重金属污染现状(6篇)
时间:2024-05-16
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材料与方法
1样品采集、处理与分析
采样区域位于湖北省武汉市郊东西湖区设施蔬菜种植地.土壤类型主要为潮土和黄棕壤.该地区温室大棚棚龄在5~10年之间,每个大棚长约36m,宽6m.主要施肥方式为硫酸钾型复合肥(15-15-15)1500kghm-2a-1,主要种植作物为莴苣、番茄、黄瓜、辣椒、苦瓜、瓠子、茄子、豆角以及一些叶菜类蔬菜.选取有代表性的温室大棚60个,每个温室均采用棋盘式布点法采集混合样,采样深度为0~20cm.土壤样品经风干、研磨后过0.149mm筛,置于白色广口玻璃瓶保存备用.样品经HNO3-HClO4-HF消煮后,用原子吸收分光光度法(AA-7003,北京东西分析仪器有限公司)测定铬(Cr)、Pb、Cd的全量,元素Hg和As的全量采用原子荧光光度法(AFS230E,北京科创海光仪器有限公司)进行测定[11].采用国家标准参比物质GBW07403(GSS-3)进行分析质量控制.
2土壤重金属污染现状评价
评价方法:按照《土壤环境监测技术规范》[12]进行现状评价.重金属污染单因子指数法,其数学表达式为:Pi=Ci/Si.式中:Pi—土壤污染物i的污染指数;Ci—土壤污染物i的实测浓度;Si—污染物i的评价标准.当Pi≤1,非污染;1<Pi≤2,轻度污染;2<Pi≤3,中度污染;Pi>3,重污染.2)内梅罗综合污染指数法:为全面反映各重金属对土壤的不同作用,突出高浓度重金属元素对环境质量的影响,采用内梅罗(N.L.Nemeiow)综合污染指数法。评价标准:选用国家环境保护总局颁布的《温室蔬菜产地环境质量评价标准》(HJ333-2006)[13]作为评价标准(表1).
3潜在生态风险分析
1980年瑞典科学家Hakanson应用沉积学原理,提出了土壤和沉积物潜在生态风险指数(RI)评价方法[14].该方法不仅考虑了土壤重金属含量,而且将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一起,采用具有可比的、等价属性指数分级法进行评价.潜在生态风险指数涉及到单项污染系数、重金属毒性响应系数以及潜在生态危害单项系数。
4数据分析方法
数据处理统计均在Excel软件和SPSS数据统计软件上进行.
结果与讨论
1土壤重金属含量和累积程度
由表3数据可知,研究区不同采样点设施蔬菜栽培地土壤中重金属含量变化较大,尤其是Cr和Pb表现最为明显.与湖北省土壤元素背景值比较,调查区土壤重金属含量的累积程度具有Cd>Hg>Pb>Cr>As的特征.其中,土壤Cd元素含量的平均累积程度达到湖北省土壤背景值的9.41倍,研究区100%的采样点Cd含量超过背景值,最大超标倍数达12.42倍;Hg元素含量的平均累积程度达湖北省土壤背景值的2.36倍,90%采样点的Hg含量超过背景值,最大超标倍数达7.45倍.其余3种元素Cr、Pb和As均未超出背景值(图1),表明土壤中Cd、Hg受到人为污染明显.这可能与高度集约化的农业生产模式有关,包括化肥、农药、农膜的大量使用等,设施栽培地土壤重金属的累积有可能对农产品质量安全构成威胁.
2土壤重金属污染现状
以《温室蔬菜产地环境质量评价标准》(HJ333-2006)中的土壤环境质量指标限值为评价标准,在评价结果中,单项污染指数值表现为Cd>Hg>Cr>Pb>As的特征,其中Cd的单因子污染指数平均值达到3.57,最大值为4.71.根据污染等级划分标准,Cd的样本超标率达到100%,其中,中度污染样点数占12%,重度污染样点数达88%.研究区Hg的平均单项污染指数为0.5,最高污染指数为1.58,15%的样点数达轻度污染状态.其它3种重金属As、Cr、Pb的单项污染指数都在0.2以下,尚未构成污染.根据内梅罗综合污染指数评价标准,研究区8.3%的采样点属轻度污染水平,36.7%的采样点属中度污染,51.7%的采样点达到重度污染,仅有3.3%的样点在清洁范围内(图2).Cd元素是污染发生的主要贡献因子.从以上分析可以看出,武汉市郊东西湖区设施基地土壤属于以Cd为主的重污染区.这可能与人们长期大量施用磷肥有关,由于在磷矿中含有痕量的Cd,从而导致成品肥料的Cd污染[11].不使用污水灌溉和不施用重金属含量高的肥料,是控制当地温室土壤重金属含量的重要措施之一.
3土壤重金属潜在生态风险
[关键词]重金属污染存在问题防治对策
重金属污染是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。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。近年来,关于重金属污染事件屡见不鲜,从湖南儿童血铅超标、陕西风翔数百儿童铅超标、福建紫金矿业含铜酸性废水渗漏到重金属污染“菜篮子”等事件的发行,重金属污染已影响到我们的生活环境。该问题已经引起了世界各国科学家的高度重视,解决这个问题迫在眉睫。
1厦门市重金属污染现状
厦门市重金属污染主要是金属表面处理加工业(电镀行业)、金属结构制造业、皮革及其制品业等行业发展过程中污染物排放逐渐累积形成的。根据全国污染源普查结果,2010年厦门市废水中汞、镉、总铬、铅、类金属砷等5种重金属排放量以区域来划分的话,集美区占全市的72.75%;同安区占全市的17.59%;海沧区占全市的7.96%;思明区占全市的1.09%;翔安区占全市的0.57%;湖里区占全市的0.05%。5种重金属污染物按排放量大小排序为:总铬占全市总排放量的94.83%;铅占全市的3.78%;砷占全市的1.24%;镉占全市的0.05%;汞占全市的0.1%。从2010年污染源普查数据看,我市主要重金属污染元素是铬,重金属污染集中区域是集美区,主要污染来源为工业废水污染。总铬排放量较大的行业有:金属表面处理加工业(电镀)、金属制厨房调理及卫生器具制造业、金属结构制造业等行业。主要涉铅行业有:钨、钼冶炼业等行业。
重金属污染具有隐蔽性、潜伏性、不可逆性和长期性等特点,污染危害大,持续时间长、治理成本高。重金属污染物通过大气、水体、土壤的迁移转化和食物链的生物放大作用污染环境,危害粮食、食品安全和人体健康。
2厦门市重金属污染防治存在的问题
2.1布局分散,发展方式粗放
由于厦门市涉重金属的企业入驻较早,粗放型增长方式尚未根本改变,改革开放初期环境准入制度几乎空白,项目环境影响评价中未对环境与健康风险评估进行评估,地方引进企业仅从经济发展角度考虑,造成涉重金属行业和企业无序发展,布局分散,结构污染比较突出,对环境造成一定程度的污染。
2.2企业对重金属污染防治工作重视不够
近年来,厦门市不断加强对涉重金属企业的监管,并建立了先锋电镀企业集中控制区,但重金属排放企业依然比较分散,监管难度大,源头预防控制未能全面落实。企业对重金属污染防治重视不够,有些企业对现有排放标准执行不严,一些中小企业不严格执行环评和环保“三同时”等环保制度。企业自我监测措施不完善,尚未建立特征污染物日监测报告制度;重金属污染突发事件的应急装备和技术水平不高。
2.3环境监管能力不足,基础工作有待进一步加强
当前,厦门市环保队伍人员不足,环境监察与环境监测力量有待加强,重金属污染物在线监控能力相对薄弱,尚末建立重金属污染预警应急体系。通过近几年的摸排调查,全市重金属污染物整体排放情况基本摸清,但对环境影响程度尚未进行全面评估,污染治理技术产业支撑不够,重金属污染的基础调查、科学研究、技术政策等还滞后于污染防治。
3主要重金属污染防治对策
3.1加大结构调整力度
坚持以“调结构、促减排”为手段,严格执行国家有关产业政策和产业调整振兴规划,建立落后产能淘汰机制,分区域制定和实施重点防控行业落后产能淘汰措施,明确淘汰进度。对于重金属排放企业主动淘汰落后产能的,安排财政资金予以支持。
3.2严格项目准入条件
3.2.1严格区域准入
禁止在饮用水源保护区等重要生态功能区新建涉及重金属污染物排放的项目。非工业区和食品、生物医药等有特殊要求的产业园区以及工业区通用厂房原则上不再审批有重金属污染物排放的项目,其它区域按行业准人要求审批。改建、扩建项目要达到厦门市“十二五”,重金属减排和增产不增污的要求。
3.2.2严格产业准入
凡涉及重金属排放的新建项目,除高科技(科技局批文)及高附加值(经发局批文)项目、并能解决总量指标的区域外,一律不予审批。
3.2.3严格限制排放重金属相关项目
新建、改建、扩建项目坚持新增产能与淘汰产能“等量置换”域“减量置换”的原则,实施“以大带小”、“以新带老”;严格控制企业建设项目选址,合理确定重金属企业的排放浓度和环境安全防护距离,确保周边群众身体健康。
3.3积极推进清洁生产
依法实施强制性清洁生产审核,大力发展循环经济。按照省环保厅、省经贸委的工作部署,督促涉重金属企业加快强制性清洁生产审核评估和验收进度。对于经公布要求进行强制性清洁生产审核的企业,未实施清洁生产审核或者虽经审核但不如实报告审核结果的企业,责令限期改正,对拒不改正的依法从重处罚。
3.4严格污染源监管
3.4.1进一步摸清重金属污染情况
全面调查涉重金属企业污染物排放、治理设施运行情况及其周边区域环境隐患,深入开展污染现状评估,进一步摸清重金属污染情况,全面掌握辖区内重金属污染情况动态,有针对性地制定重金属污染综合防治计划,加大监控和治理力度。
3.4.2加强对污染源监管,促进企业稳定达标排放
进行重金属特征污染物自动监控装置试点工作,待条件成熟后逐步实现重点重金属污染源安装自动监控装置,实行“实时监控、动态管理”,确保污染物稳定达标排放。督促涉重金属企业进一步完善突发环境事件应急预案和应急处置设施,配备应急物资,定期组织应急培训和应急演练。
3.4.3规范企业日常环境管理,提高操作运行水平
要求企业建立重金属污染物产生、排放详细台帐,每月向环保部门报备污泥等危险废物产生量、处置去向等环境管理信息资料,实施动态管理;指导企业完善治污设施,规范物料堆放场、废渣场、排污口等建设,提升污染治理技术水平。
3.4.4严格执行项目审批要求,清理违法企业
全面排查全市重金属污染物排放企业,对于超过环评审批范围、含重金属废水、废渣、废气未经处理或处理达不到要求、重金属污染物超标超总量的企业,依法严肃处理。
摘要:本文综述了蔬菜重金属的污染现状、重金属污染的危害、蔬菜对重金属的富集规律,分析了蔬菜和土壤中重金属含量之间的关系,最后根据菜对重金属的吸收和积累能力的差异提出了对土地的合理利用。
关键词:蔬菜富集重金属污染
导言
蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物,可提供人体所必需的多种维生素和矿物质,也是十分重要的经济作物,随着现代工业的发展,环境污染加剧,含重金属的农药、除草剂、化肥的不合理使用,含重金属废水的污灌等农业措施,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出。土壤、水体一旦被重金属污染,不仅对植物生长和发育产生直接影响,而且重金属在植物根、茎、叶及籽粒中的大量积累会通过食物链进人人体,危及人类健康。因此,全面、系统的了解蔬菜重金属的污染现状以及不同种类蔬菜对重金属吸收的的差异,合理进行蔬菜的生产布局,掌握降低和控制蔬菜重金属污染的对策,不仅对蔬菜生产的持续发展具有积极的指导意义,而且对保障食品安全具有广泛的现实意义,还能指导人们科学的合理地食用蔬菜。
1、蔬菜重金属污染现状
据估测,目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm3,约占耕地总面积的1/51,每年因土壤污染而减产粮食1000万吨,另外还有1200万吨粮食,其污染物超标,两者的直接经济损失达200多亿元。
我国的各大中城市如北京、上海、杭州、天津、等都曾较为系统地对郊区菜园土壤、蔬菜中重金属污染状况做过调查,基本摸清了蔬菜重金属的污染现状。
北京市污水灌溉影响的耕地面积为80万公顷,占北京市耕地面积的23%,其中有70%~80%受到轻度污染,5%~10%受到中度污染;20世纪90年代对上海市蔬菜的研究结果表明,上海市蔬菜受到重金属的污染,尤以镉和铅污染为甚,超标率分别为13.29%和12.0%。在天津市郊检测的大白菜、荠菜、水萝卜、小白菜4种蔬菜36个样品中,重金属的检出率为100%,镉超标40%。2002年魏秀国等调查了广州市蔬菜地的重金属污染情况,结果表明,蔬菜的铅污染比较普遍,但就污染程度而言,镉污染最为严重,其次为砷、汞。总的来看,根据中国的蔬菜食品卫生标准,我国主要大、中城市郊区的蔬菜都已受到一定程度的重金属污染。尽管各城市采用的评价标准不一,但是重金属元素在蔬菜中的积累明显,部分已达较高的残留水平,有的甚至已超过食品卫生标准。
2、重金属污染的危害
1)重金属对植物生物膜伤害机理
重金属是脂质过氧化诱导剂,当重金属处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏,导致大量的活性氧自由基产生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应,破坏膜的结构和功能。
2)重金属对植物生长代谢的影响
虽然有些重金属是植物生长必需元素,在一定浓度范围内可促进植物的生长发育,但所有重金属在较高浓度时对植物都会产生毒害作用。重金属毒害造成氧化胁迫、叶绿素和糖及蛋白质合成受阻、养分失调,引起光合强度和呼吸强度下降、碳水化合物代谢失调及其它一系列生理代谢紊乱,阻碍植物根系生长.影响种子萌发以及植株生长,最终导致生长量和产量的下降。
3、蔬菜重金属富集规律
1)蔬菜重金属富集系数
蔬菜中对土壤重金属元素的吸收是有选择性的,蔬菜种类不同其吸收各种重金元素的量与土壤中该元素的存在量是不一致的。因此可以用富集系数来衡量蔬菜吸收和富集土壤重金属元素的能力。所谓富集系数是指:蔬菜可食部位中某污染物含量占土壤中该污染物含量的百分率。富集系数愈大,表明蔬菜愈易从土壤中吸收该元素,也表明重金属的活动性强。
2)蔬菜不同品种间吸收积累重金属的差异
同一种蔬菜的不同基因型对重金属的吸收积累也存在差异。McLaughlin等发现不同品种马铃薯块茎的镉浓度相差2~3倍。Michalik,B等(1995)的研究发现,胡萝卜肉质根吸收重金属存在基因型差异。他们把4个变种的胡萝卜播种在3个不同程度重金属污染的地方,发现无论在何处,变种“Kama”肉质根中的Ph、Ni、Cr、Cu、Mn等重金属含量为最高。
3)蔬菜不同部位重金属累积差异
蔬菜从土壤中吸收的重金属在其体内的分布并不均匀,蔬菜不同的器官组织对重金属的富集能力是有差异的。
叶菜类蔬菜各部位重金属含量普遍为:茎,叶
4、蔬菜和土壤中重金属含量之间的关系
植物从土壤中吸收重金属的量和土壤中重金属的总量有一定关系,土壤中重金属含量是造成蔬菜重金属污染的主要因素。但士壤重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标。有研究表明,植物体内铬的累积量与土壤总铬量往往并不具有明显正相关。由于土壤组成的复杂性和土壤理化性状(pH,Eh等)的可变性,造成了重金属在土壤环境中形态的复杂和多样性。重金属的存在形态才是决定其危害的关键因素。研究表明,重金属在土壤环境中的存在形态分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、沉淀念,有机结合态和残渣态七种形态。这七种不同赋存形态的重金属,其生理活性和毒性均有差异。其中水溶态、交换态的活性、毒性最大,残留态的活性、毒性最小,其它态的活性、毒性居中。
5、合理利用蔬菜对重金属的富集规律
根据不同蔬菜对不同重金属具有不同的富集特性,重金属元素在不同种类的蔬菜中累积量不同,叶菜类富集量最高,根茎类次之,瓜果类最低。针对菜地重金属污染状况选择相应种植模式和蔬菜品种,对一些易受污染的根茎类和叶菜类蔬菜,如莴苣、葱、青菜、生菜等,可安排在土壤质量较好的地区种植;而西红柿、刀豆等瓜果类蔬菜,其抗污染性能较强,可在轻度或中度污染的土壤中种植,在铬高污染区尽量避开种植叶菜,可选择种植瓜果类蔬菜;对污染较重的土壤,应改为绿化用地或建筑用地,汪雅各等人在上海宝山区进行蔬菜重金属的富集轮作试验,他们根据各种蔬菜的重金属富集率强弱不一的特点,合理安排蔬菜轮作茬口。结果表明低富集轮作与普通轮作相比,可使污染田块的蔬菜镉含量降低50%~80%,有明显减少镉进入食物链的效果,而且还可明显提高蔬菜产量和产值。
参考文献:
[1]王先进主编.中国权威人士论中国怎样养活养好中国人[M].北京:中国财经出版社,1997
关键词:卧龙湖沉积物重金属地质累积指数污染评价空间分布
中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1674-098X(2017)03(a)-0096-04
水环境中的重金属污染是全球关注的环境问题之一。由于水体中的重金属会被其悬浮物吸附,经过沉积后最终在水体表层的沉积物中积累[1],而长期的累积会导致沉积物中重金属含量是上覆水体中重金属含量的几倍至几十倍[2],因此湖泊沉积物是湖泊水体污染物的主要蓄积场所,是水环境中重金属的“汇”和“源”,也是湖泊的潜在污染源[3-5]。沉积物中重金属的污染负荷和来源能够反映自然与人类活动对湖泊的影响,对其研究不仅能提供重金属的污染现状和历史,而且能为将来的研究提供基础资料[5]。
该文应用德国海德堡大学沉积物研究所Mullers教授提出的地质累积指数法(Igeo)定量评价卧龙湖表层沉积物中Cu、As、Cd、Pb、Zn5种重金属的污染程度及其空间分布特征。
1材料和方法
1.1采样时间和点位设置
2014年5月,设置17个采样点,采用GPS定位。
1.2分析方法
沉积物样品自然风干,剔除石块和植物残根,研磨过100目尼龙筛。Cu、Cd、Pb、Zn按照《土壤环境质量标准》GB15618-1995中相应方法测定,As参照《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法》GB/T22105-2008的方法测定。
1.3地质累积指数计算和统计分析
地质累积指数(Igeo)的计算公式为:
式中:cn为实测重金属的质量分数;βn为当地沉积物重金属的背景值;1.5为考虑到成岩作用可能引起背景值波动而设定的常数。
地质累积指数与重金属污染程度的关系,Igeo≤0清洁;0
应用统计学原理,采用克立格(Kriging)插值预测方法分析卧龙湖沉积物中重金属的空间分布特征;采用SPSS22.0单因素方差分析卧龙湖沉积物中各种重金属的差异性。
2结果与讨论
2.1卧龙湖沉积物中重金属污染评价
地球化学背景参考值,选定康平县土壤环境中重金属元素的背景值作为计算依据,取Cu、As、Cd、Pb、Zn金属背景参考值分别为4.30mg/kg、4.62mg/kg、0.04mg/kg、7.30mg/kg、11.40mg/kg。
卧龙湖沉积物中重金属地质累积指数特征见图1和表1。卧龙湖沉积物中5种重金属地质累积指数的顺序为Cd>Cu>As>Zn>Pb,Igeo均值1.56,总体呈偏中度污染。沉积物中5种重金属的污染程度:Cd为偏重污染;Cu为中度污染;As为偏中度污染;Zn为轻度污染;Pb为清洁。各样点重金属污染程度差异较大,以Cd、Zn为首。Pb总体污染程度虽为清洁,但个别点位出现轻度和偏中度污染。
经单样本非参数K-S检验,卧龙湖沉积物中重金属Igeo值呈正态分布。单因素方差分析显示卧龙湖沉积物中5种重金属Igeo值差异极显著(P0.05)、Pb和Zn之间(P=0.657>0.05)差异不显著,其他两两之间差异均显著(P
2.2卧龙湖沉积物中重金属的相关性分析
对卧龙湖沉积物中的5种重金属Cu、As、Cd、Pb、Zn的Igeo值进行相关性分析,见表2。结果发现,除Cd与Cu、As,Cu与Zn外,其他相互间都存在相关性(P
2.3卧龙湖沉积物中重金属空间变化特征
卧龙湖沉积物中5种重金属的空间分布图见图2。Cu、As、Pb3种重金属的污染趋势总体上呈现从沿岸带向湖心加重趋势。Cd污染的空间分布总体呈现从西南、东北沿岸向湖心梯度降低趋势,Zn污染的空间趋势是从北向南逐渐加重,北部清洁。流域内的沉积物进入湖泊后,被输送到低能量的深水区并永久沉积[6],Cu、As、Pb3种重金属污染的分布正符合这一规律,间接说明Cu、As、Pb的污染历史比较久远,污染物已从湖岸带富集到湖心。湖泊的沉积物通常由流域的河流带入[7],Cd污染的空间分布可能与西马莲河河水的注入及康平镇污水处理厂中的水排放有关。另外,水流对沉积物中重金属含量的分布也有一定的影响[7]。
3结语
卧龙湖沉积物中重金属元素含量已受到人类活动干扰,总体呈偏中度污染。5种重金属污染的顺序为Cd>Cu>As>Zn>Pb,Igeo值差异极显著(P
参考文献
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【关键词】化工行业;水体及土壤污染;重金属污染
随着化学工业的飞速发展,人们对金属矿产品的需求也呈现日益增长的趋势。小到餐厅厨房的炊具以及珠宝首饰,大到核工业的核能物质。而由金属污染引发的环境问题日趋严重,其对生态系统中水体及土壤的破坏基本上难以修复,并且人为的改造和维护也很难进行。尤其是前段时间的“牛奶河”事件再一次为我们敲响了环境保护的警钟以及让我们清楚地看到化工行业引起的水体及土壤重金属污染的现状和不争的事实。
一、重金属污染的种类及来源
所谓重金属污染,是指由重金属及其化合物引起的环境污染。尤其是由化工行业引起的水体及土壤重金属污染具有永久性以及明显的累积效应。如下图为重金属在水体及土壤中的迁移转化机理[1]。
1.1水重金属污染
重金属在水体中积累到一定的限度就会对水体-水生植物-水生动物系统产生严重危害,并可能通过食物链直接或间接地影响到人类的自身健康[2]。对水质产生污染的重金属主要有Cd、Pb、As、Hg、Cr和Co等。其中以Hg的毒性最大,Cd次之。此外,As由于其毒性可将其归为重金属污染。
1.2土壤重金属污染
土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象[1]。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As,以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。
1.3重金属污染的来源
重金属的污染主要来源化学工业污染,污染源主要有冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业排放的“三废”等以及民用固体废弃物不合理填埋堆放和大量化肥、农药的施用,使得各种重金属污染物以单质或离子形态进入水体、土壤以及人体[2]。
二、重金属污染的防治措施
2.1水体重金属污染的防治对策
2.1.1控制水体重金属污染源
控制重金属污染源,预防水体的污染。一方面要加强水资源的管理力度;另一方面要严格控制各种污水的排放源头以及监督、管理和控制有关工业部门和改革其生产工艺[3]。
2.1.2水体重金属污染的工程治理
目前常用的治理水体重金属污染的工程工程措施主要有三类,即物理处理法、化学处理法及生物处理法[3]。
2.1.2.1物理和化学方法
物理和化学方法属于传统处理重金属污染水体的的措施,包括沉淀法、螯合树脂法、高分子捕集剂法、天然沸石吸附法、膜技术、活性炭吸附工艺以及离子交换法等[4]。物理和化学方法具有净化效率高、周期较短等优点;但存在选择性小、流程长、操作麻烦以及处理费用高等缺点。
2.1.2.2生物处理法
生物处理法相对常规水处理法有投资小、成本低以及工艺简单等优点而得到广泛应用。国外,Groudeva等[5](2001)对用生物修复水体的重金属污染作了最新的综述。总之,水体有害重金属的生物修复技术有着广泛、低廉的原材料及很好的前景。
2.2土壤重金属污染的防治对策
土壤受重金属污染后,蓄积在土壤中的有害重金属能迁移到水、空气和植物中难以消除[6]。因此,土壤受重金属污染应以“预防为主”。
2.2.1综合防护措施
控制和消除土壤的重金属污染源,同时采取消除土壤中的重金属污染物或控制重金属污染物迁移转化的措施,使其不能进入食物链[6]。
2.2.2生物防治
土壤污染物质可通过生物降解或植物吸收而净化土壤。如羊齿铁角蕨植物对土壤中Cd的吸收率可达10%,多年可使土壤Cd含量降低50%[7]。
2.2.3施加抑制剂
土壤施加某种抑制剂,可改变重金属在土壤中的迁移转化,减少作物吸收,如使用石灰可增加土壤PH,使Cu、Zn、Hg、Cd等金属或氢氧化物沉淀。研究表明,施用石灰后稻米含Cd量可降低30%[6]。
三、结论
随着水体及土壤重金属污染的日益严重化以及重金属污染物进入生态系统后造成难以修复的危害,其正越来越为人们所了解和重视。目前重金属污染的治理方法以物理化学方法为主,生物修复技术作为经济、高效和环保的治理技术在治理和防治重金属污染方面将发挥更大作用。新型高效的水体及土壤重金属污染防治措施有待优化及创新。
【参考文献】
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关键词:金属矿山;土壤重金属污染;现状;修复措施
中图分类号:TD21文献标识码:A
矿产资源作为人们生产生活的基本,这种资源的开发利用为发展国民经济起到重要推动力的同时,也引发了比较严峻的环境问题。我国部分地区矿产资源丰富,随着现代化工业的快速发展,越来越多的金属矿山被开采,随着矿山开采年份的延长,矿山周边土壤环境中重金属污染现象越来越严重,并逐渐为人们所关注,一旦土壤环境中的重金属积累到一定程度就会引起土地退化、地表水和地下水污染,并通过植物进入食物链被人或动物摄取,危害人体健康。因此,有必要对这一问题进行密切关注,并采取相应的防治措施。
1、金属矿山土壤重金属污染和危害
1.1金属矿山土壤重金属污染的来源
金属矿山周边土壤中的重金属,除本身由于地球化学作用而可能造成背景值偏高外,其它则主要来源于金属矿产开采、洗选、运输等过程中废气、废水的排放及固体废物的堆放。露采或坑采的钻孔、爆破和矿石装载运输等过程产生的粉尘和扬尘中含有大量的重金属,经过雨水的淋溶进入周边土壤;废水主要包括矿坑水,选矿、冶炼废水及尾矿池水等,废水以酸性为主,以含有大量重金属及有毒、有害元素为特征。有色金属工业固体废弃物主要是指在开采过程中产生的剥离物和废石,以及在选矿过程中所排弃的尾矿,这些固体废物若在露天堆放,容易迅速风化,并通过降雨、酸化等作用向矿区周边扩散,从而导致土壤重金属污染。
1.2金属矿山土壤重金属污染的影响
土壤重金属污染的影响主要体现在以下三点:首先,淋溶作用。是指在降水的淋溶作用土壤中的重金属向下渗透到深层土壤或地下水层。其次,被人或动物的吸入。由于受污染的土壤直接暴露在环境中,人或动物就会通过土壤颗粒物等形式直接或间接地吸入到体内。从而损坏人或动物健康。最后,就是通过植物吸收利用进入食物链,进而对食物链上的生物产生毒害。
1.3金属矿山土壤重金属污染的特点
与其它污染形态有所不同的是,金属矿山含重金属废弃物种类繁多,并且土壤重金属污染有其自身特点,对环境的危害方式和污染程度都不一样,主要表现为:第一点,土壤重金属污染往往要通过对土壤及农作物样品进行监测后才能确定,具有滞后性和隐蔽性。第二点,重金属在土壤中不容易迁移、扩散和稀释,很容易在土壤中不断积累而超标,具有累积性。第三点,重金属污染的自然降解是非常困难的,积累在土壤中的重金属很难靠稀释作用和自净作用来消除,具有难治理性和不可逆性。
1.4金属矿山土壤重金属污染的危害
土壤被污染后,大部分污染物质能较长时间存在于土壤环境中,难以消除,易被人们所忽视。土壤重金属污染的主要危害包括:首先,影响植物生长。土壤中的重金属通过雨水淋溶作用向下渗透,不仅会导致地下水的污染,还会被金属矿山周围的植物吸收,影响植物的生长发育。其次,危害人体健康。受污染的土壤直接暴露在环境中,为人或动物所吸收后,会严重危害人体健康。最后,降低土壤的生态功能。重金属污染能明显影响土壤的理化性质,进而降低土壤微生物量和活性细菌量,减少土壤系统中的生物多样性,从而影响土壤生态结构和功能的稳定。
2、金属矿山土壤重金属污染的治理途径
2.1物理方法
物理修复是借助物理手段去除土壤中污染物的技术。分为热力修复、蒸汽浸提修复等热处理,及电动力学修复、压裂修复、稳定化修复、物理分离修复工程措施法。一般情况下,热处理法主要针对汞污染,效果比较明显,但工程量较大,耗能较多,且易使土壤有机质和土壤水遭到破坏。而工程措施是利用外来重金属多富集在土壤表层的特性,去除受污染的表层土壤后,将下层土壤耕作活化或用未被污染活性土壤覆盖,从而将耕作层土壤中的重金属浓度降至临界浓度以下。
2.2物理化学方法
物理化学方法通常分为三种:一种是电动修复法。这是一门新的经济型土壤修复技术,在不搅动土层的基础上,在包含污染土壤的电解池两侧施加直流电压形成电场梯度,土壤中的重金属通过电迁移、电渗流或电泳的途径被带到位于电解池两极的处理室中并通过进一步的处理,从而实现污染土壤样品的减污或清洁。一种是土壤淋洗法。是指利用有机或无机酸等淋洗液将土壤固相中的重金属转移至液相中,再把富含重金属的废水进一步回收处理。一种是玻璃化技术法。对某些特殊重金属利用电极加热将重金属污染的土壤熔化,冷却后形成比较稳定的玻璃态物质。
2.3化学方法
化学修复是利用加入到土壤中的化学修复剂石灰、沸石、钙镁磷肥等与污染物发生化学反应,有效降低重金属的水溶性、扩散性和生物有效性,促使土壤中的重金属元素转化为难溶物,从而使污染物被降解或毒性被去除或降低的修复技术。
2.4农业方法
农业生态修复是近几年新兴的修复技术,是因地制宜地调整一些耕作管理制度,在重金属污染土壤中种植不进入食物链的植物,选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施来降低土壤重金属污染,从而改变土壤中重金属的活性,降低其生物有效性,减少重金属从土壤向作物的转移,从而达到减轻其危害的目的。
2.5生物方法
污染土壤的生物修复分为植物修复技术、微生物修复技术和动物修复技术。植物修复技术是指利用自然生长或遗传工程培育的植物及其共存微生物体系,清除污染物的一种环境治理技术。微生物修复技术是指利用土壤中某些微生物的生物活性对重金属具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用,把重金属离子转化为低毒产物,从而降低土壤中重金属的毒性。动物修复技术是指利用土壤中某些动物能吸收重金属的特性,在一定程度上降低污染土壤中重金属含量。与其它治理重金属污染的技术相比生物修复技术设施较简便、投资较少、无二次污染,但是治理效率低。
3、今后的发展方向
在各种修复技术中,工程修复技术虽然效果好,但费用昂贵,难以用于大规模污染土壤的改良,而且常常导致土壤结构破坏、生物活性下降和土壤肥力退化。而农业措施虽然周期长,但只适用于轻度污染的土壤。生物修复费用低廉,而且能带来一定的经济效益,还具有一定的生态效益,是一种较为理想的方法,但也存在着对土壤肥力、气候、水分、盐度等自然和人为条件要求严格、对一种或两种重金属选择性修复等问题。植物修复技术作为一种新兴高效、绿色廉价的生物修复途径,现已被科学界和政府部门认可和选用,并逐步走向商业化。尽管存在上面这些难点,重金属污染土壤的植物修复技术作为一种新兴的环境友好型修复技术,在今后环境污染治理中有望发挥不可替代的作用。
4、结语
近年来,我国金属矿业迅速发展,所造成的重金属污染日益加剧,而现有的重金属污染土壤的修复技术很多虽然很多,但都有其局限性,难以达到预期效果,因此,还需要将多种修复技术科学地结合起来综合应用,取长补短,才能达到更好的效果。
参考文献:
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