发布时间:2023-12-28 17:04:57
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关键词:汾江河;重金属;潜在生态危害;评价
收稿日期:2011-03-31
作者简介:罗 美(1984―),女,广东兴宁人,助理环境工程师,主要从事环境污染源(废水)的监测与分析工作。
中图分类号:X701
文献标识码:A
文章编号:1674-9944(2011)06-0023-04
1 引言
汾江河是佛山市的母亲河,全长13.4km。随着佛山市经济的迅猛发展,城市人口的急剧增多,汾江河两岸的工业发展,印染、塑料、陶瓷、洗涤类和造纸等工业废水排入,严重污染了河道。水体沉积物既是重金属污染物的汇集地,又是对水质有潜在影响的次生污染源。重金属污染物进入水体后能较快地转移至沉积物和悬浮物中,结合了重金属的悬浮物在被水流搬运过程中,当其负荷量超过搬运能力时,便逐步转变为沉积物。沉积物中重金属得到积累,表现出明显的分布规律性。河流重金属Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd的污染存在一定的潜在生态危害,由于其可以在动、植物中积累,并通过食物链从而危害人类的食物安全。为了解汾江河河道污染的状况,以及周边环境对河道造成的影响,对汾江河底质(沉积物)重金属Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd的总体水平进行了监测与分析,本文根据底质中重金属的含量,运用瑞典科学家Lars Hakanson潜在生态危害指数法,对其潜在生态危害进行了分析。
2 调查方法与监测分析
汾江河又名佛山水道,西起佛山沙口,横贯市区北部,到南海平洲沙尾桥,进入东平水道。全年的平均流量是103m /s,但枯水期只有5~6m /s[1]。流经佛山市区、南海、广州3地,从东到西流经佛山境内、桂城、平洲、大沥、盐部等6个区镇。现在调查的主要是佛山城区的河段底质重金属的总体水平。通过现场的采样处理和底质样品试验分析,计算其重金属的质量比,从而了解河道的重金属污染状况。
2.1 底质样品的采集和前处理
底质指江、河、湖、库、海等水体底部表面沉积物质,它反映了河流的历史和污染现状。经过调查研究,根据汾江河河流特点和沿河两岸的厂区布局,沿岸支涌和闸门分布情况,沿河道分别在罗沙、街边和横虿忌3个采样断面,罗沙属于河道上游,河道较为宽阔,街边在中游位置,河道较直且窄,下游的横窖是典型的淤积区域,并在各采样断面分左、中、右布点,采用抓斗式采样器对汾江河河道的表层(0~20cm)沉积物进行了采样。
在现场采样时,把采集的样品分存于双层洗净聚乙烯袋中,编号、贴好标签运回室内,冷藏保存。做试验时,剔除砾石、木屑及贝壳、杂草等动植物残体,用玻璃棒将自然风干的沉积物轻轻压碎,首先用20目尼龙网筛去掉粗沙粒和大块泥土,然后用四分法四分底质样品,取其中一份研磨成粉末样,再过100(80)目尼龙网筛,称取筛后的粉末样[2]。
2.2 分析项目和分析方法
底质样品分析项目为Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd 7种元素,测定其含量。
2.3 底质样品的分解(全分解方法)
底质样品的测定,其主要的影响因素是样品是否消解的完全和所用的测试方法正确与否。测定Cu、Pb、Zn、Cd的消解运用的是HCl-HNO-3HF-HClO4分解法,而测定汞的是硫硝混酸-KMnO4消解法,测砷的是硝酸――盐酸――高氯酸消解法。样品的消解是测定的前期工作,关系到最后的试验结果,因而其的操作方法与步骤尤其重要,并要注意使用试剂安全。
2.4 试验方法原理与计算
经过完全消解的底质样品,加入试剂和简单的再处理方可以进行样品试验。同时,各个的测定项目都要求重新配制标准溶液,在试验中绘制标准曲线。不同的测定项目,运用其最优的测定方法,测定Cd元素,使用石墨炉原子吸收法,测定As和Hg运用原子荧光法,而测定Cr、Cu、Pb、Zn运用的是火焰原子吸收分光光度法。所有的测定项目元素都带有国家标准试样试验,保证试验的准度。
3 底质重金属污染评价
3.1 评价方法和原理
这里选用瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法进行评价。某一区域沉积物中第i种重金属的潜在生态危害系数Eri及沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数RI表示方法为:潜在生态危害指数法[3]。
瑞典科学家Hakanson提出的评价沉积物中重金属的潜在生态危害指数(RI)法是一种相对快速、简便和标准的方法,通过测定沉积物中主要重金属的含量,计算污染系数及生态危害指数,考虑到影响污染的各方面,潜在生态危害指数受下列因素的控制和影响,包括表层沉积物中重金属的浓度,即RI值应随表层金属污染程度的加重而增大;重金属污染物的种类,即受多种重金属污染的RI值应高于只受少数几种重金属污染的RI值;重金属的毒性水平,即毒性高的重金属应比毒性低的对RI值有较大贡献;水体对重金属污染的敏感性,即对重金属污染敏感性大的水体应比敏感性小的水体有较高的RI值。
3.2 计算原理
(1)第i种重金属污染系数。
表1 沉积物重金属污染生态危害指数法污染程度的划分
3.3 各类参数的确定
河流底质中重金属的浓度值取本次采样的实测值。
3.3.1 背景参比值的选择
目前研究中对参比值的选择差异较大,有的以页岩平均重金属含量值作为全球统一的沉积物重金属参比值;有的以当地沉积物的重金属背景值为参比值,Hakanson提出以工业化以前全球沉积物重金属的最高背景值为参比值。
本文评价采用当地最高背景值(1992年水利部组织的全国地表水沉积物背景值调查结果)为参比值[4],相对定量性地反映沉积物重金属的污染程度,见表2。
表2 背景参比值mg/kg
3.3.2 重金属毒性系数
本研究选择的主要重金属为Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn。重金属的毒性表现为对人体和对水生生态系统两方面的风险,风险途径为水――底质(沉积物)――生物――鱼――人体。根据Hakanson提出的“元素丰度原则”和“元素释放度”,某一重金属元素的潜在生态毒性与其丰度成反比,与其稀少度成正比,亦即与“元素的释放度”(在水中含量与沉积物中含量的比值)有关,易于释放者其对生物的潜在毒性较大。经过对一系列基础数据的处理,上述7种重金属的毒性水平顺序为Hg>Cd>As>Pb
Cu>Cr>Zn,重金属毒性系数Tri值为Hg
表3 本次沉积物重金属污染潜在生态危害指数法的划分
Hakanson潜在生态危害指数法不仅反映了某一特定环境中的每一种受污染物的影响,而且也反映了多种污染物的综合影响,并且用定量的方法划分出潜在生态危害的程度,是目前研究沉积物重金属污染评价中应用最广的一种,在国际上具有深刻的影响。
4 实验结果与讨论
4.1 重金属污染物程度及分布
汾江河底质(沉积物)重金属以当地最高背景值为参比值计算的单项污染系数Cif和多项污染系数Cd列于表4。从表7可见,单项污染系数Cif≥6的重金属有Zn、Cd、Cu、Cr,其中Zn、Cd在各个采样点的值都超出了单项污染系数Cif“6”,且有些数值较高,将近4倍之多;而Cu也只有S8
3.46没有超出外,其他的值都大于“6”;相对来说,Cr的Cif≥6只有S7和S2。3≤Cif
评价结果表明,汾江河段重金属的污染都在“很高”。监测断面最大值出现在横虻S2点,为78.83,原因是横虼τ诜诮河的下游,其积污量更大;第2大污染系数值是罗沙断面的S7,主要原因是罗沙两岸的工业厂房的排污口的直接排放,且得不到的上游东平河的水源充足补给;总体水平来说,横颉⒔直吆吐奚3个断面各个监测点的Zn、Cd、Cu、Cr的污染系数均为“高”。沿程分布无明显下降趋势,重金属污染顺序为Cd> Zn > Cu > Cr > As > Pb > Hg。
4.2 表层沉积物重金属的潜在生态危害评价
汾江河底质(表层沉积物)重金属单项潜在生态危害系数(Eri)和潜在生态危害指数(RI)及排序结果列于表5、表6和图1。可以看出,单项潜在生态危害系数Eri≥320的重金属有Cd,主要出现在罗沙断面和S3、S6两个采样点;160≤Eri
图1 河流断面各点RI分布
评价的结果是汾江河河河道9个监测点都具有“极高”的潜在生态风险,Cd属于很“极高”的潜在生态危害,Hg、Cu属于“中等”的潜在生态危害,As、Cr、Pb、Zn属于轻微风险。
表5 汾江河底质重金属的潜在生态危害系数Eri和潜在生态危害指数RI
综合分析汾江河河段各个断面的底质(沉积物)重金属的单项污染系数Cif、多项污染系数Cd、单项潜在生态危害系数Eri和潜在生态危害指数RI,汾江河受到了较为严重的污染。污染最严重的是Cd、Cu,其次是Hg 、As、Pb,Zn与Cr相对污染较轻。
5 结语
采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法,以当地最高背景值为参比值,对汾江河底质的重金属污染总体水平进行了评价,结果表明汾江河河段各监测断面的底质都受到重金属的极强的污染,具有很高的潜在生态危害,横颉⒙奚车暮佣沃亟鹗粑廴窘衔严重。污染最严重的重金属元素是Cd、Cu,其次是Hg、As、Pb,Zn与Cr相对污染较轻,已经对生态环境造成了严重的影响,尤其是镉。然而,其具体的来源还需探讨。污染元素Cd、Cu沿程分布无明显下降趋势,可能与沿岸的工业、厂房布局和河流水文条件、流量等相关,有待今后进一步研究。
表6 汾江河底质重金属的潜在生态危害指数排序
(1)减少外源性重金属的进入。要大力控制污水中重金属的排放,尽可能建立污水处理厂或是废水再生回用工程。
(2)对严重污染的底泥的治理。对上底泥疏浚,并填入清洁泥沙或碎石,可以有力地抑制底泥对河水的二次污染,若用具有吸附功能的粘土作为铺填物,则有望进一步改善水质,或是建造引水稀污工程,这主要是上游与东平河相连设置的水闸需要定期补充一定的水量,用以冲稀污染物。
(3)进行水体生态修复与重建。有必要栽培一些耐性较强且速生的植物,萃取水体沉积物底泥中的重金属。合理规划沿岸土地利用,整治排污源,减少重金属污染的来源。使经济建设,人口增长,污染治理与水环境保护同步进行,建设和谐、共进的社会。
参考文献:
[1] 利 锋,韦献革,余光辉,等.佛山水道底泥重金属污染调查[J].环境监测管理与技术,2006,18(4):12~14.
[2] 何燧源.环境污染物分析监测[M].北京:环境科学与工程出版中心,2001.
关键词:重金属土壤污染治理途径
现阶段我们国家的资源能源短缺,如何高效合理的运用这些资源,是我们面临的重要问题。现代社会工农业发展及其迅速,重金属对土壤的污染越来越严重,如何合理利用有限的土地资源,在原本土地资源匮乏的状态下又增加了一大难题。土壤中重金属含量过高,对动植物的生长会产生极大的影响,而且对人类的身体健康也会产生威胁。如何对重金属污染的土壤防护治理,我们对其进行了研究。
一、重金属引起土壤污染的综合情况
重金属引起的土壤污染说的是在外界重金属的影响下,土壤中大部分原有的成分逐渐消失,而重金属所占的比例不断增加,影响了土壤的正常使用并且给影响了正常的生态平衡。使土壤污染的重金属的种类繁多,对土壤污染比较主要的几个金属是Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Ni等,这类金属的密度都比较大。
重金属对土壤的破坏是从多个方面来衡量的。当然土壤中所含的重金属含量越高那么对土壤的污染就越严重。但是也与土壤中重金属存在形式和重金属在土壤中占有的比例也是分不开的。重金属在土壤中主要的存在形态有三种:水溶态、交换态和残存态。其中水溶态和交换态的生存活性比较强,毒性比较大。而残存态的重金属相对来说活性毒性就小很多了。当重金属在离子交换态的状态下的话,那么它的活动毒性是最强的,易被土壤中的植物吸收。或者与其他物质发生反应产生新的存在状态。
二、重金属对土壤污染的危害分析
(一)植物方面的危害
土壤的重金属污染对植物的危害是非常大的。对其危害主要体现在植物根和叶的变化。被重金属污染的土壤使植物在营养成分的吸收上不能得到保证。植物不能从土壤中吸收营养反而吸收了重金属后,与植物体内的某种物质发生反应产生有害的物质。这样就会导致植物不能正常的生长。也有可能导致植物的一部分发生坏死。如果污染严重植物吸收不到养分,那么就会使植物停止生长直至死亡。
(二)生物方面的危害
土壤对生物方面的影响也很大。它是许多微小生物和动植物生活的家园。土壤中存在着多种微小生物,微生物的多样性使土壤保持一个良好的状态。如果土壤受到重金属污染,土壤中生物所需的影响成分大大减少,在土壤中生存的微生物和小动物们的生命也会受到威胁。这样对土壤的状态也会产生严重的影响。
(三)土壤酶方面的危害
土壤酶是一种生物催化剂,其能够综合反映出土壤的肥力及活性状况。由于土壤的物理、化学性质及生物活性会显著的影响到土壤酶的活性,因此土壤环境一旦遭受污染,就会严重影响到土壤酶的活性。例如重金属元素Hg能够较为敏感的抑制土壤中脲酶,因此一旦土壤中的Hg超标,则土壤中所包含的脲酶也会显著的降低。
(四)人身健康方面的危害
土壤中重金属的超标对生物的影响非常大,对我们人的身体方面的危害那就更不用说了。如果吸收了过多的土壤中的重金属,身体所承担的后果都是难以人们承受的。大量的Cd元素会使人体的器官产生病变,对骨质生长产生极大的影响;吸收过量的Pb元素,会使人体的免疫机制不工作,容易生病:吸收过量的Ni元素可以使人们的鼻子和肺部感到不适,严重的还会导致鼻癌和肺癌。土壤中重金属超标严重的影响着人们的身体健康,对于土壤重金属污染方面我们要高度重视起来。
三、对于土壤重金属污染的防治修复措施分析
(一)物理修复
主要使用的物理修复技术有三种,分别是电动修复、电热修复和土壤淋洗。电动修复对土壤环境要求比较高,就是给土壤通电像电池一样,让土壤中的重金属离子做定向的移动,把含量超出标准的离子进行处理。但是不能大规模的处理。电热修复就是给土壤进行加热,使重金属离子在达到一定温度的情况下从土壤中分离。但是该种修复技术对土壤会产生极大的危害。土壤淋洗修复技术指的是向土壤中加入淋洗液,让重金属在淋洗液的作用下转换成液态的形式,然后对液态的重金属进行回收,对其进行相应的处理。这种方法发现的比较早,技术方面相对于电动修复和电热修复来说比较成熟,运用的比较多。
(二)化学固定修复
化学固定修复的方法就是在被重金属污染严重的土壤中加入一些能与重金属产生反应的一些有机元素,让重金属离子与之产生物理化学反应,改变其原有的活性,使其沉淀、发生氧化等。这样就会降低重金属土壤对动植物和微生物的危害。因为突土壤中超标的重金属元素是不相同的,所以也要根据重金属元素的性质再向土壤中添加物质。虽然这种修复方法在操作上面比较简单,但是对土壤中的重金属元素不能彻底处理。只是改变了其原有的性质,并没有从土壤中清除,所以也有可能再一次的污染土壤。
(三)植物修复
还有一种修复技术是植物修复。在被重金属污染的土壤中种植植物。有一些种类的植物可以把土壤中重金属物质吸收到体内,清除土壤中的重金属元素。这种修复技术运用的比较广泛,因为不用投入太多的成本,只需种植超富集植物就可以了。而且对生态环境还不会造成影响。因为这类植物可以免疫重金属的危害,吸收到体内后可以适应重金属元素的存在。也不会影响该类植物的生长。该类比较常见的植物有香草、芥菜等。而且在不断的研究中也发现了许多植物中都有这个特性,对重金属污染土壤的改善也有了很大的帮助。
四、结语
城市化进程的加快及工业生产等导致土壤中重金属污染现象十分严重,严重制约了土壤的高效利用。由于重金属元素的种类较多,在选用防治措施的时候,一定要因地制宜,结合土壤中重金属污染的具体情况,合理选用治理修复技术,最大程度的降低其危害,同时降低对周边环境的二次污染,确保土壤的肥性,促進农业的快速发展提供良好的土壤基础。
参考文献:
[1]曾跃春,刘永林.探析土壤重金属污染的修复技术与治理途径[J].工程技术:全文版,2016,(12).
一、现状分析
我区现有涉重企业2家:省协丰模具有限公司(模具制造)、市区恒赫五金电镀厂(金属表面处理及热处理加工)。
根据多年环境监测数据统计,我区目前未出现水环境断面和环境空气点位重金属超标现象。土壤环境质量状况主要参考环保部全国土壤现状调查数据,调查结果表明,我区有3个土壤重金属监测点位超标。
二、编制依据
(一)《中华人民共和国环境保护法》
(二)省政府办公厅转发《省环境保护厅关于加强重金属污染防治工作实施方案的通知》
(三)国家《重金属污染综合防治“十二五”规划》
(四)《省重金属污染综合防治“十二五”规划》
(五)《省重金属污染综合防治“十二五”规划实施考核办法》
(六)《市重金属污染综合防治“十二五”规划》
三、指导思想
以深入贯彻落实科学发展观为指导,坚持“环境优先、预防为主、综合治理”的方针,本着总体规划、分步实施、突出重点的原则,加大产业结构调整力度,加强环境执法监管,提高重金属污染危害监测和诊疗能力,不断完善重金属污染防控工作措施,加大重金属污染防治工作力度,切实维护人民群众利益,促进社会和谐稳定。
四、年度目标
区域铬的排放量与上年持平;城镇集中式地表饮用水水源中铅、汞、镉、铬和类金属砷五种重点重金属指标达标率为100%;地表水国控断面水质监测中铅、汞、镉、铬和类金属砷五种重点重金属指标达标率100%。重点企业重点重金属达标排放100%。
五、年度重点任务
(一)提高行业准入条件。严格执行国家产业政策以及相关行业准入条件,原则上不再审批电镀、皮革等涉重企业。
(二)督促涉重企业清洁生产审核。郭促列入年度清洁生产审核的省协丰模具有限公司参加省环保厅组织的培训班,并按要求开展审核工作。
(三)加大涉重企业日常监管力度。区环境监察部门加强对2家涉重企业污染源监管,促进企业稳定达标排放。要求2家重点监控企业安装重金属特征污染物自动监控装置,实行实时监控、动态管理,确保重金属排放企业车间或者车间处理设施废水排放口达标。环境监测部门和监察部门增加重点防控企业污染物排放监督性监测和现场执法检查频次,重点监测和检查污染物排放和应急处置设施情况,对检查不达标企业,依法责令停产整顿;对重金属排放企业车间(或车间处理设施排放口)、企业废水总排污口、废气污染物及无组织排放情况,每季度开展一次监督性监测。
(四)强化监测能力建设。按照重金属污染特征和监测的实际需要,在原有能力和仪器设备水平的基础上,提高监测能力。
六、年度实施方案保障措施
(一)组织领导
为保障重金属污染防治综合整治工作顺利开展,成立区重金属污染防治综合整治工作领导小组。
(二)各部门职责
经贸部门:严格执行国家产业政策,禁止重点防控行业落后产能和重污染企业向我区转移,分阶段落实落后产能淘汰任务。定期向社会公布限期淘汰落后产能的企业名单,将淘汰落后产能任务落实到地方、分解到企业,督导按期完成。合理设置产业结构和布局,提高重点防控行业准入门槛,大力发展循环经济,推进含重废弃物的减量化和循环利用。
发展改革部门:会同有关部门制定和完善重点防控行业市场准入条件,根据行业不同,进一步提高节能、环保、技术、安全、土地使用等方面的准入标准。严格限制排放重金属污染物的外资项目。
农业部门:负责制定和完善农田、果园的农药使用规范、畜禽养殖业的饲料使用规范,建立和健全农产品安全保障体系,保障农产品安全;组织控制农业土壤重金属污染的各项工作,加大生态农业的推广力度;在水源保护区和重金属污染严格限制区探索实施农产品安全分级管理制度。
财政部门:加大资金投入力度,对重金属污染防治的重点项目,实施“以奖促治”;对历史遗留重金属污染问题的治理,各级财政部门予以支持。
国土资源部门:对污染严重,短期内又难以治理的农用土地,根据重金属污染防治有关规划和土地利用总体规划,按土地变更调查有关标准和规定,经法定程序调整土地用途。
环保部门:严格执行环境影响评价制度,开展专项检查,建立监管台账,严格环境执法,依法实施清洁生产审核,加强环境监测和应急体系建设,进一步规范企业环境管理。
卫生部门:负责加大对重金属污染与健康影响的基础性研究投入。建立和完善重金属污染健康危害诊断及事故处理制度,参与重金属污染事故医疗应急及救治工作;保障重金属污染危害人体健康发生时的医疗设备与药品储备;组织对重点防控区高风险居民实施定期健康体检;组织编印重金属健康危害与防护的宣传手册,开展重金属危害和卫生防护科普宣传。
各相关部门要各司其职、密切配合,形成合力,共同做好重金属污染防治工作。
(三)政策措施
1.加强科普宣传教育。采取通俗易懂的方式,通过广播、电视、报纸、互联网等新闻媒介,宣传重金属危害、预防、控制、治疗和愈后防护等方面的知识。让广大群众了解重金属污染防治有关知识,增强自我保护欲防护意识。
关键词:重金属污染 环境影响 治理
中图分类号:TE08文献标识码: A
重金属污染时指由重金属及其化合物引起的环境污染,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。重金属的污染主要来源工业污染,其次是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。
重金属污染物是一类典型的优先控制污染物。环境中的重金属污染与危害决定于重金属在环境中的含量分布、化学特征、环境化学行为、迁移转化及重金属对生物的毒性。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。而重金属具有富集性,很难在环境中降解。目前中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、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。对人体毒害最大的重金属有5种:铅、汞、砷、镉、铭。这些重金属在水中不能被分解,人饮用后毒性放大,与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。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。如日本的水俣病,就是因为烧碱制造工业排放的废水中含有汞,在经生物作用变成有机汞后造成的;又如痛痛病,是由炼锌工业和镉电镀工业所排放的镉所致。汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境中,造成目前地表铅的浓度已有显著提高,致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍,损害了人体健康。
重金属污染在环境中难以降解,能在动物和植物体内积累,通过食物链逐步富集,浓度成千上万甚至上百万倍的增加,最后进入人体造成危害,是危害人类最大的污染物之一。国际上,许多废弃物都因含有重金属元素被列到国家危险废物名录,近些年随着我国工农业生产的快速发展,我国出现了重金属污染频发、常发的状况。2010 年4月至6月,浙江省政协组织成立调研组,通过召集省有关单位负责人座谈,向社会公众征集意见建议,并赴杭州、台州及所辖的路桥、温岭等部分县(市、区)进行实地调研,全面了解食品药品安全情况。调研结果显示,在浙北、浙中、浙东沿海三个区域中,城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。工业“三废”及城市生活污染物排放,引起重金属污染农田。调研组有关负责人表示,这些城郊重金属对土壤的污染,主要是近十多年造成的,主要是人为的污染,这会直接威胁到百姓的生命健康。2011年3月中旬,在浙江台州市路桥区峰江街道,一座建在居民区中央的“台州市速起蓄电池有限公司”(以下简称“速起蓄电池公司”)被曝出其引起的铅污染已致使当地168名村民血铅超标。由于重金属污染事件在我国频繁发生,使得我国开始重视重金属污染的治理。
常见的重金属土壤治理的方法包括化学法、生物法、物理法、热力学方法等,每种方法又包含不同的技术,每种技术又可以采用不同的施工方案实施。化学法主要通过将重金属污染土壤与化学稳定剂混合来实现重金属的稳定化,而石灰等稳定剂通常不能有长期的治理效果,分子键合是目前业界关注的一种以长期稳定性为特点的修复药剂。生物法一般有植物修复和微生物修复等。植物修复通过超积累植物吸收土壤中的重金属,比较安全但是修复周期长;微生物修复通过土壤中微生物降解重金属,但是影响修复效果的因素较多,目前应用较少。热力学方法可以通过高温来使重金属玻璃化,但是成本很高。
关键词:土壤;重金属;污染;治理措施
中图分类号:TL75文献标识码: A
引言
土壤是环境有的组成部分,是位于陆地表面呈连续分布、具有肥力并能生长植物的疏松层,它是一个复杂的物质体系。随着工业的快速发展,人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象呈加重的趋势。引起土壤污染的主要污染物有有机物、重金属元素及化合物、中低放射性污染物、农用肥料、致病的微生物等。在这些污染物中,重金属的污染是造成土壤污染加重的主要原因之一。而重金属及其化合物在环境中具有难迁移性和难降解性,只能在环境中累积。甚至有的可能转化成毒性更强的化合物,它可以通过植物吸收在植物体内富集转化,对人类健康带来潜在的风险。重金属元素以不同的种类通过各种途径进入土壤中,其中危害较大、研究较多的重金属元素有Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn等。由于不同的重金属元素其化学性质不同,所以对土壤环境造成的危害也有所不同。
一、土壤重金属污染的概念
土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带人到土壤中,致使重金属元素在土壤中的含量超过背景值,并可能通过过量沉积而造成土壤质量退化、生态环境恶化的现象。土壤重金属污染物主要有铅(Pb)镐(Cd)铬(Cr)汞(Hg)及类金属砷(AS)和硒(Se)等,以及有一定毒性的锌(Zn),铜(Cu),镍(Ni)等元素。其中AS和se虽不属于重金属,但它们的毒性及某些性质与重金属相似,因而通常被列为重金属污染物的范围内。还有一些是植物生长所必须的微量元素,如zn,Cu等,但其含量达到一定值后就可能成为有害的环境污染元素。
二、土壤重金属污染的成因及特点
1.自然原因
自然界中,土壤重金属的形成不是单方面作用的结果,而是受多方面因素影响,在不同时期,其主要影响因素又不同。土壤形成初始时期,其重金属含量受成土母质的影响较大,母质中的重金属含量及组成直接决定了土壤重金属的值。随着土壤的发育,母质对其重金属值的影响逐渐减弱。大气沉降,如火山爆发、森林火灾等可能使许多重金属漂浮于空中,其中一些被植物叶片吸收,进而被微生物分解进入土壤,从而改变土壤的重金属含量与构成。
2.人为因素
(1)废气、烟尘等大气污染。城市化进程的加快在反映国民物质生活水平提升的同时也带来一系列环境问题,城市交通、工业生产等向大气排放大量废气、烟尘,造成大气污染,通过大气沉降,这些物质进入土壤,造成土壤重金属污染。
(2)化肥农药在农业生产中的使用。为了缩短农作物生长周期,现代农业生产常会选择使用化肥农药,大量化肥与农药的使用在带来生产效益的同时,也将其中所含的重金属物质带入了农作物与土壤,造成土壤重金属污染,影响人体健康。
(二)土壤重金属污染的特点
依据化学金属元素相关理论,重金属性质稳定,极难被微生物降解,一旦进入土壤造成重金属污染,势必对农作物的品质和产量产生较大影响,加之其潜伏周期长,通过食物链的“生物富集效应”严重影响动物和人体的健康。有研究表明,低浓度的汞在小麦萌发初期能起到促进生长作用,但随着时间的延长,最终表现为抑制作用;砷有剧毒,可致癌;镉会危害人体的心脑血管。归纳起来,重金属污染有以下几个特点:(1)潜伏周期长,污染具有隐蔽性;(2)性质稳定,污染具有难降解性;(3)相互作用,污染具有协同性、扩散性。因此,重金属污染又有“化学定时炸弹”之称。
三、土壤重金属污染的危害
土壤重金属污染是指由于人类活动致使重金属的数值高于土壤背景值或土壤环境质量的标准,导致土壤质量的下降和农业生态环境恶化的现象。土壤的重金属污染破坏了土壤、植物系统的生态平衡并通过食物链威胁人体健康。
(一)危害土壤中的动物
各种重金属元素在土壤中的富集,对土壤动物的生存带来了严重威胁,有研究表明土壤重金属对蚯蚓、线虫等无脊椎动物数目、丰富度、生物数量和群体构成等有直接影响。
(二)影响作物的品质和质量
土壤中的重金属污染会引起作物大量营养的缺乏和酶有效性的降低,较高浓度的重金属含量有抑制植物体对WT、3C等矿物质元素的吸收和转运的能力。重金属胁迫还会危害作物的根系,造成根系生理代谢失调、生长受到抑制,引起株高、主根长度、叶面积等一系列生理特征的改变,导致植物体营养亏缺,从而影响植物生理生态过程、植物产量和品质。
(三)降低土壤肥力
土壤酶是一种生物催化剂,是反映土壤肥力的关键指标,重金属通过对土壤酶的破坏,造成对土壤肥力的不利影响。
(四)威胁人体健康
土壤尤其是表层土壤中的重金属极易通过食物链进入人体,对人体正常的新陈代谢和器官造成危害,直接对人体健康造成威胁。例如:能导致人类和其他生物的生殖功能下降,机体免疫力降低。
四、加强土壤重金属污染的措施
(一)重金属污染土壤改良剂修复法
目前有许多修复和治理重金属污染土壤的方法,如客土法、土壤淋洗法、化学修复法、植物修复技术、微生物修复技术等。近年来,对重金属污染土壤施用土壤改良剂的修复方法得到了国内外学者的广泛关注,其实际应用也比较广泛。施用土壤改良剂的方法实际上是化学修复法中的原位化学修复。原位化学修复主要是基于污染物的土壤化学行为的改良措施,施入/种或多种改良剂、抑制剂等化学物质,通过调节土壤理化性质以及对重金属的吸附、沉淀、络合、氧化还原等一系列物理化学作用,改变重金属在土壤中的存在形态,降低其生物有效性和迁移性,从而降低重金属污染物对环境中动物、植物的毒性,达到修复重金属污染土壤的目的。原位化学修复是在土壤原位上开展,具有成本低廉、操作简单、对土壤本身结构扰动小、改良剂来源广泛等优点,具有潜在的经济价值,能用于大面积重金属污染土壤的治理,但由于受到一些环境因素制约,如何根据当地土壤条件因地制宜地选择合适的改良剂是该技术的关键。总之,通过施用改良剂改变重金属离子在土壤中的存在形态,降低重金属污染物的生物可利用性,从而实现污染土壤的治理,是目前一条行之有效的途径。当然,化学改良剂法也存在一定局限性,即施用改良剂后土壤中金属离子仍然存留在环境中,如果环境因素发生改变,重金属离子的生物有效性也可能变化,被暂时钝化的重金属离子又会被重新激活。
(二)提高土壤pH
pH值显著影响重金属在土壤中的存在形态,当土壤溶液的pH
(三)样品采集及保存措施
因本文选一般土壤综合污染型土壤为研究对象,在进行土壤样品采集时,只需要采集地表20cm范围以内的表层土壤作为监测样品即可,所采集样品为土壤混合样;在土壤样品采集过程中,应将土壤表层所存在的石头及草皮等杂物清理掉;按照设计采样位置,采取蛇形布点方式进行土壤多点采样作业;不同采样点所采取土壤质量应尽量保持一致,将所获得的土壤样品进行均匀混合,通过四分法,获得约为1kg质量的样品。样品采集后,其保存需要应用密封性良好且洁净的塑料袋,作碱性保存。对样品信息进行标注,如样品采集时间#样品编号等,将样品送入实验室。在进行样品采集的过程中,可以利用定位系统保证样品位置准确性,并对样品采集环境进行拍照记录。
结束语
目前,土壤重金属污染的治理方法很多,但都存在一定的局限性。所以,研究出高效并具有良好的生态效益、社会效益、环境效益的方法对土壤重金属污染的治理是非常重要的。今后,要进一步对土壤重金属污染的来源进行全面了解,逐渐从末端治理的方法向源头治理转变,从而降低土壤重金属污染,给人类提供无污染的绿色食品。
参考文献:
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随着城市化和工业化进程的加快,城市重金属(铅、镉、汞 铬、砷)的污染日益严重。研究证实,这些重金属污染物可以通过食物和饮水摄入、呼吸道吸入和皮肤接触等进入人体,然后,在人体的某些器官中积蓄起来,造成慢性中毒,危害人体健康。
铅 重金属污染物铅对人体健康的危害主要是损害人体的神经系统和造血系统等,严重影响人体新陈代谢功能。
镉 重金属污染物镉对肾脏造成损害,可导致骨钙减少、骨质疏松、骨软化。镉污染物在人体积蓄还会引起高血压、动脉硬化和心脏病。
汞 重金属污染物汞在人体器官中积蓄造成慢性中毒,可导致脑和神经系统损伤,并可致胎儿和新生儿汞中毒。
铬 重金属污染物铬在人体器官中积蓄造成慢性中毒,可导致鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等疾病。
砷 重金属污染物砷在人体器官中积蓄造成慢性中毒,可导致末梢神经炎和神经衰弱症,以及皮肤色素高度沉着和皮肤高度角化,甚至发生龟裂性溃疡。
以前,在日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)等公害病,都是重金属污染引起的典型例子。那么,人们应该如何减轻重金属对人体造成的危害呢?除了减少工业、企业重金属污染物排放,加强环境治理以外,做好个人防护也是十分必要的。现代医学研究表明,微量元素硒对上述重金属可以产生拮抗作用,有效阻挡重金属对人体健康造成的潜在危害。
【关键词】 重金属污染 综合防治规划 重点任务
1 引言
我国重金属污染是在长期的矿山开采、加工以及工业化进程中累积形成的。近年来长期积累的重金属污染问题开始逐渐显露,重金属重特大污染事件呈高发态势,对自然生态和群众健康造成严重威胁,造成了严重的社会影响。
因此,综合防治规划的研究为有效控制锦州地区的重金属污染,保护人民群众身体健康提供科学依据,具有重大意义。
2 转变发展方式,加大重金属综合治理力度
(1)加大落后产能淘汰力度,减少重金属污染物的产生。严格执行国家产业政策和相关产业调整振兴规划,坚决取缔关停重污染企业,并分解落实、按期完成。以涉重金属企业的高污染高排放的生产能力为主要对象,逐步淘汰不符合产业政策或符合产业政策但污染排放经治理后仍长期不达标的企业,关停落后产能和污染高排放集中区的小企业,制止违规建设和违法排污。(2)优化产业布局和区域统筹布局。禁止在重点区域新、改、扩建增加重金属污染物排放的项目,禁止在重点生态功能区和因重金属污染导致环境质量不能稳定达标区域新建相关项目。(3)严格行业准入和环保核查。严格执行国家和省政府针对重金属企业的节能环保和资源综合利用准入条件。实施产业准入公告制度。规范铜、铅、锌等重金属再生利用产业发展,加强再生金属利用建设项目节能环保准入管理。
3 采用综合手段,实施严格的重金属污染源监管
(1)加强对污染源监管,确保企业稳定达标排放。全面排金属污染物排放企业及其周边区域环境隐患,深入开展污染状况评估,摸清重金属污染情况。加强全市涉重金属企业污染监管,促使企业100%稳定达标排放。(2)规范企业的日常环境管理,严格落实企业责任。企业应建立重金属污染物产生、排放详细台帐,并纳入“厂务公示内容”实施动态管理。抓好日常监控,完善治污设施,提升污染治理技术水平。规范物料堆放场、废渣场、排污口的建设。(3)鼓励公众和媒体参与监督。强化新闻媒体和社会公众对重金属污染防治的知情权、参与权、监督权。实行环境质量公告制度,建立服务于社会和公众的环境信息政府网站。(4)建立全省重金属数据库。进行重金属技术数据调查,建立全省重金属数据库。市环保局按照省规划安排,已完成所有涉及重金属企业的废水、废气和重金属危险废物的产生量和排放量等相关数据监测采集。
4 积极推进清洁生产,实施污染源综合防治
(1)积极推动产业技术进步。坚持控新制旧,强化源头防控重金属污染,大力推进高效、能耗物耗低、环保达标、资源综合利用效果好的先进生产工艺。严格执行环保部颁布的《重金属污染综合防治‘十二五’规划》重点行业防控要求的相关规定,执行相关的产业防控要求和生产工艺要求。(2)大力推进清洁生产。依法实施强制性清洁生产审核,积极推进清洁生产,大力发展循环经济。积极推行清洁生产工艺改造,减少含重金属原材料的应用,减少生产工艺过程中的重金属副产物或污染物产生,从源头减少重金属污染环境风险。(3)实施深度治理,加大综合整治力度。鼓励工业企业在稳定达标排放的基础上进行深度治理。依法关停一批缺少治污设施、不能稳定达标排放的重污染企业。对存在环境安全隐患的企业,进行限期整改,问题严重的,要坚决实行停产整顿。(4)实施区域综合整治。以重点区域为核心,以重点行业、重点企业为侧重点,对历史遗留重金属污染突出、风险隐患较大地区实施综合整治。我市重金属污染重点防控区域为锦州市太和区,重点规划单元为汤河子工业区。禁止在重点区域新建、改建、扩建增加重金属污染物排放的项目,鼓励其他区域推行总量控制(如表1)。
5 加强产品安全管理,提升民生保障水平
(1)建设重金属污染区农村集中供水。对于区域背景性因素造成重金属污染,以及短期内难以根本改善的重金属污染区域,实施应急民生型供水保障工程,加强受污染区居民饮用水安全保障,建设农村集中供水工程,对重金属污染严重、生产生活基本条件丧失的地区,实施必要的移民安置政策。全市在规划期内对重金属污染严重造成人民生活困难的区域,实现集中供水工程建设。(2)建立农产品产地安全保障体系。对农产品产地重金属污染进行全面系统调查研究,划分种植功能区,实施农产品产地安全分级管理。建立农产品产地重金属污染风险评价与预警体系。全市被污染土壤,在未修复治理之前,改变其种植功能,改种非粮食作物。(3)加强重点地区诊疗和健康监测。对全市受重金属污染高风险的人群实施诊疗,建立敏感人群定期体检制度。建立相应重金属污染人体健康风险评价体系。建立重金属污染健康危害环境评估制度和哨点疾病监测制度,组织开展重金属污染所致健康影响的流行病学调查和溯源分析,在重点防控区域开展重金属人群的健康危害监测,调查和风险评估。(4)减少含重金属相关产品消费。减少含铅油漆、涂料、焊料的生产和使用,强化对农药、化肥、除草剂等农用化学品的环境管理,严禁使用砷类农药,严格控制在食品及饲料中使用含重金属添加剂。
6 建立完善监控能力体系
(1)加强重金属监察执法能力建设,提高执法监督水平。加强现场重金属监察执法能力。以监测评估、应急监测、及时预警、快速反应、科学管理为目标,建设先进的重金属应急环境监测体系和完备的环境执法监督体系。积极争取各级财政投入,努力提高环境管理能力。(2)完善重点区域重金属监测体系。完善重点区域及所在县市环境监测系统监测能力,重点区域将配置重金属监测实验室仪器设备,设置环境保护卫生跟踪系统,实现污染源及其周边水、气、土壤、农作物、食品、人体等的重金属长期跟踪监测和联动分析;加大对重点排放源的监督性监测力度,建立重金属排放和风险源清单。(3)建设重金属污染事故应急系统。建立市级重金属污染应急指挥系统,市以及主要流域分别配备水、气环境突发事故应急监测车及仪器设备,重点海港和内河港口配备应急监测船。
完善重金属污染健康监测网络和报告制度,规划期内在重点地区建立常规环境与健康监测站,开展重点地区环境与健康常规监测。
参考文献:
【关键词】 高速公路;重金属污染;防治措施
随着我国经济和社会的快速发展,交通在国民生活中日趋显示出它的重要性,高速公路的建设也势在必行。大规模地修建高速公路,有效地促进了国家经济快速发展,方便了人民生活;然而,与此同时,在高速公路建设及营运过程中也给我们带来了严重的生态破坏与环境污染问题。土壤是大气、水体及固体废弃物中污染物在环境中迁移、滞留和沉积的目标,是长期环境污染的承受者。随着社会经济的飞速发展和人口的不断增加,土壤作为人类赖以生息的资源,越来越暴露出不堪重负的迹象。因此,研究高速公路建设所带来的土壤污染问题及其防治对策就显得尤为重要,对于保护环境、促进我国高速公路的建设与发展具有重要的指导意义,同时也可为我国高速公路建设环境治理和管理提供科学依据。
1. 高速公路建设对环境的影响
高速公路作为人类生存和发展所必需的开发建设活动,会对周围的环境产生直接或间接的影响,这些影响一般可分为两大类:一类是对自然环境的破坏,如水土流失、植被破坏等,严重时引起生态平衡失调、气候异常;另一类是环境污染,如噪声、废水、废气和尘埃等。总的说来,主要有以下几个方面的影响。
1.1对社会、经济的影响。高速公路建成后,会对沿线的社会结构、经济发展、文化环境等产生影响:首先,公路建成后会增大沿线地区的交通量,增加该地区的交通事故,在一定程度上干扰附近居民的出行,割裂了村庄间的原有联系;其次,公路建成后,使沿线各地区的土地功能发生变化,将单一的农业用地、开发用地或商业用地转变为多行业提供服务的特殊用地,同时也促进了沿线土地资源的开发。公路建设会造成一定数量居民的拆迁,使沿线居民人口结构及需求发生变化,改变了原有居民的联系及交往方式;对沿线两侧居民交往产生阻隔,影响区域经济布局和产业结构;高速公路的修建,会破坏一些原有的历史文化遗址、名胜风景及保护区,产生视觉污染。高速公路建设在对沿线区域环境产生上述影响的同时,也提供了良好的交通条件,加速农产品、矿产、林业产品的输送,信息交流及劳动人口流动,提高了区域的工业产值,推动城乡的商品交换、文化交流及农业的综合开发,使城乡逐渐一体化[1]。
1.2对环境的污染
1.2.1废气污染。
(1)以汽油、柴油为燃料的汽车在发动和行驶过程中会排放大量废气和固体微粒,废气中含有水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、硫化物、甲烷、乙烯、醛和铅颗粒等污染物[2],这些污染物排放到大气中,渗透到水、土壤中,并逐渐积累,会对沿线的人类和动植物产生不良影响,使其生活环境进一步恶化,甚至会造成全球气候异常,这种污染的程度随着公路运营时间的增长及交通量的增加而不断加重。
(2)随着运输市场的放开,汽车产量和拥有量的增加,汽车排放物对大气的污染已成为主要公害,汽车排放物危害人体健康、污染环境、破坏生态平衡,已引起世界各国的普遍重视。
1.2.2噪声污染。
(1)高速公路的噪声源主要包括两个方面:一是在施工过程中,由于挖掘机、推土机、平地机、搅拌机以及各种运输车辆的使用而产生的噪声污染,这些噪声较强,对当地居民和施工人员影响严重,造成区域声学环境质量短期内恶化;二是在运营过程中,汽车车体振动、发动机运转、轮胎与路面摩擦、鸣喇叭以及公路沿线提供各种服务的设施、设备均会产生噪声,在公路沿线形成一条噪声带,这些噪声会对附近的人群产生心理和生理上的影响,降低人们的工作效率,尤其对公路两侧人口密度较大的敏感区域(学校、住宅区、商业区、医院等)干扰较为突出,而野外区域的干扰则相对较小[3]。
(2)随着高速公路建设速度的加快,交通噪声污染问题日趋严重,人们对于道路两侧环境的改善也越来越迫切。
1.3对生态环境的影响。高速公路建设对生态环境的影响可分为两个阶段:一是施工期间对自然环境造成的非污染性破坏,因施工机械的使用及大量的开挖取土破坏了土体原有的自然结构和水的循环路径,相应地改变了生物的生存环境,影响其生长、活动的规律,阻碍生态系统漫延[4];二是公路建成运营后,路体分割了生物的生存空间,使公路附近的动物容易被汽车撞伤、压死;而且,由于汽车废气、噪声、有害物质的产生,会使生物栖息的生态环境(空气、水、土壤)逐渐恶化,引起生物发育不良、繁殖机能减退、疾病增多、抗病能力下降,从而造成种群数量减少(特别是珍稀物种),有时可能会影响整个生物群落。
1.4对工程地质、水文地质条件的影响。
1.4.1对工程地质条件的影响。高速公路施工时,由于填方和挖方对地表扰动较大,并改变了原有的地形、地貌,尤其是隧道的进出口及仰面坡的开挖,对局部山体稳定不利,可能会引发塌方滑坡、软土层滑移等不良地质病害;又因土表、土质松软,增加了水土冲刷量,造成河流、沟渠淤积,积水淹漫农田。此外,临时施工用地在机械碾压、人员踩踏下土壤结构发生了变化,一定时期内土壤的肥沃程度难以恢复。
1.4.2对水环境的影响。高速公路对水环境的影响主要包括施工、生活服务区污水和洗车等对公路沿线自然水系的影响。高速公路定距离设置加油站、收费站及洗车等配套设施,生活服务区污水和洗车废水都会对高速公路沿线自然水系产生影响[5]。由于公路建设阻隔原有水系的循环,影响地表水和地下水的流通路径,汽车尾气的排放和生活服务区的废物进入河道也会对水源造成污染;化学危险品运输中的泄露或交通事故的发生,则可对环境水质造成灾难性的破坏。另外,由于桥梁的修建减小了河床的过水断面,造成桥前局部堵水,水流速度减慢,泥砂下沉淤积、阻塞河道,从而容易引发洪涝灾害。
2. 高速公路两侧的土壤重金属污染
土壤是人类生态环境的重要组成部分,是人类赖以生存的基础。由于重金属在土壤中易蓄积,残留时间长,因而已成为土壤的主要污染。
2.1土壤重金属污染的特点及来源。
2.1.1土壤重金属污染的特点。
2.1.1.1持久性:重金属污染物进入土壤后,通过土壤对悬浮污染物的物理机械吸收、阻留、胶体的物理化学吸附、化学沉淀、生物吸收等过程,不断在土壤中积累。当达到一定数量时,便引起土壤成分、结构、性质和功能的变化,造成土壤污染。土壤污染以后很难消除,其净化过程需要相当长的时间,而且重金属污染是不可逆的持久积累过程。
2.1.1.2间接伤害性:首先,重金属污染物通过食物链危害动物和人体健康;其次,土壤污染物还能危害自然环境,污染地下水、地表水和大气,成为水和大气的污染源。
2.1.1.3高速公路重金属污染以公路为中心在其两侧呈带状顺公路延伸,污染程度自公路向其两侧逐渐减弱[6],且主要分布在公路两侧50m范围内。
2.1.2高速公路土壤重金属污染的来源及影响因素。
2.1.2.1土壤重金属污染的来源:目前公认的高速公路土壤重金属污染的主要来源是交通工具使用的油料燃烧所排放的尾气以及油料的挥发、泄漏等。事实上,油料中除了含有铅和锡外,尚含多种微量重金属元素,公路旁重金属污染以Pb、Cd污染为主。这些重金属污染物不但不易被自然净化,而且可通过食物链得以富集而对人体、家畜、农业生态及自然生态产生严重的潜在影响和危害。
2.1.2.2影响因素:影响土壤重金属污染的因素很多,也比较复杂。土壤受重金属污染的程度主要取决于交通量、土壤类型、植被、降雨、风力、风向以及公路两侧是否有影响重金属颗粒运动的障碍物,如树木、建筑物等。
2.2土壤重金属污染的危害。重金属污染物进入土壤后不能为土壤微生物所降解,易被作物吸收、在土壤中积累,甚至在土壤中可能转化为毒性更大的甲基化合物,影响农作物的产量和质量,也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。重金属污染物的长期积累、富集会使生物地球化学平衡遭到破坏,随食物链富集,也会对人体健康产生潜在危害。据报道,我国每年因土壤重金属污染而减产粮食1000多万t,另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t,合计经济损失至少200亿元人民币。
3. 重金属污染的预防及治理措施
由于重金属在土壤中不被微生物降解,且迁移性小,重金属污染具有长期性、潜伏性、累计性和不可逆转性[7]。一旦土壤中重金属含量超过环境容量,要清除污染则相当困难,故对重金属引起的土壤污染需要采取预防和治理相结合的措施。
3.1高速公路土壤重金属污染的预防措施。
3.1.1通过国家立法,健全有关环境保护的法律、标准和制度,制定相关的高速公路汽车尾气排放标准,加强汽车尾气排放管理,控制汽车尾气排放必须有法可依,有标准可据。
3.1.2管理部门要加强监管力度,减少交通事故的发生。加强对有害物资的运输管理,制定此类突发事件预案,防止有害物质泄漏事故的发生。加强防范措施,控制事态的发展,将损害减少到最小。
3.1.3完善汽车的自身结构,改进发动机,采用电子控制燃油喷射;研制和推广废气减毒装置,完善汽车保养和修理制度,推广节油装置。
3.1.4优先使用无铅汽油,推广应用气体燃料,使用符合规定的剂或燃油添加剂。
3.1.5公路设计部门在设计时应充分考虑汽车尾气排放对环境的影响,在普通路段加强绿化设计,隧道路段增加部分通风设备。
3.2重金属污染土壤的治理方法。污染土壤的治理是根据污染物和土壤的物理、化学性质及存在状态,进行有效分离或其它处理,使土壤特性得以恢复和利用,减轻或消除污染物对生态环境的不良影响。
3.2.1重金属以其在土壤中难降解、毒性强、具有积累效应等特征受到科学家们的广泛关注,已成为多学科研究的活跃领域。重金属污染的治理途径主要有两种:一是改变重金属形态,使其由活化态转变为稳定态;二是从土壤中去除重金属,使其存留浓度接近或达到背景值。现有的重金属污染土壤修复技术主要包括换土法、化学修复、生物修复、电修复和热修复等。常用的物理及物理化学方法有热解法、电化学法和提取法等[8]。
3.2.2化学治理就是向污染土壤中投入改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变土壤的物理化学性质,使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施的优点是治理效果和费用适中,缺点是容易再度活化。
3.2.3生物措施是利用某些特定的动、植物和微生物,较快的吸收或降解土壤中的重金属污染物,从而达到净化土壤的目的。生物修复的途径主要有两条:(1)植物修复技术:利用金属超累积植物,通过植物自身具有的特定的吸收、挥发、根滤、稳定等作用,对重金属加以吸收、富集或与重金属结合成不具有生物活性的化合物,来清除或降低土壤中的重金属元素,从而达到净化土壤的目的。但其重金属生物载体可能产生二次污染,至今也未能找到有效的解决途径。(2)利用微生物沉积、氧化和还原等作用,降低或消除重金属对土壤的污染,该研究是目前环境科学研究中比较活跃的领域之一。
3.2.4在西方发达国家,为了降低污染土壤修复的成本并提高修复的效率,对原位微生物修复更为重视。目前,主要的技术包括:(1)生物啜食法,它主要采用本地微生物或实验室培养的具有特异功能的菌株降解污染物,采用把污染的地下水抽出加人营养物质和氧气(通常是过氧化氢或过氧化氢化合物)后再回灌到污染土壤中,或经垂直井的慢速渗漏,加人营养物质和氧气到污染土壤中,以优化降解生态条件,特别是加入表面活性物质等一些化学物质,以降低污染物的毒性来达到提高污染物的生物降解能力;(2)生物通气法,它结合了蒸汽浸取技术的优点,采用真空梯度井等方法把空气注人污染土壤中,以达到氧气的再补给,可溶性营养物质和水则经垂直井或表面渗入的方法予以补充。这两种方法结合了微生物修复和化学修复的内涵和优点,符合生态化学修复的原理和发展方向。更确切地说,这两种方法更趋于向生态化学修复领域迈进。
4. 结论与建议
长期以来,人类对土地资源的不合理开发、利用已造成比较严重的土壤污染,直接或间接地危及人类健康,因此,探讨合理的、有效的土壤重金属污染预防和治理措施显得尤为迫切。对于高速公路两侧土壤的重金属污染问题,要采取防与治相结合的处理措施:首先,应加强高速公路汽车尾气排放管理,严格控制尾气排放标准;其次,对于已经受到重金属污染的土壤,则应采取相应的治理措施进行治理。
开展高速公路旁土壤中重金属污染、富集程度的监测和评价,研究土壤重金属污染的预防和治理措施,对于保护生态环境、促进我国高速公路的建设和发展都具有重要的指导意义。
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