前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的重金属对水体的污染主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
摘 要:随着我国工业现代化的发展,很多工厂在生产过程中会产生很多重金属,在排水污水、废物时没有达到环保标准,导致土壤重金属污染非常严重。为了解决这一问题,保护周围土壤,提高农产品质量,在处理中应用了化学固化方法,该方法价格成本低,处理方便,应用范围广。下面就对这些方面进行分析,希望给有关人士一些借鉴。
关键词:重金属污染;治理;化学固化
中图分类号:X53 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20170230222
1 土壤重金属污染危害
1.1 重金属污染导致的危害分析
重金属对土壤和水生态环境会造成严重的危害,在自然环境中,重金属是不能被降解的,植物在生长过程中,会吸收到植物内部,这样对植物的生长发育带来很大影响[1],不仅如此,人和自然是一个统一的整体,形成一个完整的食物链,如果人类误食了这些植物,就会对人体造成伤害,重金属危害性非常大,人体的微量元素含量都是有限的,如果超标,对人体是致命的伤害,人体中的蛋白质,核酸会和重金属发生作用,进而导致人体酶活性的下降,严重的情况还会消失,最终导致核酸结构发生很大变化,甚至会出现基因突变的问题[2]。
1.2 分析当前土壤中的污染情况
通过调查研究得知,农业、工业、以及城市事故污染是重金属主要的污染来源。比如在农业生产过程中,如果使用含有重金属的水体进行农作物的灌溉,或者使用含有重金属的化肥农药,对周围的土壤都会造成严重的重金属污染。而在工业方面,比如选矿采矿,还有冶炼和锻造过程中,其操作的每一个过程都会产生重金属,在排放的废水废气以及废渣中,如果不能很好的过滤消毒处理,那么水体进入土壤中,也会有严重的重金属污染[3]。在这种重金属浓度严重超标的情况下,会对周围的空气,水体,以及土壤造成严重的危害。而在城市当中,污水处理厂是重金属污染的主要来源,有关部门监管不力,导致污水没有达到国家标准就进行了排放,大量的污水引入生活用水中造成污染。
2 土壤重金属污染治理的化学固化分析
2.1 分析重金属固化的原理
为了避免重金属对土壤、地下水造成持续的污染,在应用化学固化方法中,先要向被污染的土壤中添加固化剂,土壤中的活性就会被改变,这样重金属和土壤中的移釉素会相互结合,在外在形式下出现一定的固化现象,为了保证土壤有记性,迁移性等,必须进行化学处理,恢复土壤的活性。化学固化作用后,土壤中的元素都有很大的改变,最终做到对污染土壤的修复。
2.2 沉淀在化学固化中的作用分析
在土壤中放入固化原料后,在不断溶解中产生一定的阴离子,这些阴离子和重金属相互结合,之后就开始出现重金属沉淀,生物有效性等都开始降低。最为常用的固化剂有石灰石,作用机理是将土壤中的pH提高,这样在其中重金属元素发生沉淀,重金属在土壤中其毒性会随时浸出,石灰石可以减少浸出量,这样重金属就会被固定,不会将污染范围继续扩大,控制污染的进一步恶化。
2.3 吸附在化学固化中的作用分析
通过应用化学固化方式,使用的化学元素作用在土壤层中后,这些固化材料对重金属有一定的吸附作用,原理是吸附剂对吸附质的质点有很强的吸引作用,但是处理中分为化学吸附和物理吸附,其中的沸石是主要的添加剂,经过科学人员的研究,沸石具有特殊的Si-O四面体结构,该结构吸附性非常好,在物理吸附作用下可以将 Pb 、Cd等重金属吸附到表面上,这样重金属就被固定减少土壤中的重金属污染。
2.4 分析配位在其中的作用
在固化过程中,会出现配位问题,不同配位表现的情况也不同,黏土矿物中层和层利用分子之间的作用相结合,这样在实际应用中,被重金属污染的土壤中,其金属离子可以进入到这些化学元素的内部,和层间元素结合,之后会和SiO元素发生晶间的配合,黏土矿物添加到污染土壤中后,就可以有效降低重金属生物性和迁移性,这样就对这些污染土壤进行了一定程度的化学修复。除此之外,这些改良剂还能和重金属离子发生很好的配位作用,将 Pb,Cd等重金属吸收,控制其对土壤的污染。
3 总结
通过以上对土壤重金属污染治理的化学固化研究,发现化学固化的作用非常大,其对重金属污染的处理非常强,效果非常好,在以后的发展中,要深入研究这一技术,进一步完善和提高,推动我国对处理重金属污染的技术和水平,为以后的发展奠定基础。
参考文献
[1]孙朋成,黄占斌,唐可,等.土壤重金属污染治理的化学固化研究进展[J].环境工程,2014(1):158-161.
[2]刘云国,夏文斌,黄宝荣,等.重金属污染土壤化学固化技术与萃取修复技术的应用及修复效果(英文)[J].中南林业科技大学学报,2012(4):129-135.
[3]景生鹏,黄占斌,景伟东.化学改良剂对矿区重金属Pb、Cd污染土壤治理的作用[J].资源开发与市场,2016(1):72-76.
1 土壤重金属污染现状
人为活动或自然作用释放的重金属经过物理、化学或生物过程,在土壤中逐渐积累从而造成土壤重金属污染。据统计,全国造成重金属污染的耕地面积已约占全国耕地面积的1/5,其中以Pb、Cd、Hg污染最为严重。
2 土壤重金属污染危害属
(1)对农作物的危害;污染土壤中的重金属通过农作物根系进入作物内,积累到一定程度后会对作物产生毒害。当灌溉水中含 2.5mg/L的Hg时,水稻就发生明显的抑制生长作用,表现为生长矮小,根系发育不良;当Cd含量超过30μmol/L时,小白菜明显抑制生长,表现为株高、主根长度下降、叶面积锐减等。(2)对土壤微生物和土壤酶有影响;重金属对土壤微生物有明显的影响,重金属的增加会减少土壤中微生物的种类和数量。当Hg为0.7mg/Kg、Cd为3mg/Kg、Pb为100mg/Kg、Cr为50mg/Kg时土壤中细菌总数开始下降。(3)对人体有危害;重金属对土壤污染后,人们通过食物链不断摄取有害物质。大脑对Pb、Cd、Br、Al积累较多,胃对As、Se、Si、Pb、Cd积累较多,肺对Sn、Se、Pb、Cr积累较多,骨骼对Pb、Cd积累较多。
3 重金属土壤的植物修复技术
重金属类污染的植物修复技术按其修复的机理和过程可分为植物萃取、植物稳定、植物挥发和根系过滤。
(1)植物萃取;指种植一些特殊植物, 利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部,通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。植物萃取技术利用的是一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物。(2)植物稳定;指利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害物质的一种方法。其中包括了分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程。(3)植物挥发;是指利用植物根系分泌的一些特殊物质或微生物使土壤中的汞、硒转化为挥发形态以去除其污染的一种方法。如烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的汞,洋麻可使土壤中47%的三价硒转化为甲基硒挥发去除。(4)根系过滤;是利用植物根系过滤沉淀水体中重金属的过程。例如水科植物浮萍和水葫芦可有效吸收清除水体中的镉、铜和硒。
4 耐性和超富集植物
耐性植物是指能够适应高含量的重金属土壤环境而生长的一类特殊植物。人们很早就发现某些植物能够生长在重金属含量异常高的土壤上,这些植物无一例外地对重金属具有一定的耐性。大量研究发现,很多耐性植物仅分布于某些重金属含量较高的土壤上,为地方性的物种。如海州香薷、鸭跖草就分布在中国长江中下游铜矿区含铜较高的土壤上。
5 植物修复技术的运用
美国依阿华大学利用杂交杨树修复了位于南达科达州一块受砷污染的土地。该地区有130a的金矿开采历史。试验共种植了3100棵杂交杨树,深入尾矿中达1.6m。通常要加入各种改良剂以改善土壤的物理化学性,促进植物生长,增强植物修复的效果。除了必要的氮、磷、钾肥料外,常用的改良剂包括石灰、磷矿物、铁锰氧化物、粉煤灰、生物活性污泥、猪粪、堆肥、合成锆石等。通常这些改良剂本身可降低重金属在土壤中的活性,在植物稳定中起着重要的作用。
6 植物修复技术的优点和不足
优点:植物修复技术的显著优点是其在工程中可以原位实施,从而减小了对土壤性质的破坏和对周围生态环境的影响,可称是真正意义上的“绿色修复技术”;植物修复技术无需专门作人员 ,因而工程上易于推广和实设备和专业操施;植物修复技术的最大优势是其运行成本大大低于传统方法。
不足:植物修复技术也具有一些自身的不足。主要表现在:超富集植物个体矮小,生长缓慢,修复重金属污染土地需时太长;植物修复土壤只能局限在植物根系所能延伸的范围内,一般不超过20cm土层厚度;超富集植物对重金属具有一定的选择性,难以全面清除土壤中的所有污染物;富集了重金属的超富集植物需收割并作为废弃物妥善处置;异地引种对生物多样性的威胁。
7 展望
植物对重金属的清除效率取决于其耐性、地上部重金属含量、生物量、生长速度及生物富集系数。因此,在修复重度重金属污染时,耐性是一个关键因素。目前植物修复技术大多停留于实验室模拟研究阶段。但必须引起注意的是从实验室获得的超富集植物生物富集系数、最大富集量等并不能简单地换算成实际工程中的植物修复系数和单位面积重金属去除量。因此继续在全球范围内寻找生物量大、富集能力强的超富集植物是超富集植物研究获得突破的选择途径之一。植物修复技术作为一种新的污染治理替代技术业已被证明具有极大的潜力和市场前景,从实验室走向产业化应用还需假以时日。未来研究需从以下方面深入以获得突破:(1)继续寻找和培育新的超富集植物。(2)对超富集植物深入开展有关重金属富集机理的研究,揭示植物超量富集重金属的生态生理过程,为培育高效低选择性的“ 超富集植物”奠定基础。(3)深入研究超富集植物修复污染土壤和水体的过程及其调控机理。
参考文献:
【关键词】重金属;纳米材料;传感器;气溶胶
在过去的一段较长时间内,我国的一些企业只顾着一味地追求经济利益最大化,却忽视了其发展过程中对环境造成的负面影响,形成了“以环境换发展”的发展模式。有许多细小的伤害是我们用肉眼无法发现的,如重金属对我们身体的伤害,长年累月的积存,才能检测出重金属离子的存在,等到发现时时却为时已晚。
谈及目前科学研究的热点,我们首先想到的就是纳米材料,相对应的纳米技术亦一直走在科技的前列。由于纳米具有特殊结构,因此人们将其制备成纳米管、纳米传感器、纳米薄膜等应用与各种领域。所制备的纳米材料的比表面积大、吸附性能强,因此被应用于环境保护事业,并为其做出了卓绝的贡献。
1 重金属污染现状在国内的表现
自2005年开始,截止2015年,重金属污染事件频发,一次比一次严重。目前,我国受铬、砷、铅等重金属污染的耕地面积近2000万平方公顷,约占耕地总面积的五分之一。除了耕地受重金属污染外,我国部分地区的地表水、食品等也不同程度地收到重金属污染。近几年,我国还相机发生了砷污染事件以及儿童血铅超标等事件,这些事件成为了人们关注和讨论重金属污染的导火索。
2 重金属污染源及对人类生活的危害
重金属一般以及其微量的浓度存在于我们所生活的自然界中,但由于人们的过度开采、冶炼等活动日益增多,造成了重金属进入大气、水、土壤等环境介质中,富集在植物或动物体内,对人类健康造成严重威胁。重金属来源广泛,可以通过多种途径进入环境介质,再通过和人体的皮肤接触、呼吸等途径进入我们的身体,还会富集在各种环境中的植物内,最终进入我们的身体,对我们的身体带来了极大的伤害。现如今,重金属的来源主要分为三个方面:自然来源、农业污染源和工业污染源。
2.1 水中的重金属
水体中的重金属来源广泛,有自然状态下进入水体的,比如说岩石风化、降雨侵蚀等,会给水体带来一定的重金属,然而这一般不会对水体造成污染。从对人体健康的角度对水体中金属元素进行分类:其一是人体健康必需的常量元素,如钠、钾、钙、镁和微量元素等;其二是对人体健康影响非常严重的金属元素,如铅、镉、汞、砷等,它们对人体的健康甚至生命有着极其严重的危害。
2.2 固体污染物中的重金属
重金属进入土壤的途径有很多,有大气沉降、农业污水灌溉、化肥的使用、工业废水废渣和生活垃圾。重金属污染会控制土壤微生物群落量的多少、降低土壤微生物量并,在植物系统中迁移,会对植物的产量和质量有一定的影响,使植物的生长受到破坏,严重时造成植物死亡。
2.3 气体中的重金属
大气中重金属污染情况复杂,包含多种来源和途径,例如工厂制造产品、汽车的尾气排放等。由于接触面积大以及接触范围广,因此重金属大气污染对环境生态系统的影响最大。例如,大气中的铁离子和锰离子催化氧化酸性气体二氧化硫,使得大气中的强酸性物质浓度增加。大气中的重金属污染可以造成植物叶片中重金属的富集,但重金属污染物超过一定阈值就会导致植物毒害或死亡。
3 重金属样品分析中的纳米技术
离子交换作用是碳纳米管吸附重金属离子的先决条件,其表面的官能团或配合物也起到重要的作用。在修饰碳纳米管时,可以引入大量羟基、羧基、羰基等官能团,使之与重金属离子表面发生配位作用,提高吸附量,或者展开碳纳米管两端和管壁上的五元环及七元环结构缺陷,增大碳纳米管的开口率和比表面积,提高分散性,吸附量随之增加。有研究者用酸洗多壁碳纳米管对镍离子进行吸附。结果表明:当镍离子的浓度为0.2mg/L时,经HNO3氧化过的碳纳米管对镍离子的吸附量可达75mg/g。这主要是由于经HNO3氧化过的碳纳米管,不仅比表面积比原来增大了,而且表面引入了许多含氧官能团,从而其离子交换的能力增强。
很久以前人们就懂得了,固体、液体或固液混合物在高热作用下会发发。经过科学家们的反复试验,最终研制成了人工合成的发光化合物鲁米诺的化学发光行为。随着科技的发展,人们已经将这种化学发光法应用于光导纳米纤维传感器上,可以更容易地检测到重金属离子,并大大降低了检测线。卢建忠、章竹君发展了一种全固态模式的消耗型锰离子化学发光传感器,可以将一定量的化学发光试剂从固定化试剂上洗脱,应用于水样中痕量锰离子的测定(表1)。
碳气凝胶,是一种轻质、多孔、纳米级非晶碳材料,由于其较大的比表面积大,优良的导电性以及较优异的机械性能,很适合作电极材料。大的比表面积导致了碳气凝胶的孔隙量也很大,内部大部分存在的都是空气,使其像一种“凝固了的烟”。有人有碳气凝胶制备了一种电极,想要去除水溶液中的重金属离子,结果证明,该装置对氯、铬、铵、镉、铅、锰、铀等离子都有很好的去除效果。2007年,美国阿贡国家实验室的Santanu Bag等人又合成了一种多孔硫气凝胶。这种多孔凝胶物质的比表面为327m2/g且具有很宽的孔径分布。由此可见,此凝胶物质非常适合作为重金属离子的吸附剂。
4 结论
面对生活中日益严重的重金属污染,我们必须要有所重视。随着纳米技术的发展,一定会出现更多更方便的方法,来迅速检测出环境中的重金属离子,并对其进行有效去除。
参考文献:
[1]何连生,祝超伟,席北斗.重金属污染调查与治理技术[M].中国环境科学出版社,2013.
[2]王学松.膜分离技术及其应用[M].科学出版社,1994.
关键词:重金属专项监测;污染;现状;监管
中图分类号:X703
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)12012303
1引言
为了解湖南省重金属污染源废水排放情况,检查国家“十二五”重金属总量减排考核工作成效,湖南省环境保护厅组织开展了重金属废水专项核查监测。
2专项监测范围
重金属专项监测工作范围是对湖南省辖区范围内涉重金属企业的废水总排口、车间排口、生活废水排口、雨水排口及其它以各种形式存在的外排口开展核查监测工作。对于废水循环使用不外排的企业,则监测车间排口及废水循环池。监测因子主要有总铅、总镉、总砷、总铬、总汞、六价铬、总锑及总锌。
3专项监测结果分析
3.1污染物超标情况
2015年重金属污染源专项监测工作中,全年分三期对327家、340家、346家企业开展核查监测,分别发现超标企业15家、10家、8家,超标率分别为11.4%、6.94%、5.93%,具体情况见表1。
为确保市(州)监测站在专项监测工作中监测数据的代表性,湖南省环境监测中心站(以下简称省站)随机在14个市(州)对101家企业开展现场核查监测工作,其中13家企业存在超标情况,超标率为12.9%。具体情况见表2。
3.2重点区域重金属污染情况分析
3.2.1衡阳水口山地区重金属污染情况
2015年重金属专项监测工作中,省站对衡阳水口山地区11家涉重金属企业进行专项监测,其中有4家企业废水循环使用,7家企业废水外排至曾家溪或康家溪。监测的6家外排废水中仅发现1家企业总排口废水存在超标现象。
曾家溪、康家溪作为水口山地区主要纳污水体[1],水质中重金属含量是集中反映水口山地区涉重金属企业外排水质情况的载体。根据2010年监测资料,曾家溪、康家溪水质中铅在不同水期超标倍数在3~17倍之间。在2015年专项核查监测工作中,对这两条溪水水质进行了监测,结果表明砷、铅、锌均未出现超标。
将2015年专项监测工作中的曾家溪、康家溪水质监测结果与历史数据进行对比[2],结果表明,该两条溪水水质已经出现明显好转,也充分显示这几年湖南省对湘江流域重金属专项治理工作成效,已得到充分体现[3]。
3.2.2娄底锡矿山地区重金属污染情况
娄底锡矿山主要涉重金属行业为常用有色金属冶炼、常用有色金属矿采选,目前主要是10家锑冶炼企业。在这10家锑冶炼企业中,除1家企业有废水排放外,其它9家企业的废水均循环使用。经监测部分企业循环水池废水,其总砷、总锑含量非常高。如某公司鼓风炉车间废水收集池废水中总砷浓度为10.26 mg/L、总锑浓度为11.6 mg/L;另一公司雨水收集池废水中总砷浓度为3.94 mg/L、总锑浓度为11.4 mg/L。
对娄底锡矿山周边水体多次跟踪监测,发现企业周边地表水船山水库、涟溪河民主桥、青丰河万民桥等监测点位砷、锑存在超标现象。该地区在主要重金属企业的废水不外排情况下,根据监测情况分析,导致该周边地表水砷、锑仍出现超标。分析原因,一是由于该地区为含锑矿产品比较丰富,地下水中砷、R本底值较高;二是娄底锡矿山地区为全国的锑产品开采、冶炼中心,由于历史原因该地区环境问题未受到足够重视,导致其周边水体底泥中砷、锑浓度比较高,从而引发地表水中砷、锑浓度比较高;三是该地区相关企业废水未能完全做到废水循环使用、企业雨、污分流情况不够彻底,从而引发周边地表水砷、锑浓度比较高。
3.2.3“锰三角”地区重金属污染情况
湘西锰三角及周边地区的花垣县是湘、黔、渝交界“锰三角”地区的三县之一[4],初步形成了以锰锌矿石采选、电解锰和铅锌冶炼为主的工业生产格局。2015年重金属专项监测工作中,对“锰三角”地区7家重点电解锰企业进行了专项检查,检查发现,电解锰企业工艺废水、酸浸渣尾矿库废水均全部循环使用,仅部分企业的冷却水外排。监测结果表明外排的冷却水均未出现超标情况。但对“锰三角”湖南地区部分地表水断面进行采样监测,发现地表水中锰浓度均存在不同程度超标情况。
在对“锰三角”专项监测工作中,监测的电解锰企业废水均循环使用,而相应的其受纳水体水质中锰出现超标情况。分析原因,一是由于输入性污染造成,可能是来自外省涉锰企业的超标废水[5];二是由于近几年来,电解锰企业由于市场行情萎靡,为节省成本,将酸浸渣尾矿库废水或工艺废水偷排入酉水,从而引起水质中锰超标现象。三是自2009年开展“锰三角”地区环境综合整治工作后,部分地区可能出现小型、非法涉锰企业,这些企业废水偷排至酉水中,对酉水水质造成很大的影响。
4存在问题与对策建议
4.1废水循环使用的企业较多,监管较困难
2015年在重金属专项监测工作中,共监测了1013家・次企业,其中将近500家・次企业在环境监测部门开展监测时废水循环使用,不外排。废水不外排时,环保部门不能对监测结果进行评价,从而不能获得有效的监测结论,使环境监管部门不能较好的进行监管。建议环境管理部门应加强涉重金属企业废水循环使用企业的认定,如在进行清洁生产审核时,严格把控企业废水循环使用关,以防假借部分企业利用废水循环使用之名,实施偷排。
2017年6月绿色科技第12期
李启武:湖南省涉重金属企业污染状况分析及治理对策探讨
环境与安全
4.2循环使用的废水重金属含量较高,环境安全隐患较大
在开展监测的循环使用的废水中,一类重金属污染物浓度含量较高,甚至某涉铅企业的循环水池中铅浓度达到100 mg/L;如果含高浓度重金属循环废水未及时进行处理,当企业因事故或管理不善时,造成废水外排至外环境,将严重污染周边环境。建议环境管理部门下发相关文件,对于涉重企业采取废水循环使用的,必需配套建设相应的重金属处理设施,及时将高浓度的重金属废水处理后,才能进行回用,杜绝废水仅靠简单沉淀后就回用的现象。
4.3部份涉重金属重点区域地表水重金属存在超标情况
2015年涉重金属专项监测工作中,对娄底锡矿山、衡阳水口山、湘西“锰三角”地区企业周边环境水体进行了监测,发现部分重金属因子存在超标,而这些地区的涉重金属企业基本处于废水循环使用状态。分析企业周边水体重金属超标原因,一是涉重金属的重点区域由于历史原因,造成其周边水体重金属因子本底值较高[6];二是周边水体可能遭受到涉重金属企业气型污染,导致部分重金属因子超标;三是部分涉重金属企业雨、污未分流或分流效果不佳,造成初期雨水直接外排至周边水体,也势必会造成水体部分重金属因子超标;四是部分企业借废水循环使用之名,实施偷排,仅是在环保部门检查时废水实施循环使用。建议加大对涉重金属企业周边环境的监测频次,防止企业排污对周边环境造成污染。
参考文献:
[1]
包晓风,秦普丰,朱利权,等.“十五”期间湘江株洲段水质环境监测与分析[J].h境科学与管理,2009,34(1):152~155,168.
[2]唐彬,彭英湘.重金属废水处理技术的原理综述[J].环境保护,2014,8(1):279,281.
[3]雷鸣,秦普丰,铁柏清. 湖南湘江流域重金属污染现状与分析[J].农业环境与发展,2010(2):62~64.
[4]熊素玉,张在峰.我国电解金属锰工业存在的问题与对策[J].中国锰业,2005,23(1):10~22.
[5]马燕,崔旭光. 重金属对环境的污染[J].内蒙苦环境科学,2008,20(4):18~20.
[6]罗孟君,陈宗高. 重金属污染现状及对策分析[J].广州化工,2016,44(3):11~12.
Discussion and Countermeasures on Pollution Situation of
Metal Enterprises Involved in Hunan Province
Li Qiwu
关键词水产品;镉;危害;安全评估;现状;对策
中图分类号TS254.7文献标识码A文章编号 1007-5739(2011)11-0326-02
SecurityAssessmentofMetalCadmiumPollutioninAquaticProducts
WANG WeiLIU Guo-qing
(Dongguan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Dongguan Guangdong 523072)
AbstractThe metal cadmium harm to the body was briefly introduced in this paper,through the security assessment of aquatic products in Zhejiang,Fujian and Guangdong three provinces,the method of determination and removal of cadmium in aquatic products was expatiated and countermeasures and advices about cadmium pollution of aquatic products were proposed.
Key wordsaquatic products;cadmium;harm;security assessment;status;countermeasures
随着我国人们生活水平的提高,人们的饮食结构正在发生着变化,水产品具有低脂肪、高蛋白、营养平衡性好、味道鲜美等特点,深受消费者的喜爱。正因如此,水产品的安全性愈来愈受到人们广泛关注。我国是水产养殖和水产品生产大国,水产品质量安全对于保护消费者的健康和安全、促进社会稳定、促进水产品的外贸出口、保持渔业经济可持续发展具有重大意义。
由于现代工农业的发展,水质污染日益严重,重金属超标是尤为突出的部分,重金属对人体的危害很大,尤其是镉属于剧毒物质,对人体各系统、脏器都有毒性作用。浙江、福建、广东3个省是我国沿海重要的水产品生产及进出口贸易地区,通过对上述3个省水产品中镉污染安全现状进行评估分析,总结其检测与去除方法,提出了如何防范水产品镉污染问题的对策。
1重金属镉对人体的危害
镉是剧毒元素,对人体产生的危害十分巨大,急性镉中毒通常经10~20 min后,即可发生恶心呕吐腹痛腹泻等症状,严重者伴有眩晕大汗虚脱上肢感觉迟钝,甚至出现抽搐休克。
慢性镉中毒可以通过食物水和空气而进入人体内蓄积下来。吸入含镉气体可致呼吸道症状,经口摄入镉可致肝肾症状。长期食用遭到镉污染的食品,可能导致体内积聚过量的镉而损坏肾小管功能,造成体内蛋白质从尿中流失,久而久之形成软骨症和自发性骨折。长期饮用含镉离子的水,镉离子就会沉积在骨骼中,阻止钙离子的吸收,导致人体钙离子大量流失,引起骨质疏松、骨折、骨痛、骨骼病变。动物试验和人群的流行病学调查中发现,镉还可使温血动物和人的染色体发生畸变。镉的致畸作用和致癌作用(主要致前列腺癌),也经动物试验得到证实,但尚未得到人群流行病学调查材料的证实。摄入硫酸镉20 mg就可以造成死亡。
2水产品中重金属镉污染现状
我国各海域江河普遍受到不同程度的重金属污染,其中浙江、广东、福建海域底质的污染率高达80.1%[1],而且已经影响到水体的质量。我国水产品产地主要分布于东、南沿海,水产品产地集中程度高,且多数集中在海洋大省。下面就将从浙江、福建、广东3个省,分别简述其区域内水产品中重金属污染情况并按行业标准NY5073-2001无公害食品水产品中有毒有害物质限量规定:镉含量(以Cd计)软体动物≤1.0 mg/kg,甲壳类≤0.5 mg/kg,鱼类≤0.1 mg/kg,按GB2762-2005中鱼类镉的限量为0.1 mg/kg,按GB2733-2005中规定,鱼类镉的限量≤0.1 mg/kg进行评估。
2.1浙江省水产品中重金属镉污染现状
张永志等[2]对浙江省主要城市市场中的水产品重金属含量进行调查研究,所取样的水产品品种为:鳊鱼、大黄鱼、冻虾仁、南美白对虾、河蟹、黑鱼、黄鳝、鲫鱼、甲鱼、青蟹、梭子蟹、沼虾,按GB/T 5009.45-1996水产品卫生标准的分析方法的要求进行样品的消解,重金属镉采用石墨炉原子吸收仪测定,结果镉含量较高的种类为:梭子蟹、青蟹、河蟹、大黄鱼、冻虾仁等,其中梭子蟹超过了行业标准NY5073-2001的限量要求。
2.2福建省水产品中重金属镉污染现状
陆秋艳等[3]对福建省水产品中镉蓄积量进行检测,在莆田、泉州、厦门、连江等 9个地区的集贸市场及养殖场随机抽取一定数量的水产品,将所采集的样品分为:甲壳类、鱼类、贝类和软体类4类。所采集的水产品中,鱼类取背部肌肉,虾类取虾仁,蟹类及贝类取可食部分,样品消化采用微波消解法,重金属 镉的分析采用 Agilent 7500电感耦合等离子体质谱仪测定,按国家农产品安全质量无公害水产品安全要求标准、食品中污染物限量标准及农业部无公害水产品中有毒有害物质限量标准进行评估,结果甲壳类和贝类的超标率分别为16.70%和24.55%,鱼类和软体类符合标准,未超标。
2.3广东省水产品中重金属镉污染现状
王许诺等[4]对广东沿海贝类4种重金属含量分析和评价,在广东沿海的柘林湾、深澳白沙湾、长沙湾、大湾4个贝类养殖海域进行采样,样品采集后现场用海水冲洗干净,若壳上有附着物,用硬毛刷去除,然后切开闭壳肌清除体内杂物,用有机塑料板取出所有软组织和体液,冰冻保存带回实验室。按《食品中镉的测定方法》(GB/T 5009.15-2003),采用日立2000原子吸收分光光度计进行分析,调查结果的镉以《中华人民共和国农业行业标准无公害食品:水产品中有毒有害物质限量》[5]衡量,调查样品都符合要求。
牛显春等[6]对水东港及其近岸海域食用水产品重金属污染进行评价,在茂名水东港口养殖区布设4个点进行采样,所采的样分别为甲壳类、鱼类和软体类3个大类。结果与国家农业行业标准NY5051-2001《无公害食品:产品有毒有害物质限量标准》中“无公害食品水产品中有毒有害物质限量”(简称“限量标准”)进行对比,其比值(即质量指数)>1的,视为超标。结果水东港及其近岸海水中海洋生物体内重金属的含量均低于海洋生物污染评价标准。
黄长江等[7]对湛江港海域海产品中重金属残留进行评价,在南三岛与东海岛之间海域向鱼排养殖区及潮间带赶海渔民购得新鲜活体墨吉对虾(Penaeus merguiensis)、口虾蛄(Oratosquilla oratoria)、杂色蛤(Venerupisvariegata)、长蛸(Octopus variabilis)、美国红鱼(Sciaenops ocellatus)、红笛鲷(Lutjanussanguineus)和尖吻鲈(Lates calcarrifer)等。样品甲壳类、双壳类、头足类和鱼类等共7个品种,采用石墨炉-火焰原子吸收分光光度法进行检测分析,调查结果表示湛江港海产品中镉的污染程度加重趋势非常明显。同时,湛江港鱼虾类组织内镉含量也明显高于国内其他海域,其污染形势比较严重,其中口虾蛄肌肉镉含量已接近严重污染水平。
3水产品中镉的检测与去除方法
水产品中镉的检测严格按照国家标准《食品中镉的测定》(GB/T5009.16-2003)执行。水产养殖中为降低重金属的污染,生产出无公害水产品,养殖户应挑选符合《农产品安全质量无公害水产品产地环境要求》(GB/T18407.4-2001)的场地建设养殖场。建场时,必须预留10%~15%面积的池塘作为水质净化储水池。若检测到进入储水池的水体受重金属污染,应及时进行处理,经处理的池水才能通过渠(管)道放入养殖池塘。处理方法如下。
3.1药物处理
采用EDTA对水体进行处理。此种方法对水体中重金属的消除较彻底,但成本较大,一般多用于鱼苗的孵化育种和科研中。
3.2生物吸附
有些水生生物对重金属具有吸收和蓄积的作用。如刚毛藻对含汞废水的忍耐度较大,并可吸附蓄积去除水中的汞。因此,可利用这些生物净化水体。
3.3淤泥吸附
混浊的淤泥能吸附水体中大量的重金属,淤泥沉淀后可降低水中的重金属含量。其处理方法有以下3种:一是用水底增氧机。其管道都安装在塘底,可泛起塘底表面的淤泥,消除水底中的有害氨氮和硫化物,增加水中的含氧量,降低水中的重金属含量。二是出鱼后降低鱼塘的水位至60~80 cm,把增氧机全开,可泛盖塘底表面的淤泥,然后立刻进水,这样利用浊水中淤泥的吸附作用可降低水中重金属的含量。三是用黄泥开浆全池泼洒,用黄泥375~600 kg/hm2,同样利用其吸附作用以降低水中重金属的含量。
4水产品镉污染问题的对策
要降低水产养殖中的重金属污染,最好的办法是从根源上着手,减少重金属等污染物排放,为渔业生产提供一个健康的大气环境、水环境。近几年来,水产品质量安全问题得到了人们空前的重视,各级渔业行业主管部门采取了一系列措施来提高水产品质量,取得了一定的效果。目前的措施主要针对渔药、饲料等投入品,而对重金属污染没有引起足够的重视,采取的有力措施也少。
4.1防止渔业水域污染,从源头上保证水产品质量安全
积极治理工业“三废”,消除其对渔业水域的有毒化学物质污染,有关工矿企业要积极改革工艺。受污染的水不能作为养殖用水,渔场周围3 km范围禁止建设严重污染企业[8]。减少重金属镉超标对人体的危害,大力治理水污染,从源头上减少江、河、湖泊中重金属镉的含量。
4.2加大对水产养殖的用药管理和专项整治
建立水产品安全追溯制度,加强对剧毒农药生产、使用的管理,积极研制高效、低毒、低残留农药新品种,以减少水产品中的重金属镉的残留量。积极开展水产品重金属镉的污染和残留的检测工作,严格执行我国食品卫生标准中重金属镉限量的规定,对不符合规定的企业或经销商坚决予以关闭和取缔。
4.3全面调查养殖区域重金属镉污染情况,做好养殖区域布局规划与调整
定期监测江河水质,建立预警制度,及时向全社会监测结果,以指导养殖生产。支持研究与推广养殖新模式,大力发展可持续渔业即绿色水产品,以应对水产养殖中重金属镉的污染。
4.4健全水产品质量安全的监管体系
各部门应明确分工、协同共管,渔业监管部门应发挥监管的主体作用,积极主动地与食品药品监督、卫生、工商行政、检验检疫等部门加强沟通、相互配合,从而形成监管合力,保证水产品安全。
5参考文献
[1] 周怀东,彭文启.水环境与水环境修复[M].北京:化学工业出版社,2005.
[2] 张永志,王钢军.浙江省主要城市市场中的水产品重金属含量调查研究[J].广东微量元素科学,2004(6):56-59.
[3] 陆秋艳,吕华东,邱秀玉,等.福建省水产品中铅镉铬蓄积量检测[J].调查研究与分析,2009(1):1.
[4] 王许诺,王增焕,林钦,等.广东沿海贝类 4种重金属含量分析和评价[J].南方水产,2008,4(6):83-87.
[5] 中华人民共和国农业部.NY5073-2006无公害食品 水产品中有毒有害物质限量[S].北京:农业出版社,2006.
[6] 牛显春,周建敏,熊德琴,等.水东港及其近岸海域食用水产品重金属污染及无公害评价[J].广西科学,2007,14(3):299-302.
【关键词】重金属;植物修复;土壤修复
前言
韶关市是重要的“有色金属之乡”,土壤重金属本底值浓度明显较高,根据2007年对韶关市的土壤抽样调查结果[1],韶关市土壤中重金属的超标率为22.77%,8种主要重金属元素(Pb、Cd、As、Cr、Hg、Cu、Zn和Ni)均有不同程度超标,其中超标最严重的是Cd和As。加上韶关市的采矿、冶炼等有色金属行业发达,造成严重的工业重金属污染。大宝山区域就是典型的矿山重金属污染重点区域,重金属污染带来的环境影响和社会反响较大。
1.目的
本研究结合大宝山区域矿山土壤的特点,选择多个耐重金属/超富集能力的树种,确保和推广更为环保和高效的土壤修复工艺和方法,完成对土壤重金属污染修复的本土化试点示范研究。主要目的是研究植物修复重金属污染土壤的最优化工艺方法,并推广工程经验,同时,也为矿山修复植物的资源化利用进行前期探索研究。
2.方法选择
进行土壤重金属污染防治的工艺技术方案包括生物法、化学法和物理法。
(1)物理修复:通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤—植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤,而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。具有彻底、稳定的优点,但实施工程量大、投资费用高,破坏土体结构,引起土壤肥力下降,并且还要对换出的污土进行堆放或处理。
(2)化学修复:化学修复就是向土壤投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。化学修复是在土壤原位上进行的,简单易行。但并不是一种永久的修复措施,因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态,金属元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物。
(3)生物修复:包括植物修复和微生物修复,以植物修复为主。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。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。研究表明,通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用,可以净化土壤或水体中的污染物,达到净化环境的目的,因而植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。
从成本、处理效果和生态环境效益等角度综合考虑,植物修复法具有成本投入少、收效快、环境效益大、能改善土壤结构、无二次污染等优点,是最优的土壤修复方法。同时,考虑到植物修复的缺点,本研究拟采用“植物修复为主,化学修复和物理修复为辅”的工艺方法。
3.修复措施和内容
主要措施包括土地平整、化学修复、物理修复、植物修复以及日常管理和监测等内容[2]。
①土地平整是将高低不平的地面通过移土和覆土填平;②化学修复是在进行土地平整时,要及时往污染土壤中投加化学修复剂(石灰),以中和土壤酸性,固化部分重金属;③物理修复措施主要是客土,由于矿区原为铜尾矿库遗址,为保证植物生长需要,在进行土地平整时,须进行客土覆土作业,工程实际覆土达1.5m以上,保证了植物根部与原矿区污染土壤的有效隔离;④植物修复:通过种植麻疯树[3]、东南景天[4]等超富集植物[5]和当地常见树种,采取乔灌草混交模式密植,对原荒地实现全面绿化。主要植物种植量如表1所示。⑤日常维护和保养:主要是对植物进行给水、防虫、施肥和病枯死细苗的补种,工期为1年。
表1 植物修复措施工程量
草树种 苗木 株距×行距(m) 种苗量(株/hm2或kg/hm2)
年龄 种类
麻疯树 1年 实生苗 5.0×2.5 800株/hm2
桉树、双荚槐 1年 实生苗 1.5×5 800-1300株/hm2
东南景天 扦插 2m株距 500株/km
狗牙根 撒播 50kg/hm2
蜈蚣草 撒种 0.2×0.2 800 kg/hm2
4.修复效果
通过开展一系列的修复治理工作,试验区域取得良好的效果。如表2所示,通过开展土壤修复试点示范研究,水土流失得到治愈,绿化率明显提高,固定了土壤中的重金属,大幅削减重金属外排量,矿区由原来的不毛之地变成“生态绿洲”。
表2 重金属污染土壤修复前后对照一览表
类别 修复前 修复后
土壤pH值 4.7~7.1不等,最低达到2.0 可稳定维持中性水平(5.5~7.0)
绿化和景观建设 土地,没有植被覆盖 除混凝土工程以外,其它土地全部植物种草,覆盖率至少达到85%以上(目标值65%),人工景观和自然景观相互搭配,风景宜人
重金属排放 随水土流失进入河水,污染下游生态环境 重金属通过富集和固定,排放量锐减,每年减少水土流失带来的重金属削减量为Cu0.967kg/a、Pb 0.084kg/a、Zn 2.592kg/a和Cr 0.028kg/a
土地使用状况 水土流失,寸草不生,土地荒漠化,土地功能极低 土壤得到改良,植被茂盛,土地功能较高,提高了后续的可开发利用水平
说明:重金属减排量是根据《广东省大宝山区域土壤修复项目前期工程(2010~2011)的竣工验收报告》的数据按治理面积类比得出的,数据仅供参考。
5.结论
(1)以“植物修复为主,化学修复和物理修复为辅”的工艺方法对矿区酸性土壤的修复切实可行,可在矿区土壤修复工程中推广应用;(2)成功选取了适应南方矿区环境生长的植物修复物种(东南景天和麻疯树);(3)该修复方法提高了矿区绿化率,减少了重金属排放量,并改善了土壤结构。
参考文献
关键词:重金属;泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus);SOD;浓度
中图分类号:S949;X503.225文献标识码:A文章编号:0439-8114(2011)13-2710-03
Effects of Cu2+ and Hg2+ on Superoxide Dismutase Acticity in
Misgurnus anguillicaudatus
YANG Hong-chao,WU Yan-li
(Department of Life Science, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000, Henan, China)
Abstract: The effects of Cu2+ and Hg2+ on activity of superoxide dismutase(SOD) were detected in liver and kidney of Misgurnus anguillicaudatus; and the differences of SOD activity between liver and kidney were compared. M. anguillicaudatus was exposed to different concentration solutions with Cu2+(1.00, 1.50, 2.00, 2.50, 3.00 mg/L)or Hg2+(0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25 mg/L) under laboratory conditions; and the tissue SOD activity was detected after 24, 48, and 72 hours. It was found that the SOD activity showed similar tendency when exposed to Cu2+ or Hg2+ in liver or kidney. SOD activity was induced when exposed to the low concentration of heavy metals, while suppressed in high concentration of heavy metals. The inhibition effect of high concentration was more and more severe with the prolongation of time.
Key words: heavy metal; Misgurnus anguillicaudatus; SOD; concentration
近年来,由于工业的发展,大量含重金属的废水被直接或间接排入江河湖泊,水环境污染日益严重[1],铜和汞是水环境中常见的重金属污染物,在有机体中有累积作用,并具有器官和组织毒性[2,3]。超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)是机体防御过氧化损伤系统的关键酶之一,其活性变化在一定程度上可反映污染物对生物体的影响,是一类敏感的分子生态毒理学指标[4,5]。
泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)属鲤形目(Cypriniformes)鳅科(Cobitidae)花鳅亚科(Cobitinae),是我国常见的经济鱼类。以泥鳅为对象,研究在不同质量浓度的Hg2+、Cu2+影响下,不同暴露时间其肝脏和肾脏组织SOD活性的变化,从而了解重金属离子对水生动物SOD的影响及其产生的生化毒害作用,以期为进一步探讨重金属污染对水生动物的毒害机理积累科学资料,为淡水鱼的养殖生产提供理论依据。
1材料与方法
1.1供试材料
实验所用泥鳅为购自河南省商丘310农贸市场的泥鳅成体,平均体长15 cm,平均质量25 g。
1.2实验方法
1.2.1饲养条件购买的泥鳅在实验室水缸中先暂养7 d,所用水为曝气48 h的自来水,pH值7.2~7.4,水温16 ℃以上,暂养期间泥鳅活动正常,无病,死亡率小于5%。实验前1 d停止喂食,选择身体健康、反应敏捷、大小基本一致的泥鳅用于实验。
1.2.2染毒采用静水法对泥鳅进行染毒[6]。在预实验的基础上,分别设置0.05、0.10、0.15、0.20和0.25 mg/L 5个Hg2+质量浓度,1.00、1.50、2.00、2.50和3.00 mg/L 5个Cu2+质量浓度。将泥鳅随机分为10个染毒实验组,每组30尾,分别暴露在以上10种溶液中。饲养容器为20 L的玻璃缸,每24 h更换1次相同质量浓度的实验液,实验期间水体其他环境与驯养环境相同,不投饵,随时清除死泥鳅和排泄物。实验设置1个空白对照组,不添加Hg2+、Cu2+。
1.2.3酶样的制备分别于染毒后24、48和72 h采样,每次每组随机取泥鳅5尾,解剖后取出肝、肾脏置研钵内,称取质量,然后加入预冷的0.05 mol/L的磷酸缓冲液(pH值7.8),用组织研磨器磨成匀浆,定容到1 mL刻度离心管中,于4 ℃、3 000 r/min离心10 min,上清液即为SOD酶粗提液,分别测定各上清液体积并记录。
1.2.4SOD活性的测定采用抑制NBT光化还原的方法[7]测定SOD活性。
1.3数据处理
实验数据采用平均数±标准差(n=3)表示,进行单因素方差分析(ANOVA),各实验组与对照组之间的两两比较采用最小显著差数法(LSD法),P<0.05时为差异显著,P<0.01时为差异极显著。
2结果与分析
对照组实验结果表明:在不添加Hg2+、Cu2+的情况下,泥鳅的SOD活性分别为肝脏(463.68±19.60) U/(g・h),肾脏(1 684.39±53.50)U/(g・h),且暴露后24、48和72 h SOD活性没有显著差异。
2.1Cu2+对泥鳅肝脏和肾脏SOD活性的影响
由图1可见,处理24 h,1.00~2.00 mg/L染毒组泥鳅肝脏SOD活性被诱导,其中1.00 mg/L染毒组肝脏SOD活性升高极显著(P<0.01),2.00 mg/L染毒组肝脏SOD活性稍有增高(P>0.05);而2.50和3.00 mg/L染毒组肝脏SOD活性则均被抑制。处理48 h,1.00和1.50 mg/L染毒组SOD活性仍高于对照组,但已呈下降趋势;而2.50和3.00 mg/L染毒组SOD活性下降则达到极显著水平(P<0.01)。处理72 h,1.00 mg/L染毒组SOD活性与对照组无显著差异,其他染毒组SOD活性均显著或极显著降低(P<0.05或P<0.01)。可见低浓度的Cu2+在一定时间内对泥鳅肝脏SOD活性具有显著或极显著的诱导作用(P<0.05或P<0.01),但随着处理时间的延长,泥鳅肝脏SOD活性由被诱导逐渐变为被抑制;高浓度的Cu2+抑制泥鳅肝脏SOD活性,且处理时间越长,抑制越明显。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
处理时间为24 h时,1.00 mg/L染毒组泥鳅肾脏SOD活性略高于对照组,其余4个处理浓度SOD活性均显著或极显著低于对照组(P<0.05或P<0.01);处理48 h后,各染毒组肾脏SOD活性均极显著低于对照组(P<0.01)。可见,Cu2+浓度对泥鳅肾脏SOD活性没有明显的诱导作用,处理时间越长,SOD活性越低。
2.2Hg2+对泥鳅肝脏和肾脏SOD活性的影响
由图2可见,处理24 h,0.05 mg/L染毒组泥鳅肝脏SOD活性被诱导,但升高不显著(P>0.05);而0.10~0.25 mg/L染毒组肝脏SOD活性则均被抑制,其中0.20和0.25 mg/L染毒组SOD活性被抑制达到极显著水平(P<0.01)。处理48 h,0.05 mg/L染毒组泥鳅肝脏SOD活性仍略高于对照组,但已呈下降趋势;0.10~0.25 mg/L染毒组肝脏SOD活性均低于对照组,且0.15~0.25 mg/L 3个染毒组SOD活性显著或极显著低于对照(P<0.05或P<0.01)。处理72 h,各染毒组SOD活性均被抑制(P<0.01)。总的来说,低浓度Hg2+在短时间内对泥鳅肝脏SOD活性具有一定诱导作用;高浓度的Hg2+抑制泥鳅肝脏SOD活性,且处理时间越长,抑制越明显。
处理24 h,0.05 mg/L染毒组泥鳅肾脏SOD活性略高于对照组(P>0.05),其余4个处理浓度SOD活性均低于对照组,且0.15~0.25 mg/L 3个染毒组活性降低达到极显著水平(P<0.01)。处理48 h和72 h,0.10~0.25 mg/L 4个染毒组肾脏SOD活性均极显著低于对照组(P<0.01),且均呈下降趋势。综上,Hg2+对泥鳅肾脏SOD活性没有明显的诱导作用;高浓度的Hg2+抑制泥鳅肾脏SOD活性,且处理时间越长,抑制越明显。
3讨论
SOD广泛存在于生物体内,对生物体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用,其功能是将O2ˉ歧化为H2O2和O2,是生物体防御内、外环境中超氧离子对生物体侵害的重要酶,能够很灵敏地反映外界对生物体的损伤,SOD清除O2ˉ的能力与SOD的含量和相对活性有关。研究表明,在其耐性限度内,随着重金属离子浓度的增加,SOD活性会被诱导;当超过它的耐性阈值时,SOD的活性通常会受到抑制[8-10]。
本实验表明,泥鳅肝脏、肾脏SOD活性随重金属离子质量浓度和时间的变化表现出明显的时间和剂量效应。当Cu2+质量浓度低于2.00 mg/L或Hg2+的质量浓度低于0.10 mg/L时,泥鳅肝脏SOD活性被诱导;当Cu2+的质量浓度低于1.00 mg/L或Hg2+质量浓度低于0.05 mg/L时,肾脏SOD活性被诱导。肝脏或肾脏SOD活性在高于以上质量浓度的染毒组中则受到抑制,抑制作用随着染毒时间的延长和浓度的增高而增强。低浓度的Cu2+、Hg2+胁迫时,SOD活性出现一定的“毒物兴奋效应”[11],泥鳅体内产生过量的O2ˉ,诱导泥鳅SOD活性提高;但当处理浓度过大,时间过长时,泥鳅体内产生大量的O2ˉ,超过泥鳅体的SOD清除能力,就会对组织细胞造成损伤,影响泥鳅的正常生理活动,使SOD活性降低和丧失,甚至导致细胞死亡。
比较Hg2+和Cu2+对泥鳅不同组织的SOD活性的影响,在相同的处理时间,Hg2+对同种组织SOD活性的抑制作用强于Cu2+,由此可初步判断,Hg2+的毒性比Cu2+的毒性大。但重金属对鱼类的毒性还受水环境中许多物理、化学以及生物因素的影响,包括pH、无机阴离子、水的硬度、其他金属离子、络合物等[12,13],如水的硬度可以降低某些重金属的毒性;而在弱酸性条件下(pH值5~6),某些重金属的毒性会增强[14]。在人工培养液或天然水体中,重金属的形态和数量都不是单一或固定不变的,重金属间还可能存在协同作用或拮抗作用。此外,不同的鱼类对金属离子的毒性反应程度可能有变化,在鱼生长的不同阶段和不同季节,SOD的活性也会不一样,也不能排除鱼类本身体内含有多种重金属对实验结果造成的影响。
在各处理条件下,肝脏和肾脏SOD活性对重金属离子敏感性存在一定的差异,表现在低浓度的Cu2+(1.00 mg/L)和Hg2+(0.05 mg/L)胁迫下肝脏的SOD活性被诱导程度大于肾脏,这表明,泥鳅肝脏中SOD活性的敏感性高于肾脏。这可能是由于肾脏和肝脏的生理功能不同所致,肝脏是鱼体的主要解毒器官,能将进入体内的毒物在肝脏内氧化、还原或水解,将毒物转化成为无毒或低毒易溶的代谢物排出体外,该过程中会产生大量的O2ˉ,因而肝脏中SOD的活性较高[15];而肾脏几乎没有解毒功能,因此其SOD的敏感性要低得多。
参考文献:
[1] COLBORN T,VOM SAAL F S,SOTO A M. Developmental effects of endocrine-disrupting chemicals in wildlife and humans[J]. Environ Health Per spect,1993,101(5):378-384.
[2] 贾秀英. 四种重金属对泥鳅幼鱼呼吸强度的影响[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版),2001,27(5):556-558.
[3] 朱毅,张瑞涛. 砷、铜、苯酚对鲤鱼(Cyprinus carpio Linn.)的联合毒性研究[J].应用与环境生物学报,2001,7(3):262-266.
[4] ZENG Y W,SHEN S Q,LI Z C,et a1. Ecogeographic and genetic diversity based on morphological characters of indigenous rice(Oryza sativa L.) in Yunnan, China[J]. Genetic Resources and Crop Evolution,2003,50(6):567-577.
[5] 徐立红,张甬元,陈宜瑜. 分子生态毒理学研究进展及其在水环境保护中的意义[J]. 水生生物学报,1995,9(2):171-185.
[6] 周永欣,章宗涉. 水生生物毒性试验方法[M]. 北京:农业出版社,1989.75-156.
[7] STEWART R R C, BEWLEY J D. Lipid peroxidation associated with accelerated aging of soybean axes[J]. Plant Physiology,1980,65(2):245-248.
[8] 赵元凤,吕景才,宋晓阳,等. 镉污染对鲢鱼超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的影响[J]. 农业生物技术学报, 2002,10(3): 267-271.
[9] 焦传珍. 铈对镉染毒泥鳅肝胰脏中超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性的影响[J]. 水产学报,2009,28(12):786-788.
[10] 李伟民,尹大强,胡双庆,等. 氯代硝基苯胺对鲫鱼(Carassius auratus)血清抗氧化酶的影响[J]. 环境科学学报, 2002, 22(2):236-240.
[11] STEBBING A R D. Hormesis――the stimulation of growth by low levels of inhibitors[J]. The Science of the Total Environment, 1982,22(3):213-234.
[12] 刘欣梅,项黎新,邵健忠, 等. 重金属诱导细胞凋亡的分子机制[J]. 细胞生物学杂志,2004,26(3):235-240.
[13] 刘学忠,郑志高,王捍东, 等. 金属硫蛋白生物学功能研究进展[J]. 畜牧兽医杂志,2004,23(2):19-21.
[14] 曹剑辉,马广智,方展强. 镉对草鱼鳃和肝组织超氧化物歧化酶的影响[J]. 水利渔业,2004,24(1):9-11.
[15] 赵红霞,周萌,詹勇,等. 重金属对水生动物毒性的研究进展[J]. 中国兽医杂志,2004,40(4):39-41.
关键词:化工企业;土壤;重金属;污染;研究
中图分类号:X833
文献标识码:A文章编号:16749944(2017)12011802
1引言
工业企业的废水、废气排放对周边环境质量均有不同程度影响,但相较于人们感官比较强烈的空气和水体污染,土壤环境状况往往受关注程度不够。重金属由于在土壤中不能被微生物分解,因而会在土壤中不断积累,影响土壤性质,甚至可以转化为毒性更大的烷基化合物,被植物和其他生物吸收、富集,进而通过食物链在人、畜体内蓄积,直接影响植物、动物甚至人类健康[1]。同时,由于其污染状况不易察觉,其危害效果潜伏期较长,发现时往往已经造成较大程度的危害。
重金属物质作为人们日常生产生活中的重要物资原材料,其应用范围非常广泛,从被开采、加工到作为原辅材料用于各种工业生产活动中,涉及众多行业类别[2]。相应的,其以多种化合物形式伴随生产过程中产生的废水、废气排放到外环境中,并经由大气沉降和土壤吸附等过程进入到土壤环境中[3]。化工行业作为东北老工业基地的重要支柱产业之一,其周边土壤的重金属污染情况,一定程度上反应了该地区的总体污染水平。因此,以辽宁某地化工企业为具体研究对象,分析其周边土壤中重金属含量及其污染状况,有助于对化工企业的重金属排放及控制提供参考。
2研究方法
在辽宁某地选取两个具有代表性的化工企业A及B,在每个企业周边分别布设5~7个监测点位,采集0~20 cm表层土壤,进行样品制备后,分析其中Cd、Hg、As、Pb、Cr等5项主要重金属物质的含量。
2.1点位布设
在被选取企业周边800 m范围内,按照区域面积和周边耕地等农用地分布情况,布设5~7个监测点位。为了剔除本地区土壤中重金属本底值的影响,在企业主导上风向场界2000 m以外布设1个对照监测点位。
2.2采样方法及样品制备
点位布设完成后,在每个监测点位采集0~20 cm表层土壤,每份土壤样品采样量2 kg。样品采集后,经过风干、粗磨、分样、细磨等程序制备成干样,以备消解等进一步处理及上机分析。
2.3样品前处理及分析
土壤干样制备完成后,需要根据分析重金属成分不同,采用不同的前处理方法及分析方法。为了使获得的分析数据具有更好的可靠性,5种重金属物质的分析均采用现有国标方法。各项重金属物质的前处理及分析方法见表1。
2.4评价方法
分别采用土壤单项污染指数法和综合污染指数法对企业周边的土壤重金傥廴咀纯鼋行分析,并按照《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)二级标准对其污染状况进行评价。土壤综合污染指数因其具有形式简单、易懂、易学、易操作等特点,成为目前评价土壤重金属污染的优选方法。[4]各评价指标及标准见表2。相关计算公式如下:
土壤单项污染指数=土壤污染物实测值污染物质量标准,
土壤综合污染指数=(平均单项污染指数)2+(最大单项污染指数)22。
3分析及评价结果
分别对A企业及B企业周边土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr等5项主要重金属含量状况进行采样分析,发现各项重金属在土壤中的含量有一定差异,含量均值范围为0.09~85.1 mg/kg,跨度较大(表3)。其中Cd、Hg两项重金属含量较低,Pb、Cr两项重金属含量较高。各项重金属含量均不同程度的高于对照点,表明上述化工企业的生产经营活动对周边土壤环境质量均造成了一定影响。
分别对比分析A、B两企业土壤中的重金属含量,A企业的Cd、Hg、As三项重金属含量要明显高于B企业;而B企业Pb、Cr两项重金属的含量均略高于A企业,但其对照点的土壤中的Pb、Cr含量要明显高于A企业。
查看A、B两企业的土地利用使用情况发现,B企业所在地原为污水灌溉区。马祥爱等的研究表明,长期的污水灌溉会导致土壤中的Pb、Cr的含量有所增加[5]。卢桂兰等的研究也表明,农业生产中的污水灌溉、化肥、农药等不合理使用,也可显著影响到土壤重金属的存在形式和含量。[6]因此综合B企业周边土壤尤其是对照点土壤中Pb、Cr两项重金属含量显著偏高的情况,以及原属污水灌溉区的土地使用类型,推测B企业周边土壤的重金属污染状况与其原土地利用类型有较大关系。
按照土壤综合污染指数对各企业的重金属污染情况进行计算,并参照《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)进行评价。结果表明,A企业周边土壤环境质量状况为轻度污染,其主要污染物为Cd;B企业周边土壤环境质量状况为清洁,虽然也有重金属累积,但其污染状况明显要好于A企业。可见企业的污染物排放状况对周边土壤的污染贡献,要高于其原始土地利用情形对其的影响,在对已受污染影响的土地进行修复再利用的同时,应该更加关注后续利用过程中污染物的产生及排放。
2017年6月绿色科技第12期
邢树威:辽宁某地化工企业土壤重金属污染状况研究
环境与安全
4结论
对辽宁中部某地A、B两个企业周边土壤中的重金属含量进行监测分析,结果表明:①化工类企业,其废水、废气排放以及固体废物等的堆积,经过长期积累,会对周边土壤质量造成一定影响;②重金属由于其难降解、转化的特性,其累积效应明显;②除企业本身的污染物质排放外,其所在地的原土地利用情况,对其土壤中重金属物质的含量也有一定影响。
建议各级环保部门应加强对化工企业等重点排污单位的监管,督促企业合理、守法经营,按照相关法律法规要求,保证其废水、废气稳定达标排放,固体废物得到有效处理处置,并进一步开展企业自行监测及信息公开,重点对周边环境的影响情况进行监测,接受公众和社会的监督。同时,由于污水灌溉对土壤的污染状况[7],政府管理部门应更多关注原有污水灌溉区土地利用类型的变更及后续修复、使用,进一步降低土壤污染风险。
⒖嘉南祝
[1]
周建军, 周桔, 冯仁国. 我国土壤重金属污染现状及治理战略[J]. 中国科学院院刊,2014(3):315~320+350+272.
[2]郑喜|,鲁安怀,高翔,等. 土壤中重金属污染现状与防治方法[J]. 土壤与环境,2002(11):79.
[3]宁西翠, 王艺桦. 重金属对土壤污染以及修复[J]. 中国化工贸易,2011(11):108.
[4]郭笑笑, 刘丛强, 朱兆洲,等. 土壤重金属污染评价方法[J]. 生态学杂志, 2011,30(5):889.
[5]马祥爱,秦俊梅,冯两蕊. 长期污水灌溉条件下土壤重金属形态及生物活性的研究[J]. 中国农学通报,2010(22):318~322.
[6]卢桂兰, 韩梅, 李发生. 北京市通州污灌区土壤环境质量监测和蔬菜重金属污染状况研究[J]. 中国环境监测,2005,21(5):54~62.
[7]杨小波, 吴庆书. 城市生态学[M]. 北京:科学出版社,2008:124~129.
Study on Heavy Metal Pollution of Chemical Enterprises Soil in Liaoning
Xing Shuwei
(Liaoning Province Environmental Monitoring &Experiment Center, Shenyang 110161, China)
我国福建省西部某农村十几年间新生儿竟是清一色的“千金”;无独有偶,英国威尔士北部的戴姆韦恩村庄也是一个令人焦虑不安的“女儿国”。四川成都的一名16岁少女,一觉醒来惊奇地发现枕头上堆满了头发,即便是头上的秀发,用手一摸也一缕缕地掉落;而这种现象也曾出现在贵州省兴仁县的一个小山村里,不同的是,那里的脱发是全村范围的……
这种种令人百思不得其解的现象,其罪魁祸首就是――“水污染”。
水环境令人担忧
水是重要的环境要素之一,也是人体的重要组成成分。成年人体内含水量约占体重的65%,每人每日生理需水量约2~3升。人体的一切生理活动,如体温调节、营养输送、废物排泄等都需要水的参与来完成。然而,目前水污染日趋严重,每年上百亿吨的生活、工业废水排入江河湖泊,使水体遭受极度污染,从而对人体健康也造成极大危害,严重威胁着人类的生存。世界卫生组织调查指出,人类疾病80%与水污染有关,据统计,50%儿童的死亡是由饮用被污染的水造成的;12亿人因饮用被污染的水而患上多种疾病。
1984年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》中为“水污染”下了明确的定义,即水体因某种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象称为水污染。
水污染通常可分为三大类,即生物性、物理性和化学性污染。生物性污染物包括细菌、病毒和寄生虫;物理性污染物包括悬浮物、热污染和放射性污染;化学性污染物包括有机和无机化合物。可怕的重金属和不可降解物质
这其中,以重金属和一些不可降解的有机化合物为主要污染物,通过饮水或食物链进入人体,对人体健康的影响可谓十分巨大,后果也是非常严重的,对这些物质的过量摄入,都会引起急性或慢性中毒。
重金属对水体的污染,会导致人类对这些有毒元素中毒,比如:铅进入人体会引起贫血,神经错乱等,目前铅污染已被世界卫生组织视为环境污染中人类健康的头号威胁,铅污染还会影响人类的生殖能力、和神经系统,并且,铅污染对儿童的危害更为严重,因为儿童对铅的吸收能力要比成人高5倍。除了铅以外,钡、氟也可对人体造成危害。
难以降解的有机污染物对水的污染包括了:有机磷农药会造成神经中毒;有机氯农药会在脂肪中蓄积,对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能等均造成危害;氰化物也是剧毒物质,进入血液后,与细胞的色素氧化酶结合,使呼吸中断,造成呼吸衰竭而窒息死亡。
除此之外,还有甲基汞中毒、多氯联苯中毒、镉中毒、铬中毒、砷中毒等,这些急性中毒和慢性中毒都是水污染对人体健康危害的主要方面,而且受此危害的人群并不是少数。诸如前面提到的“女儿国”事件的这种性别异常的现象,就是源于饮用水中镉含量的严重超标。镉不但对生殖系统产生危害,还能引起肾脏障碍,导致软骨症,使人浑身剧烈疼痛,大家所熟知的世界公害之一“骨痛病”的元凶也是镉。镉这种重金属,是人体非必需元素,在正常环境状态下,不会影响人体健康,它对人体健康的危害主要是由于水中的镉经过了生物富集,进入人类的食物链而引起的中毒。镉对肾、肺、肝、、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性,已被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危及人体健康的有毒物质。由镉所造成的水污染已经威胁人类的正常生活和繁衍,决不可等闲视之。
而令人疑惑的“脱发事件”经有关部门的多方努力,事情终于水落石出。原来是水遭到了重金属“铊”污染。铊是一种稀有金属元素,铊和铊的氧化物都有毒,能使人的中枢神经系统、肠胃系统及肾脏等部位发生病交,“脱发”就是慢性铊中毒的一种表现。
加拿大欧斯峡角湾小渔村的渔民们曾目睹过鲸集体搁浅,为什么这些可爱的生命要选择“自杀”呢?原来,除了噪声污染,更多的证据表明有机锡是此“自杀事件”的元凶。有机锡对海洋生物的损害过程主要是由于航海公司为解决海洋生物寄生于船底这一问题而在船底涂上了含有三丁基锡的有机锡涂料,因此在航行过程中,就有相当量值的有机锡溶入海水中。而鲸和海豚这类特别喜欢在轮船驶过的路线上出没、嬉戏的海洋生物受到毒害的机会也就随之增多。有机锡涂料的毒性主要表现为损害神经细胞和内脏,使动物的方向感丧失。鲸和海豚都有集体行动的习性,追随头领,如果有一条因中毒而冲上海滩,其他的也会盲目尾随,后果不堪设想。有机锡化合物对海洋环境有很大的破坏作用,必须要严格控制其使用和生产。
另外,六价铬也有很大毒性,能引起皮肤溃疡,有致癌作用;饮用含砷的水,会发生急性或慢性中毒,砷使许多酶受到抑制或失去活性,造成机体代谢障碍,皮肤角质化,引发皮肤癌;镍、铍、苯、胺、苯并(a)芘和其他的卤代烃污染水体后,可以在悬浮物、底泥和水生生物体内蓄积,长期饮用含有这类物质的水或食用体内蓄积有这类物质的生物就可能诱发癌症。
更加潜在的危害
水体遭受污染后,常可引起水的感官性状恶化,如某些污染物在一般浓度下,对人的健康虽无直接危害,但可使水发生异臭、异味、异色,呈现泡沫和油膜等,妨碍水体的正常利用。比如铜、锌、镍等物质在一定浓度下能抑制微生物的生长和繁殖,从而影响水中有机物的分解和氧化,使水体的天然自净能力受到抑制,影响水体的卫生状况。