重金属对土壤的污染范文

时间:2023-12-15 17:55:45

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重金属对土壤的污染

篇1

[关键词]土壤 重金属 污染 治理技术 探究

[中图分类号] X5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-1-172-2

1前言

在地球陆地环境表层系统中,土壤环境是其重要的一个组成部分。它不仅仅只是人类生存所必须的一个环境,而且又是各种生物的重要一栖息场所。从某种程度上来说,土壤环境所具有的这种性质决定者人类以及生物今后的生存以及发展。结合相关部门的数据监测显示,从30万公顷的土壤中的重金属进行监测,其结果得出有3.6万公顷土壤的重金属含量都是超标的。所以,土壤重金属的污染直接对人们的生命健康产生了影响。所以,在治理土壤污染工作中,防治土壤重金属超标问题成为解决的首要问题。

2土壤重金属污染原因和分布

实际上,使土壤中重金属含量增多的途径有多种。第一,土壤本身含有一部分重金属,而且对于不同土体来说,在成土过程中重金属的量也所不同。第二,在人类工农业生产过程中,一些含有重金属元素的大气对土壤、大气等造成严重的污染。

2.1大气含有的重金属沉降到土壤中

工业生产排放的大气中含有大量的重金属元素。另外,汽车尾气排放会产生含有重金属的气体与粉尘。因而,在工厂以及公路两侧土壤中的重金属含量较大。对于空气中的重金属元素来说,通常是随雨水下降而渗入到土壤当中的,自工厂、公路周围逐渐向四周扩散。在距离城市越远的地区,其土壤中的重金属含量会越小。而污染最为严重的就是城市郊区。除此之外,土壤中重金属含量也和城市人口密度、车辆密度等有直接的关联;并且如果某个国家或地区的重工业生产越发达,就说明这个国家或地区土壤重金属污染就会越严重。

2.2农业生产中的农药与化肥使用

在农业生产中,市场中销售点部分农药中含有大量的铅、汞等元素,而这些元素都是加剧土壤重污染的主要原因。通常来说,在过磷酸盐当中,汞、锌、铂等重金属元素含量最多,而氮、钾肥的含量却非常少。如果氮肥中铅含量大,将严重污染土壤环境。例如:通过对某地区菜园中的土壤的抽样检测,其结果是:汞含量由最初的0.22mg/kg增加到0.39mg/kg;而铜和锌的含量增加了近2/3。所以,将进一步增加重金属对土壤环境的污染。除此之外,农业生产所使用的塑料膜也含有重金属元素,因而,一旦农业生产使用了这种塑料膜那么将会使土壤中的重金属含量大大增加。

2.3污水灌溉

污水灌溉指的是把集中收集的城市污染,进行简单的处理之后直接用于农田灌溉。而城市污水的主要来源于三方面,即生活、商业、工业。在城市发展中,因工业化发展速度的进一步加快,从而使得大量工业污水都流入到河流、湖泊当中,但由于污水中含有大量的重金属离子。最后因使用污水进行农田灌溉,所以,城市工业区附近土壤重金属污染十分的严重。特别是近几年,由于我国城市污水灌溉是农业灌溉不可缺少的一个组成部分,所以土壤重金属污染的面积逐渐在扩大。其中,我国北方地区污水灌溉现象最为严重,占全国污水灌溉总面积的90%,而我国南方地区则只占6%,剩下的污染比例则集中在我国青藏地区。这样,土壤中的各种重金属的含量会持续上升,如:铜、锌、汞等。

2.4重金属废弃物的长时间堆积

一般说来,大多数废弃物中所含的重金属含量都是比较大的。然而,污染种类不同,所造成的污染程度也不完全相同。通常,主要是自废弃堆逐渐向四周而扩散的。例如:通过对某地区垃圾场、车辆废弃场周围土壤重金属含量的测定结果分析,在废弃物堆积的周围,所含的重金属,如汞、镍、锰、锌等含量值都是超标的。土壤重金属含量的增加主要是由于废弃堆积物释放率造成的,同时,随着距离的增加,其重金属含量对土壤污染的程度会逐渐减轻。

3有效治理土壤中重金属污染物的方法

通过对土壤所含重金属含量的探究我们得出:西方国家自上世纪60年代开始,便开始针对土壤所含的重金属含量进行了探究。然而,我国对土壤重金属含量的研究开始于上世纪80年代。现如今,各个国家对土壤中重金属污染治理方法进行了探究,主要涉及到四个治理方法:

3.1工程治理法

这一治理方法指的是通过物理或者是化学原理对土壤重金属污染进行有效治理。其具体的操作方法包含以下几种:第一,把已经被污染的土壤表面填铺一层新土;第二,移走已经被污染的土壤,再添上一层未被污染的新土;第三,也可把被污染的土壤经挖掘后翻至下层。除此之外,也可采用淋洗法。此法指的是通过淋洗液淋洗已被污染的土壤。上述几种方法效果极佳,但是,在具体实施过程中,复杂度较大,而且治理费用消耗也相对较高。所以,需要慎重选用此方法。

3.2生物治理法

这一治理方法指的是借助某些生物的生活习性,改善重金属对土壤的污染。具体的操作方法包含:(1)借助土壤中生活的低等生物吸收土壤中的重金属,如蚯蚓、田鼠等;(2)借助生活在土壤当中的一些微小生物来吸收土壤中的重金属;(3)也可借助一些植物有较强吸收重金属特性,进而降低土壤重金属的含量。然而,目前发现的具有较强积累重金属特性的生物约有400余种。生物治理方法最主要的优势则是实施简单,而且投资以及对生态环境的破坏程度较小,但是,主要的缺点是治理效果并不是十分的显著。

篇2

关键词:土壤;重金属;生态风险评价

中图分类号:X53 文献标识码:A

土壤是整个生态系统中的重要组成部分,人类的生存与发展都离不开土壤的支撑。目前,我国的工业化发展对土壤造成了严重的重金属污染,不仅导致复垦土壤的质量严重下降,对人们的身体健康也造成了很大影响。面对如此严峻的形势,我们迫切需要对复垦土壤重金属污染的生态风险及评价方法进行研究,了解重金属在土壤中的行为过程,土壤中重金属的不同结构形态,以及复垦土壤中重金属污染对农作物生长所产生的影响,并且研究可靠的生态风险评价方法以评价复垦土壤重金属污染的生态风险,为生态体系的建设创造一个良好的条件。

1 复垦土壤重金属污染

据文献资料可知,学者们对重金属在土壤中的行为过程进行过大量研究,在20世纪90年代表现得尤为突出。研究者们对污染物在土壤中迁移转化过程中所体现出的生态化学过程进行了重点研究,尤其对不同重金属元素进行专门的研究,其中主要包含汞、铜、锌、铅、镍等元素。专家们还对土壤中各种重金属元素的吸附能力进行了研究,结果表明,土壤对铅的吸附能力最强,对锌和镉的吸附能力最弱,由此得出,在土壤中迁移能力最强的元素是锌和镉。正是由于土壤吸附了大量的重金属元素,导致土壤质量下降,同时,植物在生长过程中吸收富集土壤中的重金属元素,导致污染链扩大。因此,土壤重金属污染严重影响到我国的生态建设。

除了各种重金属污染,土壤中还存大量有机污染物,有机污染物主要是由城市生活垃圾、工业废水以及污水处理厂排放的污秽物形成的。重金属和有机污染物具有交互性,他们的交互作用是一个复杂的过程,主要通过化学作用过程、微生物过程以及吸附行为表现出来。

2 复垦土壤重金属污染物的生态效应

2.1 复垦土壤重金属污染对植物生长的影响

重金属一旦进入环境,就会对整个生态系统造成重大影响,有研究表明,土壤中的重金属元素会阻碍植物的生长发育,例如将青豆的种子种植在含重金属的土壤上,在重金属浓度较低的区域,幼苗能够正常萌芽,但在重金属浓度高的区域,种子的萌芽率大大降低,有些即使发芽也不能够存活。即表明重金属的污染对农作物的生长发育会造成重大影响,严重的话可能对导致食品安全问题,重金属污染已经严重影响到我国的生态建设计划和人们的身体健康。

2.2 土壤重金属污染中的动植物修复

土壤重金属污染中的动植物修复是指有些植物本身具有吸附重金属的功能,它们能够吸收土壤中含有的重金属元素,对土壤的重金属污染起到了一定的修复作用,土壤的微生物修复是指具有生物活性的微生物可以将含有重金属元素的土壤毒素降低,达到保护生态环境的目的。

3 复垦土壤重金属污染的生物有效性测试评估

评价复垦土壤重金属污染生物有效性主要有两种测试方法,一种是体外实验,另一种是动物实验。动物实验主要是通过喂养动物时将它们的食物中添加重金属污染土壤的饲料,观察多大浓度的重金属会对动物造成影响。有研究者对老鼠进行过实验,研究表明含汞浓度过高的土壤对粮食作物有很大影响。

土壤重金属污染对人体同样会造成巨大威胁,它对人体存在的健康风险评估需要采用人工胃肠液模拟实验,专业术语称之为浸提法。研究者通过对浸提法的进一步研究,提出了复垦土壤重金属在消化道中生物可给性的评估,只需将有机酸加入消化液中,在生理学原理上进行浸提法实验即可。

为了研究某污灌区土壤的铜、锌、镉等元素的生物有效性及形态分布,研究者们采用体外消化法来进行实验,将蚯蚓作为实验素材,从它的肠液中将其体内含有的微量重金属提取出来。之所以选择蚯蚓的肠液,是因为从中提取的重金属比较特别,更符合重金属生物有效性研究的要求。研究者们在后来的实验中也发现,不同的研究方法在重金属生物有效成分的含有量上也不同。

4 复垦土壤重金属污染生态风险评估中的植物培养法

植物培养法在土壤污染风险评估中的运用非常广泛,它采用的是人工控制和人工模拟的方法,对植物进行栽培实验,这种方法主要是通过植物所吸收的重金属量将土壤重金属污染的生物有效性体现出来,从本质上来讲,它其实是生物浸提法,通过实验来探究生态风险与土壤重金属浓度之间的关系。

有研究者以小麦幼苗作为素材进行试验,以此来对制革污泥土壤中铬的化学形态进行研究,并探讨它与植物有效性之间的联系,通过研究发现使用制革污泥后,铬的植物有效性有所提升,铬的有效性含量会随使用时间的变化而变化。使用时间越近,则它的有效性含量就更大。

5 蚯蚓生态毒理实验在土壤重金属污染生态评估中的运用

虽然化学分析法对土壤重金属污染的生态风险评估起到了很重要的作用,但仅采用化学分析法是不全面的,还需要对这种方法进行补充评价。研究者们在经过一系列预实验后决定采用蚯蚓做生物监测的方法来对原有的分析法进行补充,因为蚯蚓浓酶体膜具有稳定性,所以采用它来做生物标示物。

将蚯蚓放在含铅的土壤中,蚯蚓体腔细胞浓酶体的中性红滞留时间与土壤和蚯蚓的接触时间成反比,接触时间越长,中性红的滞留时间就越低,土壤中铅的含量大小变化与中性红的停留时长基本一致。另外,还将蚯蚓毒理学实验运用到对重金属尾矿的研究中,对重金属尾矿进行毒性评估。采用蚯蚓作为生物标示物对于土壤重金属污染生态风险评估具有重要作用。

6 复垦土壤重金属污染生态风险评估中的地理信息系统

6.1 地理信息系统的含义

地理信息系统被环境科学领域所广泛应用,它是对地理空间数据进行整理的学科和技术。地理信息系统可以实现很多功能,它能够对重金属属性、土壤环境的要素以及污染情况进行全面分析。

6.2 地理信息系统的作用

地理信息系统曾在矿区土壤污染指数、重金属含量及土壤重金属污染评价方面显示出极大的运用价值。由于矿区的开采作业,导致该地区出现了严重的土壤重金属污染,土壤中含有大量的铅和锌等重金属元素。利用地理信息系统对环境进行检测是一个非常简单的过程,大量工业区都已经将其运用到土壤重金属风险评估的行列之中,它是一种新型的技术,以文字和图形结合的方式将土壤重金属污染状况表现出来,简化了评估形式。

7 复垦土壤重金属污染生态风险评估存在的问题

我国城市的土壤重金属污染过程比较复杂,在对其的生态风险评估上,对土壤检测的标准比较局限,在实验过程中基本都选择农业用田,具体的土壤环境质量标准也还没有完全成形,这对生态城市的建设是不利的。

生态环境评估方法上存在很多不足,评价方法中的化学分析法实验测定的生物有效值其实是不准确的,它大于实际生物有效值;植物培养法也存在缺陷,由于它受降雨、光照等环境因素的影响比较多,会受到环境的限制,导致实验很难控制;TCLP评估法也并不能完全真实地将生物的有效性反映出来。三种评估方法都存在着不同程度的缺陷,土壤重金属污染的评价对象同样具有很大的局限性,导致对土壤重金属污染生态风险的评估不够系统,为了让评价体系变得更完善,国家应该对受污染的土壤加大管理力度,使健康的生态环境体系早日建成。我国应加强对复垦土壤重金属污染生态风险评估方法的研究,以期提出更完善、更准确、更可靠的评价体系。

8 结语

复垦土壤重金属污染生态风险评价对于生态环境的建设具有重要意义,本文主要针对风险评价的方法进行了讨论,通过对其存在的问题分析,提出了个人观点,希望能为建立健康的环境体系起到抛砖引玉的作用。一方面需要加大土壤重金属污染的防治作用;另一方面对土壤重金属污染的评价体系进一步完善,这样对维持整个生态环境系统的健康发展均具有重要意义。

参考文献

[1] 徐冬寅.金矿区农田土壤重金属污染与人体健康风险研究[D].长安大学:第四纪地质学,2011.

[2] 吴汉福,田玲,吴有刚,等.煤矸石山周围土壤重金属污染及生态风险评价[J].工业安全与环保,2012(8).

[3] 黄金,廖照江,杨磊.恩施菜地土壤重金属污染的生态风险评价和来源分析[J].广东农业科学,2013(3).

篇3

关键词:土壤污染修复 铁锰氧化物 作用

随着工业的发展和人们对于环境保护不当导致我国的土壤污染逐渐严重,但是我国的土壤污染治理工作并没有发挥出应有的作用。铁锰氧化物在当前的土壤污染修复中占据着十分重要的位置,对于改善土壤的质量有着十分重要的作用。但是由于当前我国的土壤污染缺少规范的治理导致污染土壤难以及时有效地恢复。在今后的土壤污染治理工作中需要采取有效的措施,保障土壤污染质量工作的顺利进行。

一、当前我国土壤污染现状

随着我国工业的发展,当前我国的土壤污染情况逐渐严重,这对于我国的环境建设和人们的生活造成了十分不利的影响。尤其是在农村等人们依靠土地生活的地方,土壤污染严重影响了人们的正常生活。一些土壤污染很难进行短时间的修复,这对于环境的保护有着十分不利的影响。当前土壤污染比较严重的主要是以下两种情况:

1.重金属对于土壤的污染

重金属对于土壤的污染在当期的土壤污染治理中比较难治理,由于重金属在土壤中具有难降解,毒性强和积累效应等等特征。我国土壤的重金属污染主要是当前一些化工企业的污染五未能及时合理的处理,将一些污染物进行掩埋等造成的土壤污染。但是重金属对于土壤的污染十分严重并且难以治理,这对于土壤污染治理部门提出了众多的挑战。当前对于我国土壤重金属污染的主要治理方法就是一方面在土壤中去除重金属另一方面改变重金属在土壤中的存在状态。当前主要的技术就是采用物理方法,化学方法,生物方法等等,但是并没有取得比较好的效果,土壤污染现状并没有得到有效地改善。

2.土壤的有机污染

当前我国土壤污染的另一重大来源就是有机物污染,相对于重金属污染,这一污染更加严重,污染的种类比较繁多。在有机物污染中其中塑料对于土壤的污染十分严重,而且大部分的塑料污染物是难以降解的,这对于土壤污染的治理工作造成了十分不利的影响,并且这一污染还会对人们的生活造成伤害甚至伤害人们的身体健康。另外由于化学农药对于土壤的污染也是土壤污染的重要原因之一,这对于土壤的危害十分严重,甚至会影响到地下用水,影响人们的生活健康。但是当前我国的土壤有机污染并没有得到合理的整治,一些相关的治理方法仍然存在一定的缺陷性,并且治理并不彻底。

二、铁锰氧化物在土壤污染修复中的重要作用

铁锰氧化物在当前的土壤污染修复中逐渐得到应用,并发挥出一些作用,大大改善了当前的土壤质量。但是铁锰氧化物对于土壤污染的治理并没有得到充分的利用,铁锰氧化物的应用范围还有待于进一步扩展。

1.铁锰氧化物在治理土壤重金属污染中的应用

铁锰氧化物作为土壤中的主要矿物元素,在当前的土壤污染修复中发挥着十分关键的作用。当土壤被重金属污染之后,土壤吸持重金属例子时,土壤中的铁锰氧化物会发挥重要的作用,土壤中Cu、Ni、Zn、Cr、Co 元素的吸附主要受铁氧化物的控制。土壤中沉积的铁锰氧化物对于土壤中重金属元素的吸附作用,可以有效地控制重金属污染物的迁移和富集,这对于减少重金属对于土壤的污染有着十分重要的作用。铁锰氧化物及其水化物和层状硅酸盐矿物质对于吸附土壤中的重金属元素有着十分重要的作用,但是由于人工合成的铁锰氧化物和天然的铁锰氧化物有着不同的作用,导致我国的土壤中铁锰氧化物应用于重金属的土壤污染修复中仍然存在一定的问题,需要进一步加强对铁锰氧化物对于吸附重金属作用的研究,尽量充分发挥铁锰氧化物在重金属土壤污染修复中的重要作用。

2.铁锰氧化物在治理土壤有机物污染中的应用

铁锰氧化物对于土壤有着一定的净化作用,当前土壤的有机物污染逐渐严重,严重影响了土壤的肥力和土壤的正常应用。铁锰氧化物对于环境中的有机毒害物有一定的降解功能,可以利用于土壤污染的修复工作中。在污染土壤的修复工作中利用铁锰氧化物对于土壤的修复作用和净化工作,充分提高土壤自身的治污能力和降污能力。当前土壤中含有一些天然的铁锰氧化物可以充分利用自然规律,降解土壤中的有机污染物。铁锰氧化物在土壤污染治理中有着节约成本,效果明显的优势,在今后的土壤污染治理工作中需要进一步提倡这一方法,充分利用铁锰氧化物对于土壤污染的治理,缓解当前土壤污染严重的现状。

3.土壤污染治理的其他措施

土壤污染对于人们的生活和农业的发展造成了十分不利的影响,特别是当前国家逐渐重视可持续发展的前提下,土壤污染更需要进一步加强治理。在今后的土壤污染治理工作中一方面需要建立完善的土壤污染治理法律法规。建立健全土壤污染治理法律可以有效地规范土壤污染治理工作,同时为土壤污染治理工作提供一定的保障。这在一定程度上也可以提高一些企业的污染治理积极性,减少企业污染物的排放,督促企业加强对污染物的处理工作。另一方面需要对于污染比较严重的企业进行严格的惩治。对于一些对土壤污染比较严重的企业需要加强治理,对于企业的污染物处理要进行严格的监督,对于一些特别严重的企业可以进行关闭,减少污染物的排放。除此之外还需要加强企业和工作人员的环境保护意识,尤其是土壤污染的教育,对于土壤污染造成的危害进行宣传教育,使企业和工作人员认识到土壤污染的严重危害性。在土壤污染治理工作中还需要进一步开发和研究一些新的土壤污染修复措施和方法,尽量减少污染物对于土壤的污染,保障人们的正常生活。

三、结语

随着当前工业的发展,我国的土壤污染逐渐严重,对人们的生活造成了十分不利的影响。当前我国的土壤污染修复措施并不十分完善,一些方法的效果并不十分明显,这导致我国的土壤污染治理工作难以进行。铁锰氧化物作为土壤中的一种丰富的物质对于环境当前的土壤污染有一定的作用,并且这一土壤污染修复的方法具有成本低,效果好的优势。在今后的土壤污染修复工作中需要进一步充分利用铁锰氧化物的土壤修复作用,同时还需要积极开发一些新的土壤污染修复方法,尽量减少土壤的污染程度。

参考文献

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关键词:重金属;污染;研究;治理方法

中图分类号:R155文献标识码:A文章编号:1674-0432(2012)-02-0141-1

1 蔬菜是人们日常生活中必不可少的食物,蔬菜质量的优劣直接关系到人们的身体健康

影响蔬菜质量的最大危害是重金属污染。蔬菜中重金属污染主要来自工业“三废”,城镇生活垃圾、污水及农业生产本身。按蔬菜被污染的途径,可有以下几个方面的来源。

1.1 污水的灌溉

城市工业的发展和城市化进程的加快,水资源逐渐匮乏,污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分,工业废水中往往含有重金属。大量的不加处理的工业废水和废渣排放江河、湖中,使水资源受到不同程度的污染,蔬菜生产和增产主要靠灌溉。城市工矿区,郊区菜田不得不大量使用工业废水和生活污水灌溉菜田。所以,我国主要的土壤重金属污染区都是由于污水灌溉引起的。

1.2 工业废渣

据不完全统计;全国75个城市历年积累的工业废渣和尾矿达715.72亿t,1980年统计78个省市工业废渣共4.8亿t。这些废渣不仅占用了大片土地,而且造成更多的土壤污染。特别是城市近郊区和工矿企业附近的蔬菜地受重金属污染愈来愈严重。

1.3 农业生产活动

(1)在农业生产活动中人们为了片面的追求高产,增加效益,大量的施用含有Hg、Cd、Pb、As等不合格的化肥,城市垃圾不经任何处理直接当作肥料施用,导致土壤有机质和作物必需的营养元素含量降低,重金属含量超标,从而影响蔬菜的;(2)农业生产活动中,农用塑料薄膜,生产应用的稳定剂等都含有重金属Cd和As,在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可能造成土壤重金属的污染,从而对蔬菜等农作物的生长、产量、品质均有较大的危害。

1.4 其他方面来源

随着汽车工业的迅速发展,含Pb汽油的大量使用、汽车尾气的排放、汽车轮胎磨损产生的大量重金属、有毒有害气体、粉尘等,都会引起交通干线附近土壤和蔬菜等作物的重金属污染。还有油中的Cd、镀Cd的工艺等生产或排放过程均将含有Cd废物排入土壤造成污染。此外,还有微生物的污染。

2 重金属对人体健康最直接的影响之一就是对食品安全造成威胁

大多数消费者的食品安全观念仅仅在农药残留和食品变质上,对土壤重金属污染影响食品安全的问题知之甚少。而且重金属污染具有潜在性,普通消费者无法从外观上判断农产品是否受重金属污染而避开它。

(1)不同重金属对身体危害不同,对人体危害最大的是有机汞,它不仅毒性高,能伤害大脑,而且比较稳定,在人体内停留的半寿命长达70d之久,所以即使剂量很少也可累积致毒。可见,重金属给人类带来的危害是无法估量的,因此,无污染蔬菜的生产正日益受到人们的重视。

(2)目前,菜地和蔬菜遭受到污染是十分严重的,已经暴露出来的重金属和硝酸盐的污染必须给以足够的重视。土壤污染对蔬菜影响较大的重金属有Cd、Hg、Cr、As等。

3 治理土壤中重金属的方法

我们通过对各种蔬菜做实验找到不同蔬菜超标时的土壤临界浓度,通过控制和治理土壤中的重金属含量来控制蔬菜中重金属的含量。由于蔬菜重金属的主要来源是土壤,我们可以通过以下几个方面对土壤中的重金属进行治理。

3.1 土壤污染的防治

土壤污染可采用工程措施,它包括:(1)客土法:就是在污染土壤上加入净土。但客人的土应尽量选择比较粘重或有机质含量高的土壤,以增加土壤容量,减少客土量。本法适应于浅根植物和移动性较差的污染物。(2)换土法:就是将已污染的土壤移去,换上新土;而换土法对小面积严重污染且污染物是有放射性或易扩散难分解的土壤是必须的,以防止扩大范围,危害人畜健康。

3.2 加强对工业“三废”的治理和综合利用

(1)禁止使用未经处理的工业污水灌溉农田。在积极慎重地推广污水灌溉的同时,对灌溉农田的污水,必须进行严格的监测和控制。(2)减少工业废水和生活污水的排放量,发展区域性污染防治系统,包括制定区域性水质管理规划,合理利用自然净化能力,实行排放污染物的总量控制,调整工业布局,改变产品结构,除此之外,还应有完善的管理措施。工业布局要合理,改变燃料的燃烧方法,绿化造林,采用高烟囱和高效除尘设备,采取集中供热,减少交通废气污染,施用低毒、低残留的农药等。(3)选择未受工业废水、废渣、废气污染的农田,在远离城市的工矿企业、医院、生活垃圾、生活用水等污染源的地区建立蔬菜生产基地。

3.3 对粪便、垃圾和生活污水进行无公害化处理

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关键词:土壤污染 重金属 危害 修复方法

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分[1-2]。随着近年来经济发展,工农业生产不断扩大,所产生的废水和废渣也不断增多,不但破坏地表植被,而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2,000万公顷,约占总耕地面积的1/5,其中工业“三废”污染耕地1,000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。

1. 土壤重金属污染的定义

在自然界,重金属以各种形态存在,常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等;其中既有对生命活动所需要的微量元素,如锰、铜、锌等;但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用,主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上,约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大,所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高,因而一般不太注意它们的污染问题,但在强还原条件下,铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。

土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属累积到一定程度,含量明显高于背景,并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素,如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此,只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度,作物才表现出受毒害症状,或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准,造成对人畜的危害时,才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值(GB15618-1995)[10]。

2. 土壤中重金属的来源、种类

土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲,土壤重金属污染源较广泛,即有自然来源,又有包括人类活动带入土壤的部分,目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。

2.1 污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺,部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量虽然不多,但由于我国工业发展迅速,许多工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放,从而造成污灌区土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上,往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重,远离污染源头和城市工业区,土壤几乎不受污水中的重金属污染。

污灌在北方比较严重,因为我国北方比较干旱,水资源短缺严重,并且许多大城市都是重工业大城市,所以农业用水更加紧张,污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计,我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小,仅占6%,其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加,而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒;鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著,污染严重;用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。

2.2 农药和化肥污染

农药和化肥是重要的农用物资,对农业生产发展起到重要的推动作用,但如果不合理施用,则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素,过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素,其中氮、钾肥料含量相对较低,而磷肥中则含有较多的有害重金属,另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥,都可能导致土壤中重金属的污染。

2.3 矿山开采和冶炼加工

我国重金属矿产相对丰富,在金属矿山的开采、冶炼过程中,会产生大量废渣及废水,而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中,便可直接地造成土壤重金属污染,这在我国南方地区表现得尤为突出。

3. 重金属污染的特点及危害

3.1 重金属元素污染土壤的主要特点

在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分:一是土壤环境中重金属自身的特点,二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下:(1)形态变换较为复杂,重金属多为过渡元素,有着较多的价态变化,且随环境Eh,pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同;(2)有机态比无机态的毒性大;(3)毒性与价态和化合物的种类有关;(4)环境中的迁移转化形式多样化;(5)生物毒性效应的浓度较低;(6)在生物体内积累和富集;(7)在土壤环境中不易被察觉;(8)在环境中不会降解和消除;(9)在人体内呈慢性毒性过程。(10)土壤环境分布呈区域性;

过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变,重金属不易被土壤微生物降解,可在土壤中累积,也可通过食物链在人体内积累,危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染,就很难彻底消除,污染物还会向地下水和地表水中迁移,从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。

3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]

(1)土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺;(2)土壤污染给农业发展带来很大的不利影响;(3)土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性,有可能继续造成新的土地污染;(4)土壤污染严重危及后代人的利益,不利于可持续发展;(5)土壤污染造成严重的经济损失;(6)土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁;(7)土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4. 对重金属污染的防治及修复

4.1 对土壤污染的预防

目前,仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法,但控制污染源,是防止土壤污染的根本措施之一,同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源,即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度,通过土体自身的净化作用,降低污染。

(1)控制和消除工业“三废”

尽量利用循环无毒工艺,减少和消除重金属污染物的排放,对工业“三废”进行回收改善,使其化害为利,并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度,使之符合排放标准。

(2)土壤污灌区的监测和管理

在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制,监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化,避免引起土壤污染。

(3)合理施用化肥和农药

对于农药和化肥的施用,应以环保无毒为准则,禁止或限制使用高残留农药,大力发展高效、低毒、低残留农药,发展生物防治措施。为保证农业的增产,合理施用化学肥料和农药是必需的,但需控制好施用量,否则会造成土壤或地下水的污染。

(4)土壤容量和土壤净化能力的提高

在农业生产过程中,施用有机肥,改良松散型沙土,改善土壤胶体的种类和数量,增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量,从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属,提高土壤净化能力。

4.2 土壤中重金属污染的修复方法

(1)工程措施

工程治理措施是指在土壤环境中,用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土,换土,翻土,淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底,但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较容易引起土壤肥力效果降低。

(2)生物措施

生物治理是指利用能够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理,微生物治理,植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小,而缺点是在短期内不易得到治理效果。

(3)化学措施

化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术,目前,在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变pH、Eh和电导等理化性质,使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显,而缺点是容易再度活化。

(4)农业措施

农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法,得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分,选择合适的农药、化肥,增施有机肥,选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高,而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。

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篇6

土壤重金属污染的概述

在经济和社会发展的过程中产生了许多有毒有害物质,这些物质来源于生活垃圾、工业废物、矿山废渣等生活和生产的多个环节,这些物质往往含有多种重金属。随着沉淀和富集,无法被净化的重金属慢慢渗透并富集到土壤中。

土壤是环境中的重要组成部分,承受着环境中约90%的污染物。同大气和水体环境中的污染物相比,土壤中的污染物更不易迁移,更易集中富集。由于重金属大多对人体有毒害作用,这种毒害作用随着含量的增多而增大;当重金属的浓度在一定范围下时,其毒害作用因在短时间内无法发现而容易被忽略;当重金属对人体的毒害作用显著发生时,多数是属于无法治愈且不可逆转的。

土壤中的重金属一般是通过食物链进而在人体内富集,当某种重金属的量超过安全阈值时就会严重危害人体健康。研究表明,人体内的有70%镉来源于大米和蔬菜,而大米和蔬菜中积累的镉大部分来源于土壤,少量来源于灌溉水和空气。镉会影响酶的活性,影响人正常的新陈代谢,可引发贫血、高血压、骨痛病等疾病,其危害长达数十年。陕西省华县龙岭村,这是一个有名的“癌症村”。该村的土壤被多种重金属所污染,种植的芹菜中汞、镉、铅、铬、砷等重金属含量极高,其中铅超出国家标准限值83.5倍;生产的面粉中镉的含量超出国家标准限值1.6倍、铅超出国家标准限值2.98倍。富含重金属的粮食使得该村的居民备受癌症、肺心病、脑血管等病痛的折磨。

值得注意的是,土壤中的重金属除了会通过植物吸收进而对生物产生毒害作用外,还会经由雨水淋滤及地表径流作用转移进入地表水系统,通过地表水和地下水的交互作用污染地下水体,进而对饮用水的安全构成威胁;土壤中的重金属还可能会缓慢的、微量的释放到空气中,对大气环境造成污染。

土壤中重金属的来源及我国的污染现状

工业“三废”排放、采矿和冶炼、家庭燃煤、生活垃圾渗出、汽车尾气排放等是我国重金属污染的主要来源。工业废水、矿坑涌水、垃圾渗滤液等液体成分复杂,是土壤重金属污染物的主要来源。

目前我国受污染的耕地约1.5亿亩,固废堆存地约300万亩,合计超过1.8亿亩。这些受污染的土地大多数集中在经济较发达的地区。全国每年受重金属污染的粮食多达1200万吨、因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万吨,合计经济损失至少200亿元。农业部环保监测系统曾对全国24省、市320个严重污染区土壤调查发现,大田类农产品超标面积占污染区农田面积的20%,其中重金属超标占污染土壤和农作物的80%。农业部调查发现:我国污灌区面积约140×104公顷,遭受重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%,其中轻度污染占46.7%,中度污染占9.7%,严重污染占8.4%,其中以汞和镉的污染面积最大。全国目前约有1.3×104公顷耕地受到镉的污染,涉及11个省市的25个地区;约有3.2×104公顷的耕地受到汞的污染,涉及15个省市的21个地区。国内蔬菜重金属污染调查结果显示:中国菜地土壤重金属污染形势更为严峻。珠三角地区近40%菜地重金属污染超标,其中10%属“严重”超标。重庆蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞,经调查其近郊蔬菜基地土壤重金属汞和镉均出现超标,超标率分别为6.7%和36.7%。广州市蔬菜地铅污染最为普遍,砷污染次之。保定市污灌区土壤中铅、镉、铜和锌的检出超标率分别为50.0%、87.5%、27.5%和100%,蔬菜中镉的检出超标率为89.3% 。

3 环境监测为土壤环境质量的整治提供技术支持

随着我国经济迅速发展,环境污染越来越重。来自生产和生活的各种污染已经造成多数地区土壤遭受重金属的污染。

篇7

有色金属矿产资源采选冶炼活动所造成的土壤重金属污染已成为严重的环境问题。试验通过对会泽某铅锌冶炼厂周边不同距离区域土壤中重金属Pb、Zn、Cd 元素进行分析测定,并采用内梅罗污染指数法和潜在生态风险指数法对其污染状况进行评价。结果表明:(1)周边土壤重金属元素Pb、Zn、Cd含量平均为1 161.07、2 374.31 mg/kg和20.28 mg/kg,分别是当地土壤背景值的30.26、31.78倍和34.96倍,(2)周边土壤重金属元素Pb、Zn和Cd单因子污染指数分别为2.32、4.75和20.28,分别达中污染、重污染和重污染级别;综合污染指数平均为15.75,达到重污染级别。(3)周边土壤重金属Pb、Zn、Cd生态风险系数分别为151.3、31.8和1 049.1,污染等级分别达到了强度、轻度和极度;生态风险指数RI平均为1 232.2,污染等级为极度。

关键词:土壤;重金属;污染;评价

中图分类号:S151.9+3 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2017)04-0072-06

Characteristics and Evaluation of Heavy Metal Pollution in Soil

Surrounding a Lead and Zinc Smelter in Huize of Yunnan Province

Yang Muqing, Kang Hongyu, Liu Yuan, Lin Jian, Kang Rifeng, Zhang Naiming

(Yunnan Agricultural University/Yunnan Soil Fertilizer and Pollution Repair

Engineering Laboratory, Kunming 650201, China)

Abstract Soil heavy metal pollution caused by exploitation of nonferrous metalmine has become a severe environment problem. Pb, Zn and Cd in soil surrounding a lead and zinc smelter in Huize were measured and analyzed statistically, and the pollution status was evaluated through applying Nemerow multi-factor index method and potential ecological risk index method. The results were as follows. (1) The average contents of Pb, Zn and Cd were 1 161.07, 2 374.31 and 20.28 mg/kg respectively, which were 30.26, 31.78 and 34.96 times of the background value in the local soil. (2) The single pollution indexes of Pb, Zn and Cd were 2.32, 4.75 and 20.28 respectively, so the fist one reached the level of common pollution and the other two reached the level of heavy pollution. The average comprehensive pollution index was 15.75, which reached the level of heavy pollution. (3) The ecological risk coefficients were 151.3, 31.8 and 1 049.1 respectively, and the pollution levels were intense, slight and extreme. The average ecological risk index was 1 232.2 with the extreme level of pollution.

Keywords Soil; Heavy metals; Pollution; Evaluation

全土壤污染调查公报显示,我国土壤环境污染形势十分严峻,土壤总超标率为16.1%,其中,重金属污染尤为突出,土壤重金属污染已成为不容忽视的环境问题。

云南是著名的有色金属王国,有色金属冶炼过程中,一部分重金属元素随冶炼废水释放,对土壤、地表水、地下水等造成严重污染,导致周边生态环境被严重破坏[1];另一部分重金属元素则以气态或烟尘等形式排放到大气中,特别是亚微米颗粒中携带了大量的重金属,通过大气沉降、降雨等过程进入土壤[2]。云南省东北部会泽县拥有我国重要的铅锌矿产资源,矿产规模大、品位高、伴生有用元素多,历史上由于生产力落后,长期以来都采用土法冶炼,冶炼过程中,重金属元素释放到大气或残留于矿渣中[3,4],已造成了大面积严重的重金属污染[5]。因此,了解区域内土壤重金属污染情况及潜在生态风险,有利于更好地提出修复治理方案。

本研究在野外调查和室内试验分析的基础上,对云南会泽某铅锌冶炼厂周边不同距离土壤重金属的含量进行分析测试,并评估土壤重金属潜在生态风险,旨在为不同污染状况土壤治理修复及防控措施提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

会泽县位于云南省东北部,地处东经103°03′~103°55′、北纬25°48′~27°04′之间,平均海拔2 200 m以上,主要土壤类型有红壤、棕壤、燥红土等,气候睾停 降雨充沛,年平均气温12.7℃,年均降雨量858.4 mm, 年均相对湿度79%,干湿分明,属典型的温带高原季风气候,地势西高东低,南起北伏,由西向东呈阶梯状递减,又具有独特的高原季风气候和丰富的立体气候特点,当地主要农作物为玉米和马铃薯,主要经济作物为蔬菜和水果。

1.2 样品采集

因当地主导风向为西南风,故在铅锌冶炼厂东北及偏东方向不同距离(分别距铅锌冶炼厂200、1 000、3 000 m处)的H、L、M三区域,采用S形进行土壤样品采集,每个区域取8个,共计24个样品,在每个采样点按照0~20 cm深度进行多点采集土样,每处采样点充分混合按照四分法保留1 kg,装于自封袋运回实验室处理。采样点说明见图1。

1.3 样品的处理与分析

土壤样品先置于室内自然风干,除去杂物,取100 g土样过2 mm的尼龙筛后研磨,再过100目筛,装于自封袋中备用。土壤重金属Pb、Zn、Cd全量的测定采用王水-高氯酸消解[6],原子吸收分光光度法测定。

1.4 土壤重金属污染评价

为准确了解研究区域内重金属的污染状况,本研究评价方法采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法。

1.4.1 单因子指数法和内梅罗综合污染指数法[7]

单因子指数评价法计算公式为:

式中:Pi为i污染物的污染指数;Ci为i污染物的实际测量值;Si为i污染物的评价标准。

式中:P为内梅罗综合指数;Piave为所有污染物单因子指数平均值;Pimax为所有污染物单因子指数最大值。根据单因子指数法, 可将土壤划分为4个等级;根据内梅罗综合污染指数,可将土壤划分为5个等级(见表1)。

重金属污染评价标准参照国家环保局的《国家土壤环境质量标准》(GB 15618―1995)[8]进行评价。因冶炼厂周边土壤重金属污染严重,所以采用土壤环境三级标准进行评价(土壤环境质量三级标准 Cd≤1 mg/kg、Pb≤500 mg/kg、Zn≤500 mg/kg)。

1.4.2 潜在生态风险指数法[9] 该方法在反映某一特定环境中各种污染物影响的同时,也反映了多重污染物的综合影响,并以定量的方法划分出潜在危害程度[10],对于控制污染极其重要。

1.5 数据分析

本研究数据及图表采用Microsoft Excel 2007 和 SPSS 17.0 统计软件进行制作及分析。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属含量统计特征分析

由表3可知,就总体而言,铅锌冶炼厂周边重金属元素Pb、Zn、Cd含量随着距冶炼厂距离增加而呈现线性降低趋势,当距离为3 000 m时,土壤中Pb、Zn、Cd的平均含量分别为306.06、498.56、6.92 mg/kg,且在不同区域元素分布特征各不相同,3种元素含量都不同程度地超过了当地土壤环境背景值(Pb 38.37 mg/kg、Zn 74.71 mg/kg、Cd 0.58 mg/kg),具体表现为以下三方面:

H区域土壤中Pb含量为404.40~3 241.00 mg/kg,平均值为1 932.05 mg/kg;Zn含量为1 469.00~7 323.00 mg/kg,平均值为4 660.00mg/kg;Cd含量8.18~52.61 mg/kg,平均值32.17 mg/kg。变异系数的差异反映了研究区域土壤中3种重金属元素含量变化程度的大小,其从大到小依次为Cd>Zn>Pb。土壤中Pb、Zn、Cd含量全部超过了当地土壤背景值,分别为当地土壤背景值的50.35、62.37倍和55.46倍,这主要由于该区域距离冶炼厂近,污染物辐射强度大。

M区域土壤中Pb含量为576.60~2 437.00mg/kg,平均值为1 245.11 mg/kg;Zn含量为 1 087.00~2 300.00 mg/kg,平均值为1 964.37 mg/kg;Cd含量为15.82~32.51 mg/kg,平均值21.74 mg/kg。该研究区域土壤中3种重金属变异系数从大到小依次为Pb>Cd>Zn。土壤中Pb、Zn、Cd含量全部超过了当地土壤背景值,分别为当地土壤背景值的32.45、26.29倍和37.48倍。M区域内土壤重金属含量较H区域有了明显减少,说明冶炼厂周边土壤重金属污染主要来自冶炼厂,且污染程度随距冶炼厂距离的增加而减少。

L区域土壤中Pb含量为191.60~385.40 mg/kg,平均值为306.06 mg/kg;Zn含量266.70~838.00 mg/kg,平均值为498.56 mg/kg;Cd含量1.00~10.72 mg/kg,平均值为6.92 mg/kg。该研究区域土壤中3种重金属变异系数从大到小依次为Cd>Zn>Pb。土壤中Pb、Zn、Cd含量全部超过了当地土壤背景值,分别为当地土壤背景值的7.99、1.31倍和11.93倍。该区域较H区域和M区域3种重金属元素含量大为减少,主要是距离冶炼厂最远,同时该区域为农田,主要种植玉米,可能由于作物吸附了较多的重金属,导致土壤中重金属含量相对减少。

2.2 冶炼厂周边土壤重金属污染程度

内梅罗指数法可以全面反映各重金属对土壤的不同作用,突出高浓度重金属对环境质量的影响,以避免由于平均作用削弱污染金属权值现象的发生[12]。

按照评价标准以及评价方法计算铅锌冶炼厂周边不同区域重金属单因子污染指数和综合污染指数(表4)。由单因子污染指数可以看出,就总体而言,研究区采样点土壤中Zn和Cd单因子污染指数都超过3,处于重污染等级;Pb单因子污染指数在2~3之间,处于中污染级别。就单区域评价而言,H区域中Pb、Zn、Cd的单因子污染指数分别为3.86、9.32、32.17,属于重污染等级;M区域中Zn、Cd元素单因子污染指数分别为3.93和21.74,属于重污染等级,而Pb元素单因子污染指数则为2.49,属于中污染等级;L区域中Pb、Zn、Cd的平均单因子污染指数分别为0.61、1.00和6.93,污染等级分别为清洁、轻污染和重污染。

从综合污染指数来看,铅锌冶炼厂周边土壤综合污染指数均超过了3,属于重污染等级,说明冶炼厂周边农田土壤已受到严重污染。

2.3 冶炼厂周边土壤潜在生态风险

2.3.1 参数的确定 为了更好地反映该矿区土壤重金属的污染情况,本研究选取会泽县土壤3种金属元素背景值为参比值,同时参照文献[13]设定了3种重金属生物毒性响应系数,见表5。

2.3.2 评价结果 经计算,铅锌冶炼厂周边土壤重金属元素的潜在生态风险系数Eir和潜在生态风险指数RI如表6所示。

从单因子生态风险系数可知,H区域3种重金属平均潜在生态风险系数的顺序为Cd>Pb>Zn,其中Pb平均潜在生态风险系数为251.8,达到很强生态风险程度,Zn平均潜在生态风险系数为62.4,生态风险程度为中度,Cd平均潜在生态风险系数为1 664.2,达到极度生态风险程度。H区域土壤重金属潜在风险指数在734.1~3 231.6之间,平均值为1 978.3。各采样点区域均达到了极度生态风险水平,而导致土壤重金属污染的主要污染因素是Pb和Cd,其中Pb潜在生态风险指数贡献比率达4.35%~39.37%,Cd潜在生态风险指数贡献比率_57.64%~90.47%。

从单因子生态风险系数可知,M区域3种重金属平均潜在生态风险系数的顺序为Cd>Pb>Zn,其中Pb平均潜在生态风险系数为162.3,达到很强生态风险程度,Zn平均潜在生态风险系数为6.7,生态风险程度为轻度,Cd平均潜在生态风险系数为1 124.7,达到极度生态风险程度。M区域土壤重金属潜在风险指数在996.6~1 811.1之间,平均值为1 313.2。各采样点区域均达到了极度生态风险水平,而导致土壤重金属污染的主要污染因素是Pb和Cd,其中Pb潜在生态风险指数贡献比率达5.48%~20.54%,Cd潜在生态风险指数贡献比率达77.72%~92.85%。

从单因子生态风险系数可知,L区域3种重金属平均风险系数的顺序为Cd>Pb>Zn,其中Cd平均潜在生态风险系数为358.3,达到极度生态风险程度,Pb和Zn的平均潜在生态风险系数分别为39.9和6.7,生态风险程度为轻度。L区域土壤重金属潜在风险指数在90.1~613.7之间,平均值为404.9。有62.5%采样点区域达到了极度生态风险水平,25.0%采样点位达到了很强生态风险水平,而导致土壤重金属污染的主要因素是Cd,Cd潜在生态风险指数贡献比率达57.39%~91.33%。

3 讨论

本研究区域中,土壤重金属变异系数均较低且均匀,说明3种重金属空间差异均不大,且受外界状况影响可能一致,一定程度上反映了Pb、Zn、Cd这3种重金属元素在该区域的来源可能具有同源性,也表明该区域土壤主要受到铅锌冶炼活动的影响。与此同时,变异系数较低也一定程度上说明本试验所布设的24个采样点的土壤重金属含量基本能反映出研究区土壤重金属的整体状况,这与陆泗进等[3]在会泽某铅锌厂周边农田重金属研究相符。

土壤中3种重金属含量随着距离增加而明显降低,矿产冶炼过程中长期排放含有重金属的烟尘,在冶炼厂周边环境中沉降,其沉降量与距离冶炼厂的距离密切相关,在冶炼厂周边环境的农田表层土壤,通常富集了高浓度的重金属,冶炼厂烟气粉尘的沉降是周边土壤重金属污染的主要来源之一。刘勇等[2]通过对关中西部某铅锌厂周边农田为研究对象发现,以铅锌冶炼厂为主中心,Pb和Zn浓度值在两个相反的方向上逐渐降低。胡雪菲等[14]对徽县铅锌冶炼区土壤中重金属研究表明,Pb含量随距离增大而逐渐减小,说明该地区冶炼活动造成Pb的污染状况与污染源距离密切相关。袁艺宁等[1]在湖南某铅锌冶炼厂土壤调查结果表明,渣堆场下,距渣堆场10 m处及1 000 m处表层土壤中重金属Pb的质量分数分别可达775.25、645.33 mg/kg和309.80 mg/kg。研究区由于长期铅锌冶炼活动,导致周边土壤受到不同程度的重金属污染。研究区域内重金属元素的污染程度表现为Cd>Pb>Zn,这也与李敬伟等[15]的研究结果基本一致。

采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法以及潜在生态风险评价法对铅锌冶炼厂周边土壤污染程度进行评价,就总体而言,周边土壤重金属综合污染程度都达到了重污染或极度污染水平,就单因子而言,采用单因子污染指数评价结果表明,冶炼厂周边Zn和Cd元素单因子污染指数都为重污染级别,而Pb元素单因子污染指数级别为中污染;而采用潜在生态风险指数进行评价,单因子生态风险系数中Pb、Zn、Cd污染等级分别为强度、轻度和极度。总体而言,两种方法得出的结论大致相同,但单项指标评价又有差异,可能是潜在生态风险指数法引入了毒性响应系数,将重金属的环境生态效应与毒理学联系起来[16]。而内梅罗指数法则突出了高浓度重金属对环境质量的影响[12],因此造成区域内Pb和Zn的污染差异性。

4 结论

冶炼厂周边土壤重金属含量随着距冶炼厂距离的增加而显著减少。就整体而言,周边土壤重金属元素Pb、Zn、Cd含量平均为1 161.07、2 374.31 mg/kg和20.28 mg/kg,分别是当地土壤背景值的30.26、31.78倍和34.96倍,且平均含量由高到低依次为Zn>Pb>Cd。

内梅罗指数法评价结果表明,冶炼厂周边土壤重金属元素Zn和Cd单因子污染指数分别为4.75和20.28,级别达到重污染,Pb单因子污染指数为2.32,级别达到中污染;重金属污染指数由高到低依次为Cd>Zn>Pb;综合污染指数平均为15.75,达到重污染级别。

潜在生态风险评价结果表明,冶炼厂周边土壤重金属Pb、Zn、Cd生态风险系数分别为151.3、31.8和1 049.1,污染等级分别达到了强度、轻度和极度;重金属污染指数由高到低依次为Cd>Pb>Zn;研究区生态风险指数平均为1 232.2,污染等级为极度。

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篇8

新华刚2010年10月25日《河南6城市堆放52万吨铬渣数十年,致持久污染》一文指出,河南6处铬渣堆共计52万吨,其中最小的在新乡,2.84万吨,最大的在义马市,32.5万吨,义马的铬渣量占全省的67%。铬渣中含有致癌物铬酸钙和剧毒物六价铬,这些铬渣堆大多没有防雨、防渗措施,经过几十年的雨水冲淋、渗透,正一天天地成为持久损害地下水和农田的污染扩散源。

新华网2011年11月11日的文章《调查组专家解读蓬泶19-3油田溢油事故原因凋查结论》指出,蓬莱19-3油田溢油事故联合调查组在2011年11月11日公布的事故调查结果显示:康菲石油中国有限公司在蓬莱19-3油田生产作业过程中没有执行相关方案,事故定性为“重大海洋溢油污染责任事故”。

中广网2010年7月14日题为《紫命矿业渗漏污染,福建汀江渔民生计受损》的文章说,2010年7月3日,紫金矿业集团发生污水渗漏事故。福建汀江流域数百万斤鱼类死亡。当地政府虽然以平均每斤6块的价格收购渔民所有的鱼,基本能补偿渔民在鱼上的损失,但渔民的投资并没有得到补偿,同时汀江今后将禁止养鱼,不少断了生计的渔民对未来感到茫然。

央视《新闻1+1》2011年8月15日的节目《迷雾重重的“铬污染”》,报道了云南曲靖陆良化工实业有限公司5000多吨工业废料铬渣非法倾倒导致污染的事件。住在附近的兴隆村村民王建有说,村内每年至少有6至7人死于癌症,自己也是肺癌晚期,兴隆村已经成为远近闻名的“死亡村”。村民怀疑这和附近的化工厂污染有关。

重金属污染困境

光明网2012年2月8日的文章《隐藏在广西龙江镉污染事件之下的原罪》指出,地处广西西北部的河池市被誉为中国有色金属之乡,境内锡、锑、锌、铟、铅等矿产储量丰富,已探明有色金属40余种,储量价值700亿美元。这些矿藏大多伴生有砷、镉等重金属矿物。目前。河池有规模以上采选企业41家,规模以上冶炼加工企业31家,在全市亿元产值以上的42家企业中,有色金属企业就占了19家。有色金属带来大笔财富的同时,也带来了严峻的环境问题,有色金属的开采及冶炼对当地环境造成了包括土壤、水源在内不同程度的污染。

龙江镉污染事件在当地并非首发。2001年至今。河池已发生至少3起特大砷污染事故,其中2008年10月3日发生在河池市郊区的砷污染水源造成附近村民450人尿砷超标。此次镉污染事件中被怀疑为污染源企业的金河矿业股份有限公司曾在官方2009年涉砷企业整治行动中收到过整改通知。

2006年河池市未完成减排任务,2008年被国家“区域限批”,暂停新项目审批。不过作为广西有色金属工业重要基地,有色金属采选冶炼及加工业仍然是河池市工业经济和财税的重要增长点。

新华网2011年10月16日的文章《重金属污染危害“升级”》说,从频频发生的“血铅事件”到震惊全国的“镉米风波”,我国重金属污染警钟频频敲响。据了解,在湖南、辽宁、内蒙古等省区,我国重金属污染正由大气、水体向土壤污染转移,土壤重金属污染已进入到集中多发期;同时,重金属污染出现了工业向农业转移、城区向农村转移、地表向地下转移、上游向下游转移,从水土污染到食品链转移。由逐步积累的污染正在进入突发性、连锁性、区域性的爆发阶段。

《人民日报・海外版》2011年6月4日发表文章《重金属污染事件频发,中国环境形势依然严峻》称,中国目前重金属污染形势比较严峻。从环保部当天的《2010年中国环境状况公报》看,一是地表水污染较重。虽然全国地表水国控断面高锰酸盐指数年均浓度为4.9毫克/升,比2009年下降3.9%,比2005年下降31.9%,但是全国地表水污染依然较重。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系总体为轻度污染。其中,长江、珠江总体水质良好,松花江、淮河为轻度污染,黄河、辽河为中度污染,海河为重度污染。

二是农村环境相当严峻。中国环保方面城乡差距非常明显,农村的环境基础设施建设严重滞后,环境管理的基础也很薄弱,法规标准很不完善,监管能力严重不足。农村环保欠账过多,据第一次全国污染源普查,农村的污染排放已经占到了全国的“半壁江山”,其中COD(化学需氧量)占到了43%,总氮占到了57%,总磷占到了67%。

新华网2011年2月23日的文章《中国农地污染日益严重,官员看报告后称无力治理》指出,国土资源部称,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。

2009年中国食品安全高层论坛报告上的数据显示,我国1/6的耕地受到重金属污染,重金属污染土壤面积至少有2000万公顷。中国农业大学食品工程学院院长罗云波称。食品中药物残留和重金属对我国食品安全的潜在影响巨大。其中,铅和镉污染问题突出,有36%的膳食铅摄入量超过安全限量,特别是皮蛋的含量比较高。国家疾控中心曾对1000余名0~6岁儿童铅中毒情况进行免费筛查、监测,结果显示,23.57%的儿童血铅水平超标。

重金属污染不仅仅威胁着企业周边的人群,这个“隐形杀手”还在不知不觉中侵蚀着我们的躯体。我们和我们的后代,正在承受牺牲环境、盲目发展经济带来的严重后果,而且由于重金属污染已经渗透到生活中的每一个环节,我们几乎无处可去、无路可逃。

重金属污染频现之因

《经济参考报》2011年10月14日发表的文章《土壤重金属污染加剧处集中多发期,地方政府片面追求GDP之祸》说到,我国重金属污染的主要来源是化工和矿山。上世纪80年代中期以来,国内采矿业的粗放式发展方式,加上科学技术落后、环保投入不足与意识不强、资源盲目开发,滥挖滥采使得云南、广西、湖南、四川、贵州等重金属主产区的土地被日渐污染。

而在东部沿海经济发达地区,重金属污染则来自于工厂。国内30多家环保组织联合的《2010IT品牌供应链重金属污染调研》称,IT企业重金属污染居首。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,且其中10%属严重超标。

农业、养殖业也成了重金属污染源。根据《湖南省洞庭湖区生态地球化学调查评估报告》中对宁乡、益阳等6个研究区的镉输入土壤的途径分析:来自灌溉水的镉输入约为每亩0.013克,而来自磷肥的为每亩0.11克,镉输入后者比前者超过近10倍。

在一些小规模的养殖场,人们常常在猪、鸡等农畜的饲料中添加含砷制剂,因为这种重金属可以杀死猪体内的寄生虫,促进牲畜生长。这些牲畜的粪便又是农民乐于使用的有机肥料。当含砷的肥料被堆积入田时,肥料内的重金属就会悄无声息地潜入地下。并随着耕种传递到农作物中。人们吃掉了这些重金属污染的饲料喂养的猪,又吃掉了被重金属污染的土壤中种植出来的蔬菜和粮食,有些人甚至还喝着被重金属污染的

地下水,人体就这样被二度污染、甚至三度污染。

此外,一些地方政府错误的“发展观”与“政绩观”阻碍着重金属污染防治。环境专家认为,与资金、技术上面临的难题相比,防治土壤重金属污染的关键更在于遏制地方政府片面追求GDP增长的冲动。湖南省环保厅2010年6月通报显示,自2009年9月起。湖南省和衡阳市两级环保部门对耒阳市先后下发8次整改令。要求耒阳市对所属遥田镇多家存在严重重金属污染隐患的企业实施淘汰关闭,但8次整改均没有得到有效执行。

《检察日报》2012年2月9日发表题为《广西镉污染:需要检讨的还有环境法》的文章。文章指出,这起镉污染事件的发生,进一步暴露出我国目前已有的环境污染灾害风险防范制度的空白以及缺陷。仅以我国环境保护领域最具综合性与基本性的《环境保护法》为例,自1989年修订后,《环境保护法》已历经20余年未被修订。随着经济发展、环境形势的变化,这部法律的缺陷也日益显现,立法缺乏广度和高度,没有充分体现可持续发展的环境保护思想和与时俱进的内容。比如对于公民参与,法律只原则性规定了公众享有检举权、控告权等,而环境知情权、环境请求权、公众监督权等都没有得到体现;缺乏对行政审批部门或监督管理人员的法律责任规定。这就纵容了一些地方政府遇到经济发展与环境保护冲突时,往往采取牺牲环境换取GDP的发展。

重金属污染解决之道

中国网2011年4月13日的《重金属污染难降解,治理待突破须防治相结合》指出,中国农科院农业资源与农业区划研究所土壤研究室副主任杨俊诚表示,土壤污染,必须防治结合,首先严把入口,完善监管,尽量杜绝污染源;再有就是治理,尽管当前针对重金属对土壤的治理很难,但还是有所突破的。

据了解,在湖南郴州、云南、广西等地开展产业化示范工作的“蜈蚣草”种植已经在被重金属污染、无法耕种的土地上取得了成效,因此“蜈蚣草”也被称为“土壤清洁工”。“蜈蚣草”吸收土壤中砷的能力相当于普通植物的20万倍,通过“蜈蚣草”的吸附、收割,3至5年内,被污染的土地就可“恢复健康”。

凤凰网2011年6月4日的题为《环保部称中国农村环保欠账过多,重金属污染频发》的文章指出,为了解决农村突出的环境问题,从2008年开始,中央实施农村环境综合整治“以奖促治”政策。3年来,中央财政共投入40亿元,带动地方的社会资金超过80亿元,一共整治了6600多个村庄,有2400万农民直接受益。未来5年内。环保部门还将制定全国农村环境保护规划,推动畜禽污染防治条例和土壤污染防治法的出台,力争在饮水安全、污水处理、垃圾处置、土壤保护、畜禽养殖污染防治这5个方面取得积极进展。

中新网2011年12月22日的文章《2012年中国将对重金属污染进行集中整治》指出,环境保护部部长周生贤21日在全国环境保护工作会议上表示,2012年将全力做好重金属污染防治工作,将对重点防控地区、行业和企业,进行集中治理。

周生贤表示,将加快实施《重金属污染综合防治“十二五”规划》,印发规划实施考核办法,对重点防控地区、行业和企业,进行集中治理。对有色金属矿采选冶炼业、含铅蓄电池业、皮革及其制品业进行风险排查,妥善处理解决铬渣堆存等重金属污染历史遗留问题。严格落实各项防治要求,对达不到要求的企业,一律停产整顿,直至关闭取缔。

据介绍,2011年,国务院批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》,提出了控制目标,明确了重点防控地区、行业和企业。各省(区、市)已编制完成重金属污染综合防治规划。环保部下发《关于加强铅蓄电池及再生铅行业污染防治工作的通知》,全面开展涉铅行业排查整治,首次将该行业所有企业的环境信息向社会公开,接受监督。目前,全国80%以上的铅蓄电池企业被关闭或处于停产中,整治力度之大前所未有。

篇9

关键词:化工企业;土壤;重金属;污染;研究

中图分类号:X833

文献标识码:A文章编号:16749944(2017)12011802

1引言

工业企业的废水、废气排放对周边环境质量均有不同程度影响,但相较于人们感官比较强烈的空气和水体污染,土壤环境状况往往受关注程度不够。重金属由于在土壤中不能被微生物分解,因而会在土壤中不断积累,影响土壤性质,甚至可以转化为毒性更大的烷基化合物,被植物和其他生物吸收、富集,进而通过食物链在人、畜体内蓄积,直接影响植物、动物甚至人类健康[1]。同时,由于其污染状况不易察觉,其危害效果潜伏期较长,发现时往往已经造成较大程度的危害。

重金属物质作为人们日常生产生活中的重要物资原材料,其应用范围非常广泛,从被开采、加工到作为原辅材料用于各种工业生产活动中,涉及众多行业类别[2]。相应的,其以多种化合物形式伴随生产过程中产生的废水、废气排放到外环境中,并经由大气沉降和土壤吸附等过程进入到土壤环境中[3]。化工行业作为东北老工业基地的重要支柱产业之一,其周边土壤的重金属污染情况,一定程度上反应了该地区的总体污染水平。因此,以辽宁某地化工企业为具体研究对象,分析其周边土壤中重金属含量及其污染状况,有助于对化工企业的重金属排放及控制提供参考。

2研究方法

在辽宁某地选取两个具有代表性的化工企业A及B,在每个企业周边分别布设5~7个监测点位,采集0~20 cm表层土壤,进行样品制备后,分析其中Cd、Hg、As、Pb、Cr等5项主要重金属物质的含量。

2.1点位布设

在被选取企业周边800 m范围内,按照区域面积和周边耕地等农用地分布情况,布设5~7个监测点位。为了剔除本地区土壤中重金属本底值的影响,在企业主导上风向场界2000 m以外布设1个对照监测点位。

2.2采样方法及样品制备

点位布设完成后,在每个监测点位采集0~20 cm表层土壤,每份土壤样品采样量2 kg。样品采集后,经过风干、粗磨、分样、细磨等程序制备成干样,以备消解等进一步处理及上机分析。

2.3样品前处理及分析

土壤干样制备完成后,需要根据分析重金属成分不同,采用不同的前处理方法及分析方法。为了使获得的分析数据具有更好的可靠性,5种重金属物质的分析均采用现有国标方法。各项重金属物质的前处理及分析方法见表1。

2.4评价方法

分别采用土壤单项污染指数法和综合污染指数法对企业周边的土壤重金傥廴咀纯鼋行分析,并按照《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)二级标准对其污染状况进行评价。土壤综合污染指数因其具有形式简单、易懂、易学、易操作等特点,成为目前评价土壤重金属污染的优选方法。[4]各评价指标及标准见表2。相关计算公式如下:

土壤单项污染指数=土壤污染物实测值污染物质量标准,

土壤综合污染指数=(平均单项污染指数)2+(最大单项污染指数)22。

3分析及评价结果

分别对A企业及B企业周边土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr等5项主要重金属含量状况进行采样分析,发现各项重金属在土壤中的含量有一定差异,含量均值范围为0.09~85.1 mg/kg,跨度较大(表3)。其中Cd、Hg两项重金属含量较低,Pb、Cr两项重金属含量较高。各项重金属含量均不同程度的高于对照点,表明上述化工企业的生产经营活动对周边土壤环境质量均造成了一定影响。

分别对比分析A、B两企业土壤中的重金属含量,A企业的Cd、Hg、As三项重金属含量要明显高于B企业;而B企业Pb、Cr两项重金属的含量均略高于A企业,但其对照点的土壤中的Pb、Cr含量要明显高于A企业。

查看A、B两企业的土地利用使用情况发现,B企业所在地原为污水灌溉区。马祥爱等的研究表明,长期的污水灌溉会导致土壤中的Pb、Cr的含量有所增加[5]。卢桂兰等的研究也表明,农业生产中的污水灌溉、化肥、农药等不合理使用,也可显著影响到土壤重金属的存在形式和含量。[6]因此综合B企业周边土壤尤其是对照点土壤中Pb、Cr两项重金属含量显著偏高的情况,以及原属污水灌溉区的土地使用类型,推测B企业周边土壤的重金属污染状况与其原土地利用类型有较大关系。

按照土壤综合污染指数对各企业的重金属污染情况进行计算,并参照《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)进行评价。结果表明,A企业周边土壤环境质量状况为轻度污染,其主要污染物为Cd;B企业周边土壤环境质量状况为清洁,虽然也有重金属累积,但其污染状况明显要好于A企业。可见企业的污染物排放状况对周边土壤的污染贡献,要高于其原始土地利用情形对其的影响,在对已受污染影响的土地进行修复再利用的同时,应该更加关注后续利用过程中污染物的产生及排放。

2017年6月绿色科技第12期

邢树威:辽宁某地化工企业土壤重金属污染状况研究

环境与安全

4结论

对辽宁中部某地A、B两个企业周边土壤中的重金属含量进行监测分析,结果表明:①化工类企业,其废水、废气排放以及固体废物等的堆积,经过长期积累,会对周边土壤质量造成一定影响;②重金属由于其难降解、转化的特性,其累积效应明显;②除企业本身的污染物质排放外,其所在地的原土地利用情况,对其土壤中重金属物质的含量也有一定影响。

建议各级环保部门应加强对化工企业等重点排污单位的监管,督促企业合理、守法经营,按照相关法律法规要求,保证其废水、废气稳定达标排放,固体废物得到有效处理处置,并进一步开展企业自行监测及信息公开,重点对周边环境的影响情况进行监测,接受公众和社会的监督。同时,由于污水灌溉对土壤的污染状况[7],政府管理部门应更多关注原有污水灌溉区土地利用类型的变更及后续修复、使用,进一步降低土壤污染风险。

⒖嘉南祝

[1]

周建军, 周桔, 冯仁国. 我国土壤重金属污染现状及治理战略[J]. 中国科学院院刊,2014(3):315~320+350+272.

[2]郑喜|,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):79.

[3]宁西翠, 王艺桦. 重金属对土壤污染以及修复[J]. 中国化工贸易,2011(11):108.

[4]郭笑笑, 刘丛强, 朱兆洲,等. 土壤重金属污染评价方法[J]. 生态学杂志, 2011,30(5):889.

[5]马祥爱,秦俊梅,冯两蕊. 长期污水灌溉条件下土壤重金属形态及生物活性的研究[J]. 中国农学通报,2010(22):318~322.

[6]卢桂兰, 韩梅, 李发生. 北京市通州污灌区土壤环境质量监测和蔬菜重金属污染状况研究[J]. 中国环境监测,2005,21(5):54~62.

[7]杨小波, 吴庆书. 城市生态学[M]. 北京:科学出版社,2008:124~129.

Study on Heavy Metal Pollution of Chemical Enterprises Soil in Liaoning

Xing Shuwei

(Liaoning Province Environmental Monitoring &Experiment Center, Shenyang 110161, China)

篇10

【关键词】环境材料;农业生产;环境治理;应用

一、环境材料和农业环境概述

环境功能材料、生态材料等指的都是环境材料,这些材料可以被应用于人类生产、制造以及加工当中,在这一过程中,可以充分发挥自身的使用功能,但是会产生最小的环境负荷。

环境材料能够协调环境,生a材料中只需要耗费较低的资源和能源即可,排放的温室气体也相对较少;同时环境材料拥有较强的舒适性,不仅经济实用,同时也具有美观舒适的特点。我国现有环境材料包括地环境复合材料以及高分子材料等,对于我国的农业生产以及工业生产都具有重要的应用价值[1]。

二、环境材料在盐碱地土壤改良中的应用

(一)盐碱地危害性

土壤盐碱化是影响我国农业发展的关键因素之一,我国拥有较大面积的盐碱地,在总体的耕地中,20%的耕地都具有一定程度的盐碱化状况。盐土指的是拥有高于0.6%的易容性盐存在于土壤表层中,在盐碱化土地中,植物无法对水分进行有效的吸收,也可能在成长过程中,吸收了过量的高浓度离子,从而产生单盐毒害。同时,过多的盐分产生于植物体内,将导致严重的生理代谢失调现象产生于植物中,从而无法进行有效的光合作用[2]。值得注意的是,高盐浓度会导致呼吸困难,但是低盐浓度对呼吸是有利的,因此,盐碱地在植物生长的过程中,很容易导致植物蛋白质分解和死亡的现象。

(二)环境材料在改良盐碱地中的应用

现阶段,我国在积极进行改良盐碱地的实践过程中,综合应用了多种措施,包括生物、化学水利或物理等,而对环境材料的应用,属于现代化学手段中的代表。现阶段,我国在发展中,将两类环境材料应用在盐碱地的改良中,第一类为加钙环境材料,其拥有较强的替换功能,典型的有石膏、煤矸石和氧化钙等;第二类是甲酸环境材料,拥有一定的化学作用,典型的材料包括酸性肥料、腐殖酸以及硫磺等。

三、环境材料在土壤重金属污染治理中的应用

(一)土壤重金属污染危害

不合理的农业施肥、利用污水进行灌溉以及工业污染等是导致土壤重金属污染的主要原因,现阶段,我国受到重金属污染的土地高达2500×104hm2,其中总农田面积的1/5已经遭到了土壤重金属污染。土壤耕作层是重金属滞留的主要位置,一旦发生重金属滞留现象,其滞留的时间都相对较长,无法在微生物的基础上被有效分解,长此以往,将导致植物、土壤中的水分都成为重要的介质对重金属的危害进行传递,从而影响人类健康[3]。同时,在治理土壤重金属污染的过程中,难度较大。

(二)环境材料的作用

在修复重金属土壤的过程中,现有的关键技术拥有工程措施、物理化学措施、生物措施以及化学改良措施四种类型,现阶段,我国应用最为广泛的技术是生物修复技术和化学固化修复技术。

从整体上来看,在化学修复技术中,化学固化修复技术是其中一个重要组成成分,在对该技术进行应用的过程中,需要将重金属固化剂和重金属钝化剂加入到土壤中,从而转变土壤中重金属的理化性质,这样一来,在沉淀、吸附作用的影响下,会降低生物有效性和重金属的迁移能力。现阶段,我国广泛应用的重金属稳定固化修复材料包括无机矿物、磷酸盐和有机堆肥等。其中,能够促使重金属产生稳定效应的材料是矿物材料和有机材料,在对这些有机质进行应用的过程中,能够有效还原土壤中的Cr6+,同时生成Cr3+,导致毒性在土壤中有效降低,并促使重金属向硫化物转变并沉积。在控制和修复重金属土壤的过程中,含铁矿物、磷酸盐以及沸石等也具有不容忽视的重要作用,这些材料同时还具有易获得的特点,在对其进行应用的过程中,只需要花费较低的成本即可。而在应用环境材料治理重金属土壤的过程中,高分子保水材料是一种新的材料内容,其能够有效固化重金属,降低重金属对植物的污染程度,同时还会减少植物对重金属的吸收率。

结束语

综上所述,环境材料是环境学和材料学相结合的产物,从我国农业长期发展的角度来看,现阶段我国必须科学应用环境材料加大农业生产和环境治理力度,在将环境材料功能充分发挥出来的基础上,为我国实现长期可持续发展奠定良好的基础。

参考文献:

[1]彭丽成,黄占斌,石宇等.环境材料对Pb、Cd污染土壤玉米生长及土壤改良效果的影响[J].中国生态农业学报,2014,19(6):1386-1392.