物质下降乃至消失，从而造成表面沙化或板结而成为不毛之地，包括沙漠和戈壁。根据地表形态特征和物质构成，荒漠化分为风蚀荒漠化、水蚀荒漠化、盐渍化、冻融及石漠化。 据权威资料显示，目前全球沙化土壤正以每年5到7万平方公里的速度扩展，有10亿以上的人、40%以上的陆地表面受到荒漠化的影响，荒漠化主要集中在干旱、半干旱地区。 造成荒漠的原因很多，主要是气候等自然原因，如全球变暖、北半球日益严重的干旱半干旱化趋势等。但是人类活动，如对大自然的过度开发、破坏森林植被等，也是不可忽视的重要原因。 地球上的荒漠化地区，大都是人类最贫困的地区。由于环境恶劣，并且缺乏资金和其他资源，贫困地区的人口被迫加剧开发原已超负荷的土地，如无限制放牧、砍伐森林、过度开垦等来维系生存，从而不断加大土地的负载，形成荒漠化与贫困化的恶性循环。据了解，全球每年有上百万的人，被迫因为荒漠化而走上命运难卜的迁徙之路。 我国荒漠化面积大、分布广、类型多，目前全国荒漠化土地面积超过2万平方公里，占国土总面积的3%，其中沙化土地面积为9万平方公里，主要分布在西北、华北、东北13个省区市。 荒漠化及其引发的土地沙化被称为“地球溃疡症”，危害表现在许多方面，已成为严重制约我国经济社会可持续发展的重大环境问题。据统计，我国每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元，相当于1996年西北五省区财政收入总和的3倍，平均每天损失近5亿元。新中国成立以来，全国共有1000万公顷的耕地不同程度地沙化，造成粮食损失每年高达30多亿公斤。在风沙危害严重的地区，许多农田因风沙毁种，粮食产量长期低而不稳，群众形象地称为“种一坡，拉一车，打一箩，蒸一锅”。在内蒙古自治区鄂托克旗，30年间流沙压埋房屋2200多间，近700户村民被迫迁移他乡。
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题目：铅污染土壤的修复技术 虽然铅在土壤中的溶解度低， 且不易移动， 但由于人类对自然的不断开发和破坏， 加上工业 的发展， 造成了日益严重的全球性铅污染。铅对人体的毒害作用具有潜伏性和长期性的特点[1 ] 。 由于铅中毒事件的不断发生， 有关铅污染及铅毒害的研究越来越受到国内外学者的重视[1 ，2 ] 。有 研究表明， 人体血铅水平和土壤铅含量之间存在直接的关系[2 ] 。要最终解决铅污染问题， 一方面 应减少污染的来源; 另一方面则要对已被污染的土壤进行治理和修复。本文就铅对土壤的污染及 其修复技术作一综述， 为修复铅污染土壤的研究和实践提供依据。 1 土壤的铅污染 铅在地壳中的平均丰度为1215μg/ g。土壤铅含量一般在2～200μg/ g ， 平均变化幅度为13～ 42μg/ g。全国土壤背景值基本统计量的结果表明， 我国土壤铅含量最高可达到1143μg/ g ， 最低 为0168μg/ g ， 平均可达到26μg/ g [3 ] 。根据来源不同， 环境中的铅可分为“原生”和“外源” 两种。土壤成土过程中保留在土壤母质中的铅称为原生铅， 主要来源于岩石矿物。岩石在风化成 土过程中， 大部分铅仍保留在土壤中。无污染土壤铅含量大都仅略高于母质母岩含量。除母质母 岩风化保留在土壤中的天然原生铅以外， 由于人类活动也可造成污染， 引起土壤中铅含量升高。 通过尘埃沉降及各种污染途径进入土壤的铅称为外源铅。土壤外源铅主要来源于大气传输和沉 降。铅的密度较大， 空气中的含铅颗粒容易沉降下来， 不断积累在土壤里。 表1 70 年代～90 年代铅的全球产量 1975 1980 1985 1990 Pb 产量/ 103t/ 年- 1 343212 344812 343112 336712 表1 列出了70 年代到90 年代铅的全球产量。据统计， 80 年代释放到土壤中的铅达到796 × 103t/ 年[4 ] 。人类对铅的开采和使用， 打破了铅在生物地球化学循环中的平衡， 造成严重的污染。 ·12 · 广东微量元素科学 2001 年 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE 第8 卷第9 期 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc C， L All rights 1923 年开始在汽油中加入铅用作抗爆剂以后， 更加速了全球性铅的污染。因此可以说如今世界 上已难找到土壤铅含量不受人类活动影响的一片“净土”。Kabata - Pendias 和Rendias[5 ]报道在靠 近公路的某一块土壤铅含量高达7000μg/ g。潘如圭等[6 ]研究了汽车尾气中铅对公路两侧蔬菜的 污染情况。试验结果表明: 在公路两侧200 m 范围内生长的蔬菜均受到汽车尾气中铅的污染。管 建国[7 ]等研究了在金属冶炼厂周围和公路两侧200 m 范围内蔬菜的受污染情况， 发现所调查的普 通叶菜的铅含量均超过国家食品卫生标准。彭珊珊等[8 ]对我国一些常用茶中Pb 进行了测定， 结 果表明茶叶中的铅超过一般标准， 应引起重视。 土壤中的铅大部分形成PbS ， 少部分形成PbCO3 、PbSO4 和PbCrO4 等无机化合物， 或与有机 物螯合。铅的无机化合物大多难以溶解， 而且因受到下列因素影响， 铅在土壤中的迁移能力也很 弱: (1) 土壤有机质对铅的络合作用。土壤有机质的—SH ， —NH2 基因能与铅离子形成稳定的 络合物。(2) 土壤粘土矿物对铅的吸附作用。粘土矿物的阳离子交换位点可对铅离子进行交换性 吸附。另外， 铅离子进入水合氧化物的配位壳， 直接通过共价键或配位键结合于固体表面。由于 铅在土壤中迁移能力弱， 而且溶解度低， 因而人为因素造成的铅污染大多停留在土壤表层， 随土 壤深度的增加其含量急剧降低， 20 cm 以下趋于自然水平。 进入土壤中的铅有可能被植物吸收， 或溶解到地表水中， 通过食物链和饮用水进入动物和人 体， 进而影响人类健康。近年来的研究发现， 铅对人类健康的影响具有不可逆性和远期效应[9 ] 。 Page[2 ]等研究表明， 人体血铅与土壤铅含量存在一定关系: 0112 (Pb - B ， μg/ 100mg) = ln (Pb - S ，μg/ g) - 4185 这一关系式仅说明了某一地区的特殊情况， 并无广泛适用价值， 但它足以表明土壤铅含量与 人体健康有直接关系。 2 铅污染土壤的修复技术 由于铅对人体具有很强的毒性， 近年来对铅污染土壤的修复引起了人们的普遍关注。铅污染 土壤的修复技术可以分为两大类: 物理化学修复技术和生物修复技术。物理化学修复技术又可分 为隔离包埋技术、固化稳定技术、Pyrometallurgical Separation 、化学稳定技术和电动修复技术等。 生物修复技术又可分为微生物修复技术和植物修复技术等。 211 隔离包埋技术(isolation and containment) 该法采用物理方法将铅污染土壤与其周围环境隔离开来， 减少铅对周围环境的污染或增加铅 的土壤环境容量。具体措施为: 以钢铁、水泥、皂土或灰浆等材料， 在污染土壤四周修建隔离 墙， 并防止污染地区的地下水流到周围地区。其中以水泥最为便宜， 应用也最为普遍。为减少地 表水的下渗， 还可以在污染土壤上覆盖一层合成膜， 或在污染土壤下面铺一层水泥和石块混合 层。 212 固化稳定技术(solidification and stabilization) 固化稳定技术包括两个方面: 采用化学方法降低铅在土壤中的可溶性和可提取性， 同时采用 物理方法将污染土壤包埋在一个坚固基质中。Wheeler 报道[10 ]将水泥、炉渣和石灰混合物加入污 染土壤中， 搅拌均匀凝固之后， 形成一个大石块， 将污染土壤包埋在其中。也有人采用电导产热 原理给土壤加热升温， 当土壤冷却后， 土壤凝固成玻璃样块状结构， 称之为玻璃化。该方法包括 三个具体步骤: (1) 在土壤两端插上电极电流通过土壤形成环路， 土壤温度上升并熔化。(2) 在 自然冷却过程中， 土壤凝固形成玻璃样土块。(3) 在土块上覆盖一层干净土壤。这一技术已经实 际应用于铅污染土壤的修复。 ·13 · 广东微量元素科学 2001 年 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE 第8 卷第9 期 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc C， L All rights 213 Pyrometallurgical Separation 在一定温度下， 金属就会熔解或升华为气态。Pyrometallurgical separation 技术利用这一原理， 将铅等重金属从污染土壤中“蒸发”出来以达到净化土壤的目的。“蒸发”出来的金属可以再回 收或固定， 同时富含金属的剩余炉渣也可用于进一步提炼[11 ] 。铅污染土壤在高温熔化之前要进 行预处理， 以促进铅的熔解。这一技术主要应用于具有较高回收效率的严重污染土壤(5 %～ 20 %) 。 214 化学稳定技术(chemical stabilization) 化学稳定技术就是应用化学反应将污染土壤中的重金属氧化或还原， 从而达到降低土壤中重 金属的活性[11 ] 。对于铅污染土壤， 可用还原剂(二氧化硫、亚硫酸盐或硫酸亚铁) 将铅离子还 原， 以减少土壤中铅的可提取量。这一技术也可作为其他修复技术(如固化稳定技术) 的前处理 步骤。但必须注意的是， 还原剂的施用可能会造成二次污染。初步研究表明， 施用石灰调节土壤 PH7 可降低铅在土壤中的溶解度， 减少植物对铅的吸收[13 ] 。研究表明， 施用羟基磷灰石[14 ] 、水 合氧化锰[15 ] 、磷灰岩[16 ，17 ]也可促进铅的沉淀， 减少土壤中的可溶态和可提取态铅。Vidac 和 Pohland[18 ]已将这一技术运用于地下水的修复。 215 电动修复技术(electrokinetice technology) 在污染土壤两端插上电极， 接通电源后， 土壤中的带电粒子向电性相反的电极移动， 最终积 聚或沉淀在电极上， 以达到清除污染土壤中重金属的目的。在欧洲， 这一技术不仅应用于铅污染 土壤[19 ] ， 同时也应用于铜、锌、铬、镍和镉等污染土壤的修复。 216 微生物修复技术(microremediation) 微生物修复主要是借助微生物的生化反应来清除或稳定环境中的有害物质。根据原理不同可 分为生物还原沉淀、生物甲基化和生物吸附三种。生物还原沉淀是应用硫酸还原菌(SRB) 将硫 酸根还原为HS - 再与铅生成不溶性的Pb2S。生物甲基化是利用微生物将土壤中的重金属甲基化， 甲基化的金属更容易蒸发， 可做为Pyrometallurgical Separation 的预处理。生物吸附是利用细菌细 胞和藻类来吸附地下水或其他污染水体中的有害物质。Leusch 等[20 ]报道一种海藻( S f luitans ) 对铅的最大吸附量可达到369 mg/ g。Rahmani 等[21 ]研究了浮萍(Lemna minor) 对污染水体中铅 的清除能力。结果表明浮萍在亚致死水平下也能有效清除水体中的铅。 217 植物提取修复技术(phytoextration) 植物提取修复技术主要是利用超积累植物， 将土壤中各种过量元素或化合物大量转移到植株 体内特别是地上部分， 从而修复污染土壤[22 ] 。超积累植物相当于一个太阳能驱动泵将土壤中的 过量元素不断泵到植株体内[23 ] 。植物修复技术可分为两种， Salt 等[24 ]把利用超积累植物来吸收 土壤重金属的方法称之为持续植物提取(continuous phytoextraction) ; 而把利用螯合剂来促进植物 吸收土壤重金属的方法称之为诱导植物提取(inducced phytoextraction) 。 21711 持续植物提取(continuous phytoextraction) 运用持续植物提取技术来修复铅污染土壤的关键是植物超积累铅的能力。一般认为， 只有铅 积累量达到1000μg/ g (干重) 才能称为铅超积累植物[25 ] 。已见报道的铅超积累植物有Brassica nigua [26 ] ， Brassica pekinensis [27 ] ， Brassica juncea [27 ]和T rotungifolium [28 ] 。其中T rotungi2 folium 的铅积累量最大， 可达到8200μg/ g (干重) [28 ] 。目前对于植物吸收、运输和积累铅以及耐 铅胁迫的机制研究甚少。Liu 等[29 ]研究发现印度芥菜( Brassica juncea) 可在根部积累大量的铅 但只有极少部分运输到地上部。原因一方面可能是由于根部细胞内存在高浓度磷酸盐或碳酸盐， 在细胞内近中性pH 条件下， 铅主要以磷酸盐或碳酸盐形式沉淀在根细胞壁或细胞内; 另一方面 ·14 · 广东微量元素科学 2001 年 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE 第8 卷第9 期 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc C， L All rights 铅从根部向中柱迁移的过程还会受到内皮层凯氏带的阻拦。Wozny 等[30 ]认为铅进入中柱后随蒸 腾流被动运输到地上部分。运输过程中铅可能会与中柱内的阳离子交换位点结合， 从而被固定在 茎部中柱内。研究表明， 铅可与多种小分子有机物螯合[31～33 ] 。推测铅也有可能与各种小分子有 机酸、植物螯合肽结合， 减少与阳离子交换位点结合的机会， 从而增加进入了叶部的数量。作者 在对浙江西部的某一铅锌矿土壤进行调查时， 发现一种可高浓度积累铅和锌的植物， 据初步调查 结果， 其地上部分锌和铅的最高积累量分别达到了5000μg/ g 和1182μg/ g。对于这种植物超积 累锌和铅的生理生化机制， 正在进一步的研究中。 21712 诱导植物提取(inducced phytoextraction) 对于在土壤中极难移动的铅元素， 施用螯合剂可促进植物对其的吸收。施用螯合剂诱导植物 超富集作用被称为螯合诱导修复技术。Romheld 和Marschner[34 ]认为螯合物与金属结合后， 金属 螯合物可以从内皮层裂口处进入根内， 然后被迅速地转移到茎叶。在用14C - EDTA - Pb 作标记 的试验中， Blaylock 等[35 ]发现， 在含这种标记物的介质中生长的植物地上部能快速积累铅， 表明 铅与螯合物结合有利于植物对铅的吸收。Salt 等[36 ]认为金属与螯合物结合后阻止了金属的沉淀 和吸附， 从而提高了金属的可提取性。螯合诱导修复技术既可选用一般植物也可选用超积累植 物。在土壤铅浓度为2500μg/ g 的污染土壤上种植玉米和豌豆， 加入EDTA 后， 植物地上部铅的 浓度从500μg/ g 提高到10000μg/ g ; 而且EDTA 还能极大的提高铅从根系向地上部的运输能力， 每千克土中加入110 g EDTA ， 24 h 后， 玉米木质部中铅的浓度是对照的100 倍， 从根系到地上 部的运输转化量是对照的120 倍[37 ] 。不同螯合剂促进植物对铅吸收的效应与螯合剂促进铅从土 壤解吸的效应相一致: EDTA > HEDTA >DTPA > EGTA > EDDHA。螯合诱导技术对超积累植物吸 收金属的强化效应也很明显。印度芥菜是一种可富集多种金属的植物。Blaylock 等[35 ]研究了柠檬 酸、苹果酸、乙酸、EDTA、EGTA、CDTA 对印度芥菜( Brassica juncea) 吸收Cd 和Pb 的效应， 发现土壤酸化与施加螯合物相结合可显著增加铅的吸收效率。Vassil 等[38 ]报道用铅和EDTA 共同 处理印度芥菜， 其地上部分含量高达55 mmol/ kg (干重) ， 相当于培养液铅浓度的75 倍。对印度 芥菜茎部提取液的直接测定证明， 茎部的大部分铅是与EDTA 结合的形式运输的。由于螯合剂的 价格一般较贵， Blaylock 等[35 ]指出螯合剂( EDTA 和乙酸) 将使每吨铅污染土壤修复成本增加 715 美元。此外螯合剂在增加土壤中重金属生物有效性的同时， 也增加了重金属离子的移动性。 因而对于螯合诱导修复技术的环境风险应加以系统评价。 由于已发现的铅超积累植物种类极少， 而且植物生长慢、生物量小， 因而螯合诱导修复技术 比持续提取技术更引人注目。但不论哪种植物修复技术都具有其它物理化学方法所没有的优点: (1) 成本低。据估计， 如果某种植物的茎部铅积累量达到1 % ， 且每年产量40 t/ hm2 ， 那么通过 10 年种植将土壤铅含量从114 %下降为014 %所需费用是245000 美元， 而用物理化学修复技术则 需要1600000 美元。(2) 植物利用太阳能， 不破坏生态平衡， 同时还能美化环境， 易为公众所接 受。(3) 将富铅植物残体用于植物炼矿， 可产生经济效益。相比之下， 虽然植物修复技术所需时 间较长， 而且植物的生长要受到环境的影响， 但这些缺点都不成为重要问题。可以预言， 植物修 复将成为一种应用广泛、环境良好和经济有效的修复铅污染土壤的方法。
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题目：铅污染土壤的修复技术 虽然铅在土壤中的溶解度低， 且不易移动， 但由于人类对自然的不断开发和破坏， 加上工业 的发展， 造成了日益严重的全球性铅污染。铅对人体的毒害作用具有潜伏性和长期性的特点[1 ] 。 由于铅中毒事件的不断发生， 有关铅污染及铅毒害的研究越来越受到国内外学者的重视[1 ，2 ] 。有 研究表明， 人体血铅水平和土壤铅含量之间存在直接的关系[2 ] 。要最终解决铅污染问题， 一方面 应减少污染的来源; 另一方面则要对已被污染的土壤进行治理和修复。本文就铅对土壤的污染及 其修复技术作一综述， 为修复铅污染土壤的研究和实践提供依据。 1 土壤的铅污染 铅在地壳中的平均丰度为1215μg/ g。土壤铅含量一般在2～200μg/ g ， 平均变化幅度为13～ 42μg/ g。全国土壤背景值基本统计量的结果表明， 我国土壤铅含量最高可达到1143μg/ g ， 最低 为0168μg/ g ， 平均可达到26μg/ g [3 ] 。根据来源不同， 环境中的铅可分为“原生”和“外源” 两种。土壤成土过程中保留在土壤母质中的铅称为原生铅， 主要来源于岩石矿物。岩石在风化成 土过程中， 大部分铅仍保留在土壤中。无污染土壤铅含量大都仅略高于母质母岩含量。除母质母 岩风化保留在土壤中的天然原生铅以外， 由于人类活动也可造成污染， 引起土壤中铅含量升高。 通过尘埃沉降及各种污染途径进入土壤的铅称为外源铅。土壤外源铅主要来源于大气传输和沉 降。铅的密度较大， 空气中的含铅颗粒容易沉降下来， 不断积累在土壤里。 表1 70 年代～90 年代铅的全球产量 1975 1980 1985 1990 Pb 产量/ 103t/ 年- 1 343212 344812 343112 336712 表1 列出了70 年代到90 年代铅的全球产量。据统计， 80 年代释放到土壤中的铅达到796 × 103t/ 年[4 ] 。人类对铅的开采和使用， 打破了铅在生物地球化学循环中的平衡， 造成严重的污染。 ·12 · 广东微量元素科学 2001 年 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE 第8 卷第9 期 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc C， L All rights 1923 年开始在汽油中加入铅用作抗爆剂以后， 更加速了全球性铅的污染。因此可以说如今世界 上已难找到土壤铅含量不受人类活动影响的一片“净土”。Kabata - Pendias 和Rendias[5 ]报道在靠 近公路的某一块土壤铅含量高达7000μg/ g。潘如圭等[6 ]研究了汽车尾气中铅对公路两侧蔬菜的 污染情况。试验结果表明: 在公路两侧200 m 范围内生长的蔬菜均受到汽车尾气中铅的污染。管 建国[7 ]等研究了在金属冶炼厂周围和公路两侧200 m 范围内蔬菜的受污染情况， 发现所调查的普 通叶菜的铅含量均超过国家食品卫生标准。彭珊珊等[8 ]对我国一些常用茶中Pb 进行了测定， 结 果表明茶叶中的铅超过一般标准， 应引起重视。 土壤中的铅大部分形成PbS ， 少部分形成PbCO3 、PbSO4 和PbCrO4 等无机化合物， 或与有机 物螯合。铅的无机化合物大多难以溶解， 而且因受到下列因素影响， 铅在土壤中的迁移能力也很 弱: (1) 土壤有机质对铅的络合作用。土壤有机质的—SH ， —NH2 基因能与铅离子形成稳定的 络合物。(2) 土壤粘土矿物对铅的吸附作用。粘土矿物的阳离子交换位点可对铅离子进行交换性 吸附。另外， 铅离子进入水合氧化物的配位壳， 直接通过共价键或配位键结合于固体表面。由于 铅在土壤中迁移能力弱， 而且溶解度低， 因而人为因素造成的铅污染大多停留在土壤表层， 随土 壤深度的增加其含量急剧降低， 20 cm 以下趋于自然水平。 进入土壤中的铅有可能被植物吸收， 或溶解到地表水中， 通过食物链和饮用水进入动物和人 体， 进而影响人类健康。近年来的研究发现， 铅对人类健康的影响具有不可逆性和远期效应[9 ] 。 Page[2 ]等研究表明， 人体血铅与土壤铅含量存在一定关系: 0112 (Pb - B ， μg/ 100mg) = ln (Pb - S ，μg/ g) - 4185 这一关系式仅说明了某一地区的特殊情况， 并无广泛适用价值， 但它足以表明土壤铅含量与 人体健康有直接关系。 2 铅污染土壤的修复技术 由于铅对人体具有很强的毒性， 近年来对铅污染土壤的修复引起了人们的普遍关注。铅污染 土壤的修复技术可以分为两大类: 物理化学修复技术和生物修复技术。物理化学修复技术又可分 为隔离包埋技术、固化稳定技术、Pyrometallurgical Separation 、化学稳定技术和电动修复技术等。 生物修复技术又可分为微生物修复技术和植物修复技术等。 211 隔离包埋技术(isolation and containment) 该法采用物理方法将铅污染土壤与其周围环境隔离开来， 减少铅对周围环境的污染或增加铅 的土壤环境容量。具体措施为: 以钢铁、水泥、皂土或灰浆等材料， 在污染土壤四周修建隔离 墙， 并防止污染地区的地下水流到周围地区。其中以水泥最为便宜， 应用也最为普遍。为减少地 表水的下渗， 还可以在污染土壤上覆盖一层合成膜， 或在污染土壤下面铺一层水泥和石块混合 层。 212 固化稳定技术(solidification and stabilization) 固化稳定技术包括两个方面: 采用化学方法降低铅在土壤中的可溶性和可提取性， 同时采用 物理方法将污染土壤包埋在一个坚固基质中。Wheeler 报道[10 ]将水泥、炉渣和石灰混合物加入污 染土壤中， 搅拌均匀凝固之后， 形成一个大石块， 将污染土壤包埋在其中。也有人采用电导产热 原理给土壤加热升温， 当土壤冷却后， 土壤凝固成玻璃样块状结构， 称之为玻璃化。该方法包括 三个具体步骤: (1) 在土壤两端插上电极电流通过土壤形成环路， 土壤温度上升并熔化。(2) 在 自然冷却过程中， 土壤凝固形成玻璃样土块。(3) 在土块上覆盖一层干净土壤。这一技术已经实 际应用于铅污染土壤的修复。 ·13 · 广东微量元素科学 2001 年 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE 第8 卷第9 期 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc C， L All rights 213 Pyrometallurgical Separation 在一定温度下， 金属就会熔解或升华为气态。Pyrometallurgical separation 技术利用这一原理， 将铅等重金属从污染土壤中“蒸发”出来以达到净化土壤的目的。“蒸发”出来的金属可以再回 收或固定， 同时富含金属的剩余炉渣也可用于进一步提炼[11 ] 。铅污染土壤在高温熔化之前要进 行预处理， 以促进铅的熔解。这一技术主要应用于具有较高回收效率的严重污染土壤(5 %～ 20 %) 。 214 化学稳定技术(chemical stabilization) 化学稳定技术就是应用化学反应将污染土壤中的重金属氧化或还原， 从而达到降低土壤中重 金属的活性[11 ] 。对于铅污染土壤， 可用还原剂(二氧化硫、亚硫酸盐或硫酸亚铁) 将铅离子还 原， 以减少土壤中铅的可提取量。这一技术也可作为其他修复技术(如固化稳定技术) 的前处理 步骤。但必须注意的是， 还原剂的施用可能会造成二次污染。初步研究表明， 施用石灰调节土壤 PH7 可降低铅在土壤中的溶解度， 减少植物对铅的吸收[13 ] 。研究表明， 施用羟基磷灰石[14 ] 、水 合氧化锰[15 ] 、磷灰岩[16 ，17 ]也可促进铅的沉淀， 减少土壤中的可溶态和可提取态铅。Vidac 和 Pohland[18 ]已将这一技术运用于地下水的修复。 215 电动修复技术(electrokinetice technology) 在污染土壤两端插上电极， 接通电源后， 土壤中的带电粒子向电性相反的电极移动， 最终积 聚或沉淀在电极上， 以达到清除污染土壤中重金属的目的。在欧洲， 这一技术不仅应用于铅污染 土壤[19 ] ， 同时也应用于铜、锌、铬、镍和镉等污染土壤的修复。 216 微生物修复技术(microremediation) 微生物修复主要是借助微生物的生化反应来清除或稳定环境中的有害物质。根据原理不同可 分为生物还原沉淀、生物甲基化和生物吸附三种。生物还原沉淀是应用硫酸还原菌(SRB) 将硫 酸根还原为HS - 再与铅生成不溶性的Pb2S。生物甲基化是利用微生物将土壤中的重金属甲基化， 甲基化的金属更容易蒸发， 可做为Pyrometallurgical Separation 的预处理。生物吸附是利用细菌细 胞和藻类来吸附地下水或其他污染水体中的有害物质。Leusch 等[20 ]报道一种海藻( S f luitans ) 对铅的最大吸附量可达到369 mg/ g。Rahmani 等[21 ]研究了浮萍(Lemna minor) 对污染水体中铅 的清除能力。结果表明浮萍在亚致死水平下也能有效清除水体中的铅。 217 植物提取修复技术(phytoextration) 植物提取修复技术主要是利用超积累植物， 将土壤中各种过量元素或化合物大量转移到植株 体内特别是地上部分， 从而修复污染土壤[22 ] 。超积累植物相当于一个太阳能驱动泵将土壤中的 过量元素不断泵到植株体内[23 ] 。植物修复技术可分为两种， Salt 等[24 ]把利用超积累植物来吸收 土壤重金属的方法称之为持续植物提取(continuous phytoextraction) ; 而把利用螯合剂来促进植物 吸收土壤重金属的方法称之为诱导植物提取(inducced phytoextraction) 。 21711 持续植物提取(continuous phytoextraction) 运用持续植物提取技术来修复铅污染土壤的关键是植物超积累铅的能力。一般认为， 只有铅 积累量达到1000μg/ g (干重) 才能称为铅超积累植物[25 ] 。已见报道的铅超积累植物有Brassica nigua [26 ] ， Brassica pekinensis [27 ] ， Brassica juncea [27 ]和T rotungifolium [28 ] 。其中T rotungi2 folium 的铅积累量最大， 可达到8200μg/ g (干重) [28 ] 。目前对于植物吸收、运输和积累铅以及耐 铅胁迫的机制研究甚少。Liu 等[29 ]研究发现印度芥菜( Brassica juncea) 可在根部积累大量的铅 但只有极少部分运输到地上部。原因一方面可能是由于根部细胞内存在高浓度磷酸盐或碳酸盐， 在细胞内近中性pH 条件下， 铅主要以磷酸盐或碳酸盐形式沉淀在根细胞壁或细胞内; 另一方面 ·14 · 广东微量元素科学 2001 年 GUANGDONG WEILIANG YUANSU KEXUE 第8 卷第9 期 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc C， L All rights 铅从根部向中柱迁移的过程还会受到内皮层凯氏带的阻拦。Wozny 等[30 ]认为铅进入中柱后随蒸 腾流被动运输到地上部分。运输过程中铅可能会与中柱内的阳离子交换位点结合， 从而被固定在 茎部中柱内。研究表明， 铅可与多种小分子有机物螯合[31～33 ] 。推测铅也有可能与各种小分子有 机酸、植物螯合肽结合， 减少与阳离子交换位点结合的机会， 从而增加进入了叶部的数量。作者 在对浙江西部的某一铅锌矿土壤进行调查时， 发现一种可高浓度积累铅和锌的植物， 据初步调查 结果， 其地上部分锌和铅的最高积累量分别达到了5000μg/ g 和1182μg/ g。对于这种植物超积 累锌和铅的生理生化机制， 正在进一步的研究中。 21712 诱导植物提取(inducced phytoextraction) 对于在土壤中极难移动的铅元素， 施用螯合剂可促进植物对其的吸收。施用螯合剂诱导植物 超富集作用被称为螯合诱导修复技术。Romheld 和Marschner[34 ]认为螯合物与金属结合后， 金属 螯合物可以从内皮层裂口处进入根内， 然后被迅速地转移到茎叶。在用14C - EDTA - Pb 作标记 的试验中， Blaylock 等[35 ]发现， 在含这种标记物的介质中生长的植物地上部能快速积累铅， 表明 铅与螯合物结合有利于植物对铅的吸收。Salt 等[36 ]认为金属与螯合物结合后阻止了金属的沉淀 和吸附， 从而提高了金属的可提取性。螯合诱导修复技术既可选用一般植物也可选用超积累植 物。在土壤铅浓度为2500μg/ g 的污染土壤上种植玉米和豌豆， 加入EDTA 后， 植物地上部铅的 浓度从500μg/ g 提高到10000μg/ g ; 而且EDTA 还能极大的提高铅从根系向地上部的运输能力， 每千克土中加入110 g EDTA ， 24 h 后， 玉米木质部中铅的浓度是对照的100 倍， 从根系到地上 部的运输转化量是对照的120 倍[37 ] 。不同螯合剂促进植物对铅吸收的效应与螯合剂促进铅从土 壤解吸的效应相一致: EDTA > HEDTA >DTPA > EGTA > EDDHA。螯合诱导技术对超积累植物吸 收金属的强化效应也很明显。印度芥菜是一种可富集多种金属的植物。Blaylock 等[35 ]研究了柠檬 酸、苹果酸、乙酸、EDTA、EGTA、CDTA 对印度芥菜( Brassica juncea) 吸收Cd 和Pb 的效应， 发现土壤酸化与施加螯合物相结合可显著增加铅的吸收效率。Vassil 等[38 ]报道用铅和EDTA 共同 处理印度芥菜， 其地上部分含量高达55 mmol/ kg (干重) ， 相当于培养液铅浓度的75 倍。对印度 芥菜茎部提取液的直接测定证明， 茎部的大部分铅是与EDTA 结合的形式运输的。由于螯合剂的 价格一般较贵， Blaylock 等[35 ]指出螯合剂( EDTA 和乙酸) 将使每吨铅污染土壤修复成本增加 715 美元。此外螯合剂在增加土壤中重金属生物有效性的同时， 也增加了重金属离子的移动性。 因而对于螯合诱导修复技术的环境风险应加以系统评价。 由于已发现的铅超积累植物种类极少， 而且植物生长慢、生物量小， 因而螯合诱导修复技术 比持续提取技术更引人注目。但不论哪种植物修复技术都具有其它物理化学方法所没有的优点: (1) 成本低。据估计， 如果某种植物的茎部铅积累量达到1 % ， 且每年产量40 t/ hm2 ， 那么通过 10 年种植将土壤铅含量从114 %下降为014 %所需费用是245000 美元， 而用物理化学修复技术则 需要1600000 美元。(2) 植物利用太阳能， 不破坏生态平衡， 同时还能美化环境， 易为公众所接 受。(3) 将富铅植物残体用于植物炼矿， 可产生经济效益。相比之下， 虽然植物修复技术所需时 间较长， 而且植物的生长要受到环境的影响， 但这些缺点都不成为重要问题。可以预言， 植物修 复将成为一种应用广泛、环境良好和经济有效的修复铅污染土壤的方法。
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土壤环境与健康的论文摘要
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随着我国现代化进程速度的加快， 在城市环境日益改善的同时， 农村污染问题越来越突出。尤其是在工业化和城镇化程度较高的东部发达地区， 农村环境质量下降与经济社会发展已形成了强烈的反差。农村环境污染问题对农村社会发展和农民福利改善的阻碍也将日趋明显[ 1～3 ]。农村生态环境、农产品安全问题以及农村环境污染防治已成为我国环境保护工作中新的重点和难点[ 4～7 ] ， 如果农村环境污染问题得不到根本解决， 建设以和谐发展为主旨的社会主义新农村就不能顺利进行。 1 农村环境保护概念及意义 农村环境是指以农村居民为中心的乡村区域范围内各种天然的和人工改造的自然因素的总体。它包括该区域内的土地、大气、水、动植物、交通道路、设施、构筑物等。农村环境保护是指对农业或农村环境资源的保护与管理活动。由于农村环境是农业环境的中心， 因此加强农村环境保护是保护农村经济和社会持续、稳定和协调发展的需要， 也是保证农村居民身体健康的需要，对提高农村环境质量与促进农村经济、社会和环境可持续发展均具有非常重要的作用及意义。 2 农村环境污染现状及类型 1 农村环境污染现状 目前， 农药、化肥和除草剂在农业生产上的使用，农业废弃物的任意排放， 乡镇企业粗放型生产经营方式是农村环境污染的主要污染源点[ 7～14 ] ， 造成水质变坏、土壤污染、大气浑浊恶臭， 直接影响农业产品的品质，危害农业生产， 且易传染疾病， 影响居民健康。 1 畜禽养殖污染面广且量大， 污染严重 农村畜禽养殖多为无序分散状况， 且数量较多， 大量畜禽粪尿未经处理就直接排放， 造成当地环境(特别是地下水)污染， 现已成为农村一大新的污染源[ 8， 12 ]。集约化养殖场其污染危害更加严重， 畜禽粪便对地表水造成有机污染和富营养化污染， 对大气造成恶臭污染， 甚至对地下水造成污染， 其中所含病原体也对人群健康造成了极大威胁。 2 化肥、农药施用强度高， 流失量大 化肥、农药和农膜的使用， 使耕地和地下水受到了大面积污染。农药残留， 重金属超标， 已制约农产品质量的提高[ 8～14 ]。我国化肥和农药的施用量已居世界之首。化肥施用量为4 637万t / a， 按播种面积计算， 化肥施用量达40 t /km2 ， 远远超过发达国家设置的25 t /km2 的安全上限。且在化肥施用中还存在肥料之间结构不合理现象。化肥利用率低， 流失率高， 不仅导致农田土壤污染， 还通过农田径流造成了对水体的有机污染和富营养化污染， 甚至地下水污染和空气污染。目前， 东部已有许多地区面源污染占污染负荷比例超过工业污染。 农药使用量约130 万t / a， 只有约1 /3 能被作物吸收利用， 大部分进入了水体、土壤及农产品中， 我国已有913万km2 耕地遭受了不同程度的污染， 并直接威胁到人们的身体健康。2002 年， 对16 个省会城市蔬菜批发市场的监测结果表明， 农药总检出率为20% ～60% ，总超标率为20% ～45% ， 远远超出发达国家的相应检出率。因此， 化肥和农药这2类污染已经使我国东部地区的水环境污染从常规的点源污染物转向面源与点源结合的复合污染。 3 农村生活污水污染严重， 生活垃圾处置系统亟待完善 由于缺乏基本的排水和拉圾清运处理系统， 生活污水大多不经任何处理， 直接排放或沉积在村边沟渠和村庄地面， 最终对饮用水源造成污染。60%以上的农作物秸秆未被有效利用， 成为污染农村生态环境的主要因素。我国污灌面积由1978年的4 000 km2 增至2003年的30 000 km2 ， 约占全国总灌溉面积的10%。全国因固体废弃物堆存被占用或毁损的农田为1 300 km2。小城镇和农村聚居点每年产生的约为112亿t的农村生活垃圾几乎全部露天堆放; 产生的超过2 500 万t / a的农村生活污水几乎全部直排， 使农村聚居点周围的环境质量严重恶化。 4 塑料农膜使用增加， 污染加剧 近20 a来， 由于大棚农业的普及， 地膜污染也日趋严重。我国的地膜用量和覆盖面积已居世界首位。2003 年地膜用量超过60万t， 在发达地区尤甚。据浙江省环保局调查结果显示， 被调查区地膜平均残留量为3178 t /km2 ， 造成减产损失达到产值的1 /5左右。 5 乡镇企业布局不当， 工业“三废”污染严重受乡村自然经济的深刻影响， 农村工业化实际上是1种以低技术含量的粗放经营为特征、以牺牲环境为代价的反积聚效应的工业化， 村村点火、户户冒烟， 不仅造成污染治理困难， 还直接或间接地导致农村环境和农业环境污染与危害[ 1～4 ]。目前， 我国乡镇企业废水COD 和固体废物等主要污染物排放量已占工业污染物排放总量的50%以上， 而且乡镇企业布局不合理， 污染物处理率也显著低于工业污染物平均处理率。目前， 工业“三废”排放量及污染仍呈增加的趋势。满意请采纳