土壤中Cd/Pb的动力学和热力学耦合模型研究文献综述

 2022-11-29 16:30:46

文 献 综 述

1土壤中重金属污染的来源

当今世界都面临着严重的土壤重金属污染问题。而在我国,由于工、农业的快速发展以及人们对土壤环境危害的认识不足,致使大量重金属物质未经处理直接排放进入到环境中,从而使得我国的土壤重金属污染问题尤为突出。2014 年公布的《全国土壤污染状况调查公报》结果显示[1],中国土壤污染物总的超标率为16.1%,其中以无机污染类型为主,主要为重金属污染,而其中Cd、Pb含量分别为7.0%、1.5%,是两种较为主要的污染物。

土壤中重金属的来源主要分为以下几类:(1)污水灌溉:由于当前水资源的严重短缺,因此许多地区都使用污水对农田进行灌溉。污水主要来源于生活污水、工业污水、以及城市混合污水等,而生活污水因其重金属含量相对较少而成为主要的来源。然而即便是生活污水,其中也不可避免地会存在一些重金属物质,在使用其进行农田灌溉之后,其中的重金属会被土壤所吸附转化,从而使得长期积累后土壤中重金属含量明显偏高[2]。(2)大气沉降:大气沉降是指大气中的污染物通过某些途径沉降至地面或水体的过程。在化石燃料燃烧、金属矿物冶炼及交通运输过程中通常会产生大量的含重金属的粉尘及废气,经过降雨等过程这些污染物中的重金属会进入到土壤中并被土壤所截留[2,3]。(3)农药化肥等的大量使用:在农业生产过程中,为了尽可能地提高农作物的产量,农药和化肥被大量使用。而在这些物质中通常或多或少地含有重金属物质,如Pb、Cd等。经过长时间的积累后,耕地中的重金属含量显著偏高[4]。(4)随固体废弃物进入土壤中:在固体废弃物与土壤的长期接触过程中,由于日晒、雨淋等因素的作用,固体废弃物中的重金属极易随雨水浸出并进入土壤中,最终在土壤及地下水体中沉积[2]

2土壤中重污染的危害

与其他有机物污染物不同,重金属在进入环境中后不会被微生物、植物等降解,其会在食物链中不断积累。其危害主要包括以下几个方面:

(1)对植物产生危害:重金属在被植物大量吸收后会对植物产生一定的毒害作用,其会影响植物中酶的活性,从而引起其根、茎、叶的生长特征的变化[5]。当重金属浓度过高时,会对植物吸收和运输Ca、Mg及其他矿物质产生影响,从而影响植物的生长甚至造成植物死亡。

(2)对人体健康造成严重危害:土壤中的重金属不易降解,其被植物、微生物吸收转化后通过食物链最终会进入到人体当中。除此之外,空气中还有的重金属物质也会通过呼吸进入到人体当中。当重金属在人体中积累超过一定量之后,会对人体健康造成巨大危害。如过量的Cd会引发身体一系列的病变,最终可能会导致人体骨密度降低,使得人们易于发生骨折[6]

(3)对土壤动物的危害:孙贤斌等[7]研究发现重金属对土壤动物都造成了不同程度的危害。在受重金属污染的土壤中,土壤动物群落的均匀性指数、多样性指数都呈现下降的趋势。特别是对于蚯蚓、线虫等无脊椎动物,土壤重金属含量对其丰富度、群体构成和生物数量都表现出较为明显的影响。

(4)对土壤微生物的危害:有研究发现土壤中重金属含量的变化会对土壤中微生物的种类及数量产生影响。随着土壤中重金属的含量增加,土壤中活性细菌的数量呈现下降的趋势,其可能是由于重金属会对微生物的酶的有效性造成影响,从而造成微生物死亡[6]

(5)对水体环境的危害:重金属在进入土壤环境中后易在土壤与地下水体中发生吸附-解吸、沉淀-溶解等多种迁移转化过程,因此随着土壤中重金属的含量的增加,水体环境也会不可避免地受到重金属的污染。重金属在进入水体环境中后,其可通过饮用水直接进入水体中,其亦可被鱼类所吸收并最终在人体中富集[5]

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