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绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇土壤重金属污染概念，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
中图分类号：X53 文献标识码：A
0引言
造成我国土壤重金属污染的原因复杂多样，如生活废物、矿业废物的随意堆放，污水、废水灌溉，农药和化肥的不合理使用等。土壤污染具有普遍性，世界各国都有局部土壤存在不同程度的污染。全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu约340万t、Pb约500万t、Mn约1500万t、Ni约100万t。数量巨大的重金属进入土壤对生态环境，给人类健康带来严重危害，特别是重金属污染土壤上种植的农作物产品，通过饮食进入人体，使重金属在体内逐渐富集，可能造成人体制畸制癌的风险。因而，人们对重金属污染的土壤采取了一系列修复措施。如易操作的客土、异位等物理修复方法，但其工程量大而且没有真正解决土壤的重金属污染；添加化学物质调节土壤理化性质或pH的化学修复方法，但费用高而且存在二次污染。相比较而言，利用超富集植物吸收土壤中重金属的特性，对重金属污染的土壤进行修复具有更好的应用前景。
1植物修复原理
植物修复这个概念的提出距今已有几十年的历史。它在20世纪80年代初发展起来，是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术总称。植物在去除土壤中重金属的过程中发生了复杂的多相反应，其反应机理也十分复杂。学者们经过大量研究发现，植物修复的机理主要依靠植物的萃取作用、根系过滤作用、植物挥发作用和植物固定化作用。而植物修复作用途径有两个：一是改变土壤中重金属的化学状态，使其由有效态转变为固定态；二是通过植物吸收、代谢从而降低土壤中重金属含量。第一个途径通过固定土壤中的重金属从而降低了重金属进入农作物内进而危害人体的潜在风险。第二个途径通过降低土壤中重金属含量从而使其慢慢降低到土壤中重金属的本底值，进而减轻甚至消除其危害。
2 超富集植物
通常认为特定植物积累某种或多种重金属元素含量，如Cr、Co、Ni、Cu、Pb等含量达到1000mg/kg以上，积累的Mn、Zn含量在10000mg/kg以上，积累的Cd含量在100mg/kg以上，我们成称这样的植物为超富集植物。经过多年研究发现了有的植物只能富集一种重金属，而有的能富集两种或多种重金属，如Cd/Zn超富集的东南景天。然而，能够富集多种重金属的超富集植物很少，而土壤污染往往是多种重金属污染，其余重金属的存在会对植物的生长和富集带来不利影响。因此，发现或培育能够富集多种重金属且富集能力强、修复效率高的超富集植物成为了当前植物修复研究的热点。从超富集植物这个概念的提出到超富集植物的陆续发现，乃至进行盆栽试验和实验田的种植经历了漫长的时间，科研工作者做出来大量的努力，取得了一定的成果。然而，超富集植物往往只对一种重金属有吸收能力，且植物的生物量小、生长速度缓慢。此时，强化超富集植物的修复效率就具有必要性。
3植物修复强化
植物修复的缺陷使得它治理重金属污染土壤的修复效果往往并不理想。此时，通过添加外来物质提高其生物量或者吸收能力就显得十分必要。常用的措施有添加螯合剂、添加表面活性剂和调节pH。当螯合剂投加到土壤后，和土壤重金属发生螯合作用，能够形成水溶性的金属-螯合剂络合物，改变重金属在土壤中的赋存形态，提高重金属的生物有效性，进而可以强化植物对目标重金属的吸收。常用的人工合成螯合剂有EDTA，EDDS等，常用的天然螯合剂有小分子酸如柠檬酸等。表面活性剂具有亲水亲脂的特性，表面活性剂经土壤界面吸附和重金属缔合后，通过降低表面张力和增流作用， 解吸被吸附的重金属。从而增加植物对重金属的吸收，增大其吸收能力，提高其修复效率；重金属的溶解浓度与其所处环境的pH密切相关，同时所处环境的pH也会对植物生长带来重大影响。所以，通过人工调控控制其pH在一个适宜范围内亦可以增加其修复效率。除此之外，添加根际促生菌或者进行电动修复也是强化植物修复效果的方法，亦有很多学者做了大量研究并取得了一定成果。
4结论与展望
植物修复在治理重金属污染上具有的优势使得植物修复的研究日趋深入，克服其存在的缺点，具有广阔的应用前景。通过添加外来物质，克服超富集植物具有生物量小、生长慢等缺点。同时，考虑到成本和二次污染的问题，开发出高效价廉且环保的物质，应用于植物修复的过程，培育或者寻找能够富集多种重金属的超富集植物具有十分重要的意义。
参考文献
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关键词：土壤污染 重金属 危害 修复方法
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分[1-2]。随着近年来经济发展，工农业生产不断扩大，所产生的废水和废渣也不断增多，不但破坏地表植被，而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2，000万公顷，约占总耕地面积的1/5，其中工业“三废”污染耕地1，000万公顷，污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。
1. 土壤重金属污染的定义
在自然界，重金属以各种形态存在，常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等；其中既有对生命活动所需要的微量元素，如锰、铜、锌等；但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用，主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上，约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。
土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属累积到一定程度，含量明显高于背景，并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素，如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此，只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度，作物才表现出受毒害症状，或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值（GB15618-1995）[10]。
2. 土壤中重金属的来源、种类
土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展，重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出，部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲，土壤重金属污染源较广泛，即有自然来源，又有包括人类活动带入土壤的部分，目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。
2.1 污水灌溉
污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺，部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源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。城市生活污水中重金属含量虽然不多，但由于我国工业发展迅速，许多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Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。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，土壤几乎不受污水中的重金属污染。
污灌在北方比较严重，因为我国北方比较干旱，水资源短缺严重，并且许多大城市都是重工业大城市，所以农业用水更加紧张，污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计，我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小，仅占6%，其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加，而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒；鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著，污染严重；用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。
2.2 农药和化肥污染
农药和化肥是重要的农用物资，对农业生产发展起到重要的推动作用，但如果不合理施用，则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素，过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素，其中氮、钾肥料含量相对较低，而磷肥中则含有较多的有害重金属，另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥，都可能导致土壤中重金属的污染。
2.3 矿山开采和冶炼加工
我国重金属矿产相对丰富，在金属矿山的开采、冶炼过程中，会产生大量废渣及废水，而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中，便可直接地造成土壤重金属污染，这在我国南方地区表现得尤为突出。
3. 重金属污染的特点及危害
3.1 重金属元素污染土壤的主要特点
在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分：一是土壤环境中重金属自身的特点，二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下：（1）形态变换较为复杂，重金属多为过渡元素，有着较多的价态变化，且随环境Eh，pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同；（2）有机态比无机态的毒性大；（3）毒性与价态和化合物的种类有关；（4）环境中的迁移转化形式多样化；（5）生物毒性效应的浓度较低；（6）在生物体内积累和富集；（7）在土壤环境中不易被察觉；（8）在环境中不会降解和消除；（9）在人体内呈慢性毒性过程。（10）土壤环境分布呈区域性；
过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变，重金属不易被土壤微生物降解，可在土壤中累积，也可通过食物链在人体内积累，危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染，就很难彻底消除，污染物还会向地下水和地表水中迁移，从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。
3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]
（1）土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺；（2）土壤污染给农业发展带来很大的不利影响；（3）土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性，有可能继续造成新的土地污染；（4）土壤污染严重危及后代人的利益，不利于可持续发展；（5）土壤污染造成严重的经济损失；（6）土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁；（7）土壤污染也是造成其他污染的重要原因。
4. 对重金属污染的防治及修复
4.1 对土壤污染的预防
目前，仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法，但控制污染源，是防止土壤污染的根本措施之一，同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源，即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度，通过土体自身的净化作用，降低污染。
（1）控制和消除工业“三废”
尽量利用循环无毒工艺，减少和消除重金属污染物的排放，对工业“三废”进行回收改善，使其化害为利，并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度，使之符合排放标准。
（2）土壤污灌区的监测和管理
在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制，监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化，避免引起土壤污染。
（3）合理施用化肥和农药
对于农药和化肥的施用，应以环保无毒为准则，禁止或限制使用高残留农药，大力发展高效、低毒、低残留农药，发展生物防治措施。为保证农业的增产，合理施用化学肥料和农药是必需的，但需控制好施用量，否则会造成土壤或地下水的污染。
（4）土壤容量和土壤净化能力的提高
在农业生产过程中，施用有机肥，改良松散型沙土，改善土壤胶体的种类和数量，增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量，从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属，提高土壤净化能力。
4.2 土壤中重金属污染的修复方法
（1）工程措施
工程治理措施是指在土壤环境中，用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土，换土，翻土，淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底，但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较容易引起土壤肥力效果降低。
（2）生物措施
生物治理是指利用能够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理，微生物治理，植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小，而缺点是在短期内不易得到治理效果。
（3）化学措施
化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术，目前，在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量，改变pH、Eh和电导等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显，而缺点是容易再度活化。
（4）农业措施
农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法，得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分，选择合适的农药、化肥，增施有机肥，选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高，而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。
参考文献
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关键词 土壤；重金属污染；来源；对策
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）17-0241-01
1 土壤污染概念
1.1 土壤污染
有关学者有不同观点：一是土壤中的污染物超过背景值称之为“污染”；二是土壤中污染物超过《土壤环境质量标准》就判定为土壤“污染”；三是土壤中污染物超过环境容量，并对农产品的产量和安全质量造成威胁才称之为“污染”[1]，此理解较为全面。
1.2 有害重金属
有些重金属摄入微量就会出现病态或中毒症状，常称为有害重金属或有毒重金属，如铅、镉、汞等。铅是重金属污染中较大的一种，一旦进入人体将很难排除，能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下；对老年人造成痴呆等，还有致癌、致突变作用。镉易导致高血压，引起心脑血管疾病，破坏骨骼和肝肾，并能引起肾功能衰竭。汞是重金属污染中毒性最大的元素，食入后直接进入肝脏，对大脑、神经、视力破坏很大；天然水中含0.01 mg/L，就会导致人中毒[2]。
1.3 污染特点
重金属污染在土壤等环境中具有隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆转性和难治理性等特点[2-3]。土壤一旦被污染，通过自净能力完全复元周期长达1 000年[4]。
2 土壤污染概况
2.1 污染面积
曾有报道，我国土壤污染面积达0.1 亿hm2，甚至有的说是0.2 亿hm2 [1]，这是一个很惊人的数字。
2.2 污染趋势
重金属元素在土壤表层明显富集与人口密集区、工矿业区存在密切相关性。与1994—1995年采样相比，土壤重金属污染分布面积显著扩大并向东部人口密集区扩散，长江中下游某些区域普遍存在镉、汞、铅、砷等异常。我国土壤正出现越来越多本来没有或微不足道的危险元素[4]。目前，日益严重的土壤重金属污染等问题已引起人们的广泛关注。
2.3 污染状况
目前在全国逾30个省份中，至少有15 个地区土壤严重污染[5]。工厂排放的铅和重金属以及农民过度使用杀虫剂和化肥，使土地和食物链受到威胁[6]。不少地方成为皮肤病、肝病、癌症高发区[2]。全国有1/10的大米镉含量超标[7]。每年受重金属污染的粮食高达1 200万t，造成直接经济损失超过200亿元[6]。
3 土壤污染来源
3.1 固体废弃物污染
固体废弃物污染成分复杂，其危害方式和污染程度也不尽相同。以矿业和工业固体废弃物在堆放或处理过程中，在日晒、雨淋、水洗的作用下，以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散，从而形成土壤重金属污染[2-3，8]。
3.2 污水灌溉、污泥施肥污染
城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城镇混合污水，造成污灌区土壤汞、砷、铬、铅、镉等重金属含量逐年增加。有些污泥重金属含量高，如采用污泥施肥可带入土中[2-3，8]。此外，还有随大气沉降进入土壤的重金属污染以及农药、化肥、地膜等随农用物质进入土壤的重金属污染。
4 预防对策
4.1 加大法规执行力度、问责制度
加大环保法及有关农业环境保护条例、农产品基地保护条例等法规执行力度和问责制度。尽快制定土壤保护有关法规，促进以法治农、依法护土上台阶。
4.2 尽快绘制土壤重金属元素“人类污染图”
加快全国土壤污染状况调查步伐，尽快绘制土壤重金属元素“人类污染图”。对已被污染的土地，要把污染源搞清楚并加以切断。农业、国土、地质、环保、水利、交通等部门要通力合作为大地“排毒”[4]。
4.3 建立健全和完善土壤污染防治资金保障机制
建立由个体赔偿到责任保险再到补偿基金救济的正金字塔型体系，通过建立健全和完善土壤污染防治资金保障机制来切实落实土壤侵权损害赔偿与补救。
4.4 确保粮食供应安全关
严禁生产和使用部分有毒有害化学品，严把农田过度使用化肥和杀虫剂以及工厂、冶炼厂和矿井向地面排放重金属关，确保粮食供应安全[5]。
4.5 确保农产品生产安全关
建立农产品产地监测评价、产地分等定级及种植业结构调整和选择合适品种、产地安全管理、产地污染防治等农产品产地安全管理技术体系，进行农产品产地安全质量普查，确保农产品生产安全[1-2]。
4.6 推行生物修复综合技术
研究和推行以植物修复为主、辅以化学、微生物及农业生态措施的生物修复综合技术[2-3]。
4.7 提倡清洁生产
提倡清洁生产，慎用污水灌溉，严格控制渣肥、污泥施用，增施有机肥料，全面推广配方施肥技术。科学地使用土壤改良剂，全面加强土壤治污工作，逐步提高土壤质量水平[2，8]。
5 参考文献
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[4] 新华社.我国正绘制土壤重金属“人类污染图”[N].楚天都市报，2013-06-13（31）.
[5] 中国须高度重视土壤污染治理[N].参考消息，2013-02-27（16）.
[6] 中国土壤污染构成大威胁[N].参考消息，2012-06-14（16）.
（江西省蚕桑茶叶研究所，南昌330203）
摘要：重金属污染修复已成为当前国际环境科学研究的热点问题，利用桑树修复土壤重金属污染也是一种有效的植物修复技术。笔者简单介绍了土壤重金属与植物修复技术的概念，并阐述了桑树的生长特性，桑树生长与土壤中镉、铅、锌、砷等重金属元素的关系，并结合江西省土壤重金属污染的形势，探讨了桑树作为江西省土壤重金属污染修复树种的潜力。
关键词 ：桑树；土壤重金属；污染；植物修复；江西
中图分类号：X-1 文献标志码：A 论文编号：2014-0350
Research Progress of Remedying the Heavy Metal Contaminated Soils with Mulberry
Xu Ning, Yu Yanfang, Mao Pingsheng, Du Xianming, Peng Xiaohong, Shi Xuping
(Jiangxi Sericulture and Tea Research Institute, Nanchang 330203, Jiangxi, China)
Abstract: Remediation of heavy metals has become a hot topic of international environmental science, andremedying the heavy metal contaminated soils with mulberry was an effective phytoremediation technology.This paper briefly introduced the concept of heavy metals in soil and phytoremediation technology, describedthe growth characteristics of mulberry, and mulberry growing relationship with Cd, Pb, Zn, As and other heavymetals pollution. Combined with the heavy metals pollution situation in Jiangxi Province, and discussed thepotential of repair tree in soil heavy metal pollution with mulberry.
Key words: Mulberry; the Heavy Metal Soils; Contamination; Phytoremediation; Jiangxi
0 引言
江西省拥有全国最好的生态环境，具备大力发展绿色农业的潜力，但矿山开发、资源消耗、农用化学品投入等给江西留下较大的重金属污染区域，成为江西绿色崛起进程中绕不过的坎。江西作为绿色资源大省，在生态环境良好的条件下，坚持以人为本，在经济发展的同时，将重金属污染治理作为民生工程的一件大事来抓，并积极探索重金属污染区域环境修复新路，切实保护好江西的一草一木，让全省人民都能享受到一流的生态环境，让青山绿水永存。笔者以近年来桑树用于修复土壤重金属领域的研究报道为基础，系统总结了重金属元素镉、铅、锌、砷与桑树生长关系的研究现状，并分析了利用桑树进行土壤重金属污染修复的潜力以及可行性，以期为未来该领域的研究提供参考。
1 土壤重金属污染与植物修复
土壤重金属污染是指由于人类活动，导致土壤中的重金属含量过高，通常是密度大于5 g/m3，并对生态环境质量产生不良的影响[1-2]。常见对土壤造成污染的重金属包括铅、锌、镍、铜、铬、镉、汞等元素[3-6]。重金属污染具有隐蔽性、不可逆性、长期性和后果严重性的特点。植物修复技术是指通过超富集植物的根系部分吸收固定重金属元素，并转移到地面部分，然后采用收割植物的方式去除土壤中重金属元素[7-8]。植物修复技术是一种环境亲和性修复技术，以其有效、非破坏、经济等特点，正成为土壤重金属污染修复的主要手段之一[9]。
2 桑树的特性
桑，桑科桑属，落叶乔木或灌木，属速生木本植物。桑树的生命力极其旺盛，适应性很强，分布范围广泛。桑树能在-35~40℃的温度范围内存活。桑树喜欢深厚、疏松、肥沃的土壤，同时也能适应土层瘠薄、养分贫乏的土地[10-11]。桑树在pH 4.5~8.5、土壤含盐量0.2%的条件下都能正常生长[10,12]，可以看出桑树对土壤酸碱度的适应性较强。
桑树生长迅速，生物产量高，有固碳放氧，净化大气的功效。桑林1年吸收固定CO2的量为4929117 kg/hm2，折合成纯碳为1346717 kg/hm2，1 年释放的O2 为3628814 kg/hm2[11]。桑树还可以对有害气体如硫化物、氟化氢等进行部分吸收，对粉尘也有阻挡、过滤和吸附作用[13-15]。
桑树的根系极其发达，桑树的根垂直分布可达4 m以上，根系水平分布达7m2，其地下根系分布的面积通常为树冠投影面积的4~5 倍，有的甚至高达10 倍以上，桑树根系分布近地面部分是水平根，深土层是垂直根，水平根和垂直根构成一个贮水功能极强的立体交叉的吸水贮水网络，具有强大的吸水固土能力[12]，可以改变土壤的理化性状和土壤结构，提高土壤肥力和保持水土，减少土壤侵蚀，有极强的抗干旱、遏制风沙能力。
桑树极其发达的根系利于吸收土壤的营养成分，同时在一定程度上也能促进土壤中重金属元素的吸收。桑树对镉、铅、铅、锌、砷等有一定的耐受性，桑树吸收的重金属离子会有一定的量被运输并积累于茎干和叶片中，而后通过伐条可以移除，起到去除土壤重金属的作用。
3 土壤重金属污染与桑树生长关系
3.1 土壤镉污染与桑树生长
镉是一种有毒的重金属，也是自然界的一种主要污染源，镉胁迫严重影响植物的生长发育，降低作物的产量和质量[16]。镉元素对桑树的影响已有比较深入的研究，桑树对镉有比较强的耐性和富集转运能力[16-21]。陈朝明[17,20]对桑树Cd 耐受性的试验研究表明，当土壤Cd 浓度小于22.3 mg/kg 时，桑叶产量、可溶性糖和含氯化合物含量都高于或接近对照处理；当土壤Cd浓度大于22.3 mg/kg 时，Cd对桑叶产量、营养物质含量、生理生化作用的影响明显，并表现其毒害作用，当浓度高于145 mg/kg 时，分支较少而纤细，叶黄而小，接近死亡状态；而桑树根部当Cd 浓度达到75 mg/kg 时，才出现大小不等的瘤状结节和菌丝状绒毛，根表皮皱裂，根尖分叉，并有明显的木质。土壤Cd 浓度为8.49~75.8 mg/kg 时，桑树各器官对土壤Cd 均有富集作用，各器官Cd 含量大小顺序为：须根>主根>主茎>叶片>分支。桑树根部对镉有较高的富集能力，约40%的镉富集在根部，须根的Cd 含量是其他器官Cd 含量的1.63~4.6 倍，主根的Cd含量是其他器官（除须根外）Cd含量的1.41~49.7 倍。转到桑树主茎和分枝的量约占总累积量的41%，而运转到叶片的镉量相对较少，约占总累积量的16%，这对利用镉污染土壤栽桑养蚕具有实际意义。万飞[21]认为桑树是具有一定耐Cd 性的经济作物之一，在一定的Cd浓度下不会影响家蚕的生长发育和蚕茧的质量。当土壤Cd含量为8.48 mg/kg 时，不会影响桑树的生长发育和桑叶的产量，反而会有一定的刺激作用，当土壤含Cd 量在20~50 mg/kg 之间时，桑叶的产出量降低10%~30%；当土壤含Cd量超过140 mg/kg 时，桑树的生长发育受到不良影响，叶片小黄，养分和水分的吸收受到阻碍，1~2 年后整株桑树死亡；另外，Cd含量主要集中在桑树的根系部分，其次是茎杆部分，最后进入叶片的Cd 含量很少，当土壤中的含Cd量达到145 mg/kg时，即桑树致死浓度，桑叶中的含Cd量并没有超过2.5 mg/kg。
3.2 土壤铅污染与桑树生长
近年来，由于工业“三废”的乱排和大量机动车辆的使用，使用污水灌溉农田以及滥用农药、除草剂和化肥，已严重地污染了土壤、水体和大气的质量，导致环境中Pb的含量明显增加[22]。任立研等[23]研究了土壤不同浓度铅污染对桑树生长及桑叶品质的影响，结果表明在50~600 mg/kg 试验范围内，低浓度铅[<200 mg/(kg·干土)]处理使桑树的株高呈现上升趋势，中、高浓度铅[>300 mg/(kg·干土)]处理使桑树的株高呈现下降趋势；而桑叶中叶绿素总量、可溶性糖含量、淀粉含量均随着外加铅浓度梯度的增加呈先上升后下降的趋势，转折点为200 mg/(kg·干土)（土壤一级标准）。土壤中的铅浓度超过200 mg/(kg·干土)后，桑树生长及桑叶品质开始受到明显胁迫。在含Pb 50、125、250、500 mg/kg 的土壤中生长的桑树植株生长缓慢、叶柄下垂、叶片失绿，有的叶片上出现褐色斑，这些情况随着土壤中金属含量的增加而趋于严重[24]。桑叶的叶绿素含量和单位面积重量与土壤中Pb 的含量呈显著负相关，在高Pb含量土壤，桑叶Pb含量随土壤Pb浓度的增大而显著增大，在低Pb 含量土壤中嫩桑叶吸收Pb 优于老桑叶。覃勇荣等[25]研究表明，在相同的重金属Pb2 +胁迫背景下，加入0.55 mmol/L EDTA 的桑树对Pb2+的吸收量比不添加EDTA的对照组明显增高。桑树具有较强的重金属Pb 耐性，可作为修复植物应用于重金属污染地区。
3.3 土壤砷污染与桑树生长
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。被As污染的农田土壤生态系统，不仅作物产量降低，质量变差，而且会通过食物链危害人体健康。吴浩东等[26]运用盆栽试验和实验分析的方法，研究了土壤砷污染对桑树品质的影响，结果表明，在一定的含量范围内(≤300 mg/kg)，随着砷质量浓度增加，桑叶叶绿素含量先降后升，影响不明显，而可溶性糖含量先上升后下降，砷含量＞160 mg/kg时桑树可溶性糖含量显著下降。
3.4 土壤重金属复合污染与桑树生长
桑树对土壤重金属复合污染金属也有很强的耐性。谭勇壁[27]调查了广西环江受尾矿污染的桑园情况，明显看出，桑树在Pb、Zn、As 含量分别高达734、1194、53 mg/kg 的污染土壤上仍然可以正常生长发育，并且在外观上没有表现出明显的受胁迫现象[28]。桑叶Zn、As的积累量随桑叶生长周期的延长而增加。张兴等[29]在湖南浏阳七宝山矿区污染土壤上Cu(593.56mg/kg)、Pb(825.41 mg/kg)、Cd(8.11 mg/kg)、Zn(705.41mg/kg)，以‘湖桑一号’为试验材料，分别测定植物各部分和土壤中Cu、Pb、Cd、Zn 4 种重金属元素的含量。结果表明：桑树总体生长情况为第3 季（5 个月）>第2季（3 个月）>第1 季（1 个月）。桑树各部位单位重量中Cu 的含量的趋势为根(33.13 mg/kg)> 叶(13.38 mg/kg)>皮(7.51 mg/kg)> 骨(4.93 mg/kg)，Pb 的含量的趋势为根(33.13mg/kg)> 叶(10.32 mg/kg)> 皮(3.35 mg/kg)> 骨(1.73 mg/kg)，Cd 的含量的趋势为根(4.53 mg/kg)> 叶(1.90 mg/kg)> 皮(1.57 mg/kg)> 骨(1.03 mg/kg)，Zn 的含量的趋势为根(317.72 mg/kg)> 叶(186.53 mg/kg)>皮(105.07 mg/kg)> 骨(89.16 mg/kg)。每平方米耕作层土壤上桑树对Cu 的修复年限为2.01 年，迁移总量为12116.1 mg，对Pb 的修复年限为15.45 年，迁移总量为7409.83 mg，对Cd 的修复年限为1.26 年，迁移总量为2056.4 mg，对Zn 的修复年限为0.39 年，迁移总量为254532.8 mg。唐翠明等[30]对广东韶关市大宝山矿区周边重金属污染农田桑园进行了调查，调查结果表明，土壤中铅、锌、铜、镉及砷的含量远远超过了土壤环境二级标准值，但是桑树的生长不受影响，桑叶产量也能达到正常水平。
4 桑树应用于土壤重金属污染修复的潜力
重金属污染土壤植物修复技术的关键是修复植物的选择。已知的重金属超积累植物绝大多数为野生型稀有植物，分布具有较强的区域性，且生物量小，生长缓慢，根圈范围有限，只能对浅层土壤起到修复作用，修复速率较缓慢；超富集植物往往只能富集某种重金属，而土壤重金属污染大多是复合污染，修复周期较长，很难实际应用[31-32]。桑树耐重金属复合污染，而且栽培技术成熟，对土壤和环境适应性强、生长快、根系发达、生物量大、耐剪伐，相对于目前使用的修复植物具有明显优势。
江西省具有丰富的矿产资源，如赣南钨矿、稀土矿、赣西北铜金矿、赣东北铜业及多金属开发区，以及煤矿、瓷土矿等，矿山的开发给社会经济发展做出了巨大贡献，但同时带来的矿产废弃物造成矿区周围土壤Cu、Cd、Pb、Zn、As等重金属富集污染，大片田地荒芜，生态环境恶劣，而且随着社会经济的发展，重金属污染有加重的趋势，防治土壤重金属污染的形势十分严峻。以重金属污染严重的赣州市大余县为例，其土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、As 分别超过污染起始值的3.78、3.04、2.95、1.16 和8.66 倍[33]，桑树在这些土壤重金属毒性剂量范围之内，可以正常生长，而且桑树适应性强，在矿区土壤修复上有其独特的优势。栽植桑树能在保持水土、防风固沙、绿化荒山、净化空气、美化环境等方面起到良好的作用，对构建生态景观、改善生活环境具有较高的实用价值[34]。王凯荣等[35]也表示种桑养蚕是治理镉污染农田的一种成功的经济生态模式。因此，将桑树应用于重金属污染土壤的修复具有广阔的前景。
5 展望
重金属污染土壤修复方法的选择需要考虑到土壤现状、修复成本，以及修复技术成熟可靠等因素，需要对不同类型的土壤进行实验，确定处置工艺和参数，以达到污染土壤修复到目标值。从目前的研究成果来看，桑树作为修复树种，相对于目前所使用的修复植物，具有明显的优势，但是也存在一些问题，主要表现为以下几个方面：（1）采用桑树修复中度污染土壤3~5年可达到复耕标准或稍微超标，所需费用大致在1 万元每亩左右，需要时间较长，经济负担较大。（2）由于受劳动力紧缺和蚕桑产业整体发展趋势影响，栽桑不一定会用于养蚕，桑树经济效益得不到有效实现。（3）桑树本身对土壤重金属并没有修复去除的功能，积累重金属的桑树如果处理不当会造成“二次污染”，目前也没有简便有效的处理技术，应当寻求一种高效的植物产后处理技术，在污染桑树剪伐后，以及采用栽桑养蚕方法治理重金属污染土壤时，合理处理养蚕过程中含重金属的蚕沙及蚕蛹，真正将污染物永久去除，真正实现“变废为宝”的目的。（4）目前关于桑树修复重金属土壤研究大都停留在试验阶段，在野外示范时受气候地理环境以及外界持续的污染源等因素影响，修复效果与实验室试验研究结果会有较大差距。（5）在栽植桑树方面，要充分考虑当地的地貌及土壤特征，尽量推广种植适生型桑树品种，以提高桑树的成活率，并以植被恢复、修复土壤为主要任务，合理选择桑树品种，在今后的育种工作中，对桑树品种进行筛选，筛选生物量大、生长效率快、生长周期短、抗性强并能对某一种或几种重金属污染物具有超级吸附潜力的桑树，以更大地实现桑树的生态价值。
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专家把脉青岛农田
青岛农业大学教授王凯荣指出，现在全中国有20%的农田受到了污染；去年的镉大米危机、今年的龙江镉污染事件，让人们对“重金属污染”更加关注。重金属污染究竟是由什么造成的？青岛农田有没有受到过重金属污染？青岛农科界的专家学者们早已开始针对这些问题进行调查研究。
据青岛农科院中心实验室主任、高级农艺师陈建美介绍，一般农田受到重金属污染有两个原因：农田周围的化工厂排放废水废渣，或者农田曾经施肥不当、导致有机肥中重金属含量残留土壤中。
陈建美所在的青岛农科院曾在2010年对青岛市蔬菜种植较集中的地区土壤重金属含量进行了调查分析，最后调查显示，青岛市的土壤质量基本安全。“莱西、即墨、平度等监测点土壤综合污染指数均处于清洁安全状态，适宜蔬菜种植。但莱西和即墨有4个监测点的土壤样品重金属镉含量超标，且污染主要集中在土壤表层。”陈建美表示，实际上，青岛的农田重金属污染在全国来说并不算严重，因为没有太明显的污染源。
青岛科技大学环境与安全工程学院钱翌教授也曾经做过类似调查，他按照不同的土地利用类型将青岛市分为五大功能区：工业区、商业区、居民区、农业区和旅游区，调查结果表明，镉(Cd)在各功能区含量均高于国家土壤环境质量二级标准，其他重金属如铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(Zn)等浓度均低于国家二级标准。
钱翌教授还对青岛市两个重要蔬菜批发市场的24种常见蔬菜分季节进行过抽样检测，结果表明青岛市冬季蔬菜重金属污染情况较春季蔬菜严重，且以铅(Pb)、镉(Cd)污染为主；葱蒜类铅(Pb)、镉(Cd)含量高，其中大蒜受到中度污染。幸好，健康风险评价最后表明，青岛市蔬菜中的Pb、Cd含量未对市民的健康产生显著风险。
居民区污染多缘于电池
“镉在自然界中分布并不广泛，土壤中的镉主要来源于锌矿、铅锌的冶炼，合金、电镀 、化工厂等废水的排放，工业固废堆放以及化肥农药(磷肥、复合肥)的滥用等等。”钱翌解释说，他的调查选择的功能区一般是受污染时间比较长的代表性地段 ，例如钢铁业、碱业、水泥制造业企业所在的工业区。
居民区也有可能因为电池等生活垃圾而受到污染。“生活用品中很多都是重金属的污染源，煤炭颗粒、涂料、油漆中也都含有重金属，这也会导致土壤的表层重金属含量会高。”
2009年至今，我国已发生30多起重特大重金属污染事件 ，严重影响群众健康，政府部门和学界也在研究对策，希望尽快净化受污染农田、将损失降到最低。不过，土壤修复花费动辄上千万元，谁来负责修复、又有谁埋单等问题，一直困扰着各级政府部门。
大豆、花生易“吃”重金属
王凯荣介绍，土壤中重金属污染很容易使植物中的重金属含量超标，尤其对于含蛋白量比较高的植物来说，比如大豆、花生、小白菜等，最容易受到重金属污染的侵袭，而且不同的植物品种对重金属的吸收不一样。
青岛农科院高级农艺师陈建美表示，此前花生出口时曾经被检查出重金属超标，这也使很多专家开始研究吸收重金属含量比较少的品种。
吸收重金属的差异，在不同水稻品种身上也体现得非常明显。南京农业大学潘根兴教授的团队曾做过一项实验，发现杂交稻、超级稻的镉超标风险比普通水稻更为严重。专家们采集了种植南方水稻的两种土壤，并在部分土壤里特意添加了镉元素，结果专家发现，在未加镉的土壤中，超级稻对镉的亲和力是常规稻的2.4倍，其籽粒中镉的含量是普通杂交稻的1倍多。潘根兴对此解释说，超级稻之所以镉污染超标更为严重，是因为它的根系发达，对土壤中的镉具有更强的吸收力。
种桑养蚕净化土地
农作物重金属超标让人们备受困扰，但也为农田土壤污染治理提供了思路。“土壤污染修复技术包括土壤清洗法、化学氧化法、植物修复法等，一般来说，农田中重金属修复采用的植物修复法，作业周期长，而且想要完全清理土壤是不可能的。”王凯荣以自己参与的湖南某铀矿区农田污染修复为例，“这个修复工作上世纪90年代就开始做了，前后做了大约有七八年的时间才完成。”
那么湖南的农田镉污染是怎么治理的呢？答案是种桑树。王凯荣曾经详细论述了桑树在治理镉污染方面的功效：通过采用桑蚕生产模式替代粮作生产模式，杜绝了污灌污染，消除了食物链中镉的危害，使土壤生产力得到恢复，农田年均产值比水稻模式提高2880元/公顷，比种玉米提高8880元/公顷，利税增加1980元/公顷，耕层土壤镉含量年平均下降1.33mg/公斤。“种桑养蚕是治理和利用我国镉污染农田的一种成功的经济生态模式，更多的模式有待于进一步去探索。”
不过，七八年是个很长的周期，有没有更快捷的方法呢？如果用物理化学方法修复农田土壤污染，是可以缩短周期，但动辄上千万的费用又是一个问题。“所以说，农田污染的快速修复，从技术上来说是可行的，但经济上不可行。”王凯荣表示。
工业用地也需要“消毒”
相比较而言，近年来城市工业用地的土壤修复案例成果更多。工厂搬迁后，遗留土地很有可能由政府牵头引进环保公司进行土壤修复，不过费用动辄上千万。
青岛新天地环境修复有限公司市场总监吴涛正在忙着进行一家化工厂的土壤修复准备工作，由于这家化工厂的生产部门已经陆续搬往其他地方，当地政府希望能利用这块空间新建一个产业园，但在此之前，这块土地必须先“消毒”。“3月份，我们将会对这块化工厂的污染状况进行更详细的调查，比如土壤污染的类型，重金属浓度高低，是否污染到了地下水等等，然后上报给政府，由政府上报立项，审批后就可以启动修复工程。”2月16日，在新天地的办公室，公司相关负责人吴涛向记者介绍了土壤修复的大体流程。
据吴涛介绍，城市里搬迁走的化工厂、印刷厂、农药厂、电镀厂等地块是最容易遗毒的。“比如印刷厂的铬渣、电镀厂的镉污水排放等。”
新天地环境修复有限公司，是山东省第一家从事土壤修复的专业公司，据其相关负责人介绍，就行业前景来看，土壤修复是一块巨大的市场。“一般来说，土壤修复的花费一次都是在千万元级别 ，仅仅以北京为例，一些搬迁的化工厂需要进行修复的土地，市场就有300到500个亿。”
高额的土地修复费用，在我国该由谁来承担？吴涛表示，一般来说，目前市场上土地修复的项目以工业用地居多，开发价值比较高，但是因为目前很多遗留的企业用地都是曾经的国有化工企业，这些企业出现了产权转换甚至倒闭等情况，所以土地修复的主体还得由国家来牵头，“修复资金由政府支持，如果这块地未来用作商业开发，那么其受益者也可以参与。”
土壤重金属污染调查有望艰难出炉
2006年7月18日，国家环保总局和国土资源部联合启动了经费预算达10亿元的全国首次土壤污染状况调查，不过直到今天，这次污染调查报告的详细内容并没有披露。
据青岛农业大学教授王凯荣透露，这个报告将于今年二季度。“实际上，这份报告早在去年年底就已经完成了各地数据的汇总工作，但有些地方重金属污染比较严重，有关部门要认真核对，数据相对来说也比较敏感，因此比较谨慎。”王凯荣解释道，这份报告能七到八成反映目前我国的土壤污染情况，“因为这次调查是抽样调查，是环保部和国土资源总局制订一个总的调查方案，委托下面各省市的环保单位去做的，而有些省市可能因为财力或方法的限制，因此不能完全反映当前的土壤污染情况。”王凯荣还透露，土壤污染防治法也将在“十二五”期间推出。
青岛科技大学教授钱翌也对土壤污染防治法律的出台充满了信心。“去年年初，国务院就已正式批复《重金属污染综合防治‘十二五’规划》(简称《规划》)，这是我国出台的第一个‘十二五’专项规划。”
据了解，“十二五”期间，山东将建立土壤污染环境监管制度，对粮食、蔬菜基地等重要敏感区进行风险评估，禁止利用重污染土壤种植、生产农副产品。开展受污染土壤环境修复，未经评估和无害化治理的土地不得进行流转和二次开发。
资料链接
江西等省或试点开征环境税
环保专家根据国土资源部公布的数据估算，全国每年因被重金属污染的粮食高达1200万吨，相当于广东一年的粮食总产量，可以养活常住珠三角的4000万人口。
为了抑制污染，业内人士曾提议学习部分发达国家征收环境税的做法。环境保护部副部长张力军也曾公开表示，关于环境税的问题，财政部、税务总局和环境部一直在进行研究，目前已经有了一些基本的考虑。据悉，2010年7月，环境税征收方案初稿已经出炉，2013年开征的时间表也已经初步确定。但是，环境税最终是否能如期开征还是个未知数。
关键词：城市土壤；污染；重金属；植物修复
收稿日期：2012-02-02
作者简介：周凤蓉（1976―），女，四川彭州人，农艺师，主要从事农产品检测工作。
中图分类号：X703.1
文献标识码：A
文章编号：1674-9944(2012)02-0129-03
1 引言
随着城市化进程的加快,城市环境正经历着巨大的考验。交通工具排放的废气、工矿企业的污染、居民的生活垃圾,都成为了城市环境恶化的直接或间接的原因。尤其是城市土壤,遭到不可逆转的生态破坏，因此如何有效地修复和利用被污染土壤是城市建设中不可回避的现实问题。
2 城市土壤污染现状
2.1 城市土壤污染的主要成分
土壤污染物降低了土壤的可利用性,当土壤中的有毒污染物浓度超过一定界限,就会造成植物的死亡或生命的强度降低。20世纪中期以来,人们开始对城市土壤的污染物来源、主要成分等进行研究。土壤污染物包括了有机污染物和无机污染物,无机污染物的主要种类是重金属、硝酸盐类、磷酸盐类、酸、碱、盐类、卤化物等。
交通污染对城市的表层土壤,尤其是干道两侧土壤的有机污染和重金属污染是显著的。Fe、Co两种元素的含量主要受成土母质的影响,而无论公园还是道路两侧,土壤中锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)、铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)的量除了受到交通污染的影响外,还受城市工业粉尘等其它污染的影响。
2.2 重金属污染研究进展
重金属是指比重在4.0～5.0以上约45种金属元素,如Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等。由于As和Se的毒性和某些性质与重金属相似,所以将As、Se也列入重金属范围内。城市中的交通、工矿业、燃煤、生活垃圾等一系列因素构成了城市土壤污染物的主要来源,就无机污染物的重金属而言,主要集中于Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等。
城市土壤铅污染的成因,可以分为两部分,一部分来源于成土母质,另一部分则为外源的人为输入。成土母质是城市土壤中铅含量的重要来源,是决定城市土壤中铅含量与分布特征的重要因素之一。通常条件下,自然土壤(受人为活动影响较小的土壤) 中铅的浓度较低,外源人为输入才是城市土壤铅污染的主要成因。Pb污染主要来自汽车废气、冶炼、制造及使用铅制品的工矿企业。汽车使用的含铅汽油中常加入四乙基铅作为防爆剂,在汽油燃烧中四乙基铅绝大部分分解成无机铅盐及铅的氧化物,随汽车尾气排出。城市的交通污染因此也成为城市表层土壤中铅污染的主要来源。汽车尾气中的Pb在距离道路边缘320m附近的地方还能够在表层土壤中被检测到,相关数据显示Pb在表层土壤中的含量高于Cd,并且Pb与Hg在城市表层土壤中含量具有一定的相关性。从重金属在土壤中的赋存形态来看,有研究发现,南京市城市表层土壤Pb以残渣态和铁锰氧化物结合态为主,各形态所占比例为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态。铅是有害元素,人体铅中毒可以引起多种症状,主要累及造血系统、消化道,晚期则累及神经系统,以致脑受到损害,即使低浓度吸收,对儿童智力也有潜在的不良影响。
镉(Cd2+)是一种生物毒性极强的重金属元素,在自然界中以化合物的形式存在。主要矿物为硫镉矿(CdS),与锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿共生。土壤中镉的来源主要有两个方面:一是来源于土壤的母质,而镉在石灰岩中的含量最高,在河湖冲击物中次之,其他的母质中居中,而且质量分数变化不大；二是人为污染导致环境中Cd的富集,如有色金属矿产开发和冶炼排出的废气、废水和废渣；煤和石油燃烧排出的烟气也是Cd污染源之一。此外,含Cd肥料、杀虫剂、塑料、电池等都可能引起Cd污染。镉非人体的必需元素,其对人体健康的危害主要来源于工农业生产所造成的环境污染。镉对肾、肺、肝、、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性,被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危害人体健康的有毒物质。20世纪60年代初期,日本富山神通川流域发生了“骨痛病”公害事件,其患病原因就是由于当地居民长期食用了含Cd废水污染土壤所生产的“镉米”所致。Cd是植物生长的非必需元素,环境中Cd含量过高会影响植物的生长发育,对植物产生毒害作用。在许多植物中已经发现,Cd影响植物对大量元素K、P吸收和利用,如干扰冰花(Mesembry anthemum crystallinum)对K吸收和利用。Cd等重金属降低了椰子(Cocos nucifera)叶P含量,也会引起植物对Zn、Mn、Cu和Fe等矿质微量元素吸收的紊乱。
重金属污染的严重性及重金属在土壤中的环境行为并不完全取决于其总量,而是取决于其化学形态,而且,在不同土壤条件下,其毒性有一定差别。在对城市土壤饱和离心液的研究发现,59%以上的溶解态Cd是以自由离子形式存在,溶解态的Pb则主要以有机结合态的形式存在。此外,有研究表明,重金属污染胁迫下,植物体内的保护酶(如SOD、POD、CAT)的活性可能表现为低浓度水平下的上升和高浓度水平的抑制现象,同时也会影响可溶性蛋白、糖及脯氨酸的含量,导致膜脂过氧化物(MDA)的累积。
3 植物在土壤修复中的应用
1983年美国科学家Chaney首次提出了植物修复技术的概念。 广义的植物修复技术包括利用植物修复重金属污染土壤，利用植物净化水体和空气，利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系净化环境中有机污染物等。通常所说的植物修复是指将某种特定植物种植在重金属污染的土壤上,而该种植物对土壤中污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理后即可将该种金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的。
对于重金属污染的土壤,现行的修复技术有气提法、生物修复法、淋洗法、客土法等,但这些技术容易造成二次污染、破坏自然生境,而且成本也较高。通过绿色植物对重金属的富集来进行污染土壤的修复理论上是可行的,利用积聚、络合、挥发、降解、去除、转化或者固定等机制来处理污染物,相对于常规微生物修复,除了可以通过植物过程固定积聚污染物,阻止污染物随水流和风尘而扩散外,植物本身作为天然自养系统,也能够向根际微生物提供营养,保证微生物生长和一定的微生物群落,从而能够进一步使污染物脱毒。欧美等一些国家通过柳树短轮伐矮林化栽培模式修复Cd等重金属污染,生物质用作生物能源,把可再生能源生产和植物修复结合起来,取得显著的生态效益与经济效益。
植物修复是植物、土壤和根际微生物相互作用的综合效果,涉及土壤化学、植物生理生态学、土壤微生物学和植物化学等多学科研究领域。对于重金属污染土壤和水体的植物修复技术主要包括了植物固定、植物提取、植物挥发和植物过滤4种类型。植物提取是植物修复的主要途径,利用超积累植物将土壤中的有毒金属提取出来,转移并富集到植物地上可收割部位,从而减少土壤中污染物的量,另一方面,改善植物矿质营养状况也可以促进植物对重金属的忍耐和吸收,提高植物修复效率。超富集植物是指那些能够超量富集重金属的植物,也称超积累植物,通常是一些古老的物种,在长期环境胁迫下诱导、驯化的一种适应变突体,生长缓慢,生物量小。同时超富集植物具备以下3个特征:植物地上部分(茎和叶)重金属含量是普通植物在同一生长条件下的100倍；植物地上部分重金属含量大于根部该种重金属含量；植物的生长没有出现明显的受害症状且地上部富集系数(Bioaccumulation factor),即植物体内某种元素含量/土壤中该种元素浓度)大于1。从已报道的修复植物来看,大部分采取野外采样法,即到重金属污染较为严重的矿区及周围地区采集仍能正常生长的植物(耐性较强的植物),并分析其各部位的重金属含量,涉及藻类植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物,既有草本植物,也有木本植物。
植物修复技术也有一定的局限性,主要体现在以下几个方面:超积累植物的生长速度缓慢和生物量小；土壤中重金属的生物有效性低,重金属一旦进入土壤,将通过沉淀、老化、专性吸附等物理、化学过程成为难溶态,而溶解态和易溶态才是植物吸收的主要形态，因此,重金属的生物有效性往往是植物修复效率的限值因素；植物修复具有专一性,一种植物往往只作用于1种或2种特定的重金属元素,对土壤中其他浓度较高的重金属则表现出中毒症状；植物修复具有耗时长和修复范围有限的缺点。
Pb具有较高的负电性,被认为是弱Lewis酸,易与土壤中的有机质和铁锰氧化物等形成共价键,不易被植物吸收,加入到土壤中的螯合物与Pb结合后阻止了Pb的沉淀和吸附,从而提高了Pb的可提取性,但随之带来的潜在环境风险问题也不容忽视。在以野胡萝卜(Daucus carota)和野生高粱(Sorghum bicolor)为试验材料,对Cd污染土壤的植物修复研究表明,不同植物对重金属的耐受能力是不同的,受Cd毒害的程度也是不同的。此外,土壤中Cd有效性与土壤pH有密切关系,随着土壤pH的降低,植物体内的Cd含量也会增加。在盆栽试验Cd污染土壤的研究中认为,低水平Cd处理对油菜的株高、干质量、叶绿素含量等有轻微的促进作用,而高水平Cd则表现出抑制作用。
4 结语
土壤是人类赖以生存、发展的主要自然资源之一,是生态环境的主要组成部分。土壤具有重要的生态、经济及战略意义。然而这些年来随着我国经济建设的迅速发展、农业化进程的加快、化学制品在农业生产中的集约使用,对土壤的开发强度越来越大,向土壤排放污染物也越来越严重。当前,我国的耕地、工矿区、城市都存在较严重的土壤污染问题。土壤污染不但直接导致农作物的污染减产,而且降低了生物品质,危害人畜健康。土壤中的污染物还会在水力和风力的作用下分别进入大气和水体恶化人类的生存环境,引发其他生态环境问题。因此,防治土壤污染,保护有限的土地资源,确保土地安全已成为当务之急。
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关键词：无公害蔬菜；重金属污染；生物防治；生物农药
一、引言
从世界范围来看，对于无公害蔬菜的基本概念，先后出现过许多相似的提法，诸如清洁蔬菜、健康蔬菜、无农药污染蔬菜、天然食品等等，至今尚未对无公害蔬菜的概念形成统一的说法。笔者认为：以国家颁布的《食品卫生标准》为衡量尺度，农药、重金属、硝酸盐、有害生物(包括有害微生物、寄生虫卵等)等多种对人体有毒物质的残留量均在限定的范围以内的蔬菜产品，可统称为无公害蔬菜。
早在20世纪20年代，国外就开始发展无公害蔬菜，其主要生产方式是无土栽培。据不完全统计，世界上单用营养液膜法(NFT)栽培无公害蔬菜的国家就达76个。在新西兰，半数以上的番茄、黄瓜等果菜类蔬菜是无土栽培的。日本、荷兰、美国等发达国家，采用现代化的水培温室，常年生产无公害蔬菜。工业高度发达的日本，其许多城市郊区的蔬菜良田被工业废气、废水、废渣所污染，良田耕作层内的镉、铜等重金属大量富集、积累，致使蔬菜产品内的重金属含量严重超标，消费者重金属慢性中毒现象时有发生，引起日本政府的高度重视和社会各界的广泛关注。政府曾拨给大量的专项资金，动员广大科技工作者对“重金属污染”问题进行攻关。通过多年的努力，探索出客土换层、地底暗灌、配方施肥、生物固定等综合农艺措施。
我国无公害蔬菜的研究和生产始于1982年，全国23个省、市开展了无公害蔬菜的研究、示范与推广工作。通过几年的研究实践，探索出一套综合防治病虫害、减少农药污染的无公害蔬菜生产技术。1985年全国推广无公害蔬菜生产面积60万亩。
二、无公害蔬菜研究与生产现状
(1)研制开发了一批高效、无毒生物农药，总结出一套以生物防治为重点的蔬菜病虫害综合防治技术
所谓生物防治，笼统地讲，是指病虫草等有害生物的生物学防治或植物保护的生物学防治方法；确切地说，生物防治是利用生物或其代谢产物来控制有害动、植物种群或减轻危害程度的方法。我国广大的蔬菜科技工作者和蔬菜种植示范户在长期的研究与生产实践中，探索总结出一套以生物防治为重点的蔬菜病虫害综合防治技术，即：在加强农业防治的前提下，在蔬菜病虫害发生期使用高效、无毒生物农药，并设法保护天敌；万一上述措施不奏效时，科学合理地选用高效低毒低残留化学农药，并严格控制农药的安全间隔期，尽量减少施药次数和降低用药浓度。
(2)初步探索出治理菜田土壤重金属污染的办法，蔬菜产品中的重金属污染问题获得有效的解决途径
蔬菜产品的重金属污染问题早就引起我国蔬菜科技工作者的重视，同时对重金属在土壤中的存在状态、环境容量、迁移规律以及在植物体内的富集状况等做了大量的研究。实践表明，增施有机肥，可明显改善土壤理化性状，增加土壤环境容量，提高土壤还原能力，从而可以使铜、镉、铅等重金属在土壤中呈固定状态，蔬菜对这些重金属的吸收量相应地减少。另外，根据菜园土地的环境条件，利用排土工程法和就地表底土翻换工程法等工程措施，对各种重金属污染，均不失为良好的治理对策。
(3)对蔬菜中的硝酸盐污染问题进行了系统研究，蔬菜产品中的硝酸盐污染得到有效控制
从1979年开始，中国农科院蔬菜花卉所的科研人员就对蔬菜中硝酸盐的分布水平、累积规律和控制途径等进行了系统研究，得出北京地区常见蔬菜品种中硝酸盐的大致含量，指出蔬菜中的硝酸盐含量除与蔬菜的种类、品种及蔬菜的生长部位有关外，还受外界光照、施肥等环境条件的影响。利用荫棚遮光栽培菠菜，与露地栽培相比，其产品中的硝酸盐含量明显降低；施用化肥，大白菜叶片中的NO3含量明显提高。上述研究成果广泛应用于蔬菜生产实践中，从蔬菜品种选择、施肥技术、栽培环境控制等多途径综合控制蔬菜产品中的硝酸盐污染，效果明显。
三、无公害蔬菜的发展对策
(1)加强对无公害蔬菜生产的行政、组织与协调工作，建立和完善产前、产中、产后一条龙服务体系。
强有力的行政领导，加上优质的产、供、销一体化服务，是我国无公害蔬菜生产健康、持续、稳定发展的根本保证。建议在全国各大、中城市设立两类机构，即无公害蔬菜领导机构和无公害蔬菜服务机构。强化科研投入，增加科研力量，加强与无公害蔬菜有关的基础理论和开发技术研究。建议设立国家无公害蔬菜工程专项研究基金，成立国家无公害蔬菜工程技术研究协作小组，从财力、人力上给予重点扶持。着重加强微生物对土壤中有机污染物(薄膜、农药、垃圾等)的生物降解机理、高效无毒生物农药的研制、高抗病虫害蔬菜品种的选育等与无公害蔬菜有关的基础理论与开发技术研究。
(2)建立一套规范化的无公害蔬菜生产技术体系
无公害蔬菜的生产，需要一套规范化的技术体系(或规程)加以指导。无公害蔬菜生产技术体系，主要应把握以下三关：一是生产基地选址关。首先对无公害生产基地进行生态环境本底状况调查，在对大气、水质、土壤等主要环境因素进行多种污染项目检测的基础上，选择诸环境要素综合指标较好的地域作为试验基地。二是种植过程无害化关。采取控制农药、化肥、生物和重金属污染的综合技术病虫害的蔬菜优良品种；采取施有机肥为主、化肥为辅，化肥中又以氮、磷、钾平衡配方的施肥技术等等。三是蔬菜残留毒物检测关。在蔬菜上市前，由质量检测部门对蔬菜中重金属、化学农药、化学肥料等有毒物质残留状况进行全面检测，保证产品的各项指标符合国内(或参照国际)的食品卫生标准或相应地区的有关标准。
参考文献：
[1]闫晓波.无公害蔬菜青翠碧绿.中国环境报，2007.06
[2]无公害蔬菜标准的探讨.《食品研究与开发》杂志，2007.11
[3]加强无公害蔬菜标准化建设.农民日报，2006.03
关键词:无公害蔬菜;重金属污染;生物防治;生物农药
1、引言
从世界范围来看,对于无公害蔬菜的基本概念,先后出现过许多相似的提法,诸如清洁蔬菜、健康蔬菜、无农药污染蔬菜、天然食品等等,至今尚未对无公害蔬菜的概念形成统一的说法。笔者认为:以国家颁布的《食品卫生标准》为衡量尺度,农药、重金属、硝酸盐、有害生物(包括有害微生物、寄生虫卵等)等多种对人体有毒物质的残留量均在限定的范围以内的蔬菜产品,可统称为无公害蔬菜。[4]
早在20世纪20年代,国外就开始发展无公害蔬菜,其主要生产方式是无土栽培。据不完全统计,世界上单用营养液膜法(NFT)栽培无公害蔬菜的国家就达76个。在新西兰,半数以上的番茄、黄瓜等果菜类蔬菜是无土栽培的。日本、荷兰、美国等发达国家,采用现代化的水培温室,常年生产无公害蔬菜。工业高度发达的日本,其许多城市郊区的蔬菜良田被工业废气、废水、废渣所污染,良田耕作层内的镉、铜等重金属大量富集、积累,致使蔬菜产品内的重金属含量严重超标,消费者重金属慢性中毒现象时有发生,引起日本政府的高度重视和社会各界的广泛关注。政府曾拨给大量的专项资金,动员广大科技工作者对“重金属污染”问题进行攻关。通过多年的努力,探索出客土换层、地底暗灌、配方施肥、生物固定等综合农艺措施。[1]
我国无公害蔬菜的研究和生产始于1982年,全国23个省、市开展了无公害蔬菜的研究、示范与推广工作。通过几年的研究实践,探索出一套综合防治病虫害、减少农药污染的无公害蔬菜生产技术。1985年全国推广无公害蔬菜生产面积60万亩。
2、无公害蔬菜研究与生产现状
(1)研制开发了一批高效、无毒生物农药,总结出一套以生物防治为重点的蔬菜病虫害综合防治技术
所谓生物防治,笼统地讲,是指病虫草等有害生物的生物学防治或植物保护的生物学防治方法;确切地说,生物防治是利用生物或其代谢产物来控制有害动、植物种群或减轻危害程度的方法。我国广大的蔬菜科技工作者和蔬菜种植示范户在长期的研究与生产实践中,探索总结出一套以生物防治为重点的蔬菜病虫害综合防治技术,即:在加强农业防治的前提下,在蔬菜病虫害发生期使用高效、无毒生物农药,并设法保护天敌;万一上述措施不奏效时,科学合理地选用高效低毒低残留化学农药,并严格控制农药的安全间隔期,尽量减少施药次数和降低用药浓度。[2]
(2)初步探索出治理菜田土壤重金属污染的办法,蔬菜产品中的重金属污染问题获得有效的解决途径
蔬菜产品的重金属污染问题早就引起我国蔬菜科技工作者的重视,同时对重金属在土壤中的存在状态、环境容量、迁移规律以及在植物体内的富集状况等做了大量的研究。实践表明,增施有机肥,可明显改善土壤理化性状,增加土壤环境容量,提高土壤还原能力,从而可以使铜、镉、铅等重金属在土壤中呈固定状态,蔬菜对这些重金属的吸收量相应地减少。另外,根据菜园土地的环境条件,利用排土工程法和就地表底土翻换工程法等工程措施,对各种重金属污染,均不失为良好的治理对策。[2]
(3)对蔬菜中的硝酸盐污染问题进行了系统研究,蔬菜产品中的硝酸盐污染得到有效控制
从1979年开始,中国农科院蔬菜花卉所的科研人员就对蔬菜中硝酸盐的分布水平、累积规律和控制途径等进行了系统研究,得出北京地区常见蔬菜品种中硝酸盐的大致含量,指出蔬菜中的硝酸盐含量除与蔬菜的种类、品种及蔬菜的生长部位有关外,还受外界光照、施肥等环境条件的影响。利用荫棚遮光栽培菠菜,与露地栽培相比,其产品中的硝酸盐含量明显降低;施用化肥,大白菜叶片中的NO3含量明显提高。上述研究成果广泛应用于蔬菜生产实践中,从蔬菜品种选择、施肥技术、栽培环境控制等多途径综合控制蔬菜产品中的硝酸盐污染,效果明显。[2]
3、无公害蔬菜的发展对策
(1)加强对无公害蔬菜生产的行政、组织与协调工作,建立和完善产前、产中、产后一条龙服务体系。
强有力的行政领导,加上优质的产、供、销一体化服务,是我国无公害蔬菜生产健康、持续、稳定发展的根本保证。建议在全国各大、中城市设立两类机构,即无公害蔬菜领导机构和无公害蔬菜服务机构。强化科研投入,增加科研力量,加强与无公害蔬菜有关的基础理论和开发技术研究。建议设立国家无公害蔬菜工程专项研究基金,成立国家无公害蔬菜工程技术研究协作小组,从财力、人力上给予重点扶持。着重加强微生物对土壤中有机污染物(薄膜、农药、垃圾等)的生物降解机理、高效无毒生物农药的研制、高抗病虫害蔬菜品种的选育等与无公害蔬菜有关的基础理论与开发技术研究。[3]
(2)建立一套规范化的无公害蔬菜生产技术体系
无公害蔬菜的生产,需要一套规范化的技术体系(或规程)加以指导。无公害蔬菜生产技术体系,主要应把握以下三关:一是生产基地选址关。首先对无公害生产基地进行生态环境本底状况调查,在对大气、水质、土壤等主要环境因素进行多种污染项目检测的基础上,选择诸环境要素综合指标较好的地域作为试验基地。二是种植过程无害化关。采取控制农药、化肥、生物和重金属污染的综合技术病虫害的蔬菜优良品种;采取施有机肥为主、化肥为辅,化肥中又以氮、磷、钾平衡配方的施肥技术等等。三是蔬菜残留毒物检测关。在蔬菜上市前,由质量检测部门对蔬菜中重金属、化学农药、化学肥料等有毒物质残留状况进行全面检测,保证产品的各项指标符合国内(或参照国际)的食品卫生标准或相应地区的有关标准。[5]
参考文献
[1]闫晓波.无公害蔬菜青翠碧绿.中国环境报,2007.06
[2]无公害蔬菜标准的探讨.《食品研究与开发》杂志,2007.11
[3]加强无公害蔬菜标准化建设.农民日报,2006.03
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