常见的重金属污染范文

时间:2023-12-18 17:40:35

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常见的重金属污染

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一、土壤重金属污染及其来源

土壤重金傥廴炯次人类在生产生活等社会活动中使得重金属进入土壤的行为,使得土壤中的重金属含量超标,进而导致危害生态环境。一般土壤重金属污染中重金属的种类主要有砷、锰、铬、铜、镉等,通常为多种重金属的复合污染情况。一旦土壤出现了重金属污染情况则会严重影响农作物的生长与收获,导致农作物产量减少、质量下降,严重者会危害人类健康。另外,土壤重金属还会对大气环境、水资源造成污染,影响范围十分广泛。因此,土壤重金属污染已经成为了世界各国重视的重大环保课题。

土壤重金属的来源包括以下几个方面:第一,在矿产开发过程中和冶炼过程中,由于矿区没有安设完善的环保治理装置,大量冶炼矿产废物直接抛弃户外,从而导致土壤出现重金属污染;第二,化肥农药的过度使用导致土壤出现重金属污染,重金属含量较多的磷肥、农药会导致土壤胶质结构改变,营养成分降低;第三,农作物肥料添加剂中含有大量的铜、锌,金属元素会伴随着肥料一同进入土壤,从而导致土壤出现重金属污染。

二、土壤重金属污染的修复技术

(一)生物修复技术

常见的生物修复技术有植物修复技术、动物修复技术等。植物修复技术主要是针对土壤重金属污染进行植物降解处理、植物挥发处理等,不同的处理方式拥有不同的处理机制。其中,植物降解主要是让重金属进入植物内部,通过植物生长机体演化过程转变重金属离子形态,从而降低其危害性。植物根系钝化是植物根系中的有机酸、多肽等物质与重金属离子融合,从而缓解重金属的移动性,降低重金属通过地下水或空气对土壤造成进一步污染的分析。并且,植物中富有的金属硫蛋白含有半胱氦酸,其能够与重金属结合形成无毒的络合物质,以改变重金属的离子形态。动物修复技术即为利用土壤动物经过吸收、分解等形式来转变土壤理化性质,丰富土壤肥力,使得植物与微生物在土壤中的生长,进而产生修复土壤重金属污染的作用。动物修复技术通常都是将土壤动物包括线虫、虹蝴饲养在受到重金属污染的土壤当中。

(二)化学修复技术

常见的化学修复技术有电力修复技术、土壤淋洗技术等。电力修复技术,其原理即为在土壤中插入电极,给土壤通电,从而使得土壤中存在的重金属物质能够在电力的作用下形成氧化还原反应,并且在迁移的作用下达到电极的阴极,进而实现去除土壤污染物的目的。电动修复技术在去除土壤重金属污染的过程中拥有能源消耗低、后续处理便捷、不会导致二次污染等优势,但是该技术仅仅适合在面积较小的土壤污染区域中应用,对于大面积的被污染土壤在技术可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技术就是通过使用淋洗药剂来去除土壤中的重金属物质。此技术适用于大面积、污染程度严重的土壤,特别是在土质为轻质土与砂质土的土壤处理中效果更优。

(三)物理修复技术

常见的物理修复技术有改土技术、玻璃化技术等。改土技术包括客土、深耕翻土等方式。通常来说,土壤重金属污染一般都附着在土壤表层,而客土法则是将大量干净无污染的土壤与被污染的土壤相混合,以尽量降低土壤污染物的浓度,并且减少重金属污染物与土壤植物根系的直接接触,从而实现降低土壤重金属对植物的损伤。深耕翻土法则是将土壤进行深耕翻覆,让位于土壤表面的重金属能够在土壤中扩散,从而综合降低土壤中重金属的整体浓度。虽然改土技术是一种有效的土壤重金属污染修复技术,但是在实施过程中需要投入较大的人力物力,经济效益不佳,无法从本质上去除重金属,是一种非理想的修复技术。玻璃化技术,即为把重金属污染的土壤放置在高温下进行玻璃化处理,在完成处理温度下降冷却后变成坚硬的玻璃体物质,土壤中的重金属完成固定处理,将其从土壤中清除即可。经过玻璃化处理技术后,土壤中的重金属物质将会始终处于稳定状态,重金属将会被永久固定。

三、结语

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实验部分

1仪器及分析方法

分析仪器分别为:PE-AAnalyst原子吸收分光光度计,砷化氢发生装置。砷采用二乙氨基二硫代甲酸银光度法,镍、铜、铅、镉采用原子吸收分光光度法。

2数据处理与质量控制

数据统计分析采用均值型污染指数法,评价标准采用清洁对照点监测值进行评价。质量控制是保证监测结果准确可靠的必要措施。在监测过程中,根据质控程序对所用仪器参数进行校准。对实验室分析采用带国家标准样品和加标回收措施进行准确度控制。结果表明,曲线斜率b、截距a和相关系数r均在规定的范围内,标准样品和加标回收率实验均符合要求。

结果与分析

1蔬菜基地环境空气中重金属污染特征

按照环境空气综合污染指数法,对环境空气中重金属污染分级(分级依据为国家环境监测总站环境质量报告书编写技术规定)。即:P<4轻污染;4<P<6中污染;6<P<8重污染;P>8严重污染。环境空气质量分级见表1。环境空气中重金属污染区域特征为:西湾、东湾、下四分、中盘一带远郊区(蔬菜种植区)为轻污染区;白家嘴一带近郊区为中污染区;高崖子近城区为重污染区。环境空气中重金属监测指标污染特征主要以Ni、Cu污染为主,Cd、Pb污染为辅,并且Ni、Cu污染为重污染,Cd为中污染,Pb为轻度污染,As无污染。

2蔬菜基地土壤中重金属污染特征

依据中国文化书院《环境影响评价》中关于土壤环境质量评价方法中的土壤分级方法,由于土壤本身尚无分级标准,所以土壤的分级一般都按综合污染指数而定。P<1定为未受污染,P>1为已污染,P值越大,污染越严重。根据这一分级规则,由表2可见,新华、东湾、西湾一带的土壤未受重金属污染,土壤环境质量较好;其余测点均为轻度污染。土壤重金属污染特征表现为以Cd污染为主,其次为Ni,两项指标均为轻度污染,其它三项指标无污染,但Cu却处于将要污染的临界值。由此可见,金昌市土壤中重金属污染表现出很强的地域特征,即以冶炼厂为座标,沿东南方向,从高崖子至西湾、东湾,污染程度依次减轻。

3蔬菜中重金属污染特征

由于蔬菜中无重金属评价标准和分级标准,故本次评价是参照土壤的分级方法,采用对照点新华测点监测值作为评价标准的,其污染特征具有一定的区域性。根据土壤的分级规则,城郊蔬菜种植区西湾与东湾所采集的四种最常见蔬菜中,重金属含量相对新华而言均属轻度污染,且污染水平基本相当,其中西红柿相对而言污染偏高,辣椒与豆角偏低。蔬菜的区域污染特征为:离市区较近的西湾蔬菜中重金属污染重于离市区较远的东湾,即离市区越近,重金属污染越重。蔬菜中各项重金属指标的污染特征为:各项指标中重金属污染特征不十分显著,表现为As污染略高于其它指标,Cd污染略低于其它指标,其余指标污染水平相当。

污染原因分析

1环境空气

从环境空气中重金属污染特征分析,可清楚地看到,环境空气中重金属污染地域特征很明显是以冶炼厂为中心,向东南、西北两个方向展开,并且呈逐渐减弱之势,由此也说明造成环境空气中重金属污染的原因,主要是冶炼烟气中排放的大量金属粉尘。其次气象因素也是很重要的原因之一,这两个方向区域的环境空气中重金属污染严重,是因为金昌市夏季的主导风向为西北风与东南风,因此,导致这部分区域环境空气中重金属污染加重。

2土壤

根据土壤中重金属污染特征,再加上这一带灌溉用水为金川峡水库地表水,而金昌市地表水中重金属指标均达到《地表水环境质量标准》GB3838-2002中二级标准,不会对土壤造成污染,由此可以得出造成高崖子一带土壤中重金属污染的主要原因是金川公司冶炼烟气所致。

3蔬菜

根据蔬菜中重金属污染特征,各区域蔬菜中重金属监测结果同清洁对照点相比,相差不是很大,但还是表现出了地域特点,即离冶炼厂越近,蔬菜中重金属污染越重,可以说造成蔬菜中重金属污染的原因是由冶炼烟气造成的。

结语

通过对金昌市蔬菜基地环境空气、土壤、蔬菜中重金属污染特征研究,得出蔬菜基地环境空气已不同程度受到重金属的污染,且表现为离城区越近重金属污染程度越重;而土壤、蔬菜未受重金属污染,但仍表现出很明显的污染地域特征,即离市区较近区域土壤及蔬菜中重金属含量高于离市区较远的区域。表明金川公司冶炼烟气对金昌市蔬菜基地环境质量造成了不同程度的影响,应引起各方面的关注。

防治措施

1制定污染防治规划

金昌市有关部门应结合市区环境空气中重金属污染现状,划定重金属污染规划区,制定规划区重金属污染防治规划,确定目标,逐年实施,控制污染。

2形成各部门齐抓共管机制

污染防治工作涉及部门广泛,如环保、城建、林业、水利等部门,应建立起由政府对规划区环境空气质量负责,环保部门统一组织协调、监督管理,各部门通力合作,齐抓共管的管理运行机制。

3建立制度,规范管理

环境空气中重金属污染防治工作,技术难度大,没有成熟的管理经验可以借鉴。因此,要建立切实可行的管理制度,使污染防治工作有章可循,有法可依,逐步走上法制化轨道。

4强化源头管理,推行清洁生产

金昌市的环境污染与生产工艺技术落后、管理不善密切相关。冶炼过程的采掘率和金属回收率较低,这样,既浪费了资源,又污染了环境。因此,要依靠科技进步,积极探索研究冶炼烟气中重金属回收利用的新途径,推行清洁生产工艺,以减少污染物排放。

5加强“菜篮子”产品产地环境管理

在所划定的“菜篮子”产地设置必要的防治污染的隔离带或缓冲区,在其周边要严格控制工业污染源的排放,对已经投产的有污染且不达标的建设项目,必须严格监管,依法停产治理,对逾期不能达标的企业,建议政府对其关闭。加强对“菜篮子”产品产地的环境监督管理力度,及时调查处理“菜篮子”产地环境污染事故与纠纷,并对“菜篮子”产品产地环境质量实施动态监测与评价,为政府选择划定“菜篮子”产品产地提供依据。

6充分发挥环境监测的技术监督作用

环境监测要充分发挥其技术监督、技术支持、技术服务的作用,根据国家和省、市环保部门的实际需求,进一步补充完善环境监测技术路线,组织制定“菜篮子”产品产地专项环境监测规划或方案,开展对“菜篮子”产品产地大气、水质、土壤等环境要素的监测,为市政府决策并加强污染防治提供科学依据。

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关键词:重金属土壤污染治理途径

现阶段我们国家的资源能源短缺,如何高效合理的运用这些资源,是我们面临的重要问题。现代社会工农业发展及其迅速,重金属对土壤的污染越来越严重,如何合理利用有限的土地资源,在原本土地资源匮乏的状态下又增加了一大难题。土壤中重金属含量过高,对动植物的生长会产生极大的影响,而且对人类的身体健康也会产生威胁。如何对重金属污染的土壤防护治理,我们对其进行了研究。

一、重金属引起土壤污染的综合情况

重金属引起的土壤污染说的是在外界重金属的影响下,土壤中大部分原有的成分逐渐消失,而重金属所占的比例不断增加,影响了土壤的正常使用并且给影响了正常的生态平衡。使土壤污染的重金属的种类繁多,对土壤污染比较主要的几个金属是Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Ni等,这类金属的密度都比较大。

重金属对土壤的破坏是从多个方面来衡量的。当然土壤中所含的重金属含量越高那么对土壤的污染就越严重。但是也与土壤中重金属存在形式和重金属在土壤中占有的比例也是分不开的。重金属在土壤中主要的存在形态有三种:水溶态、交换态和残存态。其中水溶态和交换态的生存活性比较强,毒性比较大。而残存态的重金属相对来说活性毒性就小很多了。当重金属在离子交换态的状态下的话,那么它的活动毒性是最强的,易被土壤中的植物吸收。或者与其他物质发生反应产生新的存在状态。

二、重金属对土壤污染的危害分析

(一)植物方面的危害

土壤的重金属污染对植物的危害是非常大的。对其危害主要体现在植物根和叶的变化。被重金属污染的土壤使植物在营养成分的吸收上不能得到保证。植物不能从土壤中吸收营养反而吸收了重金属后,与植物体内的某种物质发生反应产生有害的物质。这样就会导致植物不能正常的生长。也有可能导致植物的一部分发生坏死。如果污染严重植物吸收不到养分,那么就会使植物停止生长直至死亡。

(二)生物方面的危害

土壤对生物方面的影响也很大。它是许多微小生物和动植物生活的家园。土壤中存在着多种微小生物,微生物的多样性使土壤保持一个良好的状态。如果土壤受到重金属污染,土壤中生物所需的影响成分大大减少,在土壤中生存的微生物和小动物们的生命也会受到威胁。这样对土壤的状态也会产生严重的影响。

(三)土壤酶方面的危害

土壤酶是一种生物催化剂,其能够综合反映出土壤的肥力及活性状况。由于土壤的物理、化学性质及生物活性会显著的影响到土壤酶的活性,因此土壤环境一旦遭受污染,就会严重影响到土壤酶的活性。例如重金属元素Hg能够较为敏感的抑制土壤中脲酶,因此一旦土壤中的Hg超标,则土壤中所包含的脲酶也会显著的降低。

(四)人身健康方面的危害

土壤中重金属的超标对生物的影响非常大,对我们人的身体方面的危害那就更不用说了。如果吸收了过多的土壤中的重金属,身体所承担的后果都是难以人们承受的。大量的Cd元素会使人体的器官产生病变,对骨质生长产生极大的影响;吸收过量的Pb元素,会使人体的免疫机制不工作,容易生病:吸收过量的Ni元素可以使人们的鼻子和肺部感到不适,严重的还会导致鼻癌和肺癌。土壤中重金属超标严重的影响着人们的身体健康,对于土壤重金属污染方面我们要高度重视起来。

三、对于土壤重金属污染的防治修复措施分析

(一)物理修复

主要使用的物理修复技术有三种,分别是电动修复、电热修复和土壤淋洗。电动修复对土壤环境要求比较高,就是给土壤通电像电池一样,让土壤中的重金属离子做定向的移动,把含量超出标准的离子进行处理。但是不能大规模的处理。电热修复就是给土壤进行加热,使重金属离子在达到一定温度的情况下从土壤中分离。但是该种修复技术对土壤会产生极大的危害。土壤淋洗修复技术指的是向土壤中加入淋洗液,让重金属在淋洗液的作用下转换成液态的形式,然后对液态的重金属进行回收,对其进行相应的处理。这种方法发现的比较早,技术方面相对于电动修复和电热修复来说比较成熟,运用的比较多。

(二)化学固定修复

化学固定修复的方法就是在被重金属污染严重的土壤中加入一些能与重金属产生反应的一些有机元素,让重金属离子与之产生物理化学反应,改变其原有的活性,使其沉淀、发生氧化等。这样就会降低重金属土壤对动植物和微生物的危害。因为突土壤中超标的重金属元素是不相同的,所以也要根据重金属元素的性质再向土壤中添加物质。虽然这种修复方法在操作上面比较简单,但是对土壤中的重金属元素不能彻底处理。只是改变了其原有的性质,并没有从土壤中清除,所以也有可能再一次的污染土壤。

(三)植物修复

还有一种修复技术是植物修复。在被重金属污染的土壤中种植植物。有一些种类的植物可以把土壤中重金属物质吸收到体内,清除土壤中的重金属元素。这种修复技术运用的比较广泛,因为不用投入太多的成本,只需种植超富集植物就可以了。而且对生态环境还不会造成影响。因为这类植物可以免疫重金属的危害,吸收到体内后可以适应重金属元素的存在。也不会影响该类植物的生长。该类比较常见的植物有香草、芥菜等。而且在不断的研究中也发现了许多植物中都有这个特性,对重金属污染土壤的改善也有了很大的帮助。

四、结语

城市化进程的加快及工业生产等导致土壤中重金属污染现象十分严重,严重制约了土壤的高效利用。由于重金属元素的种类较多,在选用防治措施的时候,一定要因地制宜,结合土壤中重金属污染的具体情况,合理选用治理修复技术,最大程度的降低其危害,同时降低对周边环境的二次污染,确保土壤的肥性,促進农业的快速发展提供良好的土壤基础。

参考文献:

[1]曾跃春,刘永林.探析土壤重金属污染的修复技术与治理途径[J].工程技术:全文版,2016,(12). 

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关键词 土壤;蔬菜;重金属污染;评价;浙江杭州

中图分类号 X53;X56 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)20-0247-02

蔬菜是人们生活中不可缺少的副食品,为人体提供所必需的多种维生素和矿物质,城镇化速度的加快及工业的迅速发展,使得环境污染问题日益加重,致使蔬菜中重金属和农药残留含量急剧增加,给人类健康造成了严重伤害。重金属积累特点及其对环境的污染是目前蔬菜重金属研究的重点。城市及其郊区是重金属污染的重要区域,了解和掌握土壤和蔬菜重金属的污染现状,对指导当前和以后蔬菜无公害化生产和环境保护等方面具有重要指导意义。

1 杭州市土壤重金属污染现状

谢正苗等[1]调查杭州市4 个蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu的含量,结果发现蔬菜基地土壤中重金属的含量虽然未超过国家土壤重金属环境质量标准,符合无公害蔬菜的发展要求,但已超过其自然背景值。4个调查区中拱墅区土壤中重金属含量大于其他3个区;江干区蔬菜基地土壤—蔬菜中重金属的空间变异很大。老城区近50%的土壤属于Ⅲ类以上,几乎无Ⅰ类土壤,有些特色产品的种植土壤甚至存在一定的环境风险[2]。城市土壤中的磁性物质对重金属有显著的富集作用,杭州市土壤的磁性物质含量分别是0.20%~2.75%(平均值0.75%),磁性物质对重金属的富集系数大小为Fe>Cr>Cu>Mn>Pb>Zn[3]。

郭军玲等[4]研究发现杭州市蒋村土壤已受到Zn 的明显污染,污染等级为轻污染,乔司和下沙土壤重金属为高度累积,七堡和蒋村土壤重金属达到严重累积程度。李 仪等[5]研究发现杭州市区表土Pb、Cd和Hg含量随离城市距离增加而下降,土壤中重金属Pb、Cd和Hg的积累主要与大气沉降有关;同一区块中茶园表土重金属Cu和Zn含量明显高于附近林地土壤,施肥等农业措施对茶园土壤Cu和Zn的积累有较大的影响。

2 杭州市蔬菜重金属污染情况

杭州市野外常见野生蔬菜铅的超标率达87.5%,镉的超标率为12.5%,铜和锌无超标现象[6]。小青菜和小白菜中Pb超标,但Zn、Cu未超标,其富集系数顺序为Zn>Pb>Cu,且小青菜更易受重金属污染,其重金属含量均大于小白菜[1]。

宋明义等研究发现,根茎类蔬菜中Cd、Pb常超标,叶菜类蔬菜中除Cd、Pb常超标外,Hg也常超标,豆类和茄果类情况相对较好,未发现超标现象。其中,半山附近蔬菜中Cd、Zn含量接近国家食品卫生规定的标准限值,蔬菜和水稻中以Pb超标情况较严重;江干区蔬菜基地的蔬菜重金属污染也较为普遍,不同蔬菜品种中均有重金属超标现象[2]。王玉洁等[3]研究发现蔬菜的可食部位和非可食部位Pb含量均出现严重超标现象,样本超标率达100%;但是4种蔬菜可食部位含Cu量和含Zn量均未出现超标现象,部分蔬菜根系含Cu量和含Zn量却出现超标现象。

3 蔬菜重金属的吸收与富集规律

3.1 不同区域的差异性

北方地区蔬菜重金属污染相对南方地区轻,南方地区污染形势最为严峻的为Cd,这可能是由于南方土壤pH值低、有机质含量等决定的重金属存在形态、活性有关。由于土壤中Cd的化学活性最强,全国范围内Cd污染最为严重[7]。

重庆市小白菜中的As质量比在南岸区菜市场中可达0.068 mg/kg,但在渝中区只有0.012 mg/kg,二者相差5.7倍;渝中区菜市场藕中Hg质量比为0.189 1 mg/kg,但在北碚区菜市场中只有0.056 7 mg/kg,二者相差3.34倍[8]。

3.2 不同种类的差异性

基因型差异使得同一种蔬菜对重金属元素的吸收、累积特点各不相同。此外,土壤粘粒含量、有机质含量、pH值等土壤环境条件都会导致蔬菜中重金属含量差异[9]。

重金属污染以镉和铅为主,根茎类和瓜果类较为突出;镉污染最严重,排序为:根茎类、瓜果类、豆类、叶菜类;芋头和葱中镉污染均超标,最大超标倍数分别达到1.9倍和5.1倍[10]。叶菜类蔬菜中锌、铜、铅平均含量均高于瓜豆类蔬菜,只有镉的平均含量低于瓜豆类蔬菜[11]。不同种类和类型的蔬菜对重金属的富集能力不同,Zn:叶菜类>瓜果类>根茎类;As:叶菜类>根茎类>瓜果类;Hg:根茎类>瓜果类>叶菜类[8]。

3.3 同种蔬菜对不同重金属的吸收和富集差异性

蔬菜对Cu、Zn、Pb的相对富集能力基本一致,其富集系数顺序为Pb>Cu>Zn[3]。同一种蔬菜吸收不同重金属的能力不同,富集元素的规律是Cd>Zn、Cu>Pb、Hg、As、Cr。也有发现当Zn、Cd、Cu混施时,Cd的存在促进了大豆叶片中Zn的积累,而Cu的存在则使Zn和Cd的浓度降低[12]。

3.4 不同部位的差异性

重金属在植株体内各部位的分布状况不同。一般在进入器官积累多。菠菜Cd的积累量为叶片、根>茎,而Cd和Cu的积累量依次为叶片>根>茎杆,Pb的积累量则依次为根>茎>叶片;青菜叶片中的Cr、Cd、Pb、Cu等的含量均高于茎[12]。铜和锌含量地下部要比地上部高,蒲公英地上部的铜和镉含量明显高于地下部,地上部分别是地下部的2.80倍和1.92倍;野三七地上部的铅含量也比地下部高,是地下部的1.21倍;水芹地上部的镉含量也高于地下部,是后者的1.53倍[6]。

4 评价方法

对重金属污染评价方法有很多,主要以指数法最多,其中指数法分单项因子污染指数法和综合污染指数法。

某样点蔬菜的污染程度单项污染指数Pi是根据蔬菜中污染物含量与相应评价标准进行计算,其计算式为Pi=Ci/Si。式中,Ci表示污染物实测值;Si表示污染物评价标准。Pi1 为污染。

综合污染指数法主要考察高浓度污染物对环境质量的影响,可以全面反映各污染物对土壤的不同作用。目前,内梅罗综合污染指数法在国内应用较为普遍。

5 参考文献

[1] 谢正苗,李静,徐建明,等.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中Pb、Zn和Cu含量的环境质量评价[J].环境科学,2006,27(4):742-747.

[2] 宋明义,刘军保,周涛发,等.杭州城市土壤重金属的化学形态及环境效应[J].生态环境,2008,17(2):666-670.

[3] 王玉洁,朱维琴,金俊,等.杭州市农田蔬菜中Cu、Zn和Pb污染评价及富集特性研究[J].杭州师范大学学报:自然科学版,2010,9(1):65-70.

[4] 郭军玲,张春梅,卢升高.城市污染土壤中磁性物质对重金属的富集作用[J].土壤通报,2009,40(6):1421-1425.

[5] 李仪,章明奎.杭州西郊茶园土壤重金属的积累特点与来源分析[J].广东微量元素科学,2010,17(2):18-25.

[6] 杨晓秋,丁枫华,孔文杰,等.几种野生蔬菜重金属积累状况的调查研究[J].广东微量元素科学,2005,12(7):12-16.

[7] 刘景红,陈玉成.中国主要城市蔬菜重金属污染格局的初步分析[J].微量元素与健康研究,2004(5):42-44.

[8] 张宇燕,陈宏.重庆市市售蔬菜中锌、砷、汞的污染现状评价[J].三峡环境与生态,2012(1):47-51.

[9] 郑小林,唐纯良,许瑞明,等.湛江市郊区蔬菜的重金属含量检测与评价[J].农业环境与发展,2004(2):34.

[10] 唐书源,张鹏程,赵治书,等.重庆蔬菜的安全质量研究[J].云南地理环境研究,2003,15(4):66-71.

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关键词:重金属 土壤 修复清洗剂

中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)12(a)-0-01

1 土壤中重金属的来源及其危害

1.1 土壤中重金属的主要来源分析

土壤当中的重金属元素并非是与生俱来的,一般都是由于外因(主要都是人类活动)导致重金属元素进入到土壤当中,因为重金属本身很难被降解,所以其会始终存在于土壤当中。污染土壤的重金属主要包括以下元素:Hg(汞)、Cd(镉)、Cr(铬)、Pb(铅)、As(类金属砷),这些都是生物毒性较为显著的元素,除此之外还包括一些毒性一般的Cu(铜)、Ni(镍)、Zn(锌)等元素。上述重金属元素基本都来自于农药、污泥、废水以及大气沉降等。例如,Hg主要来源于含汞的废水;Cd、Pb则主要来源于冶炼排放和汽车尾气;As大部分都来自于除草剂、杀菌剂和杀虫剂等化学药剂。

1.2 重金属土壤的危害

由于土壤中的重金属大部分都与人类活动有关,而近些年来,国家在大搞建设和大力发展经济的同时,使得土壤中的重金属污染日益加重。因为重金属在土壤当中较难迁移,具有残留时间久、毒性大、隐蔽性强等特点,而且还会经一些作物吸收后进入人类的食物链当中,也有可能借助一些迁移方式进入大气和水中,使人类的健康受到威胁。为此,国内外都非常重视重金属土壤及河流的治理,也将之作为重点课题来进行研究。通常情况下,重金属的生物毒性不但与量有关,而且还与形态分布有关。因不同的形态会产生出不同的环境效应,这会对重金属的毒性、循环规律以及迁移等造成直接影响。大部分重金属都属于过渡性元素,这种元素最为典型的特点之一是原子具有独特的电子层结构,从而使得重金属在土壤当中的化学行为也相应地具有了一系列的特点。大部分重金属元素都能够在一定幅度内发生氧化还原反应,这是因为重金属元素都具有可变价态。由于不同的重金属元素具有的可变价态均不相同,从而使得毒性和活性也都不相同。重金属元素非常容易在土壤当中发生水解反应,进而生成氢氧化物,同时还能够与土壤当中的某些无机酸发生反应,生成硫化物、磷酸盐和碳酸盐等化合物。因为这些化合物本身的溶度积都比较小,故此会使重金属累积在土壤当中,不容易发生迁移。虽然重金属的污染范围不会扩大,但却会导致污染区域范围内的污染周期变长,致使危害程度增大。

土壤重金属污染会对自然生态环境造成以下危害:其一,受重金属污染的土壤由于直接暴露在环境当中,其中的重金属元素会通过土壤颗粒直接或间接地被人吸收,从而威胁人体健康;其二,在雨水的作用下,土壤当中的重金属元素会逐渐向下渗透,这样一来便有可能使地下水系受到污染;其三,外界环境条件发生变化时,会使土壤中的重金属活性和生物可用性提高,致使重金属容易被土壤上的植被吸收从而进入人类的食物链对人体产生毒害

作用。

2 重金属污染土壤修复清洗剂的研究与应用

2.1 无机溶液

这是一种较为常用的重金属污染土壤清洗剂,其主要通过溶解作用或络合作用来增强土壤当中重金属元素的溶解性。常见的无机溶液有水、无机盐、无机碱以及无机酸等等。这是人们最早使用的一类土壤重金属清洗剂。在诸多无机溶液中水最容易获得的一种,但是水对土壤中重金属的清洗效果却比较有限,为了提高水的清洗效果,一些专家学者利用粒径分离,用水清洗的方法将铅含量为1700 mg・kg-1的土壤清洗至铅含量≤150 mg・kg-1,这一研究极大程度地提高水的清洗效果;还有一些专家经试验研究后发现,利用9.4%的H3PO4清洗被类金属砷污染的土壤,通过6 h的清洗,土壤当中类金属砷的去除率可达到99.9%。

2.2 复合清洗剂

前文中提到重金属元素的种类较多,为此,土壤当中有可能同时存在多种重金属元素,如果仅仅采用针对某一种污染物的清洗剂可能无法达到彻底去除的目的。而此时便需要联合使用或者依次使用清洗剂来对土壤进行清洗,这有助于提高污染物的去除效果。复合清洗剂是目前土壤重金属清洗技术研究的一个主要方向,业内的一些专家学者提出采用HC1+CaC12复合淋洗剂来去除含有镉和铅的土壤,通过试验发现,经复合淋洗剂淋洗后的土壤中污染沉积物的浸出毒性检测符合有关标准的规定要求;还有一些学者提出了采用ETDA和SDS加强型清洗剂对含铅和MDF的复合污染土壤进行修复,经研究后发现,使用EDTA后再依次使用SDS可以使该土壤中的铅去除率达到最高,而颠倒使用顺序则可以使MDF的去除率达到最佳。这一研究充分证明了当土壤当中存在多种不同重金属元素时可以通过复合清洗剂进行去除修复,并且清洗剂使用先后顺序的不同去除效果也是不同的。

3 结语

综上所述,通过对土壤当中重金属元素的危害分析,使我们清楚地认识到重金属元素的危害性,为了保护我们懒以生存的土地和人类的健康,有必要加大对重金属污染土壤清洗剂的研究,并将一些切实可行、效果较好的清洗剂应用到土壤重金属污染较为严重的地区,以此来降低和消除重金属造成的危害,这对于人类社会的发展具有重要的现实意义。

参考文献

[1] 赵广孺.海南岛东西部砖红壤重金属元素地球化学特征研究[D].广州:中山大学.2009.

[2] 陈莉,陈红路,吴小寅,等.重金属污染土壤的生态治理与示范[J].中小企业管理与科技,2011(34).

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关键词:电厂 重金属 危害与防治

我国过去粗放型经济增长方式虽然带来了国民经济的飞速发展,但却付出了能源浪费和环境污染的惨重代价。尤其是作为能源消耗大户的燃煤电厂,其给环境带来的污染更是叫人触目惊心。

一、电厂重金属污染危害

火电厂的重金属污染大部分是来自于煤的燃烧,在这个过程中,会有很多种重金属元素通过“三废”等介质对周边的土壤环境进行污染。[1]经科学家研究发现,一些燃煤电厂的周围土壤Hg严重超标,而砷含量却低于国家标准。不仅电厂周围的土壤中富集了大量的重金属,而且含量还在逐年增加。由于这些重金属元素的化学结构相对稳定,使它们很难在土壤中实现自然分解与消散,因此具有长期的隐伏性。

在这种情况下,一些重金属元素会随着种植在地表的植物进入人体中,导致人类癌症与其它疾病的发生。在污染严重的地方,重金属元素甚至会进入空气和地下水之中,导致二者的污染,从而造成更为严重的环境问题。

二、电厂燃煤重金属污染种类

我们通常所说的重金属,指的是每立方厘米重量在5克以上的金属,最常见的重金属包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、汞(Hg)等。这些重金属危害性极大,即使数量很少,也会造成很大的污染。[2]除此以外,燃煤中还包含有铌、钯、铯等痕量重金属元素,这些重金属元素与前面提到的有些差别,有的在燃烧时难以气化,有的却会非常容易气化并粘附在亚微米颗粒灰尘的表面上,并进入大气之中。这种亚微米颗粒难以下降,很难被微生物分解,人吸进体内之后,经沉积毒性逐渐增长,给人体健康带来极大的危害。

三、电厂重金属污染控制措施

要想对电厂重金属污染进行有效的控制,就需要从管理制度的制定、执行到生产过程都遵循严格的标准,只有这样才有可能实现。

3.1 制定相关排放标准并严格执行

国家应该对全国各大电厂进行实地的调研,并经过科学的分析之后制定出合理的重金属排放标准及违规处理意见,各地政府要针对本地区的实际情况,以国家标准为基础,出台具体的管理办法并给予严格的执行。对于那些超标排放的电厂,要发现一起处理一起,绝不能姑息,对于轻微超标的电厂可以采取限期整改的方式,而对于那些严重超标的电厂,可以让其暂时关闭,直到达到的规定标准为止,绝对不能再为了眼前的利益而付出环境污染的惨重代价。

3.2对电厂重金属污染实施严格监管

首先要严格进行环境执法。电厂要成立重金属污染防治小组,建立企业污染数据库,对相关数据信息进行随时的调整和更新。对各个生产车间加大排放超标的处罚力度,在经济实力许可的情况下购置监控设备,对各个重污染车间实施重点监控,以便能够随时得到第一手的数据;其次要规范对电厂的管理,加强对电厂各车间排污口排放水质的监管,定期开展监测,要逐步安装各种先进设备并积极同当地环保部门进行沟通,进行无缝监控。建立排放信息透明制度,定期向环保部门和社会公布监测报告。[3]

3.3加强重金属环境监管能力建设

要大力加强工厂污染监管队伍的建设。以综合防治小组为领导,负责对全厂重金属污染进行监督和控制,负责对治理资金进行专项配置、加强日常工作的监管;以对重点车间的管理为中心,对全厂环境质量监测与污染进行统一规划,切实提升电厂重金属污染防治能力。

“工欲善其事,必先利其器。”要根据本厂监管工作的实际需要,配备先进的检测设备,包括实验室、现场应急与在线监控等方面的相关设备。

3.4 对电厂生产过程进行控制

对整个电厂的生产过程进行严格的监控和管理,是控制电厂重金属污染最关键的部分。

首先要加强在燃烧前进行预处理,它包括对燃煤与动力用煤的选择,以便提升燃煤的使用效率、减轻烟气的排放,从而减轻重金属排放造成的危害。在洗选技术的选择上也要使用先进的方式,这样可以明显降低燃煤中的重金属含量。经过科学实验证明,浮选法在去除燃煤中的一氧化碳和铜、铌等7种金属时具有明显的效果,而先进的型煤技术最多可以将烟尘排放量减少60%左右;浮选法依照的是传统的物理清洗方式,是“建立在煤粉中有机物与无机物的密度及它们的有机亲和力不同的基础之上。”[4]从总体讲,重金属元素是存在无机物当中的,利用这个原理,可以在煤粉浆液里面倒入有机浮选剂来进行重金属的排出,,在这个过程中,浮选的是有机物,浮选矿渣则主要是无机矿物质,燃煤中包含的重金属元素就会有大部分包含在其中,起到净化的作用。其次是强化在燃烧过程中的控制,在现阶段,流化床燃烧技术得到了广泛的推广,它指的是“把8毫米以下的煤粒同石灰石共同放到燃烧室的床层之上,利用布置于炉底的布风板排放出高速气流,形成翻滚的流态悬浮层,此后通过流化燃烧来完成脱硫。[5]”这种方式能够有效地减少燃煤重金属的排放。另一种比较先进的技术是使用固体吸附剂,它指的是在金属蒸汽没有形成结核之前,使用活化吸附剂将重金属元素捕获,从而达到消除重金属元素的目的,这一技术的有效性已经得到了实践的证明,它实际上是一个相当复杂的化学反应过程,其优点在于不仅操作相对简单,而且也比较便宜,适合大规模推广。再次是对加强对燃煤燃烧之后的重金属元素控制,这一过程比较复杂,需要针对不同种类的重金属元素进行具体的控制,如对亚微米颗粒的控制就需要采用高效除尘器,它可以除掉绝大部分的重金属元素,但这种方式对于极小颗粒(0.1μm)―1.5μm)的清除率较低。对于痕量重金属元素,可以使用湿式FGD,另外,将NaClO3作为凝固剂加入烟气处理装置中,可以有效地削减气态银的含量。

四、结束语

加强对电厂重金属污染的控制,可以有效地对电厂的周边环境乃至整个生态圈进行保护,由于科技水平的限制,我国目前在该领域不论是理论还是科技实践方面都远远落后于西方发达国家,造成了环境污染的同时,还不能对所产生的重金属进行有效地使用,从而造成了资源的浪费。所以,加强对电厂重金属污染危害的防治和控制就具有极为重要的意义。但是我们不得不承认的是,这并不是一时一地就可以解决的难题,只有政府、科研部门与电厂开展紧密地合作,动员多方面的力量,才有可能加以实现。

参考文献:

[1]李鑫.土壤重金属污染防治法律制度研究[D].山西财经大学.2012,(02):29-31

[2]付亚宁,范秀华.马莲台电厂周围土壤重金属污染风险评价研究 [J].科学技术与工程.2010,(08):18

[3]王馨,冯启言.电厂燃煤产物中重金苏元素的环境影响评价研究[J].安徽理工大学学报(自然科学版).2013,(06):15

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艺人:好妹妹乐队

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申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 秦昊

艺人:好妹妹乐队 唱片公司:春生工作室 发行时间:2013年5月15日 专辑风格:民谣

本刊推荐:

去年,一张《春生》专辑让好妹妹乐队赢得业内业外一片赞扬声,更为难能可贵的是,这是一张内地歌手独立发行的专辑。从独立发行专辑《春生》到成立“春生工作室”并发行第二张专辑《南北》,在步履维艰的华语乐坛上白手起家,也足以证明《春生》的出色与好妹妹乐队的成功。

抛开粉丝的重度沉溺偏瘫思维,我觉得专辑《春生》堆砌出的好妹妹乐队,魅力在于复古风与文艺青年式闷骚情怀。复古风,以主唱秦昊温吞而婉转的唱腔为核心,张小厚的小清新、吉他口琴等原生乐器的编曲、唐诗宋词般意境的歌词为衬托,支撑起了整张专辑的厚度,其中《相思赋予谁》和《青城山下白素贞》就是最成功的典范;文艺青年式闷骚情怀,就是带着小忧郁去回忆过去的点滴,还敢于自嘲的那些忧郁。除了专辑中的《你飞到城市另一边》,这种魅力更多地体现在网络上与巡唱中,所以《闷骚的你》、《李伯伯》会成为又亲切又诙谐的最受欢迎曲目。

新专辑《南北》在筹划时,秦昊经常提到的一句话就是:“勇于尝试,肯定比止步不前要有趣。”这让我们充满了无限期待,然而听完后又觉得一切依旧。好妹妹还是那个好妹妹,整体延续了复古风与闷骚情怀,只是那些衬托点开始偏离文艺青年范儿,向普通青年方向发展。于是,就看见了秦昊的那句戏称:好妹妹走的是“乡村重金属”路线。

首先,编曲上脱离了不插电的质朴,旋律上追求口水化。第一主打《风从海面吹过来》中电吉他的替换,让本来自然的口哨声与海水声仿佛沾染上了城市色彩。另外两首主打歌《我到外地去看你》和《晚风》为了突显可听性,增加编曲层次化,让整张专辑有了浓重的POP气息。

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19 SHEN ZhongLan, CAI JiBao, GAO Yun, ZHU XiaoLan, SU QingDe. Chinese. J. Anal. Chem., 2005, 33(9): 1318-1320

申中兰, 蔡继宝, 高 芸, 朱晓兰, 苏庆德. 分析化学, 2005, 33(9): 1318-1320

20 LIU HongMei, LI XiaoPeng, LI WenYing, HAN HaiTao. Guangdong Agric. Sci., 2012, 39(11): 188-190

刘红梅, 黎小鹏, 李文英, 韩海涛. 广东农业科学, 2012, 39(11): 188-190

21 YAN Rui, SHAO MingYuan, SUN ChangHua, LIU XiaoLing, SONG DaQian, ZHANG HanQi, YU AiMin. Chinese J. Anal. Chem., 2014, 42(6): 897-903

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土壤中重金属污染产生的原因主要是采矿[1]、冶炼、农业等人为因素以及自然因素[2],化学和冶金行业是环境中重金属的最主要来源[3]。固化/稳定化是比较成熟的废物处置技术,经过几十年的研究,已成功应用于放射性废物、底泥、工业污泥的无害化和资源化。与其他技术相比,该技术具有处理时间短、适用范围广等优势[4]。在污染土壤的固化/稳定化研究和应用方面,国内外科学家做了大量研究,如在美国这种技术已被用于180个超级基金项目[5],我国的固化剂专利有20余项。但是针对土壤重金属污染的固化剂研究还相当匮乏,因此有必要加强针对重金属污染土壤修复的固化剂的研究。化学固定通过吸附、络合或者(共)沉淀等途径,使固化剂与土壤重金属结合而降低其移动性。在农业上,很早就开始在农田中施加石灰、有机质、磷酸盐等,这些固化剂不仅可以减少营养元素的淋失,而且可以有效降低有害元素的植物毒性,从而增加粮食产量和提高食品安全[6]。因此,选出效果较好的固化剂然后施加到重金属污染的农田,能够有效地降低土壤中重金属的活性,对提高农田蔬菜生长和保障人体健康有着良好的作用。本实验选择衡阳水口山矿区重金属污染土壤为研究对象,将6种不同的固化剂添加到土壤后,通过研究固化剂对土壤中重金属Pb、Cd、Cu、Zn的固定情况,筛选出效果较好的固化剂。1材料与方法

1.1供试材料供试土壤样品采自衡阳市常宁市松柏镇水口山矿区附近重金属严重污染的农田。该区域年平均气温在16.6~19.2℃之间,平均降水量在1400~1700mm之间。实验选用固化剂为沸石、石灰石、硅藻土、羟基磷灰石、膨润土和海泡石。试验所用试剂均为化学纯或分析纯。土样基本理化性质见表1。

1.2试验设计土壤样品采回后,自然风干,去除杂物,压碎后过2mm尼龙筛,混合均匀保存待测。准确称取50.0g处理后的土样多份,置于100mL烧杯中,分别添加沸石(化学纯)、石灰石(分析纯)、硅藻土(化学纯)、羟基磷灰石(分析纯)、膨润土(化学纯)和海泡石(化学纯)6种固化剂,均设置6个添加水平。其中沸石、硅藻土、膨润土和海泡石为矿物材料,添加量为0、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0g•kg-1,考虑到现实的用量,石灰石和羟基磷灰石两种化学试剂的添加量为0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0g•kg-1,均以0g•kg-1为对照,设置3次重复实验。加入固化剂之后,每个烧杯中加入20mL水拌匀,置于干燥通风处熟化2周后测试土壤中基本理化性质,测定重金属交换态含量和重金属总量,然后进行重金属的毒性浸出实验[7]。

1.3样品测试方法土壤pH值用酸度计(pHs-3C,上海精密科学仪器有限公司)测定,固液比值为m(固)∶V(液)=1∶2.5[8];有机质含量采用水合热重铬酸钾氧化-比色法测定[8];土壤重金属总量采用王水-高氯酸消解[9];土壤中重金属交换态含量通过Tessier连续提取法获得[10];重金属浸出量通过醋酸缓冲溶液法进行提取[7];用原子吸收分光光度计(日立Z-2000)测定样品中Pb、Cd、Cu和Zn的浓度。

1.4方法的精密度为了保证实验方法准确可靠,固化剂的每个添加量设置了3次重复。通过Excel计算各个添加浓度下3个平行的相对标准偏差,结果如表2所示。可以看出,相对标准偏差的范围为0.2%~17.4%,这说明实验方法的精密度较好。

2结果与分析

2.16种固化剂对土壤pH的影响由表3可以看出,沸石、石灰石、羟基磷灰石和膨润土的添加均对土壤pH值产生了影响,且影响程度各不相同:随着用量的增加,土壤pH值均逐渐升高;当施加量达到最高用量(16.0g•kg-1或8.0g•kg-1)时,土壤pH值增到最大,分别为5.05、6.25、4.17、4.15。从表中可以看出,6种固化剂添加后对土壤pH影响最大的是石灰石,其次是沸石。

2.26种固化剂对土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的固化效果研究不同固化剂添加量下土壤中交换态重金属含量与浸出液重金属含量的算数平均值,比较各个固化剂随着添加量增加时对土壤中重金属固化能力的变化情况。

2.2.1对土壤中Pb的固化效果6种固化剂都能够降低土壤中的交换态Pb含量以及Pb的浸出量(图1)。沸石、石灰石和羟基磷灰石对土壤中交换态Pb有显著降低的效果(图1-a,1-b)。随着固化剂用量的增加,土壤交换态Pb含量逐渐降低;当这3种固化剂达到最高用量(16.0g•kg-1或8.0g•kg-1)时,土壤交换态Pb的含量分别减少48.7%、41.0%和41.0%。沸石、石灰石和羟基磷灰石也同时显著降低了土壤中Pb的浸出量(图1-c,1-d)。随着固化剂用量的增加,土壤中Pb的浸出量逐渐降低,当这3种固化剂达到最高用量时,土壤中Pb的浸出量分别减少了37.1%、33.1%和33.3%。土壤中重金属的活性往往取决于交换态的含量。通过比较发现,在这6种固化剂中,沸石能够显著降低土壤中交换态Pb的含量,抑制了土壤中Pb的活性。不仅如此,沸石还能有效减少土壤中Pb的毒性浸出量(图1-c),而浸出量少说明土壤中只有少量Pb随着地表径流被带走,对环境的危害变小。所以,沸石对Pb的固化效果最好。

2.2.2对土壤中Cd的固化效果6种固化剂均降低了土壤中交换态Cd的含量及Cd的浸出量(图2),对Cd有着不同程度的固化效果。实验表明,沸石、石灰石、羟基磷灰石和硅藻土均能有效地降低土壤中交换态Cd的含量(图2-a,2-b)。沸石、石灰石和羟基磷灰石在用量为16.0g•kg-1或8.0g•kg-1,硅藻土在用量为4.0g•kg-1时,土壤中交换态Cd含量分别减少56.2%、98.4%、64.5%和53.1%。沸石、石灰石、羟基磷灰石和硅藻土同样能够有效降低土壤中Cd的浸出量(图2-c,2-d)。随着固化剂用量增加,效果越明显,在其最高用量(16.0g•kg-1或8.0g•kg-1)时,Cd的浸出量分别减少30.1%、27.4%、39.8%和22.6%。比较这4种固化剂可以得出,石灰石能够大量降低土壤中交换态Cd的含量,而且对于土壤中Cd浸出的抑制作用仅次于羟基磷灰石,所以石灰石对Cd有着良好的固化效果。羟基磷灰石虽然对交换态Cd的固定效果不如石灰石,但是抑制Cd浸出的能力强于石灰石,对Cd也有良好的固化效果。所以,石灰石和羟基磷灰石对土壤中Cd的固化效果较好。

2.2.3对土壤中Cu的固化效果6种固化剂均能减少土壤中交换态Cu的含量以及Cu的浸出量(图3),对Cu有不同程度的固化效果。沸石、膨润土和石灰石能够有效降低土壤中交换态Cu的含量(图3-a,3-b)。随着固化剂用量的增加,土壤中交换态Cu的含量逐渐降低,当3种固化剂分别达到其各自的最高用量时,土壤中交换态Cu含量分别减少了68.1%、43.5%和85.2%。沸石虽然能够大量减少土壤中交换态Cu的含量,但是它减少土壤中Cu的浸出量仅为29.2%,对于土壤中Cu浸出的抑制作用不如硅藻土和膨润土。膨润土和石灰石能够有效减少土壤中Cu的浸出量,在它们最高用量(16.0g•kg-1或8.0g•kg-1)时效果最好,减少的Cu浸出量分别为66.5%和43.4%(图3-c,3-d)。在这3种固化剂中,石灰石能大量减少交换态Cu的含量(图3-b),而膨润土则能显著减少土壤中Cu的浸出量(图3-c)。两种固化剂的合理搭配对土壤中的Cu有着良好的固化效果。2.2.4对土壤中Zn的固化效果石灰石和沸石对Zn的固化效果最明显,其他固化剂对Zn的固化效果均不如石灰石和沸石(图4)。沸石和石灰石都能减少交换态Zn的含量(图4-a,4-b)。随着这2种固化剂用量的增加,土壤中交换态Zn的含量逐渐减少,当达到它们各自最高用量时效果最佳,土壤中交换态Zn减少的量分别为18.5%和90.9%。沸石和石灰石能有效减少土壤中Zn的浸出量,其他固化剂对减少土壤中Zn的浸出量均没有明显的效果(图4-c,4-d)。随着沸石和石灰石用量的增加,土壤中Zn的浸出量越少,最多能减少土壤中Zn的浸出量分别为23.1%和67.1%。沸石和石灰石都能有效固化土壤中的Zn(图4),且石灰石对Zn的固化效果要比沸石好得多,因此在这6种固化剂中,石灰石对土壤中的Zn有最好的固化效果。

3讨论

3.1固化剂治理重金属污染土壤的机理6种固化剂的施加,均能够降低土壤中交换态Pb、Cd、Cu、Zn的含量,并抑制它们的浸出量。石灰石在固定土壤中重金属方面有良好效果,而且石灰石的添加使得土壤的pH大幅度提升。淹水土壤Cd组分的转化就是在pH的降低和升高过程中进行的[11]。石灰石的添加使土壤pH升高(表2),土壤溶液中的OH-增加,使重金属形成氢氧化物沉淀,有机质、铁锰氧化物等作为土壤吸附重金属的重要载体,与重金属结合得更加牢固,土壤中生物可以利用的重金属形态降低,从而降低了重金属污染的风险[12-13]。羟基磷灰石、海泡石、膨润土、硅藻土的添加对pH的影响并不大,但是对重金属仍然有着一定的固化效果,这可能是由于某些粘土矿物具有良好的吸附性。粘土矿物的吸附性按照引起吸附原因的不同可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附[14]。因此,可以推测当粘土矿物添加到土壤中后,可能直接物理吸附土壤中的重金属离子,也可能是粘土矿物中的阳离子与土壤中的某些重金属进行了离子交换,或发生了某些化学反应,从而降低了交换态重金属的含量,抑制了重金属的活性。各固化剂在不同用量时,重金属量的变化大小不一,可能是因为各固化剂的比表面积大小存在差异,其用量不同时对重金属的吸附能力的变化不一。石灰石和羟基磷灰石属于化学试剂,相对其他4种矿物材料,对重金属固定能力较强,随着两者用量的增加,对重金属的固化能力有着更明显的提升。

3.2固化剂改良土壤的可行性实验选取的6种固化剂均比较容易获得,而且成本不是很高,可以在野外重金属污染的土壤中进行实际运用。6种固化剂均能够降低土壤中重金属的活性,而且用量越大效果越好。沸石、膨润土、海泡石、硅藻土是天然矿物材料,大量添加并不会对土壤本身造成影响,但石灰石和羟基磷灰石是化学试剂,石灰石能有效增加土壤的pH,羟基磷灰石则能改变土壤的化学性质,大量添加可能改变土壤原有的理化性质和肥性,因此添加量不宜过高。实际运用中通常还要考虑到固化剂的用量和成本问题,应该选择便宜而且效果较好的固化剂,控制一定的施入量对污染土壤进行治理。

3.3固化剂对4种土壤重金属处理效果的比较在6种固化剂中,矿物材料沸石对于土壤中Pb的固化效果最好,其次对土壤的Cd也有着不错的固化效果,当它的用量达到16.0g•kg-1时效果最佳。常见的粘土矿物膨润土则对土壤中的Cu固化效果最好,同样当用量达到16.0g•kg-1时效果最好。海泡石和硅藻土对重金属的固定虽然也有一定作用,但是效果不如沸石或膨润土。化学试剂石灰石对Cd、Cu、Zn有较好的固化效果,当用量达到8.0g•kg-1时效果最佳;化学试剂羟基磷灰石则对Cd有着不错的固化效果,其次对Pb的固化效果也不错,当用量达到8.0g•kg-1时效果最佳,但是考虑到成本比较昂贵,所以能否实际运用还有待商榷。总之,对于某一种重金属污染较严重的土壤治理,可以选择固化此种重金属效果较好的固化剂,而对于多种重金属污染的复合污染土壤,则可以搭配不同的固化剂进行治理。此外,还应当考虑到修复之后土地的用途,如果是农田土壤,则应该尽量提高固化剂的成本从而达到最好的治理效果,如果是建筑土地,则可以尽量减少固化剂成本。

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海鲜重金属浓度超标了吗

首先需要说明的是,海产品中的重金属多数都是生物从海洋环境,通过食物链的富集吸收而来。海鲜的重金属浓度并不完全取决于水体重金属的污染程度。海水重金属浓度超标,也不代表生长于其中的海鲜体内的重金属含量就会超标。水化学条件、饵料的充足程度、食物网的结构等众多因素,都会影响到鱼虾、贝类体内的重金属累积情况。目前,我们对这方面的了解还不够充分,这也是未来海洋科学研究的方向。

说起我国四大渔场的渔业资源已经严重退化,人们首先想到的原因往往是环境污染。其实,过度捕捞才是真正的罪魁祸首,环境污染只是加重了退化。即使海洋重金属污染总体在逐年加剧,现在也没有到无“放心海鲜”可吃的地步。许多盛产海鲜的地方是在较清洁的海域,这是因为干净的水质有利于鱼虾、贝类等的生长。重金属等污染物不仅对人类具有毒害作用,对海洋生物也一样有害,因而渔民也知道在水体污染严重的地方养殖海鲜不是最佳选择。

测定贝类的重金属含量,不仅是监管海鲜食用安全的手段,也是监测海洋环境现状与趋势的工具。后者做得最好的当属美国的“贻贝观察”项目了。由美国环保署等机构牵头,在美国的东西沿海密集设置代表性的采样点,从1976年开始,每年采集贻贝、牡蛎,测定其重金属等多种污染物的浓度。数据汇总到数据库里,并且公开。

“贻贝观察”项目的大量原始数据,用户都可以通过网络免费获取,只要有台连上互联网的电脑,你就能大致了解美国各地海鲜的重金属污染历史和现状。若有兴趣,还可以自己做一番统计分析。

海鲜还能吃吗

海鲜中的重金属对于食用者存在健康风险,这话固然正确,却也等于没说。因为所有食物中都含有重金属,对食用者都存在健康风险,关键在于风险的大小。海鲜作为美食,我们绝大多数人只是偶尔食用,摄入量远不及水果、蔬菜、禽肉,更不及米面等主食。因此,尽管海鲜中的重金属浓度相对高些,但健康风险不见得就比食用其他食物高。

我们先来了解一些关于重金属的健康知识。

重金属具有累积性,一旦摄入就很难排出体外。这是我们耳熟能详的常识,其实这并不全对。在几种常见的重金属中,镉的累积性最强,生物半衰期长达4~47年,其次是进入骨骼的铅,生物半衰期27年。所谓生物半衰期,是指将人体内的重金属排出一半所需要的时间。生物半衰期越长,重金属的累积性就越强。因此,身体里的镉、骨骼里的铅,可以理解为进去了就出不来。排出血液中的铅相对容易些,生物半衰期1个月。甲基汞类似,半衰期两个月。无机砷和六价铬则很容易被排出,半衰期只有两三天。

由此可知,人体对不同重金属的累积性是很不一样的,镉和铅最强,甲基汞次之,铬和砷较弱(见表1)。

不同重金属的毒性也大不一样,因而安全剂量相差悬殊(见表2)。例如,铜、锌的安全剂量就比其他几种重金属高出成百上千倍。

由于所有食物都含重金属,吃进重金属不可避免,但只要控制住总摄入量,使其不超过安全剂量或者偶尔略略超出,就不必担心危害健康。安全剂量是多少呢?各个权威机构给出的数值不尽相同,最多相差可达10倍。那么我们该选哪个呢?其实无所谓,即使选宽松的标准也已足够安全。不同机构对安全剂量的定义和称呼也不同,例如美国毒物和疾病登记署称之为“最小风险水平”,世界卫生组织称之为“可耐受摄入量”。

知道了安全剂量,我们就能估算每周吃多少海鲜了。例如,累积性最强的镉的安全剂量是每周0.007毫克/千克体重,踩在超标线上的牡蛎(也就是生蚝)的镉含量为2毫克/千克,假设你的体重为50千克,那么你每周可吃175克牡蛎,这大概是两只大牡蛎的量――不少了。当然,考虑到你吃的其他食物中也含有镉,那就打个对折,每周吃一只牡蛎好了。

计算并不复杂,只是需要一些耐心和细心。如果你嗜海鲜如命,详加计算一番以免超标还是有必要的。但是,如果你和大多数人一样,偶尔才吃一次,那大可不必计算之后才敢开吃,因为食品安全监管部门已经做过计算了――海鲜中重金属的含量标准就是按照普通人的消费习惯计算出来的。

在我国2012年底新的国家标准《食品中污染物限量》中,规定了鱼虾、贝类、鱿鱼等海鲜中铅、镉、甲基汞、无机砷、铬的含量上限(见表3)。标准值的设定以我国的监测数据为基础,并且参考了其他国家、国际组织的标准,科学性和严格程度是与国际接轨的。因此,只要市场上的海鲜符合国家标准,就可以放心吃。

值得一提的是,相比于之前我国农业部的《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》,新的《食品中污染物限量》标准放宽了贝类的镉限量,把限定值从1毫克/千克调到了2毫克/千克。于是,曾有媒体惊呼这是标准的倒退。其实不然,这恰恰是科学的体现。牡蛎、扇贝等贝类天然地就含有较高浓度的镉,如果把标准设在1毫克/千克,很容易导致优质的贝类都变成超标产品。合理的做法是控制食用量,而不是制定过于严格的标准。

流言与选择

海鲜所含的各种重金属中,最毒的、最需要关注的当属甲基汞。甲基汞会影响神经系统的发育,所以孕妇和儿童尤其要注意。在自然界的食物链中位置越高的生物,体内积聚的甲基汞含量可能越高,因此,肉食性鱼类体内的甲基汞含量高于草食性鱼类。美国环保署的建议是,不要吃鲨鱼(包括鱼翅)、王鲭、嵴颈方头鱼这些甲基汞含量非常高的鱼;每周吃两次(共约340克)含汞较低的鱼和其他水产品,比如草食性的鱼类。鱼类、贝类等海鲜含有丰富的优质蛋白、欧米伽3脂肪酸,适量摄入有利于健康。