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關鍵詞：線蟲；重金屬；群落結構；指示生物
中圖分類號：X825
文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12001203
1引言
隨著金屬及化工行業快速發展，農藥及化肥的廣泛使用，土壤重金屬污染日趨嚴峻[1]。重金屬易通過食物鏈在動植物和人體內富集，對環境和人體健康構成威脅。同時，重金屬會直接影響土壤動植物的生長，進而影響土壤物質循環和能量轉化[2]。對土壤生態毒理診斷過去更多是利用土壤基礎呼吸強度及酶活性、微生物數量和種群、大中型土壤動物、蚯蚓等指標[3]，但由于不同地區的土壤類型各異、土地利用方式不同，且污染物種類和污染程度不同，現有的理化和生物指標在反映重金屬污染方面存在著片面性和不確定性。因此，準確、全面評價土壤質量還需要不斷完善評價指標。
土壤動物群落是土壤的重要組成部分，也是食物網穩定的關鍵因素，同時，作為土壤質量的潛在指示者，其重要性得到越來越多的關注[4，5]。其中，土壤線蟲作為土壤動物的一部分，是生態系統重要的分解者，也是食物網流通的關鍵環節。線蟲以多種方式改變著土壤的理化性質和生物學特性[6]，而土壤健康狀況與線蟲的數量和群落多樣性直接相關。土壤線蟲通過共生、競爭或捕食等方式相互依存，構成土壤群落的動態平衡，一旦土壤環境發生改變，線蟲作為敏感的指示動物會快速響應，并導致其它級聯反應，甚至破壞動物種群間的平衡，降低其土壤功能而影響整個土壤生態系統穩定性[7]。因此，利用土壤線蟲作為土壤重金屬污染的指示生物具有重要的理論和現實意義。
2線蟲在土壤生態系統中的作用
2.1土壤線蟲的分類
線蟲主要棲息在土壤毛細管水中，按其取食習性和食道特征可分為四個主要類群[8]：植食線蟲（Plant feeders）、食細菌線蟲（Bacterial feeders）、食真菌線蟲（Fungal feeders）和捕食/雜食線蟲（Omnivorous & Carnivorous）。植食線蟲主要取食植物根系，可直接或間接地影響菌根、根瘤的形成和固氮等作用；食細菌類線蟲主要取食細菌，可指示細菌活性，對土壤氮素礦化的貢獻為8%[3]；食真菌類線蟲以多種真菌為食，與真菌的相互作用可促進土壤氮素礦化[9]。食細菌線蟲和食真菌線蟲共稱為食微線蟲，是初級分解過程中最為豐富多樣的消費者。食微線蟲可通過取食細菌、真菌等微小生物，影響微生物的生長和新陳代謝活動，改變微生物群落結構，從而調節有機物的分解速度與養分的周轉速率[10]；捕食/雜食類線蟲主要以線蟲、線蟲卵和原生動物為食，對調控土壤植物寄生線蟲的數量和中小動物的危害有一定的積極作用[11]。食細菌線蟲、食真菌線蟲和捕食/雜食線蟲統稱為自由生活線蟲，這類線蟲能夠促進土壤有機質分解，增強營養物質的礦化，提高土壤肥力，改善土壤理化形狀、疏松土壤。
2.2土壤線蟲在土壤食物網中的功能
土壤線蟲在食物網中占據多級生態位，對于維持土壤生態系統的穩定、促進物質循環和能量流動具有重要意義[12]。線蟲可以通過代謝活動改善土壤微環境，例如，促進有機質的分解和改善周圍土壤的理化性質及生物學特性，改變土壤孔隙空間和團聚體大小，提高微域的穩定性，對整個土壤生物體系起到功能性的調控作用，有效提高養分利用率。其中，食微線蟲還可以通過取食細菌和真菌影響微生物群落的組成，增加微生物活性，促進養分流通[13]，進而促進土壤中碳、氮的周轉。有些食微線蟲還可以通過調控土壤細菌和真菌群落達到抑制病害的目的[14]；Fu等[10]研究認為線蟲能夠攜帶并傳播土壤微生物，調節有機復合物轉化為無機物的比例；Neher[15]認為線蟲排泄物可貢獻土壤中19%的可溶性氮。
3土壤線蟲作為環境指示生物的優勢
線蟲是農田土壤中多樣性最為豐富的土壤動物[4， 16]，與其它土壤生物相比，線蟲作為土壤生態系統健康狀況的指示生物有以下幾方面優勢：①線蟲是土壤的優勢生物類群，在所有農田土壤中普遍存在，無論土壤健康或污染，均有線蟲的分布，且不同種線蟲可以反映土壤環境的細微變化[17]；②線蟲從土壤中分離方法相對簡單，且分離方法成熟、分離效率高；③其科、屬鑒定相比其它土壤動物而言更為簡單，且其科、屬水平的群落結構分析可用于土壤健康狀況的評估[18]；④線蟲是典型的水膜動物，與土壤環境直接接觸且移動速度慢，可反映小尺度土壤微域的變化；⑤世代周期短，一般為數天或幾個月，可在短時間內對環境變化作出響應[9]；⑥形態特征與趨勢特性相對應，食性豐富多樣，在土壤食物網中扮演重要角色，其營養類群結構的變化與土壤生態系統過程聯系緊密[5， 19]。因此，線蟲作為土壤健康指示生物受到廣泛關注，并在農田、草地、森林等生態系統中得到應用。
目前關于線蟲指示生態毒理學的研究，包括利用單一模式線蟲秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans， C. elegans）和線蟲群落展開。C. elegans作為線蟲的代表，是生態毒理學室內實驗和現場研究中應用較多的線蟲種類[20]。2002年，美國材料與試驗協會標準（American Society for Testing and Materials， ASTM）頒布了將C. elegans用于土壤毒性評價的標準化指南，表明利用單一線蟲進行標準化毒性測試以評估環境污染物的影響已得到初步肯定[21]。同時，線蟲群落作為土壤食物網的一部分，占據多個營養級，更能反映土壤生物群落數量、組成及多樣性的變化，對指示土壤環境污染更具優勢[17， 19， 22]。將線蟲劃分為不同的營養類群并計算相關群落指數，可直接反映土壤食物網結構的變化及土壤健康狀態。自20世紀80年代起，線蟲群落組成結構就被作為指示生態系統變化的生物指標，最常用的線蟲群落指標包括：線蟲群落總數、各營養類群數量、富集指數（EI）、結指數（SI）、成熟度指數（MI）、多樣性指數（H’）、線蟲通路比值等（NCR）[3]。
4.1模式線蟲C .elegans對土壤重金屬污染的指示作用
C. elegans使生命科學及毒理學等領域許多復雜問題得以簡化[23]。與其它模式生物相比，C. elegans具有易于培養、繁殖速度快、試驗周期短的優點。目前，C. elegans對重金屬污染具有一定的指示作用，主要集中于對種群繁殖和死亡的影響，包括致死率（Lethality）、最長壽命（Maximum lifespan）、半數致死天數（Mean lifespan）、細胞凋亡（Apoptosis）、個體發育（Development）和生殖（Reproduction）等指標，其中，致死率已成功用于評估重金屬的急性毒性和致死效應[24]。楊慧敏等[25]對多代篩選的耐銅型C. elegans進行了生物學指標的研究，以期闡明銅（Cu）對C. elegans長期作用的毒性效應。結果表明耐銅型與野生型C. elegans相比，其壽命縮短、衰老提前、個體發育受到抑制，且出現繁殖率降低、生殖能力減弱、運動行為存在障礙等一系列生理變化。王大勇等[26]利用C. elegans對鉻（Cr）暴露導致的多重毒性及其在世代間的可傳遞性進行了研究，發現Cr能夠導致線蟲出現多種表型和行為缺陷，低濃度Cr暴露可影響線蟲發育、生殖與壽命，而高濃度Cr暴露會影響運動行為與行為可塑性。
4.2線蟲群落對土壤重金屬污染的指示作用
根據線蟲不同的生活史策略，可將線蟲劃分為不同c-p（colonizer persister）類群：k策略者體型較大，可適應穩定的環境；而r策略者能夠快速增長，可適應多變的環境[27]。Shao等認為線蟲c-p類群能反映環境壓力，c-p較高的類群能很好地指示重金屬污染[28]。為研究土壤線蟲群落結構對電子垃圾污染區重金屬的響應，王贏利等[29]采集了8塊稻田的土壤樣品，結果顯示，土壤線蟲c-p2類群的比例隨著重金屬污染程度的增加而增加，而c-p3類群與之相反，認為線蟲群落數量和結構可作為評價電子垃圾重金屬污染的生物指標。Nagy等[30]利用石灰質的農田黑鈣土壤，研究了鎘、鉻、銅、硒和鋅污染對土壤線蟲的長期影響，發現當重金屬污染物濃度達到90和270 mg/kg時，線蟲密度顯著減少。白義等[31]發現重金屬嚴重污染區土壤動物的數量和類群數量稀少，而輕度污染區土壤動物的密度大、群落多樣性高，稀有類群大量出現。表明土壤線蟲多樣性構成能夠準確響應重金屬污染，同時對污染物濃度有一定的指示作用。
4.3群落生態指標對土壤重金屬污染的指示作用
土壤線蟲的富集指數（Enrichment Index， EI）和結構指數（Structure Index， SI）可直觀反映土壤線蟲與土壤肥力的關系以及環境干擾程度[20]。EI主要用于評估食物網對可利用資源的響應，SI可以指示土壤在受到干擾及恢復過程中食物網結構的變化[32]。土壤線蟲的成熟度指數（Maturity Index， MI）是土壤重金屬污染的有效指標，隨著土壤受干擾程度的增加而降低[8]。線蟲通路比值（Nematode Channel Ratio， NCR）為食細菌線蟲與食微線蟲數量之比，可用于指示土壤有機質的分解途徑，NCR值為0表示土壤有機質分解完全依靠真菌分解途徑；若值為1，則完全依靠細菌分解途徑[17]。香農-威納爾多樣性指數（Shannon-Wiener index， H’）可響應環境變動，能為土壤受擾動提供有效的關鍵信息。Gyedu-Ababio等[33]研究發現，線蟲豐度、H’和群落結構可響應重金屬金屬污染（Zn、Cu、Pb、Fe）。華建峰等[34]對礦區不同砷（As）污染程度土壤線蟲群落結構特征進行了研究，發現低濃度As和中濃度As土壤的自由生活線蟲成熟度指數（IM）顯著高于高濃度As土壤，但植物寄生線蟲成熟度指數（IPP）和IPP/IM比值則表現出相反的趨勢，認為高As土壤的食物網受到As污染的干擾較大，群落環境質量較差。Nagy等[31]認為硒還會使線蟲在屬水平上的H’降低，SI隨土壤中重金屬濃度的升高而降低；研究還指出，MI和SI的同步使用是應用線蟲群落指示土壤重金屬污染的值得推廣的方法。
5結論和展望
綜上所述，線蟲作為指示生物具有生命周期短、分離、計數和鑒定簡單等優點，對環境質量及重金屬污染狀況具有重要的指示作用。自20世紀后期，越來越多的研究開始使用線蟲群落組成結構作為陸地生態系統環境變化的生物指標，且隨著多種群落指數和方法的不斷更新，這些方法在反映土壤環境受擾動和外界因素影響方面起到重要作用。然而，不同地區由于其土壤結構、污染物類型以及當地土壤線蟲的特殊習性不同，現有的指標仍存在片面性，其指示作用也具有一定局限性。因此，綜合模式線蟲以及線蟲群落結構的各項指標共同指示土壤健康狀況，同時建立和完善新方法是一項亟待解決的任務。進一步開發和深入研究線蟲的生物指示作用，用于土壤污染的檢測，使之成為環境生態毒理診斷中最為有效的檢測方法之一。
2017年6月綠色科技第12期
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Advances in Biological Instructions of Nematode on Soil Heavy Metal Pollution
Qi Lin1， Han Chenghui1， Song Xiuchao2， Zhang Ruimin1， Guan Ying1
（1.School of Environment and Ecology， Jiangsu Vocational College of Cities， Nanjing 210019， China；
2.Institute of Agricultural Resources and Environment， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China）
關鍵詞：土壤；重金屬；白菜種子；發芽
引言
目前，主要有3種實驗方法可以運用到高等植物毒理試驗之中，這三種方法分別為，種子發芽試驗、根生長實驗以及早期植物幼苗生長實驗。在最早的階段，這些試驗方法主要的用途是用于對純化學品的毒性進行檢驗，隨著生態環境污染的惡化，以及對土壤污染生態毒理學評價需求的增加，這三種試驗方法已經運用到了廢物傾倒點和土壤的生態污染現場等地方。
文章選擇在我國最為常見的四種土壤（紅壤、暗棕壤、草甸棕壤以及栗鈣土），進行銅、鉛、鎘、鋅四種重金屬對白菜種子發芽與根伸長抑制的研究。通過對植物種子的發芽以及根伸長的觀察，從而確定在四種不同的土壤中四種重金屬的生態毒性和生物可利用性，從而為篩選土壤污染指標提供科學的依據。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
（1）選用CuSO4?5H2O、ZnSO4?7H2O、Pb（NO3）2、CdCl2?2.5H2O四種化學試劑。
（2）在植物受控環境生長箱中使用玻璃培養皿、無灰定性濾紙、石英砂等材料。
（3）在選用供試土壤時，應當采用0―20cm的表層土。共采用四種土壤分別為紅壤、暗棕壤、草甸棕壤、栗鈣土，白菜種子采自于山東德州農業科學院種子公司。
1.2 試驗方法
（1）將50g風干的土壤置于玻璃培養皿中，再將以幾何級數配置的重金屬溶液加入培養皿中，同時采用離子水對土壤的含水量進行調節，之后將培養皿置于恒溫箱中48h，再用醫用鑷子將白菜種子播種在土壤中，蓋好玻璃培養皿，置于恒溫培養箱中培養55h。當對照組的種子發芽達到90%，根的長度達到了20mm時，可以進行數據采集，并結束初步試驗。并在確定種子發芽和根的伸長抑制率在IC10%―50%的濃度之間后，方可進行下一步實驗步驟。
（2）在進行此步實驗之前，應當先準備6種不同濃度的培養皿，每個放置15粒種子，在相同的溫度以及濕度的條件下進行發芽和根伸長的實驗。實驗在對照組種子的發芽率達到65%以上，并且根伸長達到了20mm時停止。對各濃度土壤中種子的發芽率以及根伸長長度進行比較，并取平均值以及標準偏差。在進行實驗測定時，應當通過將種子在重金屬濃度不同的土壤環境中的生長情況與對照組對比。
2 試驗結果和討論
通過選擇盛有草甸棕壤的培養皿進行觀察和對比，從而比較銅、鉛、鎘、鋅等單一污染源對白菜種子發芽和根伸長的實驗結果，可以發現銅、鉛、鎘、鋅對于發芽的抑制程度遠遠輕于對根伸長的抑制程度。這個結果與土壤重金屬對小麥種子根伸長抑制的效果基本相同。
對重金屬濃度對根伸長的抑制率進行分析時，可以發現白菜根伸長的抑制率與土壤中重金屬的濃度呈線性關系，按照土壤類型和根伸長抑制率的線性斜率的關系可以得出：紅壤>草甸棕壤>栗鈣土>暗棕壤。
3 結論
以白菜種子發芽與根伸長抑制率的方式對土壤污染生態毒理效應進行研究，是衡量土壤的質量的重要方法。
文章通過選擇四種類型的土壤進行銅、鉛、鎘、鋅四種重金屬對于白菜種子和根伸長抑制的研究，并通過采用參照物的方式，可以對根伸長受抑制的程度與土壤的性質和重金屬污染的程度進行有效的比較，從而確定土壤重金屬對白菜種子發芽與根伸長抑制之間的關系。
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【關鍵詞】 夏枯草 重金屬脅迫 光合作用 生長 生理生化 內在品質
1. 夏枯草植物研究的綜述
由于其重要的藥用價值及藥理作用，夏枯草越來越受到人們的重視。近年來，國內外學者對夏枯草的資源、形態、栽培、成分、藥理及臨床等進行了廣泛的研究.
1.1夏枯草植物及藥材的形態特征
夏枯草為多年生草本，高13-40 cm，莖直立或匍匐，常帶淡紫色，有細毛。葉對生，卵形或橢圓狀披針形，長1.5-5 cm，寬1-2.5 cm，全緣或疏生鋸齒。輪傘花序集成穗狀，長2-6 cm；苞片腎形，頂端驟尖或尾狀尖，外面和邊緣有毛；花萼二唇形；花冠紫色，上唇頂端微凹，下唇中間裂片邊緣有細條裂。
1.2夏枯草栽培的研究
夏枯草多為野生，全國大部分地區均有分布。隨著國內中藥現代化建設的推進，人們日益意識到了來自標準化生產的藥材是必備的原料。喜溫和濕潤氣候，耐嚴寒，以陽光充足、排水良好的沙質壤土為最佳，其次為粘壤土和石灰質壤土，低洼易澇的地塊不宜栽培。
1.3夏枯草化學研究
對于夏枯草化學成分的研究，早在20世紀七八十年代國外學者就有報道。夏枯草中已確定的活性成分主要為三萜及其苷類，并在《中國藥典》中以熊果酸的含量作為評價藥材質量的標準。
1.4夏枯草的藥理作用
夏枯草水煎劑有廣譜抗菌活性。夏枯草的抗腫瘤作用研究由來已久,夏枯草其活性成分對P388、L1-10和人體肺腫瘤細胞A-549均有顯著細胞毒作用,夏枯草注射液可明顯抑制K562細胞增殖，可望成為新的抗白血病藥物，誘導K562細胞凋亡可能是其發揮抗腫瘤作用的機制之一,夏枯草醇提取物可降低正常小鼠和四氧嘧啶糖尿病模型小鼠血糖水平，并可改善糖耐量，增加肝糖元合成。
2. 中藥材重金屬污染現狀分析
重金屬一般是指為密度在5以上的金屬，范定義為在實驗條件下能與硫代乙酰胺或硫化鈉作用顯色的金屬雜質，隨著研究的深入，藥物中重金屬對人體的傷害以其不可逆轉性越來越受到廣泛關注.
2.1重金屬來源
種植環境影響藥物重金屬含量，中藥一般以植物藥為主，而植物由于受到環境(土壤、氣候、供肥條件等)的影響，其產量、質量也將受到影響，突出表現在生長受到抑制而減產和藥材重金屬含量超標上。
2.2重金屬脅迫對植物光合作用的影響
高等植物的光合作用經常受到各種不利環境因素的影響，重金屬污染就是其中的因素之一。重金屬離子以各種途徑和不同形式釋放于環境，它們作為一種逆境因子脅迫植物的各種生理過程，使植物的生長受到抑制。重金屬離子對光合作用的毒害機理也已逐漸被深入探討，目前的研究主要體現在以下幾個方面：重金屬離子Cd2+、Pb2+、Hg2+、Cr6+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等均可使高植物的葉綠素含量明顯降低。有報道認為Cd在低濃度短期內對葉綠素合成有刺激作用，而超過一定濃度后才對葉綠素起破壞作用。重金屬導致葉綠素含量降低可能是引起光合速率下降的原因之一，但葉綠素含量的降低程度通常小于光合速率的降低。還有研究表明，Cd對葉綠素合成的抑制早于對光合作用功能的抑制。
2.3重金屬污染對作物生長和生理指標的影響
在土壤一作物系統中，重金屬進入土壤后，直接影響作物的生長發育，引起一系列作物生理生態指標，如葉綠素含量、維生素含量以及過氧化物酶活性等的變化。反過來，通過這些生化指標的變化可預測作物受環境脅迫的程度及土壤的污染狀況。
對葉綠素含量影響.高等植物的葉綠體中所含的光合作用色素主要包括葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素四種色素。當土壤受到重金屬污染，植物體中的葉綠素常常遭到破壞。以Cd污染為例，Cd破壞葉綠素的機制通常認為：(1)Cd干擾Fe代謝，降低植物體內Fe的有效性（Smith等，1985）；(2)cd干擾有關葉綠素合成酶的活性，使葉綠素合成受阻，同時，增加了葉綠素酶的活性，使葉綠素分解；(3)Cd在葉內局部積累過多，與酶蛋白的－SH結合或取代Fe、Zn、Mg等，破壞葉綠體結構及功能特性；(4)Cd通過拮抗作用干擾植物對Mn、Zn、Mg等元素的吸收、遷移，阻斷營養元素向葉部輸送，使葉綠素合成能力受到干擾。此外，也有報道，Cd引起植物體內防御系統的破壞，引起葉綠體內氧自由基增多，葉綠體膜系統受損，而致葉綠素降解。
2.4土壤重金屬污染次生代謝產物的影響
植物的次生代謝是植物在進化過程中對復雜的外界環境變異適應和選擇的結果。影響次生代謝成分的環境因素有光照、溫度、水分、土壤等。其中土壤中pH值、無機營養元素以及重金屬等都會對次生代謝成分的形成和積累產生影響。雖然已經明確土壤是影響植物次生代謝成分的主要因素，但土壤中重金屬污染對次生代謝成分的影響的研究目前還較少，已有的研究也多為組織培養或毛狀根中重金屬離子對次生代謝成分的影響。重金屬是影響植物次生代謝產物的因素之一，但重金屬對次生代謝成分的影響不盡相同，某一重金屬可能會提高某一次生代謝產物的合成和積累，也可能抑制另一種次生代謝產物的合成和積累，關于重金屬對次生代謝產物的影響及其影響機制還需要進一步研究。
2.5重金屬脅迫對植物各部分重金屬含量的影響
重金屬脅迫對藥用植物各部分重金屬含量研究比較少，研究多集中在大田作物上。目前，關于藥用植物活性成分的代謝過程和土壤重金屬種類及含量的研究還比較少，我們應該加強這一方面的研究，為實現中藥規范化生產提供理論依據。
參考文獻：
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1科學實施秸稈還田
秸稈還田就是利用土壤微生物分解秸稈，生成腐殖質類物質，豐富土壤有機含量，改善土壤緊實板結性狀，并對土壤的水肥氣熱等生態條件進行改善，提高其微生物的生物量，增加土壤酶的活性，讓農作物根系有更好的土壤環境［1］。還田的秸稈能夠明顯影響重金屬的環境行為，轉變生物的有效性。腐熟分解秸稈可以產生氨基酸、胡敏酸等有機酸，甚至還富含糖類與硫雜環化合物，可與金屬氧化物、礦物金屬離子形成絡合反應，進而產生化學及生物穩定性不同的金屬有機絡合物。當土壤重金屬形態被改變后，其生物有效性也降低了，重金屬對土壤及農作物的毒害也會減少。秸稈還田對兩種鎘污染土壤pH值就很好的提升作用。酸性土中pH值上升可以讓土壤里的鎘更穩定，降低它的生物有效性。另外，在秸稈還田中再施有機(無機)肥能夠讓土壤里的動植物與微生活活性更高，并使其分泌胞外酶，提高土壤酶的活性，使有機物質化更明顯，最終土壤有機碳含量隨土壤養分含量的增加而增加，實現作物增產。不過，新鮮秸稈腐熟時會帶來很多有機酸，能毒害作物根系，所以還需要加入適量的石灰，即根據Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O或者Ca(OH)2+2HCI=CaCI2+2H2O這兩種熟石灰改良酸性土壤的化學方式中和有機酸。要注意的是這些秸稈應該來至于沒有重金屬污染的地區，目的是避免秸稈中的重金屬加劇土壤污染。
2合理調整種植制度
通過調整作物種類改變種植制度可以有效降低重金屬的危害。在那些污染嚴重不宜中糧的地方，可以種植苗木花卉;反之，則種植重金屬污染承受力較強的作物，最大限度減少重金屬通過農作物吸收對人體造成的危害。植物生理學因種類不同而不同，故而吸收重金屬的效應也不一樣。按照作物的重金屬吸收效應的不同特征以及土壤重金屬污染程度來選擇作物進行種植，不僅能夠讓農產品不會受土壤重金屬的大面積污染，還能有效利用被污染的農田［2］。比如，有的復墾場地紅豆不會像小麥水稻那樣受重金屬污染，所以針對這種情況改變耕作制度，把紅豆作為先鋒植物;又比如在含鎘100kg/kg的土壤中改種苧麻，三年后土壤鎘含量平均降低26.4%。和一般作物相比，種植對重金屬富集較弱的作物，能使被污染的農田蔬菜鎘含量降低幅度最高達80%，蔬菜的產量也會進一步提高。
3控制土壤水分
土壤氧化還原對重金屬活性有很大影響，有的金屬會根據氧化還原情況顯示出不一樣的毒性與遷移性。例如As5+毒性高于As3+，Cr6+毒性高于Cr3+。氧化土壤里的As3+經由氧化成為As5+，降低了其生物有效性與遷移性。Cr3+經由氧化變成Cr6+，生物有效性及遷移性提高，對生物和人的健康風險也不斷提高。土壤氧化還原狀態的控制主要受土壤水分影響，控制土壤水分能夠降低重金屬危害。還原中的土壤的很多重金屬都有硫化物沉淀，使重金屬的生物有效性與遷移性降低。水田灌溉過程中，水層覆蓋造成還原性環境，SO2－4經過還原變成S2－，重金屬變成硫化物沉淀且溶解性不高。所以，對土壤氧化還原的情況以灌溉等方式來調節，更有助于把土壤———植物系中的重金屬進行遷移，降低其危害。
4合理使用農肥
農業生產中經常會使用化肥與農藥，這也是土壤重金屬污染的重要原因。因此，必須科學指導農民使用化肥與農藥，通過調查土壤肥力，利用測土配方施肥，并合理使用農藥，確保在提高土壤肥力的同時又強化作物的防病害能力，使土壤中重金屬的環境行為得到有效調控。比如氮肥因形態不同，對土壤吸附解吸重金屬的影響則不一樣，植物吸收NH+4和NO－3時，根系會分泌不一樣的離子，吸收NH+4－N時造成H+分泌，使根際周圍酸化;而吸收NO－3－N時植物則會分泌OH－，使得根際環境堿化。很多重金屬污染土壤可以通過施放硝態氮肥降低重金屬遷移與生物毒性。有機肥的施放不但讓土壤有機質提高，還吸附或者絡合固定土壤里的重金屬，使重金屬毒性與生物有效性變低。也可以在土壤中施用有機肥從而提高土壤中重金屬的活性，增加重金屬的環境風險。
5結語
民以食為天，食以安為先。食品安全直接關系廣大民眾的生命健康，為此，國家食品檢測機構務必重視食品安全問題。重金屬指的是一些比重大于5的金屬，自然界中，大約有45種重金屬元素。然而并不是所有的重金屬對人體都是有害的，相反，有些重金屬卻是維持人體生命活動所必須的，銅、錳等重金屬元素就是如此。所有的重金屬只有在人體內的量超過一定限度時才會對人體健康構成威脅。
一、重金屬的污染的特點
重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發生各種形態相互轉化和分散、富集過程（即遷移）。重金屬污染的特點是：（1）除被懸浮物帶走的外，會因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成為長期的次生污染源；（2）水中各種無機配位體（氯離子、硫酸離子、氫氧離子等）和有機配位體（腐蝕質等）會與其生成絡合物或螯合物，導致重金屬有更大的水溶解度而使已進入底泥的重金屬又可能重新釋放出來；（3）重金屬的價態不同，其活性與毒性不同。其形態又隨pH和氧化還原條件而轉化。（4）在其危害環境方面的特點是：微量濃度即可產生毒性（一般為1～10毫克/升，汞、鎘為0.01～0.001毫克/升）；在微生物作用會轉化為毒性更強的有機金屬化合物（如洋-甲基汞）；可被生物富集，通過食物鏈進入人體，造成慢性路線。親硫重金屬元素（汞、鎘、鉛、鋅、硒、銅、砷等）與人體組織某些酶的巰基（-SH）有特別大的親合力，能抑制酶的活性，親鐵元素（鐵、鎳）可在人體的腎、脾、肝內累積，抑制精氨酶的活性。六價鉻可能是蛋白質和核酸的沉淀劑，可抑制細胞內谷胱甘肽還原酶，導致高鐵血紅蛋白，可能致癌，過量的釩和錳（親巖元素）則能損害神經系統的機能。
二、重金屬的危害途徑
所有金屬超過一定濃度都對人體有毒，通過食物進入人體而造成健康危害的重金屬主要有汞、鎘、砷、鉛、鉻、銅、鋅、錫，這些重金屬對人體及其他生物都有不同程度的危害，他們通過人的活動進入環境，造成環境污染。污染到水中的重金屬被魚蝦貝類所富集；流到土壤中的重金屬被土壤和農作物所富集，再由家禽、家畜進一步富集。即通過食物鏈，把重金屬濃度提高到千倍，萬倍，甚至幾十萬倍，最后通過食物進入人體危害。
三、重金屬的來源
重金屬的來源非常廣泛，傳統上可以分為工業來源和農業來源。隨著我國城市化進程的加快，一些有別于以往的為城市所特有的污染來源也隨之產生。重金屬來源如下：
1.工業來源：工業能源大都以煤、石油類為主，它們是環境中汞、鉛、鎘、鉻、砷等 重 金 屬 污 染的主 要 來 源。在 采 礦、選 礦、冶 煉、鍛 造、加工、運 輸 等工 業 生 產 過程中會產生大量的重金屬污染。排放的廢水、廢渣等直接進入水體及土壤中，廢氣中的重金屬經沉降也進入土壤等環境中，從而使得環境中重金屬濃度嚴重超標。
2.農業來源：在農業生產中，污水灌溉、農藥、劣質化肥等的不合理使用是重金屬污染的重要途徑。以磷肥為例，生產磷肥的磷礦石成分復雜，含有較多的重金屬如 鋅、鉻、鎳、銅、鎘、鉛 等，因 此如不合理的使用，劣質化肥中的重金屬雜質會直接導致土壤被污染。
3.城市來源：城市日益變成重金屬污染的重要來源之一，污染過程主要包括污水處理中產生污泥的堆放、垃圾滲濾液的泄漏、含鉛汽油的使用以及汽車交通等。污水處理廠產生的污泥中含有大量的重金屬，如不經處理直接排放或者灌溉，會對土壤環境造成二次污染。城市垃圾在焚燒過程中產生的飛灰及堆放填埋過程中產生的滲濾液中的重金屬通常也會嚴重超標。含鉛汽油的燃燒是城市鉛污染的一個重要來源，汽車輪胎添加劑中使用的鋅也導致城市土壤的鋅污染。環境事故污染：近年來突發性的環境污染事件驟增，其中重金屬污染的案例占很大比例。突發性的環境事件會導致重金屬在短時間內高濃度地進入環境，從而產生嚴重的污染。
四、我國食品中重金屬檢測技術的進展
我國食品檢測重點已經轉移到對食品生產到消費全過程的檢測，食品檢測質量安全監督體系和網絡逐步完善，通過例行檢測為各級政府提供信息和決策依據。
1.重金屬檢測的前處理技術
目前，食品中重金屬檢測前處理技術有濕消解法、微波消解法、干灰化法、水浴法等方法，其中濕消解法和微波消解法是最常用的方法，微波消解法用酸量少，密閉消解，試劑本地值低，缺點是價格相對昂貴、不適宜大批量檢測。消解前，為避免消解過于強烈，最好進行預反應，預反應的途徑有放置過夜、恒溫反應或低溫消解。微波消解后，需要經過趕酸過程，趕酸的溫度需要控制在190度以下，在做汞的時候，必須通過趕酸把氮氧化物除盡。
2.重金屬殘留的快速檢測方法
由天津市科委、農業部環境保護科研監測所承擔的重金屬快速檢測方法與裝備研究以獲得成功。這項技術的準確率在95%以上，填補了我國在食品和環境重金屬快速檢測技術的空白。這項研究是將具有特色顯色反應的生物染色劑通過浸漬附載到試紙上，制備出快速檢測試紙，并通過反復研究獲得了試紙與重金屬的最佳反應條件。該試紙對重金屬具有良好的選擇性，測定重復性好，檢測速度、靈敏度、準確率精密度均達到了項目技術的要求。為了實際操作方便，還制備出了體積小巧、便于攜帶、操作簡便、檢測成本低廉，適宜于現場實時快速檢測。
3.農藥殘留檢測分析方法
色譜分析法包括薄層色譜法，氣相色譜法、高效液相色譜法、質譜聯用法及超臨界流體色譜5種方法。薄層色譜法由于靈敏度不高，近年來較少使用；高效液相色譜法也有其缺點，溶劑消耗大，檢測器種類少、靈敏度不高、價格也貴等；質譜聯用法及超臨界流體色譜這兩種方法其設備昂貴，廣泛應用也受到了限制；氣相色譜法目前是用于農藥殘留檢測最為普遍，最成熟的一種技術。易汽化，且汽化后不易發生分解的農藥均可采用氣相色譜法檢測。目前，多達70%的農藥殘留可用氣相色譜法來檢測。
【關鍵詞】農業 土壤重金屬污染 治理措施
引言：污染問題是各國經濟發展中都要面臨的難題。近些年，隨著我國工業化進程的加快，使得土壤重金屬污染日益加劇，許多耕地因重金屬污染受到破壞，這使得我國耕地面積大幅度減少。想要使農作物正常生長就要保障土壤正常狀態，土壤影響著農產品質量，若土壤受到重金屬污染，不僅農產品會受到污染，這些被污染的農產品更會影響人們身體健康，土壤重金屬污染治理具有重要意義。
一、重金屬污染的概念
重金屬是指比重大于5的金屬，重金屬在人體中累積達到一定程度，會造成慢性中毒。對環境造成污染的重金屬包括：汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素。重金屬不能被生物降解，被重金屬污染的食物進入人體后，重金屬在體內沉淀，便很難排除體外，還會與體內蛋白質及酶發生強烈作用，使之失去活性，重金屬對人體危害非常大[1]。鉻會造成四肢麻木，精神異常；錫進入身體凝結成塊后，甚至會致人死亡；釩會對人的內臟造成破壞。采礦、廢棄排放、工業排放、污水排放等會造成重金屬污染，導致環境質量惡化。日本就曾經因汞污染引發水俁病，造成許多嬰兒中樞神經造成破壞。近些年，隨著我國工業化進程的不斷加快，重金屬污染問題日益嚴重，已開始嚴重影響人們身體健康，全國各地都因重金屬污染出現了癌癥村，我國必須對重金屬污染提高重視。
二、土壤重金屬污染
我國經濟發展中面臨著嚴重的重金屬污染，其中土壤重金屬污染尤為突出，幾乎全國各地多處耕地存在重金屬污染問題，土壤重金屬污染已成為“公害”[2]。目前我國土壤重金屬污染主要污染物有：汞、鎘、鉛、鉻、砷等生物毒性重金屬元素，以及有毒元素鋅、銅、鎳等。這些主要重金屬污染元素多來自：農藥、廢水、污泥和大氣沉降等方面。如，砷就經常被作為除草劑、殺蟲劑等農藥，大量農藥使用后便很容易造成砷污染；汞則來自含汞廢水。汞、砷都能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細菌活動，影響氮素供應。土壤中鎘含量超標時，作物葉綠素結構將受到破壞，吸收水、陽光的能力大幅度下降，農作物生長、發育、產量、品質都將受到影響。土壤中鉛超標時，植物光合能力、氧化能力、代謝強度都將被降低，作物成活率會大大被降低。重金屬有著移動性差、滯留時間長、不能被微生物降解等特性。農作物生長在被污染的土壤中被人類食用，這些重金屬將直接作用于人體，在身體里沉淀。如，鎘污染土壤環境中的作物被人類食用后，將引發高血壓、腎功能失調、心腦血管等疾病。汞則會沉入肝臟，破壞神經系統和大腦[3]。土壤重金屬污染已嚴重威脅了人類生存與發展，加強土壤重金屬土壤治理勢在必行。
三、土壤重金屬污染治理措施
通過前文分析，不難看出土壤重金屬污染的危害性，土壤重金屬污染已成為了制約我國農業發展的主要原因。我國必須提高對土壤重金屬污染的重視，加強治理，采用相應治理措施。下面通過幾點來土壤重金屬治理措施：
（一）化學治理措施
化學治理措施見效快，簡單易行，操作簡單，效果明顯，但若操作不當極有可能造成化學污染。化學治理措施是通過向土壤中投入化學改良劑的方式，來達到降低土壤中重金屬含量的目的。不同化學改良劑，效果有所不同，針對污染情況也不同。其原理是將重金屬吸附、氧化還原。常用化學改良劑有：磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鈣、沸石等。在實施中為了避免對土壤造成二次污染，一定要控制好改良劑用量。
（二）生物治理措施
生物治理措施易于操作，效果好，且不會造成二次污染，這種方式是通過生物削弱、凈化土壤，來降低土壤重金屬含量。例如，利用自然界原有植物或人工培育植物，通過植物吸收方式解決重金屬污染。目前已經發現能夠吸收重金屬的植物多達七百余種。這些重金屬元素被植物吸收后，將被轉化為氣態物質，揮發到空氣中；除植物外，微生物也能夠降低土壤重金屬含量，改善土壤微環境。微生物治理技術主要是應用：動膠菌、藍細菌、藻菌、原菌、硫酸菌等，通過胞外聚合物與重金屬離子結合成絡合物，達到降低重金屬含量和重金屬毒性的目的。
（三）農業治理措施
農業治理指的是通過改變耕作管理制度的方式，降低土壤重金屬污染。該措施實施中要因地制宜，科學結合當地農業發展實際情況。農業治理措施主要有：控制土壤水分調節土壤氧化還原電位，降低重金屬污染。另外，還可通過肥料選擇和控制的方式，減少化肥應用，增施有機肥，降低化肥對土壤造成的重金屬污染。此外，種作物選擇時應選擇具有抗污染的植物，避免重金屬進入食物鏈。鎘污染土壤環境中可種芝麻，實踐證明種植五年芝麻后，土壤鎘含量降低百分之三十四左右，不同植物對改善不同污染有著很好的效果，做好作物選擇至關重要。
四、結束語
農業是國家經濟發展建設的基礎，而農業的基礎是土壤，離開土壤農業發展無從談起。土壤重金屬污染現如今已嚴重影響到了農業發展，威脅到了人們身體健康，加強土壤重金屬治理勢在必行。
參考文獻：
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關鍵詞：高速公路路域土壤；重金屬污染；健康風險評價；潛在生態風險評價；地積累指數
中圖分類號：X825 文獻標識碼：A
隨著交通運輸業的發展，居民對交通的依賴程度越來越高，車輛流通量也隨之迅猛增加.但是交通運輸給居民生活帶來方便的同時也產生了很多環境問題，成為城市土壤污染的主要來源之一[1-2].Bergbck等發現交通工具為高速公路土壤重金屬污染主要來源，其中Cd，Cu，Cr，Pb和Zn分別占90%，40%，99%，85%和80%[3].主要來源于交通工具的燃油、剎車、輪胎、離合器、發動機及觸媒轉換器等[4].通過大氣干沉積或濕沉降沉積在公路兩側土壤中.
2013年第68屆聯合國大會決議通過了每年的12月5日為世界土壤日，并宣布2015年為“國際土壤年”，以國際社會對土壤安全問題的高度重視.土壤重金屬污染不僅可使土壤的肥力下降，降低農作物產量，且其不易降解而在生物體內傳遞，并通過食物鏈最終累積于人體中，當其達到一定濃度后將對人體產生毒害作用[5].土壤作為重金屬的沉積池，可通過風力和降雨進入大氣環境和周圍水域，而對周圍環境和人體健康產生二次污染.因此，研究高速公路對路域土壤的重金屬污染現狀對公路旁土壤重金屬污染的防治和公路旁土地合理利用、規劃和管理提供依據，具有重要的現實意義.
健康風險評價（Health Risk Assessment）是對暴露在污染物中的人群可能產生的傷害、疾病或者死亡的可能性進行的定性或定量的評價，作為污染物防治的輔助工具已經得到國際上的廣泛認可.近年來，學者們紛紛對高速公路兩側路塵的重金屬污染進行健康風險評價[6-7]，但對高速公路路域土壤重金屬健康風險的研究很少.健康風險評價是根據不同的吸收途徑和每日暴露劑量來估算有毒重金屬對人體的健康風險進行評價.因此，高速公路土壤重金屬健康風險評價對居民和政府緩解有毒重金屬污染及對居民采取有效保護措施具有十分重要的意義.
1材料及分析方法
1.1采樣點概況及樣品采集
2014年湖南全省高速公路完成投資390億元，通車總里程達到5 493 km，位居全國第五.其中京港澳高速（G4）和滬昆高速公路（G60）屬于中國高速公路網的“五縱七橫”主骨架網，相交于湖南湘潭市岳塘區的殷家坳，為湖南省交通承東啟西、南聯北進的代表.因此，本文以這兩條高速公路展開調查研究.
本研究根據不同的開通時間和交通量，選取了3個采樣路段分別為G4高速公路的臨長段（LC）和長潭段（CT），G60高速公路的潭邵段（TS），具體采樣位置見圖1.每個采樣地段根據與高速公路垂直距離（5 m，10 m，15 m，40 m 和 80 m），用采樣器采取0～10 cm的土壤1 kg，每個采樣點設3個平行樣，總共采取45個土壤樣品.采取的土壤樣品在實驗室進行自然風干，研磨后過篩網，儲存于聚丙烯容器內，并將容器存放于4 ℃的冰箱內等待進一步檢測.
2分析與討論
2.1土壤特性、重金屬濃度及其與距離的關系
高速公路路邊土壤中的重金屬濃度受土壤特性、交通量和氣象條件的影響[22].本研究中的土壤樣品的物理化學特性的分析結果見表3.土壤粒徑分級顯示本研究土壤樣品的粒徑較粗，特別是TS的土樣.黏土含量為12.76%～34.13%，且越靠近高速公路的土樣的黏土含量越少.可能是因為公路建設時填入的建筑材料的影響，如沙子，礫石.pH值表明本研究區域的土壤為酸性，LC，CT和TS的土壤pH值分別為4.14～6.53，4.42～4.98和5.06～6.45.表3顯示，pH值和有機物含量隨離高速公路的距離的增加而減少，可能是高速公路建設時在路邊填入的石灰等堿性材料和路面缺少植被等原因造成.
重金屬濃度的平均值、標準偏差見表4.大體上，此5種重金屬的濃度隨距離的增加而降低，顯示其與交通的相關性.它們在LC，CT和TS路段的濃度梯度分別為Cr > Zn > Pb > Cu > Cd， Cr > Zn > Pb > Cu > Cd和Zn>Cr> Pb > Cu > Cd，此結果與孔德秀等人對衡棗高速公路的研究一致[23].
表3中顯示LC和TS的運行年限都為13a，但是LC段的交通量為70 903 veh/d遠大于TS段49 601 veh/d的交通量.LC段所研究的5種重金屬的濃度大于TS段（表4），表明重金屬的濃度與交通量成正比.再一次說明研究的5種重金屬與交通狀況的相關性.
由表4可見，5種重金屬除了Cd和距離高速公路5 m處Cr的濃度外，其它重金屬的濃度都低于中華人民共和國土壤標準值.重金屬Cd在LC，CT和TS的濃度分別為0.2～1.0 mg/kg，0.3～1.4 mg/kg和0.1～1.0 mg/kg.其中距離高速公路5 m處Cd的濃度幾乎是土壤標準值的4～5倍.可能的原因有：第一，高速公路來往車輛磨損并長期的積累.第二，中華人民共和國的土壤標準值是很早以前制定的，比其它國際的標準值都小，從而增大了比值.比如，在美國，其土壤污染等級劃分為：0～1 mg/kg，無污染；1～3 mg/kg，輕度污染；3～10 mg/kg，重度污染[24].柏林的Cd的土壤背景值為1.05 mg/kg[25].
LC，CT和TS路段距離高速公路5 m處Zn的濃度分別為122.09 mg/kg，102.37 mg/kg和143.86 mg/kg，其它在37～75 mg/kg之間波動.Zn的濃度在5～10 m之間急劇減少表明其與交通工具的正相關性.有研究顯示，Zn以鋅氧化物添加在車輪中，它是橡膠硫化的重要反應物.Cr在LC段距離公路5 m處的濃度最大，為135.99 mg/kg，其它研究區的濃度在30～90 mg/kg之間波動.Pb和Cu的濃度稍微偏低，分別為25～61 mg/kg和15～25 mg/kg.
重金屬的濃度結合表3中的交通量和運行年限，可以看出重金屬Cd，Pb和Cu與交通量及運行年限成正相關.Othman等人也發現了高速公路路域土壤中Pb濃度和交通量這種正相關的關系[26].Zn和Cr與交通量及運行年限的關系并不明顯.
2.2重金屬的污染程度評估
地積累指數（Igeo）評估結果見表4.重金屬Cd的Igeo值最大，距離高速公路5 m處的Igeo>3，表明該區域的Cd為重度污染.其污染程度隨距離的增加而降低，但是遠到距離高速公路80 m處仍有輕度污染.Cu的Igeo都小于零，表明其無污染.其它3種重金屬（Pb，Zn和Cr）分別在5 m處顯示了輕度污染，其它地方都為無污染.
5種重金屬的潛在生態風險評估結果見圖2.它們的潛在生態風險指數梯度為Cd>Pb>Cu>Cr>Zn.其數值隨著與高速公路的垂直距離的增加而減小.表中顯示除了Cd其它重金屬的單項重金屬潛在生態風險指數都小于40，表明都對當地的土壤系統無潛在危害.因此，研究區域土壤環境主要的污染物為Cd.其在距離高速公路5 m處的Eir>320，表明其生態風險危害程度高.且其在80 m處仍為輕微的生態風險.
在研究的3個路段中，潛在生態風險指數的大小為CT > LC > TS.3個研究路段距離高速公路5 m處的RI值都大于300，表明都有中度的生態風險.
從以上的討論可以看出，地積累指數和潛在生態風險指數兩種重金屬污染程度評價存在一些分歧.比如，按地積累指數評價法重金屬Pb幾乎是無污染的，但是由于其高毒性，按潛在生態風險指數法為低污染程度.翟云波等也發現它們存在一些分歧[27].但是，根據定義，地積累指數側重于單項的金屬污染程度，但并沒有考慮單項重金屬的毒性.而潛在生態風險指數更注重評價的重金屬的綜合污染程度.因此，為了獲得更全面的和精確的評價結果，本文采用了2種評價方法.
2.3健康風險評價
圖3和圖4分別給出了消化道、皮膚接觸和呼吸（空氣）3種暴露途徑下生活在高速公路路域的成年人和未成年人的非致癌風險商數.整體而言，未成年人的非致癌風險商數要大于成年人的.5種重金屬通過呼吸道，皮膚接觸和呼吸3種暴露途徑的非致癌風險商數的大小為：Cr>Pb>Cd>Cu>Zn，Cr>Cd>Pb>Cu>Zn 和Cr>Pb>Cd>Cu>Zn.
3種暴露途徑的非致癌風險商數之和為非致癌污染指數.5種重金屬的非致癌污染指數見圖5.從圖中可以看出，Cr的非致癌污染指數是最大的，其次分別是Cd，Pb，Cu和Zn，且隨高速公路的距離的增加而降低.根據美國環保局的健康風險評估條例[28]：如評價的單項重金屬的HQ或者HI1，則其對周圍的居民存在慢性的健康危害風險.不難看出，圖5 Cd和Cr的非致癌污染指數超過了1，且對于未成年人，3個研究路段80 m處，Cd和Pb的非致癌污染指數也超過了1，表明它們對周圍居民有潛在的健康風險危害.有研究顯示，過量攝入Cr，可能會觸發肺癌和胃癌.在3個研究路段非致癌污染主要來源于皮膚接觸，其次是經口攝入被消化道吸收.因此，周圍的居民應注意飲食攝入，最好不要讓皮膚直接接觸土壤，且最好居住于距離高速公路80 m 以外.
另一個健康分析評價的重要參數是致癌風險.3個研究路段中重金屬對成年人和未成年人的致癌風險值見圖6.由于缺少Pb，Cu和Zn的致癌坡度因子，本文只討論了Cd和Cr的致癌風險.顯然，Cr的致癌風險要大于Cd，且二者的致癌風險隨距離高速公路的距離的增加而降低.根據Fryer等人的評估[29]，CR>1×10 4，則其致癌風險是不能接受的，CR值在10 6～10 4之間，則表示存在致癌風險，但在可容忍的范圍內.從圖6可以看出，重金屬Cr對未成年人的致癌風險在10 6～10 4之間，屬于可以接受的范圍，但也存在輕微的致癌風險.其致癌風險隨高速公路距離的增加而降低，LC和CT遠在80 m處仍明顯大于10 6，TS段80 m處降至接近10 6.對于成年人，兩種重金屬Cr和Cd的致癌風險都在安全范圍內.
綜上所述，高速公路G4和G60的3個研究路段（LC，CT和TS）的健康風險評價結果表明，5種重金屬對周圍居民的健康危害風險隨與高速公路距離的增加而降低.其中Cr，Cd和Pb對周圍的居民存在潛在的健康危害風險.Cr的致癌風險要大于Cd，且Cr對未成年人有輕微的致癌風險.但總體而言，致癌風險都在安全范圍內.非致癌污染指數和致癌風險指數表明高速公路周圍的居民應居住在距離高速公路80 m之外.
3結論
受交通運輸的影響，G4和G60高速公路路域土壤中所研究的5種重金屬的濃度較高，靠近高速公路的采樣點中Cd和Cr濃度超過了土壤環境二級標準.重金屬濃度隨離公路的距離的增加而降低，且與高速公路的交通量成正比.所檢測的5種重金屬的污染狀況是Cd>Pb>Cr>Zn>Cu，其中Cd超過了國家土壤質量標準值的3～4倍，為重度污染，存在嚴重生態風險.在CT路段遠到80 m處Cd仍顯示輕微的污染.其它重金屬為輕度污染或者無污染.健康風險評價表明，所研究的5種重金屬對未成年人的非致癌傷害大于成年人的.其中Cd，Cr和Pb對周圍的居民存在潛在的非致癌污染.3個研究路段80 m處，Cr和Cd對未成年人有輕微的致癌風險，但在可接受的范圍內.因此，周圍的居民應注意飲食攝入，最好不要讓皮膚直接接觸路域土壤，且應居住于高速公路80 m之外.
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[關鍵詞]農村耕地 重金屬污染 來源 治理
[中圖分類號] S341.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-1-161-1
0前言
科學技術的發展，帶動了經濟的發展，同時也促進了人們生活水平的提高。但是，粗放型的經濟發展方式也造成了嚴重的污染，尤其是重金屬對于農田土壤的污染，使得我國的耕地面積不斷縮減，影響到了農作物的生長，同時還可能對人體造成相應的危害。因此，要充分重視起來，加強對于農田重金屬污染的治理力度，切實保障農業生產的順利進行。
1重金屬污染概述
重金屬污染，指由重金屬或其化合物造成的環境污染，其產生的主要原因是人們的生產活動，如采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素造成的。重金屬污染的危害程度并不是固定的，而是取決于其在環境、物體中存在的化學形態和濃度。通常情況下，重金屬污染主要表現在水污染方面，氣體污染和固體廢棄物污染相對較少。
重金屬具有富集性，很難在環境中降解，因此，容易造成嚴重的環境污染，加上其具有不易移動溶解的特性，進入生物體后不能被排出，會造成慢性中毒。例如，日本爆發的骨痛病，就是由于重金屬元素鎘與人體內部的蛋白質和各種類型的酶發生強烈的相互作用，從而導致其失去活性，造成重金屬中毒，對骨骼產生了嚴重的影響，引發劇烈的疼痛。
2農村耕地中重金屬污染的來源
目前已經發現的，自然界存在的重金屬元素有45種，而對于農村耕地影響較為嚴重的重金屬，則主要集中在汞、鎘、鉛、鉻、砷物種元素，其并稱為“五毒”。每年因重金屬污染所造成的農業經濟損失不計其數，不僅阻礙了經濟的發展，更使得糧食產量大幅下降，影響社會的穩定。對于農村的耕地而言，重金屬污染的主要來源包括：
2.1污水
重金屬污染主要表現在水污染方面，因此污水是導致農田重金屬污染最主要的原因。由于粗放型經濟發展方式的影響，許多企業并沒有對排放的污水進行處理，而是直接排入河流或者土地之中，一方面，使得河流污染嚴重，農民在引水灌溉的過程中，將污水中的重金屬帶入農田，從而引發重金屬污染；另一方面，污水深入地下后，重金屬元素卻不會很快講解，在不斷的富集過程中，使得土壤中的重金屬含量不斷增加，對農作物的生長造成影響。
2.2大氣
大氣中的重金屬主要來自于工業生產排放的廢氣、汽車尾氣等，如果沒有對其進行相應的處理，重金屬就會以氣溶膠的形態，進入大氣之中，在自然沉降和降水的作用下，最終進入土壤，從而造成農田的重金屬污染。一般來說，大氣污染對于農田的影響程度取決與當地的經濟增長方式和工業化程度，以及人口的密度和經濟發展程度等。
2.3固體廢棄物
主要指來自含有重金屬的工業企業以及礦業企業廢棄物，也包括城市的生活垃圾。這些固體廢棄物含有的重金屬元素會在存放和處理的過程中，進入土壤，造成污染。例如，重金屬礦業企業在對礦渣進行處理時，通常都是采用統一處理或掩埋的方式。在堆放的過程中，會受到雨水沖刷等的影響，使得重金屬元素流入水體或土壤；而在掩埋后，礦渣中含有的重金屬元素也不會分解，而是逐漸向周圍的土壤擴散，不斷的富集，進而導致土體中重金屬含量超標，造成污染。
2.4化學農藥和肥料
一方面，部分化學農藥的質量不達標，含有超標的重金屬元素，在使用的過程中會隨之進入土壤，從而引發重金屬污染；另一方面，為了保證農作物的產量，往往會長期使用化學肥料，提供農作物生長需要的微量元素，但是肥料中的重金屬元素卻在不斷富集的過程中，出現污染現象。例如，如果某塊農田長期使用磷肥，則可能導致土壤中的鎘含量超標，從而引發重金屬污染。
3農村耕地中重金屬污染的治理對策
3.1對污染源進行控制
對于農村耕地中重金屬污染的治理，首先必須采取必要的措施，對污染進行控制，減少污染源，之后才能對其進行處理，以免污染的重復發生。對于重金屬污染源的控制，需要做到以下幾點：
①對廢水、廢氣、固體廢棄物的排放進行控制，確保處理后排放，將其產生的污染降到最低。針對含有重金屬元素的污染物，更要加強管理力度。
②對農藥肥料等的使用進行限制，對其成分進行改良和創新，盡可能減少農藥中重金屬元素的殘留。
③對農田土壤進行質量監測，及時發現潛在的風險，做到防患于未然。
3.2物理換土法
由于重金屬的治理成本大、耗時長，難度大，從經濟角度出發，對于污染較為嚴重的農田土壤而言，可以采用換土的方式進行處理，其優點在于徹底、穩定，雖然施工量較大，但是相對而言速度較快，而且操作簡單，不影響農作物的種植。
3.3化學調節法
主要是利用相應的化學藥劑等，對農田土壤的有機質、水分、pH值等進行調節，改變重金屬的水溶性和擴展性，從而降低污染的擴展速度以及其對于農作物的影響。
3.4生物修復法
指利用植物、動物、微生物等，對土壤中的重金屬進吸收和轉化等，從而消減重金屬污染對于農田的影響。例如，向日葵可以吸收重金屬，進而通過自身的作用將其排入空氣中，降低土壤重金屬的含量；部分藻類和蚯蚓等動物也可以對重金屬進行吸收。
4結語
總之，重金屬污染對于農村耕地的影響是十分巨大的，農業技術人員要加強對于重金屬污染來源的分析，通過預防和治理相結合的方式，解決土壤重金屬污染的問題。
參考文獻
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關鍵詞：重金屬污染 主要原因 修復技術
土壤重金屬污染給人們所帶來的危害具有長期性、潛在性的特點，近年來隨著城鎮化進程的不斷加快和工業生產的發展，越來越多的有害物質進入到了土壤中，造成土壤結構的變化和功能的衰退，有害物質逐漸在土壤中積累，并通過水或者是植物進入到人體，嚴重危害人們的身體健康。為了有效應對和解決這一問題，我們必須要充分了解土壤中重金屬的來源，并積極應用各種各樣的土壤重金屬污染修復技術，最大限度地緩解土壤重金屬污染，給人們創造一個更加健康舒適的生活環境，從根本上提高人們的生活質量。
一、造成土壤重金屬污染的主要原因
1.工業三廢的排放
在我國，礦產冶煉加工、化工、電鍍、電池、以及塑料等行業所排放的重金屬是造成土壤重金屬污染的主要工業源，由于大多數工業企業污染物處理意識淡薄，并沒有配備足夠的處理設備，就使得工業廢水、廢氣、廢渣等不斷排放到土壤或者是水體中，造成嚴重的環境污染，危害人們的身體健康。
2.燃煤釋放
當前我國使用范圍最廣的能源依然是煤炭，不僅是因為我國的煤炭資源儲量豐富，同時也是由于其價格相對較低，這就造成煤炭燃燒時向空氣中排放大量的有害氣體，這些氣體經過沉降就會進入到土壤中，對土壤造成污染，進而對人體健康和整個生態系統產生長期效應。
3.垃圾的堆放
如果垃圾堆放的時間較長，就會使其中的重金屬進入到土壤中，導致區域土壤的重金屬含量大量增加。特別是城市垃圾中含有較多的重金屬，在雨水的沖刷之下會將其中的有毒元素釋放到土壤中，由于這些有毒元素大多以有效態的形式存在，難以結合成殘渣狀態，就使得其在土壤中具有較大的遷移能力，進而對地下水造成污染。
4.化肥和農藥的使用
化肥和農藥是農業生產中必不可少的物資，對于促進農業生產發展具有非常重要的意義，但是如果使用不合理就會使土壤遭受重金屬污染。這是因為在化肥和農藥中含有較多的重金屬元素，而土壤自身的環境容量又相對較低，長期使用會積累超標含量的重金屬，進而使農產品受到污染，一旦食用就會對人體造成傷害。
二、土壤重金屬污染修復技術
1.工程修復
工程修復主要指的是采用換土、客土、以及深耕翻土等一些措施，有效降低土壤中的重金屬含量，從而減少對植物系統的毒害，保障農產品安全。一般，換土法和客土法主要用來治理重污染區，而深耕翻土法則主要用于重金屬污染程度較輕的區域。總的來講，工程修復比較穩定、徹底，但是由于工程量比較大，成本費用較高，還容易對土體機構造成破壞。
2.物理修復
物理修復技術主要包括三種類型：1）電動修復。主要指的是在電流的作用之下，土壤中所蘊含的重金屬離子以電遷移或者是電透滲的方式被運輸到電極，再實行集中的收集處理。這種方法比較適宜用在具有低滲透性的淤泥土或者是粘土中，能夠有效控制污染物流動的方向。2）電熱修復。主要是利用高頻電壓所產生的熱能對土壤加熱，從而將土壤顆粒中的污染物解吸出來，實現重金屬和土壤的分離，達到修復土壤的目的。3）土壤淋洗。即利用淋洗液將土壤固相中存在的重金屬轉移到液相中去，然后再將含有重金屬的廢水進行回收處理。這種方法比較經濟實用，有較強的應用價值。
3.化學修復
化學修復即向土壤中施加改良劑，利用改良劑的吸附、拮抗、氧化還原、以及沉淀等作用，有效降低重金屬自身的生物有效性。由于不同的改良劑對土壤中的重金屬會產生不同的作用，因此這項技術的重點在于要選擇最為合適的改良劑，比較常用的改良劑主要有石灰、硅酸鹽、磷酸鹽、以及碳酸鈣等。但是化學修復是在土壤原位上進行的，并不具有永久性，它只是改變了土壤中的重金屬形態，而重金屬元素依然存留在土壤中，很容易活化再次危害植物。
4.生物修復
生物修復主要包括植物修復和微生物修復兩種類型。1）植物修復。指的是利用自然生長或者是遺傳培育的植物來修復受重金屬污染的土壤，根據其機理和作用過程的不同又可以分成植物揮發、植物提取、以及植物穩定等不同的類型。2）微生物修復。首先，微生物能夠利用帶電荷細胞對土壤中的重金屬離子進行生物吸附于富集；其次，微生物可以通過自身的新陳代謝活動溶解土壤中的重金屬；此外，微生物還能夠通過氧化還原作用有效降低重金屬中的毒性，從而減少重金屬對土壤的污染程度，確保農產品的安全衛生。
三、總結
科學技術的發展在很大程度上促進了經濟的發展和社會的進步，深刻改變了人們的生產和生活方式，具有非常重要的作用。因此，在當前土壤重金屬污染日益嚴重的情況下，我們必須要積極利用各種形式的土壤修復技術來緩解重金屬污染、改善土壤質量，為人們創造一個健康安全的生活環境，更好地促進社會主義現代化建設的發展。
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