土壤重金屬污染的定義精選(九篇)

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第1篇：土壤重金屬污染的定義范文

關(guān)鍵詞：土壤重金屬； 污染特點； 治理策略

1 引言

在環(huán)保領(lǐng)域?qū)?a href="http://www.coffee125.com/haowen/216755.html" target="_blank">重金屬污染的定義是能夠使生物遭受顯著毒性的金屬，這些物質(zhì)包括汞元素、鉛元素、鋅元素、鈷元素、鎳元素、鋇元素等，有時候也包括鋰元素與鋁元素等等。一項來自研究機構(gòu)的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，近年來全球汞排放量達(dá)每年1.5萬噸，鉛排放量達(dá)每年500萬噸，這些元素進入農(nóng)田和城市，為所經(jīng)地區(qū)的土壤帶來嚴(yán)重的重金屬污染，這些污染一方面能夠影響地下水和農(nóng)作物的品質(zhì)，另一方面也通過食物鏈對當(dāng)?shù)鼐用癞a(chǎn)生不容忽視的影響。當(dāng)前，如何進行土壤重金屬污染的分析、評估、預(yù)防和治理，是一個世界性的問題，本文首先從土壤重金屬的主要來源和土壤重金屬污染的危害兩個方面分析了重金屬污染的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上進一步闡述了土壤重金屬污染的空間差異以及污染整體的形態(tài)特征，最后深入論述了土壤重金屬污染的預(yù)防以及修復(fù)策略。本文的成果對于環(huán)境保護和土地利用均有著比較好的理論價值和實踐意義。

2 土壤重金屬污染現(xiàn)狀分析

2.1重金屬來源分析

（1）交通運輸

我國正在進行著大規(guī)模的城鎮(zhèn)化建設(shè)，各類交通工具的數(shù)量近年來一直呈現(xiàn)出大幅攀升的態(tài)勢，因此其排放的廢氣也逐年增加，導(dǎo)致土壤里重金屬元素逐步累積，形成污染。以汽車為例，污染源包括尾氣排放、汽油燃燒、輪胎磨損等，會逐漸排放出鉛、汞、銅、鋅等重金屬元素，一方面對大氣質(zhì)量造成破壞，另一方面也導(dǎo)致土壤重金屬超標(biāo)。

（2）工業(yè)和礦產(chǎn)業(yè)

工業(yè)生產(chǎn)會排放出重金屬元素，以煙塵或者廢氣廢水的形式進入大氣與土壤，而大氣中的重金屬則會逐漸沉降入土。工業(yè)生產(chǎn)中的廢渣是更加主要的重金屬污染來源，比如金屬冶煉企業(yè)、電解鋁企業(yè)、電鍍企業(yè)等，在其日常生產(chǎn)排放的廢渣中含有大量的重金屬元素，如果在不經(jīng)處理的情況下隨意露天堆放，或者直接傾倒進土壤中，會為土壤帶來極大的污染。

（3）燃煤釋放

煤的燃燒會向大氣中排放大量的污染物質(zhì)，并逐漸沉降入土壤中。我國的燃煤企業(yè)，包括火力發(fā)電廠和鋼鐵企業(yè)等，會排放大量的汞金屬，其中約三分之一的汞元素最終進入土壤。一些經(jīng)濟發(fā)達(dá)的大城市，汞元素的排放有其嚴(yán)重，這些污染能夠為城市的環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)帶來致命的影響。

（4）居民垃圾

居民如果將大量垃圾不加分類地堆放在戶外，由于垃圾中存在不少未經(jīng)處理的廢棄物，例如電池等，將會使其中的重金屬逐步滲透和擴散至周圍的環(huán)境中，逐步導(dǎo)致土壤的重金屬污染。

3 土壤重金屬的污染治理策略

土壤重金屬的污染的治理，可以從預(yù)防和修復(fù)兩方面進行著手。

3.1重金屬污染預(yù)防策略

控制污染，應(yīng)從源頭做起。因此在農(nóng)村地區(qū)，應(yīng)注重灌溉用水的質(zhì)量，謹(jǐn)慎使用污水灌溉。在農(nóng)田使用殺蟲劑和肥料時也應(yīng)合理用量，并且堅決杜絕汞含量超標(biāo)的農(nóng)藥，也應(yīng)禁止使用含鎘化肥等對環(huán)境帶來危害的農(nóng)藥和殺蟲劑。對于城市地區(qū)的工業(yè)企業(yè)，則應(yīng)嚴(yán)格控制對三廢的排放。而居民區(qū)則應(yīng)對廢棄垃圾進行再回收利用或者分類處理。對于日益增多的交通工具，則應(yīng)改善燃油質(zhì)量、并積極鼓勵以新型環(huán)保燃料代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油，從而減少廢棄物的排放。

此外還應(yīng)以完善的法規(guī)控制重金屬排放。土壤污染已經(jīng)被國際相關(guān)領(lǐng)域視為化學(xué)炸彈，是一個極其嚴(yán)峻而棘手的問題。只有通過立法的方式才能使污染的防范和治理進入可持續(xù)發(fā)展的軌道。而我國的環(huán)保法治進程目前尚需加速。舉例來講，當(dāng)前有不少養(yǎng)殖戶所購買的飼料里往往含有銅、鉛等重金屬，而禽類和畜類一旦食用并排出體外，便會對土壤形成污染，而我國當(dāng)前并未將重金屬列在畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)里，形成管理的漏洞。因此，亟需制定切合我國實際的法律法規(guī)進行重金屬污染的防范。

3.2重金屬污染治理策略

隨著國際上對于土壤重金屬污染的重視以及研究成果的和應(yīng)用，在重金屬污染治理方面有許多值得借鑒的策略，下面分別進行簡述：

3.2.1 基于物理法的重金屬污染治理

物理法治理又可以進一步分為以下幾種方法：

一是熱解吸法，這種方法以加熱來把一些具有較強會發(fā)特性的重金屬進行解吸和收集，再妥善處理或者合理利用。以汞元素為例，美國已經(jīng)形成了比較成熟的基于熱解析法的汞元素回收，并在現(xiàn)場治理中取得了較好的效果，使用此項處理方法的地域已經(jīng)在汞含量方面達(dá)標(biāo)。

二是電化法，這種方法以電解原理進行污染土壤的處理。在受到污染的土壤里設(shè)置石磨電極，并以1～5毫安的電流進行激勵，從而在陰極收集到金屬陽離子，并進行處理或者再利用。這種方法對于鉛元素和二甲苯等物質(zhì)的處理效果比較好。

三是洗土法，這種方法通過試劑與土壤里所含有的重金屬物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并最終生成可溶于水的金屬離子，通過對提取液進行處理，得到重金屬，再進行處理或者回收利用。這種方法非常適合于對銅金屬、鎳金屬、鉛金屬和鉑金屬的回收處理。

四是玻璃化法，這種方法以電極對受到污染的土壤進行加熱，從而使之進入熔化狀態(tài)，在其最后冷卻時，便會變成玻璃狀態(tài)。這種方法尚在實驗中，其成本較高，目前尚未得到的面積推廣。

3.2.2基于化學(xué)法的重金屬污染治理

這種方法在受到污染的土壤中按比例注入一定的化學(xué)試劑，從而改良土壤本身的性質(zhì)，達(dá)到減輕重金屬活性的作用，可以降低作物對土壤里重金屬的富集效應(yīng)?；瘜W(xué)法治理主要指的是土壤添加物法，把一定充分的有機物料或者改良劑加入受污染的土壤之中，能夠通過化學(xué)作用而使重金屬離子沉淀，再對其進行收集，從而減輕污染；還可以通過化學(xué)試劑中的酸性物質(zhì)與重金屬元素反應(yīng)，生成難溶于水的物質(zhì)，從而使土壤污染得到減輕。這種方法適用于鎳離子、鋅離子等重金屬物質(zhì)的治理。

3.2.3基于生態(tài)工程的重金屬污染治理

這種方法可以是在已經(jīng)被重金屬污染的土壤之上加厚一層正常土壤，或者把受到重金屬污染的土壤全部挖除，也可以通過灌溉的方式，逐漸使受污染土壤中的重金屬物質(zhì)漸漸遷移到地層深處等，也能對土壤污染起到一定的作用。

3.2.4基于生物的重金屬污染治理

這種方法可以通過植物或者微生物等來修復(fù)土壤質(zhì)量。某些植物的根系可以吸收被污染土壤中的重金屬，例如蜈蚣草被證實可以有效降低土壤中砷的含量；微生物則可以通過細(xì)胞轉(zhuǎn)化作用使被污染土壤中的重金屬沉淀或者氧化，從而使其對土壤的影響顯著降低。

4 結(jié)束語

在世界各地，尤其是經(jīng)濟較為發(fā)達(dá)的地區(qū)均存在著較為嚴(yán)重的土壤重金屬污染，重金屬的來源是多方面的，當(dāng)前，學(xué)界和環(huán)保組織對重金屬的污染一般聚焦于污染程度的定性描述和分析。事實上怎樣才能實現(xiàn)對重金屬污染源進行量化分析，同樣對治理逐漸嚴(yán)重的土壤污染有著不容忽視的作用，因此量化分析將是重金屬污染研究的發(fā)展方向。當(dāng)前，我國尚未構(gòu)建完善的城市和農(nóng)村地區(qū)土壤重金屬污染的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，因此并不能及時準(zhǔn)確地檢測土壤重金屬污染狀況，也難以為土壤重金屬污染的治理提供必要的依據(jù)。只有制定出嚴(yán)格而適用的土壤重金屬評價標(biāo)準(zhǔn)，才能有利于土壤的保護，從而推動經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]高曉寧.土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)技術(shù)研究進展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技.2013（09）

[2]郭翠花，黃淑萍，原洪波，等.太原市地表土中五種重金屬元素的污染檢測及評價[J].山西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，18（2）：222-226.

[3]史貴濤，陳振樓，李海雯，王利，許世遠(yuǎn).城市土壤重金屬污染研究現(xiàn)狀與趨勢[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2012，18（6）：9-12.

[4]凌輝，謝水波，唐振平，劉岳林，周帥.重金屬污染土壤的修復(fù)方法及其在幾類典型土壤修復(fù)中的應(yīng)用[J].四川環(huán)境.2012（01）

第2篇：土壤重金屬污染的定義范文

【關(guān)鍵詞】模糊綜合評價體系 評價因子 權(quán)重集 隸屬函數(shù) 質(zhì)量等級

【正文】

一、 模糊綜合評價體系簡介

模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評標(biāo)方法。該綜合評價法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，即用模糊數(shù)學(xué)對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€總體的評價。模型中，首先需要確定因素集 和權(quán)重集（評價因子在土壤質(zhì)量中所占的地位）： ；之后建立評價因子的隸屬函數(shù)，進而確定評價因子的評價矩陣 與權(quán)重矩陣 ，最后確定綜合評價指標(biāo)。

二、 在土壤重金屬污染問題中實例應(yīng)用

模糊綜合評價體系可以應(yīng)用到眾多領(lǐng)域中，本文探究重金屬在不同地區(qū)

污染程度，具體要求詳見2011年全國數(shù)學(xué)建模競賽A題。

1）土壤重金屬污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)國家土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)( 15618-1995),可以把土壤分為三級。

2）隸屬函數(shù)

本題中把城區(qū)劃分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)、公園綠地區(qū)5個不同的區(qū)，分別用 來表示，由于每種濃度在五類區(qū)域中取出了多組樣本點，故本文求得各區(qū)域內(nèi)所有樣本點的平均值作為各區(qū)域的濃度實際含量值。用 表示第 區(qū)的第 種重金屬的濃度，在此，以生活區(qū)的重金屬Cd為例，其三級標(biāo)準(zhǔn)的隸屬函數(shù)應(yīng)該為：（以第二級標(biāo)準(zhǔn)為例）

同理可以得到所有第 區(qū)的第 種重金屬的隸屬函數(shù)值，為與背景值比較，我們把背景值中的均值數(shù)據(jù)也做了相同的處理。得到的Q1的評價矩陣如下表1所示，其他區(qū)的評價矩陣同理可得：(這里只顯示三位小數(shù))

表1生活區(qū)的評價矩陣

3）權(quán)重向量

根據(jù)公式,以生活區(qū)為例，其權(quán)重模糊矩陣(權(quán)重向量)為:

(0.0809 0.17660.1282 0.1012 0.0474 0.0693 0.0907 0.3056)

其他區(qū)同理可得。

4）綜合評價指標(biāo)的計算與結(jié)果評析

根據(jù)綜合評價指標(biāo)的計算方法把處理所得的數(shù)據(jù)進行運算，得到各個區(qū)的綜合評價如下表2：

表2城市各區(qū)綜合評價結(jié)果

78.5796 89.9911 82.1071 87.8331 90

由表4中數(shù)據(jù)可以看出：

在加權(quán)平均的綜合評價模型下，按照國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)區(qū)和主干道路區(qū)為二級，污染程度稍高，而生活區(qū)、山區(qū)和綠地公園區(qū)為一級，污染程度較低；并且按照所定義的評價分值可以知道各區(qū)的污染程度有：

工業(yè)區(qū)>主干道路區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)

并且所有區(qū)的綜合評價得分均低于背景區(qū)，可以認(rèn)為這些區(qū)在不同程度上受到某些重金屬污染。

參考文獻(xiàn)

第3篇：土壤重金屬污染的定義范文

關(guān)鍵詞：水體;重金屬污染;毒理作用;人體健康

作者簡介：于曉莉（1973―），女，河南鄭州人,工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。

中圖分類號：X701

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：16749944(2011)10012304

お

1 引言

水體是人類賴以生存的主要自然資源之一,又是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,也是地球物質(zhì)生物化學(xué)循環(huán)的儲庫。由于人類活動的影響,進入水體環(huán)境中的污染物越來越多,這些污染物給環(huán)境和人體健康造成了許多問題。多年來人們非常關(guān)注水體富營養(yǎng)化問題,因為其宏觀破壞性能引起人們的注意,而水體重金屬污染問題人們重視程度相對不夠,近年研究證明甲基汞是水俁病致病因,鎘是骨痛病致病因。同時隨著采礦、冶煉、化工、電鍍、電子、制革等行業(yè)的發(fā)展,以及民用固體廢棄物不合理填埋和堆放,重金屬污染物事故性排放以及大量化肥、農(nóng)藥的施用,使得各種重金屬污染物進入水體。重金屬污染物難以治理,它們在水體中具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性和難降解性,在水體中積累到一定的限度就會對水體、水生植物及水生動物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害,并可通過食物鏈而在水產(chǎn)品體內(nèi)累積,最終作為食品進入人體,影響人的健康,因此水體重金屬污染日益成為人們關(guān)注的焦點。

2 重金屬污染的來源和毒理作用

對人體健康構(gòu)成危害的重金屬絕大多數(shù)來自于工礦企業(yè)所排放的廢水,采礦、冶金、化工、電鍍等多種工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)廢水都含有重金屬,排放到水體引起水質(zhì)的污染,進入水體的重金屬還會發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),諸如氧化、還原、沉淀與溶解、吸附與解析、絡(luò)合作用以及生物甲基化等,這主要取決于重金屬的性質(zhì)和水體的理化指標(biāo)。還有一部分就是城市道路上的機動車尾氣污染,對人體健康構(gòu)成典型危害的是鉛污染。

進入大氣、水體和土壤的重金屬均可以通過呼吸道、消化道、皮膚3種途徑侵入人體,進入體內(nèi)的重金屬借助體內(nèi)某些有機成分可結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物,對人體的各個發(fā)育階段都會產(chǎn)生影響,尤其對母嬰的毒害更為明顯。機體內(nèi)可以同重金屬發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)不少,如蛋白質(zhì)(氨基酸)、核酸等;兒茶酚胺、維生素、激素等微量活性物質(zhì)和含氧脂肪酸、磷酸等也能與重金屬發(fā)生作用,使上述物質(zhì)喪失或改變了原來的生化功能而引起病變。

許多重金屬離子可因微生物甲基化作用而生成相應(yīng)的甲基化合物,此類化合物多屬毒性很強的揮發(fā)性物質(zhì),極易通過呼吸道進入人體,其中具有重要病理學(xué)意義的,當(dāng)首推甲基汞化合物。另有一些重金屬離子通過口腔、皮膚進入體內(nèi)后,與人體某些酶的活性中心巰基(-SH)有著特別強的親和力,金屬離子極易取代巰基上的氫,從而使酶喪失其生物活性,即重金屬的致害作用就在于使生物酶失去活性。還有一些重金屬離子可以通過與酶的非活性部位相結(jié)合,從而改變活性部位的構(gòu)象,或與起輔酶作用的金屬離子置換,同樣能使生物酶的活性減弱甚至喪失。

2.1 汞污染的來源和毒理作用

2.1.1 汞污染的來源

汞是金屬中毒性較高的元素之一。以汞為原料的工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含汞廢水、廢氣和廢渣對環(huán)境的汞污染非常嚴(yán)重,此外煤及石油燃燒釋放出來的汞,含汞農(nóng)藥的廣泛運用造成對大氣和土壤的污染。目前由于人類活動向大氣、水體和士壤中排放的總汞量,每年已超過2萬t。

2.1.2 汞的毒理作用

(1)金屬汞。金屬汞常以蒸氣態(tài)污染大氣,可通過呼吸道進入人體。職業(yè)性長期吸入汞蒸氣可引起慢性汞中毒,其主要表現(xiàn)出體力減退、頭暈、頭痛、失眠、多夢、記憶力減退等中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。

（2)無機汞化合物。在短期內(nèi)攝人大量無機汞鹽或誤食含汞物質(zhì),可引起急性汞中毒。

(3)有機汞化合物。有機汞化合物分為苯基汞和烷氧基汞。甲基汞屬于高神經(jīng)毒物質(zhì)。主要侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng),其慢性中毒癥狀出現(xiàn)順序一般為感覺障礙、運動失調(diào)、語言障礙、視野縮小、聽力障礙。

2.2 鉛污染的來源和毒理作用

2.2.1 鉛污染的來源

鉛污染來源廣泛,主要來自汽車廢氣和冶煉、制造以及使用鉛制品的工礦企業(yè)。1969年日本東京因汽車尾氣污染空氣引起居民慢性鉛中毒,該事件發(fā)生后世界各國都十分重視環(huán)境鉛污染對人體健康的危害,明令禁止或限制在汽油中加入四乙基鉛。

2.2.2 鉛的毒理作用

（1)急性中毒。意外攝入大量鉛時可發(fā)生急性中毒。如含鉛餐具將大量鉛溶出進人食物時,食入后可引起中毒。幼兒啃嚼含鉛油漆的玩具和家具等也可產(chǎn)生中毒。服用過量的含鉛藥物同樣可引起中毒。

(2)慢性中毒。對于血液系統(tǒng)，鉛能抑制血液中氨基乙酚丙酸脫氫酶和血紅素合成酶,血紅素合成受到抑制而出現(xiàn)貧血,面色蒼白(所謂“鉛容”)。對于神經(jīng)系統(tǒng)，鉛中毒對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用是引起鉛中毒性腦病。慢性鉛中毒時周圍神經(jīng)也出現(xiàn)病癥,最嚴(yán)重的典型癥狀是由撓神經(jīng)損害引起的百對稱性腕下垂。此外是伸肌無力。多數(shù)中度和重度鉛中毒病例常見到四肢無力、兩手握力減退,少數(shù)可見局部性皮膚觸覺和痛覺減退等。對于消化系統(tǒng)其典型癥狀是腹絞痛。

（3)生殖毒性與致畸作用。鉛中毒工人外周血淋巴細(xì)胞染色單體畸變率增加。流行病學(xué)調(diào)查表明,鉛對苯并芘誘發(fā)工人肺癌可能有協(xié)同作用。環(huán)境鉛污染引起鉛中毒癥狀:慢性中毒多在局部地區(qū)發(fā)生。其中毒癥狀主要有神經(jīng)衰弱癥候群、中毒性多發(fā)性神經(jīng)炎、中毒性腦病、間質(zhì)性腎炎或腎萎縮以及心肌損傷等。

2.3 鎘污染的來源和毒理作用

2.3.1 鎘污染的來源

環(huán)境中鎘污染的最主要來源是有色金屬礦產(chǎn)開發(fā)和冶煉排出廢氣、廢水和廢渣。煤和石油燃燒排出的煙氣。含鎘肥料的施用也是造成鎘污染的原因之一。此外,在電鍍、制造合金、焊料、顏料、電池、雷達(dá)、電視機熒光屏、半導(dǎo)體元件、照相材料、化肥、殺蟲劑、塑料、槍械彈藥等生產(chǎn)中用做原料或催化劑,其在生產(chǎn)過程中可向環(huán)境排放出含鎘廢物。餐飲具和食品包裝也存在鎘污染。如在上釉的陶器中儲存食品,尤其酸性液體食品,可引起明顯的鎘污染。

2.3.2 鎘的毒理作用

日本神通川流域發(fā)生的骨痛病是由于神通川上游鋅礦冶煉排出的含鎘廢水污染了神通川,河水灌溉使鎘進人稻田而被水稻吸收。鎘引起骨痛病的原因可能是由鎘對腎功能的損害使腎中維生素D的合成受到抑制,影響人體對鈣的吸收和成骨作用。同時,鎘使骨膠原鏈上的羥脯氨酸不能氧化產(chǎn)生醛基,妨礙骨膠原的固化與成熟,從而導(dǎo)致骨骼軟化。鎘對胃腸粘膜有刺激作用,故口服鎘化物可引起嘔吐、腹瀉、休克和腎功能障礙,人在生產(chǎn)活動中吸人大量的鎘煙塵和蒸氣也可引起急性中毒。

2.4 鉻污染的來源和毒理作用

2.4.1 鉻污染的來源

電鍍、皮革、制藥、研磨劑、防腐劑、顏料以及合成催化等方面鉻有廣泛的用途,生產(chǎn)中均可產(chǎn)生含鉻三廢。在生產(chǎn)中含鉻廢渣的堆放也是一個重要污染來源,含鉻廢渣任意堆放,雨水沖淋,大量鉻溶滲和流失,污染環(huán)境。

2.4.2 鉻的毒理作用

(1)急性毒性。鉻對局部有刺激、腐蝕作用,也可導(dǎo)致呼吸障礙。鉻對皮膚的急性毒性表現(xiàn)為鉻對皮膚的刺激和腐蝕作用所引起的急性皮膚糜爛及變態(tài)反應(yīng)皮膚炎。

(2)亞急性慢性毒性。鉻對人的慢性毒性作用，鉻經(jīng)呼吸道侵入,可引起鼻炎、咽炎、支氣管炎等。皮膚長期接觸鉻化合物可引起接觸性皮炎或濕疹,多見于手背、腕、前臂等部位的紅斑、丘疹。對鉻過敏者,也見于非接觸部位。鉻還可引起皮膚潰瘍,又稱“鉻瘡”。潰瘍可深達(dá)骨骼,愈合緩慢,愈合后可形成瘸痕或色素沉著。鉻酸霧還對眼結(jié)膜有刺激作用;可引起流淚;可刺激口腔、咽喉,可引起咽后壁干燥以致出現(xiàn)淡黃色小潰瘍等。長期接觸鉻鹽粉塵或鉻酸霧,除損害皮膚外,還產(chǎn)生全身性影響。

（3）致癌變、致畸變、致突變作用。六價鉻和三價鉻均有致癌作用。目前世界公認(rèn)某些鉻化合物可致肺癌,稱為鉻癌。

2.5 砷污染的來源和毒理作用

2.5.1 砷污染的來源

采礦、金屬冶煉、煤炭燃燒、含砷工業(yè)品(如陶瓷、制革、玻璃等)和含砷農(nóng)藥的各種砷化合物以粉塵、煙塵、廢氣和廢水等形式污染環(huán)境。

2.5.2 砷的毒理作用

（1）急性中毒。急性砷中毒較常見,如誤食砷污染的食品、誤飲砷污染的飲料或誤服含砷農(nóng)藥等。

（2）慢性中毒。長期持續(xù)攝入低劑量的砷化合物,尤其是吸入砷化合物粉塵者,經(jīng)過數(shù)月乃至數(shù)年、十幾年的砷蓄積而發(fā)生疾病,砷慢性中毒的某些癥狀是其特有的,但大部分癥狀是非特異性的,所以慢性砷中毒常常被忽略。在一定意義上,尿、頭發(fā)、指甲中的砷含量可指示砷中毒和體內(nèi)砷含量。

3 水體重金屬污染研究現(xiàn)狀

3.1 水體中重金屬存在形態(tài)及毒性研究

水體中不同形態(tài)的重金屬污染物對水體環(huán)境的危害程度有很大的差異,開展水體中重金屬存在形態(tài)的研究,對于有效防治和治理水體重金屬污染物具有非常重要的意義。目前人們已經(jīng)對許多不同形態(tài)重金屬污染物的毒性做了大量研究,獲得了大量實驗結(jié)果。例如人們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)水體中重金屬污染物Cr6+對水生動植物的毒性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cr3+的毒性。Wageman和Barica在研究Cu對藻類的毒性時發(fā)現(xiàn):Cu 的毒性主要由Cu2+、［CuOH+］和Cu(OH)2引起[1]。劉清等[2]從離子形態(tài)角度出發(fā),同時考慮游離和羥基絡(luò)合態(tài)的毒性,以及它們之間的毒性差異,通過數(shù)學(xué)方法擬合定義出活性態(tài)銅離子濃度,較好地反映了水體中銅的毒性。另外人們已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)有機汞(如甲基汞)等物質(zhì)有非常大的危害性。例如1953~1961年期間影響日本南部水俁灣周圍漁民的神經(jīng)性疾病――水俁病就是由水體中的甲基汞引發(fā)的。

3.2 水體重金屬污染物的生物學(xué)效應(yīng)研究

重金屬對水體微生物和植物的生物學(xué)效應(yīng)研究很早就已經(jīng)廣泛展開,Kaplan等[3]研究表明,當(dāng)重金屬Cu進入細(xì)胞體內(nèi)后,會發(fā)生諸如氧化、引入甲醛等變化,這些變化都會破壞葉綠體等胞內(nèi)器官,直接影響藻類細(xì)胞的光合、呼吸作用和酶的活性,并抑制藻類的生長。閻海等[4]通過實驗證明,Zn、Cu和Mn能抑制月形藻的生長,3者的毒性大小順序為Zn>Cu>Mn。谷巍等[5]發(fā)現(xiàn),在相同處理條件下,Hg2+的毒性要比Cd2+強,Hg2+對輪葉狐尾藻的致死濃度為1~2 mg/L,Cd2+的致死濃度為3~5mg/L。戴家銀[6]研究指出,重金屬Cu和Zn對真綢幼魚組織酶活性產(chǎn)生影響。Weir和Hine[7]報導(dǎo)了在含0.003g/L汞的水中,即可以檢測到汞對金魚的毒性效應(yīng)。Skerfivin等[8]研究發(fā)現(xiàn),凡是以含甲基汞的魚為食的人們,他們的染色體斷裂與汞在人體內(nèi)的含量具明顯相關(guān)性。水體中重金屬濃度增加以后,將對魚類和水生浮游生物產(chǎn)生嚴(yán)重影響。Mcintosh和Kevern[9]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)水體中的重金屬銅的濃度達(dá)到3g/L 時,水體中的枝角目蟲和輪蟲的數(shù)量就開始減少。Maxfield等[10]研究指出,河水中重金屬含量的增加也導(dǎo)致魚和獵鳥發(fā)生中毒現(xiàn)象。目前人們已經(jīng)認(rèn)識到,水體重金屬污染物的生物學(xué)效應(yīng)是多種多樣的。

3.3 水體重金屬污染物污染指示研究

該方面的研究包括兩個基本內(nèi)容,一是水體受到重金屬污染指示研究;二是重金屬造成水體污染程度大小的指示研究。人們習(xí)慣以重金屬污染物在水體中的絕對含量多少表示水體受重金屬污染的程度,目前越來越多的人建議使用一些植物和水體微生物數(shù)量及活性變化特征作為重金屬對水體造成污染大小的指示[11,12]。Navrot等[11]研究表明,生物體組織中的Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的濃度可以用來監(jiān)測這些重金屬元素在水中的含量。Haug等[12]利用海草中重金屬元素的濃度對挪威海峽水中的重金屬污染進行了比較科學(xué)地評估。

4 重金屬污染對人體健康的影響

4.1 重金屬對人體的毒害程度

（1)與其濃度有關(guān)。重金屬在人體內(nèi)總蓄積量未超過其閾值時,即使長期存在也不會產(chǎn)生危害。如對甲基汞敏感人群而言,只有體內(nèi)蓄積達(dá)90mg時才出現(xiàn)發(fā)音障礙,而到170mg時則聽覺喪失。

(2)與其化學(xué)形態(tài)有關(guān)。主要原因在于人體各器官對不同形態(tài)的重金屬蓄積量不同,無機汞(HgCl2)導(dǎo)致腎損傷與肝損害,而有機汞CH3Hg+、(CH3)2Hg則能產(chǎn)生特異性的腦神經(jīng)障礙,這就是因為甲基汞易在腦中蓄積,而無機汞在腦中的蓄積甚微。

(3)與其侵入途徑有關(guān)。經(jīng)口腔誤食金屬汞后,消化道的吸收量微乎其微,故其毒性甚小;若經(jīng)呼吸道吸入汞蒸汽時,因肺泡可吸收相當(dāng)多的汞蒸汽,故汞蒸汽呈強烈的毒性。

(4)與其半衰期有關(guān)。重金屬在機體內(nèi)的生物半衰期的長短也影響到對人體危害程度的不同,半衰期長就意味著在體內(nèi)的殘留時間長,濃度增高快,容易達(dá)到閾值濃度而顯現(xiàn)出毒性。

(5)取決于重金屬間的相互作用。重金屬之間既有累加作用,也有拮抗作用,還有相乘作用,若聯(lián)合作用產(chǎn)生的總效應(yīng)等于單獨效應(yīng)之和時稱為累加作用,小于單獨效應(yīng)之和時稱為拮抗作用,大于單獨效應(yīng)之和時稱為相乘作用。

4.2 微量重金屬元素與人體健康的關(guān)系

微量重金屬元素與人體生命過程有著密切關(guān)系。雖然在體內(nèi)的含量非常微小。但生理功能獨特。能夠調(diào)節(jié)肌體內(nèi)的生物酶活動。促進宏量元素在體內(nèi)的運輸。參與激素的合成等。在新陳代謝中起著十分重要的作用。

研究表明,通過這些微量重金屬元素相互影響,相互作用。參與體內(nèi)多種酶的合成。能增強機體的防御功能,提高免疫力,減少疾病。研究發(fā)現(xiàn):銅離子在膠原蛋白和彈力蛋白的合成中起著重要作用,它多以銅藍(lán)蛋白的形式存在。妊娠婦女如銅不足,則羊膜和毛膜發(fā)育不良,胎膜脆性增加,彈力下降,導(dǎo)致胎膜在孕期不能夠承受日漸增大的壓力而破裂,對母子造成不利影響;糖尿病人體內(nèi)重金屬元素釩和鉻處于缺乏狀態(tài)。釩和鉻均具有胰島素樣作用。

4.3 重金屬污染對人體健康的影響

過量的重金屬大多都能抑制生物酶的活性,破壞正常的生物化學(xué)反應(yīng)。重金屬通過空氣、水、食物等渠道進入體內(nèi)。進入人體的重金屬不再以離子形式存在。而是與體內(nèi)有機成分結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物,從而對人體產(chǎn)生危害。機體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核糖能與重金屬反應(yīng),維生素、激素等也能與重金屬反應(yīng)。由于產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使上述物質(zhì)喪失或改變了原來的生理化學(xué)功能而產(chǎn)生病變。另外重金屬還可能通過與酶的非活性部位結(jié)合而改變活性部位的構(gòu)象?；蚺c起輔酶作用的金屬發(fā)生置換反應(yīng),致使酶的活性減弱甚至喪失,從而表現(xiàn)出毒性。

試驗證明銅具有抗生育作用,釩及其化合物也有一定的生殖毒性,尤其是造成男性的性腺毒性而影響生殖能力。鉛對親代生殖生理和生殖器官的功能也具有極大危害。因此,銅、鉛、鉻等重金屬是造成人類生殖障礙的重要致病因子之一[14]。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的發(fā)展,重金屬污染問題日趨嚴(yán)重。重金屬污染,不同與其它類型污染,具有隱蔽性、長期性和不可逆轉(zhuǎn)性等特點。重金屬可直接對環(huán)境中的大氣、水、土壤造成污染,致使土壤肥力下降、資源退化、作物產(chǎn)量品質(zhì)降低,并且在土壤中不易被淋濾,不能被微生物分解,有些重金屬元素還可以在土壤中轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物。在遭受污染的土壤中種植農(nóng)產(chǎn)品或是用遭受污染的地表水灌溉農(nóng)產(chǎn)品,能使農(nóng)產(chǎn)品吸收大量有毒、有害物質(zhì)。由此形成土壤―植物―動物―人體之間的食物鏈,使其毒性不斷積累增大,危害人們的身體健康。

進入大氣、水體和土壤等各種環(huán)境的重金屬,均可通過呼吸道、消化道和皮膚等各種途徑被人和動物吸收。當(dāng)這些重金屬在人和動物體內(nèi)積累到一定程度時,即會直接影響動物的生長發(fā)育、生理生化機能,直至引起死亡。而且重金屬性質(zhì)以及環(huán)境條件的不同,影響和危害的程度也不同,因此重金屬的污染毒害作用復(fù)雜而且影響較大。

應(yīng)加強管理,堅決杜絕工業(yè)“三廢”的排放,規(guī)劃城市垃圾的堆放,嚴(yán)格控制含有重金屬的化肥、農(nóng)藥的使用;提高全民素質(zhì)、增強環(huán)保意識,只有人人都意識到其危害,從我做起、從一點一滴做起,才能從根本上消除污染源;推行清潔生產(chǎn)工藝,嚴(yán)格控制重金屬污染物的排放;注重重金屬污染的毒理研究,弄清其在大氣、水、土壤等環(huán)境中存在形態(tài)、遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律以及在環(huán)境、人和動植物體內(nèi)的毒性作用,為防治污染和保護人體健康提供理論依據(jù)。

お

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Research Status of Heavy Metal Pollution in Waters and its Effects on Human Health

Yu Xiaoli1,Liu Qiang2

（1.Xinmi Encironmental Protection Bureau,Zhenzhou 452370,China;2.Zhengzhou Coal

Industry Design & Research Co.,Ltd.,Zhenzhou 450007,China）

第4篇：土壤重金屬污染的定義范文

關(guān)鍵詞：土壤；重金屬；風(fēng)險評價；不確定性分析；MonteCarlo模擬

中圖分類號：X820.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：Based on USEPA framework of health risk assessment， the multi-pathway health risk assessment model was developed for heavy metals in the case soils. MonteCarlo simulation was adopted to quantitatively study the effect degree of parameter uncertainty on assessment result， and sensitive parameters were further identified by sensitivity analysis. The results without MonteCarlo simulation showed that there was no noncarcinogenic risk because of 1>HICd>HINi while it was under carcinogenic risk due to RCd>1.0×10-6. However， with the MonteCarlo simulation of selected variables， it indicated that the parameter uncertainty made the non-carcinogenic risk assessment results varying within 0.1～0.2， and the carcinogenic risk assessment results varying in the range within 1 order of magnitudes. Therefore， the parameter uncertainty made the value range of RCd span 1.0×10-6 and it was probable to mislead the corresponding decisionmaking. Sensitivity analysis indicated that the contents of Cd in case soils and vegetables， and the weight for the target receptor should be treated as sensitive variables， which were the main source of parameter uncertainty. To further improve the credibility of assessment with cost-benefit consideration， data of the sensitive variables should be preferentially gathered.

Key words：soils；heavy metals；risk assessment；uncertainty analysis；MonteCarlo simulation

重金屬是一類具有富集性，并很難在環(huán)境中降解的有毒污染物[1].由于土壤與水體、大氣等環(huán)境介質(zhì)有著密切關(guān)系[2]，土壤重金屬污染已經(jīng)引起了公眾的廣泛關(guān)注，并且近年來多起公眾污染事件與土壤重金屬污染有關(guān)[3-4].土壤重金屬污染健康風(fēng)險評價作為國際廣泛認(rèn)可的污染預(yù)防和修復(fù)決策的輔助工具，在當(dāng)下中國有著重要的現(xiàn)實意義.近年來，有一些學(xué)者基于健康風(fēng)險評價的理論框架[5-7]，分別對一些污染區(qū)域進行了健康風(fēng)險評價的研究，得出了一些具有指導(dǎo)性的結(jié)論，但不確定性卻在健康風(fēng)險評價中貫穿始終，威脅著風(fēng)險評價結(jié)論的可信度[8].鑒于模型不確定性和情景不確定性的固有性和隨機性特點[8]，多數(shù)學(xué)者在進行風(fēng)險評價中重點考慮到了參數(shù)不確定性對評價結(jié)果的影響，并嘗試采用模糊數(shù)學(xué)、盲數(shù)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和隨機模擬理論等來降低評價過程中的參數(shù)不確定性，其中MonteCarlo隨機參數(shù)模擬法對于參數(shù)不確定性的良好控制具有廣泛的認(rèn)可度[9-11]，并被美國環(huán)保署（US EPA）、中國環(huán)保部等權(quán)威機構(gòu)所推薦使用.但大多研究中僅定性或是半定量地描述了評價結(jié)果可能存在的參數(shù)不確定性大小及其影響，并提醒決策者加以注意[5，7，12]，文獻(xiàn)中鮮有報道關(guān)于風(fēng)險評價中參數(shù)不確定性影響程度的定量研究.

鑒于參數(shù)不確定性的大小對決策的可信度有著不同程度的影響，本研究基于一個農(nóng)用土壤重金屬污染場址實例和US EPA現(xiàn)行的健康風(fēng)險評價體系，根據(jù)實例情景構(gòu)建了土壤重金屬污染的多途徑健康風(fēng)險評價模型；而后，借助參數(shù)MonteCarlo模擬下的風(fēng)險評價結(jié)果和確定性風(fēng)險評價結(jié)果的定量比對，初步量化研究了參數(shù)不確定性可能的影響程度，并通過敏感度分析進一步開展了敏感參數(shù)排選，以期為不確定環(huán)境下我國土壤健康風(fēng)險評價與相關(guān)環(huán)境管理決策的制定提供理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗.

1實例區(qū)域概況與相關(guān)采樣分析

1.1實例區(qū)域概況

實例區(qū)域所在城市位于華北大平原的南端，地勢西高東低，南鄰黃河.該城市季風(fēng)特征明顯，冬季盛行東北風(fēng)，夏季盛行西南風(fēng).在地理環(huán)境、大氣環(huán)流、地形，地勢等因子的綜合作用下，形成了暖溫大陸性季風(fēng)型氣候.該市域面積8 269平方公里、總?cè)丝诩s570萬，其中市區(qū)建成區(qū)面積140平方公里、人口120萬，并且該市是全國重要的商品糧基地和優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)基地，優(yōu)質(zhì)糧比重達(dá)85%.

1.2實例區(qū)域的采樣分析

實例區(qū)域農(nóng)用土壤的采樣監(jiān)測（土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ/166-2004）采用網(wǎng)格系統(tǒng)布點法，以100 m×100 m網(wǎng)格為樣品單元，設(shè)置20個采樣點，每個樣品設(shè)3個平行樣，混勻后用四分法分別留取1 kg樣品，于室溫下自然風(fēng)干，細(xì)磨后過200目篩備用.采用四酸法進行消解，用原子吸收分光光度法（日立Z5000原子吸收光譜測定儀）測定土壤中Cd和Ni的總量，結(jié)果見表1[13].本文數(shù)據(jù)均使用SPSS 16軟件進行處理.將土壤重金屬含量實測數(shù)據(jù)進行ShapiroWilk檢驗，Cd和Ni的sig.值均大于0.05，表明這2種重金屬含量的實測數(shù)據(jù)都呈正態(tài)分布.根據(jù)美國環(huán)保署的綜合風(fēng)險信息系統(tǒng)（Integrated Risk Information System，IRIS）可知，研究中2種重金屬均具有非致癌健康風(fēng)險和致癌健康風(fēng)險[12-15].

2.2人體暴露評估

暴露評估的定義為“測量或估計人體暴露到目前存在于環(huán)境中物質(zhì)的程度、頻率和持續(xù)期間，或估計新化學(xué)物進入環(huán)境中所可能引起的假設(shè)性暴露之過程”.沒有人體的暴露就沒有風(fēng)險，所以準(zhǔn)確的暴露途徑分析是構(gòu)建特征風(fēng)險評價模型的關(guān)鍵前提，暴露途徑主要包括經(jīng)口食入，吸入（空氣），經(jīng)皮膚和黏膜吸收等.經(jīng)過對實例污染場址的調(diào)查分析，成年職業(yè)人群（當(dāng)?shù)剞r(nóng)民）其主要的暴露途徑為蔬菜經(jīng)口攝入暴露途徑、皮膚直接接觸暴露途徑、誤食土壤暴露途徑和土壤顆粒呼吸攝入暴露途徑.不同的暴露部位可能會有不同的吸收和代謝.全部吸收劑量（total absorbed dose）是每種暴露途徑所吸收劑量的總和.暴露評估需要本土的人體暴露參數(shù)及影響污染物在環(huán)境介質(zhì)中傳輸?shù)膮?shù)，但由于我國尚未建立起各級別的暴露參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，本文在盡量搜集我國現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，也參考US EPA的部分推薦參數(shù).

參考USEPA的健康風(fēng)險評估體系，下面是各個暴露途徑下的單位時間單位體重的暴露量（mg/（kg?d））估算式[15-19]：

式中：wf為蔬菜的污染物濃度，mg/kg；IR為攝入率，kg/d；FI為被攝入污染源的比例，范圍0.0～1.0；w為土壤中化學(xué)物質(zhì)濃度，mg/kg；CF為轉(zhuǎn)換因子；SA為皮膚接觸面積，cm2/d；AF為皮膚（對土壤）黏附因子，mg/cm2；ABS為皮膚對化學(xué)物質(zhì)的吸收因子；IR′為攝取速率，mg/d；EF為暴露頻率，d?a-1；ED為暴露持續(xù)時間，a；BW為目標(biāo)受體體重，kg；AT為平均接觸時間，d；PEF為土壤塵擴散因子，m3/kg；IRb為空氣的吸入量，m3/d.

2.3風(fēng)險特性描述

定量的風(fēng)險評價可更直觀、有效的表述風(fēng)險的大小，同時也便于對污染因子的風(fēng)險進行篩選排序，為決策者提供科學(xué)的參考.本研究中2種重金屬都具有非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險效應(yīng)，故將風(fēng)險定量表征公式列出如下.

2.3.1非致癌風(fēng)險的定量表征

非致癌效應(yīng)假定具有閾值的機制，從而推導(dǎo)出參考劑量（reference dose， RfD）.參考劑量的定義是“估計人類族群每天的暴露，此暴露在一生之中可能不會造成可察覺到有害健康效應(yīng)的風(fēng)險”.非致癌風(fēng)險的特征算式如下[15-19]：

HI=HQf+HQa+HQs+HQb=

（ADDfRfDf）+（ADDaRfDa）+（ADDsRfDs）+（ADDbRfDb）.（5）

式中：HI為某種污染物的非致癌污染指數(shù)；HQf，HQa，HQs和HQb分別為蔬菜經(jīng)口攝入、皮膚直接接觸攝入、誤食土壤攝入和土壤顆粒呼吸攝入暴露途徑的非致癌風(fēng)險商數(shù)；ADD為某一非致癌物在某暴露途徑下目標(biāo)受體一生中平均每天每人每千克的暴露劑量，mg/（kg?d）；RfD為某一非致癌物在某暴露途徑下的參考劑量，mg/（kg?d）.

關(guān)于非致癌風(fēng)險的評判標(biāo)準(zhǔn)，一般當(dāng)HI和HQ小于1時，認(rèn)為風(fēng)險較小或可以忽略；HI和HQ大于1時，認(rèn)為存在風(fēng)險.

2.3.2致癌風(fēng)險的定量表征

在人體或動物會造成癌癥的物質(zhì)被認(rèn)為具有非閾值效應(yīng)，亦即并沒有安全暴露的水平.致癌風(fēng)險的定量算法如式（6）[15-19]：

R=∑kADIk×CSFk. （6）

式中：ADIk為經(jīng)由暴露途徑k的每日平均暴露量，mg/（kg?d）；CSFk為暴露途徑k的致癌斜率因子，（kg?d）/mg；其中ADIk與式（5）中的ADD在本研究中意義相同.

關(guān)于致癌風(fēng)險的評判標(biāo)準(zhǔn)，目前采用的主要有美國環(huán)保局的健康風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)、國際防輻射委員會推薦標(biāo)準(zhǔn)，以及瑞典環(huán)保局、荷蘭建設(shè)和環(huán)境部推薦的評價標(biāo)準(zhǔn).其中美國環(huán)保局的致癌風(fēng)險評價指南認(rèn)為風(fēng)險水平處于10-4～10-6時的風(fēng)險是可以接受的，其認(rèn)為的最大可接受風(fēng)險為1.0×10-4；瑞典環(huán)保局、荷蘭建設(shè)和環(huán)境部推薦的健康危害風(fēng)險度最大可接受限值為1.0×10-6.本研究選取最嚴(yán)格的1.0×10-6作為判別標(biāo)準(zhǔn).

2.4相關(guān)確定性評價參數(shù)的選取

表2列出了本研究暴露評估中選取的模型參數(shù).研究中2種重金屬不同暴露途徑的參考劑量（RfD）值（mg/（kg?d））、致癌重金屬的致癌強度系數(shù)值（（kg?d）/mg）參考IRIS和風(fēng)險評價信息系統(tǒng)（RAIS）的相關(guān)取值[15，19].

2.5MonteCarlo模擬

MonteCarlo模擬又稱隨機抽樣或統(tǒng)計試驗方法，屬于計算數(shù)學(xué)的一個分支，是由Nicholas Metropolis在二次世界大戰(zhàn)期間提出的，而Von Neumann是Monte Carlo方法的正式奠基者，他與Stanislaw Ulam合作建立了概率密度函數(shù)、反累積分布函數(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，以及偽隨機數(shù)產(chǎn)生器，現(xiàn)此方法在金融工程學(xué)，宏觀經(jīng)濟學(xué)，生物醫(yī)學(xué)和計算物理學(xué)（如粒子輸運計算、量子熱力學(xué)計算、空氣動力學(xué)計算）等領(lǐng)域已得到應(yīng)用廣泛，效果良好[10-11].

故本研究將MonteCarlo模擬引入構(gòu)建的土壤健康風(fēng)險評價模型，并基于評價中參數(shù)的MonteCarlo模擬可以良好的控制參數(shù)不確定性的前提下，利用確定性風(fēng)險評價結(jié)果與基于MonteCarlo模擬的風(fēng)險評價結(jié)果的對比分析，量化研究實例風(fēng)險評價中參數(shù)不確定性的影響大小，并進一步進行參數(shù)的敏感度分析，其主要模擬步驟為[10-11]：1）確定模型隨機變量，即確定影響評價結(jié)果的隨機因素，本研究中選取表3中的8個特征參數(shù)為隨機變量（包括CSCd，CSNi，BW，AT，IRb，IR′，CFfCd和CFfNi）；2）構(gòu)建隨機因素的概率分布模型，主要通過實地采樣檢測和歷史經(jīng)驗判定等方法，在本研究中采用歷史經(jīng)驗和實地采樣檢測相結(jié)合的方法；3）將所得到的隨機數(shù)轉(zhuǎn)化為輸入?yún)?shù)的抽樣值，主要方法為MonteCarlo抽樣和拉丁超立方抽樣（Latin Hypercube Sampling，LHS），其中MonteCarlo抽樣一般從樣本分布較少的低概率區(qū)進行抽樣，即為偏尾端抽樣；LHS抽樣則是由樣本整體分布考慮[10，12]，這說明LHS方法更適合構(gòu)建小樣本的概率分布，故本文采用LHS法；4）整理分析所得模擬評價結(jié)果，其中主要包括評價指標(biāo)的期望值、概率分布和累積概率分布等；5）參數(shù)的敏感度分析，主要目的是篩選關(guān)鍵影響因子，并以此提高相關(guān)數(shù)據(jù)收集預(yù)算的效用率.

3結(jié)果與討論

3.1確定性參數(shù)下實例區(qū)域土壤污染健康風(fēng)險評價

根據(jù)前文中所建的特征土壤重金屬污染的多途徑健康風(fēng)險評價模型，基于式（1）～（4），代入表2中的各參數(shù)值，本節(jié)參數(shù)均取確定性值或均值，計算出實例區(qū)域農(nóng)用土壤重金屬經(jīng)各暴露途徑可能引起成人受體的重金屬攝入量，計算結(jié)果見表3.

由表3，對于Cd和Ni來說，其各途徑的日均暴露量的高低排序均為：蔬菜經(jīng)口暴露途徑>誤食土壤暴露途徑>皮膚接觸途徑的重金屬暴露劑量>土壤顆粒呼吸攝入暴露途徑.其中，Cd的各途徑的日均暴露量差異相對較大，而對于Ni來說各途徑的日均暴露量差異在3個數(shù)量級以內(nèi)，并且其蔬菜經(jīng)口暴露途徑和誤食土壤暴露途徑的日均暴露量處于同一數(shù)量級.

為進一步研究該地區(qū)健康風(fēng)險的現(xiàn)狀，利用式（5）和表2中的數(shù)據(jù)，經(jīng)計算得出土壤重金屬在4種暴露途徑下的危害商數(shù)值（HQ），見表3.由表3，2種重金屬不同途徑的非致癌風(fēng)險HI均HQt>HQa>HQb；Ni各暴露途徑HQ的高低排序則為：HQb≈HQf>HQt>HQa.根據(jù)式（5）計算得到HICd和HINi分別為0.138和0.058，故可知該污染場址中的Cd和Ni的非致癌風(fēng)險暫時較小或可以忽略，相比之下，Cd的非致癌風(fēng)險相對嚴(yán)重，并且高風(fēng)險貢獻(xiàn)途徑均主要為蔬菜經(jīng)口暴露途徑和誤食土壤暴露途徑.

根據(jù)式（6）計算得出RCd和RNi分別為5.26×10-5和9.93×10-7.參比本研究選定的致癌風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)值1.0×10-6可知該場址土壤中的Cd已存在較高的致癌風(fēng)險，需要有關(guān)部門立即采取相應(yīng)的修復(fù)治理措施.相比之下，土壤中Ni的引起致癌風(fēng)險暫時在可接受范圍內(nèi).

3.2參數(shù)不確定性對評價結(jié)果的定量影響分析

本研究嘗試?yán)肕onteCarlo隨機參數(shù)模擬下的風(fēng)險評價結(jié)果和確定性風(fēng)險評價結(jié)果的定量比對，初步量化研究參數(shù)不確定性對風(fēng)險評價結(jié)果的影響程度.

故在其他計算過程保持不變的前提下，將表3中的帶概率分布的參數(shù)利用水晶球（Crystal Ball） 2000軟件設(shè)置為對應(yīng)的概率分布模型，而后又基于非致癌風(fēng)險（HQ和HI）和致癌風(fēng)險（R）設(shè)置了定義預(yù)測單元.而后設(shè)置MonteCarlo模擬的最大實驗量為1 000，置信區(qū)間為95%，抽樣方法為拉丁超立方（Latin hypercube sampling），其它參數(shù)取軟件的默認(rèn)值.運行模擬得出對研究區(qū)域土壤中各種金屬的評價模擬預(yù)測圖，如圖2～5所示.圖中Probability代表概率可信度，F(xiàn)requency代表頻數(shù)，并且圖4，圖5中橫坐標(biāo)值分別需要乘以10-5和10-6.由圖2，圖3可知，參比于確定性評價結(jié)果HICd（0.138）和HINi（0.058），在參數(shù)的MonteCarlo模擬下的HICd和HINi的值區(qū)間分別為[0.01， 0.38]和[0， 0.15].在參數(shù)不確定性的影響下，Cd和Ni的非致癌風(fēng)險商數(shù)值在0.1～0.2波動，但在此實例下參數(shù)不確定性的影響程度暫時不會改變最終非致癌風(fēng)險評價的結(jié)論.

由圖4，5可知，Cd的致癌風(fēng)險評價的區(qū)間值[0.6×10-6， 1.5×10-5]可能低于或高于所選定的風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)值1.0×10-6，此時參數(shù)不確定性可能會誤導(dǎo)Cd的污染防控決策.而對于Ni來說，其致癌風(fēng)險的RNi值區(qū)間小于標(biāo)準(zhǔn)值1.0×10-6，故參數(shù)不確定性暫不會影響Ni的污染防控決策.由圖2～5，研究中參數(shù)不確定性對于致癌風(fēng)險值造成的波動均在1個數(shù)量級以內(nèi)，所以如果致癌風(fēng)險評價結(jié)果R的數(shù)量級比風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)量級高或低2個數(shù)量級以上，則參數(shù)不確定性將可能不會影響到最終的污染防控決策.但是如果致癌風(fēng)險評價結(jié)果R的數(shù)量級與風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)值的數(shù)量級的差異在1個數(shù)量級以內(nèi)的話，建議進行進一步的資料搜集以提高評價結(jié)果的可信度.

3.3參數(shù)的敏感度分析

敏感性分析是指從眾多不確定性因素中找出對投資項目經(jīng)濟效益指標(biāo)有重要影響的敏感性因素，并分析、測算其對項目經(jīng)濟效益指標(biāo)的影響程度和敏感性程度，進而判斷項目承受風(fēng)險能力的一種不確定性分析方法[25].參數(shù)的小幅度變化能導(dǎo)致經(jīng)濟效果指標(biāo)的較大變化，則稱此參數(shù)為敏感性因素，反之則稱其為非敏感性因素.

由于在參數(shù)不確定性的影響下，本研究中總風(fēng)險值（R）可能會誤導(dǎo)決策；并且實例情景場址下的資料調(diào)查與搜集花費往往占整個風(fēng)險評價項目的總預(yù)算的50%以上，故本研究在成本控制和評價可靠性的綜合考慮下，進一步對評價過程進行了參數(shù)敏感度分析（結(jié)果見表4），以期篩選出對于R來說的敏感變量，從而盡可能提高預(yù)算的有效利用率.

由表4可知，在本研究中選取的8個隨機變量關(guān)于R的敏感度的高低排序為：蔬菜中Cd的濃度（78.7%）>目標(biāo)受體的體重（-13.3%）>土壤中Cd的濃度（7.5%）>土壤經(jīng)口攝入量（0.1%）≈平均接觸時間（-0.1%）≈蔬菜中的Ni的濃度（-0.1%）≈空氣吸入量（-0.1%）>蔬菜中Ni的濃度（0.0%）.上述數(shù)據(jù)說明，對于評價結(jié)果R，蔬菜和土壤中Cd的濃度和目標(biāo)受體的體重這3個變量具有高敏感度，對評價結(jié)果起決定性作用；而相比之下，土壤經(jīng)口攝入量、平均接觸時間和空氣吸入量這些參數(shù)的感敏度相對較低，對R影響較小.故在R的值可能會誤導(dǎo)決策的前提下，需要進一步通過對實例區(qū)域蔬菜和土壤中的Cd濃度和區(qū)域目標(biāo)受體體重這3個敏感參數(shù)的資料再搜集（包括歷史參數(shù)整理和實地檢測分析等）來降低評價中的參數(shù)不確定性，進而有的放矢地提高評價結(jié)論的可信度和預(yù)算的有效使用率.

4結(jié)論

1）確定性健康風(fēng)險評價結(jié)果顯示實例區(qū)域Cd和Ni的HI均小于1（HICd>HINi），對人體暫時不會造成非致癌健康風(fēng)險；而RCd>1.0×10-6，已經(jīng)對該區(qū)域造成致癌風(fēng)險，需要引起有關(guān)部門的注意.

2）在參數(shù)MonteCarlo模擬的輔助下，定量研究表明參數(shù)不確定性對于總非致癌風(fēng)險商數(shù)值的波動在0.1～0.2以內(nèi)，而其對致癌風(fēng)險值造成的波動在1個數(shù)量級以內(nèi)，實例中RCd的模擬值區(qū)間橫跨1.0×10-6，可能誤導(dǎo)決策.

3）敏感度分析的結(jié)果顯示對于總致癌風(fēng)險值來說，實例區(qū)域蔬菜和土壤中的Cd濃度及區(qū)域目標(biāo)受體體重應(yīng)作為敏感參數(shù)，重點搜集這3個參數(shù)的信息可有效地提高結(jié)論可信度和預(yù)算的效用率.

4）本研究中方法在技術(shù)參數(shù)、特征模型架構(gòu)等方面仍需要進一步完善，并且需要更系統(tǒng)的區(qū)域流行病學(xué)調(diào)查研究.

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第5篇：土壤重金屬污染的定義范文

【關(guān)鍵詞】重金屬；檢測方法；發(fā)展趨勢

隨著工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，重金屬對環(huán)境的危害也日益加劇。在人類生存生活的環(huán)境中，重金屬廣泛存在于空氣、泥土甚至是飲用水中，比如空氣中的塵埃、汽車尾氣、工業(yè)污水、化妝品等等，這些都嚴(yán)重危害到人們的生命健康。因此，對關(guān)系到人們生產(chǎn)生活的水、土壤、食物以及日用品等中的重金屬進行檢測，探索重金屬污染的防治措施，具有重要意義。

一、重金屬概述

目前，對重金屬還沒有嚴(yán)格的定義，一般情況下重金屬是指的是比重大于5的金屬，比如金、銀、銅、鐵、鉛、汞等等都屬于重金屬。在水中，重金屬元素不能被分解。一些微生物可與這些重金屬元素產(chǎn)生反應(yīng)，變成毒性更強的金屬化合物。這些化合物可通過食物鏈將金屬離子傳到人體。在人體內(nèi)，如果重金屬離子達(dá)到一定的濃度，會致使人體重金屬中毒，對人體機能和生命造成威脅。

二、重金屬檢測方法

1.原子熒光光度法

原子熒光光度法是利用原子蒸汽在輻射能激發(fā)下產(chǎn)生的熒光的發(fā)射強度來進行分析的一種方法。原子熒光光度法檢測重金屬具有靈敏度較高、線性范圍大、適用于多元素分析等，但是可以用原子熒光進行測定的金屬種類有限。

在對空氣中的汞進行測定的實驗中，許月輝利用原子熒光光度法測定0-10ng/mL系列共6次，其中r為0.9996，線性范圍為0-30ng/mL，方法檢出限為0.02ng/mL，回收率達(dá)到90%以上，標(biāo)準(zhǔn)差為2.3%-4.5%。另外，欒云霞等研究人員通過原子熒光光度法檢測了土壤中的砷和汞的含量，F(xiàn)aouzia等研究人員也用氫化物熒光光度法檢測了飲料中的砷含量?？傊?，熒光光度法對部分重金屬含量的檢測具有高靈敏和簡便的優(yōu)勢。

2.電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法的原理即通過電感耦合等離子體使檢測樣本汽化并原子化，將檢測金屬分離出來，與質(zhì)譜相結(jié)合，通過確定待測金屬元素的質(zhì)量進行重金屬檢測。電感耦合等離子體質(zhì)譜法能和多種手段結(jié)合使用，進行不同重金屬離子和同位素的檢測、可激光采樣、氫化物發(fā)生、低壓色譜、高校液相色譜、氣相色譜等。就目前重金屬檢測方法來看，電感耦合等離子體質(zhì)譜法是比較先進、檢測結(jié)果誤差較小的檢測方法。但其檢測成本高和易受污染限制了該檢測方法的普遍應(yīng)用。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法可用來確定奶粉中鉻的濃度，木腐真菌中銅、鋅、鎘、鉛等金屬元素的濃度，以及藥物、調(diào)味品和海帶等食物中的重金屬的濃度。

3.電感耦合等離子發(fā)射光譜法

電感耦合等離子發(fā)射光譜法的檢測原理是通過高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫，使反應(yīng)氣受熱、電離，將待測金屬元素發(fā)射的特征譜線進行檢測判斷，該金屬的量與特征線譜的強度成正比例的關(guān)系。電感耦合等離子發(fā)射光譜法具有靈敏度高，不易受到外界環(huán)境條件的干擾，線性范圍寬，可以對多種金屬元素同時測量或者依次測量等優(yōu)點。然而在反應(yīng)靈敏度方面與電感耦合等離子體質(zhì)譜法相比較差。

電感耦合等離子發(fā)射光譜法在對防腐處理后的木材、土壤、蜂蜜和蔗糖、水以及大氣顆粒物中的重金屬檢測方面都得到了有效應(yīng)用。

4.高效液相色譜法

高效液相色譜法以液體為流動相，通過高壓輸液系統(tǒng)，將含有不同極性的溶劑、緩沖液等流動相泵入配置有特定相色的色譜柱，各成分在柱內(nèi)被分離后進入檢測器進行檢測。通過高效液相色譜法對樣本元素進行分析，可同時對樣本中的多種元素進行檢測，該檢測方法被很多研究者應(yīng)用到實驗研究中。但是由于用于形成穩(wěn)定有色絡(luò)合物的絡(luò)合劑的選擇有限，限制了高效液相色譜在重金屬檢測領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

5.酶分析法

酶分析法是通過酶和重金屬離子產(chǎn)生反應(yīng)所產(chǎn)生變化來判斷金屬種類以及檢測重金屬的含量。一些重金屬離子在遇到特定的酶時，會產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，使顯色劑的顏色、導(dǎo)電性、吸光率以及酸堿程度發(fā)生變化，這些反應(yīng)可通過肉眼觀察或者電信號傳輸、ph值檢測等方便的獲取實驗結(jié)果，通過這些變化可以斷定重金屬元素及其含量。

6.生物傳感器

生物傳感器檢測重金屬法即利用重金屬和特定的生物識別物質(zhì)結(jié)合，將變化通過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成易于檢測到的光信號或者電信號等，通過分析來斷定重金屬物質(zhì)。常用的生物傳感器有酶生物傳感器、DNA傳感器、細(xì)胞傳感器、微生物傳感器等。

7.免疫分析法

免疫分析法的工作原理即將重金屬離子與合適的化合物結(jié)合，獲得空間結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生反應(yīng)原性，再將結(jié)合了金屬離子的化合物連接到載體蛋白上使其產(chǎn)生特異性抗體，通過對抗體的分析確定重金屬元素及含量。該方法具有高度特異性和靈敏度的特點，其成功的關(guān)鍵在于選擇合適的化合物與金屬離子進行結(jié)合。

三、重金屬檢測方法的研究方向

在對傳統(tǒng)的檢測方法進行不斷的改進和研究的同時，現(xiàn)代的高科技技術(shù)顯然為重金屬檢測方法提供了新的思路。另外，還可以通過多種檢測方法聯(lián)合運用，優(yōu)勢互補，提高檢測的靈敏度和降低檢測成本，讓金屬檢測方法更多的運用到切合人們生活的物品檢測中，讓人們更加放心。

第6篇：土壤重金屬污染的定義范文

【關(guān)鍵詞】GIS；有色金屬冶煉環(huán)境監(jiān)測

【中圖分類號】TP399

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1672—5158（2012）10-0337-02

有色金屬是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。“十一五”以來，按照走新型工業(yè)化道路要求，不斷深化改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，我國有色金屬工業(yè)取得了舉世矚目的成就。我國有色金屬生產(chǎn)持續(xù)增長，2010年，全國十種常用有色金屬產(chǎn)量達(dá)到3135萬噸，連續(xù)9年位居世界第一。有色金屬工業(yè)是礦物加工為基礎(chǔ)，物流量大，工藝流程長，是環(huán)境污染的主要行業(yè)之一。尤其因為我國金屬礦物品位低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、并常與有毒的金屬和非金屬元素共生，所以在采、選、冶、深加工各環(huán)節(jié)均產(chǎn)生較大量的有害廢渣（石）、廢水和廢氣，嚴(yán)重污染環(huán)境。

GIS是指與研究對象的空間地理分布有關(guān)的信息，它以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用模型分析方法，實時提供多種空間和動態(tài)信息，地理研究和決策服務(wù)而建立起來的計算機技術(shù)系統(tǒng)。GIS以其強大的數(shù)據(jù)處理、分析計算功能，獲得了科研院所、政府機構(gòu)等廣大用戶的青睞。利用GIS強大的三維分析和三維顯示能力，對獲得的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)選擇各種評價方法進行單要素和區(qū)域綜合評價，自動完成評價因子的分析、計算、評價和評價成果的輸出，并應(yīng)用專門的分析程序，將污染物空間分布以等值線圖形象直觀地展示出來，有助于了解污染物空間分布的規(guī)律性；其數(shù)據(jù)可生成餅狀圖、柱狀圖等表現(xiàn)形式。資源與環(huán)境評價作為GIS的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，其應(yīng)用可大大減少工作量，加快評價工作進程，便于評價成果的動態(tài)管理、更新和應(yīng)用。

目前，GIS在環(huán)境方面的應(yīng)用研究較多，王春紅等Ⅲ主要對重金屬的來源、GIS和地統(tǒng)計在土壤重金屬中的應(yīng)用、重金屬污染評價方法以及目前存在的問題和不足進行總結(jié)，張會等利用GIS技術(shù)對農(nóng)村突發(fā)環(huán)境污染事故進行應(yīng)急管理研究，GIS應(yīng)用在環(huán)境影響評價和環(huán)境管理方面較多，而關(guān)于GIS在各個具體行業(yè)的研究鮮有報道。因此，GIS在有色金屬冶煉行業(yè)環(huán)境管理的研究具有廣闊的前景和十分重要的意義。

1、GIS在有色冶煉行業(yè)污染物監(jiān)測中的應(yīng)用

國務(wù)院“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案中的工業(yè)污染源管理中明確指出：強化重點行業(yè)污染源監(jiān)管，要安裝運行管理監(jiān)控平臺和污染物排放自動監(jiān)控系統(tǒng)，定期報告運行情況及污染物排放信息，推動污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)共享?！队猩饘俟I(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中重點提出需要加強重金屬污染環(huán)境監(jiān)測能力，推行污染源自動監(jiān)控，重金屬廢氣、廢水排放企業(yè)要安裝相應(yīng)的重金屬污染物在線監(jiān)控裝置，并與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)。GIS可以方便地獲取、存儲、管理和分析各種環(huán)境信息，并且能為環(huán)境監(jiān)測提供全面、及時、準(zhǔn)確、客觀和有效的環(huán)境信息，并且具有強大的空間分析和數(shù)據(jù)處理功能，充分利用GIS的功能模塊結(jié)合有色金屬冶煉行業(yè)的環(huán)境監(jiān)測模型可以對有色金屬冶煉行業(yè)排放的二氧化硫和重點防控重金屬環(huán)境信息進行處理，從而實現(xiàn)對重點污染源產(chǎn)生的污染物的動態(tài)監(jiān)測，并將有色金屬冶煉行業(yè)產(chǎn)生污染物的變化情況、規(guī)律制成圖片直觀地表達(dá)出來。

2、GIS在有色金屬冶煉大氣環(huán)境動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

2006年有色金屬工業(yè)排放的工業(yè)廢氣和二氧化硫的總量分別占我國工業(yè)行業(yè)排放總量的5.23％和2.61％。2003年～2006年，有色金屬工業(yè)煙塵的年排放量在17～23萬噸之間波動，其所占全國工業(yè)行業(yè)的比例也在2.22％到2.89％范圍內(nèi)波動。利用GIS技術(shù)對大氣環(huán)境動態(tài)監(jiān)測和分析在國內(nèi)外都有應(yīng)用，歐洲的RAINS模式就是一個跨國界的S02排放量計算機管理系統(tǒng)和我國“七五”環(huán)保項目中“國家大氣環(huán)境信息系統(tǒng)”。

引用地理信息系統(tǒng)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，可以將所有有色金屬冶煉行業(yè)有污染隱患的企業(yè)及位置信息、主要污染物、污染物移動范圍、周圍地形進行收集、整理，并建立地理信息數(shù)據(jù)庫。污染源的類型主要有點狀污染源、線狀污染源和面狀污染源三種類型。點源采用修正的高斯模型進行模擬，線源采用有限長和無限長線源擴散模式兩種模型模擬，面源主要采用國家氣象局面源擴散模式進行模擬。系統(tǒng)提供網(wǎng)格管理功能，用戶可按照需要的網(wǎng)格大小自行創(chuàng)建網(wǎng)格，最終基于網(wǎng)格計算出每個網(wǎng)格的濃度值大小，生成基于網(wǎng)格的污染濃度專題圖。利用GIS空間分析和數(shù)據(jù)顯示功能，可獲得有色金屬冶煉污染物（如煙塵、二氧化硫和Pb塵等）在大氣中的濃度分布圖，進而可了解污染物的空間分布、擴散范圍和超標(biāo)情況，通過ArcEnging的時態(tài)功能，動態(tài)模擬污染源擴散的每個時刻的擴散影響范圍，并且為環(huán)境部門對有色金屬冶煉行業(yè)污染源污染物排放達(dá)標(biāo)評估、擴散模式和應(yīng)急決策提供支持提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

3、GIS在有色金屬冶煉廢水動態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

2003年～2006年，有色金屬工業(yè)噸金屬的廢水排放量則由44.48噸降到39.18噸，但年廢水排放量由5.46億噸增加到7.50億噸。有色金屬金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中排放的廢水量約占全國工業(yè)行業(yè)廢水排放總量的2.57～3.12％，數(shù)量巨大。利用GIS技術(shù)對水資源環(huán)境動態(tài)監(jiān)測和分析在國內(nèi)外都有應(yīng)用，對地下水進行管理和在水污染控制規(guī)劃方案中應(yīng)用。

從空間數(shù)據(jù)庫的角度看：GIS服務(wù)系統(tǒng)是一個包含了用于表達(dá)通用GIS數(shù)據(jù)模型（要素、柵格、拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)等等）的數(shù)據(jù)集的空間數(shù)據(jù)庫。從空間可視化的角度看：GIS服務(wù)系統(tǒng)是一套智能化的電子地圖，同時也是用于顯示地表上的要素和要素問關(guān)系的視圖。底層的地理信息可以用各種地圖的方式進行表達(dá)，而這些表現(xiàn)方式可以被構(gòu)建成“數(shù)據(jù)庫的窗口”，來支持查詢、分析和信息編輯等。從空間處理的角度來看：GIS服務(wù)系統(tǒng)是一套用來從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集獲取新數(shù)據(jù)集的信息轉(zhuǎn)換工具。這些空間處理功能從已有的數(shù)據(jù)集提取信息，然后進行分析，最終將結(jié)果導(dǎo)入到數(shù)據(jù)集中。

引用地理信息系統(tǒng)是對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)蘊涵信息的進一步發(fā)掘，對其有色金屬冶煉行業(yè)內(nèi)部聯(lián)系的深入揭示。在有色金屬冶煉行業(yè)技術(shù)水平和管理水平指標(biāo)情況下，對整個行業(yè)廢水處理設(shè)施以及環(huán)境設(shè)備運轉(zhuǎn)率等一系列影響因素綜合考慮，利用空間統(tǒng)計分析模型可以有色冶煉行業(yè)水質(zhì)作出實時、準(zhǔn)確的監(jiān)測，建立了一系列適合有色金屬冶煉行業(yè)廢水產(chǎn)生和排放環(huán)境信息管理系統(tǒng)特點、實用簡單的模型、主要有污染源預(yù)測模型。利用這些模型，可以進行污、廢水排放量預(yù)測、主要污染物排放量預(yù)測、地面水污染物允許排放量計算，地面水水質(zhì)預(yù)測，污染物負(fù)荷消減量計算等。在此基礎(chǔ)上，采用污染物總量控制負(fù)荷量優(yōu)化分配模型，對各種治理方案進行優(yōu)化選擇，通過綜合平衡，最終得到環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟效益兼顧的可供實施的總量控制方案。

第7篇：土壤重金屬污染的定義范文

對有機污染物的研究，也許在很多人聽來有些耳生，但大家一定對一個名詞不陌生——塑化劑。2011年5月一場源自臺灣的塑化劑風(fēng)波現(xiàn)在提起來仍讓人心有余悸：當(dāng)時據(jù)臺灣媒體報道，臺灣一些黑心商人為降低成本，在部分食品添加劑“起云劑”中添加有害人體的塑化劑DEHP。DEHP是一種常用的化工原料，也是一種環(huán)境激素，可作用于腺體，影響人體內(nèi)分泌，危害男性生殖能力并促使女性性早熟，長期大量攝取可能會導(dǎo)致肝癌。幼兒正處于內(nèi)分泌系統(tǒng)生殖系統(tǒng)發(fā)育期，它對幼兒帶來的潛在危害會更大。新聞報道沒多久，全臺灣就已發(fā)現(xiàn)近500項可能已受塑化劑污染產(chǎn)品，包括了人們頻繁接觸的運動飲料、果汁、茶飲、果醬果凍、膠錠粉劑等，甚至連幼兒使用的感冒糖漿都傳出含塑化劑。因影響層面廣，對公眾心理造成的傷害深，有入行三四十年的食品科學(xué)教授坦言，“從未如此擔(dān)憂過”，“堪稱30年來最嚴(yán)重食品摻毒事件之一”。

塑化劑又叫增塑劑，它其實就是有機污染物的一種。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系副教授、碩士生導(dǎo)師蔡全英，她的研究方向就是有機污染物。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)是國內(nèi)開始對有機污染物研究比較早的大學(xué)之一，蔡老師也有去法國留學(xué)的經(jīng)歷，本刊就有機污染物研究、考研等問題請教了她，希望不只對有致于在碩士博士階段從事該研究的同學(xué)以啟示，對其他節(jié)能環(huán)保相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)也能有參考作用。

《大學(xué)生》：公眾對“有機污染物” 還沒有那么熟悉，它大致的分類、危害是？

蔡全英：有機污染物是指以碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有機物質(zhì)及某些其他可生物降解的人工合成有機物質(zhì)為組成的污染物。

它的劃分沒有明確的定義，但在我們上課時一般按揮發(fā)性、半揮發(fā)性分類，揮發(fā)性有機污染物簡稱TVOC，主要是室內(nèi)的建筑材料，涂料等揮發(fā)出來的，比如甲醛、二甲苯等。半揮發(fā)性有機污染物包括正構(gòu)烷烴、多環(huán)芳烴、酚類、二惡英、多氯聯(lián)苯等，像前一段時間新聞炒得很熱的塑化劑，它就是半揮發(fā)性的。還有一些有機污染物就是所謂的“持久性有機污染物”，英文簡稱Pops，它是一類化學(xué)物質(zhì)，這類化學(xué)物質(zhì)可以在環(huán)境里長期存留，可以在全球廣泛分布，它可以通過食物鏈蓄積，逐級傳遞，進入到有機體的脂肪組織里聚積。

有機污染物的毒性要看它的分類，比如，甲醛就對呼吸系統(tǒng)有很大影響。而像多環(huán)芳烴等很多持久性有機污染物，我們經(jīng)常叫它們“環(huán)境激素”，它們能對人的生殖、發(fā)育、內(nèi)分泌系統(tǒng)有一定毒性。

《大學(xué)生》：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)對有機污染物的研究主要集中在哪些方面？

蔡全英：目前主要是幾個方面：一是Pops，還包括塑化劑、多環(huán)芳烴等；其次是抗生素、個人護理品中的有機污染物；三是因為我們是農(nóng)大，所以研究土壤、水、農(nóng)產(chǎn)品等中的有機污染物；四是環(huán)境行為；最后是污染控制，如何控制有機污染物，對被污染的土壤進行修復(fù)等。

《大學(xué)生》：對有機污染物的研究，除了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，全國還有哪幾所大學(xué)在做？

蔡全英：這項研究很普遍，前些年研究環(huán)境污染最多的就是兩類，一是重金屬污染，二是有機污染物。后來做重金屬污染研究的慢慢也轉(zhuǎn)向研究有機污染物了。僅廣東省，除了我們學(xué)校，還有華南理工大學(xué)、中山大學(xué)、廣州大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)等，都有人研究。其他地方，北京大學(xué)、清華大學(xué)等，只要有條件的都會涉及。

《大學(xué)生》：為什么以前研究重金屬污染的會慢慢轉(zhuǎn)向研究有機污染物？

蔡全英：重金屬污染研究得比較早，到現(xiàn)在已經(jīng)研究得比較深入了，而有機污染這部分，因為涉及的污染物很多，像美國環(huán)保局1977年頒布129種優(yōu)先控制的污染物，也就是我們所說的“黑名單”里，129種污染物中有114種是有機污染物。從前對有機污染物的研究相對比較薄弱，我們（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)）算從事得比較早的，1990年代就開始做了。研究有機污染物，創(chuàng)新性方面會比較容易找到突破點，也比較容易出成果，特別是年輕老師自然而然會傾向于這方面。

《大學(xué)生》：國外對有機污染物的研究已經(jīng)有三四十年歷史，我們國家是從什么時候進入這個研究領(lǐng)域的？

蔡全英：比他們遲一點，上世紀(jì)80年代開始研究的，發(fā)展得比較快的還是上世紀(jì)90年代末期以后。清華和北大開始這方面研究得比較早，更早一點的是很多研究所，比如有機地球化學(xué)國家重點實驗室，我的導(dǎo)師就是從那里畢業(yè)的。還有在北京的，中國自然科學(xué)研究院下屬的生態(tài)環(huán)境研究中心，像徐小白院士，他們都是開始研究比較早的。

我以博士后的身份去了法國東部的梅茲大學(xué)，呆了兩年，主要跟環(huán)境毒理學(xué)有關(guān)，也是一個交叉學(xué)科，是環(huán)境科學(xué)與毒理這塊交叉，可以做的事比如新的化學(xué)物質(zhì)出來看它是否安全。毒理學(xué)現(xiàn)在也是比較受重視的一個學(xué)科，做環(huán)境評價，從前只是做污染物的總量控制或者濃度控制，現(xiàn)在慢慢開始重視毒性評價。包括清華大學(xué)和生態(tài)環(huán)境研究中心都在做這塊研究。

《大學(xué)生》：“十二五”規(guī)劃大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，對華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、對有機污染物研究有什么影響？

蔡全英：有一定促進作用。因為我們國家也簽署了《斯德哥爾摩公約》（2001年5月100多個國家的代表在斯德哥爾摩通過此項公約，旨在通過全球努力共同淘汰和消除POPs污染，保護人類健康和環(huán)境免受POPs的危害。）要求各個簽署國家要做有機污染物減排和控制的工作，我們國家是在2004年6月加入，2004年11月，《斯德哥爾摩公約》正式對我國生效。這個對有機污染物研究有很大促進作用?！笆濉睂ξ覀儠幸欢ù龠M作用，因為是大趨勢。

《大學(xué)生》：如果讀碩士想做有機污染物研究，那么本科階段要特別重視哪幾門專業(yè)課？

蔡全英：有機污染物研究涵蓋的范圍很廣。比如做有機污染物治理，那么就側(cè)重于環(huán)境工程的課程。涉及不同的環(huán)境介質(zhì)，大氣、水、固體廢物、沉積物、食品安全等等，不同的研究方向有不同的側(cè)重點。

如果想考我們學(xué)校，一般來說最好本科是環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程等，這些專業(yè)相對關(guān)聯(lián)性更強一些。具體課程學(xué)習(xí)來說，考我們學(xué)校有關(guān)水污染控制技術(shù)、大氣污染控制技術(shù)、固體廢物處理與利用等課程是比較重要的，這也是環(huán)境重要的三個分支學(xué)科。

《大學(xué)生》：您招研究生時最看中學(xué)生哪些方面的素質(zhì)？

蔡全英：綜合考慮。一是看基礎(chǔ)知識怎么樣，本科的學(xué)習(xí)成績，在復(fù)試時也很重要；其次是潛在的科研能力，這在面試溝通時就能看出來；還有比較強的溝通能力；比較強的動手能力；最后是看能不能潛下心來踏踏實實做事，畢竟做研究需要有耐心，做事要嚴(yán)謹(jǐn)。

《大學(xué)生》：現(xiàn)在華農(nóng)的畢業(yè)生，無論本科生還是碩士生，在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域就業(yè)的人多嗎？

蔡全英：這兩年慢慢多一點了。還有些學(xué)生去了節(jié)能環(huán)保服務(wù)行業(yè)，比如國家要求企業(yè)每年參加強制性的清潔生產(chǎn)、結(jié)能減排，我們的一些學(xué)生去了咨詢公司，為企業(yè)制訂改造方案。

TIPS：研究有機污染物的部分特色院校

清華大學(xué)——是國內(nèi)研究有機污染物最早的大學(xué)之一，在持久性有機污染物領(lǐng)域成果突出，自2008年起發(fā)起了“持久性有機污染物論壇暨持久性有機污染物全國學(xué)術(shù)研討會”，至今已舉辦至第七屆。清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系主任、教授余剛，是有機污染物研究專家，主要從事持久性有機污染物的環(huán)境行為和效應(yīng)、水的物理化學(xué)處理技術(shù)、水環(huán)境修復(fù)技術(shù)、環(huán)境科技政策等方面的研究和教學(xué)工作。承擔(dān)了國家多項科技攻關(guān)專題等研究任務(wù)。

第8篇：土壤重金屬污染的定義范文

關(guān)鍵詞：水污染；植物修復(fù)；環(huán)境

中圖分類號：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-0432（2012）-04-0146-2

基金項目：新疆維吾爾自治區(qū)高校科研重點項目：“伊犁河流域土壤重金屬環(huán)境地球化學(xué)基線研究”（課題編號：XJEDU2010157）

氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)和有機污染是我國水污染的兩個主要方面，我國經(jīng)濟建設(shè)和水利現(xiàn)代化進程快速發(fā)展，國家已經(jīng)確立了本世紀(jì)末基本修復(fù)全國水生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。而這一目標(biāo)的實現(xiàn)，需要對現(xiàn)代生態(tài)修復(fù)技術(shù)的不斷研究更新應(yīng)用，完善水污染環(huán)境的治理工作。植物修復(fù)技術(shù)就是目前水污染治理中一項較為實用的技術(shù)，并且已經(jīng)在我國的江、河、湖、海和水庫等水污染環(huán)境治理中開始廣泛應(yīng)用。

1 植物修復(fù)技術(shù)

1.1 定義

植物修復(fù)技術(shù)是指通過綠色植物及其根際的土著微生物共同作用，實現(xiàn)對環(huán)境污染的清除，是目前一種較新的原位治理技術(shù)，其主要機理就是通過植物及其根際土著微生物的代謝活動來對環(huán)境中的污染物進行吸收、積累或者降解轉(zhuǎn)化。

1.2 特點

植物修復(fù)技術(shù)相比于其他的水污染環(huán)境處理方法，主要有以下幾方面的特點：

（1）植物修復(fù)技術(shù)能夠在現(xiàn)場進行，這使得治理污染過程中的運輸費用得以減少，同時降低了人類和污染物直接接觸的機會。

（2）能夠有效地處理水體中的有機污染物、重金屬污染物和富營養(yǎng)化物質(zhì)。

（3）可以使水體營養(yǎng)達(dá)到平衡，使水體的自凈能力得到改善。

（4）具有較低的工程造價，耗能少甚至是不需要耗能。

（5）不需要在水體治理過程中加放藥劑，防止了水體的二次污染。

1.3 植物修復(fù)技術(shù)類型

1.3.1 植物揮發(fā) 植物吸收一些容易揮發(fā)的污染物后會在表面組織中將污染物揮發(fā)掉?？諝庵械幕钚粤u基可以將植物莖葉揮發(fā)出的物質(zhì)分解掉。植物自身不能降解污染物質(zhì)，而是將污染物所處的環(huán)境進行轉(zhuǎn)移，減少污染物總量。

1.3.2 植物固定 植物在吸收有毒有害污染物后，可以將其匯聚在植物體內(nèi)，比如根、莖、葉中，將污染物的活動性降低，防止其擴散到周圍的水體中，也就是植物對污染物起固定作用。隨著植物的死亡腐爛，這一部分被固定的污染物會被重新釋放到自然環(huán)境中。

1.3.3 植物提取 植物根系可以從土壤中將有機或者重金屬污染物轉(zhuǎn)移到植物的地上部分，通常是指那些累積大于葉片干重0.01%的Cd或者0.1%的Cu、Zn、Pb、Co、Ni，或者1.0%的Mn植物。

1.3.4 植物降解 通過植物或植物與微生物對有機污染物進行降解。植物通過同化過程對污染物質(zhì)進行降解，只是污染物的轉(zhuǎn)換場所，并不對污染物進行存儲固定，在植物死亡后，大部分污染物已經(jīng)被降解為無毒性物質(zhì)或無機物，可以有效地避免二次污染。

1.3.5 根系過濾 植物根系聚集著大量的微生物，特別是在距離跟表面1-3毫米的地方，這些微生物是沒有種植過土壤的3-4倍。一些有機物能夠結(jié)合植物使重金屬的降解得到促進，還能使一些有機污染物礦化。

2 植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的要求

2.1 水環(huán)境的要求

2.1.1 水環(huán)境的條件 并不是說植物修復(fù)技術(shù)是萬能的治理技術(shù)，其有著自身的適用性，該技術(shù)對水體的動力條件和水質(zhì)現(xiàn)狀都是有要求的。通常來說，植物修復(fù)技術(shù)在水流較緩的寬淺水體，不超過3m的水深中較為適用。另外，實踐研究表明，水流的流速以及水力停留時間也影響著植物修復(fù)技術(shù)的運用。因為生物種群可以適應(yīng)一定的環(huán)境脅迫，所以，植物修復(fù)技術(shù)對水質(zhì)也有著一定的要求，污染高負(fù)荷的水環(huán)境不利于植物修復(fù)的進展。

2.1.2 水生植物的選型 水污染環(huán)境植物修復(fù)技術(shù)的核心是水生植物，水生植物不同會呈現(xiàn)不同的水體污染吸收能力和吸收效果，并且大型水生植物藻類的不同會使得抑制效應(yīng)不同，對不同的水生植物藻類也使得同種水生植物的作用不同。而且，營養(yǎng)效率在過長的生物調(diào)控過程中較低。另外，分泌物濃度不同使得其對藻類的他感效果不同。因此，在水污染環(huán)境不同的治理情況下，對水生植物的選擇非常重要。

2.1.3 護坡生態(tài)建設(shè) 在植物修復(fù)技術(shù)的使用中，江河湖庫的護坡建設(shè)也對其效果有著很大的影響。一直以來，人們對于防洪、通航等這類河道自身的功能較為注重，所以我國許多地方的護坡建設(shè)中普遍使用混凝土材料護坡、襯砌河床、截彎取直的做法。然而，這些做法實際上對土壤和水體的關(guān)系產(chǎn)生了割裂，分離了生物環(huán)境，水系和土地及生物環(huán)境相分離，對自然環(huán)境的生態(tài)鏈產(chǎn)生了破壞，造成了生態(tài)環(huán)境的不和諧。護坡生態(tài)建設(shè)對生態(tài)修復(fù)有很好的效果，主要是在對初期坡面穩(wěn)定和坡面植被保綠保活有所保證的基礎(chǔ)上，遵循自然規(guī)律，通過人為手段使坡面植被群落的演替速度加快，將坡面與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境相互融合。護坡生態(tài)建設(shè)具有抗蝕、保水、增加截流面源以及坡面強度等功能，提供給植物足夠的生長養(yǎng)分和良好的生長環(huán)境。

2.1.4 資金投入 在污染問題的治理中，資金投入始終是個大問題，植物修復(fù)技術(shù)也是這樣。第一，植物修復(fù)技術(shù)自身的特點原因使得這是一個長期漫長的過程，在技術(shù)開始階段的資金投入可能不是最大的，但之后的技術(shù)、管理、維護等方面需要資金不斷投入。第二，在我國的社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，經(jīng)濟效益是每個工程都要首先考慮的，在污染治理時，首先想的是少投入、快見效、實用性強的處理技術(shù)，對環(huán)境可持續(xù)發(fā)展有所忽略。第三，國家在籌措生態(tài)資金時，實施了一些必要的鼓勵政策，但是其效果并不是很好。

不難看出，水污染中植物修復(fù)技術(shù)的使用受資金的制約，資金的保障是植物修復(fù)技術(shù)實施的關(guān)鍵。

2.2 植物修復(fù)技術(shù)的要求

2.2.1 植物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵性研究 對不同類型植物去除不同污染物的基礎(chǔ)性研究是使植物修復(fù)技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮的關(guān)鍵，可以對水生植物的優(yōu)化選擇因地制宜，發(fā)展為一個完善的修復(fù)系統(tǒng)。并且在污染物被水生植物所吸收的最佳時期，人工收割及時進行，達(dá)到永久去除污染物的目的。我國在這方面相較于發(fā)達(dá)國家仍具有一定的落后性，所以，對關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)性研究加強是非常重要的。

2.2.2 培養(yǎng)復(fù)合型人才 植物修復(fù)技術(shù)是一項較為復(fù)雜的學(xué)科，它涉及到多個學(xué)科，比如生物學(xué)科、環(huán)境學(xué)科、景觀學(xué)、現(xiàn)代水利工程學(xué)、生態(tài)學(xué)等，作為一門新興技術(shù)，它對于人才素質(zhì)有著很高的要求。特別對于我國來說，地域廣闊，水域環(huán)境有著極大的不同，使用植物修復(fù)技術(shù)對水污染進行處理，對這類人才的需求更是非常迫切。目前來說，這方面人才的培養(yǎng)還是很薄弱的，對我國植物修復(fù)技術(shù)的使用有著一定的制約。

2.2.3 水環(huán)境的生態(tài)管理 當(dāng)今社會，生態(tài)化成為了發(fā)展的一種自然趨勢，在管理上，生態(tài)化管理也成為了一種發(fā)展方向。雖然目前其機制還沒有成熟，也沒有可以借鑒和采用的固定模式，但相比于其他的管理，其具有自身的特點：第一，水體完整的生態(tài)保護一定要對有效性、持續(xù)性和整體目標(biāo)進行強調(diào)。第二，執(zhí)行時，水環(huán)境管理人員要有敏銳的洞察力并且受過專業(yè)的培訓(xùn)，這才能在執(zhí)行上給予其足夠的權(quán)利。第三，生態(tài)管理中，要對基本流量、水質(zhì)和水體自身的生態(tài)現(xiàn)狀有所兼顧。提高水環(huán)境生態(tài)管理的宣傳力度，使民間企業(yè)能夠積極參與進來，并且對公眾參與水環(huán)境生態(tài)保護活動進行推動。利用這些措施，對環(huán)境生態(tài)保護管理僵化的情況進行改善，為環(huán)境問題提供政策決策依據(jù)。

3 結(jié)語

水作為人類生存的根本物質(zhì)基礎(chǔ)，其污染問題對人類生存發(fā)展有著重要影響，對水污染問題的解決是當(dāng)前社會重點關(guān)注的話題。植物修復(fù)技術(shù)作為一項新興技術(shù)，以其效果好、投資少、管理維護方便的優(yōu)點，在水污染環(huán)境處理中有著廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：土壤重金屬污染的定義范文

周啟星，1963年5月23日出生于浙江，現(xiàn)任南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長，教授，博士生導(dǎo)師。他在環(huán)境學(xué)科領(lǐng)域孜孜不倦、忘我工作，建樹頗豐。作為我國環(huán)境學(xué)科的“領(lǐng)頭羊”之一，周啟星教授始終站在環(huán)境學(xué)科的制高點和學(xué)術(shù)前沿，提出了一個又一個科學(xué)問題，解決了一個又一個技術(shù)難題，尤其對陸生生態(tài)毒理學(xué)有著深邃獨特的造詣，不僅大大豐富了生態(tài)毒理學(xué)的理論，更為我國的環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。

生態(tài)毒理學(xué)是研究外源化學(xué)、物理和生物因素對生物體和環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的損害效應(yīng)及其機理，以及預(yù)防、救治或改善措施的綜合性學(xué)科，是環(huán)境基準(zhǔn)研究和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制定與修訂的基礎(chǔ)，是實施污染控制的工具。因此，它實際上是“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略的一種技術(shù)支撐。幾乎所有在1980年代歐美各國出臺的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與管理方法中都需要生態(tài)毒理技術(shù)，如土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定與修訂，化學(xué)品和排放物的安全性評價，產(chǎn)品生物降解能力測試，生物技術(shù)產(chǎn)品的管理，污染治理與修復(fù)的效果評估等，都需要生態(tài)毒理學(xué)參與并起著關(guān)鍵的技術(shù)支撐作用。當(dāng)前，面對日益嚴(yán)重的環(huán)境復(fù)合污染的健康風(fēng)險評估、新物質(zhì)與新型材料(如納米材料)以及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品等的生物安全性與生態(tài)風(fēng)險、中醫(yī)藥產(chǎn)品毒性評估等新問題時，毫無例外地需要生態(tài)毒理學(xué)知識和技術(shù)作為支撐。因此，有必要做好生態(tài)毒理學(xué)學(xué)科發(fā)展與建設(shè)的頂層設(shè)計，給予生態(tài)毒理學(xué)學(xué)科及其應(yīng)用更準(zhǔn)確的定位。

周啟星教授對生態(tài)毒理學(xué)理論的最大貢獻(xiàn)，是他總結(jié)、歸納并提出了生態(tài)毒理學(xué)的五大基本原理：1、環(huán)境毒物的劑量一效應(yīng)關(guān)系原理；2、環(huán)境毒物的結(jié)構(gòu)一活性相關(guān)原理；3、毒理作用的多層次效應(yīng)原理；4、毒理生態(tài)動力學(xué)原理5、環(huán)境毒物的生態(tài)適應(yīng)性原理。這五大基本原理的提出，對于深化生態(tài)毒理學(xué)研究以及在環(huán)境保護領(lǐng)域的多層次應(yīng)用，產(chǎn)生了積極而廣泛的學(xué)術(shù)影響。他還豐富和發(fā)展了生態(tài)毒理學(xué)的學(xué)科體系，指出：生態(tài)毒理學(xué)的基本分支學(xué)科是理論生態(tài)毒理學(xué)、實驗生態(tài)毒理學(xué)和應(yīng)用生態(tài)毒理學(xué)，理論生態(tài)毒理學(xué)涉及大氣生態(tài)毒理學(xué)、水生生態(tài)毒理學(xué)、陸生生態(tài)毒理學(xué)，植物生態(tài)毒理學(xué)、動物生態(tài)毒理學(xué)、微生物生態(tài)毒理學(xué)、分子生態(tài)毒理學(xué)等則歸屬實驗生態(tài)毒理學(xué)，工業(yè)生態(tài)毒理學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)毒理學(xué)、礦區(qū)生態(tài)毒理學(xué)、城鎮(zhèn)生態(tài)毒理學(xué)以及軍事生態(tài)毒理學(xué)等應(yīng)該屬于應(yīng)用生態(tài)毒理學(xué)的組成范疇。

他對陸生生態(tài)毒理學(xué)有著系統(tǒng)而高深的研究，并取得了多項具有明顯創(chuàng)新意義的成果。首先是，他通過大量實驗研究，闡明并揭示了復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)與污染物之間的復(fù)雜關(guān)系：復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)不僅僅只與污染物或污染元素本身的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，更為重要的是，取決于其存在的水平及其濃度組合關(guān)系；與生物種類或生態(tài)系統(tǒng)類型有關(guān)；還與作用的生物部位有關(guān)。他首次提出并證實了復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)是矢量而不是標(biāo)量，復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)賦予了作用的方向和反應(yīng)的模式。他對復(fù)合污染有著深刻的理解，指出：復(fù)合污染的基本內(nèi)涵：1、一種以上的污染物同時或先后進入同一環(huán)境介質(zhì)或生態(tài)系統(tǒng)同一分室2、污染物之間、污染物與生物體之間發(fā)生交互作用；3、經(jīng)歷化學(xué)、物理化學(xué)過程、生理生化過程和生物體發(fā)生中毒過程或解毒適應(yīng)過程等三個階段4、產(chǎn)生抑制、促進或獨立效應(yīng)。特別是他通過實驗修正了教科書中一直沿用的“協(xié)同作用”和“拮抗作用”原有定義中不完整甚至錯誤的提法，認(rèn)為當(dāng)總效應(yīng)大于單獨作用時效應(yīng)總和，常常出現(xiàn)多種反應(yīng)模式，至少包括正向促進／逆向促進、正向促進／逆向抑制、正向抑制／逆向促進等三大類作用情形，其中，只有正／逆促進可謂嚴(yán)格意義上的“協(xié)同作用”；同樣，盡管總效應(yīng)小于單獨作用時效應(yīng)總和，通常也出現(xiàn)3種反應(yīng)模式，其中只有1種作用情形可謂嚴(yán)格的“拮抗作用”。他還在實驗基礎(chǔ)上歸納出“互作態(tài)”的新概念并賦予定量化內(nèi)涵與定義；發(fā)現(xiàn)復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)不僅存在“危害延時”現(xiàn)象，而且存在“危害增時”作用，即復(fù)合污染可導(dǎo)致某些污染物對生態(tài)系統(tǒng)的作用、危害時間延長。

周啟星教授還把生態(tài)毒理學(xué)原理和研究成果運用到土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)的研究中。早在1987年，他就提出了一整套土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)研究與推導(dǎo)的方法，包括：生物生態(tài)效應(yīng)方法、土壤環(huán)境背景值方法和食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)反推法。他用了整整四年時間，在基于土壤環(huán)境背景值研究成果基礎(chǔ)上，在考慮作物生態(tài)效應(yīng)后，提出了中國土壤鎘、汞、鉛、砷和鋅等重金屬的環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值，為我國土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GBl5618-1995)的建立、制定和頒布提供了科學(xué)依據(jù)，并做了大量實際工作。為了使獲得的土壤環(huán)境基準(zhǔn)更為反映環(huán)境污染實際，還開展了農(nóng)業(yè)環(huán)境復(fù)合污染條件下相關(guān)的土壤質(zhì)量基準(zhǔn)研究，推導(dǎo)、提出了復(fù)合污染條件下重金屬污染物、典型有機污染物的土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值。近年來，周啟星教授還對我國農(nóng)業(yè)土壤中新型農(nóng)藥、抗生素和多溴聯(lián)苯醚等典型新型有機污染物的環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)進行了大量實驗研究，掌握了第一手資料。

鑒于我國土壤重金屬和有機污染日益嚴(yán)重以及場地污染大量存在的情況下，周啟星教授在我國率先提出并開展了污染土壤修復(fù)基準(zhǔn)的系統(tǒng)研究，并成為我國這一研究領(lǐng)域的開拓者。2003年以來，他在我國首次提出了開展污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)建立的方法體系研究的設(shè)想。他多次呼吁在我國建立污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，以填補我國這一領(lǐng)域的空白。特別是，他再次運用生態(tài)毒理學(xué)原理和研究成果，推導(dǎo)、提出了我國污染土壤中一些典型污染物的修復(fù)基準(zhǔn)的建議。為我國今后建立污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)打下了堅實基礎(chǔ)。

至今，周啟星教授成功組織了多次與生態(tài)毒理學(xué)及其應(yīng)用相關(guān)的國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)會議，包括首屆污染生態(tài)化學(xué)與生態(tài)過程國際會議、第二屆污染生態(tài)學(xué)國際會議、首屆土壤環(huán)境基準(zhǔn)國際研討會、多次全國污染生態(tài)學(xué)大會以及中國科學(xué)院污染環(huán)境修復(fù)基準(zhǔn)研究學(xué)術(shù)研討會等學(xué)術(shù)會議。還作為執(zhí)行主席之一，成功組織了“污染土壤修復(fù)與生態(tài)安全”第212次香山科學(xué)會議。特別是，作為主要建議人，他還提出了“東北老工業(yè)基地環(huán)境污染形成機理與生態(tài)修復(fù)”和“環(huán)渤海地區(qū)復(fù)合污染、生態(tài)退化及其控制原理”的973項目建議，并得到認(rèn)可和有關(guān)方面批準(zhǔn)，這對于我國這兩個經(jīng)濟與社會發(fā)展最為關(guān)鍵地區(qū)的生態(tài)安全具有重要的現(xiàn)實意義。