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重金属的污染现状(合集7篇)

时间:2024-01-15 15:05:51
重金属的污染现状

重金属的污染现状第1篇

关键词:土壤;城市:污染;重金属元素

土壤中的重金属污染已经成为当今环境科学中重要的研究内容,尤其是城市的土壤重金属污染越来越多的被人们关注。城市作为人们生活和生产高度聚集的场所,人口相对集中,种种人类活动都非常容易造成城市的污染。本文针对土壤重金属污染的来源及危害加以阐述,增加读者对土壤污染的重视。

1 土壤重金属污染概况

重金属指的是密度大于5.0g/cm3的45种化学元素,但是因为每一种重金属元素在土壤中的毒性区别很大,所以在环境科学中通常关注锌、铜、锡、钒、汞、镉、钴、镍、铅、铬、钴等。硒和砷两种非金属元素它们的毒性及某些性质与重金属相似,因此也将硒元素和砷元素列入重金属污染物的范围内[1]。由于土壤中本身含有的铁和锰含量较高,因而一般不太注意它们的污染问题,但在某些强还原条件下,铁和锰所引起的毒害却不能被忽视[2]。

中国作为发展中国家,工业科学上的发展越来越重要,但是由此造成的污染也在加剧。城市作为人口密集的区域,汽车尾气的排放成为了土壤中重金属污染的主要来源。吴学丽[3]等人运用地累积指数法研究了沈阳地区浑河、细河及周边农田的土壤中重金属污染状况,发现这些地区土壤中汞元素和锌元素含量较高。兰砥中[4]等人研究湘南某铅锌矿区事故之后导致周围土壤的重金属污染情况,运用单因子指数和潜在生态风险指数评价土壤污染状况,发现该地区土壤中铅、锌、铜、镉等重金属污染严重,其中镉的污染指数最高。

国外学者早在20世纪末就针对城市中土壤中重金属污染进行研究,在英国的几大城市中对土壤中的汞、铅等重金属元素进行调查,他们观察到这几个城市中的土壤重金属污染与英国的工业发展活动与周围居民区的繁荣与否有着直接的关系。世界各个国家正逐步开展城市中土壤中重金属污染的研究。在对葡萄牙、苏格兰、斯洛文尼亚、西班牙、意大利和瑞典这6个欧洲国家城市土壤中的重金属总浓度进行调查研究,发现葡萄牙地区中汞的浓度比苏格兰低,可能是由于燃煤发电和取暖导致的[5]。

2 土壤中重金属元素的污染来源

一般来说,城市中土壤重金属污染来源主要有两类:自然因素和人为外源输入。

2.1 自然因素:某些地区的土壤由于地壳运动导致本身就含有很多的重金属元素,成土母质是造成城市土壤中重金属含量高的重要原因。如陈雪龙[6]等对大庆龙凤湿地土壤中重金属元素的空间分布特征进行了研究,发现土壤中的铅和锌随着土壤深度的增加而增加,表明重金属在土壤中的含量与土壤的理化性质、成母土质和岩石风化有着极大的关系。

2.2 人为外源输入:这类污染为土壤中重金属元素污染的主要来源,包含三大类

2.2.1 工业污染源:为了提高经济水平,现代工业的开发越来越广泛,加上环保理念没有普及,金属冶金厂、化工厂、油漆厂的三废没有达到排放标准就流入到环境中,造成土壤中重金属元素的污染。

2.2.2 农业污染源:如今科学的发展,人们在种植农作物的时候为了提高庄稼的产量,施用了大量含有重金属的化肥,这些污染直接的作用到土壤中。

2.2.3 生活污染源:城市中交通高度发达,虽然给人们带来的便利,但是交通工具的尾气排放却给土壤中带来的很多的重金属元素[7]。另外,城市中人们的生活垃圾中常常含有各种重金属元素,加上固体废弃物处置不完善,这些垃圾也会流入到城市土壤中。

3 土壤中重金属污染的危害

3.1 土壤中重金属污染引起的直接危害

3.1.1 对土壤中的生态环境系统的稳定性造成破坏

土壤环境是一个很复杂的生态环境,其中包含这许多种类的微生物群落与蠕虫类动物,这些生物的存在保持了土壤环境的稳定也保证了土壤的活性,但是当过量的重金属被引入到土壤中时,会对这些生物带来毒害,大量研究证明:重金属污染的土壤中土壤微生物群落的多样性被严重减少[8]。

3.1.2 影响植物代谢循环和生长

据研究表明,重金属对植物形态、生殖、繁衍各方面都有影响。吸收到植物体内的重金属能诱导其产生某些对酶和代谢都有毒害作用和不利影响的物质,引起植物伤害。某些重金属在胁迫作用下有时会引起大量营养元素的缺失和有效性的降低,较高浓度的重金属含量有抑制植物体对镁元素的吸收和转运的能力。

3.2 土壤中重金属污染带来的间接危害

3.2.1 促使水体污染

土壤环境中遭受重金属污染时,污染浓度较高的表层土壤能在地表或地下径流作用下,进入水体环境,导致地下水的重金属污染。

3.2.2 导致大气环境污染加重

由于土壤环境与空气环境有着直接的联系,通过空气中的湍流交换作用,土壤颗粒能够被带入到大气中,使得空气中的污染物变得复杂,当土壤中含有重金属元素时,则可能导致大气污染和生态系统退化等等的环境问题[9]。

3.2.3 对人体和动物的健康影响

土壤中重金属元素通过植物由食物链逐级传递到人体中,城区内部种植的观赏和净化空气用的花草树木也能累积一定的重金属污染物,人们居住在这种环境中,经过皮肤接触和无意由口摄入这些被污染的土壤[10]。

结束语

土壤重金属污染逐渐被各个国家的环境科学工作者重视,由于土壤中含量复杂,修复将是一个复杂的系统工程,传统修复技术很难达到理想的预期效果,针对工业迅速发展,环保部门的管理力度也应该加强,从根本上减少重金属污染物的来源才是修复土壤的最有力的手段。■

参考文献

[1]贾广宁.重金属污染的危害与防治[J].有色矿冶,2004,1:39-42.

[2]刘昌岭,宋苏顷,夏宁,李学刚,林学辉,张红,张经,于志刚.青岛市区大气颗粒物中重金属的浓度及其来源研究[J].青岛大学学报(自然科学版),1998,03:44-48.

[3]吴学丽,杨永亮,徐清,黄园英,路国慧,何俊,刘晓端.沈阳地区河流灌渠沿岸农田表层土壤中重金属的污染现状评价[J].农业环境科学学报,2011,2:282-288.

[4]兰砥中,雷鸣,周爽,彭亮,廖柏寒,沈跃.湘南某铅锌矿区周围农业土壤中重金属污染及其潜在风险评价[J].环境化学,2014,8:1307-1313.

重金属的污染现状第2篇

贵州科技学校 贵州省贵阳市 550001

【摘 要】中药材制品在保证人类健康方面表现出重要意义。而中药材中重金属的限量针对药材是否可以进入国际草药市场发挥着至关重要的作用。本文主要针对中药材重金属污染的相关影响因素进行分析,并且针对当前污染现状研究有效措施进行必要的干预,最终有效确保中药材产业的快速发展。

关键词 中药材;重金属污染;现状统计

我国中草药资源非常丰富,其针对推动经济社会的快速发展具有重要的意义。因为农业污水灌溉以及工业废水排放等因素的影响,导致一系列耕地土壤重金属出现了严重污染的情况,最终导致诸多中药材产品出现了重金属含量超标的现象。对此,当前针对中药材重金属污染情况较为严重,我国在中药出口方面也逐渐表现出一系列问题,为了能够有效确保中药材产业的顺利发展,本文主要针对中药材重金属污染现状予以综述。

1 污染现状

伴随着中药事业的快速发展,中药以及相关制剂因为能够发挥疾病预防的效果以及疾病治疗效果被给予高度关注。当前重金属污染的情况较为普遍,针对重金属污染已成为国内外研究的重点。只有有效达到科学中药质量标准,最终才能够将中药质量可控性有效提高。在研究有效方法将制剂内在质量进行提高的过程中,不但需要针对相关的有效成分的质量进行认真要求,针对制剂中含有的有毒物质以及有害成分,需要进行必要的了解并给予限制。当前对人体表现出有害作用常见的微量元素主要包括铅元素、镉元素、汞元素、砷元素以及铋元素等[1]。对于此类有害元素在食品以及药品中均做出了明确的限制。除此之外,诸多国家在设定重金属限量管理过程中,锌元素、铜元素、锡元素、铬元素以及铝元素也被列入。我国中药材中重金属均表现出程度有所不同的污染,属于长时间并且较为复杂的一项难题,同中药材产地、中药材品种以及药材生长环境等诸多因素均表现出密切的关系,对此需要引起社会的广泛关注。

2 不同类别污染情况

2.1 植物药污染情况

在中药材中,植物药属于至关重要的组成部分,也是当前研究重金属较多的一种药材。因为植物药受到产地、药物品种以及对患者用药部位等诸多因素的影响,从而导致在重金属量方面表现出一定的差别。对于全草类、叶类以及地上部位的中药材,表现出的重金属污染现象较多,分析同全草类药材需要长时间暴露于空气中最终表现出污染现象存在诸多的关系。而对于种子类、花类以及果实类中药材,表现出的重金属污染现象较多,分析同其生长周期相对较短以及重金属于体内只能够进行短时间富集表现出一定的关系[2]。对于根类以及根茎类中药材,表现出的重金属污染水平相对居中,分析导致出现污染的原因为重金属对中药材灌溉用水以及土壤造成污染导致。对于植物药而言,入药部位的不同,表现出的重金属污染情况有所不同,分析除因为中药材同外界环境长时间接触之外,同不同部位针对重金属表现出的富集能力等均存在一定的关联。

2.2 动物药污染情况

动物药主要指的是动物整体以及动物某一部分等供药用的中药。其因为受到生长环境以及相关因素的影响,导致重金属污染的现象逐渐严重。因为动物药来源主要为动物,而对于任何一种动物其生活环境以及生态系统较为恒定,对此无法利用植物药重金属限量标准对动物药进行衡量。所以需要针对动物药中重金属污染情况进行认真分析,能够确定有效的评价标准,为后期动物药使用的安全性做出充分的保障。

2.3 矿物药污染情况

矿物药于我国的应用历史较为长久,诸多中药复方制剂中均含有矿物药成分。但是因为矿物药中重金属的含量问题,导致诸多含有矿物的中成药在市场上出现了排斥问题。因为重金属的问题导致中药产业的发展受到了严重阻碍。对于不同矿物药中,在重金属含量方面表现出一定的差异。针对矿物药中含有的重金属问题需要进行认真研究,确定有效方法对重金属污染问题进行评价,最终有效确保临床用药的安全性[3]。

3 干预措施

伴随着工业化进程的快速推进,中药材中重金属污染的现象日益严重,针对当前重金属污染的情况,提出以下几点干预措施:(1)对中药材GAP 法规体系进行不断完善。将GAP 基地覆盖面积以及中药材种植品种进行有效扩大,在进行中药材种植以及中药材栽培过程中,需要对生长环境进行密切检测,最终保证中药材繁育基地的生态环境良好。(2)研究中药材快速检测方法。有效研究中药材快速检测方法对中药材重金属进行测定,能够做到实地检测以及实时检测。从而针对中药材中包括的重金属进行认真的监督管理,确保患者临床用药的安全性。(3)针对遭受污染的中药材产地实施修复。选择对应的措施对污染产地实施修复。例如选择物理修复的方法、微生物修复的方法以及植物修复方法等。最终能够获得理想的修复效果。(4)对中药材重金属限定标准进行完善。有效创建合理以及科学的重金属限量标准对中药材用药进行准确衡量,能够针对重金属风险进行仔细评估,最终有效确保中药材的用药安全。

4 总结

总而言之,针对中药材重金属安全进行认真评价,对中药材安全用量进行认真分析,最终有效促进中药材产业的快速发展。

参考文献

[1] 韩小丽. 土壤重金属污染及其化学修复对中药材生长及质量的影响[D]. 河南大学,2013,59-60.

重金属的污染现状第3篇

关键词:土壤污染 重金属 危害 修复方法

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分[1-2]。随着近年来经济发展,工农业生产不断扩大,所产生的废水和废渣也不断增多,不但破坏地表植被,而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2,000万公顷,约占总耕地面积的1/5,其中工业“三废”污染耕地1,000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。

1. 土壤重金属污染的定义

在自然界,重金属以各种形态存在,常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等;其中既有对生命活动所需要的微量元素,如锰、铜、锌等;但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用,主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上,约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大,所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高,因而一般不太注意它们的污染问题,但在强还原条件下,铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。

土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属累积到一定程度,含量明显高于背景,并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素,如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此,只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度,作物才表现出受毒害症状,或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准,造成对人畜的危害时,才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值(GB15618-1995)[10]。

2. 土壤中重金属的来源、种类

土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲,土壤重金属污染源较广泛,即有自然来源,又有包括人类活动带入土壤的部分,目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。

2.1 污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺,部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量虽然不多,但由于我国工业发展迅速,许多工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放,从而造成污灌区土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上,往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重,远离污染源头和城市工业区,土壤几乎不受污水中的重金属污染。

污灌在北方比较严重,因为我国北方比较干旱,水资源短缺严重,并且许多大城市都是重工业大城市,所以农业用水更加紧张,污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计,我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小,仅占6%,其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加,而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒;鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著,污染严重;用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。

2.2 农药和化肥污染

农药和化肥是重要的农用物资,对农业生产发展起到重要的推动作用,但如果不合理施用,则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素,过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素,其中氮、钾肥料含量相对较低,而磷肥中则含有较多的有害重金属,另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥,都可能导致土壤中重金属的污染。

2.3 矿山开采和冶炼加工

我国重金属矿产相对丰富,在金属矿山的开采、冶炼过程中,会产生大量废渣及废水,而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中,便可直接地造成土壤重金属污染,这在我国南方地区表现得尤为突出。

3. 重金属污染的特点及危害

3.1 重金属元素污染土壤的主要特点

在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分:一是土壤环境中重金属自身的特点,二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下:(1)形态变换较为复杂,重金属多为过渡元素,有着较多的价态变化,且随环境Eh,pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同;(2)有机态比无机态的毒性大;(3)毒性与价态和化合物的种类有关;(4)环境中的迁移转化形式多样化;(5)生物毒性效应的浓度较低;(6)在生物体内积累和富集;(7)在土壤环境中不易被察觉;(8)在环境中不会降解和消除;(9)在人体内呈慢性毒性过程。(10)土壤环境分布呈区域性;

过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变,重金属不易被土壤微生物降解,可在土壤中累积,也可通过食物链在人体内积累,危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染,就很难彻底消除,污染物还会向地下水和地表水中迁移,从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。

3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]

(1)土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺;(2)土壤污染给农业发展带来很大的不利影响;(3)土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性,有可能继续造成新的土地污染;(4)土壤污染严重危及后代人的利益,不利于可持续发展;(5)土壤污染造成严重的经济损失;(6)土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁;(7)土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4. 对重金属污染的防治及修复

4.1 对土壤污染的预防

目前,仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法,但控制污染源,是防止土壤污染的根本措施之一,同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源,即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度,通过土体自身的净化作用,降低污染。

(1)控制和消除工业“三废”

尽量利用循环无毒工艺,减少和消除重金属污染物的排放,对工业“三废”进行回收改善,使其化害为利,并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度,使之符合排放标准。

(2)土壤污灌区的监测和管理

在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制,监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化,避免引起土壤污染。

(3)合理施用化肥和农药

对于农药和化肥的施用,应以环保无毒为准则,禁止或限制使用高残留农药,大力发展高效、低毒、低残留农药,发展生物防治措施。为保证农业的增产,合理施用化学肥料和农药是必需的,但需控制好施用量,否则会造成土壤或地下水的污染。

(4)土壤容量和土壤净化能力的提高

在农业生产过程中,施用有机肥,改良松散型沙土,改善土壤胶体的种类和数量,增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量,从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属,提高土壤净化能力。

4.2 土壤中重金属污染的修复方法

(1)工程措施

工程治理措施是指在土壤环境中,用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土,换土,翻土,淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底,但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较容易引起土壤肥力效果降低。

(2)生物措施

生物治理是指利用能够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理,微生物治理,植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小,而缺点是在短期内不易得到治理效果。

(3)化学措施

化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术,目前,在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变pH、Eh和电导等理化性质,使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显,而缺点是容易再度活化。

(4)农业措施

农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法,得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分,选择合适的农药、化肥,增施有机肥,选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高,而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。

参考文献

[1] 崔德杰,张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报,2004,35(3):366-370.

[2] 方一丰,郑余阳,唐娜等.生物可降解络合剂聚天冬氨酸治理土壤重金属污染[J].生态环境,2008,17(1):237-240.

[3] Zhang L C,Zhao G J.The species and geochemical characteristics of heavy metals in the sediments of Kangjiaxi River in the Shuikoushan Mine Area,China[J].Appl Geochem,1996,11(1/2):217-222.

[4] 尚爱安,党志,漆亮等.两类典型重金属土壤污染研究[J].环境科学学报,2001,21(4):501-504.

[5] 王庆仁,刘秀梅,董艺婷等. 典型重工业区与污灌区植物的重金属污染状况及特征[J].农业环境保护,2002,21(2):115-118,149.

[6] Dang Z, Liu C Q, Martin J H. Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coalmine spoils[J]. Environ Pollut, 2002,118(3):4l9-426.

[7] 韩张雄,王龙山,郭巨权等.土壤修复过程中重金属形态的研究综述[J].岩石矿物学杂志,2012,31(2):271-278.

[8] 王红旗,刘新会,李国学等.土壤环境学[M].北京:高等教育出版社,2007.

[9] 张辉.土壤环境学[M].北京:化学工业出版社,2006.

[10] GB15618-1995.土壤环境质量标准值[S].国家环境保护局,1995.

[11] 李录久,许圣君,李光雄等.土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].安徽农业科学,2004,32(1):156-158.

[12] 任旭喜.土壤重金属污染及防治对策研究[J].环境保护科学,1999,25(5):31-33.

[13] 郭彬,李许明,陈柳燕等.土壤重金属污染及植物修复金属研究[J].安徽农业科学,2007,35(33):10776-10778.

重金属的污染现状第4篇

摘 要:一直以来,治理土壤中的重金属污染都是全球各国亟待解决的一项难题。当前我国土壤重金属污染问题相对较为严峻,且引发这一问题的因素相对也比较复杂。而此种污染问题的出现,不仅会对生物的生长带来极大的危害,还会降低作物的总产量,并对人的生命健康造成极大的威胁。对此,本文以土壤的重金属污染为立足点,通过对我国土壤污染现状和危害的分析,从而就缓解和解决土壤污染问题的策略展开研究。

关键词:土壤重金属污染;危害;修复技术

中图分类号:X53 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20170230224

就土壤本身来看,其之所以会产生重金属污染,主要是因为人类在活动期间将重金属物质带入到土壤内部,使得土壤内的重金属含量增多,破坏生态环境。随着农村人口数量的增长和农业生产过程中对化肥和农药使用量的增加,导致土壤中有害物含量增多,自身生态结构和环境质量被破坏。其中,重金属是对土壤生态结构影响最大的一种元素。为了重塑土壤生态结构,提高土壤内部环境质量,解决土壤存在的重金属污染问题势在必行。

1 土壤污染现状和危害

1.1 重金属污染现状

在2005年到2013年的12月,我国土地管理局第一次开展了有关全国土壤污染情况的调查研究。按照我国在2014年由国土资源部和环保部共同的有关《全国土壤污染状况调查公报》所公示的调查结果看:当前我国土壤生态环境的状况整体来讲十分严峻,特别是重金属污染问题,更是极为严重。在我国一些废弃工矿所在区域的周边位置,土壤的重金属污染问题十分的突出。其中,我国有16.1%的土壤,重金属污染总超标率相对较重,11.2%超标率属于轻微范围;而轻度超标率和中度以上的超标率分别达到了2.3%和2.6%。

1.2 重金属污染的危害

同其他土壤污染类型相比,重金属污染本身的隐匿性、长期性、不可逆性较强,且这种污染问题一旦出现,则很难消逝。一旦重金属污染存在于土壤中,不仅很难被移动,还会长时间滞留在其产生区域,不断污染周边土壤。与此同时,重金属污染物不仅无法被微生物有效降解,还会借助植物、水等介质,被动植物所吸收,而后进入到人类食物链之中,对人体健康a生威胁。从具体的情况来看,重金属污染主要存在以下几种危害类型:对作物生产造成不利影响。因为重金属污染物在土壤与作物系统迁移的过程中,会对作物正常的生长发育和生理生化产生直接影响,从而降低作物的品质与产量。例如,镉属于对植物生长危害性较大的重金属,如果土壤镉含量较高,植物叶片上的叶绿素结构就会被破坏,根系生长被抑制,阻碍根系吸收土壤中的养分与水分,降低产量;会对人体生命健康带去影响。土壤中存在的重金属污染物可以借助食物链对人体健康造成危害。例如,汞进入人体后被直接沉入到肝脏中,破坏大脑的视神经。

2 解决重金属污染问题的方法

2.1 工程治理法

所谓的工程治理法,是通过利用化学或者是物理学中的相关原理,对土壤中的重金属污染问题展开有效治理的一种方法。现阶段,工程治理法主要包括了热处理法、淋洗法与电解法等[1]。在众多重金属污染处理方法中的处理效果更好、处理工艺的稳定性更高。但该项方法处理过程和处理工艺复杂,需要花费的成本高,且经过该方法处理后的土壤,其本身的肥力会有所降低。

2.2 生物治理法

该方法指的是借助生物在生长过程中的一些习性,来达到改良、抑制、适应重金属污染的目的。在该项治理方法中最为常见的就是微生物、植物和动物治理法。生物治理是利用鼠类和蚯蚓等动物能够吸收重金属的特性;植物治理则是利用植物积累到一定程度可以清除重金属污染,对重金属具有忍耐力的特质。工程治理法相比,生物治理方式投资相对较小、管理便利、对环境破坏性小等优势,但治理时间较长[2]。

2.3 化学治理法

化学治理法是通过向已经被重金属污染的土壤中投入适量的抑制剂和改良剂等其他化学物质的方式,增加有机质、阳离子等在土壤中代换量和粘粒含量,来改变被污染土壤电导、Eh、pH等其他理化性质,使重金属可以通过还原、氧化、拮抗、吸附、沉淀、抑制等化学作用被有效消除[3]。

3 结束语

在社会经济发展水平不断提升,重金属对土壤污染程度逐渐加深的今天,对重金属污染现状,以及其可能会造成的危害等问题展开细致的分析与研究,并利用工程、生物、化学等方式来有效的缓解和治理土壤当前存在的重金属严重污染问题,能够对我国土壤的生态环境和内部结构进行重构,为我国城市发展和社会建设提供充足的土壤资源。

参考文献

[1]崔德杰,张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报,2004(3):366-370.

重金属的污染现状第5篇

【关键词】重金属;水污染;现状;监测进展

1前言

近年来,我国的经济得到了飞速的发展,但相应的,以环境为代价所带来的负面影响也日益突出,尤其是水体污染问题,严重威胁着人们的身体健康。众所周知,水是生命之源,是人类赖以生存的最宝贵的自然资源,但是在人口急剧增长以及现代工业的影响下,我国的水资源呈现了短缺的现象,加上日益严重的水资源污染问题,尤其是极为突出的重金属水污染,由此,加强对于水体的污染成为当前社会发展所面临的重要问题。一般来说,重金属是指原子质量在63.5D200.6,密度大于4或是5g/cm3的金属,其中硒和砷属于非金属结构,但是由于其毒性及其他性质与重金属很像,因此也被称为重金属。当前,重金属污染包括土壤污染、大气污染和水体污染,但是土地污染的区域比较明显,易于控制;虽然大气污染和水体污染都具有较强的扩散性,而大气污染的扩散范围有限,因此也方便控制;由此,水体污染作为重金属污染最严重和最难控制的区域,对环境和人体将会造成极其严重的影响。

2我国重金属水污染的现状

自上个世纪60年代起,国际上就出现了水体重金属污染的问题,并开展了相关的研究。就我国来说,水体重金属污染的研究开始于20世纪80年代,其中比较常见的重金属包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等具有显著毒性的重金属,也包括毒性一般的铜、锡、锌、镍等,由于重金属污染具有隐蔽性、持久性和污染严重等特点,严重破坏着生态的平衡。尤其是近几年,我国的重金属水体污染问题越来越严重,重金属水污染事故频发。就镉污染来说,在2005年,广东北江韶关段发生了严重的镉超标事件;2006年,湘江湖南株洲段的镉污染事故;以及湖南省浏阳市在2009年发生了镉污染事件。[2] 目前,重金属污染物主要是通过工业污水和生活废水未经过适当的处理就向河流中排放所导致的,并随着水体的径流、淤泥的适当以及大气的沉降得到扩散,从而在水体中累积,危害着水中植物和生物的生长。最主要的是,由于重金属不能够微生物所降解,加上巨大的毒性,严重威胁着水生态系统以及人们的饮水安全。据国家环保部门的相关数据显示,在流经我国的131条河流当中,严重污染的就有36条,还有21条被重度污染,38条处于中度污染。除此之外,在2010年,我国的突发环境事件次数为420起,其中因水体污染而引发的突发事件就高达135次,也就是说,平均每隔两三天便会发生一起水体污染事件。面对严峻的水资源短缺问题,水污染成为“世界头号杀手”,由此,加强重金属水污染的治理和监测,刻不容缓。

3当前重金属水污染的监测进展

当重金属污染物进入水生态系统之后,会影响着水中动植物的存在,而且一旦人体引用,便会发生病变,严重危害人类的身体健康。当前,重金属水污染受到了全世界政府的广泛关注,为此而出台了一些监测政策,并不断推进监测技术的发展。

3.1重金属水污染的监测政策

从环境监测的定义来说,其主要目的是为了及时、准确的获得环境监测的全面数据,通过分析环境质量的现状以及变化趋势,准确的预警各种环境问题,并跟踪污染源的变化,从而对污染事件及时做出反应。目前,为了遏制重金属水污染问题的发生,我国出台了《重金属污染综合防治“十二五”规划》(以下称为《规划》),其中表明指出了五大重金属污染重点防治行业,包括冶炼、采矿、铅蓄电池、化学原料及其制、皮革以及其制品,并决定在这5年内加大对于重金属污染防治的投资。与此同时,在《规划》中划出了14 个重金属污染综合防治的重点省区和138个重点防治区域,要求到2015年,重点区域内的重金属污染物排放量要比2007年减少15%,非重点区域内则不能够超过2007年的重金属污染物排放量。由此可见,国家对于重金属污染的防治势在必行。

3.2重金属水污染监测的技术进展

随着市场需求的不断变化,我国的重金属水污染监测技术发生了翻天覆地的变化,并且逐步朝着规范化和产业化发展,不断满足了污染治理的需求,具体表现如下:

3.2.1检测技术的不断进步

当前,面对日益复杂的水环境,在重金属的污染检测中出现了更多简便、科学的方法。比如说,激光诱导击穿光谱法具有较高的灵敏度,因此可以进行多元的检测;新型的电化学传感器通过运用阳极溶出伏安法来减少仪器的检测限,而且还具有便于携带的特点,因此广泛的应用于野外的现场监测中;此外,随着检测技术的不断发展,酶抑制法、生物传感器等诸多重金属检测方法也将在重金属水污染中得到不同的应用。

3.2.2自动化控制技术的成熟

由于重金属的监测比较复杂,而且对于样品和试剂的定量要求比较高,因而对于地表水的重金属分析十分困难。当前,为了更加精细、稳定的进行重金属污染分析,在重金属的检测中应用了自动化控制技术,通过全自动的分析以及精确的计量,不仅能够避免人类接触有毒药剂而带来的伤害,还能够提高计算的精确程度,从而使得分析结果更加的可靠。

3.2.3监测方案的针对性

一般来说,重金属的污染量是非常小的,尤其是在水体当中,容易受到其他微量元素的影响,从而导致监测的数据不准确。此外,即使是同一种重金属污染,也会因不同的水质特性而产生不同的结果,因而在监测过程中要采用有针对性的方案。比如说,为了排除钙、铁、锌、铜对铅、汞等重金属监测的影响,需要在检测过程中进行预处理或是加入相应的掩蔽剂,从而确保监测数据的真实、可靠性。[3]

4结束语

综上所述,我国的重金属水污染事故时常发生,严重影响着附近居民的身体健康,由此必须要加强对于重金属水污染的治理和监测。当前,随着科学技术的发展,我国的重金属水污染监测的技术有了很大的发展,其中检测技术有了很大程度上的进步,自动化控制技术日趋成熟,以及监测方案也更加有针对性,在不断满足重金属水污染治理需求的同时,对于改善重金属水污染方面发挥了不可替代的作用。

【参考文献】

[1]李振.浅谈重金属水污染现状及检测进展[J].可编程控制器与工厂自动化, 2012,9(7):48-50.

重金属的污染现状第6篇

关键词:蔬菜基地;土壤;重金属污染;湖北省

中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)24-6563-05

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.060

土壤是人类生产食物最基本的生产资料和人类活动的基本场所。随着现代工业和农业的迅速发展、城市化进程不断加快和人类活动的影响,重金属通过各种途径进入土壤并累积吸附在土壤中。由于重金属迁移程度小,在土壤中很难去除,通过蔬菜根部到植株中,严重影响品质,同时对人体健康带来较大隐患。因此,深入了解重金属污染对蔬菜的影响,提高农产品质量安全,减少重金属对人类的危害十分必要[1]。

2000年初,对蔬菜产地重金属污染状况开始了研究。自2004年实行食品质量安全市场准入制度以来,人们对食品安全更加重视。农业部门积极大力推进“三品一标”工作,将“三品一标”认证工作作为确保农产品质量安全的重要抓手,开展产地环境评价和产品认证检验工作。对“三品一标”产地环境的评价工作,可以更进一步掌控蔬菜基地的重金属污染状况。如吉林省采用单因子污染指数法和综合污染指数法,对龙井市近郊农田土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量进行调查,重金属污染程度为轻度污染,主要污染元素为Cd[2]。重庆市曾对永川区近郊蔬菜地土壤重金属污染进行调查,其主要污染元素为Pb;从综合污染指数方面来看,土壤污染处于警戒级和轻污染级[3]。

近几年来,湖北省城镇化的进度加快,多地遭受重金属污染比较严重,曾有黄石市和大冶市关于重金属污染整治方面的报道[4,5]。但关于湖北省蔬菜基地重金属污染的系统研究报道却不多。2012年张媛媛等[6]对武汉市蔬菜基地重金属污染现状进行了调查,选取武汉市江夏区、洪山区等地的24个蔬菜基地,分别对土壤的pH、EC、有机质含量以及Cu、Zn、Cd和Pb 4种重金属含量进行调查和分析。结果显示,24个采样点的土壤重金属含量均在《GB 15618-1995土壤环境质量标准》[7]限量标准以内,为蔬菜安全生产基地,但同时也提出采取多种措施控制重金属污染源,高度重视土壤酸化比较严重的部分蔬菜基地。

湖北省是蔬菜种植大省,为保障蔬菜质量安全,各级政府大力推进“三品一标”产品认证。本研究以湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要绿色食品蔬菜基地为调查样点,通过实地采集土壤样品,测定土壤pH和重金属元素(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu)含量,分析并评价了8个地区蔬菜基地土壤重金属的污染现状,旨在为保障湖北省蔬菜基地的土壤安全和防治等提供一定参考依据。由于《GB 15618-1995土壤环境质量标准》的污染限量要求比较宽泛,可能会放松对土壤重金属的污染预警。为了与目前高品质的食品安全要求相适应,同时采用《NY/T 391-2013绿色食品产地环境质量》[8]标准对6种重金属含量进行评价。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

根据《HJ/T 166-2004土壤环境监测技术规范》[9]标准布设监测点并采集0~20 cm耕层土壤,每个蔬菜生产基地采集3个不同位置、不同点数的土样,即每个基地抽取3份土样,共采集土壤样品135份。采集的土壤样品经自然风干后,研磨过100目尼龙筛后混匀,保存于采样袋中,待测。

1.2 样品分析方法

土壤浸提后采用电位法测定土壤pH(PHS-3C型酸度计);土壤镉、铅的测定方法采取石墨炉原子吸收分光光度法(GB/T 17141-1997)[10];汞的测定方法采用原子荧光法(GB/T 22105.1-2008)[11];砷的测定方法采用原子荧光法(GB/T 22105.2-2008)[12];铬的测定方法采用火焰原子吸收分光光度法(HJ 491-2009)[13];铜的测定方法采用火焰原子吸收分光光度法(GB/T 17138-1997)[14]。

1.3 土壤重金属含量评价

以《NY/T 391-2013绿色食品产地环境质量》标准中的旱田土壤环境质量要求标准值作为评价标准(表1),采用单因子污染指数法和内罗梅(Nemerow)综合污染指数法[15]对土壤污染现状进行评价。

单因子污染指数的计算公式为:Pi=Ci/Si

式中,Pi为土壤中第i种污染物的环境质量指数;Ci为第i种污染物的实际浓度;Si为第i种污染物的评价标准值。

式中,P综为土壤重金属的综合污染指数;Pimax为测定点的单项污染指数中的最大值;Pave为测定点的所有污染物单项污染指数的平均值。

单因子污染指数法常用于评价土壤被某一重金属的污染程度。而综合污染指数法是一种兼极值的综合评价方法,既考虑了单项元素的作用,又突出污染最严重元素的重要性,可以评定每一个测试点的土壤综合污染水平。根据内梅罗污染综合指数法,将土壤的污染情况划分为 5个等级,污染等级划分标准如表2所示。

2 结果与分析

2.1 不同地区蔬菜基地土壤pH和重金属含量比较

湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要蔬菜基地土壤的pH分布情况如图1所示。由图1可以看出,pH分布范围为4.59~8.42。在45个蔬菜基地中,19个基地pH

如表3所示,湖北省8个地区的蔬菜基地土壤重金属含量均没有超出绿色食品产地环境质量标准(NY/T 391-2013)对旱田土壤环境质量的要求。参照湖北省土壤背景值[16](未受人类污染影响的自然环境中化学元素和化合物的含量),45个基地中有6个基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值,其中Hg的累积最明显,宜昌市有3个基地、黄冈市有1个基地Hg含量超出背景值;另外荆州市有1个基地的Pb含量超出了背景值,恩施州有1个基地的As含量超出背景值;但总体来说,超标率都不超过20%。被调查的所有基地重金属Cd、Cr和Cu含量均低于土壤背景值,无明显累积;武汉、荆门、十堰和咸宁被调查的蔬菜基地6种重金属含量均低于土壤背景值。

2.2 不同地区蔬菜基地重金属的含量差异

如表4所示,宜昌和十堰市蔬菜基地的Cd含量平均值最高,荆州市的最低;黄冈市蔬菜基地的Hg平均含量最高,是荆门市的3.8倍;恩施州土壤As含量高,是十堰市的2.6倍;黄冈市的Pb平均含量最高,咸宁市的最低;黄冈市的Cr平均含量最高,比恩施州的高出28.84 mg/kg;黄冈市蔬菜基地的Cu平均含量最高,咸宁市的最低。但相同市区不同取样地点的重金属含量差异比较大,如黄冈市编号为J44基地的Cd含量是J45的3.6倍,而J45基地的As含量是J44的3.2倍。

2.3 土壤重金属污染评价结果

2.3.1 单因子污染指数评价 湖北省各地区蔬菜基地土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6种重金属元素的单因子污染指数和评价结果见表5。由表5可以看出,湖北省8个地区45个被调查的基地上述6种重金属单项污染指数均小于1,说明8个地区蔬菜基地的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu含量均未超恕5荆州地区的Cr和黄冈地区的Cr、Cu的单项污染指数均超过0.7,表明这两个地区的Cr、Cu污染处于警戒线级别,需要及时预防。

2.3.2 综合污染指数评价 仅使用单因子污染指数法进行评价不能反映土壤的整体污染情况。而综合污染指数法是一种兼极值的综合评价方法,可以评定土壤综合污染水平。从表5还可以看出,湖北省8个地区的综合污染指数均小于1,根据土壤环境质量分级标准可以判断这些地区的蔬菜基地污染水平处于尚清洁状态。但是黄冈市的土壤综合污染指数大于0.7,表明该地区的蔬菜基地污染水平虽然处于尚清洁状态,但重金属污染达到了警戒线。

3 结论与讨论

3.1 结论

通过对湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要绿色食品蔬菜生产基地进行田间采样和室内分析,试验结论如下:

1)所调查的45个基地pH

2)武汉、荆门、十堰和咸宁地区被调查的蔬菜基地6种重金属含量均低于土壤背景值。另外4个地区有6个基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值,其中Hg的累积最明显,表现为宜昌市的3个基地、黄冈市的1个基地Hg含量超出背景值。但总体来说,超标率都低于20%。

3)不同地区蔬菜基地重金属的含量差异比较大。黄冈市蔬菜基地的Hg平均含量是荆门市的3.8倍,Cr平均含量比恩施州的高出28.84 mg/kg;相同市区不同取样地点的重金属含量差异也比较大,如黄冈市2个蔬菜基地的Cd和As含量差异达到了3倍以上。

4)单因子污染指数评价结果表明,湖北省8个地区的Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6种重金属单项污染指数虽然均小于1,含量未超标,但黄冈Cr、Cu和荆州Cr的单项污染指数均超过0.7,表明这两个地区的Cr、Cu污染临近警戒线。

5)综合污染指数评价结果表明,黄冈市的重金属综合污染指数大于0.7,土壤等级为2级,临近警戒线。其他地区的土壤重金属综合污染指数均小于0.7,土壤等级为1级,均处于安全状态。

3.2 讨论

所调查的湖北省45个蔬菜基地中有19个基地土壤pH小于6.5,占比42.2%,接近50%,一般造成土壤酸化的原因有3个方面:①降水量大而且集中,淋溶作用强烈,钙、镁、钾等碱性盐基大量流失;②施石灰、烧火粪、施有机肥等传统农业措施的缺失,使耕地土壤养分失衡;③长期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因。Singh等[17]认为土壤重金属含量与土壤pH大小有关,pH越小,重金属被解吸的越多,活性越强,越容易被植物吸收,因此土壤酸化会导致重金属向植物体内迁移和累积。应结合不同蔬菜对土壤pH不同要求采取合适措施改良土壤的酸碱性,例如对于酸性土壤,可增施熟石灰、草木灰等[18]来中和土壤的酸性;对于碱性土壤,可施用沸石[19]和燃煤烟气脱硫副产物[20]等减少土壤的碱性,并且每年应对土壤pH进行跟踪调查。

8个地区蔬菜基地重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu含量均没有超出绿色食品环评标准的限量值,适合发展绿色食品。但是根据湖北省土壤背景值的要求,有个别蔬菜基地的重金属超标,特别是宜昌市有3个基地的Hg超标。由于土壤中重金属的来源是多途径的,根据该地区所处的环境推测原因主要有:①基地多处于山区地带,地矿中含有一定量的重金属元素,地质背景的原因可能导致土壤重金属含量超标;②该地区的蔬菜种植基地多属于传统蔬菜种植基地,常年施肥(肥料中含有一定量重金属元素)使得土壤中重金属含量增加。虽然Hg含量超标率不到20%,但是还是要引起重视。

被调查的8个地区只有黄冈市的综合污染指数达到2级,处于警戒线,其他地区均处于安全状态。可能原因有:①该地区被调查的蔬菜基地太少,数据离散程度过大;②蔬菜基地位于山区地带,地质背景的原因可能导致土壤重金属含量较高。由于综合污染指数计算时只是依据pH分级,没有科学地细分,当综合污染指数大于0.7时,酸性和碱性土壤对重金属吸附水平差别较大,特别是土壤pH0.7时,重金属活性将会大大增加,很容易吸附在土壤中最后被植物吸收;而另一方面不同植物可能对重金属吸附水平也不同,故P综>0.7时,蔬菜中重金属含量也不一定超标。因此如何更加科学评价基地污染还需要做进一步研究。

参考文献:

[1] 赵军兰,张浩波,赵国虎,等.兰州市安宁区蔬菜地土壤酸度及重金属的测定和评价[J].甘肃农业大学学报,2012,47(2):115-119.

[2] 金成俊,金明姬,元灿熙,等.龙井市近郊农田土壤重金属污染评价[J].安徽农业科学,2011,39(33):20433-20434.

[3] 郑耀星,阮永明,张黎蕾.永川区近郊蔬菜地土壤重金属污染调查与评价[J].广东农业科学,2013,40(19):167-170.

[4] 湖北S石整治重金属污染[J].黄金科学技术,2011(4):58.

[5] 李 丽.关于重金属污染防治法律对策的探析―以大冶市为例[J].湖北师范学院学报(哲学社会科学版),2012,32(6):97-99.

[6] 张媛媛,朱林耀,王孝琴,等.武汉市蔬菜基地重金属污染现状调查[J].长江蔬菜,2012(24):83-86.

[7] GB 15618-1995,土壤环境质量标准[S].

[8] NY/T 391-2013,绿色食品产地环境质量[S].

[9] HJ/T 166-2004,土壤环境监测技术规范[S].

[10] GB/T 17141-1997,土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法[S].

[11] GB/T 22105.1-2008,土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第1部分:土壤中总汞的测定[S].

[12] GB/T 22105.2-2008,土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第2部分:土壤中总砷的测定[S].

[13] HJ 491-2009,土壤总铬的测定火焰原子吸收分光光度法[S].

[14] GB/T 17138-1997,土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法[S].

[15] 向仲香.成都市近郊蔬菜基地土壤重金属污染现状评价――以2个蔬菜基地为例[J].现代农业科技,2013(16):212-214.

[16] 黄 敏,杨海舟,余 萃,等.武汉市土壤重金属积累特征及其污染评价[J].水土保持学报,2010,24(4):135-139.

[17] SINGH B R,KRISTEN M. Cadmium uptake by barley as affected by Cd sources and pH levels[J].Geoderma,1998,84:185-194.

[18] 王 宁,李久玉,徐仁扣.土壤酸化及酸性土壤的改良和管理[J].安徽农学通报,2007,13(23):48-51.

重金属的污染现状第7篇

关键词:重金属;土壤重金属污染;生物修复技术

土壤重金属污染问题越来越引起人们的关注,它具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点。土壤一旦遭受重金属污染,不仅危害大、治理成本高,而且较难以消除。 “十二五”期间,我国将元素铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)和砷(As)列为重金属污染防控的重点元素。2014年4月,环保部和国土部联合的《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染严重。全国第二次土地调查结果显示,我国中重度污染耕地大约为5000万亩。

被重金属污染的土壤不仅对作物的生长发育、产量及品质有影响,而且会通过食物链放大富集进入人体,极低浓度就能破坏人体正常的生理活动,损害人体健康[1]。土壤污染影响到整个人类生存环境的质量。重金属污染已成为一个亟待解决的环境问题。

1、土壤中重金属的来源及危害

土壤中重金属的来源可分为天然来源和人为来源。天然来源是由于土母质本身含有重金属,不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。人为来源主要是来自人类的工农业生产活动以及生活垃圾,工矿业废弃地土壤环境问题突出,黑色金属、有色金属、皮革制品、造纸、石油煤炭、化工医药、矿物制品、金属制品和电力等行业,重污染企业用地及周边土壤存在超标现象。

近年来,突发性的环境污染事件骤增,特别是重金属污染事件。突发的环境事件会导致重金属在短时间内高浓度地进入环境,产生严重的污染。2008年,我国相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海等多起砷污染事件。2009年8月以来,又发生了陕西凤翔儿童血铅超标、湖南浏阳镉污染及山东临沂砷污染事件。2014年,湖南衡东县儿童血铅超标事件,300多名儿童被查出血铅含量超标。据美国学者统计表明,城市儿童血铅与城市土壤铅含量呈显著的指数关系[2]。据统计,我国约有3万多公倾土地受汞的污染,有1万多公倾土地受镉的污染,每年仅生产“镉米”就达5万t以上,而每年因污染而损失的粮食约1200万t,严重影响了我国的粮食生产和食品安全[3]。这些重金属污染事件有些是由于管理不当、交通事故等人为原因导致的,有些则是环境长期受到污染、污染物含量超过环境容量而突然爆发的结果。“砷毒”“血铅”“镉米”等重金属污染事件频发,让重金属污染成为最受关注的公共事件之一。重金属污染问题已日益严重,土壤重金属的治理和修复已迫在眉睫。

2.重金属土壤污染治理生物修复技术

目前,国内外较成熟的土壤重金属污染修复技术有物理修复法、化学修复法和生物修复法等,本文主要就土壤重金属修复领域的研究热点生物修复技术进行重点介绍。生物修复技术主要有植物修复技术、微生物修复技术、农业生产修复技术和组合修复技术。

2.1植物修复技术

根据Cunningham等人的定义,植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物,使其对环境无害[4]。根据机理的不同,土壤重金属污染的植物修复技术有3中类型:植物固定、植物挥发和植物提取。目前研究最多且最有发展前景的植物修复技术为植物提取。植物提取是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上,该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理(如灰化处理)后即可将该重金属从土体中去除,达到治理污染与生态修复的目的,这种特定的植物被称为超积累植物。植物修复法成本低,可有效避免二次污染,对环境扰动小。目前,全球已发现的超积累植物大约500种,大部分是关于镍的超富集植物。在我国已经发现宝山堇菜、龙葵、马蔺、三叶鬼针草对Cd有富集作用,蜈蚣草[5]和大叶井口边草[6]对As有富集作用,圆锥南芥[7]属多重金属富集植物,对Pb、Zn、Cd均有富集作用。植物修复技术可同时修复土壤及周边水体;成本低;能够美化环境,可提高土壤的肥力。植物修复技术的缺点:超富集植物个体矮小,生长缓慢,修复周期很长;超富集植物对重金属具有较强的选择性和拮抗性;植物收割后,需要进行特殊处理,否则易造成二次污染;异地引种将对当地的生物多样性构成潜在威胁。适用于大面积农田土壤修复。

2.2微生物修复技术

微生物修复技术是利用微生物(如藻类、细菌、真菌等)的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物,从而降低重金属的污染程度。微生物不能降解和破坏重金属,但可通过改变它们的化学或物理特性而影响金属在环境中的迁移与转化。研究证明,土壤中铬可以在微生物还原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性,以达到修复铬污染土壤的目的[8]。微生物修复效果好、投资小、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染。但是微生物修复的专一性强,很难同时修复多种复合重金属污染土壤;应用难度大。

2.3农业生态修复技术

农业生态修复包括农艺修复和生态修复,前者是改变耕作制度,调节种植作物品种,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来降低土壤重金属污染;后者调节土壤水分、养分、pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因素,调控污染物所处环境介质,但该技术修复周期长、效果不明显。农业生态修复技术环境友好,代价小。但需要大量的调研,基础研究,改变种植习惯。适用于大面积低污染农田土壤。

2.4组合修复技术

植物组合修复技术是将植物修复技术与其他土壤重金属污染治理方法(比如物理、化学等修复技术)综合利用形成的组合技术,与单一重金属治理技术相比,植物组合修复技术具有独特的优点。有代表的有螯合剂-植物组合修复技术,螯合剂与土壤中的重金属发生螯合作用,形成水溶性的金属―螯合剂络合物,改变重金属在土壤中的赋存形态,提高重金属的生物有效性,强化植物对重金属的吸收。另外还有基因工程-植物组合修复技术及微生物-植物组合修复技术等。

3、展望

随着社会的发展进步,人们对土壤重金属污染的认识越来越深刻,越来越重视,如何防控和治理土壤重金属已成为人们关注的焦点。在今后的土壤重金属污染治理中,首先应以源头控制,即有效地降低重金属污染物的排放,这主要有赖于国家环境政策与法规的不断完善和工矿企业技术革新的落实。其次就是土壤的修复技术,针对土壤污染的复杂性、多样性及复合性,在修复时要综合考虑污染物的性质、土壤条件、投资成本等各方面的因素,从单一的修复技术向多数联合的修复技术、综合集成的工程修复技术发展,选择最适合的修复技术或组合, 达到高效、节约的双重效果。

参考文献

[1] 张许文琦.植物修复技术治理土壤重金属污染的研究进展[J].人民长江,2013,44(增刊):144-146.

[2] 蒋海燕,等.城市土壤污染研究现状与趋势[J].安全与环境学报,2004,4(5):73-77.

[3] 陈怀满.土壤-植物系统中的重金属污染[M].北京: 科技出版社,1996.

[4] Cunningham SD.Remediation of contaminated soil with green plants: an overview[J].In Vitro. Cell Dev. Biol,1993,( 29) :207-212.

[5] 陈同斌,韦朝阳,黄泽春,等. 砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征[J].科学通报,2002,47( 3) : 207 - 210.

[6] 韦朝阳, 陈同斌, 黄泽春,等. 大叶井口边草―种新发现的富集砷的植物[J].生态学报,2002,22( 5) :777-778.

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