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土壤重金儻廴炯次人類在生產生活等社會活動中使得重金屬進入土壤的行為,使得土壤中的重金屬含量超標,進而導致危害生態環境。一般土壤重金屬污染中重金屬的種類主要有砷、錳、鉻、銅、鎘等,通常為多種重金屬的復合污染情況。一旦土壤出現了重金屬污染情況則會嚴重影響農作物的生長與收獲,導致農作物產量減少、質量下降,嚴重者會危害人類健康。另外,土壤重金屬還會對大氣環境、水資源造成污染,影響范圍十分廣泛。因此,土壤重金屬污染已經成為了世界各國重視的重大環保課題。
土壤重金屬的來源包括以下幾個方面:第一,在礦產開發過程中和冶煉過程中,由于礦區沒有安設完善的環保治理裝置,大量冶煉礦產廢物直接拋棄戶外,從而導致土壤出現重金屬污染;第二,化肥農藥的過度使用導致土壤出現重金屬污染,重金屬含量較多的磷肥、農藥會導致土壤膠質結構改變,營養成分降低;第三,農作物肥料添加劑中含有大量的銅、鋅,金屬元素會伴隨著肥料一同進入土壤,從而導致土壤出現重金屬污染。
二、土壤重金屬污染的修復技術
(一)生物修復技術
常見的生物修復技術有植物修復技術、動物修復技術等。植物修復技術主要是針對土壤重金屬污染進行植物降解處理、植物揮發處理等,不同的處理方式擁有不同的處理機制。其中,植物降解主要是讓重金屬進入植物內部,通過植物生長機體演化過程轉變重金屬離子形態,從而降低其危害性。植物根系鈍化是植物根系中的有機酸、多肽等物質與重金屬離子融合,從而緩解重金屬的移動性,降低重金屬通過地下水或空氣對土壤造成進一步污染的分析。并且,植物中富有的金屬硫蛋白含有半胱氦酸,其能夠與重金屬結合形成無毒的絡合物質,以改變重金屬的離子形態。動物修復技術即為利用土壤動物經過吸收、分解等形式來轉變土壤理化性質,豐富土壤肥力,使得植物與微生物在土壤中的生長,進而產生修復土壤重金屬污染的作用。動物修復技術通常都是將土壤動物包括線蟲、虹蝴飼養在受到重金屬污染的土壤當中。
(二)化學修復技術
常見的化學修復技術有電力修復技術、土壤淋洗技術等。電力修復技術,其原理即為在土壤中插入電極,給土壤通電,從而使得土壤中存在的重金屬物質能夠在電力的作用下形成氧化還原反應,并且在遷移的作用下達到電極的陰極,進而實現去除土壤污染物的目的。電動修復技術在去除土壤重金屬污染的過程中擁有能源消耗低、后續處理便捷、不會導致二次污染等優勢,但是該技術僅僅適合在面積較小的土壤污染區域中應用,對于大面積的被污染土壤在技術可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技術就是通過使用淋洗藥劑來去除土壤中的重金屬物質。此技術適用于大面積、污染程度嚴重的土壤,特別是在土質為輕質土與砂質土的土壤處理中效果更優。
(三)物理修復技術
常見的物理修復技術有改土技術、玻璃化技術等。改土技術包括客土、深耕翻土等方式。通常來說,土壤重金屬污染一般都附著在土壤表層,而客土法則是將大量干凈無污染的土壤與被污染的土壤相混合,以盡量降低土壤污染物的濃度,并且減少重金屬污染物與土壤植物根系的直接接觸,從而實現降低土壤重金屬對植物的損傷。深耕翻土法則是將土壤進行深耕翻覆,讓位于土壤表面的重金屬能夠在土壤中擴散,從而綜合降低土壤中重金屬的整體濃度。雖然改土技術是一種有效的土壤重金屬污染修復技術,但是在實施過程中需要投入較大的人力物力,經濟效益不佳,無法從本質上去除重金屬,是一種非理想的修復技術。玻璃化技術,即為把重金屬污染的土壤放置在高溫下進行玻璃化處理,在完成處理溫度下降冷卻后變成堅硬的玻璃體物質,土壤中的重金屬完成固定處理,將其從土壤中清除即可。經過玻璃化處理技術后,土壤中的重金屬物質將會始終處于穩定狀態,重金屬將會被永久固定。
中圖分類號:R124 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)44-0103-02
前言
土壤環境中的重金屬主要來源于礦業活動的排放,其他來源還包括污灌和污泥濫用、農藥和化肥的不合理施用、農用薄膜和化石類燃料的不完全燃燒等。國務院于2011年2月18日正式批復《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》因此,重金屬污染土壤的修復技術研究是當前環境保護的重要課題之一。本文重點介紹國內外有關重金屬污染土壤的修復技木研究進展。
1.重金屬污染土壤的特點
1.1 具有隱蔽性和滯后性。土壤重金屬污染不像大氣污染、水污染及廢棄物污染那樣直觀。
1.2 具有累積性。重金屬污染物質在土壤中不易遷移,容易在土壤中不斷積累而超標。
1.3 具有不可逆轉性。在土壤中,許多有機化學物質的污染也需要較長的時間才能降解,某些重金屬污染的土壤可能要100―200年時間才能夠恢復。由于土壤地球物理化學的自然形成過程極其緩慢,一般每百年以0.5-2.0cm厚度的速率進行,這就意味著土壤資源一旦遭到污染或人為干擾后將很難在短時期內得以恢復。
1.4 具有難治理性。土壤重金屬污染一旦發生,僅僅依靠切斷污染源的方法往往很難恢復,有時要靠換土、淋洗土壤等方法才能解決問題,通常成本較高,治理周期較長。
2.重金屬污染土壤的修復技術
2.1 生物修復
生物修復是指利用特定的生物吸收、轉化、清除或降解環境污染物,實現環境凈化、生態效應恢復的生物措施。生物修復包括植物修復、微生物修復、動物修復等。
(1)植物修復
植物萃取技術是目前研究及應用最多的植物修復技術。近年來,陳同斌等通過田間試驗發現蜈蚣草具有富集As、Pb的能力。同時還具有較強的耐As,pb,Zn,Cu毒性能力,是一種修復多種重金屬污染土壤(As,Pb污染為主)的優良品種。扶雜草植物中篩選出3種Cd超富集植物:龍葵、球果薄菜、三葉鬼針草。3種植物在土壤中Cd質量分數為25―50mg/kg時。地上部中Cd質量分數均能達到l00mg/kg,并且在污染區試驗中也取得了較好效果。
(2)微生物修復
微生物對重金屬的生物吸附與富集作用是指土壤微生物可通過帶電荷的細胞表面吸附重金屬離子。2007年,王瑞興等選取到一種土壤菌,利用其在底物誘導下產生的酶化作用,分解產生CO32-礦化固結土壤中的有效態重金屬(以Cd2+的處理為代表),使其沉積為穩定態的碳酸鹽;對被復合重金屬(Cd,Cu,Pb,Zn等)污染的土壤樣進行微生物修復的實驗中,有效態重金屬去除率達50%~70%。杜立棟等從Pb礦區土壤中分離篩選出一株青霉菌,對人工培養基中有效Pb的最大去除率達96.54%。而且富集效果比較穩定,可應用于Pb礦區土壤生物修復。
(3)動物修復技術
動物修復在國外有較長的研究史,國內研究則處于摸索階段。它包括將生長在污染土壤上的植物體、果實等飼喂動物,通過研究動物的生化變異來研究土壤污染狀況,或者直接將土壤動物,如虹蝴、線蟲飼養在污染土壤中進行有關研究。同時,在重金屬污染的土壤中放養蚯蚓,待其富集重金屬后,采用電激、清水等方法驅出蚯蚓,集中處理,對重金屬污染土壤也是一種經濟有效的土壤生態恢復措施。
2.2 物理修復
(1)置換法
置換法主要分為客土法、換土法,可以降低土壤中重金屬的含量,減少重金屬對土壤一植物系統產生的毒害,從而使農產品達到食品衛生標準。客土法和換土法則是用于重污染區的常見方法,在這方面日本取得了成功的經驗。
(2)玻璃化技術
玻璃化技術是指把重金屬污染區土壤置于高溫高壓下,使之形成玻璃態物質,將重金屬固定其中,從而達到從根本上消除土壤重金屬污染的目的。該技術方法工程量大,費用偏高,其最大的特點是見效快,適用于對受到重金屬污染嚴重的土壤進行搶救性修復工作。
2.3 化學修復
化學鈍化多用于原位土壤修復,是修復重金屬污染土壤的重要途徑之一,通過施人一些鈍化劑以降低土壤中重金屬有效態含量,從而減少遷移及對農作物的毒害。
(1)化學鈍化技術
A.無機改良劑的應用
近年來,石灰石、天然沸石、赤泥、骨粉、鈣鎂磷肥等作為改電劑修復重金屬污染土壤的研究逐步成熟。其中石灰作為重金屬污染土壤化學固定的常用物質,其對重金屬的固定主要通過提高土壤pH值,使重金屬生成氧化物或以碳酸鹽的形態沉淀起作用,明顯降低土壤重金屬的有效態含量;天然沸石作為一種優良的鉛污染土壤修復材料,通過調節土壤pH值和陽離子交換量抑制重金屬鉛的生物活性;赤泥可通過提高土壤pH影響重金屬的賦存形態,降低重金屬的有效性;骨粉可有效降低酸性重金屬污染土壤的酸度,提高pH,增強土壤的吸剛性能,促使+壤重金屬有效態含量和生物可給性降低;鈣鎂磷肥是酸性土壤中常用的修復材料,可降低土壤交換態鎘含量,使其向緩效態轉化。
B.有機改良劑的應用
對于礦區酸性重金屬污染土壤具有養分流失嚴重和有機質缺失的特點,合理施用有機肥可提高土壤養分,增加土壤團粒結構,改善土壤理化性質。有機物料有助予恢復土壤微生態環堍系統,降低土壤中有毒重金屬的生物可給性,從而減少對作物的毒害。常見的有機固化物包括禽畜糞便、無害化后的作物秸稈、豆科綠肥和污泥等。
C.螯合技術
螯合劑對土壤中重金屬的活化作用主要是通過螯合劑與土壤溶液中的重金屬離子結合,降低土壤液相中的金屬離子濃度,促進重金屬在植物地上部的積累:并且對重金屬Pb、cu、zn、cd、Ni等有很強的活化能力。
3.技術路線概述
3.1 土壤污染特征調查
通過開展土壤重金屬污染調查與評價,掌握修復區詳細的污染狀況,為下階段土壤修復提供依據,土壤特征調查可分現有資料收集和修復區污染狀況前期調查兩個步驟進行。
3.2 修復區污染狀況調查主要內容
(1)樣點布設。根據前期收集的資料,由于前期采樣調查取樣點較少,針對這種狀況,根據綜合污染型土壤監測單元布點要求,采取網格布點的方法,對土壤污染進行全面的評價。
(2)現場勘查校正。通過現有資料確定的調查區域內理論監測點位,還要通過必要的現場勘查,最終對理論布點數目和位置進行檢驗和優化。現場環境條件不具備采樣條件需要調整點位的,現場點位調整后要對地圖網格所布點進行調整,最終形成調查區域內實際需要實施監測的點位集。
(3)采樣檢測。采樣采表層樣及深層樣,網格布點樣品采樣深度為20 cm,深層取樣分五層取樣:0~20 cm;20~40 cm;40~60 cm,土壤樣品采集1 kg左右,裝入樣品袋,如潮濕樣品可內襯塑料袋(供無機化合物測定)。采樣的同時,由專人填寫樣品標簽、采樣記錄;標簽一式兩份,一份放入袋中,一份系在袋口,標簽上標注采樣時間、地點、樣品編號、監測項目、采樣深度和經緯度。采樣結束,需將底土和表土按原層回填到采樣坑中,方可離開現場,并在采樣示意圖上標出采樣地點,避免下次在相同處采集剖面樣。
(4)污染評價。土壤重金屬評價采用內梅羅指數法。根據國家環保總局頒布的《土壤環境監測技術規范》(HJ/T 166-2004)規定,土壤環境質量評價標準常采用國家土壤環境質量標準、區域土壤背景值或部門(專業)土壤質量標準。
(5)繪制修復場地污染物分布圖。根據樣品測試結果,結合我國的《土壤環境質量標準(GB15618-1995)》和《危險廢物鑒別標準―毒性物質含量鑒別(GB5085.6-2007)》,對典型污染場地的污染現狀、污染程度及范圍以及污染遷移轉化的趨勢及規律等進行剖析,根據潛在重點污染區域的檢測結果,得到重金屬濃度在不同位置變異,進一步確定修復區污染特征,明確污染濃度及范圍。
(6)修復方案設計。根據修復區修復的土地利用功能,確定了藥劑比例及土壤調理劑的配比及過程的控制條件。得到后期大規模修復所需要的運行參數,進而做出具體的詳細的修復方案。具體修復方案如下:
A、修復區不同污染程度劃分方案:確定修復區域位置,可根據污染情況將修復區根據污染程度,劃定高、中、低濃度區,根據污染程度的不同,做不同的設計。
B、土壤污染治理實施方案:確定藥劑配方、加藥比、選擇最合適的原位穩定劑施加方式和控制條件。
C、修復后農作物恢復種植方案:為了探究穩定化修復對農產品安全的保護情況,預計選擇2種當地常見作物在修復區種植。
D、修復驗收方案:目前穩定化修復還沒有成熟的驗收體系,本項目選用土壤浸出為驗收方法,但最終標準需根據場地調查情況及小試情況做調整。
4.結論
通過對國內外重金屬污染土壤的修復技術研究的綜述,可以看出重金屬污染土壤的修復技術將越來越受到人們的關注,進一步探索和研究其在重金屬去除方面的應用,具有十分重要的意義。結合當前的研究發現重金屬污染土壤的修復還可以從以下幾個方面努力:
4.1做好修復試點,逐步解決土壤重金屬污染問題。開展重金屬污染土壤修復技術示范,在重金屬污染防治的重點區域進行污染評估,因地制宣地采用生物、物理、化學等措施開展重金屬污染土壤治理。
4.2以生態文明為指導,探求實現重金屬污染土壤修復治理與景觀美化、生態建設與經濟效益有機結合的治理模式。
4.3注重重金屬污染防治管理、制度、措施及方法創新,逐步建立企業環境信息披露制度和重金屬污染物產生、排放詳細檔案。
參考文獻
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[2] 王瑞興,錢春香,吳淼,成亮.微生物礦化固結土壤中重金屬研究[J];功能材料;2007年09期.
近幾年,土壤污染問題得到社會的關注,社會提高了對重金屬污染土壤的重視度,全面調金屬在土壤中的污染問題,以免影響人類的健康。重金屬對土壤的污染,采取修復技術進行處理,控制重金屬對土壤的污染,保障土壤的清潔性。土壤重金屬污染中,落實監測修復技術,全方位優化土壤環境。
一、重金屬污染土壤的修復技術
重金屬土壤污染中,修復技術主要分為3類,分別是化學修復、物理修復和生物修復,對其做如下分析。
1、化學修復
化學淋洗,通過清水、化學試劑的方法,將重金屬污染物在土壤中淋洗出來,或者采用氣體淋洗。化學淋洗方法中,利用沉淀、吸附的方法,把土壤中的重金屬,轉換成液相狀態,進一步處理重金屬,淋洗液是可以重復使用的,所以重點向土壤重金屬污染的區域注入化學劑,提高重金屬在土壤中的溶解度[1]。化學淋洗方法中,常用的淋洗劑有表面活性劑、螯合劑以及無機淋洗劑,無機酸類型的物質,對土壤中的重金屬污染有很明顯的作用,例如:土壤中的重金屬污染砒,其可采用磷酸清洗,大約清洗6個小時,就可以達到99.9%的去除率。
化學固定,在重金屬土壤污染中,加入化學試劑、化學材料,促使重金屬之間對土壤的有效性降低,避免重金屬遷移到土壤介質內,修復被污染的土壤。化學固定的核心是固定重金屬在土壤中的狀態,改良土壤狀態,研究化學固定在土壤重金屬污染中的作用,逐步修復土壤,采取研究試驗的方法,在土壤修復中落實化學固定方法。化學固定方法常用在低重金屬污染的土壤修復中,重金屬很容易根據外界的環境變化而發生變動,所以要靈活的選擇修復劑,在改變土壤結構的同時,修復土壤中的重金屬污染。
電動修復,此類化學修復方法,是一類新型的手段,其在重金屬污染土壤的兩側,增加電壓,形成具有電場梯度的電場,重金屬污染物會在電遷移、電滲流的作用下,分散到兩極處理室內,進而修復土壤結構。電動修復常用于低滲透的土壤內,成本相對比較低,不會對土壤造成任何破壞,體現了電動修復在土壤中的作用[2]。電動修復技術在重金屬土壤污染中,最大程度的保護土壤環境,在處理效率方面稍微偏低。
玻璃化技術,利用1400~2000℃的高溫環境,熔化土壤中的重金屬污染元素,熔化的過程中,重金屬有機物會逐漸分解,經熱解后,尾氣處理系統會收集熱解的產物。玻璃熔化物在冷卻的過程中,能夠包裹重金屬污染物,限制重金屬遷移,玻璃體的強度比混凝土高10倍,異位玻璃化處理時,配置多種熱能,選擇直接加熱、燃料燃燒的方法,同時配合電漿、電弧的方式,完成導熱的過程,原位處理后,將電擊棒插入到重金屬污染區域,解決重金屬污染的問題。玻璃化技術在處理土壤重金屬方面的效果非常快,需要大量的能量,增加了重金屬污染處理的成本。
2、物理修復
換土法,是物理修復的典型代表,利用清潔土壤,替換有重金屬污染的土壤,以便稀釋重金屬污染的濃度,適當的增加土壤的環境容量,進而達到土壤修復的標準[3]。換土法又可以劃分為:換土、客土、翻土等,分析如:(1)換土需要更換有重金屬污染的土壤,置換成新土,此類方法可以置換小面積的土壤污染,保護好被替換的土壤,避免出現二次污染;(2)客土,此類方法需要向重金屬污染土壤中增加清潔的土壤,覆蓋或者混入到污染土壤內,提高土壤自我修復的能力。(3)翻土是針對深層次的土壤進行替換,促使重金屬污染物可以分散到深層次,稀釋重金屬在土壤中的濃度,體現出自然修復的作用。換土法需要將有重金屬污染的土壤,與生態系統隔離,避免造成更大的土壤污染。
熱脫附法,利用了重金屬的物理揮發特性,通過微波、紅外線輻射、蒸汽的介質,加熱重金屬的污染土壤,促使土壤的污染物能夠揮發,配置真空負壓的方式,收集土壤中揮發出的重金屬物質,完成土壤修復。土壤熱脫附的過程中,運用不同的溫度,如:90~320℃、320~560℃,落實熱處理技術,采取預處理、旋轉爐熱處理、出口氣體的三個階段,實現土壤的修復。
3、生物修復
植物修復,借助植物的吸收、固定、清除等功能,修復土壤,去除土壤中的重金屬污染。植物能夠降低土壤中重金屬的含量,降低重金屬在土壤中的毒性。植物修復方面,分為植物穩定、植物提取、植物揮發的方式。例如:植物穩定修復,植物的根部可以吸收、還原土壤中的重金屬污染物,植物根部能夠減緩重金屬的移動能力,提高植物根部的利用效率,避免重金屬參與到生態食物鏈內。植物修復不僅能處理土壤中的重金屬,還能保障土壤的穩定與穩固。
微生物修復,其在重金屬土壤污染中,雖然不會降解、破壞重金屬元素,但是可以改變重金屬的性質,避免其在土壤中發生轉化、遷移。微生物修復的核心是,利用微生物沉淀、氧化等反應,清除土壤內的重金屬污染物。例如:微生物菌根,連接著土壤和重金屬,其可改變植物對重金屬的吸收,促使植物可以快速將土壤中的重金屬轉移。
動物修復,土壤中的一些動物,如:蚯蚓,可以吸收重金屬污染物。重金屬土壤污染區域,可以采取人工干預的方式,向污染區域中投放高富集的動物,促進重金屬的吸收,降低重金屬在土壤中的毒性[4]。動物修復的研究歷史很長,為重金屬污染提供了較好的處理條件,根據重金屬在土壤中的污染濃度,規劃動物修復。動物修復已經可以應用到工業污染土壤處理上,專門處理工業造成的重金屬土壤污染,提高土壤的質量水平。
二、重金屬污染土壤修復技術建議
針對重金屬污染土壤修復技術的應用,提出幾點建議,用于提高土壤的修復能力。首先重金屬污染土壤修復方面,根據污染的狀態,篩選并培育出油量的植物,如:超富集植物,促使植物能夠滿足重金屬污染土壤修復的需求,在重金屬污染土壤修復方面,研究超富集植物,要更為高效的采取篩選并培育修復生物,提高土壤修復的經濟效益;然后是微生物對土壤修復的建議,菌類對重金屬處理的能力很強,培育出富集重金屬能力強的菌株,處理好土壤中的重金屬元素;第三是研究重金屬土壤污染的技術性修復方法,如納米材料中的納米磷石灰、零價鐵,以此來提高土壤的pH值,改變土壤內重金屬的價態表現,逐步降低重金屬在土壤中的活性,抑制土壤修復重金屬,最大程度的保護土壤環境。土壤重金屬污染方面,還要注重修復技術的研究,優化土壤的環境。
結束語:
重金屬在土壤環境中,屬于比較明顯的一類污染源,根據重金屬污染土壤的狀態,落實土壤修復技術,保護好土壤環境,消除土壤中的重金屬污染源。土壤環境中,要按照重金屬污染的分析,采用修復技術,不能破壞土壤的結構,還要發揮修復技術的作用,恢復土壤的能力。
參考文獻:
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1儀器及分析方法
分析儀器分別為:PE-AAnalyst原子吸收分光光度計,砷化氫發生裝置。砷采用二乙氨基二硫代甲酸銀光度法,鎳、銅、鉛、鎘采用原子吸收分光光度法。
2數據處理與質量控制
數據統計分析采用均值型污染指數法,評價標準采用清潔對照點監測值進行評價。質量控制是保證監測結果準確可靠的必要措施。在監測過程中,根據質控程序對所用儀器參數進行校準。對實驗室分析采用帶國家標準樣品和加標回收措施進行準確度控制。結果表明,曲線斜率b、截距a和相關系數r均在規定的范圍內,標準樣品和加標回收率實驗均符合要求。
結果與分析
1蔬菜基地環境空氣中重金屬污染特征
按照環境空氣綜合污染指數法,對環境空氣中重金屬污染分級(分級依據為國家環境監測總站環境質量報告書編寫技術規定)。即:P<4輕污染;4<P<6中污染;6<P<8重污染;P>8嚴重污染。環境空氣質量分級見表1。環境空氣中重金屬污染區域特征為:西灣、東灣、下四分、中盤一帶遠郊區(蔬菜種植區)為輕污染區;白家嘴一帶近郊區為中污染區;高崖子近城區為重污染區。環境空氣中重金屬監測指標污染特征主要以Ni、Cu污染為主,Cd、Pb污染為輔,并且Ni、Cu污染為重污染,Cd為中污染,Pb為輕度污染,As無污染。
2蔬菜基地土壤中重金屬污染特征
依據中國文化書院《環境影響評價》中關于土壤環境質量評價方法中的土壤分級方法,由于土壤本身尚無分級標準,所以土壤的分級一般都按綜合污染指數而定。P<1定為未受污染,P>1為已污染,P值越大,污染越嚴重。根據這一分級規則,由表2可見,新華、東灣、西灣一帶的土壤未受重金屬污染,土壤環境質量較好;其余測點均為輕度污染。土壤重金屬污染特征表現為以Cd污染為主,其次為Ni,兩項指標均為輕度污染,其它三項指標無污染,但Cu卻處于將要污染的臨界值。由此可見,金昌市土壤中重金屬污染表現出很強的地域特征,即以冶煉廠為座標,沿東南方向,從高崖子至西灣、東灣,污染程度依次減輕。
3蔬菜中重金屬污染特征
由于蔬菜中無重金屬評價標準和分級標準,故本次評價是參照土壤的分級方法,采用對照點新華測點監測值作為評價標準的,其污染特征具有一定的區域性。根據土壤的分級規則,城郊蔬菜種植區西灣與東灣所采集的四種最常見蔬菜中,重金屬含量相對新華而言均屬輕度污染,且污染水平基本相當,其中西紅柿相對而言污染偏高,辣椒與豆角偏低。蔬菜的區域污染特征為:離市區較近的西灣蔬菜中重金屬污染重于離市區較遠的東灣,即離市區越近,重金屬污染越重。蔬菜中各項重金屬指標的污染特征為:各項指標中重金屬污染特征不十分顯著,表現為As污染略高于其它指標,Cd污染略低于其它指標,其余指標污染水平相當。
污染原因分析
1環境空氣
從環境空氣中重金屬污染特征分析,可清楚地看到,環境空氣中重金屬污染地域特征很明顯是以冶煉廠為中心,向東南、西北兩個方向展開,并且呈逐漸減弱之勢,由此也說明造成環境空氣中重金屬污染的原因,主要是冶煉煙氣中排放的大量金屬粉塵。其次氣象因素也是很重要的原因之一,這兩個方向區域的環境空氣中重金屬污染嚴重,是因為金昌市夏季的主導風向為西北風與東南風,因此,導致這部分區域環境空氣中重金屬污染加重。
2土壤
根據土壤中重金屬污染特征,再加上這一帶灌溉用水為金川峽水庫地表水,而金昌市地表水中重金屬指標均達到《地表水環境質量標準》GB3838-2002中二級標準,不會對土壤造成污染,由此可以得出造成高崖子一帶土壤中重金屬污染的主要原因是金川公司冶煉煙氣所致。
3蔬菜
根據蔬菜中重金屬污染特征,各區域蔬菜中重金屬監測結果同清潔對照點相比,相差不是很大,但還是表現出了地域特點,即離冶煉廠越近,蔬菜中重金屬污染越重,可以說造成蔬菜中重金屬污染的原因是由冶煉煙氣造成的。
結語
通過對金昌市蔬菜基地環境空氣、土壤、蔬菜中重金屬污染特征研究,得出蔬菜基地環境空氣已不同程度受到重金屬的污染,且表現為離城區越近重金屬污染程度越重;而土壤、蔬菜未受重金屬污染,但仍表現出很明顯的污染地域特征,即離市區較近區域土壤及蔬菜中重金屬含量高于離市區較遠的區域。表明金川公司冶煉煙氣對金昌市蔬菜基地環境質量造成了不同程度的影響,應引起各方面的關注。
防治措施
1制定污染防治規劃
金昌市有關部門應結合市區環境空氣中重金屬污染現狀,劃定重金屬污染規劃區,制定規劃區重金屬污染防治規劃,確定目標,逐年實施,控制污染。
2形成各部門齊抓共管機制
污染防治工作涉及部門廣泛,如環保、城建、林業、水利等部門,應建立起由政府對規劃區環境空氣質量負責,環保部門統一組織協調、監督管理,各部門通力合作,齊抓共管的管理運行機制。
3建立制度,規范管理
環境空氣中重金屬污染防治工作,技術難度大,沒有成熟的管理經驗可以借鑒。因此,要建立切實可行的管理制度,使污染防治工作有章可循,有法可依,逐步走上法制化軌道。
4強化源頭管理,推行清潔生產
金昌市的環境污染與生產工藝技術落后、管理不善密切相關。冶煉過程的采掘率和金屬回收率較低,這樣,既浪費了資源,又污染了環境。因此,要依靠科技進步,積極探索研究冶煉煙氣中重金屬回收利用的新途徑,推行清潔生產工藝,以減少污染物排放。
5加強“菜籃子”產品產地環境管理
在所劃定的“菜籃子”產地設置必要的防治污染的隔離帶或緩沖區,在其周邊要嚴格控制工業污染源的排放,對已經投產的有污染且不達標的建設項目,必須嚴格監管,依法停產治理,對逾期不能達標的企業,建議政府對其關閉。加強對“菜籃子”產品產地的環境監督管理力度,及時調查處理“菜籃子”產地環境污染事故與糾紛,并對“菜籃子”產品產地環境質量實施動態監測與評價,為政府選擇劃定“菜籃子”產品產地提供依據。
6充分發揮環境監測的技術監督作用
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。
“中國常見的大白菜、洋蔥、韭菜、菠菜這4種葉菜中,在輕度鎘污染土壤里種植出來的大白菜、洋蔥和韭菜都能將重金屬污染控制在標準范圍之內,但是菠菜吸收鎘的能力要比前面三者大得多。”在“第三屆土壤污染與修復會議”上,來自英國的土壤專家GraceNabulo教授說。四年前,Nabulo教授和她的團隊,將24種有葉蔬菜分別種植在鎘、鉛、銅污、鋅、鎳污染的土壤中,其中包括了我們經常吃的大白菜、洋蔥、韭菜、菠菜,以此來探尋葉菜與重金屬污染之間的“牽連”關系。而面對土壤中存在的這些重金屬污染,參加會議的專家向記者表示,可以尋找一些能“吃”毒的植物來治理土壤。
Nabulo教授說,四年前,研究小組開始在英國和烏干達兩地對葉菜中的重金屬(鎘、鉛、銅、鋅、鎳)含量進行試驗,試圖找出葉菜和這些污染的“牽連”關系。“對土壤來說,鎘污染是最容易被吸收的,因此我們對鎘污染格外關注。”Nabulo教授說,經過試驗,他們發現這樣一個規律:熱帶蔬菜的鎘污染最高,其次是溫帶蔬菜,最后是寒帶蔬菜。而含水分多的蔬菜也比較容易吸收重金屬。在中國4種常見蔬菜中,菠菜中的鎘含量最高,甚至超過了土壤本身鎘含量的2.5倍;大白菜、洋蔥和韭菜都能將重金屬污染控制在標準范圍內。
“如果大家擔心葉菜中的重金屬污染,”土壤專家說,“除了在購買農產品時要盡量選擇無公害的產品外,還要注意多樣化‘吃菜’,可以避免單一重金屬的過量攝入。”
正是由于植物對重金屬污染的選擇性,土壤專家找到了修復土壤污染的新武器——“超級植物”。繼中科院陳同斌研究員發現超積累植物蜈蚣草(其對砷吸附量高達22630ppm,超過普通的植物上千倍)后,南京土壤所的專家通過溶液培養和土培實驗,又發現了遏藍菜和一種蕨類植物對鋅有較強的吸收能力,同時研究出如何提高鉛在不結球白菜地上部積累的誘導技術。“將‘超級植物’種植在相應的重金屬污染區,如銅鋅礦的周邊,就可以大大降低土壤中的重金屬含量。”專家說,現在中國已經有十多種消除鎘的“超級植物”,只要把它們種在輕度污染的土壤里,一年左右就能把鎘含量控制在標準范圍內。
現階段我們國家的資源能源短缺,如何高效合理的運用這些資源,是我們面臨的重要問題。現代社會工農業發展及其迅速,重金屬對土壤的污染越來越嚴重,如何合理利用有限的土地資源,在原本土地資源匱乏的狀態下又增加了一大難題。土壤中重金屬含量過高,對動植物的生長會產生極大的影響,而且對人類的身體健康也會產生威脅。如何對重金屬污染的土壤防護治理,我們對其進行了研究。
一、重金屬引起土壤污染的綜合情況
重金屬引起的土壤污染說的是在外界重金屬的影響下,土壤中大部分原有的成分逐漸消失,而重金屬所占的比例不斷增加,影響了土壤的正常使用并且給影響了正常的生態平衡。使土壤污染的重金屬的種類繁多,對土壤污染比較主要的幾個金屬是Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Ni等,這類金屬的密度都比較大。
重金屬對土壤的破壞是從多個方面來衡量的。當然土壤中所含的重金屬含量越高那么對土壤的污染就越嚴重。但是也與土壤中重金屬存在形式和重金屬在土壤中占有的比例也是分不開的。重金屬在土壤中主要的存在形態有三種:水溶態、交換態和殘存態。其中水溶態和交換態的生存活性比較強,毒性比較大。而殘存態的重金屬相對來說活性毒性就小很多了。當重金屬在離子交換態的狀態下的話,那么它的活動毒性是最強的,易被土壤中的植物吸收。或者與其他物質發生反應產生新的存在狀態。
二、重金屬對土壤污染的危害分析
(一)植物方面的危害
土壤的重金屬污染對植物的危害是非常大的。對其危害主要體現在植物根和葉的變化。被重金屬污染的土壤使植物在營養成分的吸收上不能得到保證。植物不能從土壤中吸收營養反而吸收了重金屬后,與植物體內的某種物質發生反應產生有害的物質。這樣就會導致植物不能正常的生長。也有可能導致植物的一部分發生壞死。如果污染嚴重植物吸收不到養分,那么就會使植物停止生長直至死亡。
(二)生物方面的危害
土壤對生物方面的影響也很大。它是許多微小生物和動植物生活的家園。土壤中存在著多種微小生物,微生物的多樣性使土壤保持一個良好的狀態。如果土壤受到重金屬污染,土壤中生物所需的影響成分大大減少,在土壤中生存的微生物和小動物們的生命也會受到威脅。這樣對土壤的狀態也會產生嚴重的影響。
(三)土壤酶方面的危害
土壤酶是一種生物催化劑,其能夠綜合反映出土壤的肥力及活性狀況。由于土壤的物理、化學性質及生物活性會顯著的影響到土壤酶的活性,因此土壤環境一旦遭受污染,就會嚴重影響到土壤酶的活性。例如重金屬元素Hg能夠較為敏感的抑制土壤中脲酶,因此一旦土壤中的Hg超標,則土壤中所包含的脲酶也會顯著的降低。
(四)人身健康方面的危害
土壤中重金屬的超標對生物的影響非常大,對我們人的身體方面的危害那就更不用說了。如果吸收了過多的土壤中的重金屬,身體所承擔的后果都是難以人們承受的。大量的Cd元素會使人體的器官產生病變,對骨質生長產生極大的影響;吸收過量的Pb元素,會使人體的免疫機制不工作,容易生病:吸收過量的Ni元素可以使人們的鼻子和肺部感到不適,嚴重的還會導致鼻癌和肺癌。土壤中重金屬超標嚴重的影響著人們的身體健康,對于土壤重金屬污染方面我們要高度重視起來。
三、對于土壤重金屬污染的防治修復措施分析
(一)物理修復
主要使用的物理修復技術有三種,分別是電動修復、電熱修復和土壤淋洗。電動修復對土壤環境要求比較高,就是給土壤通電像電池一樣,讓土壤中的重金屬離子做定向的移動,把含量超出標準的離子進行處理。但是不能大規模的處理。電熱修復就是給土壤進行加熱,使重金屬離子在達到一定溫度的情況下從土壤中分離。但是該種修復技術對土壤會產生極大的危害。土壤淋洗修復技術指的是向土壤中加入淋洗液,讓重金屬在淋洗液的作用下轉換成液態的形式,然后對液態的重金屬進行回收,對其進行相應的處理。這種方法發現的比較早,技術方面相對于電動修復和電熱修復來說比較成熟,運用的比較多。
(二)化學固定修復
化學固定修復的方法就是在被重金屬污染嚴重的土壤中加入一些能與重金屬產生反應的一些有機元素,讓重金屬離子與之產生物理化學反應,改變其原有的活性,使其沉淀、發生氧化等。這樣就會降低重金屬土壤對動植物和微生物的危害。因為突土壤中超標的重金屬元素是不相同的,所以也要根據重金屬元素的性質再向土壤中添加物質。雖然這種修復方法在操作上面比較簡單,但是對土壤中的重金屬元素不能徹底處理。只是改變了其原有的性質,并沒有從土壤中清除,所以也有可能再一次的污染土壤。
(三)植物修復
還有一種修復技術是植物修復。在被重金屬污染的土壤中種植植物。有一些種類的植物可以把土壤中重金屬物質吸收到體內,清除土壤中的重金屬元素。這種修復技術運用的比較廣泛,因為不用投入太多的成本,只需種植超富集植物就可以了。而且對生態環境還不會造成影響。因為這類植物可以免疫重金屬的危害,吸收到體內后可以適應重金屬元素的存在。也不會影響該類植物的生長。該類比較常見的植物有香草、芥菜等。而且在不斷的研究中也發現了許多植物中都有這個特性,對重金屬污染土壤的改善也有了很大的幫助。
四、結語
城市化進程的加快及工業生產等導致土壤中重金屬污染現象十分嚴重,嚴重制約了土壤的高效利用。由于重金屬元素的種類較多,在選用防治措施的時候,一定要因地制宜,結合土壤中重金屬污染的具體情況,合理選用治理修復技術,最大程度的降低其危害,同時降低對周邊環境的二次污染,確保土壤的肥性,促進農業的快速發展提供良好的土壤基礎。
參考文獻:
中圖分類號:X830.2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)03(a)-0081-01
對重金屬目前缺少嚴格的定義,一般來說,重金屬指的是比重比5大的幾種金屬,如金、銀、銅、鉛、汞等都屬于重金屬。隨著工業化的推進,重金屬廣泛的存在于空氣、水、土壤中,在人們經常接觸的物質,比如化妝品、食物、化工品當中,也會有大量的重金屬存在。環境中的重金屬是不能夠被分解的,部分微生物會與重金屬反應,產生毒性更強的化合物,這些會隨著食物鏈的不斷遞進,不斷向人體傳遞,由于累積效應的存在,會使人體內的重金屬物質積聚,嚴重危害人體的健康。因此,對重金屬污染的研究勢在必行,也得到了人們的廣泛關注。
1 重金屬的污染
重金屬的來源主要是由于其在開采、運輸、煉制、加工過程中產生的,能源資源如煤炭和石油的開采、煉制和使用中,也會有重金屬物質的存在和污染。這些重金屬物質進入大氣、水、土壤之中,然后隨著生物作用,不斷富集。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[1]。因此,重金屬污染會對人體健康產生極大的危害。
重金屬物質包括人類必須的,比如鉀、鈣、鈉、鎂,以及人類必須的微量元素如銅、鐵、鎳、鋅、錫、礬等這一類,也包括對人體產生危害的如鉛、汞、鎘、砷、鉻、鈹、鉈、鋇等,還包括在人體內存在但功能現在尚不明確的如鋰、硼、鋁、鈦、鋯等。重金屬的存在會與人體內的蛋白質、酶進行反應,使其失去活性,也能夠在器官內聚集,超過特定濃度后產生中毒現象,對人體產生極大的危害,比如日本的汞污染和鎘污染,都是重金屬污染的典型事故。對人體和環境產生較嚴重污染的重金屬大致有以下五大類。
(1)鉻:這一種重金屬的主要來源是劣質化妝品、金屬部件的鍍鉻部分、工業染料、橡膠和陶瓷原料以及皮革制劑等,如果不小心飲用服入,可造成腹部的不適或者腹瀉現象;對呼吸道有著嚴重的刺激作用,引起氣管炎、咽炎等;皮膚方面引起濕疹或者皮炎。
(2)鎘:這一種重金屬的主要來源包括電鍍、采礦、冶煉、化學工業、電池、染料等產生排放的廢水當中。鎘的存在能夠取代骨中的鈣,使得骨頭軟化,嚴重者骨頭寸斷,日本的骨痛病就是由于鎘的存在而產生的;對于胃臟,能夠使其功能失調。總的來說,鎘是毒性很大的重金屬物質[2]。
(3)鉛:主要來源是油漆、涂料、蓄電池、五金、電鍍、化妝品、餐具、膨化食品、自來水管等。能夠經過皮膚、呼吸道、消化道進入人體,造成以貧血癥、神經功能失調、腎損傷為主的毒性效應。
(4)汞:汞屬于劇毒物質,主要來源包括食鹽電解、水生生物、照明用燈、化妝品、貴金屬煉制等。汞的存在會對人體的腦部組織造成嚴重的傷害,也會對腎部造成傷害,有機汞其毒性是比汞更大的,引起全身中毒的現象,日本的水俁病就是汞污染的實例。
(5)砷:砷的化合物有劇毒,三價化合物的毒性更加強烈。汞的途徑包括皮膚、呼吸道、消化道,會在人體的肌肉、肝臟、腎部、子宮等部位積聚,與酶結合,使其失去活性和功能,引起砷中毒。對于皮膚部位還會有致癌作用。殺蟲劑、化肥、化工、采礦冶金、農藥等砷含量較高。
2 檢測方法
2.1 光譜法
光譜法是比較傳統的重金屬物質檢測方法,一般包括火焰原子吸收光譜法(AAS)、石墨爐原子吸收光譜法(GFAAS)、分子光譜法、電感耦合等離子原子發射光譜法等。以下對其進行介紹。
(1)火焰原子吸收光譜法(AAS):這種檢測方法是根據被測原子對其原子共振輻射的吸收強度進行含量的測定。AAS具有靈敏度高、檢出限低、線性寬的特點,而且分析速度快,儀器的操作和使用簡單方便,應用較為廣泛,能夠檢測的物質多達70多個。火焰原子吸收法能夠達到ppb級,石墨爐原子吸收法能夠達到ug/L的級別。但是AAS在實際使用中,不能夠同時測定多種元素,需要不斷技術升級。
(2)分子光譜法:利用分光光度計進行比色分析。經常使用的測試手段是,利用假如顯色劑使待測物質轉化為在紫外和可見光區域有吸收的化合物進行檢測。生成的化合物一般是螯合物,較為穩定。顯色反應的選擇性和靈敏想較高。
(3)電感耦合等離子原子發射光譜法:利用等離子體的形成,樣品經過霧化系統霧化以后,以氣溶膠的形式進入等離子軸向通道,經過蒸發、原子化、電離、激發產生元素的特征譜線,鑒別物質的存在與否以及含量的多少(通過分析特征譜線的強度)。此技術可以測試氬以外的所有已知的物質,檢出限度達到0.01~10mg/L。
2.2 色譜法
色譜法也是傳統的重金屬含量測試方法。其原理是,以液體為流動相,通過高壓輸液系統把不同極性的溶劑、緩沖液等流入到配置特定相色的色譜柱,各成分經過分離后進入檢測器進行檢測。該檢測方法在實驗研究之中使用較多。能夠對多元素進行同時檢測,但是絡合劑的選擇是有限的,這點限制了高效液相色譜在重金屬檢測方面的使用。
2.3 電化學法
電化學法是發展較迅速的一種方法,目前我國已經頒布了化學試劑之中的金屬雜質檢測的陽極溶出伏安法國家標準。電化學法的檢出限較低,測試的靈敏度較高,陽極溶出伏安法將衡電位電解富集與伏安測定相結合,能夠連續測定多種金屬離子。儀器的使用和操作也較為簡單方便,是很好的分析手段,具有良好的發展前景。
2.4 酶分析法
脲酶、脫氫酶、磷酸酶是作為土壤重金屬污染水平的常用指標。通過酶與重金屬的反應情況,判別出重金屬的含量。反應現象包括會有顏色、導電性、吸光率等物理化學性質的變化,然后通過肉眼觀察或者PH值檢測以及其他手段進行判別。
2.5 生物傳感器
生物傳感器技術利用重金屬和特定的生物識別物質結合,把檢測到的信號轉變為易于檢測的光信號或者電信號,然后分析判斷重金屬物質。常見的生物傳感器有酶生物傳感器、DNA生物傳感器、細胞生物傳感器、微生物傳感器等。
2.6 免疫分析法
免疫分析法以免疫學的抗原抗體相互結合為基本原理,利用抗原檢測測定未知抗體或者反過來使用。常見的技術包括發光免疫技術、酶聯免疫吸附技術、免疫熒光技術、放射免疫技術等。檢測模式可以分為多克隆抗體免疫檢測以及單克隆免疫檢測。該技術專一性強,靈敏度高。分析的關鍵在于選擇合適的化合物和金屬離子相互結合。
3 展望
檢測方法要注重多種方法的聯合使用以及各自的使用范圍和優缺點,才能有針對的采取正確的手段進行檢測。此外,還需不斷探索新的技術手段,以及對之前技術升級改造,豐富其內容,擴大優勢。
一、重金屬污染概述
重金屬污染是指由于人類活動產生的重金屬及其化合物累積在環境中,含量超出環境承載力而引起的環境質量惡化,進而威脅人類健康的現象,常見的重金屬有汞、鎘、鉻、鉛及砷等生物毒性顯著的元素。不同于其他污染,重金屬污染具有潛在性,持續性,累積性,不可降解性等特點。這就使得重金屬污染一旦發生,很難治理。它廣泛存在于大氣,土壤,水等自然介質中,與人類生活接觸密切,一旦進入人體,便會在人體內部累積,不能通過分泌和排泄等方式將其排出體外。
我國重金屬污染形勢嚴峻,一組數據將這種狀況展露無遺:國土部數據顯示,中國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染,直接經濟損失超過200億元;2009年中國食品安全高層論壇報告上的數據顯示,我國1/6的耕地受到重金屬污染,重金屬污染土壤面積至少有2000萬公頃;國家疾控中心曾對1000余名0~6歲兒童鉛中毒情況進行免費篩查、監測。結果顯示,23.57%的兒童血鉛水平超標。
二、我國重金屬污染防治法律現狀及存在的問題
(一)法律現狀
迄今為止,我國已出臺的關于重金屬污染防治最具針對性的文件是2011年國務院正式批復的《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》(下稱《規劃》),這是我國第一個十二五專項規劃。相關法律法規有《環境保護法》,《大氣污染防治法》,《水污染防治法》,《固體廢物污染防治法》,《土地管理法》,《化學品管理條例》,《土壤質量環境標準》等。相關的政策性文件有:《關于加強重金屬污染防治工作的指導意見》([2009]61號),《重金屬污染綜合整治實施方案》(2009.8.28),《關于深入開展重金屬污染企業專項檢查的通知》(環發[2009]112合)《防治規劃編制技術指南》(2010.2),《關于加強鉛蓄電池及再生鉛行業污染防治工作的通知》(2011)等等。
(二)存在問題
1.立法缺失。我國目前還沒有重金屬污染防治方面的專門立法,重金屬污染防治規定只有一些通知,意見等文件,或者籠統適用其他相關法律法規,缺乏適用法律的強制力和執行力。
2.執法不嚴。在對重金屬污染企業的監督和查處中,普遍存在執法力度不夠,查處不嚴,沒有嚴格按照法律,法規要求對企業實現審批,整治或關停。地方政府在對重金屬污染企業的管理上,往往為了經濟利益,而放松其環境保護標準要求。如沭陽當地政府為了追求經濟利益而容忍天能電池公司排出超標的重金屬鉛。環保部門在對污染企業的查處中,往往有心無力,有些企業往往會繞過本級環保部門而直接獲得上級環保部門的審批,而上級部門對其情況不了解,這就導致環保部門權力行使混亂,對企業沒有約束力。
3.責任機制欠缺。我國對重金屬污染企業的責任規定缺乏。對企業的污染后果經常是在通知或政策性文件中規定,具有運動式執法的特點,對企業的環保責任往往是以行政責任處罰,比如限期整改,罰款金額較低,沒有起到對企業的懲戒作用。
我國法律對政府機關和主要領導的環境責任也沒有常態規定。在重金屬污染事件發生后,當地政府和負責人往往以行政責任的承擔息事寧人,沒有承擔重大決策失誤的刑事責任。這就造成地方政府對環境保護不重視,出了問題也盡量隱瞞,隱瞞不了簡單以行政責任了結。
三、日本重金屬污染防治經驗及借鑒
上世紀六七十年代,日本經濟快速增長,環境保護讓位于工業和礦產開掘,環境污染事件在全國各地都有發現,其中被稱為四大公害的環境病癥,就有三起和重金屬污染有關。中國正在經歷和日本上個世紀同樣迅速的經濟增長期,污染也在同步增長,新世紀以來,和重金屬有關的環境事件愈見頻繁。中國此時和上世紀經濟快速增長時期的日本即為相似。基于此,本文希望對日本的重金屬污染防治進行介紹歸納,對我國重金屬污染防治法律的完善得出可為借鑒的經驗教訓。
(一)日本政府為控制公害事件,制定一系列法律法規
1967年,日本政府制定了公害對策基本法,把大氣、水源、噪音、震動、地震、惡臭確立為公害,1968年,這一屆日本國會隨后被記入歷史,稱為“防公害國會”。1970年,國會又增補了土壤污染這一條。
日本還制定了專門性法律法規和政策,來應對重金屬污染。主要有:1970年《農用地土壤污染防治法》,1986年《市街地土壤污染暫定對策方針》,1991年《土壤污染環境標準》,1999年《與重金屬有關的土壤污染調查·對策方針》,1999年《關于土壤·地下水污染調查·對策方針》,1999年《二噁英類物質對策特別措施法》,2001年《農藥取締法》,2002年《土壤污染對策法》。
為防治電子廢棄物造成的重金屬污染,日本出臺了一系列法律、法規,包括:1970年《廢棄物處理法》,1991年《促進再生資源利用的相關法律》,2000年《推進循環型社會形成基本法》的綱領性法律,2001年4月《家電再生利用法》,推動了電子廢棄物處理由“大量廢棄型”向“循環型”處理模式轉變。
(二)建立公眾參與機制
1970年前后,四大公害事件都集中提起了訴訟。經過公害事件的洗禮,當事人取得共識:類似問題要用法律手段解決。而公害事件的訴訟恰好和污染防治法的出臺和修訂發生在同一個時期,訴訟推動了立法,公害基本法的完善又促進了事件解決,立法和司法互相推動。
在四大公害事件的訴訟過程中,受害者也得到了公眾的聲援。當時電視、報紙、廣播、雜志社都對受害者慘痛經歷進行詳細報道,激起了受害者之外全國人民的反對公害運動,令執政黨和在野黨無法不正視。
日本的公害基本法制定也非一帆風順,也遭遇了來自財團的壓力,在全國公害反對運動的推動下,反對意見被削弱,多項公害規則和法規被制定。
從經濟發展到注重環境的轉折點,不是某個案件的審判結果,而應是全體國民的意識轉換。因此,要重視環境保護中的公民參與,有了強大的公眾力量,相關法律才能沖破阻力,順利制定和實施,對污染事件的法律途徑解決提供依據。
(三)政府決策依據轉變
1971年,日本環境省從各部門中獨立。政府的決策依據也發生轉變:與經濟發展相比,阻斷環境污染的可能性無疑更為重要。政府科學決策不意味科學證明,在公害基本法制定過程中,時任厚生省公害科科長說,科學證明和地方政府決策是兩回事情。政府如果發現可能引起公害的污染事件,即使不能完全確定,也要及時介入并且制止。
四大公害事件對日本的影響,最重要的在于社會公眾的廣泛參與和政府的反思。經過四大公害對社會的洗禮,1970年后日本再也沒有發生嚴重的公害事件。先污染后治理的老路,在任何國家都會被證明需要付出巨大的經濟代價。而日本環境省官員則總結經驗,政府與其后期介入污染事件,不如提前以立法的方式進行引導。由于環境問題的外部性,企業的逐利性,企業污染環境的情況時有發生。發生問題的責任在企業,受害者和企業的個別談判往往效率都很差,社會成本很高,最終都需要政府介入。政府應該用提前立法的方式進行引導,最終讓受害者和企業通過法律方式解決。
我國要充分利用法律對社會行為的引導和規范作用,建立完善的重金屬污染防治法律制度,防止和治理重金屬污染。
四、我國重金屬污染防治法律制度完善
針對我國目前重金屬污染防治法律制度的現狀,結合重金屬污染的特點,對我國重金屬污染防治法律制度完善提出以下建議。
(一)完善重金屬污染防治相關立法
我國應借鑒日本等發達國家的經驗,抓緊制定與重金屬污染防治有關的法律法規,實現對重金屬污染全方位,多維度,全過程的控制。首先,在已有的法律法規基礎上完善對重金屬污染防治的規定,在大氣污染防治法,水污染防治法等環境介質污染防治法中將重金屬污染作為專門一節,增加納入監控的重金屬種類,對重金屬污染控制改變以濃度排放為主,轉向總量控制。鑒于我國還未制定土壤污染防治法,而土壤,底泥等作為大多數重金屬的最終沉積場所,有必要制定土壤污染防治法,對土壤中的重金屬污染進行規制。其次,根據重金屬污染產生的不同根源,分別制定相應的農藥使用條例,礦山開采和保護條例以及企業排放重金屬管制條例等。最后,除了對重金屬污染從源頭控制,還要建立含有重金屬元素的產品在生活中的利用,回收體制,實現從生產到利用到回收的一整套流程都有法可依。
(二)樹立公眾參與原則,建立重金屬污染信息公開制度
重金屬污染由于其自身的隱蔽性,持久性和累積性,危害結果可能不是即時產生,等到污染已經發生,可能就會造成無法彌補的損失。這就需要樹立公眾參與原則,建立信息公開制度。
在發生重金屬污染時,政府不要一味的遮掩,媒體要充分發揮宣傳作用,如實報道事件進展,在得到更多的同時,也會普及大家的環保意識。環境問題不是某個人,某個群體,甚至某個政黨能夠進行決策的,它是全民性的社會問題,在我國要充分發揮媒體的宣傳監督作用,提高公民對環境問題的敏感度,使公民廣泛參與到環境決策中。
信息公開內容包括全國各個區域的重金屬污染狀況和企業重金屬廢棄物排放情況,新建企業的環境影響評價情況,不符合環境標準的企業整改情況等,當某一區域的環境承載力達到其上限時,就要暫時停止對新設立工廠,企業的審批。重金屬污染的信息公布也需要采取一定形式,如通過中國環境質量公報,這是一個官方權威的數據來源。另外,對于各區域具體的年度重金屬污染情況,作為政府的政務公開信息,在各地區的環保局網站上進行公布。公開的時候應該同步向公眾普及相關知識,除了向其說明重金屬污染的危害,還要對其數據標準進行說明,同時介紹針對重金屬污染的應對措施及解決方案,避免民眾過度恐慌及被人誤導。信息公開有助于民眾對其生活環境質量的知悉,增加其危機感和環境保護的責任感,可以借助公眾的力量實現對重金屬排放企業和政府決策的監督。
(三)提高政府科學決策能力,將環保部門意見納入考量
政府的任務是盡量實現社會利益最大化,防止可能危害社會利益事件的發生。在環境利益的地位已經不低于經濟利益的現在,政府決策除了要考慮經濟發展,更不要忽視環境保護。這對我國的政績評價體系改革是一個機遇,對地方行政長官實行環保一票否決制。在立法中,對地方環保工作負有失誤的責任人要對其追究責任,視其責任大小對其追究行政責任甚至刑事責任。
在我國,雖然環境保護部也已獨立,足見我國政府對環保工作的重視,但是我國傳統的重經濟發展輕環境保護的政府觀念嚴重影響了環境保護部門工作的開展。例如,在環境法修改草案中,環保部的許多建議不被采納,這就使得我國環境保護工作大打折扣;在環保部門依法對企業查處時,政府往往會考慮其經濟貢獻,大打人情牌,環保部門的地位就很尷尬。因此,我們要從立法上確立環保部門職能履行的基礎,保障其執法獨立性,不受相關政府和領導的干擾,從法律上確保其獨立開展環保督查工作的權力。在政府決策中,也要強調將環保部門的意見和建議納入考量,對其意見如不采納,應書面說明原因,環保部門對涉及環境保護的政府決策有質詢權。
參考文獻
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[2]國冬梅,張立,周國梅.重金屬污染防治的國際經驗與政策建議[J].環境保護.
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中圖分類號 X53;X56 文獻標識碼 A 文章編號 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,城鎮化速度的加快及工業的迅速發展,使得環境污染問題日益加重,致使蔬菜中重金屬和農藥殘留含量急劇增加,給人類健康造成了嚴重傷害。重金屬積累特點及其對環境的污染是目前蔬菜重金屬研究的重點。城市及其郊區是重金屬污染的重要區域,了解和掌握土壤和蔬菜重金屬的污染現狀,對指導當前和以后蔬菜無公害化生產和環境保護等方面具有重要指導意義。
1 杭州市土壤重金屬污染現狀
謝正苗等[1]調查杭州市4 個蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu的含量,結果發現蔬菜基地土壤中重金屬的含量雖然未超過國家土壤重金屬環境質量標準,符合無公害蔬菜的發展要求,但已超過其自然背景值。4個調查區中拱墅區土壤中重金屬含量大于其他3個區;江干區蔬菜基地土壤—蔬菜中重金屬的空間變異很大。老城區近50%的土壤屬于Ⅲ類以上,幾乎無Ⅰ類土壤,有些特色產品的種植土壤甚至存在一定的環境風險[2]。城市土壤中的磁性物質對重金屬有顯著的富集作用,杭州市土壤的磁性物質含量分別是0.20%~2.75%(平均值0.75%),磁性物質對重金屬的富集系數大小為Fe>Cr>Cu>Mn>Pb>Zn[3]。
郭軍玲等[4]研究發現杭州市蔣村土壤已受到Zn 的明顯污染,污染等級為輕污染,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到嚴重累積程度。李 儀等[5]研究發現杭州市區表土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;同一區塊中茶園表土重金屬Cu和Zn含量明顯高于附近林地土壤,施肥等農業措施對茶園土壤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率達87.5%,鎘的超標率為12.5%,銅和鋅無超標現象[6]。小青菜和小白菜中Pb超標,但Zn、Cu未超標,其富集系數順序為Zn>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]。
宋明義等研究發現,根莖類蔬菜中Cd、Pb常超標,葉菜類蔬菜中除Cd、Pb常超標外,Hg也常超標,豆類和茄果類情況相對較好,未發現超標現象。其中,半山附近蔬菜中Cd、Zn含量接近國家食品衛生規定的標準限值,蔬菜和水稻中以Pb超標情況較嚴重;江干區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現象[2]。王玉潔等[3]研究發現蔬菜的可食部位和非可食部位Pb含量均出現嚴重超標現象,樣本超標率達100%;但是4種蔬菜可食部位含Cu量和含Zn量均未出現超標現象,部分蔬菜根系含Cu量和含Zn量卻出現超標現象。
3 蔬菜重金屬的吸收與富集規律
3.1 不同區域的差異性
北方地區蔬菜重金屬污染相對南方地區輕,南方地區污染形勢最為嚴峻的為Cd,這可能是由于南方土壤pH值低、有機質含量等決定的重金屬存在形態、活性有關。由于土壤中Cd的化學活性最強,全國范圍內Cd污染最為嚴重[7]。
重慶市小白菜中的As質量比在南岸區菜市場中可達0.068 mg/kg,但在渝中區只有0.012 mg/kg,二者相差5.7倍;渝中區菜市場藕中Hg質量比為0.189 1 mg/kg,但在北碚區菜市場中只有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重金屬元素的吸收、累積特點各不相同。此外,土壤粘粒含量、有機質含量、pH值等土壤環境條件都會導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;鎘污染最嚴重,排序為:根莖類、瓜果類、豆類、葉菜類;芋頭和蔥中鎘污染均超標,最大超標倍數分別達到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 同種蔬菜對不同重金屬的吸收和富集差異性
蔬菜對Cu、Zn、Pb的相對富集能力基本一致,其富集系數順序為Pb>Cu>Zn[3]。同一種蔬菜吸收不同重金屬的能力不同,富集元素的規律是Cd>Zn、Cu>Pb、Hg、As、Cr。也有發現當Zn、Cd、Cu混施時,Cd的存在促進了大豆葉片中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
重金屬在植株體內各部位的分布狀況不同。一般在進入器官積累多。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 評價方法
對重金屬污染評價方法有很多,主要以指數法最多,其中指數法分單項因子污染指數法和綜合污染指數法。
某樣點蔬菜的污染程度單項污染指數Pi是根據蔬菜中污染物含量與相應評價標準進行計算,其計算式為Pi=Ci/Si。式中,Ci表示污染物實測值;Si表示污染物評價標準。Pi1 為污染。
綜合污染指數法主要考察高濃度污染物對環境質量的影響,可以全面反映各污染物對土壤的不同作用。目前,內梅羅綜合污染指數法在國內應用較為普遍。
5 參考文獻
[1] 謝正苗,李靜,徐建明,等.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中Pb、Zn和Cu含量的環境質量評價[J].環境科學,2006,27(4):742-747.
[2] 宋明義,劉軍保,周濤發,等.杭州城市土壤重金屬的化學形態及環境效應[J].生態環境,2008,17(2):666-670.
[3] 王玉潔,朱維琴,金俊,等.杭州市農田蔬菜中Cu、Zn和Pb污染評價及富集特性研究[J].杭州師范大學學報:自然科學版,2010,9(1):65-70.
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