重金属污染现状及其治理范例6篇

前言:中文期刊网精心挑选了重金属污染现状及其治理范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。

重金属污染现状及其治理

重金属污染现状及其治理范文1

关键词:土壤污染;重金属;蔬菜基地

收稿日期:2011-05-20

基金项目:国家自然科学基金项目(编号:40963001)资助

作者简介:金联平(1985―),男,安徽颍上人,硕士研究生,主要从事热带海岛地表过程与环境评价的学习与研究。

中图分类号:X852

文献标识码:A

文章编号:1674-9944(2011)06-0001-02

1 引言

重金属是指密度4.0以上的约60种元素或密度在5.0以上的45 种元素。As 和Se是非金属,但是它们的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷和硒列入重金属污染物范围内[1]。重金属污染已成为全世界人们极为关注的焦点之一。随着全球经济化的迅速发展,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。重金属在土壤中的高富集直接影响农作物的产量并使其品质下降[2],并可通过食物链危害人类的健康; 也可导致大气和水环境质量的进一步恶化; 即使重金属富集程度不高,亦可能阻碍土壤中微生物群体的多样性和活力,从而严重影响作为营养循环和持续农业基础的土壤的生物量和肥力[3]。蔬菜基地的健康发展关系着人们的饮食安全和我国蔬菜的正常出口,因此治理蔬菜基地土壤重金属污染具有重要的理论意义和现实意义。

2 蔬菜基地土壤重金属污染物来源

土壤中重金属元素的来源主要有两种方式:自然因素来源,主要受成土母质和成土过程对土壤重金属含量的影响;受人为因素的影响,在各种人为因素中,则主要包括工业、农业和交通等来源引起的土壤重金属污染。

2.1 大气降尘污染

大气中的有害气体主要是由工厂排出的有毒废气,因其成分复杂,迁移扩散污染面大,长期对土壤造成严重污染。工业废气的污染大致分为两类,气体污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氢化合物等; 气溶胶污染,如工业粉尘、烟尘等固体粒子及烟雾、雾气等液体粒子,它们通过沉降或降水进入土壤,造成污染[4]。公路、铁路两侧农田土壤中的重金属污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染为主,它们来自于含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损产生的含Zn 粉尘等,汽油中添加的抗暴剂烷基铅会随着汽车尾气污染公路两侧100m范围内的土壤[5]。

2.2 农药、化肥等农用物资的不合理使用

农药能防治病、虫、草害,如果使用得当,可保证作物的增产,但它是一类危害性很大的土壤污染物,施用不当,会引起土壤污染。施用化肥是农业增产的重要措施,但不合理的使用,也会引起土壤污染[6]。长期大量使用氮肥,会破坏土壤结构,造成土壤板结,生物学性质恶化,影响农作物的产量和质量。

2.3 固体废物对土壤的污染

工业废物和城市垃圾是土壤的固体污染物。例如,各种农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用,如果管理、回收不善,大量残膜碎片散落田间,会造成蔬菜基地“白色污染”。还有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入农田,造成土壤重金属污染,如磷钢渣作为磷源施入农田时,土壤中发现有Cr 的累积[7]。

2.4 污水灌溉和污泥施肥

污水中的重金属随着污水灌溉进入农田后以不同的方式被土壤截留固定从而引起污染。污泥中含有大量的有机质和N、P、K等营养元素,但同时也含有大量的重金属,随着大量的污泥进入农田,农田中的重金属的含量在不断增高,导致农作物中的重金属残留过多,如施用污泥和污水是造成蔬菜重金属残留的一个主要原因[8]。

3 蔬菜基地土壤重金属污染的特点

3.1 潜伏性和滞后性

重金属在土壤中不易随水淋溶,不能被微生物分解,具有明显的生物富集作用,重金属主要通过对作物的产量和品质的影响来表现其危害。因此,土壤污染具有较长潜伏期。由于土壤、污染物及地域的复杂性,土壤一旦受到污染,其治理不仅见效慢、费用高,而且受到多种因素的制约[9]。

3.2 单向性和难治理性

进入土壤中的重金属不能被微生物降解,易积累,所以一旦土壤被重金属污染,很难恢复。某些被重金属污染的土壤可能要100~200年时间才能够恢复,因此土壤的重金属污染一旦发生通常很难治理,而且其治理成本较高、治理周期较长。

3.3 间接性和综合性

土壤重金属对人的危害主要是通过食物链或者渗滤进入地下水体实现的。在生态环境中,往往是多种重金属污染同时发生,形成复合污染,且污染强度显示出放大性[10]。

4 蔬菜基地土壤重金属污染的危害

4.1 直接危害农产品的产量和质量,造成经济损失

土壤重金属污染物直接危害农作物的正常生长和发育,导致产量下降,品质降低[11],造成经济损失。中国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1 000万t,被重金属污染的粮食多达1 200万t,合计经济损失至少200亿元[12]。加入WTO之后,农产品的重金属超标问题对我国农业冲击更大。

4.2 威胁生态环境安全与人类的生存健康

土壤一旦被重金属污染后,其危害性远远大于大气和水体的污染。有研究表明,重金属污染能明显影响土壤微生物群落,降低土壤微生物量和活性细菌量,对土壤重金属综合污染指数的相关分析表明,在土壤综合污染较轻的情况下,土壤微生物多样性较高,随着重金属综合污染指数的增加,微生物多样性呈指数式迅速下降[13]。土壤重金属污染使污染物在植物、蔬菜、水果等食物中Cd、Pb、Cr 、As 等重金属含量超标或接近临界值,从而使重金属通过食物链富集到动物和人体,最终危害人类健康[14]。

5 蔬菜基地土壤重金属污染的治理

由于农田土壤重金属污染的特点,其治理应立足于“防重于治”的基本方针[15],坚持“预防为主、防治结合、综合治理”。对未被污染的土壤采取预防措施,要控制或消除污染源;对已经污染的土壤则要采取积极治理措施,将污染控制在最低限度。目前,大多数治理方法尚处于探索阶段,治理方法各有利弊[16]。

5.1 控制污染源,减少污染的排放

控制污染源,即控制进入农田土壤中的污染物的数量和速度,使其在土体中缓慢地自然降解,而不致迅速而大量地进入农田,超过土壤的承受能力,引起土壤污染[17,18]。严格做好蔬菜基地的规划,做到土壤的合理安全有效利用,按规划的目标实施,防患于未然。合理使用化肥、农药,重视开发高效低毒低残留的化肥、农药。

5.2 修复被重金属污染的蔬菜基地土壤

修复措施主要包括客土、换土和深耕翻土等。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[19]。对土壤重金属污染严重的地段,依靠切断污染源的方法则往往很难恢复,有时要靠深耕客土、淋洗土壤等方法才能解决问题。另外开展植物修复技术的研究及培养抗性微生物等。其他治理技术见效较慢、成本较高、治理周期较长。

参考文献:

[1] 郑喜坤,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(1):79~84.

[2] 陈志良,仇荣亮.重金属污染土壤的修复技术[J].环境保护,2001(8):17~19.

[3] 骆永明.金属污染土壤的植物修复[J].土壤,1999(5):261~265.

[4] 张 颂.农田土壤重金属污染及防治措施[J].辽宁化工,2010,39(5):529~534.

[5] 刘万玲.重金属污染及其对植物生长发育的影响[J].安徽农学通报,2006,34(16):4 026~4 027.

[6] 沈景文.化肥农药和污灌对地下水的污染[J].农业环境保护,1992,11( 3):34~37.

[7] 王焕校.污染生态学[M].北京:高等教育出版社,2000:188~213.

[8] 茹淑华,孙世友,王 凌,等.蔬菜重金属污染现状、污染来源及防治措施[J].河南农业科学,2006,10(3):88~91.

[9] 李永涛,吴启堂.土壤重金属污染治理措施综述[J]. 热带亚热带土壤科学,1997,6(2):134~139.

[10] 焦丽香,郭加朋.土壤重金属的污染与治理进展研究[J].科技情报开发与经济,2009,19(1):155~156.

[11] 阮俊华,张志剑,陈英旭,等.受污染土壤的农业损失评估法初探[J].农业环境保护,2002,21(2):163~165.

[12] 李其林,骆东奇.重庆市蔬菜基地土壤中重金属含量及污染特征[J].土壤与环境,2000,9(4):270~273.

[13] 肖鹏飞,李法云,付宝荣,等.土壤重金属污染及其植物修复研究[J] . 辽宁大学学报:自然科学版,2004,31(3):279~283.

[14] 胡正义.Cu 污染土壤――水稻系统中Cu 的分布特征[J].环境科学,2000,21(2):62~63.

[15] 高拯民.我国环境保护科学研究现状与展望[J].土壤学报,1989,26(3):262~272.

[16] 郑喜坤,鲁安怀,周建利,等.我国城郊菜地土壤和蔬菜重金属污染研究现状和展望[J].湖北农学院学报,2002,22(5):476~479.

[17] 赵其国.解决我国东南沿海经济快速发展地区资源与环境质量问题刻不容缓[J].土壤,2001,33(3):113~118.

重金属污染现状及其治理范文2

关键词:重金属;污染;土壤;

Abstract: At present, the soil heavy metal pollution research in our countries is a rather hot topic. In a broad range of data collection, based on the prevention and control of soil heavy metal pollution, the paper put forward some Suggestions and ideas.

Key Words: heavy metal; pollution; soil;

中图分类号:[TE991.3]文献标识码:A 文章编号:

一项由原国家环保总局进行的土壤调查结果显示,广东省珠江三角洲近40%的农田菜地土壤遭重金属污染,其中10%属严重超标。由于土壤重金属污染具有隐蔽性、不可逆性和持久性,对生态环境和人类健康影响深远,所以土壤重金属污染问题越来越受到人们的关注和重视。

一、土壤质量的涵义与土壤重金属污染

根据联合国粮食及农业组织(FAO)相关专家对土壤质量的定义,结合国内外尤其是美国、澳大利亚、欧盟等一些国家学者对土壤质量的普遍看法,所谓土壤的质量,与土壤中的重金属含量是决不可能画上等号的。我们不能认为土壤中重金属的含量低就认定土壤的质量高,反之亦然。根据对土壤质量的比较权威的定义,土壤的质量并不就是指土壤的质地,也不是指土壤为植物提供P、N、K等一些营养成分的能力,而是指能够支撑农产品的生产能力、保护生态环境、保护动物以及人类的健康与保护食品的安全等综合能力。FAO对土壤质量的定义主要是从测定土壤的生物、物理和化学性质的大概100多种指标而来。其中生物参数的指标是比较重要的。也就是说,代表土壤的生命活力主要是土壤中生物以及生物的多样性,其中土壤中的生物多样性就是土壤质量的核心组成,也就是土壤质量的内涵。

土壤具有同化和代谢外界环境进入土体的物质的能力,也就是常说的自净能力。当土壤中重金属的含量超过土壤的自净能力或者明显高于土壤环境基准或土壤环境标准,并引起土壤环境质量的恶化,这就是土壤重金属污染。

二、土壤中重金属污染的危害

(1)在自然生态系统中,大气环境、水环境和土壤环境的物质循环联系紧密,土壤的污染物会随着土层的迁移与地表径流,从而污染地下水、地表水,也会污染其他新的土壤,甚至会通过挥发产生大气污染。

(2)土壤中的重金属污染让紧张的耕地越来越短缺。由重金属污染造成土壤质量下降而导致耕地面积的减少,更加剧了对我国耕地红线的冲击。目前这种情况并没有出现减缓的趋势。

(3)重金属污染物通过影响土壤中某些微生物的数量与活性,从而影响土壤的活性。另外,重金属污染物大多对生物具有一定的毒害作用,因此土壤重金属的含量对农作物的产量有很大的影响,甚至会导致农作物的减产,所以土壤的重金属污染影响到农业生产的可持续发展。

(4)大多数重金属污染物难以降解,在生态系统中,生物富集现象显著,将直接或间接危害到处于食物链顶端的人类的身体健康。

(5)土壤的重金属污染物在迁移和转化的过程中,除了浓度的累积,毒性也可能会增加,例如汞的生物甲基化,这更加剧了土壤污染带来的危害。

三、土壤重金属污染的来源

(1)污灌。在缺水地区,污水灌溉解决了农用供水不足的问题,起着保证农作物产量的作用,同时也带来了土壤污染及地下水污染等问题。

(2)化肥、农药以及塑料薄膜的大量使用。不合理的农药和化肥的使用会使土壤被重金属所污染,某些化肥含有过量的重金属Zn、Cd、Pb等。农用塑料薄膜释出的Cd、Pb也会造成土壤重金属污染

(3)大气的沉降。工厂排放的烟气、粉尘等气体污染物经大气环流扩散,以干、湿的沉降方式进入到水体与土壤中。

(4)含重金属固体废弃物。工业废弃物、矿产的开采与冶炼产生的废渣、涉重金属企业污水处理系统产生的污泥等含重金属危险废物是土壤重金属污染的主要来源。

(5)交通运输的污染。交通运输中重金属的污染来源于汽车排放的尾气及轮胎磨损产生粉尘。

四、政府对防治土壤中重金属污染采取的措施

(1)提高涉重金属建设项目的准入门槛,有效控制新增污染源。对不符合产业布局、行业发展规划、环保规划的建设项目坚决不予上马。符合产业政策的涉重金属项目实行入园建设、统一规划布局、统一管理。

(2)摸清管理辖区地域,特别是农作物产地土壤质量状况,强化土壤重金属污染物的跟踪监测,划分种植功能区,对超标受污染的土壤进行修复。落实环保目标责任考核、行政问责制度,对超标区域实行挂牌督办、区域限批。

(3)推行清洁生产,加快涉重金属行业转型升级。通过实施清洁生产审核,从源头上削减重金属污染物的排放,提高资源利用效率,减少污染物末端治理的压力。

(4)加密对涉重金属企业污染物排放情况的监督性监测,对国控、省控重点企业至少每两月监测一次。强化企业自行监测,适时推行涉重金属污染源、重点流域在线监测监控。

(5)加强环境监管,严格环境执法。严厉打击涉重金属行业违法排污行为,对环保设施运行不正常、偷排、超标超总量排放等环保违法行为从严处罚,严格执行含重金属危险废物转移联单制度。

五、治理土壤中重金属污染的方法

(1)生物修复法。这种方法主要是通过一些特殊的微生物与植物把土壤中的重金属利用新陈代谢的作用去除或者转化其形态,降低重金属的毒性,使土壤得到一定程度的净化。

(2)热处理方法。热修复处理法的原理其实就是运用了污染物的热挥发性,利用高频电压所产生出来的电磁波,把土壤进行加热,使土壤中的污染物能够解吸出来,由此达到修复的目的。该方法对重金属汞的治理效果显著。

(3)排土、客土和水洗法。排土就是剥去表层受污染的土壤,客土就是在被污染的土壤上覆盖未受污染的土壤。水洗法是通过清水灌溉稀释或洗去重金属离子从而降低重金属污染物的含量。

(4)化学修复方法。这个方法是利用某些化合物与土壤中的重金属反应所形成的络合物,很容易和酸根离子发生反应产生沉淀的特点,通过投加一些改良剂到土壤里来降低土壤中重金属的迁移性,减少其含量,从而达到修复以及治理土壤的目的。

六、结束语

土壤中重金属污染问题隐蔽、危害大,难以治理。国土资源部曾公开表示,中国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染,直接经济损失超过200亿元。经济发达地区普遍存在着土壤重金属污染问题。随着产业转移,一些东部地区的高能耗、高污染项目开始往中西部省份转移,中西部欠发达地区的土壤环境也面临着重金属污染的威胁。近年来频繁见报的重金属污染事故,时刻警醒着人们要重视土壤中的重金属污染的问题。

参考文献:

[1]李泽琴 程温莹 罗丽.地质灾害与环境保护,2002(12)

[2]陈志良 仇荣亮 张景书.重金属污染土壤的修复技术[J].环境保护,2002(06)

[3]华珞 陈世宝 白玲玉.有机肥对重金属锌污染土壤改良效应[J].农业环境保

护,1998(11)

[4]王凯荣.我国农业重金属污染现状及其治理利用对策[J].农业环境保护,1997(02)

[5]夏星辉 陈静生.土壤重金属污染治理方法研究进展[J].环境科学,1997(05)

重金属污染现状及其治理范文3

关键词:原位固定修复;重金属污染;土壤修复技术

中图分类号:X503文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)13-0031-02

原位固定修复工艺方法从成本和时间上能较好地满足治理土壤中重金属污染的要求。原位固定就是通过往土壤中加入固定剂,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化-还原等一系列反应,降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性,从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。目前在土壤修复中常用的固定剂包括无机固定剂、有机固定剂和有机-无机复合固定剂。该方法的优点是成本低,对重金属的固定时间长,对于大面积的面源污染有很好的修复前景。然而,固定剂使用不当,也会带来一系列的问题。本文对重金属污染土壤的原位固定修复进行了研究。

一、重金属污染土壤的原位固定治理技术

(一)原位固定治理技术的提出

重金属原位固定修复的研究开始于20世纪50年代,所制备的吸附剂最早来固定水体中不同重金属。后来,人们发现了重金属的毒性与其在土壤中的赋存形态有密切的相关性。一些基于降低重金属生物有效性的物质如沸石、水泥和石灰等被应用于固定土壤和沉积物中的重金属。原位修复技术才逐渐被应用到土壤重金属的吸附固定中。20世纪80年代以后,许多固定物质,如人工合成的沸石、生物固体、污泥和磷酸盐衍生物等应用于重金属污染土壤的原位固定中。随着人们对土壤中重金属存在形态的进一步研究,发现了重金属的毒性与其在土壤中存在的各种形态密切相关,植物吸收重金属的量取决于土壤中有效态重金属含量,而不是土壤中重金属的全量。

原位固定技术是指通过往土壤中加入固定剂,调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化-还原等一系列反应,降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性,从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。由于其成本低廉、操作方便、效果快速,使其在对污染土壤的治理中得到广泛应用,尤其对耕作土壤中的面源污染的治理。

(二)原位固定治理技术应用的主要限制因素

目前,原位修复技术在应用中仍然存在一些困难:其一,每个固定剂都有其适用的土壤,土壤的成土母质、粘粒含量、pH等理化性质直接影响固定剂的修复效果。环境条件的改变,特别是降水多少等,也会影响固定剂对重金属的固定作用。因此,每一种固定剂应用于实践,都要有科学的技术参数作支撑。其二,化学合成的有机-无机复合体应用于重金属污染土壤修复,不仅治理成本过高,且有相当的环境风险。有些固定剂在土壤中还会引起土壤理化性质的改变,对植被造成不良影响。为此,我们提出用天然的有机、无机材料制备出有机-无机复合体,杜绝二次污染,并发展与之相应的有机-无机复合体原位钝化技术。其三,虽然吸附剂能将重金属固定住,但金属离子依然还存留在土壤环境中,并可能随着环境条件的改变,生物有效性也可能变化。所以,探寻将重金属从土壤中彻底取出的方法是非常必要的。

二、固定剂对土壤中重金属活性的影响

固定剂可分为有机、无机和有机-无机复合体三种类型。无机材料通过其对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。由于土壤化学性质和作物吸收关系复杂,这种效果具有地带性。有机物料对土壤中重金属的影响极其复杂,也有文章报道低分子有机物通过螯合作用活化土壤中重金属。有机-无机复合体对重金属的吸附、沉淀、凝聚、络合等能力大于单一的有机物或无机物。

(一)无机固定剂对土壤中重金属活性的影响

无机固定剂主要包括三种:(1)石灰、钢渣、高炉渣、粉煤灰等碱性物质,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用降低土壤中重金属的生物有效性;(2)羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸氢钙等磷酸盐,可增加离子吸附和沉降,减少水溶态含量及生物毒性;(3)天然、天然改性或人工合成的沸石、膨润土等矿物亦可提高固定效果。

但采用无机固定剂进行土壤改良往往需要较大的施入量,在某些情况下,可能诱发新的环境问题。如磷灰石的大量施用会使土壤累积较多的磷,对周围水体造成潜在的威胁。在一些修复过程中由于土壤过度石灰化,会使土壤中重金属离子浓度长期升高并导致农作物减产。在土壤中添加沸石或沸石类似的硅酸盐物质,可导致土壤溶液中可溶性有机碳(DOC)升高,最后是土壤中镉和锌的淋溶性加大。

(二)有机固定剂对土壤中重金属活性的影响

有机固体废物按其来源不同可分为第一性生产废弃物(作物秸秆、枯枝落叶等)、第二性生产废弃物(畜禽粪便等)、工副业有机废料(农畜产品加工废弃物)和人类生活废弃物(城乡生活垃圾、人粪尿等)4类。它们具有的活性基团(如:COO-、-NH、=NH、=PO4、-S-、-O-等),很容易作为配位体与重金属元素Zn、Mn、Cu、Fe等络合或螯合,钝化土壤中的重金属。

有机材料因其对提高土壤肥力具有十分重要的意义,且取材方便、经济,因此在土壤重金属污染修复中得到了广泛应用。有机材料可能通过几种途径降低土壤重金属的有效性:提高土壤pH,增加土壤固相有机质对重金属的吸附;有机分解产物与重金属形成难溶性沉淀(如硫化物);水溶性有机物与重金属结合形成不易被植物吸收的形态等。

但有机物料对土壤中重金属的影响极其复杂,也有文章报道低分子有机物通过螯合作用活化土壤中重金属。有研究表明,有机物料在后茬作物中促进了重金属的生物积累和毒性。王新等认为有机肥料选择不当不但起不到应有的效果,甚至还会有副作用。

(三)有机-无机复合固定剂对土壤中重金属活性的影响

有机-无机复合体包括城市固体废弃物、黄酸盐吸附剂、污水污泥、石灰化生物固体等,人工合成的大都是以天然粘土矿物和有机化学试剂合成有机-无机复合体。有机-无机复合体对重金属的吸附、沉淀、凝聚、络合等能力大于单一的有机物或无机物已被大量的研究所证实。

三、固定剂在治理重金属污染中的应用

(一)固定剂在水处理中的应用

固定剂在污水处理中的应用已经相当广泛。已有大量的研究表明,膨润土和沸石等固定剂及它们的改性产品能有效地治理含氮、磷、重金属离子废水及有机废水,为废水处理行业低成本、高效率的运转提供了一条行之有效的新途径。杭瑚等利用膨润土处理污水中的重金属离子,发现加入0.04%膨润土和0.006%的PAC可使低浓度污水中Pb2+脱除93.1%。还有研究发现,经过改性的有机膨润土对含50mg/L的Cr6+废水的去除率达到95%。

(二)固定剂在修复重金属污染土壤中的应用

固定剂原位修复重金属污染土壤因其易于实施性和成本低廉性,已经得到广泛应用。当然在使用过程中,也存在着一定的局限性和潜在风险。其改良效果也有很大程度的差异。无机和有机改良剂的修复效果不仅与重金属离子的种类有关,而且还受作物、土壤类型及环境因子的制约。

有机物质因其取材方便价格低廉,又对提高土壤肥力具有十分重要的意义,因此在土壤重金属污染改良中得到了广泛应用。李剑超等指出,在盆栽试验中,猪粪和泥炭均降低了潮土中水溶性Cu的含量,却没有降低红壤中水溶性Cu的含量。

武玫玲等研究表明,土壤中重金属离子浓度较低时,Fe 、Mn氧化物对重金属离子的专性吸附随pH增大而升高,但是不同重金属离子开始吸附的pH值和达到最高吸附量的pH明显不同。氧化物和有机质对于控制土壤溶液中Cu的浓度所起的作用,远较粘土矿物重要,当土壤中Cu浓度低时,主要与游离氧化铁和有机质结合,呈现紧结合态,而当Cu浓度高时,则又出现大量的松结合态,这部分Cu主要是与水云母、高岭石等粘土矿物结合。因此含游离氧化铁和有机质高的土壤对外来铜的缓冲能力相对较强。因此从理论上来说,在修复Cu污染的土壤方面,固定剂施用在含游离氧化铁和有机质低的土壤中会表现出更显著的修复效果。

四、结语

纵观国内外研究发现:(1)重金属污染土壤钝化修复技术的研究已取得了一系列重要进展,无论是分别施用无机钝化剂、有机钝化剂,还是有机、无机钝化剂混合使用,都有成功的实例,但在不同的土壤类型、不同污染程度、不同重金属种类的研究结果各异;(2)钝化剂的需用量较大,尤其是无机钝化剂一般用量在5%左右时,钝化效果才较明显;(3)利用有机试剂和天然粘土矿物预制备的有机-无机复合体,能显著提高对重金属的吸附量,但多在水处理中的应用研究,应用于土壤污染修复,不仅成本过高,且可能诱发新的环境问题;(4)无论施用哪种钝化剂,最终被吸附钝化的重金属都留在土壤中,存在着潜在的环境风险。

参考文献

[1]高翔云,汤志云,李建和,王力.国内土壤环境污染现状与防治措施[J].环境保护,2006,(4).

[2]杨苏才,南忠仁,等.土壤重金属污染现状与治理途径研究进展[J].安徽农业科学,2006,34(3).

重金属污染现状及其治理范文4

关键词:重金属离子 生物法 废水

1 引言

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染,主要指铬、铅、铜汞及类金属砷等生物毒性显著的重金属造成的环境污染。当这些元素进入人体后会使蛋白质失活,严重危害健康。近年来,随着人类对重金属的开采、加工等活动的增多,排出了大量含重金属的废水,使得环境中的重金属含量增加,超出正常范围,对环境造成了严重的污染,并危害着人类的生存和发展。在一些河流中,曾发生铜污染引起水生生物急性中毒的事件;在某些海岸和港湾地区,也发生铜污染引起牡蛎肉变绿的事件。2011年8月,云南一化工厂发生铬污染,致数万立方米水的水质变差、牲畜接连死亡,此事件引发社会各界的极大关注。

因此,对这些含有微量重金属元素的废水的处理就成为一个亟待解决的问题。目前对重金属废水的处理工艺主要依靠传统技术(化学沉淀,氧化还原法等),这些技术工艺相对简单。但传统处理方法表现出处理效率不高,且存在出水金属浓度偏高的问题。另外原材料获取费用昂贵,并且可能会引起其他方面的污染。为了寻找能够更好的处理重金属废水的工艺,人们对利用生物去除重金属的方法进行了研究。与传统方法相比,生物法的原材料来源广泛,价格低廉,而且其去除速度快,去除效果明显。另外,生物法更具有环境友好性,处理后不会产生二次污染等问题。

2 生物法

生物法主要利用植物或微生物及其代谢产物的特性来处理重金属,在废水处理领域渐渐引起了人们的普遍关注。目前的研究表明,生物法主要分为生物吸附法、生物沉淀法、生物转化法、生物絮凝法和植物修复法。

2.1 生物吸附法

生物吸附法的原理主要是因为微生物的细胞壁可以通过物理化学作用将重金属吸附在胞外聚合物的结合位点上,这使微生物对重金属有较强的吸附能力,并将它们螯合在多聚物或产生基团,并与重金属离子形成络合物。然后再在水中沉降,从而得到了去除重金素的效果。生物吸附法是一种新兴的技术,可以选择性的吸附水中的重金属离子,处理效率较高,能够解吸从而达到重复利用。并且操作的pH值和温度条件范围广。这类吸附剂主要是藻类,还有细菌和真菌及其代谢产物(如几丁质和多糖)等。但是吸附容量有限,只适合低浓度的重金属废水的处理。

Kuhu用海藻酸钠对生枝动胶菌进行固定后,用它对含镉废水进行处理,发现可以吸附近96%的镉。国内李清彪等通过研究发现白腐真菌菌丝球对于铅有一定的吸附作用,另外还探讨了黄泡展齿革菌对铅的吸附。发现它光滑均匀,具有一定机械强度,并有较好的吸附能力。在不同种类的废水的处理上,研究也有很大进展。我国利用一种SRV菌株吸附电镀废水中的铜离子,吸附率达到99.2%。吴启堂等研究活性污泥对城市污水中重金属的处理效果,发现了当优势污泥为60mg/L时,对污水的铜、锌、镍的吸附率分别是82%、69%、51%。

2.2 生物沉淀法

生物沉淀法主要是利用微生物新陈代谢产物,将废水中的重金属离子沉淀固定,进而得以除去。目前发展最广的方法是用硫酸盐还原菌(SRB)来处理重金属。SRB在厌氧的条件下,可以将硫酸盐还原产生H2S。而它可以和重金属离子反应生成金属硫化物沉淀。因大多数硫化物沉淀的溶度积常数很小,所以可以较高效地去除重金属。该技术处理金属种类多,对含铜、铅、铬、镉、汞的废水处理取得了较好的效果。而且它还有处理彻底的优点。另外,由于废水中重金属多以硫酸盐的形式存在,应用SRB处理废水能够达到“以废治废”的目的,大幅的降低了成本。

2.3 生物转化法

生物转化法是利用微生物的新陈代谢来转化重金属的过程。主要分成两类:一类是通过氧化还原等作用来降低重金属化合物的毒性,形成了微生物对重金属的解毒作用,如细胞内的半胱氨酸残基上的疏基与重金属结合成络合物,达到清除其毒害的效果;另一类是通过生物吸收作用,将重金属积累在细胞的原生质内。微生物的转化的特性部分菌种有较高的耐受性,对重金属的生物毒性产生抗性,可以应用到高浓度的重金属废水的处理。

吴乾菁等从活性污泥中分离出了对汞、铬、铜有耐受性的微球菌属和假单胞杆菌属的细菌,使用这类细菌制作的活性污泥对废水的处理效果优良。随着基因工程技术的完善,它已经被应用到许多方面。由于重金属污染具有复合性,基因工程技术可以使人们对菌种进行改性,从而得到所需的菌种。马晓航等认为采用DNA重组技术将金属结合蛋白基因导入活性污泥优势菌群中,可以有效的处理重金属污染。目前,这种处理方法已得到一定的应用,在锦江电机厂便建成了以复合功能菌为主的生物净化回收电镀废水和污泥中铬等金属的示范工程。

2.4 生物絮凝法

许多微生物具有一定的线性结构,有的表面的具有高电荷和强疏水性或亲水性,能够与重金属通过离子键等作用相结合。因此微生物本身能起到絮凝剂的作用。另外,微生物尤其是细菌可以分泌黏性物质与细胞外,有一定的吸附能力和絮凝性,因此也可以依此原理对重金属进行絮凝除污。但目前该项工尚缺乏具体的研究

2.5 植物修复法

植物修复技术,主要是利用植物来提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中污染物。目前植物修复技术主要应用在处理重金属等难降解的物质上。其具体的工艺内容包括植物萃取、植物稳定、植物挥发、根系过滤、种苗过滤等。与其他技术相比,植物修复法具有经济上的巨大优势,同时它的实施较为简单,对环境的扰动少。在治理之后,还可以从植物的残留物中回收重金属,取得一定的经济效益。但是植物修复法在应用中不灵活,而且治理效率不高,比较适合污染土壤的修复,不能治理重污染的土壤。

2.6 其他方法

随着物理法、化学法去除重金属工艺的完善,可以将生物法与传统方法结合使用,充分发挥两者的优点,弥补各自的不足。张子间采用微电解—生物法组合工艺处理含铬电镀废水。在实验过程中,电镀废水中的重金属离子通过微电解法预处理,可去除90%以上。实验结果表明,Cr6+、Cu2+、Ni2+的含量分别为50mg/L、15mg/L和10mg/L的废水,进过微电解—生物法处理后,重金属离子的去除率达到99.9%。且这种方法成本低廉,操作简单,无二次污染。

4 结论及展望

近年来,针对含重金属的废水的处理技术进行了大量的研究,传统处理方法虽然可以有效地去除重金属,但是处理工艺复杂,费用昂贵,废水回收困难。而且处理工程中加入的物理或化学试剂进入环境后也可能会引起二次污染。作为一种新兴工艺,生物法对重金属离子的去除技术具有经济高效性,且工艺简单、原料来源广泛,以及环境友好性等优点,另外,Saglam发现用Phanerochaete chrysosporium吸附重金属后,可以利用盐酸进行解吸,这说明了生物法还有利于污水中重金属的回收。因此,生物法有广阔的应用前景。

但是,生物工艺目前主要局限于实验室,实践较少。pH、温度和重金属浓度也会影响生物的活性,从而降低了去除效果。此外,生物去除过程往往耗时较长。今后的研究方向应主要集中于以下几个方面:(1)逐渐增加生物工艺在实际中的应用,早日实现工业生产和环保领域;(2)运用生物工程加强研制可以适用极端环境的新菌种;(3)合理的结合物理、化学方法,从分发挥各个工艺的优越性,找到最有效最经济的处理技术。

参考文献

1 王小艳.浅议含重金属废水处理技术[J]. 有色冶金设计与研究,2008,29(6):41-42.

2 赵晓红. SR V 菌去除电镀废水中铜的研究.中国环境科学,1996,16(4):288-292

3 CECS92:1997,重金属污水化学法处理设计规范[S].

4 Hai,e t a l.J Environmental Engineering,1994,120(3):560一 571.

5 贾金平,等.电镀重金属污泥的处理及综合利用现状[J].上海环境科学,1999,3(18):139-141.

6 张子间.微电解-生物法处理含铬电镀废水的研究.环境污染治理技术与设备,2004,5(12):79-81.

7 夏睿全,等. 生物法去除城市污泥中重金属的分析与研究. 化学与生物工程,2008,5(25):8-12.

8 胡海祥. 重金属废水治理技术概况及发展方向. 中国资源综合利用,2008,2(26):22-25.

9 杨伟东,潘守学.浅谈重金属废水处理技术及发展方向[J].黑龙江环境通报,2007, 31(2):76-77.

10 王绍文,等.重金属废水治理技术[M].北京: 冶金工业出版社,1993.

11 张永锋, 许振良.重金属废水处理最新进展[J].工业水处理,2003, 23(6):1-5.

12 胡海祥. 重金属废水治理技术概况及发展方向. 中国资源综合利用,2008,2(26):22-25.

13 Shjin Ren,Paul D Frymier.Kinetiesof the toxieity of mentals to lumineseeet baeteria. Advances in Environmental Researeh, 2003,7:537一547

14 谢冰,姜京顺.铜离子冲击下活性污泥微主物多样性的分子生态学分析.环境科学学报,2002,22(6):721一725.

15 吴烈, 潘志平.含重金属离子废水的生物处理.中国给水排水,2001,17(10):31-34.

16马晓航,等.用硫酸盐还原菌处理重金属废水的研究.微生物学杂志,2003,23(l):36-39.

17 昊乾菁,等.微生物治理电镀废水的研究.环境科学,1997,18(9):47一52.

18 吴启堂,等.利用剩余活性污泥的生物吸附降低城市污水污泥重金属含量.环境科学学报,2000,2(5):615-635.

19 H Chua.Effects of trace chromium on organic adsorption capacity and organic removal in activated sludge. The Science of the Total Environment,1998,214:239-245.

20 陈明,赵永红.微生物吸附重金属离子的实验研究.南方冶金学院学报,2001,22(3): 168-173.

21 陈志强,温沁雪.重金属废水生物处理技术.给水排水,2004,7(30):49-52.

22 程树培,等.高絮凝性微生物育种生物技术研究与应用进展[J].环境科学进展,1995,12(1):65-69.

23 彭清涛.植物在环境污染治理中的应用[J].环境保护,1998,(2):24-27.

24 郑慧.重金属废水的处理技术现状和发展趋势.广东化工,2009,10(36):134-135.

25 田建民. 用生物法去除工业废水中的重金属离子. 太原理工大学学报,1998,5(29):488-491.

重金属污染现状及其治理范文5

关键词:农业土壤;镉;危害;污染途径

中图分类号:S156 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2016.12.023

Analysis of Cadmium Pollution in Agricultural Soils and Analysis of its Aay of Pollution

PANG Rongli, WANG Ruiping, XIE Hanzhong, GUO Linlin, LI Jun

(1. Institute of Zhengzhou Pomology, CAAS/ Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Fruit(Zhengzhou), Ministry of Agriculture, Zhengzhou, Henan 450009, China)

Abstract: The rapid development of industry and agriculture of our country, caused different degrees of pollution on soil environment, especially the problem of cadmium pollution has attracted global attention. The article analyzed the current status of soil cadmium pollution and the harm of cadmium pollution in soil, and pointed out the evaluation indexes of cadmium in soil environment, and summarized the main ways of cadmium pollution in soil, and put forward the suggestions for reducing cadmium pollution in soil. This will better promote the development of soil remediation and treatment technology of cadmium contaminated soil.

Key words: agricultural soils; cadmium; harm; pollution way

土壤是生态环境的重要组成部分,也是人类赖以生存的物质基础。然而,随着我国工农业的快速发展,矿产资源的不合理开采,以及农业生产中污水灌溉、化肥的不合理使用、畜禽养殖等,导致了土壤重金属的污染逐步加剧。镉是环境中毒性最强的5毒(汞、铅、镉、砷、铬)元素之一,同时由于镉在土壤中不易迁移,镉对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,土壤一旦受到镉污染就很难恢复,对镉污染土壤及修复的研究目前是土壤环境研究的热点[1-2]。

本研究拟从土壤镉污染现状及评价指标、土壤镉污染的危害及我国对植物性食品中镉的规定、土壤中镉污染的主要途径等方面着手,全面分析农业土壤中镉污染来源及其危害性,并对减少土壤中镉污染途径提出建议,以期为更好地推动重金属镉污染土壤的修复与治理技术研究提供参考依据。

1 我国土壤镉污染现状及评价指标

1.1 土壤镉背景值

土壤背景值是指在未受或受人类活动影响小的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。自然土壤中的镉主要来源于成土母质,全世界土壤中镉的含量一般在0.010~2.000 mg・kg-1,中值为0.35 mg・kg-1。由于我国不同区域地球化学条件差异显著,在我国各区域土壤中镉背景值差异较大,土壤中镉背景范围为0.001~13.400 mg・kg-1,中值为0.079 mg・kg-1,算术平均值为0.097 mg・kg-1,低于日本(0.413 mg・kg-1)和英国(0.62 mg・kg-1),95%置信度的置信区间为0.017~0.330 mg・kg-1 [3]。

1.2 土壤镉污染现状

现代农业技术的快速发展以及含重金属的化肥、农药等的大量使用,导致土壤重金属污染日益严重,这不仅使土壤肥力、农产品产量和品质下降,而且重金属元素通过在农作物中的富集而影响农产品食品安全,从而间接危害人体健康。据统计,我国镉污染农田超过1.3万 hm2,涉及11个省市的25个地区[4],并且部分地区的镉污染已相当严重。2014年4月17日环境保护部和国土资源部联合公布了全国土壤污染调查公报,公布了我国首次全国土壤污染状况调查结果。公报指出,我国土壤环境状况令人堪忧,镉等重金属污染问题相对比较突出,从污染分布情况看,南方土壤污染较重,北方土壤污染相对较轻,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大,长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题也较为突出。镉含量分布呈现出从东北到西南、从西北到东南方向逐渐升高的态势,镉点位超标率为7.0%,其中,轻微污染、轻度污染、中度污染、重度污染的比例分别为5.2%,0.8%,0.5%,0.5%。我国地质调查局的《中国耕地地球化学调查报告(2015)》显示,我国有232万hm2重金属中重度污染或超标耕地。

1.3 土壤镉评价指标

评价指标的选择是土壤环境质量评价的关键,现行《土壤环境质量标准》(GB 15618―1995)将土壤各污染物限量值分为三级:一级标准是为保护区域自然生态,维持自然背景而设置,镉限量值为0.2 mg・kg-1;二级标准是为保障农业生产,维护人体健康而设置,镉限量值在pH值7.5时为0.6 mg・kg-1;三级标准是为保障农林生产和植物正常生长而设置的土壤临界值,镉限量值为1.0 mg・kg-1(pH值>6.5)。此外,我国农业行业标准《无公害农产品 种植业产地环境条件》(NY/T 5010―2016)规定,土壤污染物镉为基本指标,具体限量值应符合国家标准GB 15618的要求;《绿色食品 产地环境质量》(NY/T 391―2013)规定,镉限量值均为0.30 mg・kg-1(pH值≤7.5)和0.40 mg・kg-1(pH值>7.5)。

2 土壤镉污染的危害及我国对植物性食品中镉的规定

2.1 土壤镉污染对植物生长的危害

镉在土壤中具有移动性差、毒性强的特点,因而,重金属污染土壤之后,就有可能导致重金属等有害物质在农作物体内富集[5-6]。镉不是植物生长所必需的营养元素,当镉进入植物体内并积累到一定程度时,就会通过影响植物的生长发育、抑制植物的呼吸作用和光合作用、减弱植物体中的酶活性[7-8]、降低植物可溶性蛋白和可溶性糖的含量等途径来影响植物的产量、品质和安全,从而间接地危害人类的健康[9-10]。

2.2 土壤镉污染对人体的毒害作用

镉不是人体所必需的元素,主要通过影响人体的心血管系统而使人体免疫力下降。镉属于肺癌的致癌物之一,同时其还是典型的环境激素类物质,对人类生殖系统造成损伤,对胚胎发育也有一定的毒性。

2.3 我国农产品中镉的限制

我国国家标准《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762―2012)中规定了和土壤相关的植物性食品中污染物镉的限量指标。

3 土壤中镉污染的主要途径

土壤中镉的自然来源主要是岩石和土壤的本底,人为来源主要是人类工农业生产活动造成的污染。

3.1 交通运输

公路源重金属对公路旁植物污染来说是主要的污染源,通过对路边重金属沉降种类相关分析表明,路边的交通造成的污染主要有铅、镉、锌等重金属。铁路旁镉、铅污染主要归结于货物运输(包括冶炼物质、煤炭、石油、建材、矿建等各种大宗工业物资)、火车轮轴以及车辆部件的磨损、牵引机车的废气排放等[11]。公路、铁路两侧土壤中的镉污染程度与距离路基的距离、交通流量、通车时间长短等有一定的相关性。全国土壤污染调查公报(2014年)显示,在调查的267条干线公路两侧的1 578个土壤点位中,超标点位占20.3%,主要污染物为铅、锌、砷、镉和多环芳烃,一般集中在公路两侧150 m范围内。符燕[12]2007年研究表明,在陇海铁路郑商段路两侧300 m范围内,表层土壤中重金属含量明显高于我国潮土中镉背景值,综合污染指数为重污染,基本与距铁路的距离呈负相关,离铁路越近,污染指数越大。罗娅君等[13]2014年对成绵高速公路特征路段两侧土壤重金属污染特征及分布规律进行研究时发现,在分析路段范围内Cd单项污染指数介于2.2~4.35,平均为3.18,污染等级为重度污染。陈黎萍等[14]研究表明,在川中丘陵区铁路沿线附近土壤中,镉总量较高,其化学形态主要以酸可交换态和可还原态为主,残渣态含量很低,说明在铁路沿线附近土壤中镉的生物活性和可迁移性较强。

3.2 农业投入品的使用

含镉肥料主要指磷肥以及一些可以用于农业生产的含镉生活垃圾为原料生产的肥料,大量长期施用会造成不同程度的农田镉污染。生产磷肥的原料是磷矿石,磷矿石中除了含有一些营养元素外,同时也含有较高含量的镉。资料显示,磷肥中的镉含量因原料产地不同而有很大差异,加拿大为2.1~9.3 mg・kg-1,瑞典为2~30 mg・kg-1,荷兰为9~60 mg・kg-1,澳大利亚的磷肥镉含量高达18~91 mg・kg-1,美国为734~159 mg・kg-1,我国的磷矿含镉大多较低,所以磷肥的镉含量也较低,如广州市施用的磷肥镉含量为2~3 mg・kg-1 [15]。王美等[16]对肥料中重金属含量研究结果表明,过磷酸钙中镉含量高于钙镁磷肥,这与生产原料、生产工艺等有关,这些磷肥的大量长期施用必将导致土壤镉含量的积累。马耀华[17]1998年研究结果显示,上海地区的一些菜园土施肥前土壤中Cd的含量为0.134 mg・kg-1,施肥后上升到0.316 mg・kg-1。美国某橘园土壤Cd含量为0.07 mg・kg-1,连续施用磷肥36年后,土壤Cd含量高达1.0 mg・kg-1。由于长期施用含镉磷肥而导致了土壤中Cd的积累,同时增加了植物中Cd的质量分数[18]。因此,含镉磷肥被认为是农田镉污染的重要来源。

以畜禽粪便等为原料堆制成的有机肥中也含有较高的镉等重金属,长期连续施用也将造成土壤镉污染[19]。潘霞等[20]研究了畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属分布状况,指出施用猪粪、羊粪、鸡粪3种畜禽有机肥均可使重金属在土壤剖面呈现表聚现象,以设施菜地最为突出,Cd和Zn积累较为明显。叶必雄等[21]研究结果表明,牛粪集中施用区土壤剖面中Cd,Ni,Cu,Pb,Cr等重金属存在较为明显的淋溶下移性,长期施用不同畜禽粪便的不同土壤剖面Cd,Pb,Cr,Ni等含量变化差异明显。董志新等[22]在分析沼气肥养分物质和重金属含量差异时指出,沼渣有机质和养分含量较高,是营养元素种类齐全的优质有机肥料,但沼气肥中也含有一些重金属元素,农业利用有可能因植物富集而影响农产品食品安全。

农用塑料薄膜在生产过程中用到热稳定剂,而热稳定剂中又含有重金属镉,因而,随着塑料大棚和地膜覆盖技术的大量应用,在对低温季节和干燥地区的农业生产起到极大促进作用的同时,也可能使农用土壤中的镉积累,造成土壤质量下降。陈慧等[23]研究结果表明,覆膜种植方式下莴苣根际土壤中的重金属明显高于不覆膜种植方式,地膜覆盖能有效地降低重金属向地上部分转移。于立红等[24]在地膜中重金属对土壤―大豆系统污染的试验研究中指出,大豆各生育时期,高倍地膜残留量土壤和植株中Cd和Pb含量高于低倍残留,各生育时期各处理土壤中Cd含量为0.7~2.4 mg・kg-1,Cd含量均超过《土壤环境质量标准》GB 15618―1995的Ⅱ级标准。

3.3 污水灌溉

使用污水灌溉农田,在一定程度上解决了农业用水资源短缺的问题,但由于污水中可能会含有重金属等污染物,长期施用势必也会造成土壤中重金属含量的增加[25-26]。全国土壤污染调查公报(2014年)显示,在调查的55个污水灌溉区中,有39个存在土壤污染,在1 378个土壤点位中,超标点位占26.4%,主要污染物为镉、砷和多环芳烃。长沙市郊引用化工区污水灌溉,土壤的重金属污染极其严重,环保部门在某铅锌矿区监测分析结果显示,该矿水系沿岸耕地所产的稻米Cd含量为2.24 mg・kg-1,是对照点的3.7倍,属于“镉米”[27]。张萌等[28]在对太原市污灌区土壤镉存在形态与生物可利用性研究时发现,与太原市土壤背景值相比,污灌区土壤中重金属镉含量已达太原市土壤背景值的3倍,镉在土壤表层含量明显高于其他分层,表明表层土壤有明显的镉累积,并且镉在表层土壤含量最高,随深度增加镉含量逐渐降低。艾建超等[29]研究结果表明,污灌区土壤镉含量超标,并且污灌区土壤耕作层中Cd的形态特征为可交换态>铁锰氧化态>碳酸盐结合态或有机结合态>残渣态。

3.4 污泥施肥

城市污泥中含有多种能够促进植物生长的营养物质和微量元素(如B,Mo等),但是污泥中也可能含有大量的重金属元素,主要来源于不同类的工业废水中,镉主要来源于矿业废水、钢铁冶炼废水等,长期污泥施肥也可导致土壤中镉含量的增加。黄游等[30]研究结果表明,污泥进入土壤后,土壤中镉和锌的生物活性与污泥的施加量成正比。有研究表明,不同区域城市污泥Cd含量从大到小依次为华南、西南、华中、华东、西北、华北、东北,这可能与工业密集程度、矿区类型及分布等有关[31]。徐兴华等[32]在污泥和水溶性重金属盐的植物有效性比较研究时指出,污泥中含有较高的锌、镉等重金属。

3.5 工况企业活动

镉往往与铅锌矿伴生,工矿活动可造成不同程度的镉污染。在冶炼废渣和矿渣堆放或处理的过程中,由于日晒、雨淋、水洗重金属极易迁移,以废弃堆为中心向四周及两侧扩散。全国土壤污染调查公报(2014年)显示,在调查的70个矿区的1672个土壤点位中,超标点位占33.4%,主要污染物为镉、铅、砷和多环芳烃。姬艳芳等[33]在2008研究凤凰矿区耕地土壤和稻米中重金属时发现,土壤中Cd含量高达10.70 mg・kg-1,大大超过了国家土壤环境质量的二级标准,稻米中Cd含量也严重超标。周建民等[34]2004年在研究广东省大宝山矿区的尾矿和周边的土壤重金属时发现,尾矿附近的稻田土壤Cd平均浓度高达2.453 mg・kg-1。尹伟等[35]2009年调查佛山某矿区周边菜地结果表明,在研究区域内有20%的土壤不同程度地受到镉污染。

4 控制土壤重金属镉污染的建议

由以上分析可知,人类活动对全球土壤镉的输入量已大大超过自然释放量,同时被镉污染的土壤很难修复。因而,应严格控制土壤镉的来源,尤其是严格要求农业投入品的质量。做到不用未经处理的污水进行灌溉,不用污泥进行施肥,少用农用薄膜,杜绝不合格化学肥料或有机肥料,远离工厂企业和交通要道,严格控制土壤中重金属镉的输入,改善土壤环境,提高农产品质量安全,保护人类健康。

参考文献:

[1]张欣,范仲学,郭笃发,等.3种微生物制剂对轻度镉污染土壤中菠菜生长的影响[J].天津农业科学,2011,17(1):81-83, 87.

[2]曾祥峰,王祖伟.城市污泥中镉的去除试验研究[J].天津农业科学,2011,17(1):117-119.

[3]魏复盛,陈静生. 中国土壤环境背景值研究[J]. 环境科学, 1991(4): 12-19.

[4]郭明新,林玉环.利用微生态系统研究底泥重金属的生物有效性[J].环境科学学报,1998,18(3):325-330.

[5]李岭,刘冬,吕银斐,等.生物炭施用对镉污染土壤中烤烟品质和镉含量的影响[J].华北农学报,2014,29(2):228-232.

[6]杨亚丽,李友丽,陈青云,等.土壤铅、镉、铬对蔬菜发育影响及迁移规律的研究进展[J].华北农学报,2015,30(z1):511-517.

[7]赵本行,陈康姜,何楚斌,等.大豆作物对污染土壤中重金属镉的富集研究[J].天津农业科学,2013,19(11):15-17.

[8]徐照丽,段玉琪,杨宇虹,等.不同土类中外源镉对烤烟生长及土壤生物指标的影响[J].华北农学报,2014,29(z1):176-182.

[9]高子平,王龙,尹洁,等.镉污染来源对萝卜镉积累特性的影响[J].天津农业科学,2015,21(11):37-41.

[10]高巍,耿月华,赵鹏,等.不同小麦品种对重金属镉吸收及转运的差异研究[J].天津农业科学,2014,20(10):55-59.

[11]林海,康建成,胡守云.公路周边土壤中重金属污染物的来源与分布[J].科学:上海,2014,66(4):35-37.

[12]符燕.陇海铁路郑州―商丘段路旁土壤重金属空间分布与污染分析[D].开封:河南大学,2007.

[13]罗娅君,王照丽,张露,等. 成绵高速公路两侧土壤中4种重金属的污染特征及分布规律[J]. 安全与环境学报, 2014(3): 283-287.

[14]陈黎萍,艾应伟,于燕华,等.川中丘陵区铁路旁土壤重金属含量及化学形态研究[J].化学研究与应用,2008,20(5):552-556, 560.

[15]范洪黎.苋菜超积累镉的生理机制研究[D].北京:中国农业科学院,2007.

[16]王美,李书田.肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响[J].植物营养与肥料学报,2014,20(2):466-480.

[17]马耀华.环境土壤学[M].西安:陕西科学技术出版社,1998:178-207.

[18]黄绍文,金继运,和爱玲,等.农田不同利用方式下土壤重金属区域分异与评价[J].农业环境科学学报,2007(S2):540-548.

[19]茹淑华,张国印,杨军芳,等.鸡粪和猪粪对小麦生长及土壤重金属累积的影响[J].华北农学报,2015,30(z1):494-499.

[20]潘霞,陈励科,卜元卿,等.畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响[J].生态与农村环境学报,2012,28(5):518-525.

[21]叶必雄,刘圆,虞江萍,等.施用不同畜禽粪便土壤剖面中重金属分布特征[J].地理科学进展,2012,31(12):1708-1714.

[22]董志新,卜玉山,续珍,等.沼气肥养分物质和重金属含量差异及安全农用分析[J].中国土壤与肥料,2015 (3):105-110.

[23]陈慧,卓开荣.覆膜种植下重金属在土壤-莴苣的迁移特征[J].广东农业科学,2014,41(13):57-59, 66.

[24]于立红,王鹏,于立河,等.地膜中重金属对土壤―大豆系统污染的试验研究[J].水土保持通报,2013,33(3):86-90.

[25]梁仲哲,齐绍武,和七红.土壤重金属污染现状及改良剂的研究进展[J].天津农业科学,2016,22(7):5-9.

[26]苏亚勋,王素君,赵立伟,等.天津市郊区果园土壤重金属镉污染状况调查试验研究[J].天津农业科学,2016,22(6):20-22, 27.

[27]刘国胜,童潜明,何长顺,等.土壤镉污染调查研究[J].四川环境,2004,23(5):8-10, 13.

[28]张萌,毋燕妮,解静芳,等.太原市污灌区土壤镉存在形态与生物可利用性研究[J].环境科学学报,2015,35(10):3276-3283.

[29]艾建超,李宁,王宁.污灌区土壤-蔬菜系统中镉的生物有效性及迁移特征[J].农业环境科学学报,2013,32(3):491-497.

[30]黄游,陈玲,邱家洲,等.污泥堆肥中重金属的生物有效性研究[J].农业环境科学学报,2006,25(6):1455-1458.

[31]郭广慧,陈同斌,杨军,等.中国城市污泥重金属区域分布特征及变化趋势[J].环境科学学报,2014,34(10):2455-2461.

[32]徐兴华,马义兵,韦东普,等.污泥和水溶性重金属盐的植物有效性比较研究[J].中国土壤与肥料,2008 (6):51-54.

[33]姬艳芳,李永华,孙宏飞,等.凤凰铅锌矿区土壤-水稻系统中重金属的行为特征分析[J].农业环境科学学报,2008,27(6):2143-2150.

重金属污染现状及其治理范文6

【关键词】海洋;环境污染现状;渔业;影响

【引言】海洋环境污染问题,在人类不断发展活动的过程中变得越来越严重。海洋环境污染的主要原因有重金属、近海水产养殖、生活垃圾、海上溢油、赤潮灾害等。特别是我国近岸海域生态系统受到非常严重的损害,海洋生态环境一种处于恶化状态,并且生物的多样性也同样遭受着破坏,所以当前应该在了解海洋污染实际状况的基础之上,采取有效措施进行遏制具有十分重要的意义。

1海洋环境污染现状分析

1.1重金属造成的污染

重金属在海洋中的主要来源包括人为来源以及天然来源:人为来源,主要含有农业劣质化肥的使用、工业污水的排放、海洋以及矿山油井的开采等;天然来源,主要含有大气沉降、地壳岩风化、火山喷发等。一直以来,我国沿海地区快速地发展着工农业,促使海洋的重金属污染变得越来越严重[1]。因为大部分的重金属元素在河流输入中,因此河口水域的重金属污染相对就更加严重。

1.2海水养殖造成的污染

近海养殖对海洋渔业环境污染来源,主要含有:投放的药物以及化学药剂、磷以及氮等营养盐、粪便以及残饵等有机物。近海养殖对海洋渔业环境的影响相比于其他人类活动的影响,并没有很大,然而不重视近海养殖所造成的污染,沿岸生态环境将会受到这些排放的有机物以及营养物的明显破坏。近海养殖主要利用网围以及网箱等养殖方式,这种高密度的养殖方式必须要投入非常多的饵料,养殖生物也会产生非常多的排泄物,而过剩的大部分饵料以及养殖生物排泄物将会对海洋渔业资源环境造成严重污染[2]。

1.3石油类造成的污染

海洋石油污染不但包含着石油开采井喷事故、海上石油勘探泄漏、油库事故、以及油轮事故等,同时也含有含油废气沉降、工业废水排放、海上采油废水的排放、船舶以及港口作业含油污水的排放等。与此同时,石油在装卸以及运输、油轮的大型化趋势,也会促使发生海上溢油事故的概率增加[3]。

1.4赤潮造成的污染

赤潮是我国海洋灾害中主要的一种,事实上就是海洋生态的一种灾害,同时也是具有灾害性的一种水色异常现象[4]。在我国海洋经济中,海洋水产业是其中的支柱型产业,而频发赤潮会对我国的海洋水产业造成严重影响,这样也会对我国健康发展海洋经济造成严重影响。另外,赤潮也会对人类的身体健康早晨直接或间接危害,有毒的赤潮不但会对水源造成污染,并且会促使人类食用水产品发生中毒事故[5]。同时,赤潮的出现也会对海洋生态的恶化造成不良影响,也会威胁到海洋生物的活动,甚至会促使海洋生物数量减少,严重损害到生态系统。

1.5生活垃圾造成的污染

我国近海海域的垃圾以塑料类、泡沫类和木制品类为主。相关研究结果显示:近海海面垃圾主要以海面塑料类垃圾为主,海底面垃圾大多数都属于塑料类垃圾,而海洋垃圾主要来源是人类海岸活动。捕捞以及航运等海上活动所造成的海面漂浮垃圾以及海滩垃圾[6]。因此,我国近海海域存在非常严重的海洋垃圾泛滥现象。

2.海洋环境污染对渔业的影响

2.1重金属污染造成的影响

在海洋环境污染中,重金属污染是其中一种比较重要的污染,因为人在受到重金属汞污染后会患有水俣病,人体在受到镉污染后会患有骨痛病。重金属元素的主要特点就是难降解,以及具有非常大的毒性,并且这些重金属汞、镉等在水体中,能够通过生活用水或者是饮用水直接作用于人体,也可以被水生动植物吸收,之后在食物链的作用下对人类的健康造成直接危害。同时,水生生物也会受到重金属的严重危害,鱼类的免疫能力会在高浓度的重金属溶液影响下降低,重金属锰、锌、铜的积累会严重影响到鱼类的体长以及性别。

2.2生活垃圾污染造成的影响

在海洋中塑料制品不能够被分解,而海洋中的生活垃圾主要是塑料类垃圾,不仅会对海底、海面、沙滩的环境造成污染,同时也会严重威胁到海洋的生物。例如:在海水或者沙滩中常常会出现塑料包装袋,会吸引海龟以及海豹等海洋哺乳动物的注意,它们会将塑料垃圾作为主要的。如果这些海洋哺乳动物不能够挣脱缠绕物,这样将会出现死亡现象。还有一些塑料垃圾会被海龟以及海鸟等生物误食,常常会堵塞生物的胃以及食道,这样容易促使生物饥饿而死亡。同时,在珊瑚表面常常会附着塑料袋,这样会直接影响到生物寄居在珊瑚的生存状况。生活垃圾一样也会污染海边风景保护区、污染近海养殖业以及污染水质,促使经济出现巨大的损失。

2.3海上溢油污染造成的影响

一旦发生海上溢油事故,石油就更加容易进入海洋并且快速地扩散,同时在海面上也会出现厚厚的油层,将会导致油层内的海水缺氧,生物在这个水域会由于缺氧而死亡。海面的油层也会对潜水摄食的鸟类造成威胁,一旦鸟类羽毛上附着了油污,就会发挥其保温以及防水的作用。如果鸟类有摄取溢油,就会促使其内脏受损,鸟类最后就会由于中毒、寒冷以及饥饿而死亡。海浪也会将油污冲到岸边,这样将会对海滩造成污染,对近海养殖业造成破坏,也会出现非常严重的经济损失。海洋生物体内由于长期积累非常多的石油有害物质,一旦人们误食被污染的贝类、虾以及鱼等,将会促使健康受到威胁。倘若某一区域被污染,海水的涨落将会促使这一区域污染出现旋转性的扩散现象,也会受到定向风以及盛行风的影响,促使污染物流入更远的水域中,就会对海洋生态系统以及海洋环境造成不良影响。

2.4赤潮污染造成的影响

赤潮污染,不仅仅会对海洋生态的平衡造成破坏,同时也会对渔业资源以及水资源造成危害,也会影响到人类的身体健康。海洋,实质上属于复杂生态系统中的一种,海洋的能量流动以及物质循环位于比较稳定的动态平衡状态中,赤潮污染将会破坏这种平衡状态。在发生赤潮的初期,水体中的耗氧量以及叶绿素a等将会在藻类的光合作用下会有明显增加,导致部分海洋生物不可以正常生长繁殖,甚至出现部分生物死亡等状况,这样将会对海洋生态的平衡造成破坏。在鱼类的鳃上附着赤潮生物产生的粘液,将会促使鱼类窒息而死亡。在发生赤潮的后期,出现大量死亡赤潮生物的不良状况,在水体严重缺氧以及细菌的分解作用下,也会产生其他有害物质,促使海洋生物中毒或缺氧死亡。另外。部分赤潮生物也会通过自身的作用产生毒素,将水中的生物毒死。养殖的经济藻类会受到浮游植物的危害,其会污染紫菜以及海带等经济藻类,将会降低养殖业的经济价值。

结语

综上所述,海洋环境出现的污染对我国渔业的发展造成严重的影响,相关环境保护部门应该针对海洋环境污染的现状制定出有效措施,加强监督以及管理海洋环境以及渔业,可以实施分级以及统一领导管理的方式进行管理,这样对于临时出现的不良状况就能够及时得到处理。另外,还应该采取应急措施以及紧急预案,预防出现突发状况,有效地降低损失。

【参考文献】

[1]黄子琦.浅析我国海洋环境污染特征与治理思路[J].资源节约与环保,2015,12(10):139-139.

[2]周明莹,夏斌,马绍赛,等.多溴联苯醚的特性及其对海洋环境的污染研究[J].渔业科学进展,2013,30(04):142-146.

[3]杨建毅.浙江省海洋捕捞渔业可持续发展状况分析[J].上海海洋大学学报,2014,13(02):140-145.

[4]曹英志,翟伟康,张建辉,等.我国海洋渔业发展现状及问题研究[J].中国渔业经济,2015,33(05):141-416.