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[關(guān)鍵詞] 重金屬 工業(yè)污染 離子交換 電解 吸附
中圖分類(lèi)號(hào):X75; TQ170.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
一、引言
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,人們比以往任何時(shí)候都更加崇尚工業(yè)與自然環(huán)境的和諧發(fā)展,這種理念已不斷滲透到各學(xué)科之中,在治理污染技術(shù)的開(kāi)發(fā)上也應(yīng)該尋求這種綠色產(chǎn)業(yè)。充分發(fā)揮自然界的天然自?xún)艋δ埽窃谖廴局卫砼c環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保技術(shù)的體現(xiàn),更是完整地利用天然自?xún)艋δ艿姆磻?yīng)。本文闡述了重金屬的危害、來(lái)源及其存在形式,并重點(diǎn)論述了處理重金屬污染物的方法。
二、廢水中重金屬污染物的來(lái)源
1.鉛的來(lái)源。鉛常被用作原料應(yīng)用于蓄電池、電鍍、顏料、橡膠、農(nóng)藥、燃料等制造業(yè)。鉛板制作工藝中排放的酸性廢水(pH
2.鎘的來(lái)源。鎘是一種灰白色的金屬,自然界中主要以二價(jià)形式存在。鎘電鍍可以為鋼、鐵等提供一種抗腐蝕性的保護(hù)層,具有吸附性好且鍍層均勻光潔等特點(diǎn),因此工業(yè)上90%的福用于電鍍、顏料、塑料穩(wěn)定劑、合金及電池等行業(yè),含鎘廢水的來(lái)源還包括金屬礦山的采選、冶煉、電解、農(nóng)藥、醫(yī)藥、電鍍、紡織印染等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中。
3.鎳的來(lái)源。廢水中鎳的來(lái)源廢水中的鎳主要以二價(jià)離子存在,比如硫酸鎳、硝酸鎳以及與許多無(wú)機(jī)和有機(jī)絡(luò)合物生成的鎳鹽。含鎳廢水的工業(yè)來(lái)源很多,其中主要是電鍍業(yè),此外,采礦、冶金、石油化工、紡織等工業(yè),以及鋼鐵廠、印刷等行業(yè)排放的廢水中也含有鎳。
4.銀的來(lái)源。常見(jiàn)銀鹽中唯一可溶的是硝酸銀,也是廢水中含銀的主要成分。硝酸銀廣泛應(yīng)用于無(wú)線電、化工、機(jī)器制造、陶瓷、照相、電鍍以及油墨制造等行業(yè),含銀廢水的主要來(lái)源是電鍍業(yè)和照相業(yè)。
三、重金屬污染物在環(huán)境中的存在形式
重金屬污染物在大氣、水、沉積物、土壤、植物等體系中均有分布,在不同體系中的存在形式不同。重金屬在土壤中的存在形式、土壤重金屬污染主要是由于使用污泥和污水灌溉造成的,污水中工業(yè)廢水占60%~80%,且成分復(fù)雜,都不同程度含有生物難以降解的重金屬。
1.重金屬在水中的存在形式。近年來(lái),中科院等對(duì)長(zhǎng)江水環(huán)境中重金屬的背景值進(jìn)行了較深入的考察,結(jié)果表明河水中大部分元素主要以懸浮顆粒態(tài)存在,而溶解部分的重金屬濃度較低,并且總量越是偏高的元素,以懸浮顆粒態(tài)存在的比例也越高。這一特征與區(qū)域條件有密切聯(lián)系,當(dāng)?shù)乩盹L(fēng)化強(qiáng)烈時(shí),懸浮質(zhì)含量直接影響水環(huán)境中元素濃度分布。同時(shí),化學(xué)風(fēng)化微弱使元素難以釋放,河水堿性偏低更使溶解態(tài)重金屬濃度偏低。
2.重金屬在沉積物中的存在形式。通過(guò)各種途徑進(jìn)入水環(huán)境的重金屬,絕大部分隨物理、化學(xué)、生物及物理化學(xué)作用的進(jìn)行,迅速轉(zhuǎn)移到沉積物中或通過(guò)懸浮物轉(zhuǎn)移到沉積物中。沉積物中重金屬賦存狀態(tài)及特征為:Pb主要趨向于同F(xiàn)e/Mn水合氧化物、碳酸鹽相結(jié)合,Cu主要形成殘?jiān)嗪陀袡C(jī)質(zhì)相,而Zn易同F(xiàn)e/Mn水合氧化物、碳酸鹽相結(jié)合;Pb、Zn以非殘?jiān)酁橹饕煞?,Cu以殘?jiān)酁橹饕煞帧?/p>
四、常用的重金屬?gòu)U水處理方法
重金屬?gòu)U水處理的方法有很多,可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是使溶解性的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗芑蛘唠y溶的金屬化合物,從而將其從水中除去。另一類(lèi)是在不改變重金屬化學(xué)形態(tài)的情況下進(jìn)行濃縮分離,例如反滲透法、電滲析法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法等。
1.氫氧化物沉淀法。該方法是通過(guò)向重金屬?gòu)U水投加堿性沉淀劑(如石灰乳、碳酸鈉液堿等),使金屬離子與輕基反應(yīng),生成難溶的金屬氫氧化物沉淀,從而予以分離的方法。
2.硫化物沉淀法。該方法是通過(guò)向廢水中投加硫化劑,使金屬離子與硫化物反應(yīng),生成難溶的金屬硫化物沉淀從而得以分離的方法。硫化劑可采用硫化鈉、硫化氫或硫化亞鐵等。此法的優(yōu)點(diǎn)是生成的金屬硫化物的溶解度比金屬氫氧化物的溶解度小,處理效果比氫氧化物沉淀更好,而且殘?jiān)可?,含水率低,便于回收有用金屬。缺點(diǎn)是硫化物價(jià)格高。
3.還原法。該方法是通過(guò)向廢水中投加還原劑,使金屬離子還原為金屬或低價(jià)金屬離子,再投加石灰使其成為金屬氫氧化物沉淀從而得以分離的方法。還原法可用于銅、汞等金屬離子的回收,常用于含鉛廢水的處理。
4.離子交換法。離子交換法是利用離于交換劑的交換基團(tuán),與廢水中的金屬離子進(jìn)行交換反應(yīng),將金屬離子置換到交換劑上予以除去的方法。用離子交換法處理重金屬?gòu)U水,如Cu2+、Zn2+、Cd2+等,可以采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂;而以陰離子形式存在的金屬離子絡(luò)合物或酸根 (HgCl2-、Cr2O72等),則需用陰離子交換樹(shù)脂予以除去。
5.鐵氧體法。鐵氧體是由鐵離子、氧離子以及其它金屬離子所組成的氧化物,是一種具有鐵磁性的半導(dǎo)體。采用鐵氧體法處理重金屬?gòu)U水是根據(jù)鐵氧體的制造原理,利用鐵氧體反應(yīng),把廢水中的二價(jià)或三價(jià)金屬離子,充填到鐵氧體尖晶石的晶格中去,從而得到沉淀分離的方法。
6.電解法。電解法是利用電極與重金屬離子發(fā)生電化學(xué)作用而消除其毒性的方法。按照陽(yáng)極類(lèi)型不同,將電解法分為電解沉淀法和回收重金屬電解法兩類(lèi)。電解法設(shè)備簡(jiǎn)單、占地小、操作管理方便、而且可以回收有價(jià)金屬。但電耗大、出水水質(zhì)差、廢水處理量小。
7.膜分離方法。該方法是利用一種特殊的半透膜,在外界壓力的作用下,在不改變?nèi)芤褐谢瘜W(xué)形態(tài)的基礎(chǔ)上,將溶劑和溶質(zhì)進(jìn)行分離或濃縮的方法。膜分離法包括反滲透法、電滲析法、擴(kuò)散滲折法、液膜法和超濾法等。
8.吸附法。該方法是利用吸附劑將廢水中的重金屬離子除去的方法。吸附法由于占地面積小、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、無(wú)二次污染,特別適用于處理含低濃度金屬離子的廢水。
五、結(jié)語(yǔ)
重金屬的污染問(wèn)題已成為今世界各國(guó)共同關(guān)注的問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外對(duì)重金屬的處理方面的研究正在全面進(jìn)行中。我國(guó)也在這方面取得了矚目的成績(jī)。
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關(guān)鍵詞:湛江開(kāi)發(fā)區(qū) 重金屬治理 污染現(xiàn)狀 治理對(duì)策
中圖分類(lèi)號(hào):G250 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2013)05(a)-0244-01
隨著湛江鋼鐵基地和中科煉化項(xiàng)目的建設(shè),湛江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)步入重化工業(yè)加速發(fā)展時(shí)期,涉重金屬行業(yè)將迅猛增長(zhǎng),重金屬作為一種持久性污染物越來(lái)越多被關(guān)注和重視,制定湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬污染治理對(duì)策迫在眉睫。
1 湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
1.1 湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬污染的現(xiàn)狀
重金屬污染主要來(lái)源于工業(yè)污染,工業(yè)污染大多通過(guò)廢渣、廢氣、廢水排入環(huán)境。根據(jù)湛江開(kāi)發(fā)區(qū)2012年的環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知,開(kāi)發(fā)區(qū)產(chǎn)生重金屬的行業(yè)主要來(lái)自于重金屬冶煉、汽車(chē)零部件及配件制造和手工具制造行業(yè),產(chǎn)生的重金屬主要為鉻、鉛、鋅,2012年六價(jià)鉻的產(chǎn)生量為0.59噸,而其他重金屬的濃度低于監(jiān)測(cè)限值,不納入環(huán)境統(tǒng)計(jì),產(chǎn)生的重金屬全部交由有處理資質(zhì)的單位處理[1]。
1.2 湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬污染的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
重金屬污染是指由重金屬及其化合物引起的環(huán)境污染[2]。重金屬污染較難治理,這與它的特性分不開(kāi)。重金屬污染物屬于持久性污染物,具有長(zhǎng)期性、累積性、隱蔽性、潛伏性等特點(diǎn),無(wú)法從環(huán)境中徹底消除,只能改變其存在的位置或存在的狀態(tài)[3]。重金屬在其危害環(huán)境方面的特點(diǎn)是:微量濃度即可產(chǎn)生毒性,在微生物作用會(huì)轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)金屬化合物,可被生物富集,通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體,造成慢性中毒。
雖然湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬的污染現(xiàn)狀不是很?chē)?yán)重,但是隨著湛江開(kāi)發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,隨著湛江市鋼鐵、石化、造紙等基地建設(shè),湛江開(kāi)發(fā)區(qū)將構(gòu)建以鋼鐵工業(yè)為核心的先進(jìn)制造業(yè)和以石油煉化為基礎(chǔ)的石油化工產(chǎn)業(yè)。鋼鐵工業(yè)是資源密集型產(chǎn)業(yè),向前延伸是礦山和其他輔助材料的采選業(yè),向后延伸是金屬深加工、裝備制造與檢修等產(chǎn)業(yè)。圍繞湛江鋼鐵基地的建設(shè),開(kāi)發(fā)區(qū)將發(fā)展機(jī)械裝備制造業(yè)、船舶制造業(yè)、包裝產(chǎn)業(yè)、汽車(chē)制造業(yè)。湛江開(kāi)發(fā)區(qū)資源開(kāi)發(fā)和加工的力度相對(duì)還會(huì)加大,在有限的環(huán)境容量條件限定下,重金屬排放將不可避免地增加,重金屬污染壓力有增無(wú)減。
2 湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬污染治理面臨的困境
2.1 沒(méi)有完善的重金屬污染治理防治體系
湛江開(kāi)發(fā)區(qū)污染防控基礎(chǔ)工作薄弱,缺乏重金屬污染防治技術(shù)管理嵌入環(huán)境管理和形成常態(tài)化管理的機(jī)制,相關(guān)技術(shù)評(píng)估體系建設(shè)滯后,缺少量化的技術(shù)評(píng)估檢測(cè)平臺(tái);缺少“產(chǎn)生-加工-應(yīng)用-回收”全過(guò)程的重金屬污染綜合防治技術(shù)管理體系,缺乏健全的重金屬污染源數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.2 重金屬治理技術(shù)落后
在重金屬污染治理方面,最大的瓶頸在于技術(shù)。在重金屬?gòu)U氣治理、重金屬污染土壤修復(fù)、含重金屬?gòu)U物綜合利用等方面,都缺乏經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù),在協(xié)同減排方面的技術(shù)也非常缺乏。重金屬治理方法現(xiàn)在包括工程治理、生物治理、化學(xué)治理及農(nóng)業(yè)治理方法。工程治理效果徹底、穩(wěn)定,但實(shí)施復(fù)雜、治理費(fèi)用高、易引起土壤肥力下降;生物治理實(shí)施簡(jiǎn)便、投資少,對(duì)環(huán)境破壞小,但是治理效果不理想;化學(xué)方法治理效果和費(fèi)用都適中,但容易再度活化;農(nóng)業(yè)治理方法易操作、費(fèi)用低,但是周期長(zhǎng)、效果不顯著。
2.3 重金屬監(jiān)測(cè)水平滯后,無(wú)法為環(huán)境決策和執(zhí)法提供可靠的技術(shù)支持
重金屬污染監(jiān)測(cè)需求特殊,湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬污染監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備面臨諸多問(wèn)題:在線監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備門(mén)類(lèi)不齊,實(shí)時(shí)連續(xù)感知手段缺少;現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)技術(shù)裝備落后,應(yīng)急工作被動(dòng);技術(shù)手段單一、應(yīng)用成套化程度低,不符合綜合防治需求。
3 重金屬治理的對(duì)策
湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬治理要遵循源頭預(yù)防、過(guò)程阻斷、末端治理的全過(guò)程、綜合防控理念,建立起完善的重金屬防治體系。
3.1 強(qiáng)化湛江開(kāi)發(fā)區(qū)重金屬規(guī)劃目標(biāo)和任務(wù),加強(qiáng)區(qū)域規(guī)劃環(huán)評(píng),嚴(yán)格執(zhí)行區(qū)域環(huán)境準(zhǔn)入政策
認(rèn)真規(guī)劃,把好源頭,規(guī)劃轄區(qū)重點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施和重金屬相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量變化,按照“一區(qū)一策”、“一廠一策”的原則,進(jìn)一步明確轄區(qū)內(nèi)重金屬污染重點(diǎn)區(qū)域的防控任務(wù)和防控要求,分解落實(shí)本轄區(qū)的控制目標(biāo)和重點(diǎn)項(xiàng)目。
嚴(yán)格準(zhǔn)入,嚴(yán)格控制重金屬采選和冶煉項(xiàng)目。積極引導(dǎo)涉重金屬入園入?yún)^(qū),集中治污,實(shí)現(xiàn)減污增效。湛江市屬于非重點(diǎn)防控區(qū)域,必須嚴(yán)格控制新建、擴(kuò)建增加區(qū)域重金屬污染物排放的項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)區(qū)域重金屬污染物排放總量比2007年排放量的零增長(zhǎng)。
3.2 完善重金屬排放標(biāo)準(zhǔn),確定重金屬排放基數(shù),建立健全重金屬污染源數(shù)據(jù)庫(kù),為重金屬污染治理提供科學(xué)依據(jù)
要繼續(xù)健全政策體系,完善重金屬排放標(biāo)準(zhǔn),補(bǔ)充重金屬污染對(duì)人體健康影響的判定,包括環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中重金屬的指標(biāo)和限值。
進(jìn)一步摸清重金屬污染底數(shù),明確轄區(qū)重金屬排放基數(shù)。其中廢水重金屬排放量應(yīng)以2007年污染普查數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),廢氣中重金屬污染物排放量應(yīng)以環(huán)境統(tǒng)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、排查調(diào)查等相關(guān)資料為基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)算。湛江市屬重金屬防控非重點(diǎn)區(qū)域,要求以2007年重金屬排放量為基數(shù),增產(chǎn)不增污,各年度重金屬排放量都要控制在2007年的排放總量?jī)?nèi)。
3.3 建立清潔生產(chǎn)全過(guò)程控制思路,強(qiáng)制推進(jìn)重金屬污染企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)
清潔生產(chǎn)是重金屬治理最直接、最有效的方法。湛江開(kāi)發(fā)區(qū)以節(jié)能減排為核心,以污染預(yù)防為重點(diǎn),以提升科技水平為切入點(diǎn),以工藝清潔化,設(shè)備密封化、運(yùn)行自動(dòng)化、計(jì)量精準(zhǔn)化為突破口,大力推廣應(yīng)用《國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)導(dǎo)向目錄》中相關(guān)的清潔生產(chǎn)技術(shù),提高資源利用率。
要抓好重點(diǎn)企業(yè)清潔生產(chǎn)審核,將涉及鉛、鋅、銅、鉻、鎘和汞等重金屬行業(yè)作為開(kāi)展清潔生產(chǎn)審核的重點(diǎn),把“節(jié)能、降耗、減污、增效”的清潔生產(chǎn)理念貫穿于企業(yè)的各個(gè)服務(wù)、管理環(huán)節(jié);注重全過(guò)程控制和必要的末端處理,建立“產(chǎn)生-加工-應(yīng)用-回收”全過(guò)程的重金屬污染綜合防治技術(shù)管理體系,實(shí)現(xiàn)“工藝、環(huán)保一體化”,通過(guò)技術(shù)改造減少含重金屬原材料的應(yīng)用,減少生產(chǎn)工藝過(guò)程中的重金屬副產(chǎn)物或污染物產(chǎn)生和排放,從而減輕重金屬污染對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害。
4 結(jié)語(yǔ)
總之,湛江開(kāi)發(fā)區(qū)應(yīng)該做好重金屬污染防治工作,有效控制重金屬污染,嚴(yán)格執(zhí)行污染防治設(shè)施環(huán)保“三同時(shí)”制度,全面排查轄區(qū)涉重企業(yè),實(shí)現(xiàn)重金屬治理區(qū)域化、社會(huì)化。
參考文獻(xiàn)
[關(guān)鍵詞]地質(zhì);土壤;重金屬;污染;污染治理
中圖分類(lèi)號(hào):X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)22-0286-01
土壤重金屬污染是指土壤中重金屬過(guò)量累積引起的污染[1]。過(guò)量重金屬將對(duì)植物生理功能產(chǎn)生不良影響,使其營(yíng)養(yǎng)失調(diào)。重金屬難以在生態(tài)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化、處理,并通過(guò)食物鏈層層傳遞最終在人體內(nèi)積累,嚴(yán)重危害人類(lèi)健康[2-3]。
1.土壤重金屬污染的來(lái)源
土壤重金屬污染存在大氣、污水、固體廢物、農(nóng)藥化肥等多種來(lái)源,不同來(lái)源的污染治理方法也存在明顯差異。我國(guó)土壤重金屬污染來(lái)源主要有以下幾種:
1)大氣沉降。冶金、重化工等工業(yè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生含有重金屬的粉塵或氣體排放到空氣中,通過(guò)自然沉降和降水污染土壤。
2)污水污染。工業(yè)、生活污水如果未經(jīng)處理就進(jìn)行排放,將攜帶鉛、銅等重金屬元素進(jìn)入河流或地下水中,影響人類(lèi)、牲畜、農(nóng)作物安全用水。
3)固體廢棄物。生活、醫(yī)療、工業(yè)產(chǎn)生的固體廢棄物在堆放或處理過(guò)程中,由于日曬、雨淋、水洗,重金屬極易移動(dòng),以輻射狀、漏斗狀向周?chē)寥馈⑺w擴(kuò)散。
4)農(nóng)用物資。農(nóng)藥、化肥和地膜長(zhǎng)期不合理施用,導(dǎo)致土壤重金屬污染。高毒農(nóng)藥含有銅和鋅等重金屬元素,一旦噴灑到農(nóng)作物上難以轉(zhuǎn)化、處理,造成糧食、水果重金屬超標(biāo),造成食品不安全。
2.土壤重金屬污染的地質(zhì)因素分析
我國(guó)的南北方地理區(qū)域氣候、經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異,土壤地形、地質(zhì)差異,將導(dǎo)致土壤重金屬污染呈現(xiàn)地質(zhì)因素特性。具體分析如下:
1)南北方差異
從污染分布情況看,南方土壤污染重于北方。我國(guó)南方地區(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá),尤其是有色金屬產(chǎn)業(yè)、外貿(mào)加工業(yè)較為集中,導(dǎo)致土壤重金屬超標(biāo)嚴(yán)重。鎘、汞、砷、鉛4種無(wú)機(jī)污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢(shì)。
2)耕地土壤污染特點(diǎn)
耕地土壤污染主要由于含有重金屬的農(nóng)資使用、工礦企業(yè)重金屬排放物遷移污染,并且前者具有全國(guó)普遍性,這主要因?yàn)槲覈?guó)農(nóng)藥、地膜安全標(biāo)準(zhǔn)較低所致。根據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)耕地土壤重金屬超標(biāo)率超過(guò)1/5,主要污染物為砷、銅、汞、鉛、鉻等,并且呈現(xiàn)污染程度逐漸加劇的趨勢(shì)。
3)酸堿地質(zhì)差異
我國(guó)熱帶、亞熱帶地區(qū),廣泛分布著各種紅色或黃色土壤的酸性土壤。南方土壤受到氣高溫高、強(qiáng)降雨量影響,pH一般低于6,較強(qiáng)的酸性土壤對(duì)銅、鋅等金屬元素具有天然的吸附能力。而我國(guó)北方地區(qū)多呈現(xiàn)鹽堿地質(zhì)。不同酸堿度土壤對(duì)重金屬元素的吸附能力也不相同。
4)礦山礦區(qū)差異
我國(guó)中南地區(qū)分布較多的金屬礦山,由于采礦長(zhǎng)流程、大滯后、多變量耦合工藝的影響,導(dǎo)致礦山不同區(qū)域土壤具有差異的重金屬污染特性,因此需要針對(duì)不同礦區(qū)進(jìn)行有針對(duì)性的分析,以標(biāo)定重金屬污染元素以及量級(jí)程度。不同礦區(qū)的污染程度、重金屬元素具有明顯差異。
3.基于地質(zhì)因素考慮的土壤重金屬污染治理方案
1)農(nóng)藥污染土壤的治理
對(duì)于農(nóng)藥、化肥、地膜等農(nóng)資污染的耕地土壤可以采用熱脫附技術(shù)進(jìn)行治理以提高土壤的自我更新能力,保持土壤的活性。在采用該技術(shù)時(shí)需要控制兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)即加熱溫度和保持時(shí)間以控制污染物在不同相之間的遷移轉(zhuǎn)變,尤其是將重金屬通過(guò)蒸發(fā)、排放、冷凝、剔除等處理至達(dá)標(biāo)后進(jìn)行無(wú)危害轉(zhuǎn)移與安全排放,以避免土壤的二次污染。
2)鹽堿土壤污染治理
在鹽堿地的耕作過(guò)程中,利用粉壟螺旋鉆頭設(shè)置底層粉壟暗溝系統(tǒng),利用天然降水的下滲運(yùn)動(dòng),使土壤中的鹽分下沉,并借助粉壟土壤疏松在氧氣、微生物等作用下,使土壤中的部分鹽分下移,增加了微生物對(duì)重金屬、有機(jī)污染物等的吸著和轉(zhuǎn)化。
3)土壤污染的固化穩(wěn)定處理
土壤污染的固化穩(wěn)定處理其原理為削弱土壤金屬元素的遷移擴(kuò)散能力,避免重金屬污染的傳遞與二次污染以降低其危害,消除其對(duì)生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步影響。需要指出的是該技術(shù)并不是消除重金屬,而是隔絕其對(duì)其它環(huán)境的影響。圖1顯示固化穩(wěn)定化處理在土壤修復(fù)治理方案中使用率達(dá)到22.2%。
4)酸性土壤的治理特點(diǎn)
酸性土壤對(duì)重金屬元素的易污染程度由高到低依次為As Ni Pb Cu Cd Zn Cr Hg,空間分布不均勻程度由大到小依次為Cd As Pb Zn Cu Cr Ni Hg。Cd的含量與pH值呈正相,As的含量與F的含量呈正相關(guān)性,Cr、Hg的含量與F的含量呈負(fù)相關(guān)性,Cr、Cd的含量與海拔高度呈正相關(guān)性,Cu與As、Cu與Ni、Hg與Cr呈正相關(guān)性,Zn與Pb、As與Ni呈負(fù)相關(guān)性。
5)礦區(qū)污染土壤的治理特點(diǎn)
針對(duì)金屬礦區(qū)土壤污染特性,有針對(duì)性的對(duì)其Zn、Pb、Cd、Cu和As等金屬元素進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)化與格力處理。并且,根據(jù)礦山不同區(qū)位的污染程度設(shè)定不同等級(jí)的重金屬處理標(biāo)準(zhǔn),在有限污染處理成本的前提下實(shí)現(xiàn)礦山土壤綜合治理的最優(yōu)化效果??梢?jiàn),針對(duì)礦區(qū)污染土壤的特點(diǎn)需要設(shè)計(jì)有針對(duì)性的處理方案。
4.結(jié)論
土壤重金屬污染嚴(yán)重危害人類(lèi)健康,且其污染治理受到污染源多樣化、異質(zhì)性影響存在較大難度,因此該課題受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。針對(duì)不同地質(zhì)因素重金屬污染的形式存在差異這一特點(diǎn),提出基于地質(zhì)因素考慮的土壤重金屬污染治理方案。所提方案對(duì)開(kāi)展土壤重金屬治理工作具有借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
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1.土壤重金屬污染現(xiàn)狀 目前我國(guó)受重金屬污染的耕地面積近2000萬(wàn)公頃,約占耕地總面積的1/5。受礦區(qū)污染土地達(dá)200萬(wàn)公頃,石油污染土地約500萬(wàn)公頃,固體廢棄物堆放污染約5萬(wàn)公頃,“工業(yè)三廢”污染耕地近1000萬(wàn)公頃,污水灌溉的農(nóng)田面積達(dá)330多萬(wàn)公頃。土壤污染使全國(guó)農(nóng)業(yè)糧食減產(chǎn)已超過(guò)1300萬(wàn)噸,因農(nóng)藥和有機(jī)物污染、放射性污染、病原菌污染等其他類(lèi)型的污染所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失難以估計(jì)。由于污染,土壤的營(yíng)養(yǎng)功能、凈化功能、緩沖功能和有機(jī)體的支持功能正在喪失。
2.土壤重金屬污染產(chǎn)生的嚴(yán)重后果 ①土壤污染使本來(lái)就緊張的耕地資源更加短缺。②土壤污染給人民的身體健康帶來(lái)極大的威脅。③土壤污染給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)很大的不利影響。④土壤污染也是造成其他環(huán)境污染的重要原因。⑤土壤污染中的污染物具有遷移性和滯留性,有可能繼續(xù)造成新的土地污染。⑥土壤污染嚴(yán)重危及后代子孫的利益,不利于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
3.土壤重金屬污染來(lái)源 ①隨著大氣沉降進(jìn)入土壤的重金屬。大氣中的重金屬主要來(lái)源于能源、運(yùn)輸、冶金和建筑材料生產(chǎn)產(chǎn)生的氣體和粉塵。除汞以外,重金屬基本上是以氣溶膠的形態(tài)進(jìn)入大氣,經(jīng)過(guò)自然沉降和降水進(jìn)入土壤。經(jīng)自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤的重金屬污染,與重工業(yè)發(fā)達(dá)程度、城市的人口密度、土地利用率、交通發(fā)達(dá)程度有直接關(guān)系,距城市越近,污染的程度就越重。②隨污水進(jìn)入土壤的重金屬。污水按來(lái)源和數(shù)量可分為城市生活污水、石油化工污水、工業(yè)礦山污水和城市混合污水等。生活污水中重金屬含量很少。但是,由于我國(guó)工業(yè)迅速發(fā)展,工礦企業(yè)污水未經(jīng)分流處理而排入下水道與生活污水混合排放,從而造成污灌區(qū)土壤重金屬鉛、鎘、汞、溴、鉻等含量逐年增加,隨著污水灌溉而進(jìn)入土壤的重金屬,以不同的方式被土壤截留固定。③隨固體廢棄物進(jìn)入土壤的重金屬。固體廢棄物種類(lèi)繁多,成分復(fù)雜,不同種類(lèi)其危害方式和污染程度不同。其中礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物最為嚴(yán)重。這類(lèi)廢棄物在堆放或處理過(guò)程中,由于日曬、雨淋、水洗,重金屬極易移動(dòng),以輻射狀、漏斗狀向周?chē)寥馈⑺w擴(kuò)散。有一些固體廢棄物被直接或通過(guò)加工作為肥料放入土壤,造成土壤重金屬污染。如隨著我國(guó)畜牧生產(chǎn)的發(fā)展,產(chǎn)生大量的家畜糞便及動(dòng)物加工產(chǎn)生的廢棄物,這類(lèi)農(nóng)業(yè)固體廢棄物中含有植物所需氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì),同時(shí)由于飼料中添加了一定量的重金屬鹽類(lèi),因此作為肥料施入土壤增加了土壤鋅、錳等重金屬元素的含量。固體廢棄物也可以通過(guò)風(fēng)的傳播而使污染范圍擴(kuò)大,土壤中重金屬的含量隨距污染源的距離增大而降低。④隨農(nóng)用物資進(jìn)入土壤的重金屬。農(nóng)藥、化肥和地膜是重要的農(nóng)用物資,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起著重大的推動(dòng)作用,但長(zhǎng)期不合理施肥,也可以導(dǎo)致土壤重金屬污染。重金屬元素是肥料中最多的污染物質(zhì),氮、鉀肥料中重金屬含量較低,磷肥中含用較多的有害重金屬,復(fù)合肥的重金屬主要來(lái)源于母料及加工流程所帶入。
土壤污染物大致可分為重金屬等化學(xué)污染物、物理污染物、生物污染物和放射性污染物。在這幾類(lèi)污染物中,重金屬會(huì)造成土壤環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重下降。重金屬在土壤中累積超過(guò)一定數(shù)量,就會(huì)污染生長(zhǎng)于其中的植物,進(jìn)而影響人類(lèi)健康,引發(fā)嚴(yán)重疾病。但是,由于土壤污染有著不同于其他污染的一些特點(diǎn),在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)并沒(méi)有引起足夠的重視,我國(guó)對(duì)于土壤污染的預(yù)防和修復(fù)也還處于探索和研究的初級(jí)階段,很多防治措施還不能起到有效作用,因此土壤重金屬污染有愈演愈烈的趨勢(shì)。針對(duì)土壤重金屬的污染問(wèn)題,我們采訪了我國(guó)著名環(huán)境生態(tài)專(zhuān)家、南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)周啟星教授。
“隱形殺手” 浮出水面
周啟星,主要研究方向包括復(fù)合污染生態(tài)學(xué)、污染環(huán)境修復(fù)、生態(tài)毒理與環(huán)境基準(zhǔn)等,在環(huán)境污染特征、毒理效應(yīng)、土壤環(huán)境基準(zhǔn)以及修復(fù)等方面進(jìn)行了大量相關(guān)研究,尤其在土壤重金屬污染防治與修復(fù)研究領(lǐng)域有很深的造詣。
在很多人的印象中,“土壤污染”似乎是個(gè)新名詞,人們對(duì)它是陌生的。其實(shí),這些在土壤中潛伏了多年的“隱形殺手”,正悄無(wú)聲息地浮出水面,不斷產(chǎn)生可怕的危害。一段時(shí)間來(lái),各地土壤重金屬污染事件頻發(fā),才漸漸引起了普通百姓對(duì)土壤污染的關(guān)注。
在采訪中,周啟星介紹說(shuō),土壤重金屬污染來(lái)源眾多。這些重金屬進(jìn)入土體,被生長(zhǎng)在其中的作物吸收和積累,人食用了這些被重金屬污染的糧食和蔬菜后,將重金屬吸收到體內(nèi),健康受到很大危害,出現(xiàn)嚴(yán)重的“污染病”。20世紀(jì)60年代,日本發(fā)生的“痛痛病”和“水俁病”,就是因?yàn)殒k和汞對(duì)環(huán)境的污染所致。目前,我國(guó)重金屬污染也開(kāi)始呈現(xiàn)快速上升的趨勢(shì),2011年1至8月份短短半年多時(shí)間,就出現(xiàn)了11起重金屬污染事件,土壤重金屬污染問(wèn)題進(jìn)入人們的視線,對(duì)土壤重金屬污染的治理與修復(fù)變得刻不容緩。
原本被大家忽視的土壤污染一下集中爆發(fā)出來(lái),造成的消極影響直線上升,在之前相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)卻似乎并沒(méi)有太多這方面的報(bào)道,這是什么原因呢?從周啟星教授介紹的土壤重金屬污染的特征中,我們可以找到原因。周啟星教授介紹了土壤重金屬污染的主要特點(diǎn):污染的長(zhǎng)期積累性、隱蔽性、形成原因的復(fù)雜性以及治理的困難性。
土壤重金屬污染的積累性,是指土壤重金屬污染不像水污染那樣因?yàn)楹拥辣慌湃胛鬯涂梢择R上被發(fā)現(xiàn),也并不像工廠的廢氣排入空氣中后人們即刻就能看到。土壤污染是一個(gè)逐漸累積的過(guò)程,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及城市垃圾等固體廢棄物的堆放,使重金屬有機(jī)會(huì)滲入土壤;水和大氣中的污染物最終也會(huì)進(jìn)入土壤,對(duì)土壤造成次生污染。土壤是“最后的垃圾桶”,積累于土壤中的各種重金屬,將會(huì)逐漸得以釋放,對(duì)地下水和植物造成緩慢的污染,最終對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。學(xué)界有一種形象的說(shuō)法,將其稱(chēng)為“生物定時(shí)炸彈”。所以,重金屬的中毒發(fā)生,是一個(gè)緩慢的過(guò)程,到出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),一般都已經(jīng)產(chǎn)生了比較嚴(yán)重的后果。
周啟星教授說(shuō):“由于土壤本身就具有凈化功能,它的污染及其危害也就具有潛在性,用肉眼是很難觀察到的,只有用專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)設(shè)備才能夠檢驗(yàn)土壤是否被污染,以及污染的程度究竟有多嚴(yán)重?!蓖寥乐亟饘傥廴镜碾[蔽性,造成土壤污染狀況容易被忽視。因此,要到有嚴(yán)重的污染事件出現(xiàn)時(shí)人們才會(huì)察覺(jué)到土壤污染的存在,這也就是為什么最近一段時(shí)間內(nèi)各地的重金屬中毒事件頻頻發(fā)生,人們才意識(shí)到這一污染的嚴(yán)重性。
因?yàn)檫M(jìn)入土壤中的重金屬在大多數(shù)情況下不止一種,所以土壤的重金屬污染具有復(fù)雜性。周啟星教授解釋說(shuō),土壤的重金屬污染除了一些主要的有毒重金屬污染之外,還有一種情況,那就是有一些毒性小的重金屬,如錫、碘等,它們?cè)谟袡C(jī)污染物的交互作用下,毒性會(huì)變得比較復(fù)雜,對(duì)動(dòng)植物和微生物均會(huì)造成更大的危害。
由于上面提到的這些特點(diǎn),導(dǎo)致土壤重金屬污染的治理變成一件棘手的事情,紛繁復(fù)雜、千頭萬(wàn)緒的原因和污染狀況讓土壤重金屬污染的治理只是停留在初級(jí)探索的階段,很難找到切實(shí)有效的方式來(lái)進(jìn)行治理,這也就涉及到了土壤污染治理所面臨的極大困難。
防治征程困難重重
當(dāng)土壤污染的問(wèn)題不斷發(fā)生并開(kāi)始被重視之后,相應(yīng)的預(yù)防、治理和修復(fù)也就應(yīng)該開(kāi)始進(jìn)行,并盡量使其提早發(fā)揮作用。然而,目前我國(guó)土壤重金屬污染的預(yù)防和治理工作進(jìn)行得并不是很順利,原因是多方面的。
周啟星教授特別提到了我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定與修訂工作過(guò)于落后的現(xiàn)狀,對(duì)我國(guó)土壤重金屬污染防治工作產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。周啟星教授介紹說(shuō),目前我國(guó)使用的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》是1995年制定的,到現(xiàn)在將近20年都沒(méi)有進(jìn)行過(guò)修訂和補(bǔ)充。在此期間,土壤污染又有很多新情況和新問(wèn)題出現(xiàn)。由于實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)十分陳舊和落后,導(dǎo)致無(wú)法解決一些現(xiàn)實(shí)新問(wèn)題。
周啟星教授指出,1995年頒布的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,已經(jīng)不再對(duì)我國(guó)土壤重金屬污染防治工作產(chǎn)生積極影響。他強(qiáng)調(diào),這一標(biāo)準(zhǔn)中存在的最大問(wèn)題是,該標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍只限于農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場(chǎng)、林地以及自然保護(hù)區(qū)等地的土壤,而關(guān)于商業(yè)用地和住宅用地,卻并沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn),而且標(biāo)準(zhǔn)中所收錄的重金屬并不全面,很多對(duì)人體健康有嚴(yán)重危害的土壤有機(jī)污染物并沒(méi)有被列入其中。該標(biāo)準(zhǔn)明顯是在土壤環(huán)境管理工作的初級(jí)階段制定的,很多方面都已經(jīng)不符合現(xiàn)在的要求。因此,該標(biāo)準(zhǔn)在如今的土壤重金屬污染的檢測(cè)和判斷中,已經(jīng)不能發(fā)揮應(yīng)有的作用,這就迫切需要從國(guó)家層面上開(kāi)展環(huán)境基準(zhǔn)的系統(tǒng)研究,為《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的修訂和完善奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
周啟星教授非常重視土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)修訂和完善這項(xiàng)工作,他認(rèn)為只有有了嚴(yán)格和符合實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn),解決“是不是應(yīng)該修復(fù)?”、“在什么水平上修復(fù)?”、“修復(fù)之后希望達(dá)到怎樣的水平?”等一系列問(wèn)題,土壤重金屬污染的檢測(cè)和修復(fù)工作才能順利開(kāi)展。但是,他也非常遺憾地提到,目前我們國(guó)家很少有人在進(jìn)行新標(biāo)準(zhǔn)方面的研究和探索。目前,只有他和他的研究團(tuán)隊(duì)一起,進(jìn)行了一些相關(guān)的研究工作。
周啟星教授還提到,目前污染土壤修復(fù)技術(shù)有待提高,也是土壤污染防治中一個(gè)比較突出的問(wèn)題。土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)不夠發(fā)達(dá),沒(méi)有有效的修復(fù)技術(shù)來(lái)處理和凈化被重金屬污染過(guò)的土壤,使得對(duì)土壤重金屬污染的修復(fù)還停留在初級(jí)階段。目前普遍使用的污染土壤修復(fù)方法主要有兩種:物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法。其中,物理方法的缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)費(fèi)工,且成本較高;使用化學(xué)修復(fù)方法則容易引起其他問(wèn)題,出現(xiàn)二次污染,因此在使用的時(shí)候應(yīng)該考慮可能會(huì)造成的后果,慎重使用。因此,國(guó)內(nèi)很多相關(guān)專(zhuān)家都在對(duì)有效的污染土壤修復(fù)的方式進(jìn)行探索和研究,目前生物修復(fù)技術(shù)因?yàn)槠涑杀镜土?、治理的本位性和永久性等?yōu)點(diǎn),是人們很看好的一種修復(fù)技術(shù),但由于研究和開(kāi)發(fā)剛剛起步,在應(yīng)用上還并不成熟,有待相關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行深入的研究。
此外,周啟星教授提到的修復(fù)資金、實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的體制問(wèn)題以及管理方面,還存在著諸多問(wèn)題。因此,土壤重金屬污染的預(yù)防和修復(fù),是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的工作,其中還存在著很多的問(wèn)題需要探討和解決。
任重道遠(yuǎn)前景樂(lè)觀
周啟星教授說(shuō),土壤也像人一樣,會(huì)出現(xiàn)健康問(wèn)題。土壤的健康出了問(wèn)題之后,就如人生病之后,需要及時(shí)“治療”,否則繼續(xù)惡化下去就會(huì)出現(xiàn)更嚴(yán)重的問(wèn)題。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)土壤目前已經(jīng)處于亞健康狀態(tài),需要及時(shí)采取“診斷”和“治療”措施,來(lái)抑制土壤的健康情況繼續(xù)惡化。
周啟星教授說(shuō):“我國(guó)的土壤污染問(wèn)題比國(guó)外復(fù)雜得多,一是我國(guó)的人口多,另外在工業(yè)方面,國(guó)際上一些污染比較嚴(yán)重的企業(yè)都將工廠都搬到了我國(guó)。在這個(gè)大環(huán)境下解決土壤污染問(wèn)題,確實(shí)存在比較大的困難?!彼J(rèn)為,在土壤污染的修復(fù)方面,應(yīng)堅(jiān)持“兩手抓”,一手抓機(jī)理的研究,一手抓應(yīng)用推廣 ,加強(qiáng)與政府部門(mén)的合作來(lái)推動(dòng)實(shí)際應(yīng)用。他提出,應(yīng)當(dāng)將物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)、綜合修復(fù)這幾種修復(fù)方式按照情況選擇使用,讓污染土壤修復(fù)的效果達(dá)到最好;另一方面,政府在相關(guān)政策的制定和管理上應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)。多個(gè)方面共同努力,污染土壤的修復(fù)才能真正達(dá)到理想的效果。
尋求土壤污染的解決之道,應(yīng)該從問(wèn)題的根源做起。目前,我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展還是粗放式的,環(huán)保意識(shí)仍然淡薄、片面追求經(jīng)濟(jì)效益、盲目開(kāi)發(fā)資源、開(kāi)采方式不當(dāng)?shù)葐?wèn)題普遍存在,這些做法也都給土壤重金屬污染提供了方便的條件。因此,要在土壤重金屬防治方面取得真正的成績(jī),就要在源頭上盡量控制重金屬污染的產(chǎn)生和擴(kuò)散,在極易出現(xiàn)重金屬污染的相關(guān)工廠 ,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相關(guān)的宣傳,提高大家保護(hù)土壤環(huán)境的意識(shí),在重金屬污染的源頭上進(jìn)行控制和預(yù)防,才能達(dá)到真正的治理污染的目的。
完善相關(guān)的法律法規(guī),也是非常重要的一項(xiàng)措施。有明確的相關(guān)規(guī)定,是完成土壤污染預(yù)防和治理修復(fù)非常重要的一步。據(jù)了解,目前相關(guān)部門(mén)正在進(jìn)行相關(guān)法律法規(guī)的制定,相信在這些法律法規(guī)出臺(tái)了之后,污染土壤的防治和修復(fù)就會(huì)有法可循,防治工作就能更加順利一些。
關(guān)鍵詞 重金屬;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);沉積物;海河流域;2010年
中圖分類(lèi)號(hào) X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2013)04-0233-02
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增多,環(huán)境日益惡化,海河也受到嚴(yán)重的污染,工業(yè)廢水與生活廢水的排放增多,為海河水體環(huán)境修復(fù)帶來(lái)更嚴(yán)峻的問(wèn)題。重金屬因具有毒性、不易降解及生物富集效應(yīng)而備受關(guān)注。水中的重金屬離子在一定的物理化學(xué)作用下,最終大部分會(huì)進(jìn)入沉積物中。河流沉積物中重金屬污染物較為穩(wěn)定,但也可通過(guò)生物、物理和化學(xué)作用再次釋放到水體而造成二次污染。因此,對(duì)海河沉積物中重金屬分析具有重要意義。
1 材料與方法
1.1 樣品采集
分別于2010年5、7、9月采集沉積物樣品,共3次。在海河流域上分別設(shè)置12個(gè)采樣站位點(diǎn)。樣品采集、固定、貯存及運(yùn)輸均按照國(guó)家相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
1.2 樣品分析
對(duì)所采集樣品,分別測(cè)定汞、砷、銅、鋅、鉛、鎘的含量,銅、鋅、鉛、鎘均采用《原子吸收法(GB/T 17378.5-2007)》,砷、汞均采用《原子熒光法(GB/T 17378.5-2007)》。
2 結(jié)果與分析
2.1 重金屬污染狀況
共進(jìn)行6種重金屬檢測(cè),各重金屬元素測(cè)定范圍為汞0.02~0.95 mg/kg,砷2.7~21.3 mg/kg,銅12.44~95.24 mg/kg,鉛6.241~42.560 mg/kg,鋅48.6~415.5 mg/kg,鎘0.060 2~0.552 2 mg/kg。
2.2 生態(tài)危害指數(shù)污染評(píng)價(jià)
潛在生態(tài)危害指數(shù)(Ri)[3,7-8](potential ecologicalrisk index)評(píng)價(jià)方法是瑞典學(xué)者Lars Hakanson 于1980 年建立的一套應(yīng)用沉積學(xué)原理評(píng)價(jià)重金屬污染及生態(tài)危害的方法。該方法作為國(guó)際上土壤(沉積物)中重金屬研究的先進(jìn)方法之一,不僅反映了某一特定環(huán)境中各種污染物的影響,也反映了多種污染物的綜合影響,并以定量的方法劃分出潛在危害程度,是目前應(yīng)用很廣的一種方法。該方法的計(jì)算公式為:
Cif=Ci/Cin
Eir=Tir×Cif
Ri=ΣEir=ΣTir×Cif=ΣTir×Ci/Cin
式中,Cif為某一金屬的污染參數(shù),根據(jù)其大小可將污染程度分為4 個(gè)級(jí)別:CifZn(1)。
由表2可以看出,海河流域沉積物重金屬中鋅的污染參數(shù)最大,平均為1.47,其次為汞和銅,鉛砷鎘富集系數(shù)較小,重金屬的綜合污染特征顯示,鋅和汞處于中污染水平,其他4項(xiàng)都處于低污染水平。通過(guò)對(duì)各點(diǎn)位的分析可以看出,月牙河節(jié)制閘站位汞為中污染,尤以春、夏2季為重。漢沽薊運(yùn)河大閘站位砷為中污染,其他均為輕污染。劉莊浮橋站位銅的污染高于其他站位,屬中污染,且夏秋季節(jié)更嚴(yán)重。月牙河節(jié)制閘站位的鉛為中污染,且春夏季節(jié)嚴(yán)重。其他站位均為輕污染。鋅元素有75%的站位均為中污染,團(tuán)泊大橋最為嚴(yán)重,富集系數(shù)達(dá)到4.354,為較高污染。鎘元素各站位均為低污染。
由表3、4可以看出,海河流域各類(lèi)重金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)小于40,92%的站位潛在生態(tài)危害系數(shù)小于150,屬于輕微生態(tài)危害。月牙河節(jié)制閘和寧河大薄前橋這2個(gè)站位屬于中等危害水平,應(yīng)加強(qiáng)治理。從各元素來(lái)看,汞的潛在風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)相對(duì)較大,平均為30.21,其次為鎘、砷、銅、鉛、鋅。而根據(jù)富集系數(shù)分析的污染程度從重到輕依次為鋅>汞>銅>鉛>砷>鎘,這是由于各元素的毒性響應(yīng)系數(shù)不同,即毒性響應(yīng)程度不同,也與沉積物對(duì)重金屬的吸附能力,遷移能力有關(guān)。如汞無(wú)論以何種形式存在都有不同程度的揮發(fā)性,所以雖然汞的富集程度不高,但潛在的生態(tài)危害卻很大。海河流域汞的生態(tài)危害尤為突出,尤其以月牙河節(jié)制閘最為嚴(yán)重。鋅的富集能力很強(qiáng),且顆粒物對(duì)鋅的吸附能力較強(qiáng),共同沉淀到沉積物中,具有較高的穩(wěn)定性,所以其潛在的生態(tài)危害最小。雖然所分析的6種元素的潛在生態(tài)危害都較小,但汞和鎘相對(duì)其他元素較高,應(yīng)作為治理重點(diǎn)。
3 參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:土壤;重金屬污染;危害;防治
引言
由于人類(lèi)活動(dòng)致使土壤中的微量金屬元素超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)值或土壤背景值的上限值[1],導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降和土壤環(huán)境惡化,從而對(duì)人體健康、其他生物、水體噪聲危害的現(xiàn)象[2],稱(chēng)之為土壤重金屬污染。2013年年底中國(guó)國(guó)土資源部副部長(zhǎng)王世元在土地調(diào)查新聞會(huì)上指出,中國(guó)內(nèi)地中重度污染耕地大約為5000萬(wàn)畝;宋偉等對(duì)全國(guó)138個(gè)典型區(qū)域土壤污染案例的分析表明,我國(guó)耕地土壤重金屬污染的比重占耕地總量的1/6左右[3-5],造成國(guó)家經(jīng)濟(jì)效益的損失達(dá)200億左右,可見(jiàn)我國(guó)土壤重金屬污染形勢(shì)并不樂(lè)觀。文章結(jié)合我國(guó)土壤污染的現(xiàn)狀,系統(tǒng)的提出防治措施,為今后土壤修復(fù)、治理等工作提供參考性建議。
1 我國(guó)土壤重金屬污染現(xiàn)狀
1.1 土壤重金屬污染成因
土壤中的重金屬元素主要指的是汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)這十種元素。影響土壤中重金屬元素含量發(fā)生變化的原因有兩個(gè):一方面是在自然環(huán)境的作用,成土母質(zhì)風(fēng)化過(guò)程中自然積累的含量(本底值),之后在風(fēng)、水等外力作用,經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)過(guò)程而改變其含量;另一方面,也是影響最大的方面,就是人類(lèi)活動(dòng),隨著工業(yè)化、城市化的發(fā)展,化學(xué)工業(yè)制造、金屬礦山開(kāi)采、生活廢水排放、農(nóng)藥化肥不科學(xué)施用及污水灌溉等是重金屬污染的主要來(lái)源途徑。
1.2 土壤重金屬污染的特點(diǎn)
隱蔽性:土壤污染需要人為對(duì)土樣進(jìn)行采集,檢測(cè)并分析才能夠得出是否存在隱患;不可逆性:重金屬對(duì)土壤的污染基本上是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的過(guò)程,受污染的土壤可能需要花費(fèi)上百年的時(shí)間才能夠慢慢消除;長(zhǎng)期性:將重金屬存于土壤中,往往是呈垂直遞減分布;難治理性:土壤污染需要通過(guò)物理、化學(xué)、生物等各種修復(fù)方法進(jìn)行綜合治理,才能達(dá)到比較好的治理效果。
1.3 土壤重金屬污染的危害
土壤中的重金屬雖然能夠被作物自身吸收,但這并不會(huì)影響到作物的生長(zhǎng)和發(fā)育,但經(jīng)過(guò)食物鏈的富集作用,進(jìn)入人體對(duì)人體健康存在極大的威脅;我國(guó)本來(lái)土地利用資源緊張,加之現(xiàn)在又受污染,使原有的形勢(shì)更加緊迫,更威脅了子孫后代的生存;由于土壤污染具有長(zhǎng)期性和不可逆轉(zhuǎn)性,嚴(yán)重危及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)增長(zhǎng)。
2 土壤重金屬污染的防治措施
要想對(duì)土壤重金屬污染得到有效的修復(fù),應(yīng)從兩個(gè)方面入手,一是預(yù)防,采取各種政策措施、制定法律法規(guī)切斷污染源;二是治理,面對(duì)已經(jīng)存在重金屬污染的土壤,采用科學(xué)友好環(huán)境的方法綜合治理。
2.1 土壤重金屬污染的預(yù)防措施
2.1.1 加大環(huán)境監(jiān)管和治理力度。首先政府部門(mén)應(yīng)該組織相關(guān)科研單位和技術(shù)人員篩選出有助于治理環(huán)境的修復(fù)技術(shù),選擇具有代表性的污染地進(jìn)行修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用,為治理更大范圍的重金屬污染區(qū)積累經(jīng)驗(yàn);其次監(jiān)督部門(mén)應(yīng)加大環(huán)境監(jiān)管力度,從污染源入手,杜絕重金屬對(duì)土壤產(chǎn)生污染,嚴(yán)格控制城市生產(chǎn)生活廢水直接進(jìn)入農(nóng)田,杜絕污水灌溉農(nóng)田;再者加強(qiáng)農(nóng)業(yè)環(huán)境的監(jiān)測(cè),尤其是土壤污水灌溉區(qū)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),充分了解土壤中金屬成分、含量的變化,做好預(yù)防工作。
2.1.2 倡導(dǎo)科學(xué)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的主體就是農(nóng)民,他們對(duì)一方土地進(jìn)行管理與規(guī)劃。政府部門(mén)應(yīng)該積極引導(dǎo)農(nóng)業(yè)管理者科學(xué)的管理農(nóng)藥、化肥及除草劑等農(nóng)用化學(xué)品。提倡有機(jī)化肥與無(wú)機(jī)化肥的并施,同時(shí)采取積極的預(yù)防措施,不僅能夠有效減小土壤污染,還能夠促使作物茁壯成長(zhǎng)。大力發(fā)展低毒、高效、環(huán)境友好型的農(nóng)藥,嚴(yán)格控制農(nóng)藥的使用量、使用次數(shù)及使用時(shí)間,杜絕高殘留高重金屬農(nóng)藥的使用,因此發(fā)揮農(nóng)藥的積極作用。倡導(dǎo)地膜使用后,要積極及時(shí)的回收,防止其殘留對(duì)土壤造成進(jìn)一步的污染。
2.2 土壤重金屬污染的治理措施
2.2.1 土壤物理修復(fù)技術(shù)。土壤物理修復(fù)技術(shù)主要是根據(jù)土壤自身理化性質(zhì)及重金屬性質(zhì),通過(guò)物理方法治理土壤中的重金屬污染。最常見(jiàn)的方法,第一種就是客土、換土、深耕翻土,但是需要耗費(fèi)較大的人力、物力及財(cái)力,并沒(méi)有從根本實(shí)現(xiàn)重金屬污染的治理;第二種是電動(dòng)修復(fù)法,其利用電池原理,在電場(chǎng)作用下重金屬離子開(kāi)始遷移,使重金屬離子富集到電極處在土壤表層就得以去除;第三種是固定/穩(wěn)定化修復(fù),常用來(lái)清除無(wú)機(jī)污染物質(zhì),使用成本低、設(shè)備易移動(dòng)、穩(wěn)定性強(qiáng),但是因?yàn)樵S多技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用可能會(huì)致使土壤污染面積增大。
2.2.2 土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)。化學(xué)修復(fù)是將修復(fù)劑加入到污染物,其發(fā)生一定化學(xué)反應(yīng),實(shí)現(xiàn)土壤的毒性被去除或降低的效果?;瘜W(xué)修復(fù)法有很多如土壤淋法、原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)、溶劑浸提法等。土壤淋洗能夠用于大面積的輕質(zhì)土和砂質(zhì)土重金屬污染治理,但是對(duì)于滲透系數(shù)較低的效果不好,也會(huì)造成植物必需營(yíng)養(yǎng)元素的缺失;原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是利用化學(xué)氧化劑(雙氧水、高錳酸鉀等)與污染物發(fā)生氧化反應(yīng),迫使污染物濃度降低,但是其不利影響就是可能產(chǎn)生氣體,有毒副產(chǎn)物。
2.2.3 土壤生物修復(fù)技術(shù)。土壤生物修復(fù)技術(shù)是利用生物的生命代謝活動(dòng)減少土壤環(huán)境有毒有害物的濃度,治理過(guò)程中花費(fèi)成本較低、管理技術(shù)簡(jiǎn)單。生物修復(fù)技術(shù)包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)及動(dòng)物修復(fù)。近年來(lái)主要放在動(dòng)物修復(fù)的研究上,對(duì)土壤動(dòng)物蚯蚓進(jìn)行了相關(guān)研究[6],蚯蚓對(duì)重金屬有一定忍耐和富集能力,通過(guò)不斷吞食有機(jī)質(zhì)土壤,經(jīng)過(guò)其自身酶系統(tǒng)的作用,產(chǎn)生利于土壤環(huán)境的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥,促進(jìn)了土壤重金屬形態(tài)的轉(zhuǎn)化,加速了土壤養(yǎng)分的循環(huán)。
2.2.4 農(nóng)業(yè)修復(fù)技術(shù)。農(nóng)業(yè)修復(fù)技術(shù)指的是改變耕作制度或利用農(nóng)藝措施調(diào)節(jié)重金屬對(duì)土壤的危害。改變耕作運(yùn)行模式需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況,選擇能夠抵抗土壤污染的作物或植被。利用合理的農(nóng)業(yè)措施進(jìn)行修復(fù),主要是通過(guò)合理的深耕措施及增施有機(jī)肥調(diào)節(jié)土壤的理化性質(zhì),從而調(diào)控污染物所處的污染環(huán)境。
3 結(jié)束語(yǔ)
土壤重金屬污染的防治是環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要任務(wù),是保障我國(guó)廣大人民群眾身體健康的根本,是促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主要推力。采取科學(xué)有效的土壤污染防治措施,能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力,降低土壤環(huán)境的污染。在未來(lái)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,政府和人民更應(yīng)該攜起手,愛(ài)護(hù)我們共有的生存土地,讓重金屬污染事件不再發(fā)生,遠(yuǎn)離人民群眾,實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的生存環(huán)境。
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關(guān)鍵詞:水體;重金屬污染;毒理作用;人體健康
作者簡(jiǎn)介:于曉莉(1973―),女,河南鄭州人,工程師,主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。
中圖分類(lèi)號(hào):X701
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):16749944(2011)10012304
お
1 引言
水體是人類(lèi)賴(lài)以生存的主要自然資源之一,又是人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,也是地球物質(zhì)生物化學(xué)循環(huán)的儲(chǔ)庫(kù)。由于人類(lèi)活動(dòng)的影響,進(jìn)入水體環(huán)境中的污染物越來(lái)越多,這些污染物給環(huán)境和人體健康造成了許多問(wèn)題。多年來(lái)人們非常關(guān)注水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,因?yàn)槠浜暧^破壞性能引起人們的注意,而水體重金屬污染問(wèn)題人們重視程度相對(duì)不夠,近年研究證明甲基汞是水俁病致病因,鎘是骨痛病致病因。同時(shí)隨著采礦、冶煉、化工、電鍍、電子、制革等行業(yè)的發(fā)展,以及民用固體廢棄物不合理填埋和堆放,重金屬污染物事故性排放以及大量化肥、農(nóng)藥的施用,使得各種重金屬污染物進(jìn)入水體。重金屬污染物難以治理,它們?cè)谒w中具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性和難降解性,在水體中積累到一定的限度就會(huì)對(duì)水體、水生植物及水生動(dòng)物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害,并可通過(guò)食物鏈而在水產(chǎn)品體內(nèi)累積,最終作為食品進(jìn)入人體,影響人的健康,因此水體重金屬污染日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
2 重金屬污染的來(lái)源和毒理作用
對(duì)人體健康構(gòu)成危害的重金屬絕大多數(shù)來(lái)自于工礦企業(yè)所排放的廢水,采礦、冶金、化工、電鍍等多種工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)廢水都含有重金屬,排放到水體引起水質(zhì)的污染,進(jìn)入水體的重金屬還會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),諸如氧化、還原、沉淀與溶解、吸附與解析、絡(luò)合作用以及生物甲基化等,這主要取決于重金屬的性質(zhì)和水體的理化指標(biāo)。還有一部分就是城市道路上的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染,對(duì)人體健康構(gòu)成典型危害的是鉛污染。
進(jìn)入大氣、水體和土壤的重金屬均可以通過(guò)呼吸道、消化道、皮膚3種途徑侵入人體,進(jìn)入體內(nèi)的重金屬借助體內(nèi)某些有機(jī)成分可結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物,對(duì)人體的各個(gè)發(fā)育階段都會(huì)產(chǎn)生影響,尤其對(duì)母嬰的毒害更為明顯。機(jī)體內(nèi)可以同重金屬發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)不少,如蛋白質(zhì)(氨基酸)、核酸等;兒茶酚胺、維生素、激素等微量活性物質(zhì)和含氧脂肪酸、磷酸等也能與重金屬發(fā)生作用,使上述物質(zhì)喪失或改變了原來(lái)的生化功能而引起病變。
許多重金屬離子可因微生物甲基化作用而生成相應(yīng)的甲基化合物,此類(lèi)化合物多屬毒性很強(qiáng)的揮發(fā)性物質(zhì),極易通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體,其中具有重要病理學(xué)意義的,當(dāng)首推甲基汞化合物。另有一些重金屬離子通過(guò)口腔、皮膚進(jìn)入體內(nèi)后,與人體某些酶的活性中心巰基(-SH)有著特別強(qiáng)的親和力,金屬離子極易取代巰基上的氫,從而使酶喪失其生物活性,即重金屬的致害作用就在于使生物酶失去活性。還有一些重金屬離子可以通過(guò)與酶的非活性部位相結(jié)合,從而改變活性部位的構(gòu)象,或與起輔酶作用的金屬離子置換,同樣能使生物酶的活性減弱甚至喪失。
2.1 汞污染的來(lái)源和毒理作用
2.1.1 汞污染的來(lái)源
汞是金屬中毒性較高的元素之一。以汞為原料的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含汞廢水、廢氣和廢渣對(duì)環(huán)境的汞污染非常嚴(yán)重,此外煤及石油燃燒釋放出來(lái)的汞,含汞農(nóng)藥的廣泛運(yùn)用造成對(duì)大氣和土壤的污染。目前由于人類(lèi)活動(dòng)向大氣、水體和士壤中排放的總汞量,每年已超過(guò)2萬(wàn)t。
2.1.2 汞的毒理作用
(1)金屬汞。金屬汞常以蒸氣態(tài)污染大氣,可通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體。職業(yè)性長(zhǎng)期吸入汞蒸氣可引起慢性汞中毒,其主要表現(xiàn)出體力減退、頭暈、頭痛、失眠、多夢(mèng)、記憶力減退等中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。
(2)無(wú)機(jī)汞化合物。在短期內(nèi)攝人大量無(wú)機(jī)汞鹽或誤食含汞物質(zhì),可引起急性汞中毒。
(3)有機(jī)汞化合物。有機(jī)汞化合物分為苯基汞和烷氧基汞。甲基汞屬于高神經(jīng)毒物質(zhì)。主要侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng),其慢性中毒癥狀出現(xiàn)順序一般為感覺(jué)障礙、運(yùn)動(dòng)失調(diào)、語(yǔ)言障礙、視野縮小、聽(tīng)力障礙。
2.2 鉛污染的來(lái)源和毒理作用
2.2.1 鉛污染的來(lái)源
鉛污染來(lái)源廣泛,主要來(lái)自汽車(chē)廢氣和冶煉、制造以及使用鉛制品的工礦企業(yè)。1969年日本東京因汽車(chē)尾氣污染空氣引起居民慢性鉛中毒,該事件發(fā)生后世界各國(guó)都十分重視環(huán)境鉛污染對(duì)人體健康的危害,明令禁止或限制在汽油中加入四乙基鉛。
2.2.2 鉛的毒理作用
(1)急性中毒。意外攝入大量鉛時(shí)可發(fā)生急性中毒。如含鉛餐具將大量鉛溶出進(jìn)人食物時(shí),食入后可引起中毒。幼兒啃嚼含鉛油漆的玩具和家具等也可產(chǎn)生中毒。服用過(guò)量的含鉛藥物同樣可引起中毒。
(2)慢性中毒。對(duì)于血液系統(tǒng),鉛能抑制血液中氨基乙酚丙酸脫氫酶和血紅素合成酶,血紅素合成受到抑制而出現(xiàn)貧血,面色蒼白(所謂“鉛容”)。對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng),鉛中毒對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用是引起鉛中毒性腦病。慢性鉛中毒時(shí)周?chē)窠?jīng)也出現(xiàn)病癥,最嚴(yán)重的典型癥狀是由撓神經(jīng)損害引起的百對(duì)稱(chēng)性腕下垂。此外是伸肌無(wú)力。多數(shù)中度和重度鉛中毒病例常見(jiàn)到四肢無(wú)力、兩手握力減退,少數(shù)可見(jiàn)局部性皮膚觸覺(jué)和痛覺(jué)減退等。對(duì)于消化系統(tǒng)其典型癥狀是腹絞痛。
(3)生殖毒性與致畸作用。鉛中毒工人外周血淋巴細(xì)胞染色單體畸變率增加。流行病學(xué)調(diào)查表明,鉛對(duì)苯并芘誘發(fā)工人肺癌可能有協(xié)同作用。環(huán)境鉛污染引起鉛中毒癥狀:慢性中毒多在局部地區(qū)發(fā)生。其中毒癥狀主要有神經(jīng)衰弱癥候群、中毒性多發(fā)性神經(jīng)炎、中毒性腦病、間質(zhì)性腎炎或腎萎縮以及心肌損傷等。
2.3 鎘污染的來(lái)源和毒理作用
2.3.1 鎘污染的來(lái)源
環(huán)境中鎘污染的最主要來(lái)源是有色金屬礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)和冶煉排出廢氣、廢水和廢渣。煤和石油燃燒排出的煙氣。含鎘肥料的施用也是造成鎘污染的原因之一。此外,在電鍍、制造合金、焊料、顏料、電池、雷達(dá)、電視機(jī)熒光屏、半導(dǎo)體元件、照相材料、化肥、殺蟲(chóng)劑、塑料、槍械彈藥等生產(chǎn)中用做原料或催化劑,其在生產(chǎn)過(guò)程中可向環(huán)境排放出含鎘廢物。餐飲具和食品包裝也存在鎘污染。如在上釉的陶器中儲(chǔ)存食品,尤其酸性液體食品,可引起明顯的鎘污染。
2.3.2 鎘的毒理作用
日本神通川流域發(fā)生的骨痛病是由于神通川上游鋅礦冶煉排出的含鎘廢水污染了神通川,河水灌溉使鎘進(jìn)人稻田而被水稻吸收。鎘引起骨痛病的原因可能是由鎘對(duì)腎功能的損害使腎中維生素D的合成受到抑制,影響人體對(duì)鈣的吸收和成骨作用。同時(shí),鎘使骨膠原鏈上的羥脯氨酸不能氧化產(chǎn)生醛基,妨礙骨膠原的固化與成熟,從而導(dǎo)致骨骼軟化。鎘對(duì)胃腸粘膜有刺激作用,故口服鎘化物可引起嘔吐、腹瀉、休克和腎功能障礙,人在生產(chǎn)活動(dòng)中吸人大量的鎘煙塵和蒸氣也可引起急性中毒。
2.4 鉻污染的來(lái)源和毒理作用
2.4.1 鉻污染的來(lái)源
電鍍、皮革、制藥、研磨劑、防腐劑、顏料以及合成催化等方面鉻有廣泛的用途,生產(chǎn)中均可產(chǎn)生含鉻三廢。在生產(chǎn)中含鉻廢渣的堆放也是一個(gè)重要污染來(lái)源,含鉻廢渣任意堆放,雨水沖淋,大量鉻溶滲和流失,污染環(huán)境。
2.4.2 鉻的毒理作用
(1)急性毒性。鉻對(duì)局部有刺激、腐蝕作用,也可導(dǎo)致呼吸障礙。鉻對(duì)皮膚的急性毒性表現(xiàn)為鉻對(duì)皮膚的刺激和腐蝕作用所引起的急性皮膚糜爛及變態(tài)反應(yīng)皮膚炎。
(2)亞急性慢性毒性。鉻對(duì)人的慢性毒性作用,鉻經(jīng)呼吸道侵入,可引起鼻炎、咽炎、支氣管炎等。皮膚長(zhǎng)期接觸鉻化合物可引起接觸性皮炎或濕疹,多見(jiàn)于手背、腕、前臂等部位的紅斑、丘疹。對(duì)鉻過(guò)敏者,也見(jiàn)于非接觸部位。鉻還可引起皮膚潰瘍,又稱(chēng)“鉻瘡”。潰瘍可深達(dá)骨骼,愈合緩慢,愈合后可形成瘸痕或色素沉著。鉻酸霧還對(duì)眼結(jié)膜有刺激作用;可引起流淚;可刺激口腔、咽喉,可引起咽后壁干燥以致出現(xiàn)淡黃色小潰瘍等。長(zhǎng)期接觸鉻鹽粉塵或鉻酸霧,除損害皮膚外,還產(chǎn)生全身性影響。
(3)致癌變、致畸變、致突變作用。六價(jià)鉻和三價(jià)鉻均有致癌作用。目前世界公認(rèn)某些鉻化合物可致肺癌,稱(chēng)為鉻癌。
2.5 砷污染的來(lái)源和毒理作用
2.5.1 砷污染的來(lái)源
采礦、金屬冶煉、煤炭燃燒、含砷工業(yè)品(如陶瓷、制革、玻璃等)和含砷農(nóng)藥的各種砷化合物以粉塵、煙塵、廢氣和廢水等形式污染環(huán)境。
2.5.2 砷的毒理作用
(1)急性中毒。急性砷中毒較常見(jiàn),如誤食砷污染的食品、誤飲砷污染的飲料或誤服含砷農(nóng)藥等。
(2)慢性中毒。長(zhǎng)期持續(xù)攝入低劑量的砷化合物,尤其是吸入砷化合物粉塵者,經(jīng)過(guò)數(shù)月乃至數(shù)年、十幾年的砷蓄積而發(fā)生疾病,砷慢性中毒的某些癥狀是其特有的,但大部分癥狀是非特異性的,所以慢性砷中毒常常被忽略。在一定意義上,尿、頭發(fā)、指甲中的砷含量可指示砷中毒和體內(nèi)砷含量。
3 水體重金屬污染研究現(xiàn)狀
3.1 水體中重金屬存在形態(tài)及毒性研究
水體中不同形態(tài)的重金屬污染物對(duì)水體環(huán)境的危害程度有很大的差異,開(kāi)展水體中重金屬存在形態(tài)的研究,對(duì)于有效防治和治理水體重金屬污染物具有非常重要的意義。目前人們已經(jīng)對(duì)許多不同形態(tài)重金屬污染物的毒性做了大量研究,獲得了大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如人們經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)水體中重金屬污染物Cr6+對(duì)水生動(dòng)植物的毒性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cr3+的毒性。Wageman和Barica在研究Cu對(duì)藻類(lèi)的毒性時(shí)發(fā)現(xiàn):Cu 的毒性主要由Cu2+、[CuOH+]和Cu(OH)2引起[1]。劉清等[2]從離子形態(tài)角度出發(fā),同時(shí)考慮游離和羥基絡(luò)合態(tài)的毒性,以及它們之間的毒性差異,通過(guò)數(shù)學(xué)方法擬合定義出活性態(tài)銅離子濃度,較好地反映了水體中銅的毒性。另外人們已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)汞(如甲基汞)等物質(zhì)有非常大的危害性。例如1953~1961年期間影響日本南部水俁灣周?chē)鷿O民的神經(jīng)性疾病――水俁病就是由水體中的甲基汞引發(fā)的。
3.2 水體重金屬污染物的生物學(xué)效應(yīng)研究
重金屬對(duì)水體微生物和植物的生物學(xué)效應(yīng)研究很早就已經(jīng)廣泛展開(kāi),Kaplan等[3]研究表明,當(dāng)重金屬Cu進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)后,會(huì)發(fā)生諸如氧化、引入甲醛等變化,這些變化都會(huì)破壞葉綠體等胞內(nèi)器官,直接影響藻類(lèi)細(xì)胞的光合、呼吸作用和酶的活性,并抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。閻海等[4]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,Zn、Cu和Mn能抑制月形藻的生長(zhǎng),3者的毒性大小順序?yàn)閆n>Cu>Mn。谷巍等[5]發(fā)現(xiàn),在相同處理?xiàng)l件下,Hg2+的毒性要比Cd2+強(qiáng),Hg2+對(duì)輪葉狐尾藻的致死濃度為1~2 mg/L,Cd2+的致死濃度為3~5mg/L。戴家銀[6]研究指出,重金屬Cu和Zn對(duì)真綢幼魚(yú)組織酶活性產(chǎn)生影響。Weir和Hine[7]報(bào)導(dǎo)了在含0.003g/L汞的水中,即可以檢測(cè)到汞對(duì)金魚(yú)的毒性效應(yīng)。Skerfivin等[8]研究發(fā)現(xiàn),凡是以含甲基汞的魚(yú)為食的人們,他們的染色體斷裂與汞在人體內(nèi)的含量具明顯相關(guān)性。水體中重金屬濃度增加以后,將對(duì)魚(yú)類(lèi)和水生浮游生物產(chǎn)生嚴(yán)重影響。Mcintosh和Kevern[9]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)水體中的重金屬銅的濃度達(dá)到3g/L 時(shí),水體中的枝角目蟲(chóng)和輪蟲(chóng)的數(shù)量就開(kāi)始減少。Maxfield等[10]研究指出,河水中重金屬含量的增加也導(dǎo)致魚(yú)和獵鳥(niǎo)發(fā)生中毒現(xiàn)象。目前人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,水體重金屬污染物的生物學(xué)效應(yīng)是多種多樣的。
3.3 水體重金屬污染物污染指示研究
該方面的研究包括兩個(gè)基本內(nèi)容,一是水體受到重金屬污染指示研究;二是重金屬造成水體污染程度大小的指示研究。人們習(xí)慣以重金屬污染物在水體中的絕對(duì)含量多少表示水體受重金屬污染的程度,目前越來(lái)越多的人建議使用一些植物和水體微生物數(shù)量及活性變化特征作為重金屬對(duì)水體造成污染大小的指示[11,12]。Navrot等[11]研究表明,生物體組織中的Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的濃度可以用來(lái)監(jiān)測(cè)這些重金屬元素在水中的含量。Haug等[12]利用海草中重金屬元素的濃度對(duì)挪威海峽水中的重金屬污染進(jìn)行了比較科學(xué)地評(píng)估。
4 重金屬污染對(duì)人體健康的影響
4.1 重金屬對(duì)人體的毒害程度
(1)與其濃度有關(guān)。重金屬在人體內(nèi)總蓄積量未超過(guò)其閾值時(shí),即使長(zhǎng)期存在也不會(huì)產(chǎn)生危害。如對(duì)甲基汞敏感人群而言,只有體內(nèi)蓄積達(dá)90mg時(shí)才出現(xiàn)發(fā)音障礙,而到170mg時(shí)則聽(tīng)覺(jué)喪失。
(2)與其化學(xué)形態(tài)有關(guān)。主要原因在于人體各器官對(duì)不同形態(tài)的重金屬蓄積量不同,無(wú)機(jī)汞(HgCl2)導(dǎo)致腎損傷與肝損害,而有機(jī)汞CH3Hg+、(CH3)2Hg則能產(chǎn)生特異性的腦神經(jīng)障礙,這就是因?yàn)榧谆自谀X中蓄積,而無(wú)機(jī)汞在腦中的蓄積甚微。
(3)與其侵入途徑有關(guān)。經(jīng)口腔誤食金屬汞后,消化道的吸收量微乎其微,故其毒性甚小;若經(jīng)呼吸道吸入汞蒸汽時(shí),因肺泡可吸收相當(dāng)多的汞蒸汽,故汞蒸汽呈強(qiáng)烈的毒性。
(4)與其半衰期有關(guān)。重金屬在機(jī)體內(nèi)的生物半衰期的長(zhǎng)短也影響到對(duì)人體危害程度的不同,半衰期長(zhǎng)就意味著在體內(nèi)的殘留時(shí)間長(zhǎng),濃度增高快,容易達(dá)到閾值濃度而顯現(xiàn)出毒性。
(5)取決于重金屬間的相互作用。重金屬之間既有累加作用,也有拮抗作用,還有相乘作用,若聯(lián)合作用產(chǎn)生的總效應(yīng)等于單獨(dú)效應(yīng)之和時(shí)稱(chēng)為累加作用,小于單獨(dú)效應(yīng)之和時(shí)稱(chēng)為拮抗作用,大于單獨(dú)效應(yīng)之和時(shí)稱(chēng)為相乘作用。
4.2 微量重金屬元素與人體健康的關(guān)系
微量重金屬元素與人體生命過(guò)程有著密切關(guān)系。雖然在體內(nèi)的含量非常微小。但生理功能獨(dú)特。能夠調(diào)節(jié)肌體內(nèi)的生物酶活動(dòng)。促進(jìn)宏量元素在體內(nèi)的運(yùn)輸。參與激素的合成等。在新陳代謝中起著十分重要的作用。
研究表明,通過(guò)這些微量重金屬元素相互影響,相互作用。參與體內(nèi)多種酶的合成。能增強(qiáng)機(jī)體的防御功能,提高免疫力,減少疾病。研究發(fā)現(xiàn):銅離子在膠原蛋白和彈力蛋白的合成中起著重要作用,它多以銅藍(lán)蛋白的形式存在。妊娠婦女如銅不足,則羊膜和毛膜發(fā)育不良,胎膜脆性增加,彈力下降,導(dǎo)致胎膜在孕期不能夠承受日漸增大的壓力而破裂,對(duì)母子造成不利影響;糖尿病人體內(nèi)重金屬元素釩和鉻處于缺乏狀態(tài)。釩和鉻均具有胰島素樣作用。
4.3 重金屬污染對(duì)人體健康的影響
過(guò)量的重金屬大多都能抑制生物酶的活性,破壞正常的生物化學(xué)反應(yīng)。重金屬通過(guò)空氣、水、食物等渠道進(jìn)入體內(nèi)。進(jìn)入人體的重金屬不再以離子形式存在。而是與體內(nèi)有機(jī)成分結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物,從而對(duì)人體產(chǎn)生危害。機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核糖能與重金屬反應(yīng),維生素、激素等也能與重金屬反應(yīng)。由于產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使上述物質(zhì)喪失或改變了原來(lái)的生理化學(xué)功能而產(chǎn)生病變。另外重金屬還可能通過(guò)與酶的非活性部位結(jié)合而改變活性部位的構(gòu)象?;蚺c起輔酶作用的金屬發(fā)生置換反應(yīng),致使酶的活性減弱甚至喪失,從而表現(xiàn)出毒性。
試驗(yàn)證明銅具有抗生育作用,釩及其化合物也有一定的生殖毒性,尤其是造成男性的性腺毒性而影響生殖能力。鉛對(duì)親代生殖生理和生殖器官的功能也具有極大危害。因此,銅、鉛、鉻等重金屬是造成人類(lèi)生殖障礙的重要致病因子之一[14]。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,重金屬污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。重金屬污染,不同與其它類(lèi)型污染,具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆轉(zhuǎn)性等特點(diǎn)。重金屬可直接對(duì)環(huán)境中的大氣、水、土壤造成污染,致使土壤肥力下降、資源退化、作物產(chǎn)量品質(zhì)降低,并且在土壤中不易被淋濾,不能被微生物分解,有些重金屬元素還可以在土壤中轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物。在遭受污染的土壤中種植農(nóng)產(chǎn)品或是用遭受污染的地表水灌溉農(nóng)產(chǎn)品,能使農(nóng)產(chǎn)品吸收大量有毒、有害物質(zhì)。由此形成土壤―植物―動(dòng)物―人體之間的食物鏈,使其毒性不斷積累增大,危害人們的身體健康。
進(jìn)入大氣、水體和土壤等各種環(huán)境的重金屬,均可通過(guò)呼吸道、消化道和皮膚等各種途徑被人和動(dòng)物吸收。當(dāng)這些重金屬在人和動(dòng)物體內(nèi)積累到一定程度時(shí),即會(huì)直接影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化機(jī)能,直至引起死亡。而且重金屬性質(zhì)以及環(huán)境條件的不同,影響和危害的程度也不同,因此重金屬的污染毒害作用復(fù)雜而且影響較大。
應(yīng)加強(qiáng)管理,堅(jiān)決杜絕工業(yè)“三廢”的排放,規(guī)劃城市垃圾的堆放,嚴(yán)格控制含有重金屬的化肥、農(nóng)藥的使用;提高全民素質(zhì)、增強(qiáng)環(huán)保意識(shí),只有人人都意識(shí)到其危害,從我做起、從一點(diǎn)一滴做起,才能從根本上消除污染源;推行清潔生產(chǎn)工藝,嚴(yán)格控制重金屬污染物的排放;注重重金屬污染的毒理研究,弄清其在大氣、水、土壤等環(huán)境中存在形態(tài)、遷移與轉(zhuǎn)化規(guī)律以及在環(huán)境、人和動(dòng)植物體內(nèi)的毒性作用,為防治污染和保護(hù)人體健康提供理論依據(jù)。
お
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