1、本 科 畢 業 論 文院 系 化學化工學院 專 業 化學 題 目 南京市郊農田土壤植物重金屬污染現狀調查 年 級 XX級 學 號 XXXXXXXXX 學生姓名 XXX 指導教師 XX 職 稱 副教授 論文提交日期 200X年6月XX日 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232520738 摘要 PAGEREF _Toc232520738 h 1 HYPERLINK l _Toc232520739 第一章、緒論 PAGEREF _Toc232520739 h 3 HYPERLINK l _Toc232520740 1、土壤重金屬污染的來源 PAGEREF _

2、Toc232520740 h 4 HYPERLINK l _Toc232520741 2、土壤重金屬污染的特性 PAGEREF _Toc232520741 h 7 HYPERLINK l _Toc232520742 3、土壤重金屬污染的危害 PAGEREF _Toc232520742 h 9 HYPERLINK l _Toc232520743 4、本課題研究的意義及研究的內容 PAGEREF _Toc232520743 h 10 HYPERLINK l _Toc232520744 第二章、實驗內容及方法 PAGEREF _Toc232520744 h 11 HYPERLINK l _Toc23

3、2520745 1樣品采集 PAGEREF _Toc232520745 h 11 HYPERLINK l _Toc232520746 2樣品處理 PAGEREF _Toc232520746 h 11 HYPERLINK l _Toc232520747 3 實驗過程 PAGEREF _Toc232520747 h 11 HYPERLINK l _Toc232520748 第三章、實驗結果及討論 PAGEREF _Toc232520748 h 12 HYPERLINK l _Toc232520749 1 棲霞區農田蔬菜及土壤的分析結果 PAGEREF _Toc232520749 h 13 HYPE

4、RLINK l _Toc232520750 2 八卦洲地區農田蔬菜及土壤的分析結果 PAGEREF _Toc232520750 h 14 HYPERLINK l _Toc232520751 3 江心洲地區農田蔬菜及土壤的分析結果 PAGEREF _Toc232520751 h 15 HYPERLINK l _Toc232520752 4 葛塘區農田蔬菜及土壤的分析結果 PAGEREF _Toc232520752 h 16 HYPERLINK l _Toc232520753 5 各地之間的比擬 PAGEREF _Toc232520753 h 17 HYPERLINK l _Toc23252075

5、4 第四章、結論 PAGEREF _Toc232520754 h 20 HYPERLINK l _Toc232520755 參考文獻 PAGEREF _Toc232520755 h 21 HYPERLINK l _Toc232520756 致謝 PAGEREF _Toc232520756 h 24摘 要隨著工業化、城市化的開展，越來越多的污染物質被釋放到環境中。大量的重金屬嚴重污染了農田。通過大氣和土壤等途徑進入糧食、蔬菜、水果中，并在其內富集，最后通過食物鏈進入人體，對人們的健康產生潛在的危害。更為嚴重的是這種污染具有隱蔽性、長期性、不可逆性等特點。我國大多數城市近郊土壤都受到了不同程度的重

6、金屬污染，有許多地方的食物尤其是蔬菜中Cd、Cr、As、Pb 等重金屬含量超標和接近臨界值。因此，開展對菜地土壤和蔬菜重金屬污染進行深入研究尤為重要。 通過在南京市郊四個區的農田中采集植物和土壤樣品，并使用ICP-MS的方式對其進行分析。結果說明：重金屬的植物富集有明顯的種屬差異和地點差異。通常狀況下根部的重金屬含量要高于莖、葉中相應元素的含量，但Cd、Cu在個別植物如生菜中那么相反，即莖、葉中的含量要高于根部含量。棲霞區土壤的As、Pb、Zn的含量是四個地區中最高的，土壤中Cd的含量那么是江心洲最高。棲霞區的重金屬污染以As、Cd、Pb、Zn為主，江心洲的重金屬污染以Cd、Pb為主，八卦洲和

7、葛塘的重金屬污染程度不高，僅Cu、Cr略高于國家一級標準。棲霞區的土壤和植物受污染的程度最為嚴重，江心洲次之，八卦洲和葛塘的污染程度相近且是這四個地區里最輕的。關鍵字：土壤，蔬菜，重金屬污染，南京市郊AbstractWith the development of industrialization and urbanization, more and more pollutants were released into the environment. A large number of heavy metals have polluted farmland severely. Through

8、 the air and soil, the heavy metal enters into cereals, vegetables and fruits, then starts enrichment in their bodies, and finally enters into the humans body through the food chain. That would be potential to harm humans health. More serious is that this kind of pollution is hidden, long-term and i

9、rreversible. The majority of the soil of the urban outskirts in our country has been polluted by heavy metals with different degree. In many areas, the content of heavy metals such as Cd, Cr, As and Pb etc. in food especially vegetables is close to the threshold standard. This paper analyzes the sam

10、ples of vegetables and soil which were collected in four districts of the suburb of Nanjing through the method of ICP-MS. The result shows that ：Enrichment of heavy metals in plants are obvious differences between species and location. Usually, the content of heavy metals in the roots is higher than

11、 it in the above ground parts, but Cd, Cu in some plants such as lettuce is completely the opposite. The content of As, Pb and Zn of the soil from Qixia District is the highest among the four regions, and the content of Cd of the soil from Jiangxinzhou is also the highest of the four. The contaminat

12、ion of Qixia district is mainly with As, Cd, Pb and Zn, and it is mainly with Cd and Pb in Jiangxinzhou. The heavy-metal-comtamination of Baguazhou and Getang is not serious, only the content of Cu and Cr exceed the first level of national standard of quality of soil. The contamination degree of pla

13、nts and soil of Qixia district is the most serious, and followed by that of Jiangxinzhou. It is similar the contamination degree of Baguazhou and Getang, and they are both the least polluted of the four areas. Keywords: soil, vegetable, heavy metal contamination, suburb of Nanjing第一章、緒論土壤是獨立的、復雜的、能生

14、長植物的疏松地球表層，是連接各環境要素的根本樞紐，也是結合無機界和生物界的中心環節。在人類的活動中，一些改變或破壞土壤機體功能的物質進入土壤，當超過一定含量那么形成土壤污染。隨著工農業的迅速開展，各種外源污染物通過不同途徑進入土壤，最終使土壤成為大量污染物的聚集地。土壤中污染物來源廣泛，主要包括有機污染物和無機污染物兩類。有機污染物主要指石油烴污染物、有機農藥和一些持久性有機污染物等；而無機類污染物那么以重金屬污染物為主。近年來，受污染土壤面積增加的趨勢日益明顯，據粗略統計，在過去的五十年里，排放到全球環境中的鎘達2.2萬噸，銅93.9萬噸，鉛78.3萬噸，鋅135萬噸，其中有相當一局部進入土

15、壤，致使世界各國土壤受到不同程度的重金屬污染。目前，中國受重金屬污染的耕地多達2000萬公頃，每年重金屬污染的糧食多達1000萬噸。1從全國范圍來看，中國不同的區域菜地土壤重金屬含量及其分布規律各異。其中Cu、Zn 、Cd、Hg 的含量以東部地區較高，Cr、Pb 、As 的含量以中部地區較高，而西部地區菜地土壤的重金屬含量那么普遍較低2。從某個城市內部來看，城市不同功能區形成了不同的耕作方式，土壤和蔬菜的重金屬污染程度也不同。陳亞華等對南京地區不同功能區農田重金屬的含量檢測，發現分別有12%、56%、18%、58%的土壤中Pb、Cu、Zn、Cd 的含量超過國家土壤環境質量二級標準限值(GB15

16、618- 1995)。礦區周邊農田污染最為嚴重，其次為污灌地和公路沿線農田,局部農產品基地存在輕度Cd 污染，工廠周邊農田土壤污染相對較小。同樣以礦區周邊污染農田的青菜樣本重金屬含量最高3。城市重金屬污染的另一個特征就是沿交通干線兩側呈現出帶狀污染，如黃紹文等研究發現河北省定州市北城區東關村城郊公路邊菜田土壤Cu、Zn、Pb 和Cd 總量和韭菜可食局部Pb 含量總體上均隨距公路距離的增加呈降低的趨勢4。重金屬污染作為土壤污染的重要類型之一，已逐漸成為一個普遍現象。由于土壤重金屬污染具有長期性、隱蔽性和不可逆性等特點，進入土壤中的重金屬能進入食物鏈并在生物體內累積放大，使其對人類和其它生物產生極

17、大的危害，也使土壤重金屬污染逐漸成為人們關注的熱點。1、土壤重金屬污染的來源目前的109種元素中，其中83種是金屬。在所有的金屬元素中，人們定義密度大于5103kgm-3的金屬為重金屬，共有72種重金屬元素，具體指元素周期表中B，B，B-B和B族以及A-A族金屬，其中Sc，Ti，和Al除外。在環境科學中，Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等重金屬元素最受人關注。56由于土壤是地理環境的主要組成局部，土壤圈處于大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈的交界處，是聯系無機界和有機界的橋梁。土壤在地理環境中的特殊地位決定著土壤環境中化學元素含量對人和動植物的重要影響，所以定義土壤重金屬污染要和這些金

18、屬元素的環境豐度、產生來源和健康意義結合起來。如某些元素在沒有超過臨界濃度時，是動植物的正常生長和繁殖所必需的，這些元素通常被稱為“必需微量元素或“微量營養元素。但當土壤中的濃度超過其耐受水平時，就會使動植物受到危害，形成污染。環境科學中所指的土壤重金屬污染類型主要指Cd、Pb、Hg、Cr、As，還包括Cu、Zn、Ni、Mn、Fe等類型，As是類金屬，因其毒性和某些性質和重金屬相似，故通常列入重金屬類進行討論。土壤中重金屬的來源主要包括以下幾個方面：1)工業廢氣和汽車尾氣中的重金屬沉降大氣中重金屬的主要來源于工業生產和汽車尾氣排放產生的大量含有重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍

19、和公路、鐵路的兩側。大氣中大多數重金屬經自然沉降或雨淋沉降進入土壤。隨這種途徑進入土壤中的重金屬污染，主要以工礦煙囪、廢棄物中心地帶和公路鐵路為中心，向四周或兩側擴散，形成城區-城鄉結合部-農區的梯度分布格局，隨著與城市距離的增大污染程度不斷降低。城區土壤，特別是工業區土壤成了污染的集中地帶。由于工業生產排放的廢棄物成分復雜，所以隨空氣沉降和雨水淋洗進入土壤中的污染物種類也不同。常常伴有多種污染物同時存在，容易形成土壤中的復合污染。此外，城區和工業區的土壤污染還與人口密度、城市土壤利用方式、機動車密度和重工業開展程度密切相關。公路、鐵路兩側土壤中的重金屬污染，主要以Pb、Zn、Cd、Cr和Cu

20、為主，它們來自于含鉛汽油的燃燒，汽車輪胎磨損產生的含鋅粉塵等，其分布呈條帶狀，以公路和鐵路為軸向兩側逐漸減弱。隨著時間的推移，公路、鐵路兩側土壤的重金屬污染具有很強的疊加性。72)金屬采礦、冶煉等加工工業采礦、選礦和冶煉是向土壤環境中釋放重金屬的主要途徑之一。礦體中不僅含有各種具有經濟開發價值的金屬，同時也存在相當數量的不具經濟價值的元素。絕大多數礦區經常被假設干重金屬和一些伴生元素所污染。風刮起的尾砂經沉降，雨水沖洗和風化淋溶等途徑進入土壤。礦山固體垃圾從地下搬運到地表后，由于所處環境的改變，在自然條件下，易發生風化作用使大量有毒有害的重金屬元素釋放到土壤和水體中，給礦區及其周圍環境帶來嚴重

21、的污染。采礦廢石、尾礦在地表氧化、淋濾過程中釋放出大量的重金屬，垂直向下遷移至深部形成次生礦物，造成重金屬大量富集，污染下覆土壤。鉛鋅重金屬礦床中相當多的Cd、Pb、Cu、Zn進入了土壤，土壤表層含鉛往往大于1000mgkg-1。8重金屬進入土壤后，參與各種生物、物理和化學過程，并在土壤中處于動態平衡。其中和土壤重金屬減少有關的過程主要是植物對重金屬的吸收和降雨排水帶走可溶性的重金屬，后者又包括重金屬在土壤中的水平遷移和縱向遷移。這兩種過程正是土壤重金屬污染造成危害的重要途徑。同時，停用或廢棄礦山中的重金屬對土壤環境也存在潛在威脅。冶煉過程中許多金屬以細礦石顆粒、氧化物氣溶膠顆粒形式通過大氣遷

22、移、沉降進入土壤。金屬工業中隨熱處理過程產生的氣溶膠顆粒，金屬經酸性物質處理后流出的污水以及電鍍工業使用的金屬鹽溶液的排放，都容易使重金屬進入土壤。此外，電子工業因為金屬用于半導體、導線、焊料和電池原料，電鍍工業Cd、Ni、Pb、Hg、Se等、顏料和油漆工業Pb、Cr、As、Ti、Cd、Co、Zn等和塑料工業聚合體穩定劑中的Cd、Zn、Pb等一些副產品或廢棄物，以及化工工業常用一些金屬催化劑和電極等最終容易進入土壤，并造成土壤重金屬污染。93)農藥、化肥和塑料薄膜的使用施用含有Pb、Hg、Cu、As等的農藥和不合理地施用化肥，都可導致土壤中重金屬的污染。近年來有機汞農藥、含砷殺蟲劑和含銅殺菌劑

23、的使用使土壤中重金屬殘留日益嚴重，例如長期噴灑波爾多液的果園，土壤中Cu大量累積，含Cu量可達110-1500 mgkg-1，曾經施用過的含砷、鉛農藥主要有以下幾種：砷酸鈣、砷酸鉛、亞砷酸鈉、甲基胂酸二鈉和砷酸銅等。肥料中，一般過磷酸鹽含有較多的重金屬Cd、As、Zn、Pb，磷肥次之，氮肥和鉀肥含量較低，但氮肥中鉛含量較高。我國磷肥重金屬含量較高，對全國主要磷礦生產的磷肥過磷酸鈣樣品檢測，Ni平均含量16.9 mgkg-1，Zn 298 mgkg-1，Cu 31.1mgkg-1，Cr 18.4 mgkg-1，As 55 mgkg-1；Cd、Co平均含量分別為0.61 mgkg-1和2.0 mg

24、kg-110。椐估計，磷肥中平均含鎘量為7mgkg-1，給全球帶入約66萬kg鎘。農用塑料膜生產應用的熱穩定劑中含有Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成土壤污染。以添加劑形式參加到豬和家禽飼料中的砷、銅和鋅等重金屬，能隨糞便或轉化成肥料進入土壤。4)污水灌溉和污泥農用農業中農藥、化肥、污泥的使用，污水灌溉也是加劇土壤重金屬污染的途徑之一1112。污水灌溉一般指使用經過一定處理的城市污水灌溉農田、森林和草地。近年來污水灌溉已成為農業灌溉用水的重要組成局部。城市污水包括生活污水、商業污水和工業廢水。城市污水中含有許多重金屬離子，隨著污水灌溉進入土壤。中國有幾千年利用生活污水灌溉農田

25、、菜地的傳統，但真正大規模利用污水灌溉是20世紀50年代才開展起來的。統計說明，自60年代初期以來，中國污灌面積迅速擴大，尤其是天津、沈陽、哈爾濱、齊齊哈爾等北方旱作地區，普遍的重金屬污染物是Hg和Cd。受Hg污染的耕地約有3.2萬hm2，涉及15個省市的21處；被Cd污染的耕地約有1.3104hm2，涉及11個省市的25個地區13。污泥由于含有豐富的營養成分，傳統上被視為一種良好的土壤改進劑。然而，隨著工業的開展，在生活污水和工業廢水不加別離的情況下，現在的污泥，特別是工業廢水處理后的污泥，重金屬含量非常高，一些典型污泥中，Cu含量達52-11700 mgkg-1干重，Pb為15-26000

26、 mgkg-114，這樣的污泥施入土壤將會對農田土壤系統帶來不良影響。5)其它來源一些含有As、Cr、Cu的木材防腐劑被長期和廣泛使用，導致了木材廠附近土壤和地下水的污染。一些有機化學品、焦油派生物和五氯酚也被用于木材防腐，對土壤和地下水等都能造成污染。在日常生活過程中，金屬材料的腐蝕，能使附著在這些材料上的重金屬釋放最終進入土壤，并造成污染；射擊場中常伴有在子彈中的Pb、Ti、As污染。城市生活垃圾、工業廢棄物和特殊有毒有害物質等廢物處理場所，也常常伴有土壤重金屬污染的可能。煙花燃放過程中也伴隨著重金屬的釋放，容易造成土壤污染。15同一區域土壤中重金屬污染物的來源途徑可以是單一的，也可以是多

27、途徑的?？偟膩碚f：工業化程度越高的地區重金屬污染越嚴重，市區高于遠郊和農村。地表高于地下，污染區污染時間越長重金屬積累就越多，土壤重金屬污染土壤的具有很強的疊加性，熟化程度越高重金屬含量越高。圖1 土壤中重金屬循環示意圖2、土壤重金屬污染的特性土壤重金屬污染與其它類型的污染不同，在土壤環境中不同于其它污染物那樣經歷生物和物理化學降解。它所造成的污染與本身的物理化學性質密切相關，又兼備了土壤污染的其它特點：1)形態多變，價態不同毒性不同：重金屬在土壤中的賦存形態直接決定其生物有效性和遷移性。在重金屬進入土壤后，與土壤中的礦物質主要是粘土礦物和硅酸鹽礦物、有機物主要是植物生理代謝的產物，如腐植酸等

28、及微生物發生吸附、絡合和礦化作用，伴隨著能量的變化，導致重金屬元素的賦存形式的改變以及時空遷移變化。從土壤物理化學角度來看，土壤中不同形態的重金屬處于各自不同的能量狀態，它們在適當的環境條件下是可以相互轉化的，重金屬形態是決定其對生物有效性的根底16。研究說明，某一重金屬在土壤中的總量并不能真實評價其環境行為和生態效應，而重金屬在土壤中的形態含量及其比例才是決定其對環境及周圍生態系統造成影響的關鍵因素1718。如六價鉻的毒性大于三價鉻，亞砷酸鹽的毒性比砷酸鹽大60倍等。重金屬從自然態轉變為非自然態時，毒性常常增加，金屬羰基化合物常有劇毒。離子態的重金屬毒性大于絡合態，銅、鉛等重金屬的離子態毒性

29、遠大于其它形態。金屬離子產生毒性效應的濃度范圍低：一般在1-10 mgL-1，常見元素Hg、Cd、Pb、Cr、As的毒性閾值都很小。離子在遷移轉化時參與的物理化學過程多，例如參與的物理過程中有分子擴散、混合、稀釋、沉積等；化學反響有水解、沉淀、絡合、氧化復原等；膠體化學過程有吸附、解吸、絮凝等；生物過程有生物富集、生物甲基化等。2)隱蔽性和滯后性：人體感官通常能發現水體和大氣污染。而對于土壤污染，往往需要通過農作物包括糧食、蔬菜、水果或牧草以及人或動物的健康狀況才能反映出來。土壤作為一個污染受體從接觸污染物到病癥表現是一個相當長的過程，具有隱蔽性或潛伏性。土壤重金屬污染在一定時期內不表現出對環

30、境的危害性，當其含量超過土壤承受力或限度時，或土壤環境條件變化時，重金屬有可能突然活化，引起嚴重的生態危害，有“化學定時炸彈Chemical Time Bombs，簡稱CTBs的說法19。CTBs 是指化學物質在土壤中不斷積累，終于使土壤承受能力到達極限，這時假設改變影響容量控制特征capacity cont rolling properties，簡稱CCPs的環境因子，就會使原來固定在土壤中的污染物大量釋放，造成災害性的后果。例如日本富山縣神通川流域的“痛痛病發生于20世紀60年代，直到70年代才證實是當地居民長期食用含鎘廢水污染土壤所生產的“鎘米所致，重病區大米中的含鎘量達0.527 mg

31、kg-1，遠高于平安含量標準。3)不可逆性和長期性：對于大氣和水體，由于其介質的流動特性，切斷污染源之后通過稀釋和自凈作用能夠使污染不斷逆轉。土壤一旦遭到污染后那么很難恢復，重金屬對土壤的污染常常是一不可逆的過程。進入土壤中的重金屬不能被微生物降解，很難通過自然過程從土壤環境中消失或稀釋，易積累，所以一旦土壤被重金屬污染，很難恢復。它對生物體的危害和對土壤生態系統結構與功能的影響不容易恢復。某些重金屬污染的農田生態系統可能需要100-200年才得以恢復20。4)后果的嚴重性：土壤中的重金屬通過食物鏈影響動物和人體的健康。重金屬污染對人體和其它生物能夠產生致癌、致畸甚至致死的效應，同時由于隱蔽性

32、和不可逆性的特點，所以重金屬污染危害嚴重。研究說明，土壤和糧食污染與一些居民肝腫大之間存在著明顯的劑量反響關系。一些污染嚴重的土壤生產的糧食極大地威脅人類的健康。3、土壤重金屬污染的危害重金屬污染對土壤健康的損害是一個動態的過程，包括起始接觸階段、反響階段、中毒階段和恢復階段等過程。由于重金屬污染的不可逆性特點，所以恢復作用并不明顯，使重金屬很容易在土壤中積累。進入土壤中的重金屬積累到一定水平時，土壤環境質量急劇下降，其中局部生物因為重金屬的毒害作用表現出與正常環境條件下不同的生長特性，土壤和其它介質所組成的陸地生態系統中物質循環和能量流動也表現出不同的變化。重金屬累積的這個水平常常稱為臨界濃

33、度。這一臨界濃度與模擬條件下單一污染物污染的臨界濃度不同，土壤環境中溫度、濕度、pH、Eh的動態變化以及共存污染物之間的相互作用使污染物與生物之間的劑量-反響之間有所不同。重金屬進入土壤以后，對土壤健康的改變可以直接通過重金屬對土壤中生物的毒性來表現，也可以通過間接表現。有些重金屬進入土壤以后直接被生物所吸收，對生物體造成毒害，另外一些可能在土壤中經過一系列反響后形成毒性更小或更大的共存化合物。重金屬污染對土壤健康的影響不僅表現在土壤生物個體上，也表現在種群、群落和整個土壤生態系統的影響，包括生物體病變、減產、死亡和遺傳變異、種群數量減少和群落異常等。重金屬污染對土壤生態系統產生的效應往往是一

34、個綜合的過程。一方面，污染生態效應不僅僅表達在某一層級水平的單一方面，而是同時表達在幾個方面，即污染脅迫造成生態系統組成的變化，也帶來生態系統結構和功能上的變化，還有對生物個體的生理變化甚至個體毒害乃至誘發基因突變。另一方面，單一污染物對生態系統的效應在較少，生態系統分室內和分室間污染物的作用往往是多種污染伴隨的復合污染現象。近年來，隨著分子毒理學的開展，人們已經開始從分子水平研究污染物的毒理效應和機制，例如鎘能引起DNA單鏈斷裂，造成DNA損傷，損害DNA修復系統，并有DNA堿基修飾產物8-羥基脫氧鳥苷8-OHdG的生成，這種產物的形成與腫瘤發生相關。許多污染物如鉻、錳、鎘、汞等在一定條件下

35、會引起基因的非正常表達，造成細胞凋亡和DNA損傷。另外，受重金屬污染的農作物植株處于重金屬脅迫環境之中將產生不同程度，與溫度、水分、鹽堿脅迫等逆境相似的傷害，主要影響在其生長發育方面，常表現為光合速率下降、同化物形成減少、葉綠體受傷、呼吸速率也發生變化、有關光合和呼吸的酶失活或變性、合成酶作用下降、水解酶活性增強等21，并能引起植物體內一系列生理生化指標的變化如細胞膜透性增大、保護酶活性變化等。與其它逆境不同，大局部重金屬能與植物體內的酶進行鰲合，破壞許多酶的活性，從而其生理生化的變化更為錯綜復雜。重金屬在土壤植物系統中的遷移間接影響到作物的產量和質量。研究說明當福超過一定濃度后，對葉綠素有破

36、壞作用并促進抗壞血酸分解，使游離脯氨酸積累，抑制硝酸復原酶活性。22另外，錫能減少根系對水分和養分的吸收23，也可抑制根系對氮的固定。王小驪等24報道認為受重金屬污染的農作物，不僅衛生品質下降，食用、儲藏和加工等其它品質也可能會受到一定的影響，從而不能滿足深加工的要求。4、本課題研究的意義及研究的內容土壤是人類賴以生存的自然環境和農業生產的重要資源。開展無公害農業，保障生態和食品平安,已經成為我國可持續開展的重要戰略目標之一。隨著我國工農業生產的迅猛開展，農田土壤和主要農產品重金屬污染問題已引起普遍關注。近年來，由于現代工業和城市的迅速開展，周邊環境對蔬菜生產的威脅也越來越大，使蔬菜的重金屬污

37、染問題日益突出。蔬菜的重金屬污染通過食物鏈傳遞可能對人類身心健康產生潛在危害，因而近年來城郊蔬菜地和蔬菜重金屬污染受到廣泛的關注。已有研究說明,南京城市土壤重金屬污染較為嚴重 25-29 ,城郊零散菜地土壤和蔬菜也存在不同程度的重金屬污染30-33。本文側重對長江中南京市內的兩個洲江心洲和八卦洲，以及江南和江北的化工園區大廠的葛塘和棲霞的棲霞山附近作為研究對象，調查研究農田土壤和蔬菜重金屬污染現狀，其結果將有助于了解南京地區城市化和工業對農田土壤及蔬菜重金屬污染影響，為合理的農業生產和污染土壤的修復提供依據。已有研究說明，南京城市土壤重金屬污染較為嚴重，城郊零散菜地土壤和蔬菜也存在不同程度的重

38、金屬污染。本文側重對南京市郊范圍內幾個典型功能區的農田土壤和蔬菜重金屬污染進行調查研究，其結果將有助于了解南京地區農田土壤及蔬菜重金屬污染現狀，為合理的農業生產和污染土壤的修復提供依據。第二章、實驗內容及方法1樣品采集200X年3-4月間，在南京市郊的棲霞山、八卦洲、江心洲和葛塘四個地區農田，于當地大量種植或是平時常見的蔬菜中，取處于生長期的作為樣品，盡量保證同一種蔬菜有數個樣本，同時在每株植物樣品的采集點處收集表層土樣400g左右，每個地區采10-13個樣。2樣品處理1)將植物和土壤別離后，把采集的土壤樣品置于實驗室自然風干，植物樣品先用自來水沖洗干凈后再用純水沖洗，放在80的烘箱中烘干。2

39、)土壤樣品風干后，先剔除石塊并盡量去掉植物殘體，粗略粉碎后再取40-50g經用研缽研磨或研磨機粉碎處理后過篩，置于樣品袋中備用。植物樣品那么在烘干后分為根和莖葉兩局部，分別在研磨機中粉碎，置于樣品袋中備用。3 實驗過程1)稱取0.200 g土壤準至0.001 g，參加2 mL 王水，在通風櫥中加熱消解，待加熱近干后轉移至離心管中，并用7%的HNO3稀釋至10 mL。2)每份植物稱取0.100 g根和0.200 g葉準至0.001 g，參加4 mL 濃HNO3，靜置過夜，第二天先參加1 mL H2O2，在通風櫥中加熱至80進行消解，2至3小時后再加1 mL H2O2，繼續在通風櫥中加熱至120，

40、待蒸發近干后轉移至離心管中，并用7%的HNO3稀釋至10 mL。3)將植物及土壤樣品通過ICP-MS和ICP-OES的方式分析，并用計算機處理結果數據。第三章、實驗結果及討論根據?土壤環境質量標準?GB 15618-1995、?食品中污染物限量?GB 2762-2005、?食品中銅限量衛生標準?GB 1519994、? 食品中鋅限量衛生標準? GB 13106-91，將相關規定列表如下：表1?土壤環境質量標準?中相關規定級別工程一級二級三級土壤pH值自然背景7.56.5As旱地 1540302540Cd 0.20.30.30.61Cr旱地 90150200250300Cu農田等35501001

41、00400Ni 40405060200Pb 35250300350500Zn 100200250300500表2?食品中污染物限量?等標準中相關規定元素限量/ppm估算后限量/ppmAs 0.050.5Cd 根莖類除芹菜0.11Cd葉類和芹菜0.22Cr 0.55Cu 1010Pb 0.33Zn 2020表2中，除Cu、Zn的對應樣品應為干重，其余均為濕重。而實驗中所測樣品均為干重，考慮到植物濕重中的85%-95%為水，因此粗略估算干重為濕重的10%。1 棲霞區農田蔬菜及土壤的分析結果棲霞區農田的蔬菜樣品共采集13份，其分析結果如表3所示表3、棲霞區農田蔬菜的分析結果樣品名稱分析元素單位：pp

42、mAsCdCrCuNiPbZn蘿卜莖葉0.483.161.8510.183.295.19208.8根0.711.193.617.754.087.59114.5韮菜莖葉1.953.633.2517.074.8412.47153.0根18.492.0348.442.0432.7146.93205.1油菜莖葉0.651.321.645.992.215.7980.4根4.901.034.919.194.3237.2474.0蔥莖葉0.531.142.483.951.585.4441.0根3.261.11.977.3.02.1810.8536.7茼蒿莖葉1.334.481.8417.255.5612.1

43、6257.0根9.147.9116.6925.7613.8103.88342.6芹菜莖葉1.081.052.709.791.797.2382.4根9.072.044.7018.063.7730.0585.8蒜莖葉0.510.751.533.921.324.6651.6根2.342.103.0213.366.0512.39168.1平均值莖葉0.93 2.22 2.18 9.74 2.94 7.56 124.89 根6.84 2.49 11.90 17.64 9.56 49.85 146.69 標準偏差莖葉0.55 1.50 0.64 5.65 1.68 3.34 83.14 根6.06 2.4

44、4 16.84 12.62 10.89 54.17 103.58 棲霞區農田土壤的分析結果如表4所示表4棲霞區農田土壤的分析結果分析元素單位：ppmAsCdCrCuNiPbZn含量平均值39.580.9534.6155.3729.34413.34246.29標準偏差3.06 0.42 3.79 3.14 1.37 4.81 53.13 通過表3、表4與表1、表2之間的比擬我們可以發現，棲霞區農田土壤受污染的程度很嚴重，尤其是As、Cd、Pb等毒性較大的元素的含量很高，應為棲霞山鉛鋅銀礦所致。而植物中，絕大多數樣品中的As、Cd、Pb、Zn均超標，僅Cr、Cu的情況稍好。從表3中我們可以看出，在

45、棲霞區的植物樣品中，韮菜和茼蒿中的As、Pb含量遠較其它蔬菜為高，而芹菜雖不及前兩者，但也明顯高于其余樣品，這充分說明這三種蔬菜有富集土壤中重金屬的作用。同時，在同一種植物中，根部的重金屬元素含量大多也要高于莖、葉中相應元素的含量，應是根在土壤之中，受土壤影響遠大于莖、葉所受影響，但有些元素在局部植物中是莖、葉濃度接近甚至高于根部濃度，這一點在蘿卜和韮菜中表達得尤為明顯。2 八卦洲地區農田蔬菜及土壤的分析結果八卦洲地區農田共有13份蔬菜樣品，其分析結果如表5所示表5 八卦洲地區農田蔬菜的分析結果樣品名稱分析元素單位：ppmAsCdCrCuNiPbZn蒜莖葉0.13 0.29 2.25 7.25

46、 1.15 1.89 19.50 根0.70 0.55 3.83 10.62 2.78 4.06 26.40 韮菜莖葉0.24 0.23 3.43 8.30 11.62 2.26 25.10 根1.30 0.39 10.24 10.57 5.33 7.73 31.40 茼蒿莖葉0.45 1.44 3.15 18.36 5.24 4.76 43.20 根ND0.80 1.35 9.71 2.40 2.42 13.70 菠菜莖葉0.23 1.00 3.41 7.56 3.56 4.16 32.70 根0.26 1.23 4.37 7.83 2.24 4.48 34.60 蔥莖葉0.00 0.21

47、1.33 2.46 1.76 2.72 9.20 根0.68 0.53 3.94 15.83 4.46 4.68 27.80 芹菜莖葉0.36 0.47 3.00 10.20 1.68 5.14 37.90 根3.16 0.37 15.62 13.76 5.48 14.60 29.20 油菜莖葉0.55 0.57 3.18 5.13 6.74 5.99 27.40 根0.83 0.50 4.97 5.98 8.40 5.12 21.40 蘆蒿莖葉0.42 1.17 4.98 15.56 8.32 4.25 34.30 根1.42 0.64 6.76 11.80 5.34 5.25 19.50

48、平均值莖葉0.30 0.67 3.09 9.35 5.01 3.90 28.66 根1.19 0.63 6.39 10.76 4.55 6.04 25.50 標準偏差莖葉0.18 0.47 1.04 5.27 3.71 1.46 10.83 根0.95 0.28 4.54 3.13 2.07 3.76 6.86 八卦洲地區農田土壤的分析結果如表6所示表6八卦洲地區農田土壤的分析結果分析元素單位：ppmAsCdCrCuNiPbZn含量平均值7.740.2743.5036.8738.9022.17111.16標準偏差6.55 0.04 3.38 2.03 2.15 3.62 12.50 通過表5、

49、表6與表1、表2之間的比擬我們可以發現，八卦洲地區農田土壤受污染的程度較輕，土壤質量較好，接近國家一級標準。 植物中重金屬含量Cu、Zn半數左右的樣品超標，Pb、Cd有局部樣品超標，但整體仍然較好。通過在此地區的樣品間的比擬可以得知，茼蒿、芹菜、油菜、蘆蒿有明顯的富集重金屬的作用，在土壤的重金屬含量接近國家一級標準之際仍能富集較多重金屬。3 江心洲地區農田蔬菜及土壤的分析結果江心洲地區共采了13份蔬菜樣品，其分析結果如表7、表8所示。表7 江心洲地區農田蔬菜的分析結果樣品名稱分析元素單位：ppmAsCdCrCuNiPbZn生菜莖葉0.151.102.9914.032.085.6449.00根2

50、.660.8314.1218.9510.618.9356.00茼蒿莖葉0.030.350.8911.631.884.7238.00根1.500.249.3611.225.545.5528.50菠菜莖葉0.152.282.3211.3817.115.5981.80根0.281.122.886.534.534.5044.60白菜莖葉0.100.671.845.811.176.0531.50根0.290.543.116.301.432.9919.30韮菜莖葉0.200.242.696.752.375.6518.60根0.680.218.9410.643.075.7619.50菊花腦莖葉0.331.0

51、92.7016.161.408.0033.60根0.501.234.1936.774.793.8345.80蔥莖葉0.020.320.885.320.905.7523.80根0.220.562.9519.022.681.6827.10平均值莖葉0.140.862.0410.153.845.9139.47根0.880.686.5115.634.664.7534.40標準偏差莖葉0.110.720.874.255.871.0121.07根0.900.404.3710.672.972.3314.37八卦洲地區農田土壤的分析結果如表6所示表8江心洲地區農田土壤的分析結果分析元素單位：ppmAsCdCr

52、CuNiPbZn含量平均值4.53 5.89 31.32 34.77 41.75 131.03 94.24 標準偏差1.27 0.24 2.27 3.51 6.65 13.90 12.47 通過表7、表8與表1、表2之間的比擬我們可以發現，江心洲土壤雖大局部重金屬含量到達國家一級或二級標準，但其Cd的含量甚高，遠遠超出三級標準的限量，由于其地理位置的特殊性，疑心原因為疑心為沿江工廠排放的污水污染了江水，進而污染了江心洲的土壤，同時，江心洲土壤Pb含量可能也是因為此原因，使得其雖不及棲霞土壤的含量但仍然偏高。而植物中的重金屬含量那么明顯偏高，尤其是Cu、Pb、Zn的含量大局部超標。此地區植物樣品

53、之間的相互比擬說明，生菜、茼蒿、菠菜和菊花腦中重金屬含量要高于其它作物。4 葛塘區農田蔬菜及土壤的分析結果葛塘區共采了10份蔬菜樣品，其分析結果如表9所示。表9 葛塘區農田蔬菜的分析結果樣品名稱分析元素單位：ppmAsCdCrCuNiPbZn韮菜莖葉0.27 0.81 2.83 14.92 6.41 1.51 64.20 根2.79 0.40 18.61 20.95 16.24 7.49 78.80 蔥莖葉0.16 0.29 2.10 7.60 2.10 1.37 29.20 根1.98 0.44 10.01 22.84 9.43 5.16 52.30 油菜莖葉0.30 0.59 3.07 1

54、0.95 3.31 1.94 49.40 根2.16 0.48 10.64 19.76 10.18 9.60 75.70 生菜莖葉0.38 0.56 4.48 13.27 5.07 2.66 71.10 根1.99 0.35 8.55 20.81 14.51 8.20 80.80 平均值莖葉0.28 0.56 3.12 11.69 4.22 1.87 53.48 根2.23 0.42 11.95 21.09 12.59 7.61 71.90 標準偏差莖葉0.09 0.21 1.00 3.17 1.90 0.58 18.54 根0.38 0.06 4.52 1.28 3.31 1.86 13.2

55、3 葛塘地區農田土壤的分析結果如表6所示表10葛塘區農田土壤的分析結果分析元素單位：ppmAsCdCrCuNiPbZn含量平均值9.69ND36.0543.4131.0722.15103.85標準偏差3.583.494.093.502.419.86注：ND=Not Detected通過表9、表10與表1、表2之間的比擬我們可以發現，葛塘地區的土壤中重金屬含量較低，土壤質量較好，當地植物大多莖、葉不超標而根部超標，考慮到所采集樣本的根部均不食用，因此根部超標影響不大。但所有樣品中的Zn均出乎意料地偏高，高的甚至可以到達四倍左右，可能為附近工廠排污所致。由于本地區植物樣品的種類較少，相互之間比擬的

56、意義不如前三者大，但仍可看出除蔥之外的三種作物均可富集土壤中重金屬。5 各地之間的比擬5.1由每個地區植物樣品的分析結果可知，受污染最為嚴重的是棲霞區的植物，幾乎每種樣品中As、Cd、Pb三種毒性較大的元素的含量都超標；江心洲次之，但Cd的含量相比其它元素亦超標太多；八卦洲和葛塘土壤環境相似，總體上看各個樣品中各種元素的含量大局部可以達標，但葛塘的樣品中Zn的含量超乎尋常地高。由于韮菜同時存在于四個地區的樣品中，因此以韮菜為例做地區之間的比擬，如表11所示表11 韮菜的分析結果樣品名稱分析元素單位：ppmAsCdCrCuNiPbZn韮菜棲霞區莖葉1.953.633.2517.074.8412.

57、47153.00根18.492.0348.4042.0432.70146.93205.10韮菜八卦洲莖葉0.240.233.438.3011.622.2625.10根1.300.3910.2410.575.337.7331.40韮菜(江心洲)莖葉0.200.242.696.752.375.6518.60根0.680.218.9410.643.075.7619.50韮菜葛塘莖葉0.270.812.8314.926.411.5164.20根2.790.4018.6120.9516.247.4978.80從表中可以看出，棲霞區韮菜受污染程度最為嚴重，除Cr之外的所有元素都超標數倍；而江心洲土壤含Cd

58、量高的特征沒有表達出來，反倒是土壤質量較江心洲好的葛塘地區的Cd含量較高；同時葛塘地區的Zn含量也很高，Cu、Cr根部也是如此，與土壤含量所能得出的結論相反。同樣的土壤中，韮菜、茼蒿、生菜等作物中大局部重金屬的含量要高于其它蔬菜，尤其是Pb、As等毒性較大的元素，可能是不同植物種屬對不同元素的富集程度有所差異，但不同地區的數據未必都能得出此結論，考慮到采樣的不均一性，尤其是同一種植物的不同樣品的采集地通常相距較遠，可能為同一地區不同地帶土壤的構成不同所致，例如道路兩側土壤和遠離道路的土壤中Pb的含量相差很大。而在同一種植物中，根部的重金屬含量大多也要高于莖、葉中相應元素的含量，應是根在土壤之中

59、，受土壤影響遠大于莖、葉所受影響，而有些元素在某些植物中表現出特異性，即莖、葉濃度明顯高于根部濃度。此現象可能來自于大氣污染。5.2 各地區的土壤構成也有明顯不同，如表12所示由表11可知，四個地區中Cr、Cu、Ni這三種元素在土壤中的含量比擬接近，并無過大差異。而其它元素那么相差甚遠，棲霞區的土壤由于棲霞山有鉛鋅銀礦的原因，導致其土壤中As、Pb、Zn的含量要遠超其它地區的土壤，而其余元素的含量那么與另外三地區土壤中含量相差不多；但Cd在江心洲土壤中的含量也要遠超其它地區，高出一個數量級，可能為當地污水處理廠及污泥農用所致，同時，江心洲土壤Pb含量可能也是此原因，使得其雖不及棲霞土壤的含量，

60、但仍高出八卦洲和葛塘許多。表12各地土壤分析結果僅限平均值地區分析元素及含量平均值單位：ppmAsCdCrCuNiPbZn棲霞39.580.9534.6155.3729.34413.34246.29八卦洲7.740.2743.536.8738.922.17111.16江心洲4.535.8931.3234.7741.75131.0394.24葛塘9.69ND36.0543.4131.0722.15103.85根據?中華人民共和國國家標準土壤環境質量標準?GB 15618-1995中的相關規定見表1，棲霞區土壤質量在這四個地區中為最差，尤其是As、Cd、Pb的含量只比三級標準稍低一些；八卦洲的土壤