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中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)15-0247-01
重金属是指比重在4.0以上(大概60种)或比重在5.0以上(45种)的元素,而对于农田土壤中重金属污染,主要是指具有生物毒性且对农作物易造成污染的铅、镉、铜、锌、镍、铬等重金属[1-5]。一般情况下,重金属是以环境可适的浓度广泛分布于自然界中。但随着社会的发展以及人类活动的加剧,包括对采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等活动的日益增多,造成铅、汞、镉、钴等生物毒性显著的重金属元素及其化合物进入大气、水、土壤中,随着时间的推移,在生物体中存留、积累和迁移,从而引起更严重的污染问题,对环境造成不可逆的危害[6-9]。
1 农作物污染来源
1.1 农业生产活动中农药及化肥的使用
农药及化肥的使用保证了农作物的产量,但与此同时也带来了环境污染的负面效果。其中由于农田长期、广泛地使用农药,已异化了害虫、草的耐药性,进而促使农药的药量不断加大,造成恶性循环,对环境、农作物以及人类都造成了更深层次的伤害。与此同时,为了追求更高的农作物产量,大量并且更加频繁地使用化肥,造成了重金属在农作物体内的富集,使得重金属含量不断攀升。如汞主要来自含汞的废水和不恰当的灌溉,镉、铅污染主要来自农用塑料薄膜中的热稳定剂等,铜、锌污染主要来源于有机肥、化肥和农药的使用。马耀华等人通过对上海地区菜园土的研究发现:经过一个种植期的施肥后,农作物体内的镉含量从0.10 mg/kg攀升至0.32 mg/kg。
1.2 工业污染
工业污染对于农作物的危害形式则体现在2个方面:一是工业、矿业废水以及弃渣的排放。工业污水和工业弃渣是重金属的重要载体。尤其是对于一些金属冶炼厂等高污染企业,废渣、废水中的重金属含量极高,若未经处理就随意堆放或直接混入土壤则会对生态环境造成非常大的危害。二是工矿企业排放的烟尘上吸附着大量的重金属,导致重金属以气溶胶的形式进入大气,经过大气的降水等形式的干湿沉降进入到土壤中去,从而对农作物造成污染。因此,在农业土壤中,工矿企业周围的土壤中重金属含量一般会较其他地区高很多,因而污染也严重很多。
1.3 大气污染
李其林等人通过研究表明:铅、镉、汞、砷与大气污染有直接的关系。如铅可来源于汽车含铅汽油燃烧后排放的尾气、轮胎中添加的锌以及发动机及车体零部件中的铜经过磨损后进入环境中等。Viard et al发现造成公路两侧表层土壤和植物发生重金属污染的主要途径是机动车释放的重金属微粒在近路侧发生沉降。Garcia et al通过对公路两侧土壤和植物中铅、镉、锌、铜等含量的测定,认为道路两侧重金属污染的主要来源是机动车,并提出在公路长期运营前提下路侧土壤会发生显著的重金属累积等观点。Nabul et al通过研究认定高速公路两侧土壤和叶菜类蔬菜中存在重金属累积和污染。刘廷良等研究发现,路两旁的土壤中锌的重要来源即为汽车轮胎添加剂中的锌。目前,我国城市化进程迅速推进,机动车等交通工具数量激增,因此其排放至大气中的污染物质也日益增加,从而导致重金属在道路附近的农业土壤中累积。生物毒性显著的重金属元素如铅、镉等,随着公路运营过程而长期存在,对人体健康安全存在着潜在影响。
2 重金属对农作物的危害机理
土壤酶是土壤中一种生物化学反应的生物催化剂。在多数情况下,土壤酶是以复合体的形式吸附在土壤胶体颗粒表面,只有部分会溶解于土壤的溶液中。在土壤中的各种生物化学反应过程都有土壤酶参加,如动植物残体和微生物残体的分解过程,腐殖质的分解及其合成有机化合物的水解与转化过程,还有某些无机化合物的还原、氧化反应等等。土壤酶的活性能够反映出某一种土壤在特定状况下生物化学过程的相对强度。因此,测定相应酶的活性,可以间接了解某种物质在土壤中的转化情况。
依据相关研究可知,土壤酶活性的大小与重金属的污染程度存在一定的相关性。土壤中的许多酶大部分是由微生物分泌的,并且它们和微生物共同参与土壤中物质与能量的循环。Kandeler et al通过对土壤中13种酶的研究发现,与土壤中碳循环有关的酶受到重金属的抑制较小,而与土壤氮、磷、硫循环有关的酶受到重金属抑制作用比较明显。同时,Kuperman et al的研究成果指出:随着重金属浓度的增加,几乎所有的土壤酶活性明显降低了10~50倍。生物酶一般为蛋白质,而重金属可与蛋白质发生络合反应,使得蛋白质变性沉淀,因而酶也就失去活性。有研究者将在金属冶炼厂及化工厂等高污染企业附近的受到重金属污染的土壤与未被污染的土壤相比,土壤中脱氢酶、蛋白酶、碱性磷酸酶及硫酸酯酶的活性均受到了明显的抑制。
3 重金属对农作物危害的表现形式
对于重金属元素含量超标的地区则会引起植物生理功能的紊乱、营养不均衡,最终使植物枯萎甚至死亡。此外,汞、砷能够有效地减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氮元素的供应。重金属在农田土壤系统中的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点,不容易被人所发现,这样会使危害更加严重,农田重金属污染不仅会使土壤中的肥力下降,导致农作物的产量和质量减少,而且会通过食物链最终危害人类的健康。重金属还会对生殖障碍造成影响,影响胚胎的正常发育,威胁儿童和成人的身体健康等。
4 应对措施
4.1 化学方法
治理重金属污染的化学方法可归纳为2种。一是土壤解毒剂的研发与应用。土壤解毒剂是一种以凝灰岩为主要材料的合成硅,它除含有钙和硅这2种元素之外,还含有少量的铁、锰、镁及钾等,可对土壤中残留的农药进行无害化处理,同时农药在分解后的产物又能促进细菌的繁殖,对被重金属污染的土壤起到一个轻度进化的作用。二是柠檬酸的研制。美国能源部下属的Brookhaven National Laboratory的科学家发明了一种柠檬酸。该种酸能够有效地从土壤和垃圾中分离出生物毒性显著的重金属污染物,并随之将其转变成为有具有可利用价值的物质。该种新方法几乎可以清除土壤和垃圾中所有的具有显著生物毒性的重金属镉、铅、锌、铜以及放射性物质比如铀、铂、钻、艳、锶等。经过该种柠檬酸的处理后,土壤中具显著生物毒性的重金属可大大减少。
4.2 生物技术
利用生物方法净化土壤这一农作物的生长载体中的复合污染,在现如今对于土壤污染防治与修复,生物修复技术得到广泛的推崇。日本往原公司研制出利用生物技术迅速净化土壤复合污染的技木,即在污染的土壤中混入肥料和微量的无害酸,从而使受到污染而失去活性的土壤恢复固有的呼吸作用。然后通过迅速消耗土壤中的氧而形成强烈的还原效应,达到治理污染修复农作物生长环境的目的。
5 参考文献
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【关键词】农业 土壤重金属污染 治理措施
引言:污染问题是各国经济发展中都要面临的难题。近些年,随着我国工业化进程的加快,使得土壤重金属污染日益加剧,许多耕地因重金属污染受到破坏,这使得我国耕地面积大幅度减少。想要使农作物正常生长就要保障土壤正常状态,土壤影响着农产品质量,若土壤受到重金属污染,不仅农产品会受到污染,这些被污染的农产品更会影响人们身体健康,土壤重金属污染治理具有重要意义。
一、重金属污染的概念
重金属是指比重大于5的金属,重金属在人体中累积达到一定程度,会造成慢性中毒。对环境造成污染的重金属包括:汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。重金属不能被生物降解,被重金属污染的食物进入人体后,重金属在体内沉淀,便很难排除体外,还会与体内蛋白质及酶发生强烈作用,使之失去活性,重金属对人体危害非常大[1]。铬会造成四肢麻木,精神异常;锡进入身体凝结成块后,甚至会致人死亡;钒会对人的内脏造成破坏。采矿、废弃排放、工业排放、污水排放等会造成重金属污染,导致环境质量恶化。日本就曾经因汞污染引发水俣病,造成许多婴儿中枢神经造成破坏。近些年,随着我国工业化进程的不断加快,重金属污染问题日益严重,已开始严重影响人们身体健康,全国各地都因重金属污染出现了癌症村,我国必须对重金属污染提高重视。
二、土壤重金属污染
我国经济发展中面临着严重的重金属污染,其中土壤重金属污染尤为突出,几乎全国各地多处耕地存在重金属污染问题,土壤重金属污染已成为“公害”[2]。目前我国土壤重金属污染主要污染物有:汞、镉、铅、铬、砷等生物毒性重金属元素,以及有毒元素锌、铜、镍等。这些主要重金属污染元素多来自:农药、废水、污泥和大气沉降等方面。如,砷就经常被作为除草剂、杀虫剂等农药,大量农药使用后便很容易造成砷污染;汞则来自含汞废水。汞、砷都能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氮素供应。土壤中镉含量超标时,作物叶绿素结构将受到破坏,吸收水、阳光的能力大幅度下降,农作物生长、发育、产量、品质都将受到影响。土壤中铅超标时,植物光合能力、氧化能力、代谢强度都将被降低,作物成活率会大大被降低。重金属有着移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解等特性。农作物生长在被污染的土壤中被人类食用,这些重金属将直接作用于人体,在身体里沉淀。如,镉污染土壤环境中的作物被人类食用后,将引发高血压、肾功能失调、心脑血管等疾病。汞则会沉入肝脏,破坏神经系统和大脑[3]。土壤重金属污染已严重威胁了人类生存与发展,加强土壤重金属土壤治理势在必行。
三、土壤重金属污染治理措施
通过前文分析,不难看出土壤重金属污染的危害性,土壤重金属污染已成为了制约我国农业发展的主要原因。我国必须提高对土壤重金属污染的重视,加强治理,采用相应治理措施。下面通过几点来土壤重金属治理措施:
(一)化学治理措施
化学治理措施见效快,简单易行,操作简单,效果明显,但若操作不当极有可能造成化学污染。化学治理措施是通过向土壤中投入化学改良剂的方式,来达到降低土壤中重金属含量的目的。不同化学改良剂,效果有所不同,针对污染情况也不同。其原理是将重金属吸附、氧化还原。常用化学改良剂有:磷酸盐、硅酸盐、碳酸钙、沸石等。在实施中为了避免对土壤造成二次污染,一定要控制好改良剂用量。
(二)生物治理措施
生物治理措施易于操作,效果好,且不会造成二次污染,这种方式是通过生物削弱、净化土壤,来降低土壤重金属含量。例如,利用自然界原有植物或人工培育植物,通过植物吸收方式解决重金属污染。目前已经发现能够吸收重金属的植物多达七百余种。这些重金属元素被植物吸收后,将被转化为气态物质,挥发到空气中;除植物外,微生物也能够降低土壤重金属含量,改善土壤微环境。微生物治理技术主要是应用:动胶菌、蓝细菌、藻菌、原菌、硫酸菌等,通过胞外聚合物与重金属离子结合成络合物,达到降低重金属含量和重金属毒性的目的。
(三)农业治理措施
农业治理指的是通过改变耕作管理制度的方式,降低土壤重金属污染。该措施实施中要因地制宜,科学结合当地农业发展实际情况。农业治理措施主要有:控制土壤水分调节土壤氧化还原电位,降低重金属污染。另外,还可通过肥料选择和控制的方式,减少化肥应用,增施有机肥,降低化肥对土壤造成的重金属污染。此外,种作物选择时应选择具有抗污染的植物,避免重金属进入食物链。镉污染土壤环境中可种芝麻,实践证明种植五年芝麻后,土壤镉含量降低百分之三十四左右,不同植物对改善不同污染有着很好的效果,做好作物选择至关重要。
四、结束语
农业是国家经济发展建设的基础,而农业的基础是土壤,离开土壤农业发展无从谈起。土壤重金属污染现如今已严重影响到了农业发展,威胁到了人们身体健康,加强土壤重金属治理势在必行。
参考文献:
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(一)重金属污染的形成机制。重金属污染的形成机制,可以从产生因素、来源途径、产生主体和产生时间等方面来分析。(1)产生因素:包括自然因素和人为因素。重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布,个别地区如喀斯特地区因石漠化导致重金属释放而造成自然环境中重金属污染;重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中,由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多,造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中,人为引起严重的重金属污染。(2)产生途径:主要来源工业污染、交通污染和生活垃圾污染。工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境,在人和动物、植物中富集,从而对环境和人的健康造成很大的危害;交通污染主要是汽车尾气的排放;生活污染主要是一些生活垃圾的污染,废旧电池、破碎的照明灯、没有用完的化妆品、上彩釉的碗碟等。(3)产生主体:首先,许多地方政府大力发展经济,盲目追求GDP的高速增长。因此,对于涉重金属污染的企业,不少地方政府往往采取非常宽松的投资政策,对涉重金属企业项目考察不严格、监管力度松散,发生了多起重金属污染事故。据报道,某地由于土壤重金属污染严重,曾经在2007年大规模整治铅酸蓄电池生产企业,但被整治企业却接到了山西、河南、湖南、广西等地的邀请,将污染企业成功的转移,也为后来各地的重金属污染事故埋下了伏笔。其次,企业是造成重金属污染的主要来源者。湘江流域涉重金属企业总计1635家,湘江重金属污染与地方产业结构直接相关。大部分大、中型企业,尤其是有色金属和稀有金属矿藏的开采、冶炼企业在湘江流域齐聚。虽然湖南省在全国率先扛起重金属污染治理示范大旗。尽管旷日持久的“排毒”战已持续20多年,然而,专家的定性仍为“积重难返”。再者,日常生活中,民众的不恰当处理废旧电池等造成的重金属污染也是组成部分。(4)产生时间:历史的沉淀与现实的积累。重金属污染的形成不是一朝一夕的,既有历史的沉淀,以各种化学状态或化学形态存在的重金属,在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移,造成危害。如随废水排出的重金属,即使浓度小,也可在藻类和底泥中积累,被鱼和贝的体表吸附,产生食物链浓缩,从而造成公害。根据湖南省环保厅历年对湘江水质监测数据,湘江总体水质在自上世纪90年代呈恶化趋势,总体污染特征是以有机污染为主的重金属、微生物复合污染,其中重金属污染特征尤为突出。也有现代工业的三废排放、农业化肥的过度使用和人们生活垃圾无序处理而形成的污染,而且,经济越发达,重金属污染的现象愈发严重。
(二)重金属污染的主要特点。(1)来源复杂。重金属污染来源于自然界,来源于工业、农业、人们的生活,来源于城市和乡村。(2)主体多元化。人为造成重金属污染的主体众多,有政府、企业、公民。而且受害主体不特定化。(3)时间长,隐蔽性强。由于历史的积累以及对重金属污染防治的忽视,重金属污染的时期长,其造成的危害不会马上体现处理,不易为人们所重视。(4)影响深,危害大。“重金属污染的危害主要体现在两个方面:一是对环境的污染;二是对人体的伤害。”在环境污染方面,重金属污染与其他有机化合物的污染不同,不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化,使有害性降低或解除。而重金属很难在环境中降解。在开采、冶炼、加工及商业制造活动中排放的重金属污染物进入大气、水,造成大气污染和水污染,最终,大部分重金属停留在土壤和河流底泥中。当环境变化时,底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成水污染。在对人体的伤害方面,重金属通过大气、水、食物链进入人体,在人体内和蛋白质及各种酶发生作用,使它们失去活性,并在人体的某些器官中富集,如果超过人体所能耐受的限度,会造成人体急性或慢性中毒,具有致癌、致畸及致突变作用,对人体会造成很大的危害。(5)综合治理任务艰巨。重金属污染防治涉及多个部门、多个地区、甚至多个省份的协调与综合治理。湘江流域涉重金属的防治就涉及株洲、衡阳、郴州、湘潭、娄底5个市。需要发改、财政、国土、环保、工信、卫生、安全、科技等多部门的合力与协调。
二、重金属污染的形成机制对构建司法保护机制的主要影响
我们所说的重金属污染指的就是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。从重金属污染形成机制和特点来探析其法律机制的主要问题,能更好的对症下药。
(一)来源的多样性突显我国重金属污染防治法律制度不完善。重金属污染存在于水体、大气和土壤等。对于重金属污染的防治,我国的《水污染防治法》、《固体废物污染环境防治法》、《土地管理法》、《危险化学品安全管理条例》等立法中均有涉及,但没有形成系统的重金属产过程中污染防治制度体系。原则性立法过多、可操作性差、基本法律制度没有建立起来。(二)主体的多元化导致责任机制不健全。政府的监督责任不健全甚至缺乏;污染企业的法律责任追究机制不健全;民众环保意识不足,法律救济途径存在缺陷。(三)治理的长期性与复杂性彰显出法律规定顾此失彼,不全面。我国重金属污染防治注重工业排放的治理,对农业和生活垃圾污染缺乏应有的关注。我国环境污染防治法注重工业生重金属的排放控制,忽视生活活动中重金属的污染物的排放,也忽视对生活环境中重金属污染物的监测、评价与管理。④而随着科学技术的高速发展,很多重金属应用到日常消费产品及农业用品中。由于这些含有重金属产品的使用日益广泛,回收困难且没有建立完整回收、处理系统,加上消费者对重金属的存在及其危害缺乏了解而容易轻视,易导致含有重金属产品在使用、丢弃、冲洗处理、掩埋中,扩散了重金属污染的范围,加重了污染的程度。(四)影响的深远与严重的危害性考量着国家司法的综合执行力。我国环境法学专家蔡守秋教授指出:“我国现行的污染防治法都存在一个最大的弊端:没有有效的执行手段和责任追究机制。”污染者因为处罚力度不够大,于是污染事件时常发生。但问题的关键是法律法规的责任追究机制不健全、处罚力度不够大。这已经成了解决土壤重金属污染问题的一大顽疾。(五)综合治理的艰巨性使得实践操作中综合治理与协调机制缺乏可操作性。整治重金属污染是一项长期、复杂、艰巨的任务,影响包括重金属污染防治在内的环境保护任务的实现,一是缺乏对政府及其有关部门环境保护责任及其监督的法律规定,环境管理体制有待改革和完善。二是需要加强环境信息公开、公民环境知情权的保障、公众参与环境决策和公众监督机制。三是一些重要的环境管理制度尚需建立和完善,一些环境制度可操作性不强,存在污染防治责任不明确、违法成本低、环境健康损害救济难、环境公益损害救济难等问题。
三、构建我国重金属污染防治法律机制的对策
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铅是文献记载最多的毒性重金属,其污染可直接影响人类健康,而儿童尤其对铅污染敏感。镉的毒性较大,被镉污染的空气和食物对人体危害严重,被人体吸收后可积存于肝或肾脏造成危害,尤以对肾脏损害最为明显。人们对一些化工产品如油漆中的铅污染风险已有比较清楚的了解和认识,但随着工业化和城镇化的发展,铅、镉等重金属污染可以从大气、水、土壤和农产品等多个渠道进入到食物链中,为人类健康带来潜在的危害。
小麦生产重金属污染源
小麦是重要的粮食作物,中国小麦常年播种面积在2400 万公顷左右,总产量1亿公斤左右,小麦的生产与国家粮食和食品安全及人民健康息息相关。从总体情况来看,中国小麦生产受到重金属污染的比例非常小,仅在局部地区检测到铅、镉等重金属超标的现象。但有越来越多的研究表明,小麦铅、镉等重金属污染已经呈现出范围逐渐扩大、并逐年加重的趋势,必须引起足够的重视。
中国小麦生产重金属污染的来源主要有以下几个方面:1.大气和土壤污染。工业排放是中国重金属污染的主要来源(Cheng,2003)。在工业发达的地区镉、铅等重金属污染要远远高于偏远的乡村。煤、油等能源的燃烧、汽车尾气排放和垃圾废弃物的焚化使重金属污染排放到大气中,并逐渐沉降到土壤中,在大中型城市周围的农田受到了日益增多的重金属污染威胁。此外,许多研究表明,公路两侧的农田均受到不同程度的重金属污染,而以高速公路两侧250米范围内铅污染最为严重。小麦是中国北方的主要作物,生长周期长(每年的10月至翌年的6月),城市周边和公路两侧的小麦极易通过叶片吸收空气中的铅等重金属,在小麦的叶片、茎杆、根系和籽粒中积累。对江苏省典型区地震带农田土壤和小麦中重金属的污染研究表明小麦籽粒中铅、铬、汞样品超标率分别为100%、58.97%、33.33%(陈京都等,2012)。对工业比较发达的太湖流域小麦样品检测发现铅、镍、镉平均含量分别超标52. 6 倍、43. 8 倍、37. 7 倍(杨彦等,2013)。重金属污染小麦可能以大气降尘为主,中国农业科学院农产品加工研究所的研究显示,大气降尘和耕层土壤对小麦籽粒铅质量比的贡献率分别为90%~99%和1%~10%(赵多勇等,2012)。
2.污水灌溉。矿业、镀锌、染织业、油漆和轮胎业是重金属污染的主要来源。在中国许多地区有利用处理后的工业污水灌溉的传统,尤其是水资源缺乏的地区。同时,随着城市化的进程,城市或生活污水经处理后也可作为农业水资源。通常情况下采用污水灌溉的土壤中汞、铅、锌等重金属超标可达到50-300%,种植在污水灌溉土壤中的小麦等农作物都会不同程度地受到重金属的污染。对新乡市污灌区土壤和小麦籽粒中重金属污染检测表明,小麦籽粒中Cd、Ni、Cr 和Zn 含量分别是国家食品卫生标准的25.5、12.98、6.12 和1.32 倍(朱桂芬等,2009)。对河南焦作市矿区矿井水排放对小麦籽粒中重金属污染的检测结果表明,铅、镉等达到重度污染水平(马守臣等,2012)。而河南开封市污水灌溉区小麦籽粒受铅污染最严重,镉、铬、砷污染次之(周振民,2013)。
3.有机肥中重金属污染。集约化养殖业发展产生了大量畜禽粪便,是中国农村主要面源污染之一。畜禽粪便作为有机肥施用是治理畜禽粪便污染、提高农田肥力的主要途径。但在畜禽养殖过程中大量施用微量元素添加剂,而这些重金属元素在畜禽体内的消化吸收利用率极低,大部分随畜禽粪便排出体外,造成区域性的重金属污染。城市污泥、畜禽粪便作为有机肥的施用可导致农产品中重金属含量超标,通过生物链传递,最终会影响人体健康。城市污泥中以镉、铅等重金属的污染为主,鸡粪和猪粪农用区小麦Cr、Ni、Pb 均有不同程度的超标,牛粪农用区污染较轻(叶必雄等,2012)。
4.生产、加工、储运过程污染。目前在小麦的收获、晾晒、加工、储存、运输和销售过程中均大量使用机械化作业,小麦籽粒所接触的机械、管道、容器以及因工艺需要加入的添加剂都可能使小麦受到铅等重金属污染。麦收时节,在农村的公路上经常可以见到晾晒的小麦,过往车辆的尾气和沥青中的重金属可导致小麦的二次重金属污染。
重金属污染防治对策
首先,加强监管,控制排放。冬小麦是华北地区主要的粮食作物,也是主要的灌溉耗水作物,由于目前各污水处理厂的处理效果和利用能力不尽相同,部分厂、矿违规排放,造成许多环境污染事件。有关部门必须加强管理,大力推进实施清洁能源利用,提高污水处理排放标准,提升再生水生产工艺,加大镉、铅等重金属清除的工艺指标要求。
【关键词】:大气颗粒物、重金属污染、来源、控制建议
一般来说,大气颗粒物重金属污染物是很难被降解的,因此,当人体吸入这种污染物时,就会造成人体出现各种功能障碍,严重时甚至会导致人体出现各种疾病。在大气颗粒物重金属污染物中很多元素对于人体都能严重伤害,有的元素甚至具有致癌的能力。我国近年来,经常出现这种污染的情况,并且现在不管是国家、政府还是个人对于大气颗粒物重金属污染物都有一定的认识,但是由于对污染的控制技术还不够,因此,我国目前还没有建立起对大气颗粒物重金属污染进行有效控制的方案体系。[1]因此,本文主要探讨大气颗粒物重金属污染的来源以及相关的控制建议,以期使得我国大气颗粒物重金属污染情况得到有效的控制。
一、大气颗粒物重金属污染的主要来源
我国近年来的大气颗粒物重金属污染情况越来越严重,主要的原因有;首先,重工企业的污染。有研究显示,一些钢铁行业的重金属排放量是很惊人的。另外在钢铁生产的过程中,烧结工艺的使用也会产生大量的重金属污染物,这对于大气颗粒物中的重金属含量是一个很大的影响,并且通过一些钢铁生产企业的重金属排放已经成为了大气颗粒物重金属污染物的主要来源,如图一。而我国是一个钢铁的生产大国,每一年的钢铁生产量已经达到全世界钢铁生产总量的一半以上,并且很多的重工企业都位于一些人口稠密、经济发展的城市周边。因此,由重工企业造成的重金属污染情况已经不容忽视。[2]
其次,城市机动车尾气排放也是重金属污染的重要来源,如图二。一般来说,机动车排放重金属的主要方式有以下几种:机动车辆在行驶过程中所产生的汽车尾气、车辆行驶过程中所造成的扬尘、机动车燃料中所添加的化学物、机动车油中所添加的化学物、轮胎磨损所产生的重金属污染以及机动车的配件磨损之后所造成的重金属排放。这几种方式是机动车排放重金属元素的造成大气颗粒物中重金属污染的主要方式。
另外,除了重工企业以及机动车排放这两种方式之外,还有垃圾秸秆的焚烧、陶瓷水泥行业以及有色金属的冶炼等等。但是就目前来看,对于我国的大气颗粒物重金属污染的治理情况还很不乐观,缺乏对重金属污染进行控制的有效手段。[3]
二、大气颗粒物重金属污染的控制建议
近年来,我国的大气颗粒物重金属污染严重,但是就目前来看,还没有有效的控制措施。下面本文就大气颗粒物重金属污染的控制问题提出一些控制建议,以期达到良好的控制效果,从而减轻我国的大气颗粒物重金属污染的程度。总的来说,控制建议有以下几点:首先,对于我国大气颗粒物重金属污染展开详细的调查监测,对于我国重金属的具体情况以及区域特征都进行详细的收集分析,为更好地治理大气颗粒物重金属污染提供参考依据。其次,对于对大气颗粒物重金属污染源进行详细的摸查,对于一些重化工企业更是要进行重点监测,并且对于机动车尾气及其他方式带来的重金属污染也要进行重点监测。另外,对于大气中的重金属排放量也要进行精确合理的测算,从而使得我国大气颗粒物重金属排放量被详细了解,从而对于我国重金属排放量进行有效的控制。[4]再次,在技术方面,要给予治理重金属污染有力的技术支持,从监测技术到治理技术都要进行积极的开发,使其是和重金属污染治理的需要。第四点,对于大气颗粒物重金属排放量制定一个详细的标准,并且建立健全大气颗粒物重金属污染排放的制度体系,让重金属排放处在一个可控范围之内。最后,积极开展节能减排工作。我国近年来也在积极开展节能减排工作,力图使得我国的环境污染得到改善,并且我国的节能减排工作也取得了一定的成果,但是在节能减排工作开展的过程中,也出现了许多不容忽视的问题,如很多企业把节能减排仅仅当做一句口号,并没有具体去贯彻这个工作。因此,在今后的工作中,要注重对于节能减排工作的落实情况,改变能源的结构,对于大气颗粒物重金属排放进行控制,进而使得我国的重金属污染情况得到切实改善。
结语:
通过对我国重金属污染来源的分析,提出了几条对重金属污染进行控制的建议,以期我国的重金属污染情况可以得到切实改善,减少雾霾等极端恶劣天气的出现,保证人民群众的生命财产安全。
作者简介:姓名:邓皓天、性别:男,民族:汉,出生年月日:94-02-27:籍贯:四川,学历: 本科,研究方向:地球化学
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关键词 土壤;重金属污染;现状;修复技术
中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)09-0229-03
重金属是指比重大于5.0 g/cm3的金属元素,包括Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Hg、As、Fe、Mn、Mo、Co等。通常自然界中重金属元素的背景值很低,其暴露不会对周围环境造成影响。但由于工业生产规模扩大,城镇化迅速发展,在农业生产中,污水灌溉和化肥、农药的使用量加大,导致土壤系统中重金属不断累积,明显高于其背景值,从而恶化了生态环境的质量,并通过食物链直接危害人体健康。据统计,全世界平均每年排放Hg约1.5万t,Cu 340万t,Pb 500万t,Mn 1500万t,Ni 100万t[1]。随着重金属污染问题的日益突出,土壤污染防治工作已在“十一五”期间被提上中国环境保护工作的重要议程,并成为第1个“十二五”国家规划。针对上述情况,笔者结合我国土壤重金属污染的现状,对当前土壤重金属污染的修复技术及其作用机理进行分析,并总结其各自的优势与不足,以期为综合治理土壤重金属污染提供参考依据。
1 我国土壤重金属污染现状
我国面临着相当严峻的土壤重金属污染问题。农业部调查数据显示[2],我国约140万hm2的农业用地采用污水灌溉,受到重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%。据有关资料表明,我国重金属污染的农业土地面积为2 500 hm2左右,导致粮食减产逾1 000万t,并造成1 200万t以上的粮食被重金属污染,将各项经济损失进行合计,至少高于200亿元[3]。污染土地中,严重污染面积占8.4%,中度污染面积占9.7%,轻度污染面积占46.7%。Hg 和Cd 的污染面积最大。如上海农田耕层土壤Hg、Cd含量增加了50%,江西大余县污灌引起的Cd污染面积达5 500 hm2,沈阳张士灌区Cd污染面积达2 533 hm2。我国农田土壤污染除Cd、Hg污染外,Pb、As、Cr和Cu的污染也比较严重。以保定市污水灌区为例,其Zn、Cu、Pb、Cd的检出超标率分别达到100.0%、27.5%、50.0%、87.5%[4]。此外,我国菜地土壤重金属污染也较为严重[5-7]。广州市蔬菜地Pb污染最为普遍,As污染次之;重庆近郊蔬菜基地土壤重金属Hg和Cd出现超标,超标率分别为6.7%和36.7%;珠三角地区近40%菜地重金属污染超标,其中10%属严重超标。近年来,由于工业“三废”、机动车废气和生活垃圾等污染物的排放,我国城市土壤普遍受到不同程度的重金属污染,主要污染元素为Pb、Cd、Hg。且城市土壤中大部分重金属污染含量普遍高于郊区农村土壤,并具有明显的人为富集特点[8]。
2 土壤重金属污染修复技术
2.1 物理修复
物理修复是指通过各种物理过程将污染物从土壤中去除或分离的技术,主要包括土壤淋洗法、工程措施法、电热修复法等。
2.1.1 土壤淋洗法。该方法是应用最多、应用最早、技术最成熟的物理修复方法。采用淋洗液(包括无机溶液清洗剂、复合清洗剂、清水、表面活性剂、有机酸及其盐清洗剂、螯合剂等)对土壤进行淋洗,使固相重金属转化为液相,重金属从土壤中转移到废水,再通过对废水进行回收处理,从而实现土壤的修复。Wasay et al[9]研究发现,EDTA和DTPA能有效地去除土壤中Hg以外的重金属元素,同时也提取出大量土壤营养元素。土壤淋洗法简便、成本低、处理量大、见效快,适用于大面积重度污染土壤治理,尤其是轻质土和砂质土。但这种方法在去除重金属的同时,易造成地下水污染及土壤养分流失。因此,既能提取各种形态重金属又不破坏土壤结构的淋洗液,将为该方法修复重金属污染土壤提供广阔的应用前景。
2.1.2 工程措施法。该方法是较为经典和传统的土壤重金属污染修复方法,包括深耕翻土、换土、客土等。深耕翻土与污土混合,或者通过换土和客土等手段,可以使土壤中重金属的含量有效降低,从而降低其对植物的毒害。不同的方式适宜于不同污染程度的土壤,重污染区的土壤宜使用换土和客土方法改良,而轻度污染的土壤则适宜于采用深耕翻土的方法进行修复。工程措施法的优势在于效果稳定和彻底,但是也存在一定的不足,如费用高、工程量大、易降低土壤肥力和破坏土壤结构,还有换出的污染土壤也存在二次污染的隐患,应妥善处理。据报道,对1 hm2面积的污染土壤进行客土治理,每1 m深土体需耗费高达800万~2 400万美元[10]。因此,工程措施不是一种理想的污染土壤修复方法。
2.1.3 电热修复法。该方法利用高频电压产生电磁波,再通过电磁波作用而产生热能,从而促使土壤中挥发性重金属得以分离,实现土壤的修复和改良。目前,该方法适用于修复受Hg或Se等可挥发性重金属污染的土壤。有研究表明,采用该法可使砂性土、黏土、壤土中Hg含量分别从15 000、900、225 mg/kg降至107、112、115 μg/kg,回收的Hg蒸气纯度达99%[11-12]。这种方法虽然操作简单、技术成熟,但能耗大、操作费用高,也会影响土壤有机质和水分含量,引起土壤肥力下降,同时重金属蒸气回收时易对大气造成二次污染。
2.2 化学修复
化学修复也是一种原位修复技术,即通过向重金属污染土壤中添加改良剂,以调节和改变土壤的理化性质,使重金属发生沉淀、吸附、拮抗、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列化学反应,降低其在土壤中的迁移性和被植物所吸收的可能性,从而达到治理和修复污染土壤的目的。常用的改良剂有石灰性物质[13-15]、磷酸盐化合物[16-17]、硅酸盐化合物[18]、金属及其氧化物[19-20]、黏土矿物[21-23]、有机质[24-26]等,其作用机理见表1。这种方法虽然简单易行,但其不足在于它只是改变了重金属在土壤中的存在形态,却没有把重金属从土壤中真正分离出来,如果土壤环境发生变化,容易造成其再度活化,引起“二次污染”。
2.3 生物修复
生物修复是利用生物(主要是微生物、植物和动物)的新陈代谢作用吸收去除土壤中的重金属或使重金属形态转化,降低毒性,净化土壤。该方法是运用生物技术治理污染土壤的一种新方法,具体包括微生物修复法、植物修复法、动物修复法等。由于该方法效果好、易于操作,日益受到人们的重视,已成为污染土壤修复研究的热点。
2.3.1 微生物修复。该方法是通过微生物进行作用,将土壤中重金属元素进行沉淀、转移、吸收、氧化还原等,从而对污染土壤进行修复。如柠檬酸菌能够与Cd形成CdHPO4沉淀;无色杆菌、假单胞菌能够使亚砷酸盐氧化成砷酸盐,从而降低As的转移和毒性;还有些微生物能够把剧毒的甲基汞降解为毒性小、可挥发的单质Hg[3]。尽管微生物修复引起极大重视,但大多数技术仍局限在科研和实验室水平,很少有实例报道。但随着分子生物学的发展,一些如细菌表面展示技术、噬菌体抗体库技术、酵母表面展示技术等[27],有望在治理土壤重金属污染中发挥重要作用。
2.3.2 植物修复。植物修复广义上是指利用植物提取、吸收、分解、转化、固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称;狭义上是指利用耐性和超富集植物将污染土壤中的重金属浓度降低到可接受的水平。根据其修复过程和机理,植物修复法可分为以下4种:①根部过滤[28],即通过耐性植物根系对重金属的吸收并保持在根部。常用的植物有水生植物、半水生植物以及个别陆生植物,如向日葵、耐盐野草、宽叶香蒲等。该法多应用于修复水体的重金属污染。②植物稳定[29],即利用植物根际的一些特殊物质,使土壤中污染物转化为相对无害物质的方法。常用的植物有印度芥菜、油菜、杨树、苎麻等。该法多应用于治理废弃矿场和重金属污染严重地区。③植物挥发[30],即利用植物吸收土壤中的重金属,并将其转化为可挥发状态,通过植物叶片等部位挥发出去,以降低土壤中重金属的含量。常用的植物有印度芥菜以及湿地上的一些植物。该法多应用于修复污染土壤中含有挥发性的重金属(如Hg、Se等),但易造成大气污染。④植物提取[31],即利用超富集植物从土壤中吸取重金属,并将其转移、贮存到地上部,然后通过收获,从而达到去除污染土壤中重金属的目的。目前,已发现超富集植物有700种以上,且广泛分布于约50科中,并主要集中在十字花科。该法适用面广,对于修复多种重金属污染土壤均有效。
植物修复法成本低,对环境扰动小,能绿化环境,具有良好的社会、经济、环境综合效益,适用于大规模污染土壤的修复,属于真正意义上的绿色修复技术。但该方法也有一定的缺点:一是超富集植物生长缓慢,常受土壤类型、气候、水分、营养等环境条件限制,导致修复污染较严重土壤的周期长;二是修复过程局限在超富集植物根系所能伸展的范围内;三是超富集植物只能积累某一种重金属,而土壤污染大多是重金属的复合污染;四是超富集植物需收割并作为废弃物妥善处置,将对生物多样性存在一定的威胁。
2.3.3 动物修复。动物修复是利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓等)吸收重金属的特性,在一定程度上降低受污染土壤的重金属比例,以达到修复重金属污染土壤的目的。有研究表明[32],蚯蚓在其耐受浓度范围内,对重金属的富集量随着重金属浓度的增加而增加,同时对重金属的选择性受其体内酶的影响。但这种修复方法不足在于低等动物吸收重金属后可能再次释放到土壤中,造成二次污染。
2.4 农业生态修复
农业生态修复是近几年新兴的修复技术,它是通过改变耕作制度、调整作物品种、调控土壤化学环境(包括土壤pH值、水分、氧化还原电位等)、改变土地利用类型、增施有机肥(堆肥、厩肥、植物秸秆等)、控施化肥等措施,以减轻重金属对土壤的危害[33]。我国在这一方面研究较多[34-36],并取得了一定的成效。这种方法具有投资少、无副作用等特点,适用于中轻度污染土壤,但也存在修复周期较长、效果不太显著等不利因素。
3 结语
综上所述,目前重金属污染土壤的修复技术很多,但就单一技术来看,任何一种修复技术都有其局限性,难以达到预期效果,进而无法大力推广。而且土壤重金属污染修复作为一项系统工程,不仅需要土壤学、植物生理学、遗传学、环境工程学、分子生物学等多个学科的共同努力,还需要多种修复技术的综合应用,即将物理修复、化学修复、生物修复科学地结合起来,取长补短,才能达到更好的效果。
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一、国内水体的重金属污染现状
中国水体重金属污染问题十分突出,江河湖库底质的污染率高达80.1%。黄河、淮河、松花江、辽河等十大流域的流域片,重金属超标断面的污染程度均为Ⅴ类;太湖底泥中TCu、TPb、TCd 含量均处于轻度污染水平;黄浦江干流表层沉积物中,Cd超背景值2倍、Pb超1倍;苏州河中,Pb全部超标、Cd为75%超标、Hg为62.5%超标。
城市河流有35.11%的河段出现THg超地表水Ⅲ类水体标准,18.46%的河段TCd超过Ⅲ类水体标准,25%的河段TPb有超标的样本出现。由长江、珠江、黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4万t,对海洋水体的污染危害巨大。在全国近岸海域海水采样的样品中,Pb的超标率达62.9%,最大值超一类海水标准49.0倍。大连湾60%测站沉积物的Cd含量超标,锦州湾部分测站排污口邻近海域沉积物Cd、Pb的含量超过第三类海洋沉积物质量标准。
二、水体中重金属污染的来源
(一)工业污染源排放
据研究,煤、石油中含有Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属,因此,火力发电厂排放的废气和汽车排放的尾气中含有大量的重金属,随烟尘进入大气,其中10%~30%沉降在距排放源十数公里的范围内。据估算,全世界约有1600t/a的Hg通过煤和其他石化燃料的燃烧而排放到大气中。另外,电镀、机械制造业仍是重金属污染的一大来源。
(二)废旧电池的污染
《中国环境报》记者王娅于1999年12月9日报道,1998年中国电池的产量以及消费量高达140亿节,占世界总量的1/3,每年报废的数百亿节废电池绝大部分没有回收,废电池中含有大量的Hg、Cd、Pb、Cr、Ni、Mn等重金属有害物质,泄漏到环境中,造成了极大的污染和危害。1节1号废干电池可使1㎡的土地失去利用价值,1粒纽扣电池可污染600m3的水。
三、水体重金属污染的危害
(一)对水生植物的影响
在水生生态系统及水生食物链中,作为其它浮游动物的食物及氧气来源,藻类占据着重要位置。杨红玉和王焕校报道Cd能破坏某些绿藻的叶绿素,引起光合作用下降,还对斜生栅藻和蛋白核小球藻呼吸作用产生影响,抑制苹果酸脱氢酶活性。重金属对水生植物的毒害作用主要表现在改变运动器的细微结构,抑制光合作用、呼吸作用和酶的活性,使核酸组成发生变化,细胞体积缩小和生长受到抑制等。
(二)对水生动物的影响
重金属进入水体后,将对水生动物的生长发育、生理代谢过程产生一系列的影响。海水重金属离子(Cr6+)含量超过一定浓度便会引起文昌鱼中毒,使其身体渐成弯曲状而死亡。
(三)对人体健康的危害
重金属对人体的危害,一方面通过直接饮用造成重金属中毒而损害人体健康;另一方面,间接污染农产品和水产品,通过食物链对人体健康构成威胁,并造成土壤的二次污染。
重金属能抑制人体化学反应酶的活动,使细胞质中毒,从而伤害神经组织,还可导致直接的组织中毒,损害人体解毒功能的关键器官——肝、肾等组织。
四、水体重金属污染的防治对策
(一)对水体重金属污染的源头控制
一旦水体被污染,将会对整个生态系统产生巨大的影响,并且对污染水体的净化将耗费大量的人力、物力。因此,首先要采取源头控制的对策,预防水体的污染。一方面加强法制建设,依法管理水资源,另一方面查明污染源,对排污总量加以限制,遏制水污染不断恶化的趋势,对采矿点、冶金部门等,更要严格监督、管理和控制,同时改革生产工艺,不用和少用毒性大的重金属,采用合理的工艺流程,科学管理和操作,减少重金属用量和随废水流失量,加强以流域为单元的水资源管理和水源地保护。
(二)对水体重金属污染的修复
1.河流稀释法
稀释是改善受污染河流的有效技术之一,通过稀释,能够降低污染物在河流中的相对浓度,从而降低污染物质在河流中的危害程度。但是,应用这种方法必须要有充足的外来水源,同时还要考虑外来水流量与河流流量比例,判断河流沿岸的生态状态,可以调用的水量以及河流水力负荷允许的变化幅度等。
2.化学混凝、吸附法
许多重金属在水体溶液中主要以阳离子的形态存在,升高水体pH值,能使大多数重金属生成氢氧化物沉淀或其它离子沉淀。因此,向被重金属污染的水体中施加石灰、碳酸钙等物质,均能降低重金属对水体的危害程度。另外,不溶性的淀粉黄酸酯(ISX)与废水中的重金属离子可以形成溶度积很小的粒状沉淀;单宁含量高的农产品残渣,像花生皮和胡桃皮粉,具有从溶液中吸附高含量汞的阳离子能力,梧桐落叶可吸附重金属铜、镍和铬。
3.离子还原、交换法
离子还原法是利用一些容易得到的化学还原剂,将水体中的重金属还原,形成难以污染的化合物,从而降低重金属在水体中的迁移性和生物可利用性,以减轻重金属对水体的污染危害。离子交换法是利用重金属离子交换剂与污染水体中的重金属物质发生交换作用,从水体中把重金属交换出来,达到治理目的。经离子交换处理后,废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上,经再生后又从万方数据离子交换树脂上转移到再生废液中。
土壤污染物大致可分为重金属等化学污染物、物理污染物、生物污染物和放射性污染物。在这几类污染物中,重金属会造成土壤环境质量严重下降。重金属在土壤中累积超过一定数量,就会污染生长于其中的植物,进而影响人类健康,引发严重疾病。但是,由于土壤污染有着不同于其他污染的一些特点,在相当长一段时间内并没有引起足够的重视,我国对于土壤污染的预防和修复也还处于探索和研究的初级阶段,很多防治措施还不能起到有效作用,因此土壤重金属污染有愈演愈烈的趋势。针对土壤重金属的污染问题,我们采访了我国著名环境生态专家、南开大学环境科学与工程学院院长周启星教授。
“隐形杀手” 浮出水面
周启星,主要研究方向包括复合污染生态学、污染环境修复、生态毒理与环境基准等,在环境污染特征、毒理效应、土壤环境基准以及修复等方面进行了大量相关研究,尤其在土壤重金属污染防治与修复研究领域有很深的造诣。
在很多人的印象中,“土壤污染”似乎是个新名词,人们对它是陌生的。其实,这些在土壤中潜伏了多年的“隐形杀手”,正悄无声息地浮出水面,不断产生可怕的危害。一段时间来,各地土壤重金属污染事件频发,才渐渐引起了普通百姓对土壤污染的关注。
在采访中,周启星介绍说,土壤重金属污染来源众多。这些重金属进入土体,被生长在其中的作物吸收和积累,人食用了这些被重金属污染的粮食和蔬菜后,将重金属吸收到体内,健康受到很大危害,出现严重的“污染病”。20世纪60年代,日本发生的“痛痛病”和“水俣病”,就是因为镉和汞对环境的污染所致。目前,我国重金属污染也开始呈现快速上升的趋势,2011年1至8月份短短半年多时间,就出现了11起重金属污染事件,土壤重金属污染问题进入人们的视线,对土壤重金属污染的治理与修复变得刻不容缓。
原本被大家忽视的土壤污染一下集中爆发出来,造成的消极影响直线上升,在之前相当长的一段时间内却似乎并没有太多这方面的报道,这是什么原因呢?从周启星教授介绍的土壤重金属污染的特征中,我们可以找到原因。周启星教授介绍了土壤重金属污染的主要特点:污染的长期积累性、隐蔽性、形成原因的复杂性以及治理的困难性。
土壤重金属污染的积累性,是指土壤重金属污染不像水污染那样因为河道被排入污水就可以马上被发现,也并不像工厂的废气排入空气中后人们即刻就能看到。土壤污染是一个逐渐累积的过程,工农业生产以及城市垃圾等固体废弃物的堆放,使重金属有机会渗入土壤;水和大气中的污染物最终也会进入土壤,对土壤造成次生污染。土壤是“最后的垃圾桶”,积累于土壤中的各种重金属,将会逐渐得以释放,对地下水和植物造成缓慢的污染,最终对人体健康构成威胁。学界有一种形象的说法,将其称为“生物定时炸弹”。所以,重金属的中毒发生,是一个缓慢的过程,到出现问题时,一般都已经产生了比较严重的后果。
周启星教授说:“由于土壤本身就具有净化功能,它的污染及其危害也就具有潜在性,用肉眼是很难观察到的,只有用专业的检测设备才能够检验土壤是否被污染,以及污染的程度究竟有多严重。”土壤重金属污染的隐蔽性,造成土壤污染状况容易被忽视。因此,要到有严重的污染事件出现时人们才会察觉到土壤污染的存在,这也就是为什么最近一段时间内各地的重金属中毒事件频频发生,人们才意识到这一污染的严重性。
因为进入土壤中的重金属在大多数情况下不止一种,所以土壤的重金属污染具有复杂性。周启星教授解释说,土壤的重金属污染除了一些主要的有毒重金属污染之外,还有一种情况,那就是有一些毒性小的重金属,如锡、碘等,它们在有机污染物的交互作用下,毒性会变得比较复杂,对动植物和微生物均会造成更大的危害。
由于上面提到的这些特点,导致土壤重金属污染的治理变成一件棘手的事情,纷繁复杂、千头万绪的原因和污染状况让土壤重金属污染的治理只是停留在初级探索的阶段,很难找到切实有效的方式来进行治理,这也就涉及到了土壤污染治理所面临的极大困难。
防治征程困难重重
当土壤污染的问题不断发生并开始被重视之后,相应的预防、治理和修复也就应该开始进行,并尽量使其提早发挥作用。然而,目前我国土壤重金属污染的预防和治理工作进行得并不是很顺利,原因是多方面的。
周启星教授特别提到了我国土壤环境质量标准制定与修订工作过于落后的现状,对我国土壤重金属污染防治工作产生了严重影响。周启星教授介绍说,目前我国使用的《土壤环境质量标准》是1995年制定的,到现在将近20年都没有进行过修订和补充。在此期间,土壤污染又有很多新情况和新问题出现。由于实施的标准十分陈旧和落后,导致无法解决一些现实新问题。
周启星教授指出,1995年颁布的《土壤环境质量标准》,已经不再对我国土壤重金属污染防治工作产生积极影响。他强调,这一标准中存在的最大问题是,该标准的适用范围只限于农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地以及自然保护区等地的土壤,而关于商业用地和住宅用地,却并没有明确标准,而且标准中所收录的重金属并不全面,很多对人体健康有严重危害的土壤有机污染物并没有被列入其中。该标准明显是在土壤环境管理工作的初级阶段制定的,很多方面都已经不符合现在的要求。因此,该标准在如今的土壤重金属污染的检测和判断中,已经不能发挥应有的作用,这就迫切需要从国家层面上开展环境基准的系统研究,为《土壤环境质量标准》的修订和完善奠定坚实的基础。
周启星教授非常重视土壤环境标准修订和完善这项工作,他认为只有有了严格和符合实际的标准,解决“是不是应该修复?”、“在什么水平上修复?”、“修复之后希望达到怎样的水平?”等一系列问题,土壤重金属污染的检测和修复工作才能顺利开展。但是,他也非常遗憾地提到,目前我们国家很少有人在进行新标准方面的研究和探索。目前,只有他和他的研究团队一起,进行了一些相关的研究工作。
周启星教授还提到,目前污染土壤修复技术有待提高,也是土壤污染防治中一个比较突出的问题。土壤重金属污染的修复技术不够发达,没有有效的修复技术来处理和净化被重金属污染过的土壤,使得对土壤重金属污染的修复还停留在初级阶段。目前普遍使用的污染土壤修复方法主要有两种:物理修复法、化学修复法。其中,物理方法的缺点是费时费工,且成本较高;使用化学修复方法则容易引起其他问题,出现二次污染,因此在使用的时候应该考虑可能会造成的后果,慎重使用。因此,国内很多相关专家都在对有效的污染土壤修复的方式进行探索和研究,目前生物修复技术因为其成本低廉、治理的本位性和永久性等优点,是人们很看好的一种修复技术,但由于研究和开发刚刚起步,在应用上还并不成熟,有待相关专家进行深入的研究。
此外,周启星教授提到的修复资金、实现商业化的体制问题以及管理方面,还存在着诸多问题。因此,土壤重金属污染的预防和修复,是一项任重道远的工作,其中还存在着很多的问题需要探讨和解决。
任重道远前景乐观
周启星教授说,土壤也像人一样,会出现健康问题。土壤的健康出了问题之后,就如人生病之后,需要及时“治疗”,否则继续恶化下去就会出现更严重的问题。据相关统计数据显示,我国土壤目前已经处于亚健康状态,需要及时采取“诊断”和“治疗”措施,来抑制土壤的健康情况继续恶化。
周启星教授说:“我国的土壤污染问题比国外复杂得多,一是我国的人口多,另外在工业方面,国际上一些污染比较严重的企业都将工厂都搬到了我国。在这个大环境下解决土壤污染问题,确实存在比较大的困难。”他认为,在土壤污染的修复方面,应坚持“两手抓”,一手抓机理的研究,一手抓应用推广 ,加强与政府部门的合作来推动实际应用。他提出,应当将物理修复、化学修复、生物修复、综合修复这几种修复方式按照情况选择使用,让污染土壤修复的效果达到最好;另一方面,政府在相关政策的制定和管理上应继续加强。多个方面共同努力,污染土壤的修复才能真正达到理想的效果。
寻求土壤污染的解决之道,应该从问题的根源做起。目前,我国的经济发展还是粗放式的,环保意识仍然淡薄、片面追求经济效益、盲目开发资源、开采方式不当等问题普遍存在,这些做法也都给土壤重金属污染提供了方便的条件。因此,要在土壤重金属防治方面取得真正的成绩,就要在源头上尽量控制重金属污染的产生和扩散,在极易出现重金属污染的相关工厂 ,应当进行相关的宣传,提高大家保护土壤环境的意识,在重金属污染的源头上进行控制和预防,才能达到真正的治理污染的目的。
完善相关的法律法规,也是非常重要的一项措施。有明确的相关规定,是完成土壤污染预防和治理修复非常重要的一步。据了解,目前相关部门正在进行相关法律法规的制定,相信在这些法律法规出台了之后,污染土壤的防治和修复就会有法可循,防治工作就能更加顺利一些。