土壤鉛污染及其生物有效性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

段穎

摘 要：土壤鉛污染是我國(guó)環(huán)境污染中的一項(xiàng)基本內(nèi)容，也是造成我國(guó)生態(tài)環(huán)境失衡的重要原因?，F(xiàn)本文主要對(duì)土壤鉛污染及其生物有效性評(píng)價(jià)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。文章首先分析了土壤中鉛的主要來(lái)源以及造成土壤鉛污染的主要成因。繼而探討了土壤中鉛的形態(tài)及其生物有效性的研究現(xiàn)狀，并對(duì)其生物有效性評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，指出在未來(lái)的土壤污染治理中，可以利用鉛的生物有效性來(lái)判定鉛的含量，并積極采取有效措施來(lái)治理土壤鉛污染。

關(guān)鍵詞：土壤鉛污染；生物有效性；污染成因；研究

鉛是一種金屬元素，在化學(xué)元素周期表中鉛屬于IVA族，是一種重要的礦物質(zhì)，但同時(shí)也是一個(gè)主要的環(huán)境污染元素。鉛在自然界中主要是以+2價(jià)離子和+4離子的形式存在。并且其氧化鉛的狀態(tài)較為穩(wěn)定，而二氧化鉛的狀態(tài)則相對(duì)不太穩(wěn)定，具有極強(qiáng)的氧化性。因而在土壤污染中鉛主要是以+2價(jià)離子的狀態(tài)存在。在地殼中，含有大量的鉛礦資源，其中富含鉛的礦產(chǎn)種類大概有200多種。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)鉛的開采與利用越來(lái)越多，但同時(shí)也造成了大量的水體鉛污染和土壤鉛污染。為了有效防治鉛污染，就需要及時(shí)確定土壤中鉛的含量。近年來(lái)，利用土壤中鉛的生物有效性進(jìn)行鉛含量測(cè)定逐漸備受業(yè)界關(guān)注，并且也取得了一定的研究成果。以下本文中就針對(duì)鉛污染問題以及其生物有效性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展進(jìn)行探討。

1 土壤中鉛污染的來(lái)源

土壤中鉛污染的來(lái)源形式大致可以分為兩類，即自然形成與非自然形成。自然形成的土壤鉛污染主要是通過(guò)地殼運(yùn)動(dòng)、火山噴發(fā)、海嘯以及森林火災(zāi)等自然因素的影響而促使自然界的鉛被散布在更多的土壤中。并且事實(shí)上，自然形成的土壤鉛污染并不是特別嚴(yán)重，導(dǎo)致現(xiàn)在土壤鉛污染越來(lái)越眼中的主要因素還是在于非自然形成的因素，也就是人為活動(dòng)所造成的。主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 大氣沉降

在汽車工業(yè)的發(fā)展中，人們發(fā)現(xiàn)在汽油中加入鉛就可以有效的防止汽油燃燒爆裂，因此鉛作為防爆劑被廣泛應(yīng)用在汽油生產(chǎn)制造中。但鉛會(huì)隨著汽車尾氣排入空氣中，經(jīng)過(guò)一定的沉淀落入土壤中，就會(huì)造成一定的鉛污染。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，在汽車或工業(yè)較為密集的地區(qū)，土壤中鉛的含量就相對(duì)很高。同時(shí)，大氣中的鉛會(huì)隨著空氣散步到更遠(yuǎn)的地方，甚至在沒有人煙的地方都能檢測(cè)到土壤鉛污染的痕跡。

1.2 城市垃圾

在當(dāng)前的城市固體垃圾中，有很多都含有大量的鉛以及其他重金屬，若將這些城市垃圾直接掩埋在土壤下面，就會(huì)造成嚴(yán)重的重金屬污染，有些重金屬很難被分解，能夠污染幾十年甚至更久，鉛就是這樣一種性質(zhì)較為穩(wěn)定的金屬污染物質(zhì)。

1.3 污水灌溉

這主要是指城市工業(yè)的廢水中含有大量的重金屬，而這些污水又直接排入了河流中，被用作農(nóng)業(yè)灌溉用水。從而使鉛在農(nóng)田中不斷沉淀，形成了土壤鉛污染，不但給自然環(huán)境造成很大影響，也不利于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的健康生長(zhǎng)。

1.4 采礦與金屬加工業(yè)

目前采礦業(yè)以及金屬加工業(yè)不斷發(fā)展，使得鉛等重金屬得到了大量的開采、提煉與應(yīng)用，主要在汽油、蓄電池、玻璃制造業(yè)、粉末冶金等行業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。另外，還在涂料、顏料、彩釉、醫(yī)藥、化裝品、化學(xué)試劑及其他含鉛制品的生產(chǎn)和使用中有著廣泛應(yīng)用，這些都是造成土壤鉛污染的主要來(lái)源。經(jīng)過(guò)相關(guān)調(diào)查顯示，在有這些工廠的周邊土壤檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)其中鉛的含量大都嚴(yán)重超標(biāo)，鉛污染問題較為嚴(yán)重。

1.5 農(nóng)藥與化肥

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所使用的農(nóng)藥和化肥也大都含有一定的鉛成分，當(dāng)這些農(nóng)藥應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，就會(huì)造成鉛在土壤中的不斷累積。例如果樹栽植中對(duì)砷酸鉛的使用就會(huì)使果園土地中不斷積累鉛含量，最終形成土壤的鉛污染。而某些化肥中鉛的含量更大，且化肥的用量較大，更是促使了土壤中鉛的含量不斷增大。

2 土壤中鉛的形態(tài)及其生物有效性

土壤鉛的生物有效性與鉛在土壤中的形態(tài)分布有關(guān)。目前，對(duì)土壤中鉛進(jìn)行形態(tài)分級(jí)大多采用Tessler方法，將土壤中的鉛分為：水溶態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)質(zhì)硫化物形態(tài)及殘?jiān)鼞B(tài)。對(duì)我國(guó)一些土壤中鉛的形態(tài)分布研究表明，土壤中殘?jiān)鼞B(tài)鉛約占總鉛的35%-75%。中國(guó)10個(gè)自然土壤中各形態(tài)含鉛量的分配都以鐵錳氧化態(tài)最高，占非殘?jiān)鼞B(tài)的40%-80%；其次是有機(jī)質(zhì)硫化物態(tài)過(guò)碳酸鹽態(tài)；交換態(tài)和水溶態(tài)最低，在對(duì)外源可溶性重金屬進(jìn)入土壤后的形態(tài)分布及其形態(tài)隨時(shí)間的轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究后，研究結(jié)果表明外源鉛進(jìn)入土壤后主要以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，有些還會(huì)存在一定碳酸鹽態(tài)積累。有些學(xué)者將土壤中的鉛分為可交換態(tài)（EXCH）、碳酸鹽態(tài)（CARB）、易還原態(tài)（EASR）、較難還原態(tài)（MODR）、有機(jī)態(tài)和硫化物（ORGS）和殘?jiān)鼞B(tài)（RESD）。并認(rèn)為低鉛污染土壤的各部分鉛含量順序?yàn)椋篟ESE>ORGS>CARB>MODR>RESD。高鉛污染土壤的各部分鉛含量順序?yàn)椋篛RGS>MODR>CARB>EASR>RESD。還有一些研究表明，植物吸收鉛的主要形態(tài)為交換態(tài)鉛（包括水溶態(tài)），碳酸鹽態(tài)鉛及鐵錳氧化物結(jié)合形態(tài)鉛在一定條件下可被植物吸收，有機(jī)質(zhì)硫化物態(tài)鉛及殘?jiān)鼞B(tài)鉛植物難以利用。鉛的生物有效態(tài)主要包括水溶態(tài)、交換態(tài)和一部分的碳酸態(tài)及鐵錳氧化物結(jié)合形態(tài)。

3 土壤鉛生物有效性的評(píng)價(jià)

在對(duì)一長(zhǎng)時(shí)間開采的鉛礦周圍土壤進(jìn)行研究后表明，土壤中鉛的總量與蘿卜葉子中鉛的含量具有很好的線性相關(guān)性，說(shuō)明在一定情況下，土壤中鉛的總量可以評(píng)估其在土壤中的生物有效性。但更多研究表明，土壤全鉛含量與作物的產(chǎn)量和含鉛量的相關(guān)性低于有效鉛。因此，闡明鉛的生物效應(yīng)、研究土壤有效鉛更有意義。而研究鉛有效性的關(guān)鍵在于鉛有效態(tài)浸提劑的選擇，目前對(duì)于這方面的研究很多，但因土壤性質(zhì)、栽培作物、提取條件等的不同而結(jié)論各異，始終沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，最初有人建議用0.1mol/L鹽酸作為通用的重金屬有效提取劑，但這對(duì)石灰性土壤不太適宜，因?yàn)樗馨押芏喾墙粨Q態(tài)的金屬也溶解下來(lái)。在對(duì)酸性土壤上比較了0.05mol/L鹽酸、0.5mol/L醋酸、2%檸檬酸和1mol/L醋酸銨的提取效果后，發(fā)現(xiàn)它們所浸提出的鉛含量均與糙米中鉛含量顯著相關(guān)，因而很難確定這些浸提劑的優(yōu)劣。而用0.5mol/L氯化鋇提取土壤中的鉛有很好的效果，我們認(rèn)為這可能是由于Ba2+半徑和Pb2+半徑相近的緣故；而比較了不同提取劑后認(rèn)為NH4Ac、CaCl2、EDTA均是棕壤、褐土潮土中鉛較好的提取劑，但NaNO3和0.1mol/LHCl僅適用于酸性土壤（棕壤）；還有相關(guān)分析表明，以0.05mg/LEDTA或5%醋酸溶液提取的鉛能較好地預(yù)測(cè)作物對(duì)鉛的吸收，其相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.89和0.83，在近幾年被許多研究者采用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，用土壤全量鉛作為國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)唯一的評(píng)價(jià)依據(jù)很難對(duì)我國(guó)不同地區(qū)的土壤鉛污染水平作出客觀的評(píng)價(jià)，而通過(guò)開展土壤鉛植物有效性評(píng)價(jià)研究，尋找到一種廣譜的土壤植物有效鉛的提取劑，用土壤鉛植物有效態(tài)含量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，將為我國(guó)鉛的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的完善提供更為切實(shí)的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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