重金属污染的来源范例(12篇)
时间:2024-04-03
时间:2024-04-03
关键词:饮用水源;重金属污染;防控技术
中图分类号:X703文献标识码:A
工业化进程的不断加快,推动了社会经济的飞速发展,但是同时也造成了严重的环境污染,在很大程度上威胁着人们的身体健康。在我国,水源水体的重金属污染问题由来已久,而且呈现出日益突出的趋势,如2010年福建紫金矿业汀江铜污染事件、2013年广西贺江铊镉污染事件,对于社会的稳定造成了很大的影响。因此,如何对日益严重的水源水体重金属污染问题进行有效防控和治理,是需要重点关注的问题。
一、重金属污染概述
重金属污染,是指由重金属或者重金属化合物所造成的环境污染,多是由采矿、污水灌溉、废气排放以及使用重金属超标制品等因素所造成的。环境中重金属含量的增加,不仅会对环境造成很大的影响,如果超出正常范围,也会直接危害人体健康。因此,做好重金属污染的防控和治理工作,是非常重要的。重金属污染的危害程度,主要取决于重金属在环境、食品以及生物体存在的化学形态和浓度。与其他有机化合物的污染相比,重金属污染更加特殊,其自身具有很强的富集性,而且在环境中很难有效降解,在大气、水体、土壤以及生物体中,重金属都有着广泛的分布。作为重金属的储存库和最终归宿,底泥在受到环境变化影响时,其中的重金属形态会发生转化,释放到环境中造成相应的污染。重金属不能被生物降解,同时具备生物累积性,可以直接威胁人们的身体健康,不仅如此,重金属对于土壤的污染存在着不可逆转性,已经受到污染的土壤没有治理价值,只能通过调整种植品种的方式进行回避。因此,重金属污染的防控技术受到了人们的广泛关注和重视。
二、饮用水源中重金属污染的防控技术
重金属污染主要体现在水源水体上,另有少部分存在于固体废弃物和空气中,因此,做好饮用水源中重金属污染的防控和治理,是重金属污染治理的关键和重点。一方面,在经济发展的带动下,社会对于能源资源的需求不断增加,水资源紧缺问题日益凸显,做好水污染的治理可以在很大程度上满足社会对于水资源的需求;另一方面,饮水安全关系着人体健康和国计民生。对此,我国在饮用水卫生标准中,对于涉及饮水安全的重金属指标,都进行了严格的规定,例如,在国家标准委和卫生部联合颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中,对于典型重金属的限值为:As:0.01mg/L;Hg:0.001mg/L;Cr:0.05mg/L;Cd:0.005mg/L;Pb:0.01mg/L。该标准与国际先进水平相接轨,对于饮用水的监测分析以及净水工艺也提出了更高的要求。通常情况下,采用混凝-沉淀-过滤工艺进行污水处理的净水厂,很难对重金属元素进行有效去除,也就无法有效保证出水水质。对此,要想对饮用水源中的重金属污染进行有效防控,应该在现有净水工艺的基础上,对科学有效的重金属去除技术进行深入研究,确保其可行性、经济性和便利性,确保城市饮用水重金属污染问题的有效解决。
在饮用水源中,重金属的表现形态是多种多样的,其环境行为也因此变得非常复杂,相关技术人员应该对其进行全面分析,根据重金属元素的化学形态和理化性质,选择恰当的处理方法,确保重金属的有效去除。从目前来看,去除饮用水源中重金属元素的方法,主要包括以下几种。
1物理法
物理法是去除水源水体重金属元素的常用方法之一,是在不改变重金属化学形态的条件下,通过浓缩、吸附、分离等措施,对其进行处理,这里对几种典型的物理去除法进行分析。
(1)膜分离法:利用特殊的半透膜,在外界推力作用下,使得溶液中的重金属或者水渗透出来,从而达到分离溶质的目的。而根据膜种类以及推动力的差异,又可以分为电渗析、反渗透、液膜分离等方法。与现有的常规水处理方法相比,膜分离法具有占地面积小、处理效率高、适用范围广以及无二次污染等优点,可以作为常规水处理工艺之后的深度处理措施。不过需要注意的是,受当前设备技术水平的限制,膜分离技术虽然具备良好的发展潜力,但是只适用于中等规模以下的净水厂。
(2)吸附法:利用一些具有较大比表面积和表面能的材料,如活性炭、沸石、硅藻土等,对水体中存在的重金属污染物进行吸附和去除。这种方法的优点,是吸附反应迅速,不需要添加其他药剂,具有良好的适应性,不过存在着成本高、寿命短等缺陷。吸附法可以作为常规工艺的预处理或者深度处理工艺。
2化学法
化学法是通过相应的化学反应,对重金属离子进行去除,其主要方法包括:
(1)电解法:电解法主要是利用电解的基本原理,在阳极和阴极对水体中的重金属离子进行氧化还原,实现重金属离子的分离。电解法具有工艺成熟、占地面积小等优点,但是处理水量小,耗电量大,而且产生的电解液可能会对环境造成二次污染。不仅如此,处理过程中,水体中的重金属离子浓度不能降得很低,因此电解法不适于处理含有较低浓度重金属离子的水源水体。
(2)氧化还原法:这种方法一般用于去除饮用水源中的Cr6+、Cd2+以及Hg2-等重金属离子,以Cr6+离子为例,可以利用相应的还原性物质,将其转化为生物毒性相对较低的Cr3+离子,之后联合化学沉淀法进行去除。这种方法的优点在于,原料来源非常广泛,处理效果好,但是污泥量较大,而且出水呈碱性,需要相关技术人员的深入研究,提升其应用效果。
结语
总而言之,对于饮用水源中重金属污染的防控问题由来已久,任重而道远,需要高度重视,采取合理有效的措施,确保饮用水源重金属污染的有效治理,保证城市居民的饮水安全。
参考文献
今年4月份,国家环保部和国土部联合《全国土壤污染状况调查公报》,数据显示,全国土壤污染超标率达到16.1%,总体形式不容乐观。为促进我省土壤污染治理工作的开展,省人大常委会环境与资源保护工作委员会于7月22日至26日,赴滑县、济源、新乡等地进行实地调研,了解近年来各地土地污染防治工作的开展情况。
据了解,目前土壤污染主要来自农业和工业两大污染源,其中,化肥农药污染是农业污染的主要来源,工业污染主要是砷、镉、铅、铬等重金属的超标排放。我省土壤污染的主要污染物为铅、镉和有机氯农药。
为遏制土壤污染,近年来,滑县从“降工业保土地”入手,多措并举,进行土壤污染整治。在工业污染方面,积极发挥环评审批的“控制阀”作用,对污染土壤的重金属企业一律说“不”。同时,深化工业、生活水污染防治,监督企业排污达标排放。目前,滑县共完成锅炉改造46家,关闭、取缔小塑料加工作坊236家,投资8600万元建成的滑县清源污水处理有限公司深度处理及中水回用工程和滑县新区污水处理工程目前正在调试阶段。在农业污染方面,推广测土配方施肥技术,因土而宜施肥、合理喷洒农药以减轻对土壤的污染,减少农业污染。
济源市是全国138个重金属污染防控重点区域之一,解决土壤重金属污染是济源多年的夙愿。2010年以来,济源市对全市包括主要涉铅企业周边在内的市域560个土壤点位进行了全面监测,土壤重金属污染得到遏制;从源头上控制重金属污染物排放,在全国率先淘汰涉铅企业的烧结机生产线,淘汰涉重金属企业41家,责令32家电解铝(合金铅)企业停产深化治理,现仅有1家企业通过环保验收,其余31家企业仍处于停产状态;投资1924万元,通过植物萃取法恢复粗铅冶炼企业周边受重金属污染土地的农用功能,积极开展土壤修复试点工作。
作为我国的电池生产基地,新乡市也不断加大对涉重金属企业的环境监管力度。3年来共关闭小冶炼、小电镀等“十五小”企业35家,对5家涉污企业实施停产整顿,纠正企业环境违法行为23起;加大对新乡县七里营镇、小冀镇、翟坡镇和凤泉区大块镇等全省重点防控区域的监控工作,督导新乡市汇丰铜业有限公司等15家国家重点防控企业、新乡市天彩颜料有限公司等6家省重点防控企业的污染防治工作,确保完成规定的重金属总量减排任务。
关键词:农田土壤;重金属污染;监测技术;空间估值方法
中图分类号:X833文献标识码:ADOI:10.11974/nyyjs.20170133031
农田土壤为各种粮食作物提供了基本生长环境,一旦受到污染就会直接威胁到人们的身体健康。但就目前来看,农田土壤已经遭受了铅、汞、镉等重金属元素的污染。而这些污染物具有毒性大、难降解和易积累的特点,还会伴随作物被人体吸收。加强农田土壤重金属污染的监测,并对污染进行空间估值,则能够更好的进行农田土壤污染的监管,进而为人们的生产、生活提供更多安全保障。
1农田土壤重金属污染监测技术分析
1.1实验室监测技术
在农田土壤重金属污染监测方面,实验室监测为传统监测技术,包含原子荧光光谱法、电化学仪器分析法、分光光度法和极谱分析法等多种方法,都需要完成样本田间采样,然后对土样进行处理、分析,以完成土壤重金属污染监测。使用实验室监测法,具有基体干扰小、检出限低、准确度高和分析范围宽等特点。但是,采取该种监测方法需完成监测区土壤|量现状调查和重金属污染土壤修复试验等工作,采样工作量较大,并且监测成本较高,需要的分析时间较长。此外,只要样品在采集、运输、存储和测定过程中出现差错,就会导致测量结果失真。
1.2现场监测技术
为克服实验室监测的局限性,现场监测技术在农田土壤重金属污染监测中得到了应用。目前,可以连续完成土壤重金属监测的技术主要包含土壤磁化率监测技术和激光诱导击穿光谱技术等。应用前一种技术,可以利用土壤在外磁场中受感应产生的磁化强度和外加磁场强度比重完成土壤中重金属污染的监测。因为,重金属污染将导致土壤磁性增强,所以能够利用土壤磁化率和地球化学元素含量进行重金属污染表征。该技术具有无破坏性、快速、经济和灵敏的特点,在土壤研究工作中得到了广泛应用。但是,由于会对土壤磁化率产生影响的因素较多,因此使用该技术也无法完成污染程度及污染来源的准确判断[1]。应用后一种技术,主要是利用原子发射光谱分析法对土壤重金属污染进行快速、实时探测,可同时完成多种元素分析,并且只有很小几率会对研究对象造成再污染。但作为半定量测量手段,其在监测灵敏度和检测限上仍然有一定的局限性。
2农田土壤重金属污染空间估值方法
2.1局部高值分布区划分
在完成农田土壤重金属污染监测的基础上,还要对影响土壤重金属含量变化的外源因素的空间分布信息进行获取,以便更好的完成土壤重金属含量分布规律的描述。为此,还要采取关联规则、统计对比和回归分析等方法确定外源因素,然后进行有直接影响的外源因子的提取。在此基础上,需利用统计的半方差函数完成土壤重金属历史样点空间结构提取,以便对不同元素空间变异范围进行判断。而通过实地取样调查,则能完成土壤重金属含量的局部高值分布区的划分。
2.2土壤单元类获取
不同于全局地理空间的土壤重金属空间分布,局部地理空间的土壤重金属空间分布具有一定连续性。通过获取土壤单元类,则能够将全局异质空间的重金属含量空间估值问题转化为局部空间最优估值问题。为此,还应采取自收敛分类方法完成环境变量分类。使用谱分割方法,则可以完成景观要素特征向量分类,从而获得土壤单元分类。但获得的单元类仅为粗略分类结果,还应将同为空间异质的单元类进行归并子类,以减少分类数目。为此,还应对2个单元类包含的监测样点的重金属含量数据展开方差分析,以确定2个单元类是否为空间异质。
2.3重金属污染空间估值
针对获得的多个土壤空间分类集,需利用土壤单元分类图将在相同单元类中的监测样点划分为一类,以获得监测样点集。利用二分树索引方法,则能完成空间估值方法的构建。在估值操作前,需输入参与估值的最小估值单元数和最大搜索半径,以完成已知位点数的估值单元搜索,用于进行未知单元的属性值的估算。利用土壤单元类包含样点的已知观测值和所有样点观测值的均值之差和对应的权重,就可以得到未知位点的估算值。
3结论
使用科学的土壤重金属污染监测技术进行农田土壤重金属污染监测,然后结合监测样点数据进行重金属污染的空间估值,则能进一步了解农田土壤重金属空间分布规律,继而更好的完成农田土壤重金属污染的调查评估工作。
关键词:水体;重金属污染;毒理作用;人体健康
作者简介:于晓莉(1973―),女,河南郑州人,工程师,主要从事环境监测工作。
中图分类号:X701
文献标识码:A
文章编号:16749944(2011)10012304
お
1引言
水体是人类赖以生存的主要自然资源之一,又是人类生态环境的重要组成部分,也是地球物质生物化学循环的储库。由于人类活动的影响,进入水体环境中的污染物越来越多,这些污染物给环境和人体健康造成了许多问题。多年来人们非常关注水体富营养化问题,因为其宏观破坏性能引起人们的注意,而水体重金属污染问题人们重视程度相对不够,近年研究证明甲基汞是水俣病致病因,镉是骨痛病致病因。同时随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业的发展,以及民用固体废弃物不合理填埋和堆放,重金属污染物事故性排放以及大量化肥、农药的施用,使得各种重金属污染物进入水体。重金属污染物难以治理,它们在水体中具有相当高的稳定性和难降解性,在水体中积累到一定的限度就会对水体、水生植物及水生动物系统产生严重危害,并可通过食物链而在水产品体内累积,最终作为食品进入人体,影响人的健康,因此水体重金属污染日益成为人们关注的焦点。
2重金属污染的来源和毒理作用
对人体健康构成危害的重金属绝大多数来自于工矿企业所排放的废水,采矿、冶金、化工、电镀等多种工业行业的生产废水都含有重金属,排放到水体引起水质的污染,进入水体的重金属还会发生一系列的物理化学反应,诸如氧化、还原、沉淀与溶解、吸附与解析、络合作用以及生物甲基化等,这主要取决于重金属的性质和水体的理化指标。还有一部分就是城市道路上的机动车尾气污染,对人体健康构成典型危害的是铅污染。
进入大气、水体和土壤的重金属均可以通过呼吸道、消化道、皮肤3种途径侵入人体,进入体内的重金属借助体内某些有机成分可结合成金属络合物或金属螯合物,对人体的各个发育阶段都会产生影响,尤其对母婴的毒害更为明显。机体内可以同重金属发生反应的物质不少,如蛋白质(氨基酸)、核酸等;儿茶酚胺、维生素、激素等微量活性物质和含氧脂肪酸、磷酸等也能与重金属发生作用,使上述物质丧失或改变了原来的生化功能而引起病变。
许多重金属离子可因微生物甲基化作用而生成相应的甲基化合物,此类化合物多属毒性很强的挥发性物质,极易通过呼吸道进入人体,其中具有重要病理学意义的,当首推甲基汞化合物。另有一些重金属离子通过口腔、皮肤进入体内后,与人体某些酶的活性中心巯基(-SH)有着特别强的亲和力,金属离子极易取代巯基上的氢,从而使酶丧失其生物活性,即重金属的致害作用就在于使生物酶失去活性。还有一些重金属离子可以通过与酶的非活性部位相结合,从而改变活性部位的构象,或与起辅酶作用的金属离子置换,同样能使生物酶的活性减弱甚至丧失。
2.1汞污染的来源和毒理作用
2.1.1汞污染的来源
汞是金属中毒性较高的元素之一。以汞为原料的工业生产过程中产生的含汞废水、废气和废渣对环境的汞污染非常严重,此外煤及石油燃烧释放出来的汞,含汞农药的广泛运用造成对大气和土壤的污染。目前由于人类活动向大气、水体和士壤中排放的总汞量,每年已超过2万t。
2.1.2汞的毒理作用
(1)金属汞。金属汞常以蒸气态污染大气,可通过呼吸道进入人体。职业性长期吸入汞蒸气可引起慢性汞中毒,其主要表现出体力减退、头晕、头痛、失眠、多梦、记忆力减退等中枢神经系统症状。
(2)无机汞化合物。在短期内摄人大量无机汞盐或误食含汞物质,可引起急性汞中毒。
(3)有机汞化合物。有机汞化合物分为苯基汞和烷氧基汞。甲基汞属于高神经毒物质。主要侵犯中枢神经系统,其慢性中毒症状出现顺序一般为感觉障碍、运动失调、语言障碍、视野缩小、听力障碍。
2.2铅污染的来源和毒理作用
2.2.1铅污染的来源
铅污染来源广泛,主要来自汽车废气和冶炼、制造以及使用铅制品的工矿企业。1969年日本东京因汽车尾气污染空气引起居民慢性铅中毒,该事件发生后世界各国都十分重视环境铅污染对人体健康的危害,明令禁止或限制在汽油中加入四乙基铅。
2.2.2铅的毒理作用
(1)急性中毒。意外摄入大量铅时可发生急性中毒。如含铅餐具将大量铅溶出进人食物时,食入后可引起中毒。幼儿啃嚼含铅油漆的玩具和家具等也可产生中毒。服用过量的含铅药物同样可引起中毒。
(2)慢性中毒。对于血液系统,铅能抑制血液中氨基乙酚丙酸脱氢酶和血红素合成酶,血红素合成受到抑制而出现贫血,面色苍白(所谓“铅容”)。对于神经系统,铅中毒对中枢神经系统的作用是引起铅中毒性脑病。慢性铅中毒时周围神经也出现病症,最严重的典型症状是由挠神经损害引起的百对称性腕下垂。此外是伸肌无力。多数中度和重度铅中毒病例常见到四肢无力、两手握力减退,少数可见局部性皮肤触觉和痛觉减退等。对于消化系统其典型症状是腹绞痛。
(3)生殖毒性与致畸作用。铅中毒工人外周血淋巴细胞染色单体畸变率增加。流行病学调查表明,铅对苯并芘诱发工人肺癌可能有协同作用。环境铅污染引起铅中毒症状:慢性中毒多在局部地区发生。其中毒症状主要有神经衰弱症候群、中毒性多发性神经炎、中毒性脑病、间质性肾炎或肾萎缩以及心肌损伤等。
2.3镉污染的来源和毒理作用
2.3.1镉污染的来源
环境中镉污染的最主要来源是有色金属矿产开发和冶炼排出废气、废水和废渣。煤和石油燃烧排出的烟气。含镉肥料的施用也是造成镉污染的原因之一。此外,在电镀、制造合金、焊料、颜料、电池、雷达、电视机荧光屏、半导体元件、照相材料、化肥、杀虫剂、塑料、枪械弹药等生产中用做原料或催化剂,其在生产过程中可向环境排放出含镉废物。餐饮具和食品包装也存在镉污染。如在上釉的陶器中储存食品,尤其酸性液体食品,可引起明显的镉污染。
2.3.2镉的毒理作用
日本神通川流域发生的骨痛病是由于神通川上游锌矿冶炼排出的含镉废水污染了神通川,河水灌溉使镉进人稻田而被水稻吸收。镉引起骨痛病的原因可能是由镉对肾功能的损害使肾中维生素D的合成受到抑制,影响人体对钙的吸收和成骨作用。同时,镉使骨胶原链上的羟脯氨酸不能氧化产生醛基,妨碍骨胶原的固化与成熟,从而导致骨骼软化。镉对胃肠粘膜有刺激作用,故口服镉化物可引起呕吐、腹泻、休克和肾功能障碍,人在生产活动中吸人大量的镉烟尘和蒸气也可引起急性中毒。
2.4铬污染的来源和毒理作用
2.4.1铬污染的来源
电镀、皮革、制药、研磨剂、防腐剂、颜料以及合成催化等方面铬有广泛的用途,生产中均可产生含铬三废。在生产中含铬废渣的堆放也是一个重要污染来源,含铬废渣任意堆放,雨水冲淋,大量铬溶渗和流失,污染环境。
2.4.2铬的毒理作用
(1)急性毒性。铬对局部有刺激、腐蚀作用,也可导致呼吸障碍。铬对皮肤的急性毒性表现为铬对皮肤的刺激和腐蚀作用所引起的急性皮肤糜烂及变态反应皮肤炎。
(2)亚急性慢性毒性。铬对人的慢性毒性作用,铬经呼吸道侵入,可引起鼻炎、咽炎、支气管炎等。皮肤长期接触铬化合物可引起接触性皮炎或湿疹,多见于手背、腕、前臂等部位的红斑、丘疹。对铬过敏者,也见于非接触部位。铬还可引起皮肤溃疡,又称“铬疮”。溃疡可深达骨骼,愈合缓慢,愈合后可形成瘸痕或色素沉着。铬酸雾还对眼结膜有刺激作用;可引起流泪;可刺激口腔、咽喉,可引起咽后壁干燥以致出现淡黄色小溃疡等。长期接触铬盐粉尘或铬酸雾,除损害皮肤外,还产生全身性影响。
(3)致癌变、致畸变、致突变作用。六价铬和三价铬均有致癌作用。目前世界公认某些铬化合物可致肺癌,称为铬癌。
2.5砷污染的来源和毒理作用
2.5.1砷污染的来源
采矿、金属冶炼、煤炭燃烧、含砷工业品(如陶瓷、制革、玻璃等)和含砷农药的各种砷化合物以粉尘、烟尘、废气和废水等形式污染环境。
2.5.2砷的毒理作用
(1)急性中毒。急性砷中毒较常见,如误食砷污染的食品、误饮砷污染的饮料或误服含砷农药等。
(2)慢性中毒。长期持续摄入低剂量的砷化合物,尤其是吸入砷化合物粉尘者,经过数月乃至数年、十几年的砷蓄积而发生疾病,砷慢性中毒的某些症状是其特有的,但大部分症状是非特异性的,所以慢性砷中毒常常被忽略。在一定意义上,尿、头发、指甲中的砷含量可指示砷中毒和体内砷含量。
3水体重金属污染研究现状
3.1水体中重金属存在形态及毒性研究
水体中不同形态的重金属污染物对水体环境的危害程度有很大的差异,开展水体中重金属存在形态的研究,对于有效防治和治理水体重金属污染物具有非常重要的意义。目前人们已经对许多不同形态重金属污染物的毒性做了大量研究,获得了大量实验结果。例如人们经过研究发现水体中重金属污染物Cr6+对水生动植物的毒性要远远大于Cr3+的毒性。Wageman和Barica在研究Cu对藻类的毒性时发现:Cu的毒性主要由Cu2+、[CuOH+]和Cu(OH)2引起[1]。刘清等[2]从离子形态角度出发,同时考虑游离和羟基络合态的毒性,以及它们之间的毒性差异,通过数学方法拟合定义出活性态铜离子浓度,较好地反映了水体中铜的毒性。另外人们已经研究发现有机汞(如甲基汞)等物质有非常大的危害性。例如1953~1961年期间影响日本南部水俣湾周围渔民的神经性疾病――水俣病就是由水体中的甲基汞引发的。
3.2水体重金属污染物的生物学效应研究
重金属对水体微生物和植物的生物学效应研究很早就已经广泛展开,Kaplan等[3]研究表明,当重金属Cu进入细胞体内后,会发生诸如氧化、引入甲醛等变化,这些变化都会破坏叶绿体等胞内器官,直接影响藻类细胞的光合、呼吸作用和酶的活性,并抑制藻类的生长。阎海等[4]通过实验证明,Zn、Cu和Mn能抑制月形藻的生长,3者的毒性大小顺序为Zn>Cu>Mn。谷巍等[5]发现,在相同处理条件下,Hg2+的毒性要比Cd2+强,Hg2+对轮叶狐尾藻的致死浓度为1~2mg/L,Cd2+的致死浓度为3~5mg/L。戴家银[6]研究指出,重金属Cu和Zn对真绸幼鱼组织酶活性产生影响。Weir和Hine[7]报导了在含0.003g/L汞的水中,即可以检测到汞对金鱼的毒性效应。Skerfivin等[8]研究发现,凡是以含甲基汞的鱼为食的人们,他们的染色体断裂与汞在人体内的含量具明显相关性。水体中重金属浓度增加以后,将对鱼类和水生浮游生物产生严重影响。Mcintosh和Kevern[9]研究发现,当水体中的重金属铜的浓度达到3g/L时,水体中的枝角目虫和轮虫的数量就开始减少。Maxfield等[10]研究指出,河水中重金属含量的增加也导致鱼和猎鸟发生中毒现象。目前人们已经认识到,水体重金属污染物的生物学效应是多种多样的。
3.3水体重金属污染物污染指示研究
该方面的研究包括两个基本内容,一是水体受到重金属污染指示研究;二是重金属造成水体污染程度大小的指示研究。人们习惯以重金属污染物在水体中的绝对含量多少表示水体受重金属污染的程度,目前越来越多的人建议使用一些植物和水体微生物数量及活性变化特征作为重金属对水体造成污染大小的指示[11,12]。Navrot等[11]研究表明,生物体组织中的Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的浓度可以用来监测这些重金属元素在水中的含量。Haug等[12]利用海草中重金属元素的浓度对挪威海峡水中的重金属污染进行了比较科学地评估。
4重金属污染对人体健康的影响
4.1重金属对人体的毒害程度
(1)与其浓度有关。重金属在人体内总蓄积量未超过其阈值时,即使长期存在也不会产生危害。如对甲基汞敏感人群而言,只有体内蓄积达90mg时才出现发音障碍,而到170mg时则听觉丧失。
(2)与其化学形态有关。主要原因在于人体各器官对不同形态的重金属蓄积量不同,无机汞(HgCl2)导致肾损伤与肝损害,而有机汞CH3Hg+、(CH3)2Hg则能产生特异性的脑神经障碍,这就是因为甲基汞易在脑中蓄积,而无机汞在脑中的蓄积甚微。
(3)与其侵入途径有关。经口腔误食金属汞后,消化道的吸收量微乎其微,故其毒性甚小;若经呼吸道吸入汞蒸汽时,因肺泡可吸收相当多的汞蒸汽,故汞蒸汽呈强烈的毒性。
(4)与其半衰期有关。重金属在机体内的生物半衰期的长短也影响到对人体危害程度的不同,半衰期长就意味着在体内的残留时间长,浓度增高快,容易达到阈值浓度而显现出毒性。
(5)取决于重金属间的相互作用。重金属之间既有累加作用,也有拮抗作用,还有相乘作用,若联合作用产生的总效应等于单独效应之和时称为累加作用,小于单独效应之和时称为拮抗作用,大于单独效应之和时称为相乘作用。
4.2微量重金属元素与人体健康的关系
微量重金属元素与人体生命过程有着密切关系。虽然在体内的含量非常微小。但生理功能独特。能够调节肌体内的生物酶活动。促进宏量元素在体内的运输。参与激素的合成等。在新陈代谢中起着十分重要的作用。
研究表明,通过这些微量重金属元素相互影响,相互作用。参与体内多种酶的合成。能增强机体的防御功能,提高免疫力,减少疾病。研究发现:铜离子在胶原蛋白和弹力蛋白的合成中起着重要作用,它多以铜蓝蛋白的形式存在。妊娠妇女如铜不足,则羊膜和毛膜发育不良,胎膜脆性增加,弹力下降,导致胎膜在孕期不能够承受日渐增大的压力而破裂,对母子造成不利影响;糖尿病人体内重金属元素钒和铬处于缺乏状态。钒和铬均具有胰岛素样作用。
4.3重金属污染对人体健康的影响
过量的重金属大多都能抑制生物酶的活性,破坏正常的生物化学反应。重金属通过空气、水、食物等渠道进入体内。进入人体的重金属不再以离子形式存在。而是与体内有机成分结合成金属络合物或金属螯合物,从而对人体产生危害。机体内的蛋白质、核糖能与重金属反应,维生素、激素等也能与重金属反应。由于产生化学反应使上述物质丧失或改变了原来的生理化学功能而产生病变。另外重金属还可能通过与酶的非活性部位结合而改变活性部位的构象。或与起辅酶作用的金属发生置换反应,致使酶的活性减弱甚至丧失,从而表现出毒性。
试验证明铜具有抗生育作用,钒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响生殖能力。铅对亲代生殖生理和生殖器官的功能也具有极大危害。因此,铜、铅、铬等重金属是造成人类生殖障碍的重要致病因子之一[14]。
5结语
随着现代社会经济的发展,重金属污染问题日趋严重。重金属污染,不同与其它类型污染,具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等特点。重金属可直接对环境中的大气、水、土壤造成污染,致使土壤肥力下降、资源退化、作物产量品质降低,并且在土壤中不易被淋滤,不能被微生物分解,有些重金属元素还可以在土壤中转化为毒性更大的甲基化合物。在遭受污染的土壤中种植农产品或是用遭受污染的地表水灌溉农产品,能使农产品吸收大量有毒、有害物质。由此形成土壤―植物―动物―人体之间的食物链,使其毒性不断积累增大,危害人们的身体健康。
进入大气、水体和土壤等各种环境的重金属,均可通过呼吸道、消化道和皮肤等各种途径被人和动物吸收。当这些重金属在人和动物体内积累到一定程度时,即会直接影响动物的生长发育、生理生化机能,直至引起死亡。而且重金属性质以及环境条件的不同,影响和危害的程度也不同,因此重金属的污染毒害作用复杂而且影响较大。
应加强管理,坚决杜绝工业“三废”的排放,规划城市垃圾的堆放,严格控制含有重金属的化肥、农药的使用;提高全民素质、增强环保意识,只有人人都意识到其危害,从我做起、从一点一滴做起,才能从根本上消除污染源;推行清洁生产工艺,严格控制重金属污染物的排放;注重重金属污染的毒理研究,弄清其在大气、水、土壤等环境中存在形态、迁移与转化规律以及在环境、人和动植物体内的毒性作用,为防治污染和保护人体健康提供理论依据。
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参考文献:
[1]
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ResearchStatusofHeavyMetalPollutioninWatersanditsEffectsonHumanHealth
YuXiaoli1,LiuQiang2
(1.XinmiEncironmentalProtectionBureau,Zhenzhou452370,China;2.ZhengzhouCoal
IndustryDesign&ResearchCo.,Ltd.,Zhenzhou450007,China)
农历龙年春节前后,广西龙江河段因发生镉泄漏而导致镉含量超标,使得当地及下游沿岸地区群众饮水安全受到严重威胁。近几年,国内一些地方接连发生的重金属中毒事件早已敲响了警钟,加强重金属污染防治刻不容缓,各级政府要采取铁腕手段开展整治,坚决遏制重金属污染事件频发势头。
一、重金属污染触目惊心
广西龙江的镉污染事件,是中国重金属污染事件的又一案例。“这次镉污染事件在国内历次重金属环境污染事件中是罕见的。”一位参与事件处置的专家表示。
在湖南郴州,一家铅冶炼厂附近的村庄至少有250名儿童被查出血铅超标;在湖南浏阳郊区,由一家化工厂排污引发的镉污染事件,造就了一大批奇形怪状的“变脸”果蔬,完全不能食用;在土壤重金属污染日趋严重的长三角地区,已经发现“镉米”、“铅米”、“汞米”……
近年来,仅发生的镉污染事件,就有2005年的广东北江韶关段镉严重超标事件,2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故,2009年的湖南省浏阳市镉污染事件。至于其它重金属污染事件,仅“血铅超标”事件,就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、福建、广东、四川、湖南、江苏、山东等省。国内一些地方接连发生的重金属中毒事件已然敲响警钟:再也不能想当然地认为污染只是一种对外界的伤害,只有环境才会受到影响,实际上我们的身体同样也在承受。更关键的是要认识到,重金属污染对处在食物链末端的人来说,危害尤甚。因为重金属中毒损害机体器官往往是不可逆的,且重金属在动物和人体内都有富集效应,很难自然排出或彻底去除。
国家环保部数据显示,2009年重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标,引发32起。
2011年2月,国家环保部部长周生贤在出席有关重金属污染综合防治“十二五”规划会议时也谈到,“从2009年至今,我国已经有30多起重特大重金属污染事件,严重影响群众健康。”
据了解,重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染,主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。既有因人类活动导致环境中的重金属含量增加,超出正常范围,并导致环境质量恶化,也有个别地区如喀斯特地区因石漠化导致重金属释放。
近10多年,随着中国工业化的不断加速,涉及重金属排放的行业越来越多,包括矿山开采、金属冶炼、化工、印染、皮革、农药、饲料等,再加上一些污染企业的违法开采、超标排污等问题突出,使重金属污染事件出现高发态势。
全国政协委员、国家环保部中国环境监测总站办公室副主任温香彩告诉记者,我国重金属污染中,最严重的是镉污染、汞污染、血铅污染和砷污染。
重金属污染的传播主要通过水和土壤进入到食物链,最后在食物链的末端——人体中富集,危害人体健康。目前,农产品重金属污染已是全国性问题,但重金属污染指的不只是农作物,还有水产品、猪肉等。2005年,江苏省环境监测中心对省内四大湖泊水产养殖区及近海水域水产品质量进行调查,结果约四成样品镉、铅、汞等重金属含量超标,其中27%受到中度乃至重度污染。
而猪肉中的重金属超标,则大多是人为造成。从20世纪80年代中后期开始,大量高铜(甚至用电镀废弃物生产的硫酸铜)、高锌、高铁等被加入猪饲料中。因为有研究者不负责任地宣扬,在猪饲料中增添这些重金属,可防止小猪腹泻及促进生长等等。
二、重金属污染事件的探因
“污染一次,遗患万年”,说的是重金属对土壤造的孽。天津市农业资源与环境研究所20多年来对蔬菜中重金属的监测显示出一条令人忧心的轨迹:施用城市垃圾肥的土壤,有5种重金属含量高于背景值,其中汞达到背景值的30多倍;而污灌区土壤,8种重金属含量全部高于背景值,其中镉超出10倍,汞超出125倍。
重金属造成的污染触目惊心,专家们在分析造成重金属污染事件频发的原因,指出大致有以下几个方面:
地方政府责任缺失。铅和其它有色金属冶炼一直是关系国计民生的基础行业。由于此类企业给地方财政上缴高额利税,加上部分地方政府存在重经济、轻环保的思想,造成环保部门在此类项目环评审批、环保验收、环境监管等方面,不同程度受到地方政府的干预或约束。有些涉重项目未批先建、边建边批或未经环保“三同时”验收就擅自投产,本是违法违规行为,一些地方政府却多方协调,施加压力,通过补办手续使其合法化;有些涉重项目难以审批,地方政府与企业联手跑关系搞变通,使其审批权限下放。面对企业违法排污事件,一些地方政府成为企业的保护伞,通过变通政策打球,甚至开绿灯,最终大事化小,小事化了,不了了之。
关键词:重金属;污染;防治;对策
一个地区长期进行矿山开采、加工以及利用重金属作为原料的工业发展,如不重视对重金属污染物有效防治,重金属污染物将在土壤、大气、水中逐渐累积,从而形成重金属污染。本文以南京市重金属污染的产生、排放为例,对重金属污染产生的原因进行分析,并提出治理污染的对策。
1.南京市重金属污染物产生和排放现状
南京市的重金属污染主要来源于工业;南京市13个区县中涉及重金属污染物产排的企业数为82家;重金属污染物排放主要通过废水和废气排放。
涉重废水排放总量为1075.24万吨/年,废水中各重金属污染物排放量分别为汞(Hg)0.27kg/a、镉(Cd)25.86kg/a、总铬(Cr)449.24kg/a、六价铬(Cr6+)361.14kg/a、铅(Pb)174.67kg/a、砷(As)2.81kg/a、铜(Cu)698.03kg/a、镍(Ni)96.23kg/a;涉重废气排放总量为74591.10×104m3/a,废气中各重金属污染物排放量分别为汞(Hg)0.032kg/a、镉(Cd)52.66kg/a、铬(Cr)28.85kg/a、铅(Pb)150.68kg/a、砷(As)39.43kg/a。
含重金属危险废物产生量为4956.33t/a,其中综合利用量为3123.67t/a,处置量为1706.06t/a,贮存量为126.6t/a,排放量为零。
2.南京市重金属污染的主要原因
通过对南京市涉及重金属污染的企业的调查分析,南京市重金属污染的主要原因有以下几个方面:
(1)企业规模以中小型为主,分布散乱
南京市涉重企业规模普遍偏小,分布散乱,遍布区县各处,污染物未能全部稳定达标排放,废水、废气治理措施较传统、简单,很多企业大部分企业未能进入工业园区进行统一管理,为环境监管带来了很大的不便,也为加快区域内资源共享、信息公开化建设设置了障碍。
(2)产业结构不尽合理,发展方式粗放
近年来,南京市一直致力于产业结构的调整,目前正处于产业结构的转型期,仍有一部分高投入、高耗能、高污染的企业未被淘汰,特别是一些涉重的中小型企业,工艺落后,经济基础薄弱,从经济、技术等各方面开展重金属污染治理的难度又都比较大,即使企业关闭,重金属累积的特性也会给企业所在区域带来隐患。
(3)法规制度建设滞后,环境标准不健全
目前我国还没有重金属污染治理和土壤污染治理的专门法规,南京市主要按照现行的《环境空气质量标准》和《地表水环境质量标准》中对重金属的控制要求对涉重企业进行管理;现行标准主要针对污染源达标排放提出,不涉及重金属的累积效应,关于人体健康的重金属环境标准不健全。
(4)基础工作薄弱,相关技术欠缺
由于长期对重金属污染忽视,重金属的监测、防治技术研究等基础工作较为薄弱,南京市重金属污染物整体排放情况和环境受污染程度尚未完全摸清,对重点防控企业、区域及污染隐患的危害程度掌握不够。同时重金属污染的科学研究、技术政策等还远远滞后于污染防治的迫切需求。
(5)污染隐蔽性强,治理周期长
重金属元素化学性质稳定,通过水、气、固废等多种途径可以在环境中长期积累,并通过食物链逐级富集,最终进入人体累积,使得留在人体的重金属含量成倍放大,传统的环境达标观念由于重金属的富集特性失去效用,待累积到一定程度发生污染事件时大多已经造成了极为严重的后果。一旦环境受到污染,需要比常规污染物治理更长的治理周期、更多的治理成本和更高的治理难度。
(6)环境监管能力不足,监管难度大
长期以来,南京市对重金属污染重视力度不够,各级环保管理仍主要针对常规污染物的管理,重金属污染监管措施不完善,特别是企业废气中重金属污染的管理几乎为空白;各级环保监测系统建设均主要注重常规性污染物指标监测,重金属监测能力不足,缺乏高精确度重金属检测仪器。
3、重金属污染防治对策
消除重金属污染除了对污染进行治理、对环境进行修复外,更需要对可能出现的重金属污染进行预防,从根本上解决重金属污染的问题。
(1)大力推行清洁生产审核,提升企业清洁生产水平
通过清洁生产审核,对企业的生产、产品或提供服务全过程的定性和定量分析,找出高物耗、高能耗、高污染的原因,有的放矢的提出对策、制定方案,从源头减少和防止重金属污染物的产生。对国内外现有的先进技术、工艺进行科研攻关,研究和开发具有自主知识产权、符合国内重金属行业发展要求的清洁生产核心技术和装备。
(2)严格控制企业、区域内部重金属污染物排放
严格控制区域内企业的重金属废气排放,重金属废气需进行处理,排放口达标率为100%;强化无组织废气收集、治理技术,在运输、生产的过程中减少无组织废气对环境的危害。区域严格执行《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》等有关法规,实现固废的全面无害化处理。
(3)开展重金属排放企业专项整治。
要结合环保专项行动,对涉及排放重金属的企业进行全面排查和整治,彻底解决工艺落后、污染严重的铅酸蓄电池、铅冶炼等企业的环境安全隐患,严厉惩治涉及重金属的环境违法违规问题。对位于饮用水源保护区的企业一律停产关闭;对污染治理设施不正常运行、长期超标及超量排放的企业一律停产治理;对发现重大环境安全隐患的企业一律停产整改,整改不到位的坚决予以关闭。
(4)加快区域内资源共享、信息公开化建设
通过信息交换中心的企业环境行为公开披露的功能,把建设项目审批程序、重金属污染物排污费缴纳标准、资源型企业可持续发展准备金制度、达不到环保要求的重金属企业名单和来信来访处理等信息全部向社会亮相公开,主动接受广大公众和社会各界监督,督促企业保护环境。。
(5)加强政府行政干预、监督管理
加强政府行政干预,建立健全环境执法机构,加强和充实环境执法力量,制定赔偿和生态补偿等管理政策和其他约束性政策。实施环境保护目标责任制,明确环境保护目标的分管部门和分管领导,奖惩制度,并定期检查与考核目标落实情况;落实环境行政执法责任制,规范环境执法行为,加强环境执法硬件水平;建立和落实岗位责任制及其考核要求。
(6)建设区域环境风险预防和应急体系
区域必须建立统一的风险防范组织管理机构,根据《国家突发环境事件应急预案》,制定区域重金属环境事件应急预案,建立环境风险应急监测和管理系统,制定园区安全、健康与环境风险防范政策,初步建立区域安全与健康、风险防范体系。开展社会风险防范宣传教
育,提高人们的风险防范意思,要求区域内企业对紧急事故能够做出快速反应,及时采取补救措施,减少环境危害和企业的经济损失。
(7)加速已污染区域修复治理工作
对已造成重金属排放的重点区域,要重点抓好土壤污染本底调查,布设更密集的监测位点,采样分析重金属污染现状,针对各区域的污染程度和污染特征,制定详细的区域重金属污染修复治理计划,并作为重金属污染修复试点,选择成熟的修复方案,进行可行性研究,改善质量,防范风险。
(8)开展重金属污染健康危害监测与诊疗
建立和完善覆盖全市的重金属污染健康监测网络,建立重点防控区健康监测和报告制度、敏感人群定期体检制度,完善重金属污染健康危害评价、人群健康体检及诊疗和处置等工作规范。开展重金属环境与健康危害的调查研究。定期对重点防控区域内潜在风险人群有计划地进行健康检查,对可能发生的健康危害进行预警,对需要治疗的人群积极诊疗。
(9)对发生事故的区域实行限批
重点防控区内如发生涉重污染事故,需对肇事企业立即停产治理,情节严重则由地方政府责令关闭,对外环境造成的影响应进行评估,采取相应措施,减轻或消除对外环境和人群造成的影响,在事故处理结束前对区域内所有涉重项目实行区域限批。
4.总结
重金属污染是一个长期累积而形成的,必须在重金属污染产生之前进行预防,对重金属污染必须进行源头治理,从根本上解决重金属污染问题。
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关键词:重金属污染;土壤修复淋洗剂;研究进展
引言
随着社会发展水平的提高,资源应用率提高,环境问题逐渐成社会发展的关注焦点,工业发展造成的环境污染,严重破坏了社会自然环境,土壤淋洗技术是一种新型环境治理技术,结合现代科技手段,实现上环境污染全面治理的实施,结合我国环境治理的发展实际,对土壤淋洗技术的发展情况进行分析,促进我国环境治理水平得到提高。
1土壤淋洗技术概述
土壤淋洗技术是现代环境治理中经常应用的一种先进技术,从我国环境治理的技术应用实际来看,土壤淋洗技术能够从实现单一污染土壤、复合土壤等多种形式的污染土壤还原,为应对环境污染带来的重金属土壤污染带来了较大的发展空间。土壤淋洗技术在现代环境治理中的应用,可以对重金属污染中产生的多种污染进行还原处理,其中包括还原气体、固体、液体等形式的重金属污染源技术,为促进我国社会环境治理与发展提供技术指导。土壤淋洗技术是新技术手段在环境治理中的应用,结合土壤淋洗技术在实际中应用情况进行分析,土壤淋洗技术的基本特点可以归结为清洁性高,污染小等特点,对我国社会环境的治理提供了完善的发展空间,土壤淋洗技术在我国社会环境治理中的应用,是我国社会发展实现绿色化、生态化发展的重要体现。
2土壤淋洗技术的应用流程
土壤淋洗技术在社会环境治理中的应用,实现环境治理的实际效果,对土壤淋洗技术的应用流程进行分析。其一,土壤淋洗技术的应用中原位复位清洗技术实行初步清洗,原位复位技术结合超分子技术对重金属污染土壤中的相关土壤进行初步清理,这一阶段结合淋洗液重力或在外力的作用下,对重金属造成的污染进行处理,从而达到保障环境清理的作用,土壤淋洗技术在初级清洗中应用的主要原料采用复原技术为技术的清洗液,实现了重金属土壤淋洗中,淋洗液对土壤的伤害性较低;其二,土壤淋洗技术应用中采取现场淋洗技术,现场淋洗技术的实际应用作用性较高,可以对重金属土壤污染中掩埋重金属土壤,受到重金属侵蚀的土壤进行金属处理,实现土壤淋洗技术在实际中的应用,采用重金属土壤污泥脱水处理后,采用高分子技术吸附污染中的重金属原料,最终将经过处理的土壤进行土壤回收环境处理,完成土壤淋洗技术处理的过程。
3重金属污染土壤淋洗技术的应用
3.1无水淋洗剂的应用
重金属污染是土壤污染的主要形式之一,土壤淋洗技术在实际中的应用,从土壤污染源产生的原因,实现重金属土壤污染的合理性治理。土壤淋洗技术的应用中,无水淋洗剂的应用,是采用酸解或者络合离子交换的形式处理被污染的重金属土壤,这种淋洗技术的应用,可以有效的通过离子置换的将土壤污染源置换出来,同时又在发生置换反应的同时产生水和氧气,从而避免了土壤治理带来的副作用。应用无水淋洗剂进行重金属处理中,要注意控制酸解的应用比重,一般情况下,酸解溶液的配备比重为0.1%为最佳,避免强酸对土壤的营养成分造成破坏,实现土壤淋洗技术在环境治理中的科学应用。
3.2表面活性技术
重金属污染土壤清洗技术的应用中,表面活性技术也是常见的一种污染治理技术,表面活性技术的应用是通过增加表面活性剂,提高土壤的层次之间的柔和性和亲水性,达到提高表面土壤的度扩张,而活性吸附技术可以在土壤表层技术的作用,将重金属污染土壤中包含的中金属离子实现离子之间的吸附作用,达到对重金属污染土壤的治理作用。表面活性技术在实际中的应用,一方面可以吸附水污染中的污染金属,另一方面活性剂可以实现对土壤环境湿度调节,从而实现环境治理中,受到污染的土壤进行调节,大大提高了污染土壤的环境治理的作用,提高环境治理在实际中取得的成效性。
3.3氧化剂
重金属土壤淋洗技术中,氧化剂应用也是常用的淋洗技术之一。氧化剂作用是结合自然光合作用,对自然环境中的中金属污染物进行污染处理,而氧化剂仅仅作为氧化作用实现的催化部分,主要利用自然光对重金属土壤淋洗进行处理,达到提高土壤中重金属处理作用。例如:氧化剂在重金属污染土壤中的应用,采用活性剂作为重金属土壤淋洗技术实施的主要催化技术,受到自然阳光的光合作用,实现重金属土壤中污染金属的光合分解,达到对污染土壤治理的作用。
4重金属污染土壤淋洗技术应用原则
4.1整体性原则
重金属污染土壤淋洗技术是解决环境污染的主要技术手段,能够有效地控制和调节土壤的污染程度,技术在实际实施中,要注重遵守整体性原则,土壤净化处理的技术应用必须从环境治理的整体出发,积极进行重金属污染土壤淋洗技术的应用与实际土壤情况相适应;另一方面,重金属污染土壤淋洗技术的开展不能以破坏其他自然资源为前提,例如:水资源,植物资源等,善于分析整体重金属污染土壤淋洗技术的效果,把握环境治理大方向,采取合理的治理措施。
4.2可持续性原则
重金属污染土壤淋洗技术的实施开展遵守可持续性原则,我国经济发展处于上升阶段,环境治理是社会经济优化发展的主要分支,我们进行重金属污染土壤淋洗技术的实施中,善于把握和运用自然发展的基本规律,实现重金属污染土壤淋洗技术在环境治理中持续性开展。例如:重金属污染土壤淋洗技术实施人员,对即将净化的土壤进行全面的土壤分析,制定重金属污染土壤淋洗技术实施的持续性计划,降低后期镜湖对土壤的损坏,从而为现代土壤堵塞治理提供新的发展规划。
国土资源部曾公开表示,全国每年受重金属污染的粮食高达1200万吨,直接经济损失超过200亿元,而这些粮食可养活4000多万人。重金属污染对我国的生态环境、食品安全、百姓健康和农业可持续发展已构成严重威胁。
所幸的是,日前国务院法制办公布的《粮食法(征求意见稿)》(以下简称意见稿)关注到了这方面的问题,把重金属残留明确列入粮食质量检验项目,由此,食品安全再多一道阀门。
现状大米重金属危机频发
日前,广州市质监局公布的抽查结果表明,增城有2批次的大米金属镉含量超标。据了解,镉是一种重金属元素,在冶金、塑料、电子等行业作用非常重要。它通常通过废水排入环境中,再通过灌溉进入食物,水稻是典型的“受害作物”。
增城镉大米事件只是冰山一角。有研究团队采样调查发现,有10%的市售大米存在镉金属超标,人在食用这种大米之后可导致“骨痛病”但学者的尴尬在于,迄今没有官方或医疗单位确认上述症状究竟为何病;更为严重的是,中国几乎没有关于重金属污染土地的种植规范,大批被污染土地仍在正常种植稻米。
事实上,在食品行业内,大米重金属危机早已存在。早在2002年,农业部稻米及制品质量监督检验测试中心对全国市场稻米进行安全性抽检。结果显示,稻米中超标重金属最严重的是铅,超标率28.4%,其次是镉,超标率10.3%。只是当时由于没有明显的案例而未能引起关注。
“目前我国土地污染十分严重,有调查数据显示,我国重金属污染土地已超过3亿亩,占了我国耕地的1/6。”中国工程院院士罗锡文担忧地表示。
环保专家根据国土资源部公布的数据估算,重金属至少污染中国10%耕地,其中珠三角40%农用地重金属超标。专家还表示,镉等重金属污染具有相当大的不可逆性,土壤一旦被污染,即便经过多年,对农作物的影响也可能延续很长一段时间。
罗锡文院士称,环境污染、土壤污染已经成为全球性问题,美国有超过217000个农场受到重金属污染,因此,很多国家把治理土壤污染问题摆在与大气污染、水污染问题同等重要的位置
利好《粮食法》将明确要求检金属残留
随着土地污染状况加剧,粮食重金属超标问题日益突出,《粮食法(征求意见稿)》进行了明确规定,重金属残留将列入粮食质量检验项目。土地重金属污染严重地区的粮农或将直接受到影响,重金属超标的粮食将不被收购。
针对涉及粮食质量的食品安全问题,《粮食法(征求意见稿)》有详细和严格规定。第十九条提出建立粮食销售出库质量检验制度,凡已陈化变质、不符合食用卫生标准的粮食,严禁流入口粮市场。
更值得关注的是,粮食质量检验的内容也有了新变化,反映出国家对粮食质量安全的监管趋于严格。第二十六条规定,从事粮食加工活动的经营者,不得使用发霉变质的原粮进行加工,不得使用农药残留、真菌毒素和重金属等污染物超标的原粮进行加工,不得违反规定使用添加剂。相对于现行《粮食流通管理条例》(国务院第407号令)的规定,《粮食法(征求意见稿)》增加了农药残留、真菌毒素和重金属等明令禁止的污染物项目。
中国农业科学院研究员曾希柏告诉记者,粮食受金属污染问题由来已久,国内外都存在,近年来受社会广泛关注。曾希柏认为,农田重金属主要来自工业“三废”排放,而水稻对镉的吸收富集能力比较强,尤其容易超标。若能以立法形式确定对粮食中重金属的控制。有利于加强监管。而目前许多发达地区,土壤普遍重金属污染严重,这是否意味着这些地区将无法种植粮食,还不得而知。
除直接在粮食质量检验环节设置防线外,《粮食法(征求意见稿)》还从粮食生产源头着手,构建了覆盖上中下游的食品安全保护体系。意见稿第三十七条规定,粮食生产者应当科学合理使用化肥、农药、农用薄膜等产品,防止对粮食耕地造成污染。禁止向粮食生产区域排放或者倾倒有毒有害的废水、废气、固体废弃物等。该条规定既对种植户种植进行了规范,也为农民依法保障耕地不受污染提供了明确支持。
罗锡文院士则指出,要真正解决食品安全问题,首先要通过物联网,把食品的生产者、管理者、销售者和消费者联系起来,让农产品从育种、生产、销售到餐桌,每一个环节都有源可查。比如可以利用传感器,对土壤、水等农业生产环境进行监控;比如对动物的生长,可以附带种质来源追诉系统、饲料来源追诉系统、动物疾病疫情报告系统等等。
他还说,“比如在日本的超市里,出售的苹果、南瓜等很多农产品上都有一个条形码,标识生产人、出厂地址,万一出了问题知道找谁。”
记者注意到,《粮食法(征求意见稿)》第三十六条提出,国家实行粮食质量检验制度,规范粮食生产、收购、储存、加工、运输、销售、进出口等环节的检验、记录、出证、索证活动,建立健全粮食质量追溯体系。
源头治理
环保部:发生重金属污染事件要问责地方政府
环保部副部长吴晓青3月2日在国新办会答记者问时表示,一旦再发生重金属污染事件,将对涉及的地方政府采取区域限批、约谈、责任追究等严格措施,从根本上遏制重金属污染事件的多发态势。
吴晓青称,近年来我国重金属污染事件连续发生多起,严重威胁人民群众的身心健康,影响社会的稳定。国家对此高度重视,出台了一系列政策措施,对重金属污染进行综合整治。环境保护部已经连续三年开展了以打击重金属违法企业为重点的环保专项行动,2011年共检查企业1万多家,各地开展了大量卓有成效的治理工作,近两年全国已经关闭了1000余家重金属污染严重的企业。可以说重金属污染防治正在逐步推进,重金属产业结构正在逐步优化。
吴晓青称,重金属污染也有自己的特点,最大的问题就是长期积累形成,解决重金属污染问题也需要有一个艰苦的过程。下一步环保部将继续严格落实去年国务院已经出台的《重金属污染防治“十二五”规划》确定的各项任务。
重视绿色政策
“两会”代表委员热议重金属污染
重金属污染问题引起了正在北京参加“两会”的代表委员们的高度关注。如何防治重金属对土壤和环境的污染?且听微博上多名学术界企业界媒体界代表委员的“微言微语”。
温香彩(全国政协委员,民革中央委员:
针对目前土壤环境安全存在的问题,如监管意识能力方面,可建立国家土壤环境质量例行监测制度,将土壤环境监测纳入国家环境监测网,定期开展全国和区域土壤环境质量例行监测工作,掌握土壤环境状况和变化趋势,说清潜在风险,为保护环境和改善民生提供科学依据和技术支撑等等。
谢德体(全国政协委员,西南大学资源环境学院院长):
我国应尽快建立土壤重金属污染防治机制,做到“控制增量、消化存量、标本兼治”。对重金属污染控制应实现地方政府负责制。对所有可能造成重金属污染的生产生活行为,建立一整套预先告知和公开制度,避免造成不必要的公众恐慌。
应建立土壤污染风险评估土地功能区划土壤修复和污染土地再利用制度,依据重金属影响程度将土地划分为保护、预防、修复3种类型,打破污染后再治理的怪圈。充分运用生态补偿排污权交易污染责任险等环境经济政策和价格信贷税收等经济手段,促进企业减少对环境的污染。
[关键词]蔬菜;重金属;铬;铅;富集系数;富集模式
前言
随着近代工农业的迅猛发展,工农业现代化、城市化已成为人类文明发展的重要标志。但同时,人类也面临着人口膨胀、资源短缺和环境污染的严重威胁。当前全球的环境问题日益严重,其中环境污染中的重金属污染已成为当今世界备受关注的一类公害。重金属是指比重等于或大于5.0的金属,如cd、cr、zn、mn、cu、hg、fe、ni、as等,它们当中有植物生长所必需的元素,如:fe、mn、cu、zn;有些是植物生长所不需要的元素,如:hg、pb、cd等。过量的重金属是造成环境污染的重要因素之一。
一、我国土壤—植物系统重金属的污染状况
据报道,目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近20.0×103km2,约占总耕地面积的1/5。其中被工业“三废”污染的耕地为10.0×103km2,污水灌溉的农田面积已达到3.3×103km2。某省曾经对47个县和郊区的2.59×103km2耕地(占全省耕地面积的2/5)进行过调查,其结果表明,75%的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁,而且污染程度仍在加重。污水灌溉等对农田已造成大面积的土壤污染。如沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后,污染耕地25.0×103km2,造成了严重的镉污染,稻田含镉5~7mg/kg。天津近郊因污水灌溉导致0.23×103km2农田受到污染。广州近郊因为污水灌溉污染农田27.0km2,因施用含污染物的底泥造成13.3km2的土壤被污染,污染面积占郊区耕地面积的46%。20世纪80年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明,大约60%的土壤和36%的糙米存在污染问题。
二、土壤—蔬菜系统中重金属污染概况
(一)土壤中重金属污染形态
植物从土壤中吸收的重金属量与土壤中的重金属总量有一定关系,但土壤中的重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标。研究表明,石灰性污灌土壤0~20cm土层中,pb、cd主要以碳酸盐结合态和硫化物残渣态存在,其次是有机结合态,交换态和吸附态较少;pb的吸附态大于交换态;而cd则相反。
(二)重金属污染物在土壤中的分布
土壤中的重金属污染物由于无机及有机胶体对阳离子的吸附、代换或络合、生物作用的结果,大部分被固定在耕作层中,一般很少迁移至46cm以下的土层,但砷在土壤中的动态行为与铜、铅、镉等有所不同,在含有大量铁、铝组分的酸性(ph2.3~6.8)红壤中,砷酸根可与之生成难溶盐类富集于30~40cm耕作层中。还有研究表明,金属污染物主要累积在土壤耕作层,而且其可给态含量较高,分别占全量的60.1%、30%、38%和2.2%。灌溉污水中的汞呈溶解态和络合态,进入土壤后95%被土壤矿质胶体和有面质迅速吸附或固定。它一般累积在土壤表层,在剖面上分布自上而下递减。
(三)重金属污染的特点
重金属的污染物的特点可以归纳为以下几点:(1)形态多变;(2)金属有机态的毒性大于金属无机态;(3)价态不同毒性不同;(4)金属羰基化合物常含剧毒;(5)迁移转化形式多;(6)重金属的物理化学行为多具有可逆性,属于缓冲型污染物;(7)产生毒性效应的浓度范围低;(8)微生物不仅不能降解重金属,相反某些重金属可在土壤微生物的作用下转化为金属有机化合物(如甲基汞)产生更大的毒性。同时重金属对土壤微生物也有一定毒性,而且对土壤酶活性有抑制作用;(9)生物摄取重金属是积累性的,各种生物尤其是海洋生物,对重金属都有较大的富集能力;(10)对人体的毒害是积累性的。重金属污染的另一特点就是它们不能被降解而消除。无论现代的何种方法,都不能将重金属从环境中彻底消除。这一点与有机污染物迥然不同。重金属在自然界净化循环中,只能从一种形态转化为另一种形态,从甲地迁移乙地,从浓度高的变成浓度低的等等,由于重金属在土壤和生物体内积累富集,即使某种污染源的浓度合符“排放标准”,仍然会通过污染蔬菜造成对人类的危害。
三、土壤—植物系统中重金属污染的危害
(一)铬
1.土壤环境中铬元素的基本情况和来源
铬是耐腐蚀的重金属。土壤中铬含量主要来源于成土母岩。正常土壤含铬5~1000mg/kg,平均含量为20~200mg/kg。土壤全铬含量极少部分可溶,仅占0.01%~0.4%。我国土壤中铬的含量为2.2~1209mg/kg,平均为61.0mg/kg。土壤中铬的污染来源主要是某些工业的“三废”排放。通过大气污染的铬污染主要是铁铬工业、耐火材料工业和煤的燃烧向大气中散发的铬。通过水体污染的铬污染源主要是电渡、金属酸洗、皮革鞣制等工业的废水。此外,城市消费和生活方面,以及施用化肥等,也是排放铬的可能来源。
2.铬在土壤中的形态与迁移转化
铬的存在形态有金属铬和铬的各种化合物,其化合物主要有三价和六价。金属铬无毒性,但三价铬有毒、六价铬毒性更大,还具有腐蚀性。土壤中的铬主要是三价铬和六价铬,其中以正三价铬最为稳定。六价铬以阴离子的形态存在,一般不易被土壤吸附,具有较高的活性,对植物易产生毒害,已经证明它有致癌作用。含铬废水中的铬进入土壤后,也多转变为难溶性铬,大部分残留积累于土壤表层,因此,土壤中为农作物可吸收的铬一般很少。受铬污染的土壤,其中的铬可借风力而随表层土壤颗粒迁移入大气,也可被植物吸收进而通过食物链进入人体。
3.对植物和人体的影响
铬是动物和人体的必需元素之一,现已发现胰岛素的许多功能都与铬有密切的关系。但是它在植物生长发育中是否必需还尚未证实。
人体缺乏铬可引起粥状动脉硬化,还可使糖、脂肪的代谢受到影响,严重者可导致糖尿病和高血糖症。
(二)铅
1.土壤环境中铅元素的基本情况和来源
铅的离子状态以+2、+4价存在。正四价氧化态铅有强氧化性,在土壤环境中不能稳定存在。故土壤中铅以正二价铅为主。铅在地壳中的自然浓度并不高,平均浓度只有14mg/kg。土壤含铅量平均值为35mg/kg,煤中含铅2~370mg/kg,平均为10mg/kg。人类在生产活动中,把铅矿开采出来,经过冶炼、加工和应用于制造各种金属铅和铅化合物的制品。在这些过程中,特别是铅的冶炼,是土壤铅污染的主要污染源。
2.铅在土壤中的形态与迁移转化
土壤中的铅主要以pb(oh)2、pbco3、pb(po4)2等难溶态形式存在,而可溶性的铅含量极低。这是由于铅进入土壤时,开始可有卤化物形态的铅存在,但它们在土壤中可以很快转化为难溶性化合物,使铅的移动性和被农作物的吸收都大大降低。因此,铅主要积累在土壤表层。另外,铅也能和配位基结合形成稳定的金属络合物和螯合物。植物从土壤中吸收铅主要是吸收存在于土壤溶液中的pb2+。铅在土壤环境中的迁移转化和对植物吸收铅的影响,还与土壤中存在的其他金属离子有密切关系。
3.对植物和人体的影响
植物的正常含铅量为0.05~3mg/kg。植物对铅的吸收主要是通过根、茎、叶吸收土壤和大气中的可溶态铅。铅对植物的直接危害,主要是影响植物的光合作用和蒸腾作用的强度。一般随着铅污染程度的加重,光合作用和蒸腾作用的强度逐渐降低。铅在血液中可以磷酸氢盐、蛋白复合物或铅离子的状态随血液循环而迁移,随后除少量在肝、脾、肾等组织及红细胞中存留外,大约有90%~95%的铅以稳定的不溶性磷酸铅储存于骨骼系统。正常人血液中铅含量约0.05~0.4mg/kg左右。当血液中铅含量达0.6~0.8mg/kg时,就会出现各种中毒症状。铅中毒时对全身各系统和器官均产生危害,尤其是神经系统、造血系统、循环系统和消化系统。铅中毒,出现高级神经机能障碍。严重中毒时,引起血管管壁抗力减低,发生动脉内膜炎、血管痉挛和小动脉硬化。铅中毒还发生绞痛,还可造成死胎、早产、畸胎以及婴儿精神滞呆等病症。
四、结语
对重金属污染的控制要严格按照国家环保部门的规定,对于不符合国家和地方规定的城市污水,坚决禁止排放。对于未经处理的城市垃圾和污泥,禁止用于农田堆肥。禁用含砷、含汞的农药,减少化肥的使用,提倡多用有机肥。以最大限度减少污染源中的汞、镉、锌、铬的排放。对于已经受到重金属污染的土壤,增施有机肥,促进土壤对重金属吸收螯合,减少土壤中重金属有效态含量,减少蔬菜对重金属元素的吸收,同时栽培一些对重金属有超富集作用的植物,使土壤环境得到恢复。归根到底,对于金属污染,首要的是对污染源采取对策;其次要对排出的重金属进行总量控制,而不只是控制排放浓度;再次是研究和开发重金属的回收利用技术,这一点不仅对减少污染是有效的,而且对充分利用重金属资源也是重要的。
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关键词:铅污染重金属污染治理方法
土壤是人类赖以生存的必要条件,也是重金属元素在循环的过程中的必要环节。土壤的重金属污染是指在人类的生产活动中,排出重金属含量较高的物质散落在土壤中,在土壤中形成反应,超过一定时间后其土壤的微量金属含量值超过土壤本身的微量金属含量值,最终导致土壤重金属含量过高的一种现象。在重金属污染的土壤中耕作农作物,农作物也会受到重金属污染,人们长期食用后致使重金属在体内累积,严重危害了人们的身体健康,而降水、灌溉等使重金属从地表流入到地下水中,也可导致地下水重金属污染。铅污染是重金属污染之一,在治理铅污染的过程中,要以预防为主,防治兼施的方式进行治理。其治理方法包括物理方法、化学方法及生物方法。
一、土壤铅污染的治理方法
(一)物理方法
通过物理方法对土壤铅污染进行治理,主要以换土、隔离、客土以及电化学的方法进行处理,从而减轻土壤的铅污染并防止其扩散。
换土法是指将受到铅污染的土壤进行固定移除,移除后将没有被污染的土壤进行填补。隔离法是指以修建墙体的方式进行对铅污染区域的隔离,将其污染控制在一定的范围之内。受成本等方面的影响,隔离法只适用于受污染面积较小且污染相对严重的区域。客土法是将表层的土壤通过采用机器挖翻的方法与深层土壤调换,再向土壤调换处加入新土,从而降低被铅污染的土壤及植物的污染程度。电化学法是通过增加直流场,使土壤中的铅离子在直流场的作用下,发生氧化还原反应。从而达到去铅的目的。以上方法都能够对土壤铅污染进行有效的治理,但这些方法在实施的过程中会耗费大量人力物力和财力,而且对修复后的铅污染土壤进行处理的难度也很大,所以不适合广泛推广。
(二)化学方法
化学方法中主要采取化学修复的方法对铅污染的土壤进行治理。化学修复法是通过利用化学试剂加入到受铅污染的土壤中,使化学试剂与铅元素发生化学反应,而达到铅离子的降低或迁移。进行化学修复法的主要的方法有化学固定法、淋洗液洗脱法、螯合剂处理法、氧化还原法等方法。
化学固定法是通过固定剂与土壤中的铅元素进行化学反应,降低其生物有效性和迁移性,使土壤含铅程度降低,从而达到降低土壤铅污染的目的。淋洗液洗脱法是通过选取土壤淋洗液对铅污染的土壤进行淋洗,使铅离子由固体形态转化成液体形态,再将回收的淋洗液进行处理。螯合剂处理法也称为整合诱导修复技术,是通过促进植物对铅的超吸收而达到预期目的。常用的螯合剂主要有两种,分别是小分子有机酸类螯合剂和氨基多羧酸类螯合剂。此方法的优点在于能够快速降低土壤含铅量,缺点在于使用中存在水污染的风险,并能对植物产生危害。氧化还原法就是在受铅污染的土壤中添加还原剂,使其与土壤发生氧化还原反应,使土壤中的铅元素低化,从而降低土壤中铅的毒性和活性。
(三)生物方法
生物修复技术早在上世纪90年代初就已经兴起,它是一种新型治理土壤铅污染的技术,其方法旨在通过利用生物的一些特性来抑制土壤污染的生物方法,生物修复技术主要包括的内容有:植物修复技术、微生物修复技术、动物修复技术以及基因工程技术和细胞工程技术等。利用这些方法治理土壤铅污染的优势在于二次污染小、治理成本低、操作相对简单和治理效果显著。植物修复技术是指通过利用某些植物对土壤铅元素吸收的方法进行减少土壤中的铅含量,这种方法既快捷又简单方便,并且比较经济适用,符合生态发展要求,具有相当广泛的发展前景,其方法手段主要有植物挥发、植物提取和植物钝化三种。微生物修复技术是指通过利用微生物进行对土壤中铝元素进行化解,从而使土壤铝污染得以减轻。动物修复技术是指利用蚯蚓对矿山土壤污染进行治理,通过大量放养蚯蚓使之在土壤中对有毒物质进行体内分解,这种方法不仅治理成本低,而且还没有二次污染,是一种改良土壤的好方法。基因和细胞工程技术则是通过改变细胞内的关键酶或酶系统,可以提高微生物的降解速率,并形成降解有毒污染物的新型催化活性,从而对土壤铝污染进行治理。
(四)对污染源头的寻找与防治
如果土壤存在铝污染,则一定有其污染源,如果一昧的对铝污染进行治理,而不寻找其源头,那么治理也将毫无意义,所以,必须对造成土壤铝污染的污染源进行寻找,并杜绝铝污染现象的再次发生,而且找到污染源后必须通过以上方法去解决土壤铝污染问题,只有这样,土壤的铝污染才会得到根治。
二、土壤铅污染治理的意义
对土壤铝污染进行治理,具有重大的现实意义。
(一)对土壤铝污染进行治理可以使土壤的毒性减弱或消除,使土壤恢复正常的机能,从而适合植物的生长,为人类的生存环境的改善创造条件。
(二)污染是目前社会比较关注的公共话题,解决了土壤的铝污染,有利于可持续发展战略的实施。
(三)农作物的生长离不开优质的土壤,对土壤铝污染进行治理,利于农作物的种植,为人们的物质生活提供保障。从大的角度来讲,可以提升国家的粮食储备能力。
三、结束语
目前随着社会的不断发展,城市工业化不断加快,环境及土壤的污染也日益严重,因此对污染的治理工作显得尤为重要。针对污染的治理,需要我们采取适当的方法去进行,不要盲目的去进行治理,而导致土壤污染的状况恶化,要根据其污染的性质及污染的来源去进行综合治理,要利用科学技术进行对其改造,并以预防为主,防治兼施的原则去认真看待土壤的重金属污染。
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关键词:重金属;土壤污染;修复;植物修复
一、土壤重金属的来源
1、自然环境形成的污染源。土壤重金属污染的一个来源是自然界本身的变化形成的。由于自然界的风雨变换,岩石受到了风化的反应。因为一些岩石含有不少的重金属元素,除了抗风能力强的岩石如石英受影响较小,基本很少会出现重金属物质风化泄露的问题外,一些抗风能力弱的岩石如碳酸盐类岩石就会较明显的影响到土壤中的重金属含量。另外,大气中也存在着一定的重金属,诸如火山爆发、森林火灾、风力扬尘这些自然状况发生的都会出现重金属物质悬浮在空气中,在降尘之后进入土壤,从而造成土壤重金属污染。一旦这些污染物被植物、水体吸收,还会进一步影响到更大的范围。最后,自然界的土质污染也是土壤重金属污染的一个主要源头,由于岩浆以及重金属本身的质变作用,部分含有大量重金属物质的工业矿床会随着地下水、土壤层本身的发育变化而发生性质改变,一些被搬运的突然和岩石物质会含有大量的重金属物质。
2、人为因素造成的土壤重金属污染。现代生活节奏越来越快,各种城市化的脚步也越来越快,工农业面临着大跨步式发展。工农业生产中各种有色金属的应用非常广泛,这就直接造成了重金属的环境污染。一些工矿企业,诸如采矿、冶金、纺织染料等等企业的重金属排放都是比较严重的,经常可见在这些企业对外排放的废水呈现深黑色、恶臭的状态。当然了,由于这些企业通常只在一些地区造成局部地区的土壤重金属污染,然而城市中的突然重金属污染同样不可小觑,最为严重的就是汞和铅的污染,如汽油的燃烧就造成了重金属污染物的排放,另外,农业中化肥、农药也是土壤重金属污染的主要始作俑者。由于化肥本身的原料中就含有一定的重金属物质,因此长期使用化肥务必会使土壤造成不可逆转的重金属污染。
二、重金属污染土壤的治理途径
1、改土法。此法适用于小面积污染严重的土壤治理,一种方法是在被污染的土壤上覆盖一层非污染土壤;另一种方法是将污染土壤部分或全部换掉,覆土和换土的厚度应大于耕层土壤的厚度.此方法最早在英国、荷兰、美国等国家应用,对于降低作物体内重金属含量,治理土壤重金属污染是一种切实有效的方法.但是,由于该方法需花费大量的人力与财力,并且在换土过程中,存在着占用土地、渗漏、污染环境等不良因素的影响.因而,并不是一种理想土壤重金属污染的治理方法.
2、电化法。此法是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种净化土壤污染的原位修复的方法,也可称为电动修复(Electroremediation).此法在欧美一些国家发展很快,已经进入商业化阶段.其原理是,在水分饱和的污染土壤中插入一些电极,然后通一低强度的直流电,金属离子在电场的作用下定向移动,在电极附近富集,从而达到清除重金属的目的,对Cr的清除效果要优于其它几种重金属.采用的电极最好是石墨,因为金属电极本身容易被腐蚀,容易引起二次土壤污染.电极的多少、间距及深度,电流的强度一般根据实际需要而定.此法经济合理,特别适合于低渗透性的黏土和淤泥土,每立方米污染土壤需要100美元左右.而且,可以回收多种重金属元素.但对于渗透性高、传导性差的砂质土壤清除重金属的效果较差.
3、冲洗络合法。用清水冲洗重金属污染的土壤,使重金属迁移至较深的根外层,减少作物根区重金属的离子浓度.为防止二次污染,再利用含有一定配位体的化合物冲淋土壤,使之与重金属形成具有稳定络合常数的络合物;或用带有阴离子的溶液,如碳酸盐、磷酸盐冲洗土壤,使重金属形成化合物沉淀,已有研究表明,CaCO3在酸性红壤和K2HPO4对碱性的碳酸盐褐土重金属Cd污染的治理效果较为显著[9].此种方法适用于对面积小、污染重的土壤治理,但同时也容易引起某些营养元素的淋失和沉淀.
4、热处理法。对于具有挥发性的重金属汞,热处理法可将其有效地从土壤中清除去.其原理是向汞污染土壤通入热蒸汽或用低频加热的方法,促使其从土壤中挥发并回收再处理.在处理土壤时,首先将土壤破碎,向土壤中加入能够使汞化合物分解的添加剂.然后,再分两个阶段通入低温气体和高温气体使土壤干燥,去除其它易挥发物质,最后使土壤汞汽化,并收集挥发的汞蒸汽.有试验表明,应用热处理法可使砂性土、粘土、壤土中Hg含量分别从15000mg/kg、900mg/kg、225mg/kg降至0.07mg/kg、0.12mg/kg和0.15mg/kg,回收的汞蒸汽纯度达99%.热处理法对于修复Hg污染土壤是一种行之有效的方法,并可以回收Hg.它的不足之处是易使土壤有机质和土壤水遭到破坏,而且需消耗大量能量。
总之,用工程治理土壤重金属污染,对于污染重、面积小的土壤具有治理效果明显、迅速的优点,但对于污染面积较大的土壤则需要消耗大量的人力与财力,而且容易导致土壤结构的破坏和土壤肥力的下降。
三、结语
以上谈到的这些处理土壤重金属污染的方法经实践证明都有较好的效果,相关研究人员又发现了植物对重金属污染的防治技术,这是对付土壤重金属污染的更好方式。一些对重金属富集能力较强的植物往往是植株矮小,生长速度慢,且容易受到生长环境的限制,但是与常规的填埋法比起来仍然有很大的优势,因此我们下一步应该加大对植物的筛选和修复技术的研究,从而提高土壤重金属污染的处理力度。
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民以食为天,食以安为先。食品安全直接关系广大民众的生命健康,为此,国家食品检测机构务必重视食品安全问题。重金属指的是一些比重大于5的金属,自然界中,大约有45种重金属元素。然而并不是所有的重金属对人体都是有害的,相反,有些重金属却是维持人体生命活动所必须的,铜、锰等重金属元素就是如此。所有的重金属只有在人体内的量超过一定限度时才会对人体健康构成威胁。
一、重金属的污染的特点
重金属,特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解,而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。重金属污染的特点是:(1)除被悬浮物带走的外,会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中,成为长期的次生污染源;(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物,导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来;(3)重金属的价态不同,其活性与毒性不同。其形态又随pH和氧化还原条件而转化。(4)在其危害环境方面的特点是:微量浓度即可产生毒性(一般为1~10毫克/升,汞、镉为0.01~0.001毫克/升);在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋-甲基汞);可被生物富集,通过食物链进入人体,造成慢性路线。亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力,能抑制酶的活性,亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积,抑制精氨酶的活性。六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂,可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶,导致高铁血红蛋白,可能致癌,过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。
二、重金属的危害途径
所有金属超过一定浓度都对人体有毒,通过食物进入人体而造成健康危害的重金属主要有汞、镉、砷、铅、铬、铜、锌、锡,这些重金属对人体及其他生物都有不同程度的危害,他们通过人的活动进入环境,造成环境污染。污染到水中的重金属被鱼虾贝类所富集;流到土壤中的重金属被土壤和农作物所富集,再由家禽、家畜进一步富集。即通过食物链,把重金属浓度提高到千倍,万倍,甚至几十万倍,最后通过食物进入人体危害。
三、重金属的来源
重金属的来源非常广泛,传统上可以分为工业来源和农业来源。随着我国城市化进程的加快,一些有别于以往的为城市所特有的污染来源也随之产生。重金属来源如下:
1.工业来源:工业能源大都以煤、石油类为主,它们是环境中汞、铅、镉、铬、砷等重金属污染的主要来源。在采矿、选矿、冶炼、锻造、加工、运输等工业生产过程中会产生大量的重金属污染。排放的废水、废渣等直接进入水体及土壤中,废气中的重金属经沉降也进入土壤等环境中,从而使得环境中重金属浓度严重超标。
2.农业来源:在农业生产中,污水灌溉、农药、劣质化肥等的不合理使用是重金属污染的重要途径。以磷肥为例,生产磷肥的磷矿石成分复杂,含有较多的重金属如锌、铬、镍、铜、镉、铅等,因此如不合理的使用,劣质化肥中的重金属杂质会直接导致土壤被污染。
3.城市来源:城市日益变成重金属污染的重要来源之一,污染过程主要包括污水处理中产生污泥的堆放、垃圾渗滤液的泄漏、含铅汽油的使用以及汽车交通等。污水处理厂产生的污泥中含有大量的重金属,如不经处理直接排放或者灌溉,会对土壤环境造成二次污染。城市垃圾在焚烧过程中产生的飞灰及堆放填埋过程中产生的渗滤液中的重金属通常也会严重超标。含铅汽油的燃烧是城市铅污染的一个重要来源,汽车轮胎添加剂中使用的锌也导致城市土壤的锌污染。环境事故污染:近年来突发性的环境污染事件骤增,其中重金属污染的案例占很大比例。突发性的环境事件会导致重金属在短时间内高浓度地进入环境,从而产生严重的污染。
四、我国食品中重金属检测技术的进展
我国食品检测重点已经转移到对食品生产到消费全过程的检测,食品检测质量安全监督体系和网络逐步完善,通过例行检测为各级政府提供信息和决策依据。
1.重金属检测的前处理技术
目前,食品中重金属检测前处理技术有湿消解法、微波消解法、干灰化法、水浴法等方法,其中湿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,密闭消解,试剂本地值低,缺点是价格相对昂贵、不适宜大批量检测。消解前,为避免消解过于强烈,最好进行预反应,预反应的途径有放置过夜、恒温反应或低温消解。微波消解后,需要经过赶酸过程,赶酸的温度需要控制在190度以下,在做汞的时候,必须通过赶酸把氮氧化物除尽。
2.重金属残留的快速检测方法
由天津市科委、农业部环境保护科研监测所承担的重金属快速检测方法与装备研究以获得成功。这项技术的准确率在95%以上,填补了我国在食品和环境重金属快速检测技术的空白。这项研究是将具有特色显色反应的生物染色剂通过浸渍附载到试纸上,制备出快速检测试纸,并通过反复研究获得了试纸与重金属的最佳反应条件。该试纸对重金属具有良好的选择性,测定重复性好,检测速度、灵敏度、准确率精密度均达到了项目技术的要求。为了实际操作方便,还制备出了体积小巧、便于携带、操作简便、检测成本低廉,适宜于现场实时快速检测。
3.农药残留检测分析方法
色谱分析法包括薄层色谱法,气相色谱法、高效液相色谱法、质谱联用法及超临界流体色谱5种方法。薄层色谱法由于灵敏度不高,近年来较少使用;高效液相色谱法也有其缺点,溶剂消耗大,检测器种类少、灵敏度不高、价格也贵等;质谱联用法及超临界流体色谱这两种方法其设备昂贵,广泛应用也受到了限制;气相色谱法目前是用于农药残留检测最为普遍,最成熟的一种技术。易汽化,且汽化后不易发生分解的农药均可采用气相色谱法检测。目前,多达70%的农药残留可用气相色谱法来检测。
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