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關(guān)鍵詞:韓城;土壤重金屬;空間分布特征;污染評(píng)價(jià)
中圖分類號(hào):S163.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2014)04-0798-04
Situation of Heavy Metals Pollution in the Agricultural Soil of Hancheng City
HU Ming
(College of Chemistry and Life Science,Weinan Normal University / Key Laboratory for Eco-environment of Multi-River Wetlands in Shaanxi Province,Weinan 714000,Shaanxi, China)
Abstract: In order to study the soil distribution characteristics of heavy metals in Hancheng city, contents of 5 heavy mentals in surface sediments were sampled and analyzed. The single factor pollution index and comprehensive pollution index were used to evaluate the data. The results showed that the pollution of Cr, Cu were serious. Pb was in the state of light pollution and the levels of Zn, Mn were the lowest. Analyzed with the comprehensive pollution index, the heavy metal pollution of agricultural soil in Hancheng city was in the state of high pollution. With the view of spatial distribution, heavy metal pollution in the southwest area of Hancheng was the most serious, and the northwest area was the lightest. It was suggested that appropriate measures should be taken to prevent and control metal pollution in the region to avoid making harm to human health.
Key words: Hancheng city; soil heavy metal; spatial distribution characteristics; pollution assessment
農(nóng)田土壤重金屬污染狀況、污染機(jī)理及其修復(fù)直接關(guān)系到人們的身體健康與社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展,倍受各級(jí)政府的關(guān)注,是當(dāng)今土壤科學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究所面臨的重要課題。農(nóng)田土壤污染因素很多,在自然條件下土壤中重金屬含量高低受到成土母質(zhì)以及生物殘落物的影響。除此以外,在現(xiàn)代社會(huì)背景下,土壤處在自然環(huán)境的中心位置,承納著來自工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活污水、固體廢棄物、農(nóng)藥化肥、大氣降塵及其酸雨等多方面的約90%的污染物[1]。農(nóng)田土壤中重金屬含量的高低直接影響到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。全國(guó)大約有20%的糧食、34%的農(nóng)畜產(chǎn)品和56%的蔬菜因質(zhì)量安全問題危及著人們的身體健康[2]。
關(guān)中灌區(qū)在工業(yè)的影響下,河流重金屬污染相對(duì)比較嚴(yán)重,根據(jù)汪新生等[3]的研究,陜西省2007年工業(yè)重金屬,主要是重金屬鉛、鎘、六價(jià)鉻被排放到渭河流域,而關(guān)中地區(qū)農(nóng)業(yè)依賴渭河灌溉,這對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量勢(shì)必產(chǎn)生較大影響。已有學(xué)者對(duì)關(guān)中灌區(qū)土壤污染狀況開展過研究,鄭國(guó)璋[4]以背景值為指標(biāo),對(duì)于關(guān)中地區(qū)寶雞峽灌區(qū)、交口灌區(qū)、洛惠東灌區(qū)農(nóng)業(yè)土壤中Cd、As、Cr、Pb等重金屬元素的污染程度進(jìn)行研究,得出關(guān)中灌區(qū)土壤重金屬綜合累積程度從高到低依次為交口灌區(qū)、寶雞峽灌區(qū)、洛惠東灌區(qū),灌區(qū)農(nóng)田土壤重金屬Pb的累積程度普遍較高,主要是長(zhǎng)期污水灌溉所致。易秀等[5]對(duì)涇惠灌區(qū)土壤中Hg、Cd、Cr、Pb、As、Cu、Zn等7種重金屬含量的研究發(fā)現(xiàn)部分點(diǎn)位屬于中度污染。
本研究以陜西省韓城市農(nóng)田土壤為研究對(duì)象,對(duì)受到渭河灌溉以及金礦開采影響下的農(nóng)業(yè)土壤污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià),并繪制出農(nóng)田土壤中重金屬累積與空間分布狀況圖,以期為當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全及其土壤管理提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
研究對(duì)象為韓城,區(qū)域地理坐標(biāo)34°37′-35°19′N,110°17′-110°29′E,屬暖溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候。
1.2 研究方法
1.2.1 樣品采集 在研究區(qū)域內(nèi)共選取了25個(gè)采樣地塊,采樣點(diǎn)布局見圖1,每個(gè)地塊設(shè)置15個(gè)重復(fù),采集0~20 cm耕層的土壤樣并充分混合,用四分法取500 g樣品放入聚乙烯塑料袋。
1.2.2 樣品前處理 將采集的土壤樣品在室內(nèi)風(fēng)干,風(fēng)干前盡可能剔除枯枝落葉、根莖、石子、動(dòng)物殘?bào)w等雜質(zhì),待完全風(fēng)干后,用木棒碾碎過2 mm篩,將每個(gè)樣品取出100 g左右,供測(cè)定土樣有機(jī)質(zhì)和重金屬的含量用。
1.2.3 樣品分析 土壤樣品經(jīng)過濃硝酸、濃鹽酸、氫氟酸、高氯酸消解后,利用原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)定[6]。
1.2.4 評(píng)價(jià)方法 采用單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法相結(jié)合的方法,評(píng)價(jià)研究區(qū)土壤重金屬的污染程度。單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià),即以介質(zhì)中某污染物含量值與該污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之比作為污染指數(shù);通常用來評(píng)價(jià)單污染元素對(duì)土壤質(zhì)量的污染程度,單項(xiàng)污染指數(shù)愈小,說明環(huán)境介質(zhì)中受這種元素的污染程度愈輕[7],其計(jì)算公式為:
式中,Pi為i污染物的污染指數(shù);Ci為i污染物的實(shí)測(cè)值;Si為i污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。Pi≤1,表示未受污染;Pi>1表示已受污染,其值越大受污染程度越嚴(yán)重。根據(jù)式(1)計(jì)算出的污染指數(shù)可以對(duì)元素污染程度進(jìn)行分級(jí),單項(xiàng)污染指數(shù)的評(píng)價(jià)方法,其實(shí)是計(jì)算超出背景值的倍數(shù)。本研究以當(dāng)?shù)赝寥乐性乇尘爸礫8]作為污染指數(shù)的基數(shù)進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)。
綜合污染指數(shù)采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)[7],計(jì)算公式如下:
式中,Piave和Pimax分別是平均單項(xiàng)污染指數(shù)和最大單項(xiàng)污染指數(shù)。內(nèi)梅羅污染指數(shù)較多地強(qiáng)調(diào)了最大污染指數(shù)對(duì)環(huán)境的影響,易造成計(jì)算結(jié)果的失真,而采用姚志麒[9]對(duì)平均值賦予較大權(quán)系數(shù)(X/Y)的方法可解決該問題。X代表最大單項(xiàng)污染指數(shù),Y代表平均單項(xiàng)污染指數(shù),則公式(2)可寫成公式(3):
在式(3)中,P綜為內(nèi)梅羅污染指數(shù);Pi為單因子污染指數(shù);Pimax為最大單項(xiàng)污染指數(shù);n為污染項(xiàng)目數(shù)。
空間分析利用ARCGIS 9.3地理系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析模塊獲取研究區(qū)域土壤重金屬的空間分布情況。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤重金屬統(tǒng)計(jì)與對(duì)比
對(duì)所采樣品進(jìn)行一定的篩選,剔除可能因?yàn)榉治鍪д`所造成的可疑數(shù)據(jù),然后把選出的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。表1為韓城土壤中5種重金屬含量基本統(tǒng)計(jì)信息。從表1可以看出,Zn、Pb、Cr、Cu、Mn 5種元素的變異系數(shù)介于0.21~0.40之間。變異系數(shù)反映一個(gè)數(shù)據(jù)集的離散程度,其值越大表示數(shù)據(jù)離散度越高,其值越小越離散度越小。由此可見,這5種重金屬各樣點(diǎn)間具有一定的離散度,Cu的離散程度相對(duì)于其他4種重金屬元素較高。
研究區(qū)綜合污染指數(shù)的范圍為2.49~5.97,平均值為3.61。劃分等級(jí)后,研究區(qū)土壤樣點(diǎn)主要集中在重度污染,占到了總樣本數(shù)的64%,其余36%為中度污染,說明當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤重金屬污染情況較為嚴(yán)重,在農(nóng)業(yè)操作當(dāng)中應(yīng)該重視重金屬對(duì)土壤的污染。有研究表明土壤中的重金屬污染的原因主要有礦石開采、城市化建設(shè)、固體廢棄物堆積、施用化肥、污水灌溉等原因[10,11],當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤又主要依賴黃河、渭河的污水漫灌以及長(zhǎng)期施用化學(xué)肥料,這些是造成當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤重金屬污染程度較高的主要原因??傮w而言,韓城市農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染較為嚴(yán)重。
2.3 土壤重金屬污染分布情況
從圖2中Zn的分布可以看出,在研究區(qū)的西南部地區(qū)土壤Zn的富集程度較高,整個(gè)北部地區(qū)的含量較低,其他地區(qū)都處于中間水平。但從整體上來看,農(nóng)業(yè)土壤中Zn的污染水平較低,仍處于一個(gè)相對(duì)安全的范圍內(nèi)。圖3中土壤Pb的污染范圍及程度與Zn相近。
農(nóng)業(yè)土壤中Cr的分布為西南部地區(qū)污染程度較高,中部偏東污染程度相對(duì)較高,其他地區(qū)污染程度較一致(圖4)。但從表2可以看出,研究區(qū)Cr污染已經(jīng)非常嚴(yán)重,再結(jié)合Cr的空間分布情況可以得到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)土壤中Cr的污染在西部及西南部地區(qū)最為嚴(yán)重。從圖5可以看出韓城農(nóng)業(yè)土壤中Cu的污染現(xiàn)狀,其空間分布為南部地區(qū)污染最為嚴(yán)重,向東北部污染程度逐漸降低,但在中部偏東土壤中Cu含量相對(duì)較高,中部及西北部地區(qū)的Cu污染程度最低。結(jié)合表2來看,研究區(qū)農(nóng)業(yè)土壤中Cr、Cu的污染程度非常高,應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)土壤重金屬Cr和Cu的治理。
從Mn在研究區(qū)的空間分布情況(圖6)來看,土壤中Mn污染較以上幾種重金屬有所差異,除南部地區(qū)污染嚴(yán)重外,其他地區(qū)也有污染相對(duì)嚴(yán)重的點(diǎn),但并未造成較大面積的集中污染。結(jié)合表2可以看出, Mn只在少部分采樣地塊出現(xiàn)了輕度污染,其他大部分樣地仍然處于清潔、尚清潔水平。
由于受到Cr、Cu兩種重金屬的影響,研究區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)土壤重金屬的綜合污染指數(shù)分布規(guī)律也與Cr、Cu的分布規(guī)律相似,即西南部地區(qū)污染嚴(yán)重,西北部地區(qū)污染相對(duì)較輕,其他地區(qū)的污染程度處于兩者之間(圖7)。
3 結(jié)論
1)研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)土壤重金屬中Cr、Cu污染情況最為嚴(yán)重,污染指數(shù)平均值分別為4.93、4.55,已達(dá)到重度污染水平。在所有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)中,Cr、Cu重度污染點(diǎn)分別占100%和84%。Pb在研究區(qū)內(nèi)主要為輕度污染。Zn、Mn處于較安全的范圍。
2)從農(nóng)業(yè)土壤中Zn、Pb、Cr、Cu的空間分布可以看出,西南部地區(qū)重金屬的積累程度較高。
3)從綜合污染指數(shù)空間分布來看,研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)土壤的重金屬污染處于重度污染水平,且研究區(qū)農(nóng)業(yè)土壤西南部污染較為嚴(yán)重,西北部污染較輕。
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關(guān)鍵詞 土壤;蔬菜;重金屬污染;評(píng)價(jià);浙江杭州
中圖分類號(hào) X53;X56 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2012)20-0247-02
蔬菜是人們生活中不可缺少的副食品,為人體提供所必需的多種維生素和礦物質(zhì),城鎮(zhèn)化速度的加快及工業(yè)的迅速發(fā)展,使得環(huán)境污染問題日益加重,致使蔬菜中重金屬和農(nóng)藥殘留含量急劇增加,給人類健康造成了嚴(yán)重傷害。重金屬積累特點(diǎn)及其對(duì)環(huán)境的污染是目前蔬菜重金屬研究的重點(diǎn)。城市及其郊區(qū)是重金屬污染的重要區(qū)域,了解和掌握土壤和蔬菜重金屬的污染現(xiàn)狀,對(duì)指導(dǎo)當(dāng)前和以后蔬菜無公害化生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等方面具有重要指導(dǎo)意義。
1 杭州市土壤重金屬污染現(xiàn)狀
謝正苗等[1]調(diào)查杭州市4 個(gè)蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu的含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)蔬菜基地土壤中重金屬的含量雖然未超過國(guó)家土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),符合無公害蔬菜的發(fā)展要求,但已超過其自然背景值。4個(gè)調(diào)查區(qū)中拱墅區(qū)土壤中重金屬含量大于其他3個(gè)區(qū);江干區(qū)蔬菜基地土壤—蔬菜中重金屬的空間變異很大。老城區(qū)近50%的土壤屬于Ⅲ類以上,幾乎無Ⅰ類土壤,有些特色產(chǎn)品的種植土壤甚至存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[2]。城市土壤中的磁性物質(zhì)對(duì)重金屬有顯著的富集作用,杭州市土壤的磁性物質(zhì)含量分別是0.20%~2.75%(平均值0.75%),磁性物質(zhì)對(duì)重金屬的富集系數(shù)大小為Fe>Cr>Cu>Mn>Pb>Zn[3]。
郭軍玲等[4]研究發(fā)現(xiàn)杭州市蔣村土壤已受到Zn 的明顯污染,污染等級(jí)為輕污染,喬司和下沙土壤重金屬為高度累積,七堡和蔣村土壤重金屬達(dá)到嚴(yán)重累積程度。李 儀等[5]研究發(fā)現(xiàn)杭州市區(qū)表土Pb、Cd和Hg含量隨離城市距離增加而下降,土壤中重金屬Pb、Cd和Hg的積累主要與大氣沉降有關(guān);同一區(qū)塊中茶園表土重金屬Cu和Zn含量明顯高于附近林地土壤,施肥等農(nóng)業(yè)措施對(duì)茶園土壤Cu和Zn的積累有較大的影響。
2 杭州市蔬菜重金屬污染情況
杭州市野外常見野生蔬菜鉛的超標(biāo)率達(dá)87.5%,鎘的超標(biāo)率為12.5%,銅和鋅無超標(biāo)現(xiàn)象[6]。小青菜和小白菜中Pb超標(biāo),但Zn、Cu未超標(biāo),其富集系數(shù)順序?yàn)閆n>Pb>Cu,且小青菜更易受重金屬污染,其重金屬含量均大于小白菜[1]。
宋明義等研究發(fā)現(xiàn),根莖類蔬菜中Cd、Pb常超標(biāo),葉菜類蔬菜中除Cd、Pb常超標(biāo)外,Hg也常超標(biāo),豆類和茄果類情況相對(duì)較好,未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。其中,半山附近蔬菜中Cd、Zn含量接近國(guó)家食品衛(wèi)生規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)限值,蔬菜和水稻中以Pb超標(biāo)情況較嚴(yán)重;江干區(qū)蔬菜基地的蔬菜重金屬污染也較為普遍,不同蔬菜品種中均有重金屬超標(biāo)現(xiàn)象[2]。王玉潔等[3]研究發(fā)現(xiàn)蔬菜的可食部位和非可食部位Pb含量均出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象,樣本超標(biāo)率達(dá)100%;但是4種蔬菜可食部位含Cu量和含Zn量均未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象,部分蔬菜根系含Cu量和含Zn量卻出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。
3 蔬菜重金屬的吸收與富集規(guī)律
3.1 不同區(qū)域的差異性
北方地區(qū)蔬菜重金屬污染相對(duì)南方地區(qū)輕,南方地區(qū)污染形勢(shì)最為嚴(yán)峻的為Cd,這可能是由于南方土壤pH值低、有機(jī)質(zhì)含量等決定的重金屬存在形態(tài)、活性有關(guān)。由于土壤中Cd的化學(xué)活性最強(qiáng),全國(guó)范圍內(nèi)Cd污染最為嚴(yán)重[7]。
重慶市小白菜中的As質(zhì)量比在南岸區(qū)菜市場(chǎng)中可達(dá)0.068 mg/kg,但在渝中區(qū)只有0.012 mg/kg,二者相差5.7倍;渝中區(qū)菜市場(chǎng)藕中Hg質(zhì)量比為0.189 1 mg/kg,但在北碚區(qū)菜市場(chǎng)中只有0.056 7 mg/kg,二者相差3.34倍[8]。
3.2 不同種類的差異性
基因型差異使得同一種蔬菜對(duì)重金屬元素的吸收、累積特點(diǎn)各不相同。此外,土壤粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、pH值等土壤環(huán)境條件都會(huì)導(dǎo)致蔬菜中重金屬含量差異[9]。
重金屬污染以鎘和鉛為主,根莖類和瓜果類較為突出;鎘污染最嚴(yán)重,排序?yàn)椋焊o類、瓜果類、豆類、葉菜類;芋頭和蔥中鎘污染均超標(biāo),最大超標(biāo)倍數(shù)分別達(dá)到1.9倍和5.1倍[10]。葉菜類蔬菜中鋅、銅、鉛平均含量均高于瓜豆類蔬菜,只有鎘的平均含量低于瓜豆類蔬菜[11]。不同種類和類型的蔬菜對(duì)重金屬的富集能力不同,Zn:葉菜類>瓜果類>根莖類;As:葉菜類>根莖類>瓜果類;Hg:根莖類>瓜果類>葉菜類[8]。
3.3 同種蔬菜對(duì)不同重金屬的吸收和富集差異性
蔬菜對(duì)Cu、Zn、Pb的相對(duì)富集能力基本一致,其富集系數(shù)順序?yàn)镻b>Cu>Zn[3]。同一種蔬菜吸收不同重金屬的能力不同,富集元素的規(guī)律是Cd>Zn、Cu>Pb、Hg、As、Cr。也有發(fā)現(xiàn)當(dāng)Zn、Cd、Cu混施時(shí),Cd的存在促進(jìn)了大豆葉片中Zn的積累,而Cu的存在則使Zn和Cd的濃度降低[12]。
3.4 不同部位的差異性
重金屬在植株體內(nèi)各部位的分布狀況不同。一般在進(jìn)入器官積累多。菠菜Cd的積累量為葉片、根>莖,而Cd和Cu的積累量依次為葉片>根>莖桿,Pb的積累量則依次為根>莖>葉片;青菜葉片中的Cr、Cd、Pb、Cu等的含量均高于莖[12]。銅和鋅含量地下部要比地上部高,蒲公英地上部的銅和鎘含量明顯高于地下部,地上部分別是地下部的2.80倍和1.92倍;野三七地上部的鉛含量也比地下部高,是地下部的1.21倍;水芹地上部的鎘含量也高于地下部,是后者的1.53倍[6]。
4 評(píng)價(jià)方法
對(duì)重金屬污染評(píng)價(jià)方法有很多,主要以指數(shù)法最多,其中指數(shù)法分單項(xiàng)因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法。
某樣點(diǎn)蔬菜的污染程度單項(xiàng)污染指數(shù)Pi是根據(jù)蔬菜中污染物含量與相應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算,其計(jì)算式為Pi=Ci/Si。式中,Ci表示污染物實(shí)測(cè)值;Si表示污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。Pi1 為污染。
綜合污染指數(shù)法主要考察高濃度污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響,可以全面反映各污染物對(duì)土壤的不同作用。目前,內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為普遍。
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關(guān)鍵詞:農(nóng)田土壤;重金屬污染;修復(fù)技術(shù);環(huán)境保護(hù)
中圖分類號(hào):S153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20170432024
1 我國(guó)農(nóng)田重金屬污染現(xiàn)狀
1.1 重金屬普遍超標(biāo)
農(nóng)田重金屬污染主要是指Pb、Cu、Hg、Zn、Cr、Cd等重金屬元素在農(nóng)田土壤中的含量超過土壤背景值,根據(jù)農(nóng)田部、環(huán)保部等部門近年來報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,全國(guó)有300多個(gè)重點(diǎn)污染區(qū)重金屬超標(biāo),占農(nóng)田污染的80%,抽取數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)農(nóng)田平均重金屬超標(biāo)率在2010年前就已經(jīng)高達(dá)12%,在一些大城市,例如北京、上海、深圳等地,各類重金屬元素在農(nóng)田土壤中的含量尤其高,城市發(fā)展對(duì)于農(nóng)田重金屬污染影響極為嚴(yán)重,目前我國(guó)農(nóng)田重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻,污染情況已經(jīng)得到重視,各類措施也在緊急籌備和實(shí)施之中。我國(guó)農(nóng)田重金屬污染現(xiàn)狀具有范圍大,種類多,相對(duì)集中,分布不均,普遍嚴(yán)重的特點(diǎn)。雖然污染依然嚴(yán)重,但隨著環(huán)保力度的增強(qiáng)和范圍的擴(kuò)大,污染情況正在逐步改善。
1.2 污染主要來源
農(nóng)田重金屬污染修復(fù),關(guān)鍵在防、治二字,要做到對(duì)重金屬污染的防治,需要了解農(nóng)田中重金屬的來源,污染來源主要有4類,分別是:污水、大氣、農(nóng)業(yè)廢棄物以及固體垃圾??諝馕廴臼俏覈?guó)環(huán)境保護(hù)的一大難題給農(nóng)田也帶來了極大的影響,空氣中夾雜著來自工業(yè)、交通、礦山等的污染物中,不乏各類重金屬物質(zhì),在大氣沉降過程中,重金屬便進(jìn)入了農(nóng)田土壤之中。大量數(shù)據(jù)實(shí)例表明,在工業(yè)區(qū)、道路旁,土壤中含重金屬量較其他地區(qū)明顯高出數(shù)倍,環(huán)保部研究青藏鐵路沿線兩側(cè)、北京等城市道路旁農(nóng)田土質(zhì)以及種植物,發(fā)現(xiàn)不僅土壤重金屬含量高,植物中也含有較高的重金屬元素。含重金屬的污水一旦進(jìn)入農(nóng)田并沉淀,就容易造成農(nóng)田重金屬含量的增加,農(nóng)業(yè)材料,如農(nóng)藥、農(nóng)肥等,在大面積、長(zhǎng)期使用之下,重金屬會(huì)慢慢滲入土壤之中,而一些固體堆積物更是含有大量重金屬,在堆積中容易滲入地下。
2 農(nóng)田重金屬污染修復(fù)技術(shù)
2.1 物理、化學(xué)修復(fù)技術(shù)
物理修復(fù)技術(shù)主要有換土、深耕翻土、填土以及加熱法,前3種方法原理一致,皆是使淺層土壤以舊換新,這些方法工程量大,效果穩(wěn)定,修復(fù)徹底,但是不僅換土需要大量工程,集中處理土壤的耗損也非常大,因此并不適合大規(guī)模應(yīng)用。加熱法是利用加熱使揮發(fā)性重金屬?gòu)耐寥乐袚]發(fā)析出,雖然有一定作用,但是容易導(dǎo)致一些元素酸化或者相互反應(yīng),產(chǎn)生更為嚴(yán)重的后果,且析出氣體的收集也很棘手。化學(xué)修復(fù)方法也是如此,無論是電動(dòng)修復(fù)還是淋洗修復(fù),都容易導(dǎo)致嚴(yán)重的污染,電動(dòng)修復(fù)是通過土壤兩側(cè)通電以電場(chǎng)作用將重金屬帶到電極,在兩極集中收集并進(jìn)行處理,淋洗是將水或者其他制劑放入土壤之中進(jìn)行沖洗,制劑的選擇和二次污染的防治成為淋洗的重點(diǎn),物理、化學(xué)方法雖然效果好,但是成本高且對(duì)環(huán)境極可能造成二次污染,因此實(shí)踐中應(yīng)用甚少,相關(guān)部門正在加緊研究改善重金屬污染治理之中。
2.2 生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)技術(shù)成本較低,有利于規(guī)?;僮?,并且生物法的優(yōu)勢(shì)在于其環(huán)境有益性,不僅能夠有效處理農(nóng)田土壤重金屬污染,更重要的是,生物修復(fù)有助于修復(fù)自然界的正常循環(huán),有利于全面改善環(huán)境,目前的環(huán)境保護(hù)實(shí)踐對(duì)于生物方法也極為推崇。生物修復(fù)法主要是利用植物和微生物、動(dòng)物進(jìn)行土壤修復(fù),利用植物根系固定重金屬,減少擴(kuò)散,植物還能夠從土壤中吸收重金屬,儲(chǔ)存在植物體內(nèi),我國(guó)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大量對(duì)重金屬具有吸收能力的植物,在實(shí)踐中也有一定研究和應(yīng)用,植物修復(fù)是較為推崇的方法,綠色植物的大量種植能夠固定土壤、防風(fēng)固沙、凈化空氣,大量種植能夠吸收重金屬的植物,則一舉數(shù)得,值得注意的是,植物吸收重金屬存于體內(nèi),勢(shì)必導(dǎo)致重金屬含量過高,這些植物一定不能作為食品銷售。微生物、動(dòng)物與植物修復(fù)法類似,生物修復(fù)技術(shù)容易破壞生態(tài)平衡,尤其是微生物、動(dòng)物修復(fù),因此也需要進(jìn)一步研究,目前而言,選取植物進(jìn)行大規(guī)模種植修復(fù)土壤似乎是于環(huán)境保護(hù)最有益處的方法。
3 結(jié)語
環(huán)境于人類而言重如生命,l展中的破壞已經(jīng)造成,如何修復(fù)才是關(guān)鍵,農(nóng)田土壤重金屬污染,重在防治,切斷污染源的同時(shí)改良污染土壤方為可行之路。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:重金屬;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;
中圖分類號(hào):[TE991.3]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一項(xiàng)由原國(guó)家環(huán)保總局進(jìn)行的土壤調(diào)查結(jié)果顯示,廣東省珠江三角洲近40%的農(nóng)田菜地土壤遭重金屬污染,其中10%屬嚴(yán)重超標(biāo)。由于土壤重金屬污染具有隱蔽性、不可逆性和持久性,對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康影響深遠(yuǎn),所以土壤重金屬污染問題越來越受到人們的關(guān)注和重視。
一、土壤質(zhì)量的涵義與土壤重金屬污染
根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)相關(guān)專家對(duì)土壤質(zhì)量的定義,結(jié)合國(guó)內(nèi)外尤其是美國(guó)、澳大利亞、歐盟等一些國(guó)家學(xué)者對(duì)土壤質(zhì)量的普遍看法,所謂土壤的質(zhì)量,與土壤中的重金屬含量是決不可能畫上等號(hào)的。我們不能認(rèn)為土壤中重金屬的含量低就認(rèn)定土壤的質(zhì)量高,反之亦然。根據(jù)對(duì)土壤質(zhì)量的比較權(quán)威的定義,土壤的質(zhì)量并不就是指土壤的質(zhì)地,也不是指土壤為植物提供P、N、K等一些營(yíng)養(yǎng)成分的能力,而是指能夠支撐農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保護(hù)動(dòng)物以及人類的健康與保護(hù)食品的安全等綜合能力。FAO對(duì)土壤質(zhì)量的定義主要是從測(cè)定土壤的生物、物理和化學(xué)性質(zhì)的大概100多種指標(biāo)而來。其中生物參數(shù)的指標(biāo)是比較重要的。也就是說,代表土壤的生命活力主要是土壤中生物以及生物的多樣性,其中土壤中的生物多樣性就是土壤質(zhì)量的核心組成,也就是土壤質(zhì)量的內(nèi)涵。
土壤具有同化和代謝外界環(huán)境進(jìn)入土體的物質(zhì)的能力,也就是常說的自凈能力。當(dāng)土壤中重金屬的含量超過土壤的自凈能力或者明顯高于土壤環(huán)境基準(zhǔn)或土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),并引起土壤環(huán)境質(zhì)量的惡化,這就是土壤重金屬污染。
二、土壤中重金屬污染的危害
(1)在自然生態(tài)系統(tǒng)中,大氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)聯(lián)系緊密,土壤的污染物會(huì)隨著土層的遷移與地表徑流,從而污染地下水、地表水,也會(huì)污染其他新的土壤,甚至?xí)ㄟ^揮發(fā)產(chǎn)生大氣污染。
(2)土壤中的重金屬污染讓緊張的耕地越來越短缺。由重金屬污染造成土壤質(zhì)量下降而導(dǎo)致耕地面積的減少,更加劇了對(duì)我國(guó)耕地紅線的沖擊。目前這種情況并沒有出現(xiàn)減緩的趨勢(shì)。
(3)重金屬污染物通過影響土壤中某些微生物的數(shù)量與活性,從而影響土壤的活性。另外,重金屬污染物大多對(duì)生物具有一定的毒害作用,因此土壤重金屬的含量對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量有很大的影響,甚至?xí)?dǎo)致農(nóng)作物的減產(chǎn),所以土壤的重金屬污染影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
(4)大多數(shù)重金屬污染物難以降解,在生態(tài)系統(tǒng)中,生物富集現(xiàn)象顯著,將直接或間接危害到處于食物鏈頂端的人類的身體健康。
(5)土壤的重金屬污染物在遷移和轉(zhuǎn)化的過程中,除了濃度的累積,毒性也可能會(huì)增加,例如汞的生物甲基化,這更加劇了土壤污染帶來的危害。
三、土壤重金屬污染的來源
(1)污灌。在缺水地區(qū),污水灌溉解決了農(nóng)用供水不足的問題,起著保證農(nóng)作物產(chǎn)量的作用,同時(shí)也帶來了土壤污染及地下水污染等問題。
(2)化肥、農(nóng)藥以及塑料薄膜的大量使用。不合理的農(nóng)藥和化肥的使用會(huì)使土壤被重金屬所污染,某些化肥含有過量的重金屬Zn、Cd、Pb等。農(nóng)用塑料薄膜釋出的Cd、Pb也會(huì)造成土壤重金屬污染
(3)大氣的沉降。工廠排放的煙氣、粉塵等氣體污染物經(jīng)大氣環(huán)流擴(kuò)散,以干、濕的沉降方式進(jìn)入到水體與土壤中。
(4)含重金屬固體廢棄物。工業(yè)廢棄物、礦產(chǎn)的開采與冶煉產(chǎn)生的廢渣、涉重金屬企業(yè)污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥等含重金屬危險(xiǎn)廢物是土壤重金屬污染的主要來源。
(5)交通運(yùn)輸?shù)奈廴?。交通運(yùn)輸中重金屬的污染來源于汽車排放的尾氣及輪胎磨損產(chǎn)生粉塵。
四、政府對(duì)防治土壤中重金屬污染采取的措施
(1)提高涉重金屬建設(shè)項(xiàng)目的準(zhǔn)入門檻,有效控制新增污染源。對(duì)不符合產(chǎn)業(yè)布局、行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、環(huán)保規(guī)劃的建設(shè)項(xiàng)目堅(jiān)決不予上馬。符合產(chǎn)業(yè)政策的涉重金屬項(xiàng)目實(shí)行入園建設(shè)、統(tǒng)一規(guī)劃布局、統(tǒng)一管理。
(2)摸清管理轄區(qū)地域,特別是農(nóng)作物產(chǎn)地土壤質(zhì)量狀況,強(qiáng)化土壤重金屬污染物的跟蹤監(jiān)測(cè),劃分種植功能區(qū),對(duì)超標(biāo)受污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。落實(shí)環(huán)保目標(biāo)責(zé)任考核、行政問責(zé)制度,對(duì)超標(biāo)區(qū)域?qū)嵭袙炫贫睫k、區(qū)域限批。
(3)推行清潔生產(chǎn),加快涉重金屬行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。通過實(shí)施清潔生產(chǎn)審核,從源頭上削減重金屬污染物的排放,提高資源利用效率,減少污染物末端治理的壓力。
(4)加密對(duì)涉重金屬企業(yè)污染物排放情況的監(jiān)督性監(jiān)測(cè),對(duì)國(guó)控、省控重點(diǎn)企業(yè)至少每?jī)稍卤O(jiān)測(cè)一次。強(qiáng)化企業(yè)自行監(jiān)測(cè),適時(shí)推行涉重金屬污染源、重點(diǎn)流域在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控。
(5)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管,嚴(yán)格環(huán)境執(zhí)法。嚴(yán)厲打擊涉重金屬行業(yè)違法排污行為,對(duì)環(huán)保設(shè)施運(yùn)行不正常、偷排、超標(biāo)超總量排放等環(huán)保違法行為從嚴(yán)處罰,嚴(yán)格執(zhí)行含重金屬危險(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)移聯(lián)單制度。
五、治理土壤中重金屬污染的方法
(1)生物修復(fù)法。這種方法主要是通過一些特殊的微生物與植物把土壤中的重金屬利用新陳代謝的作用去除或者轉(zhuǎn)化其形態(tài),降低重金屬的毒性,使土壤得到一定程度的凈化。
(2)熱處理方法。熱修復(fù)處理法的原理其實(shí)就是運(yùn)用了污染物的熱揮發(fā)性,利用高頻電壓所產(chǎn)生出來的電磁波,把土壤進(jìn)行加熱,使土壤中的污染物能夠解吸出來,由此達(dá)到修復(fù)的目的。該方法對(duì)重金屬汞的治理效果顯著。
(3)排土、客土和水洗法。排土就是剝?nèi)ケ韺邮芪廴镜耐寥溃屯辆褪窃诒晃廴镜耐寥郎细采w未受污染的土壤。水洗法是通過清水灌溉稀釋或洗去重金屬離子從而降低重金屬污染物的含量。
(4)化學(xué)修復(fù)方法。這個(gè)方法是利用某些化合物與土壤中的重金屬反應(yīng)所形成的絡(luò)合物,很容易和酸根離子發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀的特點(diǎn),通過投加一些改良劑到土壤里來降低土壤中重金屬的遷移性,減少其含量,從而達(dá)到修復(fù)以及治理土壤的目的。
六、結(jié)束語
土壤中重金屬污染問題隱蔽、危害大,難以治理。國(guó)土資源部曾公開表示,中國(guó)每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染,直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)普遍存在著土壤重金屬污染問題。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,一些東部地區(qū)的高能耗、高污染項(xiàng)目開始往中西部省份轉(zhuǎn)移,中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)的土壤環(huán)境也面臨著重金屬污染的威脅。近年來頻繁見報(bào)的重金屬污染事故,時(shí)刻警醒著人們要重視土壤中的重金屬污染的問題。
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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2000萬公頃,約占耕地總面積的1/5。受礦區(qū)污染土地達(dá)200萬公頃,石油污染土地約500萬公頃,固體廢棄物堆放污染約5萬公頃,“工業(yè)三廢”污染耕地近1000萬公頃,污水灌溉的農(nóng)田面積達(dá)330多萬公頃。土壤污染使全國(guó)農(nóng)業(yè)糧食減產(chǎn)已超過1300萬噸,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極大的威脅。③土壤污染給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來很大的不利影響。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。固體廢棄物種類繁多,成分復(fù)雜,不同種類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。這類廢棄物在堆放或處理過程中,由于日曬、雨淋、水洗,重金屬極易移動(dòng),以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴(kuò)散。有一些固體廢棄物被直接或通過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,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源于母料及加工流程所帶入。
[關(guān)鍵詞] 土壤 重金屬 污染 防范
[中圖分類號(hào)] X833 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650 (2016)06-0061-02
隨著“鎘大米”超標(biāo)的報(bào)道,湖南省株洲、衡陽等地的稻米重金屬鎘超標(biāo)陸續(xù)曝光,在國(guó)內(nèi)外引起強(qiáng)烈反響,對(duì)整個(gè)糧食行業(yè)造成了很大沖擊。廣大市民在經(jīng)歷了牛奶的“三聚氰胺”,豬肉“瘦肉精”等事件之后,現(xiàn)在又出現(xiàn)了糧食“鎘米”事件。因此,土壤重金屬污染治理任務(wù)更加緊迫。
1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀
民以食為天,食以安為先。糧食是最基本、最重要的食品,也是生產(chǎn)其他食品的基本原料,保障糧食質(zhì)量安全至關(guān)重要。而“食品安全”的核心挑戰(zhàn)就是農(nóng)藥殘留和重金屬污染。我國(guó)土壤污染的形勢(shì)已相當(dāng)嚴(yán)峻,據(jù)估算,全國(guó)每年受重金屬污染的糧食達(dá)1200萬噸,造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元。土壤污染造成有害物質(zhì)在農(nóng)產(chǎn)品中積累,并通過食物鏈進(jìn)入人體,引發(fā)各種疾病,最終危害人體健康。
根據(jù)全國(guó)污染區(qū)的不同情形,稻米中超標(biāo)的有害重金屬不只是鎘,還可能包括鉛、砷、汞、銅等。除了稻米,其他農(nóng)作物同樣有可能受到重金屬超標(biāo)的影響。據(jù)中國(guó)土壤學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)張維理分析,我國(guó)農(nóng)藥使用量達(dá)130萬噸,是世界平均水平的2.5倍。而據(jù)測(cè)算,每年大量使用的農(nóng)藥僅0.1%左右可以作用于目標(biāo)病蟲,99.9%的農(nóng)藥則進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng),造成大量的土壤中的農(nóng)藥殘留、重金屬及植物激素的污染??傊?,我國(guó)土壤污染呈現(xiàn)一種十分復(fù)雜的特點(diǎn),呈現(xiàn)新老污染并存,無機(jī)有機(jī)污染混合的局面。
2 土壤重金屬污染種類
土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng),土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值,過量沉積而引起的含量過高,統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。
污染土壤的重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等生物毒性顯著的元素,以及有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素。
3 土壤重金屬污染的特點(diǎn)
3.1 重金屬不能被微生物降解,是環(huán)境中長(zhǎng)期、潛在的污染物;
3.2 因土壤膠體和顆粒物的吸附作用,長(zhǎng)期存在于土壤中,濃度多成垂直遞減分布;
3.3 與土壤中的配位體作用,生成絡(luò)合物或螯合物,導(dǎo)致重金屬在土壤中有更大的溶解度和遷移活性;
3.4 土壤重金屬可以通過食物鏈被生物富集,產(chǎn)生生物放大作用;
3.5 重金屬的形態(tài)不同,其活性與毒性不同,土壤pH、顆粒物以及有機(jī)質(zhì)含量等條件深刻影響它在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化。
4 土壤重金屬污染的危害
4.1 重金屬污染對(duì)環(huán)境的危害
重金屬在土壤-作物系統(tǒng)中遷移直接影響到作物的生理生化和生長(zhǎng)發(fā)育,從而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。鎘是危害植物生長(zhǎng)的有毒元素,例如,如果土壤中鎘含量高,會(huì)破壞葉綠素,植物葉片的結(jié)構(gòu),減少根系吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),抑制根系生長(zhǎng),引起植物生理失調(diào),減少生產(chǎn)。鉛在農(nóng)作物中的組織中可能會(huì)導(dǎo)致氧化、光合作用和脂肪代謝強(qiáng)度減弱,減少對(duì)水的吸收,耗氧量增加,從而阻礙作物生長(zhǎng),甚至導(dǎo)致作物減產(chǎn)等。
4.2 重金屬污染對(duì)人類的危害
金屬可通過食物鏈最終危害人類健康。比如:鎘的生物毒性顯著,會(huì)給人體帶來高血壓、心腦血管疾病、腎功能失調(diào)等一系列問題。汞食入人體后直接沉入肝臟,對(duì)大腦視力神經(jīng)破壞極大。砷會(huì)使皮膚色素沉著,導(dǎo)致異常角質(zhì)化。鉻會(huì)造成四肢麻木,精神異常。鉛是重金屬污染中毒性較大的一種,一旦進(jìn)入人體很難排除,并直接傷害腦細(xì)胞,造成智力低下等。
5 土壤重金屬污染的來源
5.1 工業(yè)“三廢”對(duì)土壤中重金屬的影響
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)工業(yè)的應(yīng)用越來越重視,在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū),人們環(huán)保意識(shí)薄弱,加之我國(guó)目前科技水平低和經(jīng)濟(jì)實(shí)力差,未經(jīng)處理的廢水、廢氣、廢渣直接在環(huán)境中的工業(yè)發(fā)展。這些重金屬也通過自然沉淀、雨水淋入土壤等方式進(jìn)入土壤,進(jìn)入正常循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。例如,一些金屬冶煉廠,硫酸廠,化工廠和采礦場(chǎng)附近的這些重金屬也通過自然沉淀,如雨水滲入土壤的方式,然后進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的正常循環(huán)。例如,一些金屬冶煉廠,硫酸廠,化工廠和采礦場(chǎng)附近重金屬通過自然作用,如風(fēng)力,雨水再次由重力進(jìn)入土壤層,嚴(yán)重影響居民的生活質(zhì)量。工業(yè)發(fā)達(dá),由于城市人口密度大,土壤重金屬污染嚴(yán)重,從郊區(qū)到農(nóng)村逐漸緩解。
5.2 農(nóng)業(yè)灌溉、化肥農(nóng)藥的應(yīng)用
克服了自然能力的提高,天氣已成為歷史。在追求高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、科技發(fā)展的同時(shí),為農(nóng)業(yè)提供了廣泛的農(nóng)藥、肥料等磷肥,含有鎘、汞、鉛、有機(jī)汞等農(nóng)藥和未經(jīng)處理的污染農(nóng)田灌溉農(nóng)田,是埋下了詛咒,對(duì)土壤重金屬污染的土壤硬化和鹽堿化,農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)造成很大影響。
5.3 汽車尾氣的排放
汽車尾氣排放的主要污染物如一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物、鉛。這些物質(zhì)隨風(fēng)一起落,變成土壤形成污染。實(shí)驗(yàn)證明,國(guó)道、公路在土壤重金屬污染較嚴(yán)重,而作為距離從近到遠(yuǎn),從公共道路,土壤的污染逐漸輕。
6 防范重金屬污染的途徑與措施
6.1 清理和減少化工污染源,如電鍍企業(yè)、油漆生產(chǎn)加工企業(yè)、化工原料生產(chǎn)企業(yè)、礦山開采企業(yè)、廢舊電子回收及拆解企業(yè)等。
6.2 做好雨污分流工作,充分發(fā)揮污水處理廠的作用,減少企業(yè)廢水、生活污水中重金屬對(duì)環(huán)境的危害。
6.3 減少農(nóng)田化肥和農(nóng)藥用量,加強(qiáng)畜禽糞便的處理,減少農(nóng)業(yè)投入品及養(yǎng)殖業(yè)的污染。
6.4 做好廢舊電池(干電池、蓄電池)、廢舊電子產(chǎn)品、日光燈管、熒光燈、節(jié)能燈等的集中回收。據(jù)統(tǒng)計(jì),一支普通的節(jié)能燈管破碎瞬間可以使周圍每立方米空氣中的汞濃度達(dá)到10~20毫克,而按規(guī)定汞在每立方米空氣中的最高允許濃度僅為0.01毫克。
6.5 提倡健康出行,以步代車,減少汽車尾氣(鉛、PM10)對(duì)環(huán)境的影響。
6.6 重金屬污染應(yīng)注重于防。一旦發(fā)生污染,則很難治理。為了子孫后代的安全,我們要增強(qiáng)主動(dòng)防范意識(shí)。
土壤重金屬污染給人類社會(huì)和自然生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的危害,這些危害與人類息息相關(guān),因此,我們只有從自身做起,從控制污染的源頭采取措施,綜合性地防治土壤重金屬的污染。
參考文獻(xiàn)
[1]宋偉,陳百明,許悅.中國(guó)耕地土壤重金屬污染概況[J].水土保持研究,2013,20(2):293-298.
【關(guān)鍵詞】污染土壤;微生物;修復(fù)原理;修復(fù)技術(shù)
土壤污染已經(jīng)成為全球性的重要環(huán)境問題之一。由于礦山開采、金屬冶煉以及工業(yè)污水和污泥的農(nóng)業(yè)應(yīng)用,大量的有毒有害重金屬元素進(jìn)入土壤系統(tǒng),在土壤中的滯留時(shí)間長(zhǎng),具有難降解性、隱蔽性和不可逆性的特點(diǎn),不僅導(dǎo)致土壤的退化、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的降低,而且還可能通過食物鏈危及人類的健康和生命。
目前,用于土壤重金屬污染治理的方法包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)雖能達(dá)到一定的效果,但是能耗大、二次污染等問題也限制了其應(yīng)用[1],尤其對(duì)于大面積有害的低濃度重金屬污染,更是難以處理。重金屬污染土壤的原位生物修復(fù)是利用各種天然生物過程而發(fā)展起來的一種現(xiàn)場(chǎng)處理土壤環(huán)境污染的技術(shù),可利用生物削減土壤中重金屬含量或降低重金屬毒性[2]。根據(jù)修復(fù)主體的不同,它主要分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)和植物-微生物聯(lián)合修復(fù)。微生物修復(fù)較物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)有著無可比擬的優(yōu)越性,操作簡(jiǎn)單、處理費(fèi)用低、效果好,對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染,可以就地進(jìn)行處理等,具有很大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。
1.微生物修復(fù)機(jī)理
重金屬對(duì)人的毒性作用常與它的存在狀態(tài)有密切的關(guān)系。一般地說,金屬存在形式不同,其毒性作用也不同。微生物不能降解和破壞重金屬,但可以對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行固定、移動(dòng)或轉(zhuǎn)化,改變它們?cè)谕寥乐械沫h(huán)境化學(xué)行為,可促進(jìn)有毒、有害物質(zhì)解毒或降低毒性,從而達(dá)到生物修復(fù)的目的。
1.1 微生物的轉(zhuǎn)化作用
微生物對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化作用包括氧化還原作用、甲基化與去甲基化作用以及重金屬的溶解和有機(jī)絡(luò)合配位降解。土壤中的一些重金屬元素可以多種價(jià)態(tài)和形態(tài)存在,不同價(jià)態(tài)和形態(tài)的溶解性和毒性不同,可通過微生物的氧化還原作用和去甲基化作用改變其價(jià)態(tài)和形態(tài),從而改變其毒性和移動(dòng)性。
1.1.1 氧化還原作用
微生物可通過改變重金屬的氧化還原狀態(tài),使重金屬化合價(jià)發(fā)生變化,改變重金屬的穩(wěn)定性。Silver等[3]提出,在細(xì)菌作用下氧化還原是最有希望的有毒廢物生物修復(fù)系統(tǒng)。微生物能氧化土壤中多種重金屬元素,某些自養(yǎng)細(xì)菌如硫-鐵桿菌類 (Thiobacillus ferrobacillus)能氧化As、Cu、Mo和Fe等,假單孢桿菌屬 (Pseudomonas)能使As、Fe和Mn等發(fā)生生物氧化,降低這些重金屬元素的活性。微生物對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化作用常見的有對(duì)鉻、汞、硒和砷等的轉(zhuǎn)化。如假單胞菌( Pseudomonadsp.) 可以把六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻,從而降低其毒性[4]。
1.1.2 甲基化與去甲基化作用
微生物可通過改變重金屬的甲基化和去甲基化作用改變重金屬的環(huán)境效應(yīng)。Fwukowa從土壤中得到假單胞桿菌K-62,它能分解無機(jī)汞和有機(jī)汞而形成元素汞,元素汞的生物毒性比無機(jī)汞和有機(jī)汞低得多。Frankenber等通過耕作、優(yōu)化管理、施加添加劑等來加速硒的原位生物甲基化,使其揮發(fā)而降低硒的毒性,此生物技術(shù)已在美國(guó)西部灌溉農(nóng)業(yè)中用于清除硒污染[5]。有些真菌和細(xì)菌能使無機(jī)As轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性有機(jī)As,從而降低其毒性[6]。
1.1.3 重金屬溶解或配位絡(luò)合作用
一些微生物,如動(dòng)膠菌、藍(lán)細(xì)菌、硫酸鹽還原菌以及某些藻類,能夠產(chǎn)生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的陰離子基團(tuán),與重金屬離子形成絡(luò)合物。如Bargagli在Hg礦附近土壤中分離得到很多高級(jí)真菌,一些菌根種和所有腐殖質(zhì)分解菌都能積累Hg達(dá)到100 mg/kg土壤干重[7]。
1.2 微生物的積累和吸著作用
土壤中重金屬離子有5種形態(tài):可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)。前3種形態(tài)穩(wěn)定性差,后2種形態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng)。重金屬污染物的危害主要來自前3種不穩(wěn)定的重金屬形態(tài)[6]。微生物固定作用可將重金屬離子轉(zhuǎn)化為后兩種形態(tài)或積累在微生物體內(nèi),從而使土壤中重金屬的濃度降低或毒性減小。微生物固定作用有胞外吸附作用、胞外沉淀作用和胞內(nèi)積累作用3種形式。其作用方式有以下幾種:①金屬磷酸鹽、金屬硫化物沉淀;②細(xì)菌胞外多聚體;③金屬硫蛋白、植物螯合肽和其他金屬結(jié)合蛋白;④鐵載體;⑤真菌來源物質(zhì)及其分泌物對(duì)重金屬的去除[8]。
1.2.1 胞外吸附作用
胞外吸附作用主要是指重金屬離子與微生物的產(chǎn)物或細(xì)胞壁表面的一些基團(tuán)通過絡(luò)合、螯合、離子交換、靜電吸附、共價(jià)吸附等作用中的一種或幾種相結(jié)合的過程[2]。許多研究表明細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物對(duì)溶解態(tài)的金屬離子有很強(qiáng)的絡(luò)合能力,這主要因?yàn)榧?xì)菌表面有獨(dú)特的化學(xué)組成。細(xì)胞壁帶有負(fù)電荷而使整個(gè)細(xì)菌表面帶負(fù)電荷,而細(xì)菌的產(chǎn)物或細(xì)胞壁表面的一些基團(tuán)如-COOH、-NH2、-SH、-OH等陰離子可以增加金屬離子的絡(luò)合作用[9]。研究表明,許多微生物,包括細(xì)菌、真菌和藻類可以生物積累(bioaccumulation)和生物吸著 (biosorption)環(huán)境中多種重金屬和核素[10]。一些微生物如動(dòng)膠菌、藍(lán)細(xì)菌、硫酸鹽還原菌以及某些藻類,能夠產(chǎn)生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的陰離子基團(tuán),與重金屬離子形成絡(luò)合物。
1.2.2 胞外沉淀作用
胞外沉淀作用指微生物產(chǎn)生的某些代謝產(chǎn)物與重金屬結(jié)合形成沉淀的過程。在厭氧條件下,硫酸鹽還原菌中的脫硫弧菌屬(Desulfovibrio)和腸狀菌屬(Desulfotomaculum)可還原硫酸鹽生成硫化氫,硫化氫與Hg2+形成HgS沉淀,抑制了Hg2+的活性[11]。某些微生物產(chǎn)生的草酸與重金屬形成不溶性草酸鹽沉淀。
1.2.3 胞內(nèi)積累作用
胞內(nèi)積累作用是指重金屬被微生物吸收到細(xì)胞內(nèi)而富集的過程。重金屬進(jìn)入細(xì)胞后,通過區(qū)域化作用分布在細(xì)胞內(nèi)的不同部位,微生物可將有毒金屬離子封閉或轉(zhuǎn)變成為低毒的形式[12]。微生物細(xì)胞內(nèi)可合成金屬硫蛋白,金屬硫蛋白與Hg、Zn、Cd、Cu、Ag 等重金屬有強(qiáng)烈的親合性,結(jié)合形成無毒或低毒絡(luò)合物。如真菌木霉、小刺青霉和深黃被包霉通過區(qū)域化作用對(duì)Cd、Hg都有很強(qiáng)的胞內(nèi)積累作用[13]。研究表明,微生物的重金屬抗性與MT積累呈正相關(guān),這使細(xì)菌質(zhì)??赡苡锌怪亟饘俚幕颍缍∠慵賳伟痛竽c桿菌均含抗 Cu基因,芽孢桿菌和葡萄球菌含有抗Cd和抗Zn基因,產(chǎn)堿菌含抗Cd、抗 Ni及抗Co基因,革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌中含抗As和抗Sb基因。Hiroki[14]發(fā)現(xiàn)在重金屬污染土壤中加入抗重金屬產(chǎn)堿菌可使得土壤水懸浮液得以凈化。可見,微生物生物技術(shù)在凈化污染土壤環(huán)境方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
2.重金屬污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)及其研究進(jìn)展
微生物修復(fù)重金屬污染的技術(shù)主要為原位修復(fù)和異位修復(fù)。微生物原位修復(fù)技術(shù)是指不需要將污染土壤搬離現(xiàn)場(chǎng),直接向污染土壤投放N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和供氧,促進(jìn)土壤中土著微物或特異功能微生物的代謝活性,降解污染物主要包括:生物通風(fēng)法(bioventing)、生物強(qiáng)化法(enhanced-bioremediation)、土地耕作法(1and farming)和化學(xué)活性柵修復(fù)法(chemical activated bar)等幾種。異位微生物修復(fù)是把污染土壤挖出,進(jìn)行集中生物降解的方法。主要包括預(yù)制床法(preparedbed)、堆制法(composting biorernediation)及泥漿生物反應(yīng)器法(bioslutrybioreactor)。
2.1 生物刺激技術(shù)
生物刺激即向污染的土壤中添加微生物生長(zhǎng)所需的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素以及電子受體,刺激土著微生物的生長(zhǎng)來增加土壤中微生物的數(shù)量和活性。關(guān)于這方面的研究國(guó)外文獻(xiàn)已有報(bào)道。Reddy KR,Cutright T J對(duì)鉻污染土壤的微生物修復(fù)進(jìn)行的研究表明,限制鉻污染場(chǎng)地修復(fù)進(jìn)程的一個(gè)共同因素是污染場(chǎng)地通常缺乏足夠的營(yíng)養(yǎng)以供引進(jìn)的外來微生物或土著微生物生長(zhǎng),以至這些微生物自身具備的還原Cr6+的潛力得不到充分發(fā)揮;為使其潛力得到充分發(fā)揮,需向其生活的環(huán)境中投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來刺激鉻還原菌的新陳代謝和繁殖,促進(jìn)鉻污染土壤的修復(fù)[15]。HigginsT E將堆肥、鮮肥、牛糞、泥炭加入鉻污染土壤進(jìn)行原位修復(fù),提高了修復(fù)效果[16]。
2.2 生物強(qiáng)化技術(shù)
生物強(qiáng)化技術(shù)即向重金屬污染土壤中加入一種高效修復(fù)菌株或由幾種菌株組成的高效微生物組群來增強(qiáng)土壤修復(fù)能力的技術(shù)。所加入的高效菌株可通過篩選培育或通過基因工程構(gòu)建,也可以通過微生物表面展示技術(shù)表達(dá)重金屬高效結(jié)合肽,從而得到高效菌株。
2.2.1 高效菌株篩選
高效菌株有2個(gè)來源:一是從重金屬污染土壤中篩選;二是從其他重金屬污染環(huán)境中篩選。從重金屬污染土壤中篩選分離出土著微生物,將其富集培養(yǎng)后再投入到原污染的土壤,這是本土生物強(qiáng)化技術(shù)(本土生物強(qiáng)化技術(shù)是由日本科學(xué)家Ueno A等人于2007年首次提出的[17])。篩選、富集的土著微生物更能適應(yīng)土壤的生態(tài)條件,進(jìn)而更好地發(fā)揮其修復(fù)功能。目前已從Cr(VI)、Zn、Pb污染土壤中篩選分離出菌種Pseudo-monasmesophillca和maltophiliaP,Barton等對(duì)這2種菌株去除Se、Pb毒性的可能性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)上述菌種均能將硒酸鹽、亞硒酸鹽和二價(jià)鉛轉(zhuǎn)化為不具毒性且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的膠態(tài)硒與膠態(tài)鉛。Robinson等研究了從土壤中篩選的4種熒光假單胞菌對(duì)Cd的富集與吸收效果,發(fā)現(xiàn)這4種細(xì)菌對(duì)Cd的富集達(dá)到環(huán)境中的100倍以上[1]。
2.2.2 基因工程菌構(gòu)建
基因工程可以打破種屬的界限,把重金屬抗性基因或編碼重金屬結(jié)合肽的基因轉(zhuǎn)移到對(duì)污染土壤適應(yīng)性強(qiáng)的微生物體內(nèi),構(gòu)建高效菌株。由于大多數(shù)微生物對(duì)重金屬的抗性系統(tǒng)主要由質(zhì)粒上的基因編碼,且抗性基因亦可在質(zhì)粒與染色體間相互轉(zhuǎn)移,許多研究工作開始采用質(zhì)粒來提高細(xì)菌對(duì)重金屬的累積作用,并取得了良好的應(yīng)用效果[18]。
2.2.3 微生物表面展示技術(shù)
微生物表面展示技術(shù)是將編碼目的肽的DN段通過基因重組的方法構(gòu)建和表達(dá)在噬菌體表面、細(xì)菌表面(如外膜蛋白、菌毛及鞭毛)或酵母菌表面(如糖蛋白),從而使每個(gè)顆粒或細(xì)胞只展示一種多肽[19]。微生物表面展示技術(shù)可以把編碼重金屬離子高效結(jié)合肽的基因通過基因重組的方法與編碼細(xì)菌表面蛋白的基因相連,重金屬離子高效結(jié)合肽以融合蛋白的形式表達(dá)在細(xì)菌表面,可以明顯增強(qiáng)微生物的重金屬結(jié)合能力,這為重金屬污染的防治提供了一條嶄新的途徑。
LamB、冰晶蛋白、凝集素、a-凝集素和葡萄球菌蛋白A都是表面蛋白,在微生物表面展示技術(shù)中用來定位、錨定外源多肽[20-21]。Sousa C等將六聚組氨酸多肽展示在E.coliLamB蛋白表面,可以吸附大量的金屬離子,重組菌株對(duì)Cd2+的吸附和富集比E.coli大11倍[22];Xu Z、Lee S Y將多聚組氨酸(162個(gè)氨基酸) 與Omp C融合,重組菌株吸附Cd的能力達(dá)32 mol/ g干菌[23];Schembri M A等將隨機(jī)肽庫構(gòu)建于E.coli 的表面菌毛蛋白FimH粘附素上,經(jīng)數(shù)輪篩選和富集,獲得對(duì)PbO2、CoO、MnO2、Cr2O3具有高親和力的多肽[24];KurodaK、UedM將酵母金屬硫蛋白(YMT) 串聯(lián)體在酵母表面展示表達(dá)后,四聚體對(duì)重金屬吸附能力提高5.9倍,八聚體提高8.7倍[25]。表面展示技術(shù)用于重金屬污染土壤原位修復(fù)的研究雖然取得了許多成果,但離實(shí)際應(yīng)用尚有一段距離。其主要原因是用于展示金屬結(jié)合肽的受體微生物種類及適應(yīng)性有限,并且缺乏選擇金屬結(jié)合肽的有效方法[19]。
3. 結(jié)論與展望
從目前來看,微生物修復(fù)是最具發(fā)展和應(yīng)用前景的生物修復(fù)技術(shù),人們?cè)谖⑸锊牧稀⒔到馔緩揭约靶迯?fù)技術(shù)研發(fā)等方面取得了一定的研究進(jìn)展,并展示了一些成功的修復(fù)案例。但重金屬污染土壤原位微生物修復(fù)技術(shù)目前還存在以下幾個(gè)方面的問題:(1)修復(fù)效率低,不能修復(fù)重污染土壤。(2)加入到修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中的微生物會(huì)與土著菌株競(jìng)爭(zhēng),可能因其競(jìng)爭(zhēng)不過土著微生物,而導(dǎo)致目標(biāo)微生物數(shù)量減少或其代謝活性喪失。(3)重金屬污染土壤原位微生物修復(fù)技術(shù)大多還處于研究階段和田間試驗(yàn)與示范階段,還存在大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的問題。(4)微生物個(gè)體微小,難以從土壤中分離;重金屬回收困難。
污染場(chǎng)地應(yīng)用是各種生物修復(fù)技術(shù)研發(fā)的最終目的。一般說來,實(shí)驗(yàn)室的微生物修復(fù)研究,因修復(fù)條件較為理想化,擾因素極少,其修復(fù)可能很好。如一旦將室內(nèi)的微生物修復(fù)技術(shù)放大到現(xiàn)場(chǎng)條件下,干擾因素復(fù)雜,一系列的新問題可能會(huì)出現(xiàn),甚至可能會(huì)遭致完全否定等現(xiàn)象。因此,微生物修復(fù)技術(shù)的場(chǎng)地應(yīng)用是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,必須融合環(huán)境工程、水利學(xué)、環(huán)境化學(xué)及土壤學(xué)等多學(xué)科知識(shí),創(chuàng)造現(xiàn)場(chǎng)的修復(fù)條件,如土地翻耕、農(nóng)藝措施、添加物質(zhì)、高效微生物、植物修復(fù),季節(jié)更替等,構(gòu)建出一套因地因時(shí)的污染土壤田間修復(fù)工程技術(shù)。
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關(guān)鍵詞:農(nóng)產(chǎn)品地;重金屬污染;普查取樣;質(zhì)量控制
中圖分類號(hào):S207 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
在《國(guó)家及各地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要》中提出:“以基本農(nóng)田、重要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地、特殊農(nóng)產(chǎn)品基地,特別是菜籃子基地為監(jiān)管重點(diǎn),開展農(nóng)用土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)、評(píng)估與安全性劃分。加強(qiáng)對(duì)重金屬污染的土壤治理技術(shù)研究,積極開展土壤污染防治和修復(fù)”。為有效貫徹落實(shí)“十二五”規(guī)劃綱要,目前,在全國(guó)各省、市、縣地區(qū)正在逐步開展農(nóng)產(chǎn)品地的重金屬污染普查取樣工作,以從源頭上保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全,確保人民生活的安全、健康。
1 農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染普查取樣的目的與內(nèi)容
農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染即是指由于人類活動(dòng),而導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品土壤中的微量有害元素含量超過了預(yù)定值,因過量沉積而引起的含量過高而帶來的危害。
1.1 普查取樣的目的
1.1.1 為農(nóng)產(chǎn)品地的安全現(xiàn)狀管理服務(wù)
通過掌握農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染的狀況、分布及特征等基礎(chǔ)信息,并開展產(chǎn)地的安全等級(jí)劃分,從而為保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、保護(hù)土地資源的有效利用以及保護(hù)人體健康提供重要的科學(xué)依據(jù)。
1.1.2 為農(nóng)產(chǎn)品地的安全動(dòng)態(tài)管理服務(wù)
通過詳細(xì)了解農(nóng)產(chǎn)品地及周邊環(huán)境的重金屬污染歷史與現(xiàn)狀,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況、自然環(huán)境情況等,以便于開展農(nóng)產(chǎn)品地的安全區(qū)劃,從而能科學(xué)的設(shè)置國(guó)控點(diǎn)。并開展動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè),以及時(shí)掌握農(nóng)產(chǎn)品地的安全變化。
1.1.3 為減少和消除農(nóng)產(chǎn)品重金屬危害服務(wù)
通過設(shè)立重金屬污染修復(fù)示范區(qū),并全面、準(zhǔn)確掌握其污染現(xiàn)狀,為制定污染修復(fù)方案以及選擇修復(fù)技術(shù)、修復(fù)方法提供科學(xué)的依據(jù),同時(shí)還能為污染修復(fù)效果的評(píng)估提供準(zhǔn)確的技術(shù)背景資料。
1.2 普查取樣的內(nèi)容
普查取樣的內(nèi)容主要包括了農(nóng)產(chǎn)品地土壤的檢測(cè)和資料調(diào)研這2個(gè)方面。
1.2.1 農(nóng)產(chǎn)品土壤的檢測(cè)
由于重金屬是指密度≥5g/cm3的金屬,而農(nóng)產(chǎn)品地的重金屬污染主要包括了鎘、汞、砷、鉻、鉛等生物毒性顯著的元素。因此,在對(duì)土壤進(jìn)行檢測(cè)時(shí)主要是測(cè)定這5種污染物的總量,并測(cè)定土壤的pH值與陽離子交換量。
1.2.2 資料調(diào)研
主要是指對(duì)農(nóng)產(chǎn)品地的污染源、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況、自然環(huán)境情況、安全質(zhì)量狀態(tài)等歷史和現(xiàn)狀資料,進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查、收集與整理,并結(jié)合土壤、糧食、水質(zhì)樣品的采集對(duì)取樣點(diǎn)資料實(shí)施詳細(xì)的登記。
2 更有效控制農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染普查取樣質(zhì)量的相關(guān)建議
2.1 嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范要求,確保普查取樣工作質(zhì)量
在農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染普查取樣工作中,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T166-2004)、《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)、《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(HJ332-2006)等相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求,開展調(diào)查和取樣工作。
2.1.1 普查取樣前的準(zhǔn)備工作
應(yīng)做好資料的收集和調(diào)查,由于農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染的分布情況是不均勻的,因此調(diào)查采樣之前應(yīng)通過收集資料和調(diào)查工作來確定目標(biāo),調(diào)查工作主要是對(duì)農(nóng)產(chǎn)品地及附件取樣的土壤形狀、產(chǎn)業(yè)情況、自然條件、污染歷史與現(xiàn)狀等情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查,必要時(shí)還需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查;應(yīng)做好采樣工具和器材的準(zhǔn)備工作,采樣工具主要有螺旋取土鉆、圓狀取土鉆、鐵鍬、鐵鏟、竹片及其它適合特殊采樣要求的工具等,而采樣器材則主要包括了照相機(jī)、卷尺、GPS儀、羅盤、樣品箱、樣品袋等等,同時(shí)普查人員還應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好安全防護(hù)用品,例如安全帽、工作服、工作鞋及藥品等。
2.1.2 做好采樣點(diǎn)的布設(shè)
樣點(diǎn)布設(shè)的方法主要有簡(jiǎn)單隨機(jī)法、分塊隨機(jī)法和系統(tǒng)隨機(jī)法。簡(jiǎn)單隨機(jī)法是利用網(wǎng)格編號(hào)確定采樣點(diǎn)的樣品數(shù),然后從中取樣的方法;分塊隨機(jī)則是將農(nóng)產(chǎn)品地根據(jù)類型分塊,然后保證每一種類型都有樣品的方法;而系統(tǒng)隨機(jī)則是利用系統(tǒng)隨機(jī)布設(shè)網(wǎng)格,每一格中都需要采樣??傊?,在對(duì)農(nóng)產(chǎn)品地采樣點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)時(shí),應(yīng)盡量考慮到不同土地的利用類型以及其在所在區(qū)域的代表性,并兼顧到樣點(diǎn)的均勻性。
2.1.3 做好土壤樣品的制備與保存工作
樣品的制備過程為,利用風(fēng)干室將土壤樣品風(fēng)干,并挑揀出其中的砂礫、碎石和植物殘?bào)w;將風(fēng)干的樣品放置在有機(jī)玻璃板上進(jìn)行粗磨和細(xì)磨工序;將已研磨均勻的樣品分別放置于樣品袋或樣品瓶中,并填寫好標(biāo)簽。在制備過程中,要求制樣工具在每一份樣品處理后均應(yīng)當(dāng)擦洗干凈,以避免樣品出現(xiàn)交叉污染。
土壤樣品存放的地點(diǎn),應(yīng)當(dāng)保持通風(fēng)、干燥、無污染以及無陽光的直接照射。同時(shí),還應(yīng)當(dāng)定期對(duì)樣品進(jìn)行檢查和清理,以防止樣品出現(xiàn)霉變、鼠害或標(biāo)簽脫落等問題。
2.2 從政策、財(cái)政、人員等多個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā),提高普查取樣工作質(zhì)量
2.2.1 各級(jí)政府應(yīng)從政治高度出發(fā),精心安排與工作普查取樣工作
各級(jí)政府機(jī)關(guān)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到,近年來我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品地污染情況的嚴(yán)重性以及農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護(hù)工作的緊迫性。嚴(yán)格貫徹落實(shí)“十二五”規(guī)劃綱要,將農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染普查取樣工作擺在全局工作的突出位置,組織強(qiáng)而有力的技術(shù)團(tuán)隊(duì),齊心協(xié)力做好普查取樣工作。通過2012~2015年這4a時(shí)間,逐步掌握全國(guó)各地方區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品地重金屬的污染情況,并通過完善土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫,建立農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量檔案,以及時(shí)了解和掌握各地農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境的變化現(xiàn)狀,進(jìn)而從源頭上保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。
2.2.2 加大財(cái)政支出,建立穩(wěn)定的普查取樣投入機(jī)制
農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染的普查與取樣工作不僅任務(wù)量重、涉及面廣,而且具有長(zhǎng)期性、緊迫性以及公益性上的特征。然而,當(dāng)前各級(jí)農(nóng)村能源環(huán)保部門普遍存在經(jīng)費(fèi)不足的問題,而由此導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)設(shè)備短缺、監(jiān)測(cè)水平低下,不僅使得各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在著一定的誤差,而且樣品取樣的準(zhǔn)確度也難以得到保證。因此,為保障普查取樣工作的順利開展與實(shí)施,除中央財(cái)政部門資金的及時(shí)規(guī)劃以外,各級(jí)地方政府還應(yīng)當(dāng)加大對(duì)其財(cái)政支出的力度,以建立穩(wěn)定、長(zhǎng)效的投入機(jī)制,有效保障普查取樣工作的嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性。
2.2.3 加強(qiáng)普查人員的技術(shù)培訓(xùn)力度,確保普查取樣數(shù)據(jù)的真實(shí)與客觀
普查取樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與真實(shí)性,是整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染普查取樣工作的重點(diǎn)與核心環(huán)節(jié)。為確保普查取樣數(shù)據(jù)的真實(shí)與客觀,要求各級(jí)農(nóng)村能源環(huán)保部門的一級(jí)技術(shù)骨干人員,能深入現(xiàn)場(chǎng)、細(xì)心嚴(yán)謹(jǐn)、技術(shù)到位的做好重金屬污染普查取樣在準(zhǔn)備工作、采樣點(diǎn)布設(shè)、現(xiàn)場(chǎng)記錄與取樣、樣品的制備與保存等各個(gè)環(huán)節(jié)中的工作。要實(shí)現(xiàn)以上的目標(biāo),就必須從“加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn),強(qiáng)化技術(shù)支撐”入手,注重對(duì)普查人員技術(shù)培訓(xùn)與技術(shù)指導(dǎo)工作的強(qiáng)化力度,從而綜合性提升普查人員的個(gè)人素質(zhì)能力與業(yè)務(wù)技術(shù)水平,確保普查取樣工作的質(zhì)量。
3 結(jié)語
農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染的普查取樣作為農(nóng)產(chǎn)品地土壤重金屬污染防治的基礎(chǔ)性工作,對(duì)推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn),從源頭上保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,確保人民生活的安全、健康都奠定了良好的基礎(chǔ)。本文從農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染普查取樣的目的與主要內(nèi)容出發(fā),并從技術(shù)、政策、財(cái)政、人員等多個(gè)角度探討和研究了如何能更有效的控制普查取樣工作的質(zhì)量,以此希望能對(duì)當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品地重金屬污染普查取樣工作的順利開展提供一定的幫助與借鑒。
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