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关键词:土壤;铅、镉;结果分析
土壤是生态环境的重要组成部分,与人类关系极为密切,是人类赖以生存的主要自然资源。土壤中铅、镉来源包括自然来源和人为来源,前者主要来自岩石矿物中的本底值;后者则由于人口增长,社会发展,大量含铅镉的三废排放以及农药、化肥施用,导致土壤中铅镉含量累积。大量铅、镉进入土壤后,使农作物产量和质量下降,通过食物链最终危害人类健康,因而引起了世界各国的重视。因此,开展农村土壤环境质量普查,了解土壤污染状况,为防止和治理土壤污染提供科学依据。
1 资料与方法
1.1一般资料 按照《四川省2012年~2015年农村环境卫生监测工作方案》的通知要求,每年随机选择泸县的5个镇,每个镇随机选择4个行政村作为监测点,每个监测点采集村中农田土壤1份进行铅、镉检测。4年共监测80份农田土壤。
1.1.1采样方法 每个监测点采集村中农田土壤1份,采样时,采集5~20cm深表层土壤,在1m2范围内按照5点取样法采集土壤混合为一个样品,总量为1000g左右,用密封的食品级塑料袋装回实验室。
1.1.2样品制备 将采集的土壤样品经自然风干,用四分法缩分至约100g,除去土壤中石子和动植物残体等异物,用木棒研压,通过2mm尼龙筛,混匀。用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研磨至通过100目的尼龙筛,混匀后备用[1]。
1.2仪器 瑞士梅特勒AE260万分之一电子天平、上海新仪MDS-2002A微波消解仪、PerkinElmer(美国)PinAAcle900T原子吸收仪[1]。
1.3方法 土样经氢氟酸、硝酸、高氯酸微波消解后按照《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》(GB/T17141-1997)规定的方法检验,同时做土样质控、平行双样和空白实验[1]。
1.4评价标准 引用《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)对检测结果进行土壤环境质量分析。土壤环境质量一级标准:主要适用于国家规定的自然保护区、集中式生活饮用水源地等,土壤清洁,重金属含量低,基本保持自然背景水平;二级标准:主要适用于一般农田、蔬菜地、牧场等,土壤尚清洁,但已受人为活动影响,开始出现重金属积累,有轻度污染,尚未构成危害,是为保障农业生产,维护人体健康的土壤限制值;三级标准:主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的土壤,为保障农林生产和植物正常生长的土壤临界值[2]。土壤环境铅、镉质量标准,见表1。
2 结果
2012年~2015年检测样品80份。铅、镉含量平均值分别为16.3 mg/Kg和0.18 mg/Kg,一级土壤的铅79份占98.7%,镉63份占78.8%;二级土壤的铅1份占1.3%,镉17份占21.2%;无三级土壤。2012年~2015年土壤中铅、镉含量情况按年份统计,见表2。
3 讨论
土壤重金属污染又以铅、镉最为严重。土壤铅污染主要来自燃煤废气、含铅粉尘沉降以及工业用铅共有的"三废"排放等;土壤中的镉主要来自农药化肥施用、污水灌溉、含重金属废弃物的堆积等。土壤重金属不能被微生物降解,又因土壤吸附螯合作用不易随水淋滤而易于积累,长期存在于土壤中,转化为毒性更大的化合物,具有长期危害性。一方面重金属污染使得土壤贫瘠化,破坏耕地,减少庄稼种植收成,直接造成经济损失。另一方面重金属非常容易被植物吸收,通过土壤-作物-食物-人体的食物链富集威胁人类的健康。
检测结果表明:泸县农村土壤环境铅、镉重金属无超标情况,土壤中镉受到轻度污染,说明已经有污染进入,应引起重视,做好调查工作,找出和控制土壤污染源,防止污染物继续进入土壤,切实保护好土壤环境。
泸县是以农业生产为主的农业大县,川南主要的鱼米之乡,保护好土壤环境质量尤为重要。"预防为主,防治结合",加强环境保护意识,控制"三废"排放,合理使用有机肥,提高土壤有机质。依靠科技进步,提倡生态农业,发展高效集约环保型农业,保护好土壤生态环境,实现农业的可持续发展。
参考文献:
一、密云区菜田污染现状
北京市密云区菜田面积达3.7万亩,涉及17个镇、124个村。我们对密云30个蔬菜园区土壤中重金属元素镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、镍(Ni)含量进行测定,并按照国家相关标准对土壤环境质量及潜在生态风险进行评价。结果显示,研究区内镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、镍(Ni)含量平均值分别为0.11、0.06、5.97、24.45、20.79、67.68、83.34、22.18 毫克/千克,均未超出土壤环境质量国家二级标准限值,土壤质量达到了保障农业生产、维护人体健康的安全水平。但与北京市土壤重金属背景值相比,铜(Cu)、铬(Cr)、锌(Zn)元素含量平均值分别为北京环境背景值[镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、镍(Ni)元素背景值0.119、0.08、7.09、18.7、24.6、66.7、57.5、26.8毫克/千克]的1.31、1.01、1.45倍,超出环境背景值的比例分别为66.7%、43.3%、93.3%,甚至有小部分区域达到了中度污染和重度污染水平。若考虑重金属的环境毒性,镉(Cd)和汞(Hg)的潜在风险贡献率[镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、镍(Ni)的潜在生态风险系数分别为27.57、28.93、8.42、6.54、4.23、2.03、1.45、4.14,风险系数越大,潜在风险越高]较高,有小部分区域达到了一般潜在风险级别。总体来说,密云菜园土壤受到一定人类活动影响,重金属有所累积,尤其对铜(Cu)、铬(Cr)、锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)的污染应引起重视。
二、重金属从何而来
土壤中重金属的主要来源为以下五个方面:
1. 污水灌溉
包括城市生活污水、工业废水、石油化工污水等,尤其在我国的北方地区,由于水资源严重短缺,采用工矿业污水灌溉农田的情况十分普遍。
2. 大气沉降
如工厂废气、汽车尾气等,成分复杂且迁移扩散面大,通过自然沉降和降水进入土壤造成污染。
3. 化肥不合理施用
尤其是一些磷肥、钾肥和复合肥,其原料矿石中含有一定量的镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)等重金属,在长时间的传递和富集后,污染问题随即显现出来。
4. 畜禽粪便和有机肥
目前,一些含铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)制剂常作为饲料添加剂在饲料生产中广泛应用,以杀死畜禽体内的寄生虫,促进牲畜生长,这使得畜禽粪便及有机肥中的重金属含量明显增加。
5. 农药
农药中常含有各类重金属元素,如福美砷等含砷农药、醋酸苯汞等有机汞杀菌剂、波尔多液等无机铜素杀菌剂和丙森锌等含锌农药,如施用不当,便会引起污染;此外,还有工业废渣、电子垃圾、地下水等也是土壤重金属污染的重要来源。
密云区的农业生态环境质量普查结果显示,区域内工矿企业污染较少、农药施用量较少、养殖场数量多。土壤重金属污染主要来源为化肥、有机肥的施用和畜禽养殖业的废弃物,尤其是有机肥的投入量过高,在北京郊区各区中仅次于大兴,排名第二;此外,部分农灌水质存在潜在砷(As)、汞(Hg)污染。
三、污染土壤怎样种出安全农产品
在农业生产中,对已受到一定程度污染的土壤,通过有效措施可以大大降低重金属对农作物的毒害。
1. 科学合理施肥
化肥与有机肥配合施用、科学配比、平衡施肥,改变大量、过量施肥的传统习惯,不使用未经无害化处理的有机肥料及不符合相应标准的化肥。
此外,不同化肥品种在重金属含量和化学性质上存在一定差异,对土壤中的重金属数量和有效性可产生不同程度的影响。有研究表明,施用铵态氮肥能降低作物根际土壤pH值,提高作物根际重金属活性,促进作物吸收,而硝态氮肥则相反。因此不同类型化肥的选择供应也可作为控制作物吸收重金属的一种措施。
2. 施用生物有机肥
生物有机肥是指以动植物残体为来源并经无害化处理、腐熟的有机物与特定功能微生物复合而成的肥料,兼具微生物效应和有机肥效应。研究发现生物有机肥可以改变重金属的存在形态且对重金属有很强的吸附性能,从而使重金属无法进入食物链。但对于不同性质的土壤和不同种类的重金属,修复效果也不同,因此要有针对性的选择合适的生物有机肥。
3. 秸秆还田
还田的秸秆在腐熟分解过程中产生的有机酸、糖类及含氮、硫杂环化合物,能与金属氧化物、金属氢氧化物及矿物的金属离子发生络合反应,改变土壤重金属的形态,降低其生物有效性,从而减少其对土壤生物和农作物的毒害。在秸秆腐熟过程中,可施入适量石灰,以减轻有机酸对作物根系的毒害作用。
4. 深耕、深翻
深耕、深翻土壤使聚集在土壤表层的重金属分散到更深的土层,从而降低重金属浓度。深耕深翻还能降低土壤容重、调节土壤含水量、加速土壤有机物腐殖化过程、提高土壤有机质含量。此方法适用于重金属背景值较低或底层重金属浓度较低的土壤。
5. 施用石灰
土壤中的重金属一部分以阳离子形式存在,这部分重金属的迁移性大、生物可利用性高、危害最大。在蔬菜保护地,长期施肥使北方碱性土壤酸化,加入少量石灰性物质,可提高土壤pH值,促进重金属生成碳酸盐、氢氧化物而沉淀,降低土壤中重金属的有效性,从而抑制作物对重金属的吸收。须注意的是,不宜连续大量施用,否则会破坏土壤结构,不利于作物生长。
四、土壤重金属污染如何修复
目前,土壤重金属污染主要采用物理工程措施、化学治理措施、生物修复措施进行治理。
1. 物理工程措施
物理工程措施主要有两种:
①客土、换土法。即在被污染的土壤上覆盖非污染土壤或挖除污染土壤而换上非污染土壤,此方法切实有效,但需花费大量人力财力,只适用于小面积严重污染土壤的治理。
②电动力学法。即在土壤中插入一些电极,把低强度直流电导入土壤以清除污染物,此方法不适于砂性土壤。
2. 化学治理措施
化学治理措施是利用化学提取修复方法,即运用试剂和土壤中的重金属作用,形成溶解性的重金属离子或重金属――试剂络合物,最后从提取液中回收重金属,并循环利用提取液。此方法费用较低,仅适用于砂性土壤等渗透系数大的土壤或轻质土壤的地表污染修复。
3. 生物修复
生物修复主要包括微生物修复和植物修复。
①微生物修复是通过改变重金属存在的氧化还原状态及吸附作用降低重金属的毒性。
关键词:土壤污染;重金属;防治
1 引言
随着我国加入世界贸易组织,经济全球化的迅速发展,含重金属的污染物通过各种途径进入土壤,造成土壤严重污染。土壤重中金属污染不仅对生物的生存有危害,对于人类自身的危害同样十分严重。农村因农药的的大量使用从而导致土壤重金属污染严重,城市则因为工业原因导致土壤重金属污染严重。
而在处理重金属污染方面,目前国内有资质处理重金属污染的公司寥寥无几。由于我国经济的快速发展、工业化的快速发展使得土壤的重金属污染问题越来越严峻,土壤的重金属污染又与人民的生活息息相关,所以我们必须重视土壤重金属污染问题,研究其解决方法。
2 现状
根据我国有关权威相关部门的显示,目前在我国东部发达经济地区为数不多的耕地中,其中有超^七成以上的土地被污染,并且照这个趋势来看,如果不及时采取有效措施,污染的情况还会持续加剧,对地下水资源的质量和人们的身体健康构成严重威胁,影响十分恶劣。
根据国家环境监测中心的调查结果,我国的土壤污染种类多样,从重度金属污染到轻度污染、中度污染、高度污染都有不同程度的涉及,其中尤以重金属污染最为严重,由于重金属近年来在工程使用超标,在严重污染领域已经首当其冲,需要引起人们的高度重视。
镉、砷、汞等有毒重金属所导致的重金属污染比起传统的水污染影响是十分恶劣的,破坏力强,恢复时间久,修复速度慢 在一些重金属超标污染严重的工业区,我国有些城市的大片农田受多种重金属污染,超过十成的的土壤已经基本丧失土地生产力,近十年都无法进行耕种收获。
严峻的问题越来越导致周围环境的恶化和生态的变化,也开始引发人们的思考和行动,早在2005年,我国有关立法机关便通过了对污染的防御和治理的有关条款进行规定,要求企业和公司在生产过程中承担社会责任,减少污染物的排放,为人们的生命健康和生态环境的改善从法律角度提供了理论基础,让企业、公司有法可依。
3 污染来源
从上文的统计结果中我们可以看出,我国的当前主要污染以重金属为主,那么主要是哪些金属构成的呢?它们是怎么来的呢?研究表明,我国目前的重金属污染以镉、铅、铬、铜、锌等为主,其中镉的污染最为严重。而重金属的主要来源是人类的生产生活活动,例如工业污染物的排放、农业用水农药污染以及人类生活污水的排放等。
3.1 铅的来源
铅作为原料应用于蓄电池、电镀、颜料、橡胶、农药、燃料等制造业;铅板制作工艺中排放的酸性废水中铅浓度最高,电镀废液产生的废水铅浓度也很高。
3.2 镉的来源
镉可以为钢、铁等电镀,提供一种抗腐蚀性的保护层,具有吸附性好且镀层均匀光洁等特点,因此工业上90%的镉用于电镀、颜料、塑料稳定剂、合金及电池等行业。
3.3 镍的来源
镍在废水中主要以二价离子存在,主要是硫酸镍、硝酸镍以及与许多无机和有机络合物生成的镍盐。电镀业、采矿、冶金、石油化工、纺织等工业,以及钢铁厂、印刷等行业是含镍废水的工业来源,其中以电镀业为主。
3.4 银的来源
硝酸银是常见银盐中唯一可溶的,废水中含银的主要成分也是硝酸银。硝酸银广泛应用于无线电、化工、机器制造、陶瓷、照相、电镀以及油墨制造等行业硝酸银有着广泛应,电镀业和照相业则是含银废水的主要来源。
4 土壤污染的修复
对于土壤的重金属污染处理方法,目前主要有四大类,即化学方法、工程方法、生物方法以及农业方法。
4.1 化学方法
该方法针对不同的土壤状况,选择合适的化学试剂加入土壤,用以去除土壤中的重金属,降低土壤中重金属的含量。也可抑制污染物质的再次溶出、扩散,从而最终达到降低重金属污染的目的。
4.2 工程方法
该方法是将污染的土壤移除后加入未污染土壤,并且对已污染的土壤进行处理,从而达到修复土壤的目的。可以对已污染土壤通过热处理(将污染土壤加热,使土壤中的挥发性污染物挥发并收集起来进行回收或处理)、淋洗(用淋洗液来淋洗污染的土壤)、电解(使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走)等方式加以处理。该种方法具有效果彻底、稳定等优点,但同时操作方式较为复杂、治理费用高并且易引起土壤肥力降低等缺点。
4.3 生物方法
该方法通过利用某些生物的特殊习惯以及生理功能来适应、改善土壤的重金属污染状况。利用蚯蚓和鼠类吸收土壤中的重金属,利用微生物的生物功能对土壤中的重金属进行吸附、沉淀、氧化、还原,降低土壤中溶解的重金属含量。该种方法实施简便,投资少,对环境极为友好,但是所需时间极长,短期内治理效果十分不理想。
4.4 农业方法
该方法通过因地制宜的改变一些耕作管理制度、在污染土壤上种植不进入食物链的植物来减轻重金属的危害。农村的土壤重金属污染的主要来源是农药的大量使用,因此改进耕种制度便显得极为重要。选择合理有效科学的耕种方式可以很大程度的降低土壤再次被污染程度,辅以生物方法可以解决长期的污染问题,并且对于环境很友好,非常值得提倡。
5 前景
土壤的重金属污染存在治理难、治理时间长的难题,因而如何有效的在不对土壤肥力造成影响的情况处理重金属污染就显得极为重要。而目前的大部分方法都处于实验室试验阶段,并没有合理有效的处理方式,因此研究出一种优秀的土壤重金属污染处理方式极为重要,目前我国土壤重金属污染形势十分严峻,可以说刻不容缓。
通过对以上一些土壤重金属污染修复技术的介绍,可以预测,在今后的重金属污染治理中,生物方法将发挥巨大作用。同时,修复过程不仅仅局限于一种修复方式,而将成为两种或多种修复方式共同作用的情况。因此,在我们了解各种修复方式的实际操作方法及其优缺点后,在应用过程中取长补短,才能更大的发挥其修复能力。并通过一些新的修复思路和方法的探索,为今后的研究指明方向,这还需要植物生理学、土壤学、生态学、化学、遗传学、环境保护学和生物工程等多个学科的共同努力来实现。
修复的成功和失败经验,特别是结合我国国情,加强研究,将会使我国污染土壤及地下水和地表水的生物修复的工作进入到一个崭新的阶段。
6 结语
重金属复合污染是当前土壤污染研究的重要科学问题。由于土壤中重金属复合污染的普遍性及它们在生态系统中具有多样、复杂的复合效应机制,包括协同作用、拮抗作用以及加和作用等,还有复合污染的复杂性和特殊性,因此,土壤重金属复合污染是很难治理的。因此我们要大力研究其治理方式,尤其是生物方法,在不破坏环境的前提下治理污染问题。
参考文献
[1]重金属污染土壤修复技术述评_何启贤
[2]重金属土壤污染修复技术初探_林帅
[3]土壤的重金属污染及其防治_张国印
[4]重金属污染及其生物修复_诸振兵
[5]土壤重金属污染修复技术及其研究进展_孙鹏轩
从改革开放至今,广东省工业得到了快速发展,但由于缺少对环境的保护,特别是河道水体的保护。工业生产产生的许多有害物质未经处理就排入各河道,导致河道中的水受到严重的污染,而养殖业离不开水,当农民用了受污染的水体养殖像鹅,鸭,鱼等时,一方面疾病危害水禽健康,降低生产性能和养殖业的经济效益;另一方面给食品安全带来严重隐患,危害人类健康。当农业使用受污染的水灌溉时,使土壤也受到了污染。
水禽养殖业是中国的传统产业,特别是鸭跟鹅,由于其养殖成本低、周期短、见效快,因此取得了突飞猛进的发展,在农业产业结构调整中,已受到世界各国的高度重视,其中鸭为全世界饲养数量最多的水禽。2009年末我国肉鸭存栏已达10.96亿只,肉鸭出栏约35.2亿只(其中樱桃谷鸭20.6亿只),肉鸭的年存栏量和屠宰量占到世界总量的67.3%和74.7%,中国号称“水禽王国”是当之无愧的。随着经济的发展和人民生活水平的提高,市场对鸭、鹅产品的需求量越来越大,因此水禽的饲养量将不断增加,据统计中国水禽总量占世界的60%以上。估计在今后相当长的时间内,水禽的养殖数量也会稳定增长。
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。随着经济的发展,人类活动导致环境中的重金属含量不断增加,许多经济发达地区早就超出正常范围,导致环境质量严重恶化。而许多水禽由于污染得病而死,或者受污染后被人身吸收进入人体内,不同于其他污染物的可降解特性,重金属污染物有着永远在环境里循环、无法降解的特点,这也就加重了其对人群的危害。由于重金属污染问题突出,2011年4月初我国首个“十二五”专项规划——《重金属污染综合防治“十二五”规划》获得国务院正式批复,防治规划力求控制5种重金属,目标是到2015年,中国将建立比较完善的重金属污染防治体系、事故应急体系和环境与健康风险评估体系,解决一批损害群众健康的突出问题。
由于鹅作为水禽在当前的养殖模式下是离不开水的,而近年来,重金属污染事件屡见不鲜,例如2005年广东省北江镉污染事件,该事件发生后不久,为了保障下游清远、佛山、广州等城市的供水安全,专家们决定,除了调水冲污外,还将实施工程技术措施,加聚合铁或聚合铝进行稀释。韶关的武水桥下,江水碧波荡漾,婀娜的水草群舞中游支流横石河,河水呈强酸性,即使稀释一万倍,水生物也难在其问存活24小时下游地区的清远石角镇,铜产业带来的污染,造成附近河底沉积物中铊含量严重超标。2008年,华南农业大学教授林初夏提供的测试数据显示,横石河水即使稀释1万倍,水生物还是不能在里面存活超过24小时;由于每吨废矿含有可产生相当200公斤浓硫酸的金属硫化物,从源头到50公里开外,,河水都可以测出酸性,直侵下游北江,还有像浏阳镉污染事件等等。
本试验在广东省内鹅的主要养殖地,需用不同养殖场内健康的2年龄成年马岗鹅种鹅为检测对象,通过测定鹅的水生环境和水生环境中的淤泥的重金属(铅Pb、镉cd、铬cr、砷As)含量,再与国家规定的标准进行对比,再通过测定鹅的四个组织(肝脏、胸肌、腿肌、胸骨)中的重金属(铅Pb、镉cd、铬cr、砷As)含量,从而-进行相关的研究,从而对鹅养殖环境中重金属污染对其的影响,为当前鹅养殖环境重金属污染的影响做出科学依据。
2、材料与方法
2.1 试验动物及场地
本试验在省内三个鹅主要养殖区各选择一家规模化鹅场,所用试验动物为健康的成年种鹅,2~3年龄。
2.2 实验设计
试验期在各养殖场的鹅群中随机选择6只鹅,分别在各个鹅上取肝脏、胸肌、胸骨等样品,保存于20℃,留待重金属指标测定。另外,从养殖地采集洗浴池的水体和水底土壤样品,保存于4℃样品,各动物样品和水体样品以及土壤样品均检测铅(Pb)、镉(cd)、铬(cr)和砷(As)等四种重金属的含量。
水样采集:在养殖鹅的水池中,分别选取三个点,使其呈等边三角形,然后分别将吸管深入离水面10厘米左右的地方,各收集300ml的水样;样品采集后,用0.22μm微孔纤维滤膜对水样进行过滤,滤液分装在洁净的聚乙烯瓶中,为避免样品在保存过程中产生感光分解和微生物降解等反应,样品避光冷冻保存到进样。
土壤采集:在在养殖鹅的水池中,分别选取三个点,使其呈等边三角形,然后用铁铲铲其泥土的表层,各取适量的土壤;将样品在无菌条件下风干后保存好。
2.3 重金属指标测定方法
全部动物组织样品的重金属含量的测定,除砷的含量采用原子荧光光谱法,其余三种重金属含量的测定方法均按国标(GB/T5009.12-2003、GB/T 5009.15-2003和GB/T 5009.123-2003中的石墨炉原子吸收光谱法)进行。
(1)水样:全Pb、Cd:石墨炉原子吸收分光光度法(GB/T11901-1989):全cr:二苯碳酸二肼分光光度法(GB/T7466-1987):全As:二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法(GB/T7485-1987)
(2)土壤样:全Pb、cd、Cr:火焰原子吸收分光光度法(GB/T17137-1997);全As:二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法(GB/T 17134-1997)
(3)组织样:全cr:原子吸收石墨炉法(GB/T 5009.123—2003)[9];全Pb:石墨炉原子吸收光谱法(GB/T 5009.12-2003);全Cd:石墨炉原子吸收光谱法(GB/T 5009.15-2003);全As:原子荧光光谱法。
2.4 试验数据处理
对不同养殖地鹅组织样品肝脏、胸肌、腿肌、胸骨中各重金属指标含量作单因子方差分析;除注明外,各数值均用平均值(Mean)+SE表示。所有的数据分析均用SAN software version8.01完成。
3、结果与分析
3.1 养殖场水体中的重金属水平
对各鹅养殖地洗浴池水体中的铅、镉、铬和砷等四种重金属含量进行检测。测定结果显示,鹅养殖地洗浴池水体中铅、镉、铬和砷等四种重金属的含量很低,均仅10-4 mg/L级的含量。
3.2 养殖场水体池底土壤中的重金属水平
对各鹅养殖地洗浴池池底土壤中的铅、镉、铬和砷等四种重金属含量进行检测。测定结果显示,三个鹅场池底土壤中铅的含量介于25~50 mg/kg之间,最高的为鹅场c,次之为鹅场B,最低为鹅场A;三个鹅场池底土壤中镉的含量介于0.1~O.4 mg/kg之间,最高的为鹅场c,鹅场B和鹅场A均低于前者,水平相当;三个鹅场池底土壤中铬的含量介于7~28 mg/kg之间,最低的为鹅场B,鹅场A,而鹅场c要明显高于前两者;三个鹅场池底土壤中砷的含量介于1~2.5 mg/kg之间,鹅场B和c较高,两者水平较高,鹅场A则较低。
3.3 不同养殖场鹅机体各组织的重金属水平
对各鹅养殖地种机体内胸肌、骨骼、肝脏等组织中的铅、镉、铬和砷等四种重金属含量进行检测。测定结果显示,在三个养殖中,铅在不同组织中的含量均以骨骼最高,达到3.9~23.9mg/kg,而胸肌和肝脏中含量远远低于前者,仅0.01~0.1 mg/kg之间;三个养殖地鹅相同组织间比较,鹅场c的水平均高于鹅场A和B,后两者胸肌和肝脏的水平相关,除鹅场A骨骼的水平高于鹅场B外。在三个养殖中,镉在不同组织中的含量均肝脏最高,均可以检出,0.08~0.3 mg/kg之间,其中鹅场A和鹅场c的水平相当,明显高于鹅场B;而三个鹅场中鹅胸肌和肝脏中均检不出镉。在三个养殖中,铬的含量无明显组织分布特点,在鹅场A中的含量为肝脏>胸肌>骨骼,在鹅场B中的含量为胸肌>骨骼>肝脏,在鹅场c中的含量为骨骼>肝脏>胸肌;三个鹅场相同组织间进行比较,以鹅场B较高,高于鹅场A和c,后两者水平相当。在三个养殖中,三种组织中均检不出砷。
4、讨论
鹅各养殖地洗浴池水体中铅、镉、铬和砷等四种重金属的含量很低,水体还没有受到重金属的污染。而各养殖场水体池底土壤中,铅的含量很高,远远超过正常水平;铬的含量也很高,特别是鹅场C远远超过正常水平,砷的含量也属于正常水平,镉的含量很低。不同养殖场鹅机体各组织的重金属水平,由试验可知:镉、铬和砷等三种重金属的含量很低或较低,而铅在胸肌和肝脏里的含量都很低,但在骨骼里的含量较高,特别是鹅场c远远超过正常水平。因些我们得知:各养殖场水体池底土壤受到铅跟铬金属的污染,而各养殖场鹅受到了铅金属的污染(特别是鹅场C)。
铅对环境的污染,一方面来自冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业,特别是来自有色金属冶炼过程中所排出的含铅废水、废气和废渣造成的。另一方面由汽车排出的含铅废气造成的。而在诸如铁冶炼、电镀、制革工业、颜料制造与化工镀膜等工业都可产生大量的含铬废水与废渣。因此我们估计,有可能是吃进受污染含铅的饲料,也有可能是本身土壤已严重受铅重金属的污染,当开挖水塘后注入的水是没受污染的,而鹅期生活在跟受污染的土壤接触后也受到了污染。
要保证鹅的安全生产,避免受铅、铬等重金属的污染,除了政府要切实加强铅蓄电池(包括铅蓄电池加工(含电极板)、组装、回收)及再生铅行业的污染防治工作,保护群众身体健康,促进社会和谐稳定,另外还要对铅蓄电池企业采取有效措施,建设完善铅烟、铅尘、酸雾和废水收集、处理设施,并保证污染治理设施正常稳定运行,达标排放,减少无组织排放。而养殖作为场要尽量选择远离那些工业厂房排放污水的下游,要用正规厂商生产的饲料,同时最好远离市区饲养鹅。
重金属污染与其他有机化合物的污染不同,重金属具有富集性,不易在环境中降解。当前我国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中,造成不少重金属如铅、汞、镉、钻等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。废水排出的重金属,即使浓度小,也可在藻类和底泥中积累,继而被鸭、鹅体表吸附。当受重金属污染的水禽例如鸭、鹅被人类吃用后,重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中富集,如果超过人体所能耐受的限度,会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等,对人体会造成很大的危害。例如,日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染,等公害病,都是由重金属污染引起的。
重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布,而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。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污染。鸭、鹅的生活环境离不开水,它们一般要生活于水塘或河道中,这大大增加了它们受污染的机会。重金属不能被生物降解,但具有生物累积性,可以直接威胁高等生物包括人类,有关专家指出,重金属对土壤的污染具有不可逆转性,已受污染土壤没有治理价值,只能调整种植品种来加以回避。因此,底泥重金属污染问题日益受到人们的重视。科技是一把双刃剑,20世纪以来科学技术迅猛发展,促进了经济的发展,提高了人民的生活水平,然而,与此同时,人类也付出了惨重的代价。多数金属在体内有蓄积性,半衰期较长,能产生急性和慢性毒性反应,可能还会有致畸、致癌和致突变的潜在危害。目前,我国儿童铅污染较为严重。
关键词:土壤;重金属;污染;现状;修复
中图分类号:TE991.3 文献标识码:A
比重大于4或5的金属为重金属,如铁、锰、铜、锌、钴、镍、钛、钼、汞、铅、镉、砷等。铁、锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素,汞、铅、镉、砷等并非生命活动所必需,而且所有重金属含量超过一定浓度时对人体有毒有害。
重金属污染,指由重金属或其化合物造成的环境污染。土壤重金属来源广泛,包括采矿、冶金、化工、金属加工、废电池处理、电子制革和塑料等工业排放的三废及汽车尾气排放,农药和化肥的施用等。如,镉大米,重金属镉毒性很大,可在人体内积蓄,主要积蓄在肾脏,引起泌尿系统的功能变化。农灌水中含镉0.007mg/L时,即可造成污染。
1 土壤污染现状
土壤是农业最基本的生产资料,是农业发展的基础,是不可再生的自然资源。而污染企业的快速发展,农业中肥料的大量投入,经济效益提高的同时,环境的污染也日趋严重,使得重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布,而土壤往往是重金属的储存库和最后的归宿。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污染。重金属不能被生物降解,但具有生物累积性,重金属可以通过食物链不断富集,残留在一些初级农产品中,传递进入人体内,对人类健康产生严重危害。
中国目前有耕地1.35亿多hm2,但优质耕地数量不断减少,近期的第二次全国土地调查结果显示,中重度污染耕地超过300万hm2,而每年因土壤污染致粮食减产100亿kg。中国中央农村工作领导小组副组长陈锡文介绍说,今后受重金属污染的耕地将退出食用农产品生产,启动重金属污染耕地修复试点。
2 控制与消除土壤污染源
在“十二五”规划中,把重金属污染的防治列为重要工作,要求到2015年,重点区域铅、汞、铬、镉和类金属砷等重金属污染物的排放,比2007年削减15%,非重点区域的重点重金属污染排放量不超过2007年的水平。
控制土壤污染源,即控制进入土壤中的污染物的数量与速度,通过其自然净化作用而不致引起土壤污染,加强土壤污灌区的监测与管理,合理施用化肥与农药,增加土壤容量与提高土壤净化能力,建立监测系统网络,定期对辖区土壤环境质量进行检查。
3 注重农业资源永续利用
我国土壤重金属污染已经达到相当严重的程度,要充分认识重金属污染的长期性、隐匿性、不可逆性以及不能完全被分解和消逝的特点,从思想上重视了解重金属对人类及环境造成的危害,提高环境保护意识,建立农业可持续发展长效机制,逐步让过度开发的农业资源休养生息,促进生态友好型农业发展,加大生态保护建设力度,是为子孙后代留下生存发展空间的重大战略决策。
4 修复措施
土壤修复即通过科技创新来恢复土壤的农业生产能力和生态环境缓冲调控能力。重金属对土壤的污染具有不可逆转性,土壤一旦发生污染,短时间内很难修复,相比水、大气、固体废弃物等环境污染治理,土壤污染是最难解决的,土壤重金属污染问题日益受到人们的关注。有关专家认为,已受污染土壤没有治理价值,对那些污染严重、生态脆弱、资源环境压力大的耕地,该改种的就改种,该治理的就治理,该退耕的就退耕。目前,土壤修复技术归纳起来有热力学修复技术、热解吸修复技术、焚烧法、土地填埋法、化学淋洗、堆肥法、生物修复等多种,目前研究较多的生物修复法,包括植物修复法和动物修复法。
4.1 植物修复法
植物修复法是利用重金属积累将土壤中的重金属富集于植物体内,然后通过收割植物从土壤清除出去,植物修复法应用比较普遍和简便,成本较低,不改变土壤性质,种植的植物不仅美化环境还可以起到防风固坡,防止土壤流失。但是,其治理效率较低,耗时长、污染程度不能超过修复植物的正常生长范围,只适合中低浓度的污染耕地,而对于高浓度的污染耕地,植物修复法则需要漫长的时间并且效果难料,而且随着植物离开土壤,还会产生二次污染危害。因此,植物修复技术只能作为一种污染治理辅助技术。
4.2 动物修复法
动物修复是通过土壤动物或者投放动物对土壤重金属吸收、降解、转移以去除重金属或抑制其毒性,被认为是一种有效的生态恢复措施。动物修复的机理:生物体内的金属硫蛋白与重金属结合形成低毒或无害的络合物;生物的代谢物富含SH的多肽,能与重金属螯合,从而改变其存在状态;生物体内存在的多种编码金属转运蛋白能提高生物对金属的抗性。
虽然土壤的修复技术很多,但没有一种修复技术可以针对所有污染土壤。相似的污染状况,不同的土壤性质、不同的修复需求,也制约一些修复技术的使用。大多数修复技术对土壤或多或少带来一些副作用。
5 小结
综上所述,由于土壤重金属来源广泛、复杂,增加了对土壤重金属治理和修复难度,严重制约了我国农业生产,要更好地防治土壤重金属污染,还需要广大科研工作者不懈的努力,研发出更好的效率更高的修复技术,要大力宣传加强全民环保意识,把环境污染程度降到最低,形成全社会都来重视土壤污染的良好环保氛围,逐步改善土壤生态环境。目前,研发适用性广、成本低、见效快、环保的土壤重金属污染修复技术是各国土壤重金属生态修复的前沿问题,也是迫切需要解决的问题。
参考文献
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[2] 农产品中重金属风险评估.农产品质量安全风险评估--原理、方法和应用.
[3] 沈振国,刘有良.超积累重金属植物研究进展[J].植物生理学通报,
1998,34(2).
关键词:重金属 土壤 修复技术
中图分类号: C35 文献标识码: A
近年来,我国由于重金属污染导致频发,污染事件造成的影响极其恶劣,严重影响了当地的社会稳定。当前,在我国重金属污染场地修复过程中急需解决的问题是在众多的修复技术中如何选择和评价对重金属污染场地实用有效的修复技术,修复效果检验等。本论文论述了我国典型重金属(Hg、Cd、Pb、Cr、As)污染的来源以及国内外对重金属污染场地的主要修复技术。
1典型重金属来源与迁移
金属矿山开发的采、选、冶都会向环境中排放重金属。原生硫化物矿床在开采利用过程中,废弃的硫化矿物经过长期的自然氧化、雨水淋滤导致重金属大量进入矿区。固体废物的风化可以导致重金属的淋滤释放,特别是Pb-Zn矿、Hg-Tl矿在开采利用过程中,尾矿废石中的Pb、Zn、As、Tl以及伴生元素如Cd、Cr、Cu在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。土壤中铁锰矿物对重金属有强烈的固定作用,这使重金属在土壤中含量明显高于河流沉积物,土壤明显显示常量元素与重金属元素的地球化学分带。
1. 1 汞的迁移转化
汞是一种对动植物及人体无生物学作用的有毒元素。土壤中汞的重要特点是能以零价(单质汞)形式存在,还有无机化合态汞和有机化合态汞。除甲基汞、HgCl2、Hg(NO3)2外,大多数为难溶化合物。甲基汞和乙基汞的毒性在含汞化合物中最强。土壤中汞的迁移转化比较复杂,包括汞的氧化--还原,胶体对汞的吸附作用、配位体对汞的配合--螯合作用、汞的甲基化作用等。
1. 2 镉的迁移转化
镉的污染主要来源于铅、锌、铜的矿山和冶炼厂的废水、尘埃和废渣,电镀、电池、颜料、塑料稳定剂和涂料工业的废水、农业上施用磷肥等。
由于土壤的强吸附作用,使镉累积于土壤表层。在降水的影响下,土壤表层部分可溶态镉随水流动,发生水平迁移,进入界面土壤、附近的河流或湖泊,造成次生污染。土壤中水溶性镉和非水溶镉,在一定的条件下可相互转化,其主要影响因素为土壤的酸碱度、氧化--还原条件和碳酸盐的含量。
1. 3 铅的迁移转化
土壤中铅的污染主要来自大气污染中的铅沉降和铅应用工业的“三废”排放。土壤中铅污染主要是通过空气、水等介质形成的二次污染。铅在土壤中主要以二价态的无机化合物形式存在,极少数为四价态。多以 Pb(OH)2、PbCO3或Pb3(PO4)2等难溶态形式存在。因此,大大降低了铅的移动性和被作物吸收的作用。在酸性土壤中可溶性铅含量一般较高,因为酸性土壤中的H+可将铅从不溶的铅化合物中溶解出来。
1. 4 铬的迁移转化
土壤中铬的污染主要来源于铁、铬、电镀、金属酸洗、皮革鞣制、耐火材料、铬酸盐和三氧化铬工业的“三废”排放及燃煤、污水灌溉或污泥施用等。土壤中铬通常以四种化合形态存在,两种三价铬离子Cr3+和 CrO2-,两种六价铬阴离子 Cr2O72-和 CrO42-。其中 Cr(OH)3的溶解性较小,是铬最稳定的存在形式,而水溶性六价铬的含量一般较低,但六价铬的毒性远大于三价铬的毒性。土壤中的有机质如腐殖质具有很强的还原能力,能很快地把六价铬还原为三价铬,一般当土壤有机质含量大于2%时,六价铬几乎全被还原为三价铬。
1.5 砷的迁移转化
土壤中砷的污染主要来自化工、冶金、炼焦、火力发电、造纸、玻璃、皮革及电子等工业排放的“三废”、冶金与化学工业、含砷农药的使用。砷主要以正三价和正五价存在于土壤环境中,存在形式可分为水溶性砷,吸附态砷和难溶性砷。当土壤中含硫量较高且在还原性条件下,可以形成稳定的难溶性As2S3。土壤中砷主要以非水溶性形式存在,因而土壤中的砷,特别是排污进入土壤的砷,主要累积于土壤表层。
2国内外重金属土壤污染的主要修复技术及应用
重金属污染土壤修复指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的重金属,使其浓度或毒性风险降低到可接受的水平,满足相应土地利用类型的要求。美国EPA于1986年颁发规章,要求通过运用BDTA(Best Demonstrated Available Technology)使危险废物处理达到确立的标准。在美国的超级基金制度中,修复技术筛选的国家目标是:筛选出能持续保护人体健康与环境的修复技术,使待处理的废物最少化。
2.1 阻隔
阻隔是将污染土壤限制在一定的区域类,控制污染物的水平迁移和垂直迁移,以及经空气和地表径流等扩散污染环境,切断与受体的暴露途径。该技术分为危险废物填埋场、一般固废填埋场、表面封盖(capping)和垂直阻隔等。表面封盖建立一个防渗层和排水系统,防止地表水渗滤到污染土壤中,从而阻止污染物释放到周围的地表水或地下水中;同时也可以控制气体和气味的扩散,在防渗覆盖层绿化可以美化环境。表面覆盖技术被广泛应用在矿山土壤污染修复,具有还原自然、有效和费用低的特点。表面覆盖分为土壤覆盖、混凝土覆盖、天然防渗材料覆盖和人工防渗材料覆盖等。
2.2 固化/稳定化
固化/稳定化技术(S/S,Solidification/Stabilization)是将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂混合,将污染物捕获或固定在固体结构中的技术。固化/稳定化技术是国际上处理有毒有害废物的主要方法之一。固化技术中污染土壤与黏结剂可以不发生化学反应,只是机械地将污染物包裹在结构完整的固化体中,隔离污染土壤与外界环境的联系,达到控制污染物迁移的目的。美国超级基金场地修复使用的S/S技术大部分是异位修复技术。对于重金属污染场地一般使用无机胶合剂和添加剂,对于特殊污染物(如:放射性污染物)一般使用有机胶合剂,仅有6%的有机污染使用S/S技术。
2.3 植物修复
植物修复是指利用重金属超富集植物净化土壤中污染物的技术。通过植物对污染物的吸收并积累在地上组织,达到对土壤的治理。也可添加螯合剂增进植物对重金属吸收。我国在过去十多年里,重金属污染土壤的植物修复技术由于其较低的成本和对环境友好引起了众多的关注,适合污染面积大、污染程度低和污染在植物根层范围的土壤。然而,重金属超富集植物具有生长缓慢、生物量低、生长环境特殊、去除重金属周期长和富集重金属单一等特征,难满足经济和环境的需求,并且常常受到当地气候条件以及可用植物物种的限制。
2.4 电动修复
电动修复是一种新兴的技术,目前处于实验室和小规模试验研究阶段,已有部分工程规模的示范。电动修复技术根据离子的电动力学和电渗析原理,在酸性条件下,在污染土壤两端加上低压直流电场,利用电场的迁移力(主要是电渗和电迁移作用)将重金属污染物移到一端电极室(一般为阴极室),使土壤与重金属污染物分离。电动修复技术适用于去除土壤中水溶态和可交换态重金属,对于渗透性好的土壤或表面带负电荷的粘质土壤,处理效果好。但是电动修复技术必须在酸性条件下进行,往往需要加入提高土壤酸性的溶剂,当土壤的缓冲容量很高时,则很难调近到土壤的酸性条件。
关键词:污染土壤 重金属 修复 发展趋势
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(a)-0130-02
土壤是人类赖以生存的要素之一,是动植物生存的保障。土壤构成成分复杂,主要构成元素是硅、氧,此外还含有铁、铝等金属元素。自然环境中,土壤中各种元素含量维持在相对平衡的状态。伴随着现代社会发展,人类活动产生了大量污染物,这些污染物进入土壤引起重金属含量超标。重金属超标对动植物生长、人类健康都有很大危害。防治和修复污染土壤已经刻不容缓。
近几年,食品安全越来越受人们所关注,治理好土壤污染便是做好食品安全工作的第一步。但是土壤污染远没有像水、空气污染那样受人们关注。有资料显示,我国有1300~1600万hm2的耕地受到农药的污染,直接经济损失超过200亿元人民币。土壤污染具有隐蔽性、滞后性、难处理性等特点,在相当长的时间内我国土壤污染都难以解决,并且有恶化的可能。为了实现中国现代化进程,我们坚决不能走“先污染后治理”的老路,从现在开始关注污染土壤的修复技术。
1 土壤重金属污染物来源
土壤中重金属污染的来源较广泛,其中主要包括重工业生产中产生的废渣、废气,以及农业生产中过量使用农药、化肥。冶炼、化工、电子等企业如果不及时处理废渣废气,将会产生大量危害环境的重金属污染物,如:铅、镉、汞和砷等。这些重金属污染物难以在自然条件下降解。我国农业生产中大量农药、化肥的使用也使重金属污染形势变得相当严峻。农业生产中有机磷和有机氯农药是污染土壤的主要种类,除此之外无机-有机复合物污染物是土壤污染物来源的新方向[1]。
2 常见的污染土壤修复技术
2.1 生物修复技术
广义的生物修复技术包括植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术。但是因为植物修复技术研究的比较广泛,所以另作一类。生物修复技术是指依靠生物的活动使土壤污染降解或转化为无毒或低毒的过程[2]。这里生物修复技术主要介绍的是微生物。微生物在自身的生长代谢中产生酸类,这些酸与重金属结合,降低了重金属活性,从而达到修复土壤的目的。另外微生物菌根可以促进植物根系吸收重金属的效率,尤其是丛枝菌根对砷污染的土壤具有极大的应用价值[3]。近几年,动物在生物修复技术也有成功应用的案例。高岩等论证了蚯蚓具有强化污染土壤的修复潜力,可见蚯蚓等动物是修复污染土壤的“绿色力量”[4]。
2.2 植物修复技术
植物修复技术是指植物本身特有的吸收富集污染物、转化固定污染物以及通过氧化还原或水解反应等生物化学过程,使土壤环境中的有机污染物得以降解,使重金属等无机污染物被固定脱毒。植物修复技术主要包括四种:植物提取、植物降解、植物稳定、植物挥发[2]。其中通过植物吸收来去除污染土壤中重金属是目前应用最广的方法。这种方法利用超累计植物从土壤中吸收一种或几种重金属,并将其转移、存储到地面上部,最后通过收割集中处理。遏蓝菜属、印度芥菜等被证明是改善污染土壤的理想植物[5]。周启星等认为杂草具有品种多、生态适应能力强的特点,以杂草为对象将会在植物修复技术中取得较大突破[6]。单纯利用植物修复污染土壤存在很多缺陷,近些年人们开始着手从多方面增强植物修复技术的修复效率。增强其效率的方法主要分为两类:第一类是从植物自身入手,主要通过导入能够增强植物吸收重金属效率的基因来增强植物修复效率;第二类从外部环境入手,主要通过微生物(根际促生菌)、物理方法(电动法)、化学方法(向土壤中添加化学试剂)等来增强植物修复效率。
2.3 化学修复技术
化学修复技术是利用加入到土壤的化学修复剂与污染物发生一定的化学反应,使污染物被降解和毒性被去除或降低的修复技术[2]。对于不同类型的污染物和污染土壤的具体特征,化学修复手段和注入的化学物质一般不同。注入的化学物质可以是氧化剂、沉淀剂或解析剂。相对于其他修复技术,化学修复技术起步较早,技术相对成熟。化学修复技术主要依靠化学物质将重金属固定,降低重金属的活性。国内化学修复技术主要是原位淋洗修复,这种方式的修复技术既要考虑修复效率,同时更要考虑试剂对土壤的破坏程度。荷兰、德国、美国等国家的异位淋洗已经较为普及。曾敏等验证了EDTA是一种治理含有铂、锌、铅污染土壤的较好的化学物质[7]。
2.4 物理修复技术
现阶段,物理修复技术在英、美等发达国家得到了很大重视,异位土壤修复已经实现工业化生产。物理修复技术主要包括物理分离技术、蒸汽浸提技术、玻璃化技术和电动修复技术等[1]。其中电动修复技术应用在原位土壤修复方面在近几年比较流行,是一项新兴的物理修复技术。电动修复技术的基本原理类似于原电池,通过直流电将污染物带到阳极附近而被去除。理论和实验证明电动修复技术能够有效的去除污染土壤中铅、镉、铬、砷和汞等重金属。单纯利用电动修复技术容易受到外部条件干扰,效率较低,现在已经有多种和电动修复技术联用的技术。现阶段,电动修复技术可以和Fenton技术、可渗透反应墙(PRB)、植物修复技术和超声波等联用[8]。多种修复技术的联用可以提高电动修复技术的修复效率。
3 污染土壤修复技术的局限性
[关键词]大米;污染;调查
[中图分类号]R155.5
[文献标识码]B
[文章编号]1006-1959(2009)11-0287-01
盘锦市地处辽宁西南部,辽河三角洲中心地带,盛产大米,盘锦大米闻名于国内外。为了了解盘锦市地产大米污染情况,我中心于2008年8~10月对盘锦地产销售的大米进行了污染物检测,检测项目为:汞、无机砷、铅、六六六、滴滴涕、黄曲霉毒素B1,现将本次检测结果报告如下。
1 材料与方法
1.1 检测对象:对盘锦市销售的8个品牌的23个品种的40份大米进行了检测。
1.2 检测项目:汞、无机砷、铅、六六六、滴滴涕、黄曲霉毒素B1。
1.3 检测方法:①无机砷的测定:依据GB/T5009.11-2003(第一法)氢化物原子荧光光度法,使用北京海光AFS-2202双道原子荧光光度计。②总汞的测定:依据GB/T5009.17-2003原子荧光光谱分析法(第一法),用北京海光AFS-2202双道原子荧光光度计。③铅的测定:依据GB/T5009.12-2003(第一法)石墨炉原子吸收光谱法,使用美国PE700原子吸收分光光度计。④六六六、滴滴涕的测定:依据GB/T5009.19-2003气相色谱法(电子捕获检测器),使用北京东西电子GB4000A气相色谱仪。检测项目包括六六六的4个异构体(α-六六六、β-六六六、γ-六六六、δ-六六六),滴滴涕的4个异构体(ρ,ρ/-DDE、ο,ρ/-DDT、ρ,ρ/-DDD、ρ,ρ/-DDT)。⑤黄曲霉毒素B1:依据GB/T5009.22-2003(第二法)间接竞争性酶联免疫吸附测定(ELISA),使用奥地利anthos2010酶标仪。
2 结果
依据GB2715-2005《粮食卫生标准》对结果进行评价。
2.1 大米检测合格情况:共检测市售大米8个品牌40份样品,覆盖了盘锦市的两县两区,结果显示所检大米合格率为97.5%。
2.2 大米各项指标检测结果:根据国家卫生标准《粮食卫生标准》GB2715-2005的要求,共检测总汞、无机砷、铅、六六六、滴滴涕、黄曲霉毒素B16个项目。结果显示无机砷含量合格率为95%,最高值为0.17mg/kg,超标1.1倍(限量指标0.15mg/kg),铅含量合格率为90%,最高值为0.34mg/kg,超标1.7倍(限量指标0.2mg/kg),总汞、六六六、滴滴涕、黄曲霉毒素B1含量合格率为100%,均未检出。见表1。
3 讨论
检测结果可以看出,盘锦地产销售的大米受污染情况比较轻,除个别大米因土壤或水质受工业污染而重金属含量高以外,其它污染基本没有。
大米是人们生活的必需品,每个人每天都必须摄取一定量的大米,因此大米的质量优劣与人体的健康息息相关。由于近些年来,工业生产的巨大发展,废气废水无处理地肆意排放,严重污染了土壤和水源,此外农药的滥用、粮食储存的不当,都将对大米造成污染。
3.1 重金属污染的来源:一是工业废弃物污染农田、水源和大气,导致有害物质在农产品中聚集;二是随着农业生产中化学肥料、化学农药等化学产品使用量的增加,一些有害的化学物质残留在农产品中。
3.2 农药污染来源:六六六和滴滴涕为高效、广谱的有机氯杀虫剂,20世纪五六十年代在全世界广泛生产和使用。我国已于1984年停止使用六六六和滴滴涕等有机氯农药。由于其脂溶性强,化学性质稳定,易在环境中长期蓄积,并可通过食物链而逐渐浓缩,有一定的潜在危害和毒性作用。
3.3 黄曲霉毒素B1污染来源:黄曲霉毒素是由黄曲霉和寄生曲霉产生的一类代谢产物,具有极强的毒性和致癌性。当大米储存不当,通风条件不好时,易发生霉菌污染的现象。黄曲霉毒素的污染有地区和食品品种种类的差别。长江沿岸以及长江以南地区黄曲霉毒树污染严重,北方污染很轻。各类食品中,花生、花生油、玉米污染严重,大米、小麦、面粉污染较轻,豆类很少受到污染。
[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(pH5.3~6.8)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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