不同区域环境下重金属的富集规律和迁移特征研究

张宝强 1,2,3,4,5，闫波 1,2,3,4,5

（ 1.陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075； 2.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710021； 3.自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西 西安 710021； 4.陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 710021）

摘要：不同的区域及环境中重金属的存在会严重影响其周边的土壤环境，区域不同重金属的富集和迁移方式有着本质差异。本文通过对农田土壤、矿区、盐化表层土壤、采煤沉积区、地下水等不同区域和环境下重金属的富集和迁移特征进行了分析。研究重金属在不同区域和环境中的迁移规律，能为重金属污染土壤的修复与治理提供正确的指引方向，同时也能够为环境污染治理提供合理精准的技术支撑，也对我国环境质量的提升有着重要的指导意义。

关键词：区域、重金属、富集、迁移、特征

Study on the Enrichment Law and Migration Characteristics of Heavy Metals in Different Regional Environments

Zhang Baoqiang^1,2,3,4,5，，Yan Bo^1,2,3,4,5

（1 Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd. Xi'an 710075, China; 2 Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd. Xi'an 710021, China; 3 Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, the Ministry of Natrual Resource Xi'an 710021, China;4 Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center，Xi'an 710021, China）

Abstract: The presence of heavy metals in different regions and environments will seriously affect the surrounding soil environment. There are essential differences in the enrichment and migration methods of heavy metals in different regions. This paper analyzes the enrichment and migration characteristics of heavy metals in different regions and environments such as farmland soil, mining area, salinized surface soil, coal mining sedimentation area, and groundwater. Studying the migration patterns of heavy metals in different regions and environments can provide correct guidance for the remediation and treatment of heavy metal-contaminated soils. It can also provide reasonable and accurate technical support for environmental pollution control. It is also important to the improvement of my country's environmental quality. The guiding significance.

Keywords:Region； Heavy metals；Enrichment；Migration；Characteristics

0.前言

近年来，随着城市化和人类活动的加强，快速城镇化加快的过程加剧了城市生产、生活中废弃物的快速排放[1]，使得生态系统中的土壤重金属污染日益严重。土壤和水体是植物中重金属的主要来源，对我国的生态系统产生了诸多不良影响[2-4]。重金属元素在周期表中基本都属过渡性元素，在不同体系环境中的变化较多，不同环境因素的影响会使得重金属的形态发生变化，难以降解。重金属无论其含量的多少，都会对人类产生极大的危害，且危害持续时间较长。

不同体系环境中重金属的富集和迁移规律存在着差异，因此，学者们对重金属在不同区域土壤以及水体中的富集规律和迁移特征进行了大量研究，分析了重金属污染带来的危害，为中国的环境治理以及环境保护方案提供了理论支持，具有重要的理论和现实意义。

2. 盐碱地干湿交替过程中重金属的迁移特征

受干湿交替过程的影响，土壤中的水盐变化引起了表层土壤的迁移转化，且形成了一定的规律。在干湿交替过程中土壤中的水盐运动使得土壤表层中的重金属含量下降，含水率的变化和土壤中重金属总量的变化趋势相反，土壤中盐分高低对土壤重金属含量的影响不明显，其主要受分水影响. 在盐碱地的干湿交替过程中水盐的运移可引起重金属形态的变化，该运移过程对土壤表层中重金属起到一定的活化作用。因此，应注意在盐碱地土壤干湿交替变化过程中，土壤表层重金属活化对生物有效性的影响[5].

3. 采煤沉陷积水区重金属的分布与迁移特征

近年来，国内外学者对采煤沉陷积水区域的重金属分布和迁移特征进行了大量研究，欧金萍等的研究结果表明：在采煤沉陷积水区中从纵向分布来看，水体重金属的分布规律依次为沉积物含量最大、间隙水次之、上覆水含量最小。重金属镉、锌、锑极易通过沉积物迁移进入到上覆水体，对周边环境具有潜在的危害。其大量的分析结果表明，采煤沉陷积水区的上覆水体中铜、镉、砷 、锰的污染源相同，在间隙水中不同重金属之间具有良好的相关性，且部分重金属的来源相同，沉积物中锌、锰、镍的来源极为相似。在采煤沉陷积水区重金属的污染程度依次为镉、铬、锑、铜、砷、镍、锰、锌，在顾桥采煤沉陷积水区中重金属镉、铬具有潜在的危害 [6]。

4. 土壤水稻-系统重金属迁移特征

刘兰英等对土壤－水稻系统中土壤重金属在水稻内的富集特征，以及土壤重金属在土壤－水稻系统中的迁移特征及其对土壤理化性质的影响进行了分析。研究结果表明五种不同重金属在水稻籽粒中的含量均超过了国家食品安全标准，污染程度为铅＞镉＞砷＞铬＞汞，五种不同重金属在土体内的污染程度为：汞＞镉＞铅＞铬＞砷；5种不同重金属在水稻籽粒中的富集能力为镉＞砷＞铬＞汞＞铅，五种不同元素在水稻植株不同器官的迁移特征表现为根部＞茎叶＞籽粒的现象，镉元素向水稻植株迁移最快，铅元素的迁移最慢[7]。

5. 地下水波动带土壤重金属迁移规律研究

土壤和水体污染的防治与保护受到国际社会的重点关注，地下水受农药、矿渣随意丢放、垃圾填埋以及重金属污染等变得日益严重，土壤中能量和物质的迁移转换受地下水的作用。地下水位的波动受大气降水、蒸发、人为等因素影响，地下水波动引起土壤重金属的迁移转化。非饱和土壤受地下水的动力的作用侵入重金属，对地下水的生态系统造成严重破坏。

田蕴等的研究表明：在地下水波动带土壤中重金属镉、铅、镍、铜、锌有着在表面富集的特点，表现为垂直分布的现象。该研究结果的发现为地下水土壤重金属的治理与防护提供了科学依据和理论支撑[8]。

6. 结论

通过对不同区域及环境下重金属的富集规律和迁移特征进行分析研究，发现在干湿交替环境下由于水盐运动使得土壤表层中的重金属含量下降，相反含水率增大，土壤中重金属含量受盐分高低影响不明显，主要受分水影响；重金属镉、锌、锑极易通过沉积物迁移进入到上覆水体，对周边环境具有潜在的危害；镉＞砷＞铬＞汞＞铅，五种不同元素在水稻植株不同器官的迁移特征表现为根部＞茎叶＞籽粒的现象，镉元素向水稻植株迁移最快，铅元素的迁移最慢；地下水波动带土壤中重金属镉、铅、镍、铜、锌有着在表面富集的特点，表现为垂直分布的现象。

参考文献：

2. 赵方凯，杨 磊，陈利顶，等． 城郊生态系统土壤安全: 问题与挑战［J］．生态学报，2018，38(12): 4109－4120．

3. NICHOSON F A，SMITH S R，ALLOWAY B J，et al． An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales［J］．Science of the Total Environment，2003，311:205－219．

4. MICOC，R ECATALAL，PERIS M，et al． Assessing heavy metal sources in agricultural soils of an European Mediterranean area by multivariate analysis［J］．Chemosphere，2006，65(5):863－872．

5. SINGH S，KUMAR M．Heavy metal load of soil，water and vegetables in peri－urban Delhi［J］．Environmental Monitoring and Assessment，2006，120: 79－91．

6. 吕佳芮,王祖伟,刘雅明,史明易.干湿交替过程中重金属在碱性盐化表层土壤中的迁移特征[J].天津师范大学学报(自然科学版),2019,39(05):57-63.

7. 欧金萍,郑刘根,陈永春,谢欣湉,朱文远,陈业禹.顾桥采煤沉陷积水区重金属分布与迁移特征[J].生态环境学报,2018,27(04):785-792.

8. 刘兰英,黄薇,吕新,陈丽华,伍云卿,涂杰峰,上官亮,林丽.田间环境下土壤-水稻系统重金属的迁移特征[J].福建农业学报,2018,33(01):66-72.