重金屬污染的影響范文
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篇1
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A
重金屬污染時指由重金屬及其化合物引起的環境污染,主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。重金屬的污染主要來源工業污染,其次是交通污染和生活垃圾污染。工業污染大多通過廢渣、廢水、廢氣排入環境,在人和動物、植物中富集,從而對環境和人的健康造成很大的危害。
重金屬污染物是一類典型的優先控制污染物。環境中的重金屬污染與危害決定于重金屬在環境中的含量分布、化學特征、環境化學行為、遷移轉化及重金屬對生物的毒性。重金屬污染與其他有機化合物的污染不同,不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的凈化,使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性,很難在環境中降解。目前中國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中,造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤引起嚴重的環境污染。對人體毒害最大的重金屬有5種:鉛、汞、砷、鎘、銘。這些重金屬在水中不能被分解,人飲用后毒性放大,與水中的其他毒素結合生成毒性更大的有機物。以各種化學狀態或化學形態存在的重金屬,在進入環境或生態系統后就會存留、積累和遷移,造成危害。如隨廢水排出的重金屬,即使濃度小,也可在藻類和底泥中積累,被魚和貝的體表吸附,產生食物鏈濃縮,從而造成公害。如日本的水俁病,就是因為燒堿制造工業排放的廢水中含有汞,在經生物作用變成有機汞后造成的;又如痛痛病,是由煉鋅工業和鎘電鍍工業所排放的鎘所致。汽車尾氣排放的鉛經大氣擴散等過程進入環境中,造成目前地表鉛的濃度已有顯著提高,致使近代人體內鉛的吸收量比原始人增加了約100倍,損害了人體健康。
重金屬污染在環境中難以降解,能在動物和植物體內積累,通過食物鏈逐步富集,濃度成千上萬甚至上百萬倍的增加,最后進入人體造成危害,是危害人類最大的污染物之一。國際上,許多廢棄物都因含有重金屬元素被列到國家危險廢物名錄,近些年隨著我國工農業生產的快速發展,我國出現了重金屬污染頻發、常發的狀況。2010 年4月至6月,浙江省政協組織成立調研組,通過召集省有關單位負責人座談,向社會公眾征集意見建議,并赴杭州、臺州及所轄的路橋、溫嶺等部分縣(市、區)進行實地調研,全面了解食品藥品安全情況。調研結果顯示,在浙北、浙中、浙東沿海三個區域中,城郊傳統的蔬菜基地、部分基本農田都受到了較嚴重的影響。工業“三廢”及城市生活污染物排放,引起重金屬污染農田。調研組有關負責人表示,這些城郊重金屬對土壤的污染,主要是近十多年造成的,主要是人為的污染,這會直接威脅到百姓的生命健康。2011年3月中旬,在浙江臺州市路橋區峰江街道,一座建在居民區中央的“臺州市速起蓄電池有限公司”(以下簡稱“速起蓄電池公司”)被曝出其引起的鉛污染已致使當地168名村民血鉛超標。由于重金屬污染事件在我國頻繁發生,使得我國開始重視重金屬污染的治理。
常見的重金屬土壤治理的方法包括化學法、生物法、物理法、熱力學方法等,每種方法又包含不同的技術,每種技術又可以采用不同的施工方案實施。化學法主要通過將重金屬污染土壤與化學穩定劑混合來實現重金屬的穩定化,而石灰等穩定劑通常不能有長期的治理效果,分子鍵合是目前業界關注的一種以長期穩定性為特點的修復藥劑。生物法一般有植物修復和微生物修復等。植物修復通過超積累植物吸收土壤中的重金屬,比較安全但是修復周期長;微生物修復通過土壤中微生物降解重金屬,但是影響修復效果的因素較多,目前應用較少。熱力學方法可以通過高溫來使重金屬玻璃化,但是成本很高。
篇2
關鍵詞:潤草1號;鎘脅迫;生理生化指標
中圖分類號:Q945 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2016)19-4952-04
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.19.013
Abstract:Nourishing Grass 1 is a new type of lawn grass bred in 2012. The method of pot experiment,effects of heavy metal cadmium in soil on physiological and biochemical indexes of Nourishing Grass 1 were studied. The results showed that,with the increase of the concentration of heavy metal cadmium solution,free proline content and chlorophyll content of Nourishing Grass 1 were increased first and then decreased,but the vitality of root system was gradually decreased,cell membrane permeability was gradually increased.
Key words:Nourishing Grass 1;cadmium stress;physiological and biochemical indexes
潤草1號是一種新型的草坪草品種,于2012年由江蘇農林職業技術學院培育而成。潤草1號屬于低矮型草種,坪用性狀優良。潤草1號具有較強的耐蔭、耐熱性能,抗倒伏和抗病能力強,適宜南方地區露地栽培,是中國草坪綠化常用的草坪植物之一,主要用于觀賞草坪的建植,對于降低環境污染、城市綠化及美化起著非常重要的作用。
重金屬鎘不是植物生長所必需的營養元素,對環境造成的污染和危害大。越來越多的重金屬鎘,隨著工業和交通不斷地發展,被釋放到了人們賴以生存的環境中,并大量地積累在土壤中。土壤被重金屬鎘污染后,不僅會造成土壤的質量下降、使土壤喪失正常的功能,還會毒害生長的植物,進而給人類身體健康帶來危害。在南方地區的土壤中,重金屬鎘是最常見的污染元素,其含量在土壤中已超過正常值的3~4倍[1]。土壤中重金屬鎘污染可以利用草坪來修復,不僅凈化了土壤,而且對人類的生產、生活條件和環境條件都產生了有益的影響。本試驗通過研究土壤中不同濃度重金屬鎘對潤草1號生理生化指標的影響,以期為重金屬污染地區的土壤中重金屬含量標準的制定、草坪綠地建設規劃提供有利的參考。
1 材料與方法
1.1 供試材料
試驗所用的材料為潤草1號,由江蘇農林職業技術學院提供。盆栽土壤取自江蘇農林職業技術學院花房土質較好的表層土壤,測得pH為7.2,土壤重金屬鎘含量為0.056 g/kg。重金屬鎘添加形式為3CdSO4?8H2O,分析純。
1.2 試驗設計
于2014年9月15日,將供試土壤充分粉碎后過0.5 cm篩,再將作基肥的5%草炭按1∶3的體積比拌入供試土壤中,充分混合。將混合后的土壤稱重5.5 kg,分別裝入20只塑料花盆中,其中所用花盆的上口直徑、下口直徑和高分別為25.8、16.3、22.5 cm。試驗時以不使用重金屬鎘的處理作為對照,重金屬鎘的脅迫濃度分別設定為5、20、50、100 mg/kg(不含背景值,重金屬鎘的脅迫濃度以Cd2+計),每次處理重復4次。
按照設定的重金屬鎘的脅迫濃度,在每只花盆中添加4種不同濃度的重金屬鎘溶液各1 000 mL,每天噴施清水100 mL。平衡14 d后,播種用蒸餾水浸泡24 h的潤草1號種子,播種量為每盆中300粒,保持土壤含水量為田間最大持水量的70%。種植1個月后,分別取樣分析。
1.3 測定方法
生理生化指標的測定按照張治安[2]的方法,葉綠素采用95%乙醇提取,UV-2100型紫外/可見分光光度計測定;根系活力測定采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法;細胞膜透性測定采用電導法,使用DDS-12AW型電導儀測定;游離脯氨酸采用磺基水楊酸提取法測定。
2 結果與分析
2.1 重金屬鎘脅迫對根系活力的影響
根系不僅是植物吸收水分、礦物質營養的主要器官,也是合成氨基酸、激素等物質的重要部位,同時合成并輸送感受外界刺激的信息物質。根系的生長狀況和活力對于地上部的營養、生長和最終產量的形成至關重要。根系活力是指植物根系自身具有的合成、吸收、還原及氧化能力等,可以用來衡量植物根系長勢優劣和標示植物生長情況的重要生理指標。根系活力大小反映了植物根系代謝強度的大小。如果根系活力越大,則表明根系組織的代謝能力越強,根系長得越粗壯,這對整個植株的生長發育是十分有利的[3]。從圖1可以看出,不同濃度重金屬鎘處理后,潤草1號的根系活力低于對照組,隨著重金屬鎘濃度的逐浙增大,根系活力表現為逐漸降低。當重金屬鎘濃度小于5 mg/kg時,根系活力是與對照組相近的,這說明該濃度對潤草1號的影響很小。重金屬鎘脅迫使根系活力降低,可能是由于較強的呼吸代謝作用導致了潤草1號過多地消耗了能量,進而抑制了潤草1號的生長發育。
2.2 重金屬鎘脅迫對細胞膜透性的影響
生物體內的細胞膜是一種具有選擇性的半透膜,對細胞內外物質的運輸和交換起著重要的調節和控制作用。外界環境對細胞產生脅迫時最敏感的部位是細胞膜,細胞膜透性的改變或喪失都是因為細胞受到各種逆境傷害引起的。因此,在植物抗逆性研究中常把細胞膜透性作為重要的生理指標。從表1可以看出,不同濃度重金屬鎘處理后,潤草1號的電導率都比對照有所增加。在5、20 mg/kg時細胞膜透性變化較小,對潤草1號影響較小。當重金屬鎘濃度達到50 mg/kg時,細胞膜透性明顯增大。由傷害率可以看出,隨著重金屬鎘濃度增大,傷害率逐漸增加。重金屬鎘濃度為100 mg/kg時,對潤草1號的傷害率最大,達到29.56%,對潤草1號影響明顯。
2.3 重金屬鎘脅迫對脯氨酸含量的影響
脯氨酸是一種水溶性最大的氨基酸,也是一種小分子滲透物質。脯氨酸可以調節植物細胞的滲透平衡,提高植物細胞結構的穩定性[4],并能有效地阻止植物細胞內氧自由基的產生,以緩解或修復逆境對其造成的傷害。因此,游離脯氨酸的含量可以作為潤草1號對重金屬鎘脅迫的一個重要生理生化指標。從圖2可以看出,不同濃度重金屬鎘處理后,潤草1號的游離脯氨酸含量隨重金屬鎘濃度增大呈先升高后降低的變化。重金屬鎘濃度為5 mg/kg時升高較小,對潤草1號影響很小。重金屬鎘濃度為50 mg/kg時達到最大值,是對照組的3.02倍,因此對潤草1號影響明顯。
2.4 重金屬鎘脅迫對葉綠素含量的影響
植物體內的葉綠素是植物進行光合作用的重要物質基礎,葉綠素含量和葉綠素a/b是衡量植物葉片長勢如何的重要指標[4]。在逆境脅迫下,植物體內葉綠素含量的多少說明了植物抗逆境脅迫能力的大小,因此,葉綠素含量可以作為植物抗逆境脅迫程度的重要生理指標[5]。不同濃度的重金屬鎘處理后,潤草1號葉片內所含的光合色素含量發生了明顯變化。從表2中可以看出,潤草1號的葉片內所含的葉綠素總量、葉綠素a/b、葉綠素a、葉綠素b以及類胡羅卜素均隨著重金屬鎘濃度的增加而呈先升高后降低的變化趨勢,且當濃度為20 mg/kg 時均達到了最大值。類胡蘿卜素含量的增幅分別為各處理后對照組的13.79%、24.14%、-8.62%和 -17.24%,葉綠素總量的增幅分別為各處理后對照組的2.29%、11.43%、-3.71%和-10.29%,這說明不同濃度的重金屬鎘處理后,潤草1號的適應機理存在顯著差異,造成潤草1號的類胡蘿卜素含量和葉綠素總量的不同。
3 小結與討論
植物根系是活躍的吸收器官和合成器官。當重金屬污染土壤時,首先是植物的根系受到傷害,其主要表現為植物主動吸收能力的降低和根系活力的降低。本試驗中,潤草1號的根系活力隨著重金屬鎘處理濃度的增大而逐漸下降,且重金屬鎘處理濃度越高根系活力下降程度越大。原因可能是在重金屬鎘脅迫下,潤草1號自身抗氧化系統酶不能將產生的氧自由基及時清除掉,根系代謝中的琥珀酸脫氫酶就會受到多余的氧自由基的傷害,從而使根系活力下降[6]。此時潤草1號要緩解鎘脅迫對其造成的傷害,就要消耗大量的代謝產物,這樣就會影響潤草1號的生長發育。在試驗過程中還發現,潤草1號側根的生成速率是隨著重金屬鎘處理濃度的增大而減小,這恰好與潤草1號根系生物量隨濃度變化的情況相一致。
細胞膜系統是植物細胞和外界環境相聯系的界面,也是植物細胞和外界環境進行物質交換和信息傳遞的屏障。植物細胞具有正常的生理功能是以細胞膜具有較高的穩定性為基礎的[7]。在重金屬鎘脅迫下,潤草1號的細胞膜受到了破壞,使其通透性增加。細胞膜的損傷不但會導致細胞內一系列生理生化過程的紊亂,而且會導致細胞膜上結合酶和細胞內酶失去平衡,使細胞內大量的可溶性物質外滲,進而造成潤草1號的死亡[8]。在重金屬鎘的脅迫下,隨著重金屬鎘處理濃度的增大,潤草1號葉片組織外滲液的電導率逐漸升高,而且呈明顯的正相關。究其原因可能是重金屬鎘進入潤草1號葉片組織后,與細胞膜的蛋白質分子中的-SH或細胞膜的磷脂分子層中的磷脂類物質發生了化學反應,造成細胞膜蛋白和磷脂分子層的結構發生改變,進而使細胞膜的結構也發生了改變,這樣細胞膜系統受到破壞,細胞膜的通透性增大,從而使細胞內的鹽類或有機物出現不同程度的滲出,最終導致電導率的增大[9]。
植物體內的脯氨酸是重要的滲透調節物質,其至作用是維持植物細胞的滲透壓,當外界不良環境對植物脅迫時能起到很好的指示作用[10]。潤草1號葉片內游離脯氨酸含量,隨著重金屬鎘處理濃度的增加而增大,當脅迫濃度為50 mg/kg時達到最大值,這是受到重金屬鎘脅迫時,潤草1號表現出的正常生理反應。當受到重金屬鎘脅迫時,潤草1號葉片組織內物質的代謝路徑會發生相應的改變,使脯氨酸的氧化過程受到抑制,從而減慢蛋白質的合成速度,造成細胞內脯氨酸含量的升高。細胞內存在的大量脯氨酸能維持潤草1號葉片內的水分平衡,保持細胞內原生質與外界環境的滲透平衡,增大細胞內各種蛋白質的溶解性,也使各種生物大分子的結構與穩定性受到保護[4]。
綠色植物進行光合作用的主要色素是葉綠素,植物光合作用的強弱直接受到葉綠素含量的影響,植物同化物質能力的大小可以通過葉綠素含量的多少來反映。葉綠素受到外界環境影響時其含量發生變化,葉綠素含量的變化又會引起植物光合性能的改變,甚至影響植物正常的新陳代謝[11]。本試驗中,在低濃度重金屬鎘脅迫下,潤草1號葉片中葉綠素的含量緩慢地增大,這是潤草1號葉片中葉綠素合成系統主動表現出的應激性反應。當重金屬鎘脅迫濃度大于20 mg/kg時,潤草1號葉片中葉綠素含量開始明顯地減小,其原因可能是過量重金屬鎘破壞了潤草1號葉片的細胞膜,使細胞膜受到損傷而透性增大,從而造成葉綠素分子大量地滲漏出來;也可能是催化葉綠素合成所需要的3種蛋白酶(膽色素原脫氨酶、原葉綠素脂還原酶和氨基乙酰丙酸合成酶)與重金屬鎘結合,使蛋白酶的結構發生了改變,這樣就降低了蛋白酶的活性,從而影響了葉綠素的合成;還可能是重金屬鎘破壞了潤草1號葉片細胞中線粒體的結構,導致葉綠素降解而使其含量降低,抑制了光合作用,使潤草1號代謝產生紊亂,造成潤草1號的抗逆性降低[11]。
需要強調的是,衡量草坪植物應用價值的最重要指標是根系的生長與葉片的綠色度[12],而對潤草1號根系生長起顯著抑制作用的、對潤草1號的建植及對污染地區潤草1號的生產起重要限制作用的都是重金屬鎘。因此,在實際應用過程中,為了使潤草1號的根系生長不受到影響,應該嚴格控制土壤中重金屬鎘的濃度小于20 mg/kg。由于重金屬鎘不是潤草1號生長發育所必需的營養元素,且具有較大的毒性,所以更應該嚴格控制重金屬鎘的使用濃度。
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>> 土壤重金屬污染及修復的研究現狀 重金屬污染土壤修復技術的研究現狀分析及展望 土壤重金屬污染現狀及修復技術研究進展 土壤重金屬鉻污染分析及修復技術 土壤重金屬污染及修復技術 農田土壤重金屬污染及修復技術分析 論重金屬污染土壤修復技術的研究 重金屬污染土壤植物修復技術研究 土壤重金屬的污染現狀及生物修復技術 淺談我國土壤重金屬污染現狀及修復技術 解析土壤重金屬污染的現狀與危害及修復技術 土壤重金屬污染特點及修復技術研究 論土壤重金屬污染現狀與修復 淺談金屬礦山土壤重金屬污染現狀及修復治理措施 淺談土壤重金屬污染與修復技術 重金屬污染土壤修復技術應用 淺析土壤重金屬污染與修復技術 重金屬污染土壤修復技術探討 淺析土壤重金屬污染及修復措施 土壤重金屬污染修復研究進展 常見問題解答 當前所在位置:l,2013-07-12.
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篇4
關鍵詞 蔬菜;重金屬;污染;防治措施;廣東東莞
中圖分類號 X56 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)13-0227-01
東莞市位于廣東省中南部,屬珠江、東江沖積平原,土地肥沃,有豐富的土地、森林資源,瀕臨南海,地處北回歸線以南,屬于南亞熱帶海洋性氣候,年平均氣溫22.3 ℃,降水量1 780.4 mm,日照量1 780.4 h,具有良好的農業生產氣候條件。蔬菜在東莞農業生產中占據了極其重要的地位,一直以來是我國供港蔬菜的生產和出口基地,2014年東莞蔬菜的播種面積保持在2萬hm2左右,隨著經濟的發展,大量工廠產生的廢氣廢水致使蔬菜中重金屬檢出率很高[1]。蔬菜重金屬污染問題不僅影響了東莞市蔬菜出口和菜農收入,還影響消費者的健康。本文在綜述東莞蔬菜重金屬污染狀況的基礎上,提出生產過程中的多種防治措施。
1 蔬菜重金屬污染現狀
近年來,東莞城市化和工業化快速發展,大量工廠的出現,給農業土壤帶來了嚴重的污染過,特別是土壤重金屬污染。經過調查,珠江三角洲典型地區中山市與東莞市鉛、鎘的污染比較嚴重,平均有13.2%的蔬菜樣品中鉛與鎘的含量超過國家衛生標準的允許量[2]。土壤中鎘污染為5種重金屬中最嚴重,平均污染指數超過警戒線4倍,為嚴重污染等級[1]。東莞市菜地土壤整體受到了輕度的重金屬污染,以西北部污染較為嚴重,東北部污染最輕[3]。東莞市土壤中主要受到Cd和Hg污染,許多蔬菜對重金屬都有積累能力,例如芥蘭對汞和鉻積累的能力較強,空心菜、白菜和油菜對鉛、鎘的積累能力強。
2 蔬菜重金屬污染來源
2.1 大氣污染
東莞市有一些大型的蔬菜基地位于交通繁忙地帶或毗鄰高速公路。大氣污染主要來源于工業生產、汽車尾氣排放。大量的有害氣體和粉塵中含有重金屬。氣體中的重金屬經過自然沉降和水沉降進入土壤。污染物以二氧化硫、煙塵和粉塵為主,其次還有氮氧化物、一氧化碳、硫化氫、氟、鉛等。
2.2 水污染
東莞市的蔬菜用地環境受到周邊企業工業“三廢”、城鎮生活垃圾和農業垃圾等涌入河道,使得河道里的水資源受到污染,污水中的重金屬隨著灌溉進入農田。
2.3 土壤污染
土壤污染表現在肥料元素積累過多、多種重金屬污染嚴重、農藥和有機物污染物殘留量高等方面。過度施肥造成土壤酸化,導致土壤鹽漬化,土壤中的污染物主要包括Hg、Cd、As、Zn、Pb等重金屬。
3 防治措施
隨著社會的不斷發展,環境污染問題日益突出。蔬菜重金屬污染具有潛伏性、地域性、長期性、難治理性等特點,其防治應堅持“預防為主,防治結合、綜合治理”的基本方針。針對東莞蔬菜重金屬污染提出幾點防治措施。
3.1 合理規劃蔬菜生產基地
隨著社會工業經濟的不斷發展,城鎮化水平不斷提高,工業產區與農業生產區不斷向郊區轉移。蔬菜生產基地應該遠離工業產區和城市生活污染區,選擇環境較好的地區作為蔬菜生產基地。除此之外,對基地的環境要進行實時動態監測與評價。
3.2 隔絕污染源,控制重金屬流入食物鏈
治理重金屬污染問題,首先最重要的是從源頭上做起,控制和消除污染源。在農業生產方面,減少化肥和農藥的使用量,減少其在土壤中的殘留。此外,對于用來灌溉的水源,要制定相應的標準,禁止使用污水進行灌溉。土壤中的重金屬主要通過植物的吸收積累,進而通過食物鏈對人體造成危害。因此,控制植物對重金屬的吸收,可減少其在植物可食部分的積累量。
3.3 根據不同蔬菜累積重金屬的能力,合理布局
對于不同區域主要污染重金屬,篩選出選擇可食部分低累積重金屬的蔬菜作物或對污染重金屬有強抗性的蔬菜品種栽培,并合理安排茬口進行輪作。
3.4 改良土壤結構,提高土壤重金屬污染的抵抗能力
從源頭上改善土壤的組成與結構,從而減少土壤中的重金屬,降低作物對重金屬的吸收累積量。改變土壤中重金屬的存在形態,如增加有機肥的使用量,可增加土壤膠體對重金屬的吸附能力,使得重金屬元素不易被作物吸收,也可促使土壤中某些重金屬的形態發生變化,從而有效降低其毒性[4]。
4 參考文獻
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[關鍵詞] 土壤 重金屬 污染 防范
[中圖分類號] X833 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2016)06-0061-02
隨著“鎘大米”超標的報道,湖南省株洲、衡陽等地的稻米重金屬鎘超標陸續曝光,在國內外引起強烈反響,對整個糧食行業造成了很大沖擊。廣大市民在經歷了牛奶的“三聚氰胺”,豬肉“瘦肉精”等事件之后,現在又出現了糧食“鎘米”事件。因此,土壤重金屬污染治理任務更加緊迫。
1 土壤重金屬污染現狀
民以食為天,食以安為先。糧食是最基本、最重要的食品,也是生產其他食品的基本原料,保障糧食質量安全至關重要。而“食品安全”的核心挑戰就是農藥殘留和重金屬污染。我國土壤污染的形勢已相當嚴峻,據估算,全國每年受重金屬污染的糧食達1200萬噸,造成的直接經濟損失超過200億元。土壤污染造成有害物質在農產品中積累,并通過食物鏈進入人體,引發各種疾病,最終危害人體健康。
根據全國污染區的不同情形,稻米中超標的有害重金屬不只是鎘,還可能包括鉛、砷、汞、銅等。除了稻米,其他農作物同樣有可能受到重金屬超標的影響。據中國土壤學會副理事長張維理分析,我國農藥使用量達130萬噸,是世界平均水平的2.5倍。而據測算,每年大量使用的農藥僅0.1%左右可以作用于目標病蟲,99.9%的農藥則進入生態系統,造成大量的土壤中的農藥殘留、重金屬及植物激素的污染。總之,我國土壤污染呈現一種十分復雜的特點,呈現新老污染并存,無機有機污染混合的局面。
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,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
3.1 重金屬不能被微生物降解,是環境中長期、潛在的污染物;
3.2 因土壤膠體和顆粒物的吸附作用,長期存在于土壤中,濃度多成垂直遞減分布;
3.3 與土壤中的配位體作用,生成絡合物或螯合物,導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,產生生物放大作用;
3.5 重金屬的形態不同,其活性與毒性不同,土壤pH、顆粒物以及有機質含量等條件深刻影響它在土壤中的遷移和轉化。
4 土壤重金屬污染的危害
4.1 重金屬污染對環境的危害
重金屬在土壤-作物系統中遷移直接影響到作物的生理生化和生長發育,從而影響作物的產量和品質。鎘是危害植物生長的有毒元素,例如,如果土壤中鎘含量高,會破壞葉綠素,植物葉片的結構,減少根系吸收水分和營養物質,抑制根系生長,引起植物生理失調,減少生產。鉛在農作物中的組織中可能會導致氧化、光合作用和脂肪代謝強度減弱,減少對水的吸收,耗氧量增加,從而阻礙作物生長,甚至導致作物減產等。
4.2 重金屬污染對人類的危害
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,會給人體帶來高血壓、心腦血管疾病、腎功能失調等一系列問題。汞食入人體后直接沉入肝臟,對大腦視力神經破壞極大。砷會使皮膚色素沉著,導致異常角質化。鉻會造成四肢麻木,精神異常。鉛是重金屬污染中毒性較大的一種,一旦進入人體很難排除,并直接傷害腦細胞,造成智力低下等。
5 土壤重金屬污染的來源
5.1 工業“三廢”對土壤中重金屬的影響
隨著經濟的發展,人們對工業的應用越來越重視,在一些經濟欠發達地區,人們環保意識薄弱,加之我國目前科技水平低和經濟實力差,未經處理的廢水、廢氣、廢渣直接在環境中的工業發展。這些重金屬也通過自然沉淀、雨水淋入土壤等方式進入土壤,進入正常循環的生態系統。例如,一些金屬冶煉廠,硫酸廠,化工廠和采礦場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,然后進入生態系統的正常循環。例如,一些金屬冶煉廠,硫酸廠,化工廠和采礦場附近重金屬通過自然作用,如風力,雨水再次由重力進入土壤層,嚴重影響居民的生活質量。工業發達,由于城市人口密度大,土壤重金屬污染嚴重,從郊區到農村逐漸緩解。
5.2 農業灌溉、化肥農藥的應用
克服了自然能力的提高,天氣已成為歷史。在追求高產、穩產、科技發展的同時,為農業提供了廣泛的農藥、肥料等磷肥,含有鎘、汞、鉛、有機汞等農藥和未經處理的污染農田灌溉農田,是埋下了詛咒,對土壤重金屬污染的土壤硬化和鹽堿化,農作物產量和品質造成很大影響。
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、碳氫化合物、氮氧化物、鉛。這些物質隨風一起落,變成土壤形成污染。實驗證明,國道、公路在土壤重金屬污染較嚴重,而作為距離從近到遠,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、油漆生產加工企業、化工原料生產企業、礦山開采企業、廢舊電子回收及拆解企業等。
6.2 做好雨污分流工作,充分發揮污水處理廠的作用,減少企業廢水、生活污水中重金屬對環境的危害。
6.3 減少農田化肥和農藥用量,加強畜禽糞便的處理,減少農業投入品及養殖業的污染。
6.4 做好廢舊電池(干電池、蓄電池)、廢舊電子產品、日光燈管、熒光燈、節能燈等的集中回收。據統計,一支普通的節能燈管破碎瞬間可以使周圍每立方米空氣中的汞濃度達到10~20毫克,而按規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)對環境的影響。
6.6 重金屬污染應注重于防。一旦發生污染,則很難治理。為了子孫后代的安全,我們要增強主動防范意識。
土壤重金屬污染給人類社會和自然生態環境帶來了嚴重的危害,這些危害與人類息息相關,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
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篇6
近年來,僅發生的鎘污染事件,就有2005年的廣東北江韶關段鎘嚴重超標事件,2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故,2009年的湖南省瀏陽市鎘污染事件。至于其它重金屬污染事件,僅“血鉛超標”事件,就已涉及陜西、安徽、河南、湖南、福建、廣東、四川、湖南、江蘇、山東等省。
國家環保部數據顯示,2009年重金屬污染事件致使4035人血鉛超標、182人鎘超標,引發32起群體性事件。
2011年2月,國家環保部部長周生賢在出席有關重金屬污染綜合防治“十二五”規劃會議時也談到,“從2009年至今,我國已經有30多起重特大重金屬污染事件,嚴重影響群眾健康。”
據了解,重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環境污染,主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。既有因人類活動導致環境中的重金屬含量增加,超出正常范圍,并導致環境質量惡化,也有個別地區如喀斯特地區因石漠化導致重金屬釋放。
近10多年來,隨著中國工業化的不斷加速,涉及重金屬排放的行業越來越多,包括礦山開采、金屬冶煉、化工、印染、皮革、農藥、飼料等,再加上一些污染企業的違法開采、超標排污等問題突出,使重金屬污染事件出現高發態勢。
2011年兩會期間,全國政協委員、國家環保部中國環境監測總站辦公室副主任溫香彩告訴中國青年報記者,我國重金屬污染中,最嚴重的是鎘污染、汞污染、血鉛污染和砷污染。
一些地區重金屬污染比較嚴重值得注意的是,一向被認為是高科技行業的IT行業也與重金屬污染掛鉤。因制作中國水污染地圖而聞名的民間環保人士馬軍曾在2011年聯合30多家環保組織一起《2010IT品牌供應鏈重金屬污染調研》,該調研報告顯示,珠三角、長三角等地區有大量生產印刷線路板的企業不能穩定達標排放,給當地河流、土壤和近海造成了嚴重重金屬污染。
中國重金屬污染呈現出地域差異。溫香彩說,東部比西部嚴重,南部又比北部嚴重,珠三角地區尤為顯著。另外,像湖南等有色金屬大省也是重金屬污染的重點地區。湘江是中國重金屬污染最嚴重的河流。
一項由原國家環保總局進行的土壤調查結果顯示,廣東省珠江三角洲近40%的農田菜地土壤遭重金屬污染,且其中10%屬嚴重超標。2008年,中山大學生命科學學院的科研團隊分別在廣州6個區各選擇兩個農貿市場采集蔬菜樣本,分析樣本中鎘、鉛的含量情況,結果發現,葉菜類蔬菜的污染情況十分嚴重,除1種為輕度污染外,其余5種均達到重度污染水平。
在中國東南部一些區域,重金屬污染出現了比較嚴重態勢。
一個需要警惕的趨勢是,隨著產業轉移,原本重金屬污染只是零星分布的西北地區也開始面臨威脅。近年來,一些東部地區的高能耗、高污染項目開始往中西部省份轉移,這其中,尤其是化工企業、光伏企業和制藥企業,由于中西部省份經濟比較不發達,患有嚴重的“項目饑渴癥”,對環境的監管水平和力度相對不足或主動放松,導致中西部地區的污染事故也頻頻出現。
重金屬污染對生態影響極大,2009年的瀏陽鎘污染事件殃及當地的瓜果蔬菜,當地產的水稻和蔬菜都呈黃褐色,茄子辣椒則形態恐怖。
2007年,南京農業大學農業資源與生態環境研究所教授潘根興和他的研究團隊,在全國六個地區(華東、東北、華中、西南、華南和華北)縣級以上市場隨機采購大米樣品91個,結果表明,10%左右的市售大米鎘超標。2011年,《新世紀周刊》據此作出報道,曾引起一些居民恐慌。全國政協委員、人口資源環境委員會副主任、國務院第一次全國污染源普查領導小組辦公室主任王玉慶對此提出質疑,認為“鎘大米污染比例不可能高達10%”。潘根興通過媒體回應說,“不是市場上所有的大米都是這樣的,江蘇的樣品就沒啥問題,只能說我們抽查樣品的10%存在鎘超標,大家不必恐慌”。
重金屬污染致癌、致疾、致突變溫香彩說,重金屬污染不像大氣污染,既聞不到,也看不到,被重金屬污染的水體或土壤,即使含量很低,只要超標了對人體傷害也會很大。而且,不同于其它污染物的可降解特性,重金屬污染物不僅不可降解,還能在環境里累積和循環,由此也加重了對人群的危害。
她說,重金屬污染對身體的危害主要是“三致”,致癌、致疾、致突變。
多種資料均提及,重金屬在人體內能和蛋白質及各種酶發生強烈的相互作用,使它們失去活性,也可能在人體的某些器官中富集,如果超過人體所能耐受的限度,會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等,對人體會造成很大的危害。
資料顯示,血鉛污染所導致的毒性效應是貧血癥、神經機能失調和腎損傷,易受害的人群有兒童、老人、免疫低下人群。鎘的毒性很大,可在人體內積蓄,主要積蓄在腎臟,引起泌尿系統的功能變化。鎘也能夠取代骨中鈣,使骨骼嚴重軟化,并可干擾人體和生物體內鋅的酶系統,易受害的人群是礦業工作者、免疫力低下人群。砷通過呼吸道、消化道和皮膚接觸進入人體,如攝入量超過排泄量,砷就會在人體的肝、腎、肺、子宮、胎盤、骨骼、肌肉等部位蓄積,與細胞中的酶系統結合,使酶的生物作用受到抑制失去活性,特別是在毛發、指甲中蓄積,從而引起慢性砷中毒。砷還能致癌。
篇7
關鍵詞:土壤;重金屬污染;法律對策
中圖分類號:X53 文獻標識碼:A
文章編號:1005-913X(2017)06-0056-02
土壤-植物系統是生物圈中最為基礎的結構,可以對太陽能進行有效轉化。而土壤重金屬污染就是人類在生產、生活過程中將重金屬加入土壤,使重金屬含量比自然含量顯著高出,從而導致生態環境受損的狀況。土壤重金屬污染不僅會影響農作物的生長,而且會對空氣、水等造成影響,所以說土壤重金屬污染對人類生存有著關鍵影響。因為土壤重金屬污染所帶來的后果十分嚴重,所以對其進行有效防治已經成為環保工作中的重點。
一、土壤重金屬污染的來源與環境標準
(一)土壤重金屬污染的來源
隨著社會的快速發展,生態環境污染問題越來越嚴重,而土壤重金屬污染問題最為嚴峻。而造成土壤重金屬污染來源的詳細信息如表1所示。
(二)重金屬土壤環境的質量標準
土壤是人類賴以生存的基礎,如果重金屬的含量過高,就會出現土壤重金儻廴咀純觶為人類的生存、發展造成嚴重影響。所以重金屬土壤環境的質量需要控制在相應范圍內,以確保土壤的應用質量。而重金屬土壤環境質量標準值如表2所示。
二、土壤重金屬污染中存在的防治問題
(一)缺乏系統性的防治法規
我國對大氣、水體、固體以及放射性物質的污染都制定了有針對性的法律法規,可以對其進行系統性的防治與處理。但是卻沒有針對土壤重金屬污染制定系統性的法律,只是在其他防治立法中進行分散制定,所以說我國缺乏對土壤重金屬污染進行防治的系統性法律。雖然許多污染防治立法中都對土壤重金屬污染問題有所涉及,但是這些法律過于分散。這樣不僅不利于對法律功能的充分發揮,而且不能對土壤重金屬污染的防治效果提供確切保障。所以在制定土壤重金屬污染防治法律時,需要對其系統性進行重點考慮。
(二)缺乏健全的預防機制
雖然我國也認識到對土壤重金屬污染進行防治的重要性,但是在實際操作過程中依然是強調治理而忽略預防。首先,我國有對環境影響進行評價的機制,以對相應施工項目對環境可能產生的影響進行分析與評價,從而降低項目對環境的損害。雖然環境影響評價機制中對相應的生態環境準入機制進行了說明,但是隨著社會、經濟的高速發展,新型問題的不斷出現,生態環境準入機制已經不能滿足現在的發展要求。其次,我國目前沒有出臺對土壤重金屬污染擴散進行有效控制的法律,無法降低受污土壤對人類生存所造成的影響。最后,現在我國土壤重金屬污染問題治理狀況不具備較高的透明度,大部分人們都不了解土壤重金屬污染的原因與治理效果,所以不懂得如何從自身做起,降低土壤污染。
(三)缺少責任追究制度
土壤重金屬污染責任追究制度就是在主體觸犯相應法律后,強制其對有關責任進行承擔的制度。但是目前我國缺少對土壤重金屬污染責任進行有效追究的制度。首先,承擔責任的主體一般就是土地的所有及使用人員,其范圍太窄,不能對相關的企業、個人進行有效包含。同時我國沒有制定相關法律對應承擔的責任進行明確,致使國外許多重污染企業搬至國內,大大提升了我國土壤重金屬污染的程度以及治理難度。其次,我國對造成土壤重金屬污染主體的責任進行追究時,主要對其行政責任進行追究,但是有時責任主體對土壤的傷害是不可挽回的,可是我國卻沒有出臺相應的法律法規,不能對其進行定罪。這樣不僅體現出了責任追究制度中的嚴重缺失,而且不能對違法行為進行有效打擊。最后,因為土壤污染的潛伏周期長,治理費用高、周期長,而我國又缺乏對責任進行有效歸納的原則,不能對污染主體責任進行有效追究。
三、土壤重金屬污染防治的法律對策
(一)制定系統性的法律規定
以預防為主,防治兼顧的原則制定有針對性的土壤污染法規,同時以《環境保護法》為基礎指導,制定有效的土壤污染防治制度,而其主要原則包括預防為主、民眾參與、污染主體付費、社會和環境可持續健康發展等原則。另外,土壤污染防治法律是環保法律體系中的關鍵部分,是對土壤污染進行有效治理的根本,可以為相應法律體系的構建奠定基礎。所以應該先建立相應的法律框架,然后以其為依據對土壤重金屬污染防治的相關法律內容進行明確,從而使我國防治土壤重金屬污染問題有法可依。所以想要對土壤重金屬污染問題進行有效防治,只是構建一些原則性、概括性制度,是得不到明顯效果的。只有先出臺相應的土壤污染防治法,并以此為基礎構建相應的法律體系,從而對我國土壤重金屬污染問題進行有效解決。
(二)嚴格規定法律責任
嚴格追究污染主體的法律責任是有效開展土壤重金屬污染防治工作的重點,所以首先需要做到對土壤重金屬污染進行防治的過程中,單位、企業與個人都可能是造成土壤重金屬污染的主體。對于無心所造成的污染問題,相關人員需要承擔法律責任。同時還應該以污染情況為依據對不同的污染主體進行明確,并對污染原因進行查明,對責任主體范圍進行擴大。其次,對土壤重金屬污染防治工作的行政責任進行明確,可以以《水污染防治法》為參考,而所采用形式包括財產以及行為責罰。再次,對土壤重金屬污染防治工作的民事責任進行明確,民事責任是整個責任體系中的重要部分。對民事責任進行制定的過程中,立法人員需要對相應的付費原則進行充分考慮。最后,刑事責任作為最為嚴厲的懲罰方式,在土壤重金屬污染防治工作中具有十分重要的意義,但是我國刑法中缺乏對污染犯罪行為的明確定罪。所以國家對刑事立法進行構建時,需要對土壤重金屬污染的刑事立法進行有效關注,只有這樣才能有效提升我國土壤重金屬污染的防治效果。
(三)增強執法力度
在環境污染執法過程中,如果行政機關不能對自己手里的權力進行恰當使用,就會使污染土壤的行為得到放縱。所以國家需要增強政府機關的執法力度。首先,對保護土壤的立法體系進行健全,其中包括全國統一性的立法,還有以區域特點為依據制定的地方性立法。健全的法律法規不僅是政府機關開展執法工作的前提,而且是政府機關落實執法工作的關鍵依據。所以對土壤保護的立法體系進行有效健全有著非常重要的意義。其次,構建完善的執法機構。以立法為依據,構建完善的執法機構,對相關基層執法部分進行獨立于國家機構之外的構建,以有效提升執法效果。同時實施主管機構的垂直領導,以避免地方政府過度參與當地環保工作,從而消除政府權利對環保執法的不良影響。此外,環保行政部門的上下級需要對其關系進行良好處理,并以確保執法效率為前提,嚴格遵循執法的根本目的以及協調性的執法原則,從而有效落實土壤重金屬污染的執法工作。再次,增強執法手段。以地方污染特點為依據,采用有針對性的防治方法,對土壤污染狀況進行有效解決。同時對污染源進行有效調查,并進行針對性處理;最后,提升土壤污染的執法費用,增加高質量的執法設備。這樣擁有充足經費以及高技術設備,可以滿足土壤污染監測、執法的更高要求。
四、結語
土地資源是人類賴以生存的重要資源之一,并且是人類生存必須的前提。隨著社會的快速發展,人類對土地的影響越加嚴重,并且兩者之間的矛盾越來越激烈。同時隨著社會改革的快速進行,人類需要面對更多的挑戰與風險,而生態環境污染風險就是人類需要面臨的最大風險。而土壤是生態環境的重要部分,土壤重金屬污染對人類的生活、生產有著非常重要的影響,所以土壤重金屬污染問題的防治至關重要。
篇8
關鍵詞 重金屬污染;蔬菜;現狀
中圖分類號 X820.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)22-0208-03
Research Progress of Heavy Metal Pollution in Vegetables
YAO Li-xia RU Qiao-mei HE Liang-xing
(Yuhang District Agro-product Monitoring Center in Hangzhou City of Zhejiang Province,Hangzhou Zhejiang 311119)
Abstract With the ever serious environmental pollution,vegetables have been subjected to varying degrees of pollution. Heavy metal is one of the important factors,which affect vegetable growth and human health. The paper studied aspects of hazards of heavy metal pollution,evaluation of heavy metal contamination in vegetables,and status quo of vegetables polluted by heavy metals in China. It also discussed vegetables polluted by heavy metals in the future and prospects,which would provide reference and experience for the research on vegetables polluted by heavy metals.
Key words heavy metal pollution;vegetables;present situation
重金屬是指密度在5×103 kg/m3以上的金屬,如金(Au)、銀(Ag)、鎘(Cd)、汞(Hg)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鉛(Pb)等。部分重金屬通過食物進入人體,對人體正常生理功能造成干擾,危害人體健康,被稱為有毒重金屬,如鋅、汞、鉛、鉻、砷、錫、鎘等。
隨著農業生產中化肥、農藥等的大量使用,土壤、水體的重金屬污染逐漸加重,不僅影響植物生長發育,而且在植物葉、莖、根、籽實中大量積累。蔬菜作為人們日常攝入量最大的食物之一,含有豐富的膳食纖維、維生素、必需礦質元素等,但食入重金屬超標的蔬菜會對人體健康造成極大危害,其危害具有一定的隱蔽性,一般不會發生急性中毒,只是在人體中不斷積累,逐漸危害人體健康。近年來,監測、防治重金屬污染已成為各國普遍關注的熱點問題。蔬菜作為人類日常生活攝入量較大的食品之一,分析、評價其受重金屬污染狀況,對保障人們的飲食安全、促進蔬菜生產具有重要意義。
1 重金屬污染的危害
鉻、鋅、汞、鉛、砷、錫、鎘等有毒重金屬中,對人體危害最大的是鉛,毒害人體各系統,尤其常使造血系統、神經系統、血管等發生病變。人體攝入過量的鉛不僅會抑制血紅素的合成,降低紅細胞中血紅蛋白量,導致人體出現貧血,損傷中樞神經系統及其周圍神經,輕度中毒時,出現失眠、頭痛、記憶減退、頭暈等癥狀。特別是對于大腦處于發育期的兒童來講,更容易受鉛的危害,嚴重影響兒童的智力發育和行為。
有毒重金屬中危害人類健康的其次是砷、汞。砷大都以烷基砷、無機砷的形態存在,2種類型的砷差別較大。無機砷毒性較大,有機砷毒性較小,其中砷糖甚至被認為無毒。長期接觸砷,會引起細胞中毒,誘發惡性腫瘤,其還能透過胎盤損害胎兒。無機砷是致癌物質,常誘發肺癌、皮膚癌。汞容易被植物吸收,通過食物進入人體,也可以蒸汽形式進入人體,危害人體健康。汞毒性因形態不同存在較大差異,其中甲基汞毒性最大,容易被人體吸收,在腎、骨髓、心、腦、肝、肺等部位蓄積,使腎、神經系統、肝臟等產生不可逆的損害。另外,金屬汞、無機汞通過水中厭氧微生物甲基化可轉化為甲基汞危害。
相對鉛來說,鎘容易被植物吸收,但其不容易造成植物毒性,反對人體容易造成毒害,具有致畸、致癌、致突變等作用。鎘進入體內可損害血管導致組織缺血,損傷多系統,干擾鈷、銅、鋅等代謝,阻礙腸道吸收鐵,抑制血紅蛋白的合成,抑制肺泡巨噬細胞的氧化磷酰化的代謝過程,對腎、肺、肝造成損害。
鉻的急性中毒會對皮膚造成刺激和腐蝕,使皮膚糜爛或變態反應發生皮膚炎。亞急性或慢性中毒會引起咽炎、鼻炎、支氣管炎等。另外,鉻還有致畸變、致癌變、致突變作用。六價鉻和三價絡均有致癌作用,且六價鉻的毒性比三價鉻大100倍,某些鉻化合物的致癌性是目前世界公認的,被稱為“鉻癌”。
可見,重金屬對人體健康的危害具有富集性、隱蔽性、不可逆性,且其污染一旦出現就難以逆轉,治理非常困難,成本高。
2 蔬菜重金屬污染評價
內梅羅綜合污染指數是土壤或沉積物重金屬污染評價中較為常用的方法。目前,該方法已在蔬菜重金屬污染評價方面得到應用[1]。
(1)單因子污染指數:
Pi=■
Pi、Ci、Si分別為計算出的重金屬單項污染指數、重金屬的實測值、各項評價標準值。
當Pi≤1時,表示蔬菜未受污染;Pi>1時,表示蔬菜受到污染,Pi數值越大,說明受到的重金屬污染越嚴重。
(2)尼梅羅綜合污染指數:
P綜=■
Pave為蔬菜各單因子污染指數的Pi 平均值,Pmax為蔬菜各單項污染指數中最大值。
通常,設定綜合污染指數P綜合≤0.7為安全等級,P綜合≤1.0為警戒限,P綜合≤2.0為輕污染,P綜合≤3.0為中污染,P綜合>3.0為重污染。
3 我國蔬菜重金屬的污染現狀
3.1 華東地區(包括山東、江蘇、安徽、浙江、福建、上海市)
王淑娥等[2]調查發現濟南市8種蔬菜中重金屬含量均未超出無公害蔬菜限量標準。馬桂云等[3]也報道鹽城市區少數蔬菜受到Cd的污染。而蚌埠市市售蔬菜中,葉菜類蔬菜中主要是Pb、Cd超標,這可能與含鉛的汽車尾氣污染大氣有關[4]。孫美俠等[5]對徐州市市場上15種蔬菜、水果進行抽樣檢查,測定240個樣品中重金屬Cu、Pb、Cd、Cr、Zn的含量狀況,結果表明所測樣品中僅重金屬Cd、Zn有部分超標,其中Cd的污染需引起有關部門的重視。然而,廈門市售蔬菜僅部分品種如菠菜、甘藍、花菜、蘿卜的Pb超標,有潛在污染風險;大部分蔬菜中As、Hg、Cr3種重金屬的含量都較低,潛在的污染風險不大[6]。許 靜等[7]對福建省4個區域的4類19種蔬菜品種進行分析和評價,結果顯示福建省蔬菜重金屬污染主要為Cd和Pb,品種涵蓋小白菜、芥菜、空心菜。林梅[8]采用原子吸收分光光度法對福州市油菜番茄茄子3種上市蔬菜中重金屬Pb、Cu、Cr、Cd和微量元素Zn的含量進行了檢測,并運用單因子污染評價指數進行了蔬菜重金屬污染的評價,結果表明:自由集市中個別蔬菜存在Cr輕度污染,部分蔬菜存在Pb輕中度污染;從大型超市和自由集市購買的所有蔬菜樣品均存在Cd含量超標現象,其中自由集市蔬菜的Cd甚至達到中度污染級;所有樣品中Cu含量均低于全國代表值,Zn含量則與全國代表值相當。
3.2 華南地區(包括廣東、廣西、海南)
廣東省蔬菜重金屬調查已有不少研究報道。馬 瑾等[9]報道東莞市蔬菜重金屬污染以Pb的污染情況最普遍,20.9%的葉菜類蔬菜Pb含量超標。其次是Cd和Hg,分別有11.6%和2.3%的葉菜類蔬菜超標。但張 沖等[10]對東莞市主要蔬菜產區的112個蔬菜樣品進行重金屬污染現狀調查,發現這些蔬菜受到不同程度的重金屬污染,但大多數只是輕度污染,并未達到危險級別。佛山市禪城區居民食用蔬菜樣品中有46.6%的蔬菜重金屬含量超標,Pb和Cr超標率分別為32.9%和19.2%[11]。李傳紅等[12]調查表明,惠州市蔬菜重金屬含量整體質量尚好,但蔬菜Cd污染較為嚴重,超標率為15.8%。珠海市蔬菜中Cd、Cr、Ni、Pb、Hg元素有超標情況,其中Cd元素超標率最高,需要引起有關重視[13]。秦文淑[14-15]通過對廣州城區各居民菜場主要蔬菜進行采樣,發現主要重金屬污染為Cr、Pb、Cd,其超標率分別為38.9% 、22.2%、13.9%。利用單因子污染指數法進行了評價,發現廣州市蔬菜的污染比例在50%以上,其中28.9% 為輕度污染。然而,趙 凱等發現As、Pb是廣州市郊地區蔬菜中的主要污染元素,而且各類蔬菜的綜合污染指數均小于1,表明絕大部分蔬菜可以放心食用。楊國義等評價結果表明,在廣東省典型區域所采集的171個蔬菜樣品中,有13.45%的樣品受到不同程度的重金屬污染,以Cd和Pb污染為主,Ni、Hg、As和Cr污染相對輕一些。
南寧市相當部分蔬菜的重金屬含量超過國家規定的無公害蔬菜標準,其中污染最嚴重的是Hg和Pb,超標率分別達41.9%和40.4%。秦波和白厚義研究發現南寧市郊蔬菜已受Pb和Cd的污染,其中Pb的污染最重,其次為Cd污染,但未受Cr的污染。
3.3 華中地區(包括湖北、湖南、河南、江西)
劉堯蘭等[16]報道環鄱陽湖區葉菜類蔬菜有2/3樣品的重金屬含量超標,超標率在50%以上,其中白菜Pb超標最為嚴重,超標率高達85.2%;單因子污染指數評價表明,環鄱陽湖區葉菜類蔬菜的安全和優良級別所占比例為66.9%,已受到一定程度的重金屬污染,其中以芹菜受污染的程度最大,污染主要來源于Cr和Pb。黃石市售蔬菜重金屬污染主要表現為As、Pb污染。葉菜類重金屬含量最高,其次是瓜豆類,茄果類含量最低。調查的6種蔬菜中,萵筍葉和小白菜遭受到嚴重污染,黃瓜受到輕度污染,四季豆處于警戒水平,僅番茄和茄子是安全的[17]。
成玉梅和康業斌[18]用單因子和綜合因子污染指數評價,洛陽市郊區葉菜類蔬菜重金屬污染大部分已處于警戒級到輕度污染,加強蔬菜重金屬污染的預防與治理十分必要。新鄉市蔬菜Cd、Pb的污染明顯,其中Pb污染較嚴重[19]。商丘市售蔬菜中存在超標的元素為Pb、Cd,Cu、Hg、Cr 含量較低[20]。沈 彤等[21]研究表明,長沙地區蔬菜中,Cr、As、Hg的含量未超標,尚未構成污染,但Pb、Cd污染嚴重,超標率分別為60%和51%。南昌市售蔬菜中均含有重金屬Cu、Zn、Pb 和Cd,其中Cu、Zn含量較低,遠低于食品衛生標準,僅部分樣品存在Pb、Cd超標現象[22]。
3.4 華北地區(包括北京、天津、河北、山西、內蒙古)
中國科學院地理研究所調查認為,北京市生產的蔬菜重金屬超標的占30%[23]。薄博[24]對大同縣主要蔬菜產地調查研究,結果發現調查的5種蔬菜污染程度為茄子>西紅柿>黃瓜>青椒=西葫蘆,但均未超標,屬于安全等級。對天津市郊的36種蔬菜樣品進行檢測,發現重金屬檢出率為100%,其中Cd達到警戒線水平,單項污染指數最高值達19.22,總超標率為30.41%。
3.5 西北地區(包括寧夏、新疆、青海、陜西、甘肅)
1996—1997年彭玉魁等對陜西省咸陽、西安、寶雞等6個城市郊區的14種蔬菜進行調查研究,分析其As、Hg、Cr、Cd、Pb等污染情況,結果表明Cr、Pb在某些蔬菜中超標嚴重。陜西省主要蔬菜產區蔬菜重金屬污染也以Pb污染為主。李桂麗等[25]調查發現西安市10種蔬菜總體合格率為83%,Pb是蔬菜中的主要污染元素,總體超標率為77.5%;Hg和Cr只在芹菜和茼蒿上出現污染,總體超標率分別為10%和2.5%。然而,馬文哲等[26]調查了楊凌示范區4類9種蔬菜重金屬的污染現狀,發現Cr對蔬菜的污染程度最為嚴重,其次Pb、Cd也有一定程度的污染。
烏魯木齊市安寧渠區蔬菜中Cd、Pb的超標率最高[27]。殷 飛等[28]報道新疆喀什市三大批發市場蔬菜的Pb、Cd、Cr、Cu 4種主要重金屬含量,平均值均低于相應的食品衛生標準,只有個別蔬菜樣品存在重金屬 Pb、Cd 含量超標現象,超標率均不高。因此,從重金屬污染這個角度來說,喀什市市售的蔬菜基本上是安全的,消費者可以放心消費。
3.6 西南地區(包括四川、云南、貴州、、重慶)
李江燕等[29]通過現場調查及室內分析,對云南省個舊市大屯鎮的蔬菜重金屬污染現狀進行評價。當地蔬菜綜合污染指數從大到小的重金屬為Cd、Pb、Zn、Cu,Cd、Pb污染較嚴重。重慶市主城區市售蔬菜有39.2%受到重金屬污染,其15.7%蔬菜處于重度污染狀態[30],Cd、Pb和 Hg是主要污染元素。羅曉梅研究發現,成都地區蔬菜Cd和Pb污染嚴重,在檢測的蔬菜樣品中,Pb、Cd超標率分別為22.0%、29.4%,最高超標分別為5.60倍和2.86倍,Hg和As則無超標現象出現。
3.7 東北地區(包括遼寧、吉林、黑龍江)
周炎對沈陽市近郊受重金屬污染農田上生產的大白菜進行取樣分析,Cd、Pb超標率分別為58.3%、100.0%。遼寧省農業環保監測站調查發現,各種蔬菜已受重金屬不同程度的污染,蔬菜綜合超標率為 36.1%。
4 研究方向與展望
(1)從蔬菜重金屬污染的來源及危害途徑可以看出,重金屬主要是通過土壤污染造成蔬菜重金屬殘留超標的,且由于土壤重金屬污染具有不可逆、隱蔽性、滯后性、積累性和。因此,應開展菜地土壤重金屬污染的調查研究及風險評估,了解土壤重金屬污染的基本情況和態勢,分析其空間變異與分布規律,開展土壤環境質量標準的研究和制定工作,加強無公害糧食蔬菜生產基地建設[31-34]。
(2)開展蔬菜中重金屬含量與土壤中重金屬及其向食物鏈傳遞關系的定量研究,同時加強蔬菜對重金屬吸收積累的基因型差異研究,利用豐富的植物物種資源,研究其對重金屬的吸收轉運機制,以降低土壤中重金屬的污染,同時篩選和培育低吸收低富集重金屬的蔬菜品種,減少重金屬進入食物鏈[35-38]。
(3)為檢查蔬菜質量,我國出臺相應標準,其中將重金屬列入標準中優先控制的污染物之一,為蔬菜質量控制發揮了巨大作用,但僅以污染物含量作為蔬菜質量評價標準難以衡量污染物對人體健康危害的大小,因此應用健康風險評價方法評估污染物對人體健康的危害已成為趨勢[39-40]。
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篇9
關鍵詞:土壤 重金屬 復合污染
中圖分類號:X131.3 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)10(a)-0071-02
近年來由于人類科技的不斷進步和工農業的迅猛發展,土壤環境中的污染物種類和總量日漸增長,使得土壤環境重金屬污染很少以單元素的形式存在,多滴兩種或者多種元素共存,即多種重金屬元素形成重金屬復合污染(Teutsch N et al.,2001年)。土壤環境中各種重金屬的賦存形態因為不同重金屬元素彼此的各種相互作用如絡合、吸附-解吸及氧化-還原等各種理化作用制約,而且重金屬元素的移動性、生物有效性和生理毒性對重金屬彼此作用有著顯著響應關系(Tandy et al.,2009年)。這也是形成土壤環境重金屬復合污染對生態系統的影響效應不同于單一元素重金屬污染的主要因素。至此,重金屬復合污染已然成為環境科學研究中又一個熱點(Zhong et al.,2012年)。
1 土壤重金屬污染
重金屬通常是指比重等于或大于5.0 g?cm-3的金屬,如汞、鎘、鉛、鎳、銅、鐵、錳等(Adriano,2001年);砷是介于金屬與非金屬之間,與重金屬元素的環境效應和化學特性存在諸多相近之處,所以一般研究中將砷元素納入重金屬元素范疇(陳懷滿,2005年)。
土壤環境重金屬污染的特點是滯后性、隱蔽性、有毒性、難降解和污染現象不明顯,但重金屬含量在環境中形成污染效應后,對環境影響不容易改變和去除,具有較強的頑固性(郝春玲,2010年)。經調查,在我國大部分省份土壤環境中都存在程度不同、種類各異的重金屬污染(王恒,2014年)。全國每年遭到重金屬污染影響的糧食數量超過1 200萬t,帶來的經濟損失超過200億元(王燕等,2009年)。
重金屬元素不僅在食物鏈的各級生物中不斷傳遞進而富集,而且通過一定的生物作用轉變成為毒性更強的大分子有機化合物,所以說重金屬污染對于整個生態系統影響不僅是停留在讓土壤環境質量下降,減少農作物產量和影響農作物品質,甚至對人類及動物的健康產生威脅;對于生態環境中其他要素都產生負面效應。
2 重金屬復合污染
通常我們說絕對單一一種重金屬元素污染環境的情況是不存在的,重金屬元素在環境介質中都是相伴共存的。
一般認為的復合污染是指同一環境介質(土壤、水、大氣、生物)受到多元素或多種化學品(多種污染物)對其的同時污染(陳懷滿等,2002年)。因此土壤重金屬復合污染可定義為:在土壤介質中,兩種或兩種以上重金屬元素同時存在,滿足各種重金屬元素的賦存濃度大于國家土壤環境質量標準或者沒有超過相應標準但對于土壤環境質量已經產生影響作用的土壤污染(周東美等,2005年)。重金屬復合污染中各種重金屬元素相互作用極其復雜,并且重金屬復合污染在土壤環境中更為普遍,因此重金屬復合污染相關研究工作也成為環境污染領域重要開拓方向之一。
3 重金屬復合污染特點
相對于單一重金屬污染,土壤重金屬復合污染中重金屬遷移轉化遺存效應的影響因素更多且更為復雜。研究者在1939年提出復合污染效應分為疊加效應、同向效應和駁斥效應3種不同類型(何勇田,1994年),其基本內涵是:疊加效應產生的毒性效果等于各污染物單獨作用的毒性效果疊加之和;駁斥效應的毒性效果小于各污染物單獨作用的毒性之和;同向效應產生的毒性效果大于各污染物單獨作用的毒性效果之和。此外,在美國相應研究中將重金屬復合污染的相互作用定義為單元素作用、協助、競爭、累積和屏障作用(Wallace,1982年)。
通常情況下,因為有著相近性質的不同重金屬元素更容易對生態系統造成復合污染,而且不同重金屬之間的相互作用會隨著各自存在濃度的不同表現出特有的效應模式。鎘鋅復合污染研究表明,土壤中的鋅元素濃度不同時,鋅元素與鎘元素對于水稻生理指標的聯合作用效果存在差異。當土壤中鋅元素添加濃度為100 mg/kg時,水稻生物量隨鎘元素濃度增加而不斷升高,鎘鋅之間在此濃度時表現出同向效應;當鋅元素添加濃度為200 mg/kg或者400 mg/kg時,水稻的生物量會因為鎘元素濃度的增加反而降低,鎘鋅之間存在駁斥效應(周啟星等,1994年)。
在土壤中存在鉛鎘復合污染情況下,因為鉛元素可以爭奪鎘元素的土壤中的接觸點位,促使鎘元素活性增加,進而產生同向效應,使得土壤中鎘元素的生物有效性提升,導致土壤-植物系統中鎘元素的遷移轉化更容易發生。(王新等,2001年)。
土壤中元素的含量和其與共存元素相互之間效應決定著生長在該土壤植株中的元素。研究表明,鎘、鉛、銅、鋅、砷生理毒性呈現出對水稻苗的劑量與效應的正相關,表現出隨著重金屬添加濃度增加毒性作用越嚴重的現象。土壤環境中重金屬復合污染存在兩元素、三元素和多元素共存的各種組合形式。
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篇10
[關鍵詞] 農田土壤 重金屬污染 現狀 方法
[中圖分類號] S158.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2013)09-0037-02
土壤是由一層層厚度各異的礦物質成分所組成的。土壤和母質層的區別表現在形態、物理特性、化學特性以及礦物學特性等方面。由于地殼、大氣和生物圈的相互作用,土層由礦物和有機物混合組成。疏松的土壤微粒組合起來,形成充滿間隙的土壤形式。相對密度在4.5g/cm3以上的金屬稱作重金屬。土壤中的重金屬累積后對人體的危害相當大,能引起人的頭痛、頭暈、失眠、健忘、神經錯亂、關節疼痛、結石、癌癥(如肝癌、胃癌、腸癌和畸形兒)等。
一、土壤重金屬污染的定義
土壤重金屬污染是指由于人類活動,土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值,過量沉積而引發的問題統稱為土壤重金屬污染。過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營養失調,此外汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細菌活動,影響氮素供應。重金屬污染物在土壤中移動性很小,不易隨水淋濾,不為微生物降解,通過食物鏈進入人體后,潛在危害極大。一些礦山在開采中尚未建立石排場和尾礦庫,廢石和尾礦隨意堆放,致使尾礦中富含難溶解的重金屬進入土壤,加之礦石加工后余下的金屬廢渣隨雨水進入地下水系統,造成嚴重的土壤重金屬污染[1]。
二、重金屬污染物的來源
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(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)等元素。主要來自于固體廢物,如亂扔舊電池、電子線路板;工業選礦垃圾等的堆集;含重金屬的廢水未達標排放,被污染地下或地表水徑流、滲透;重金屬粉塵的沉降等。如汞主要來自含汞廢水,鎘、鉛主要來自冶煉排放和汽車廢氣沉降,砷則來源于殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑。
三、土壤重金屬污染的特點
1.隱蔽性和滯后性
大氣污染、水體污染和廢棄物污染等一般通過感官就能發現,而農田土重金屬污染往往要通過對土壤樣品的分析化驗、對農作物殘留檢測,甚至通過研究人畜健康狀況后才能確定。因此農田土重金屬污染從產生到問題出現通常會經過較長的時間,并具有一定的隱蔽性。
2.不可逆性和難治理性
如果大氣和水體受到了污染,切斷污染源后通過稀釋作用和自凈化作用也可能會使污染問題逆轉。但是累積在農田土中的難降解重金屬則很難靠稀釋作用和自凈化作用來加以消除。某些被重金屬污染的土壤可能需要 100~200年的時間才能恢復原狀。因此土壤重金屬污染一旦發生后通常很難治理,而且其治理成本比較高、治理周期也比較長。
3.表聚性
農田土中的重金屬污染物大部分殘留于土壤耕層中,很少向土壤下層移動。這是由于土壤中存在有機膠體、無機膠體和有機-無機復合膠體,它們對重金屬有較強的吸附能力和螯合能力,這就限制了重金屬在土壤中的遷移。因此農田土中的重金屬污染物很少向土壤下層移動,大部分殘留在土壤耕層,這就導致農作物污染,進而危害人類的健康。
四、我國土壤重金屬污染現狀
我國的土壤重金屬污染物主要來源于污水灌溉、工業廢渣和城市垃圾等。污水中占有較大比例的工業廢水的成分比較復雜,不同程度地含有微生物難以降解的多種重金屬,是土壤重金屬污染物的主要來源。
目前我國因農藥和重金屬污染的土壤面積已經達到上千萬公頃,污染的耕地約有一千萬公頃,占耕地總面積的10%以上。全國每年受重金屬污染的糧食高達l200萬噸,因重金屬污染而導致的糧食減產高達1000多萬噸,經濟損失至少有200億元。華南有的地區接近50%的農田遭受鎘、砷、汞等重金屬污染;廣州近郊因為污水灌溉而污染的農田有2700公頃,因使用污泥造成1000多公頃的土壤被污染;上海的農田耕層土壤汞、鎘含量增加了50%;天津市近郊因污水灌溉而導致超過兩萬公頃農田受重金屬污染。國內蔬菜重金屬污染的調查結果顯示,我國菜地土壤重金屬污染形勢嚴峻,珠三角地區接近40%菜地重金屬含量超標,其中10%屬“嚴重”超標;重慶市的蔬菜重金屬污染程度為鎘>鉛>汞,近郊蔬菜基地的土壤重金屬汞和鎘出現超標情況,超標率分別為6.7%和36.7%;廣州市的蔬菜地鉛污染最為普遍,砷污染次之[2]。
五、土壤重金屬污染的危害
重金屬污染與其他有機化合物的污染不同。不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的方式凈化,使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性,很難在環境中降解。即使有益的金屬元素濃度超過某一數值也會有劇烈的毒性,使動植物中毒,甚至死亡。金屬有機化合物(如有機汞、有機鉛、有機砷、有機錫等)比相應的金屬無機化合物毒性要強得多;可溶態的金屬又比顆粒態金屬的毒性要大;六價鉻比三價鉻毒性要大等。
重金屬在人體內能和蛋白質及各種酶發生強烈的相互作用,使它們失去活性,也可能在人體的某些器官中富集,如果超過人體所能耐受的限度,會造成人體急性中毒、慢性中毒等,對人體會造成很大的危害。有關專家指出,重金屬對土壤的污染具有不可逆轉性,已受污染土壤沒有治理價值,只能調整種植品種來加以回避。
六、重金屬污染土壤的修復
土壤被污染后,為了避免其對植物的生長和通過食物鏈對人類造成危害,需要將其從土壤中清除掉。重金屬污染土壤的修復技術主要有兩種,一是改變重金屬元素在土壤中的存在形式,使其由活化態轉變為穩定態;二是從土壤中去除重金屬元素,使土壤中重金屬元素的濃度接近或達到背景含量的水平[3,4]。當前采用的治理方法主要有以下三種:
1.工程治理
即用物理(機械)原理治理重金屬污染的土壤,主要有熱處理技術、淋濾法、洗土法以及深翻法;
2.生物修復
即針對土壤中的重金屬具有生物遷移這一特點而提出的一項凈化措施,即利用某種特殊的植物、動物或者微生物能吸收土壤中的重金屬污染物從而達到凈化的目的;
3.改良劑
即投入各種土壤的改良劑,主要用于調節酸堿度和化學組分,使重金屬能夠以生物有效性低,毒害程度弱的形式存在。
國內對于土壤污染的治理已有過不少探索,從治理的手段上可以分為物理、化學和生物措施。物理和化學措施主要采用直接換土法、電化法、穩定固化法等方式。但物理和化學措施只適用于有限時空的土壤治理,大規模采用該方式成本太高,也不便于實施。而生物措施則主要利用動物、植物、微生物的生物作用,所用設施相對簡單,成本低廉,更適合大規模應用。傳統的植物修復技術是利用重金屬超富集植物(多為草本植物)的種植吸收土壤內的重金屬元素,但在實際應用中存在較大限制,且需要每年進行種植和收割,增加了土壤修復的成本。所以,尋找和培育重金屬高富集能力的木本植物成為一個亟待解決的問題。
七、結束語
土壤重金屬污染具有污染范圍廣、持續時間長、污染隱蔽性、難被生物降解等主要特點,并可能通過食物鏈不斷地在生物體內富集,甚至可轉化為毒害性更大的甲基化合物,對食物鏈中某些生物產生毒害,或最終在人體內積累而危害健康。為了預防土壤重金屬污染,我們應當樹立環保意識,充分認識其危害性,從小事做起,在根本上去除污染來源,杜絕廢水、廢氣的任意排放,及時處理城鄉垃圾,不濫用化肥農藥。如何恢復重金屬污染地區的本來面目也是一個長期性的課題,需要我們不斷努力作進一步的探討。
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