首页 > 文章中心 > 土壤重金属污染危害

土壤重金属污染危害

土壤重金属污染危害

土壤重金属污染危害范文第1篇

关键词:黄河滩地;土壤重金属污染;地积累指数法;生态危害指数法

中图分类号:X705

文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)24-0005-05

1 引言

近年来,黄河河道河势严重西移致使韩城市下峪口下延段部分高岸及滩地持续坍塌,频繁出险,造成大片滩地塌入河中,村庄后靠,防汛压力逐年加大,严重危及沿岸人民群众生命财产安全。根据韩城市市政府统计,近年来黄淤66~63断面间每年塌滩平均长度约7 m,

每年坍塌土地面积约100 hm2,桥南、下峪口、李村、林皋、潘庄等10 余村1.5 万人先后被迫搬迁3~4次,特别是2006年桃汛以来,河势西移态势进一步加剧,高岸持续坍塌后退约50 m,塌岸毁地万余亩。沿黄群众多次上访,强烈要求控制韩城段河势,筑堤修坝,防止高岸滩地坍塌,恢复治理所失耕地及荒芜滩地,进一步保护当地群众生命财产安全。因此,通过对韩城下峪口地区黄河滩地的综合整治,对促进地方经济和社会发展具有十分重要的意义。

韩城市下峪口地区存在较多煤矿企业及热电厂,可能会对黄河滩地土壤中重金属含量产生影响,这主要因为土壤中的重金属能从土壤迁移到其它生态系统中,如地下水、植物等,并通过饮用水和食物链影响人类健康[1]。因此,对土壤中重金属含量及其潜在危害性进行合理的评价尤为重要。为了探明该项目区土壤重金属含量及其污染现状,本研究通过普探调查,采用地积累指数法和生态危害指数法对该地区土壤重金属的含量进行评价分析,为土地整治项目的施工提供决策依据。

2 材料与方法

2.1 研究区概况

韩城市下峪口土地整治项目东靠黄河河道,涉及薛村、昝村、番庄村、谢村、三林村、林皋村等6个村。地理位置介于东经110°30′34″~110°33′36″,北纬35°31′02″~35°34′01″,距离县城10 km。项目区为河道滩地和沙洲两部分组成,地面开阔、平坦,地下水位较高,多为沙质淤土,大部分老滩位置较高,常年水淹不到,历史上就已开发耕种,是适宜开发的土地资源。样品采集区地处我国内陆,属于暖温带半干旱大陆性季风气候,四季分明,气候温和,光照充足。多年平均降水量555.2 mm,年内分配不均,年内降水主要集中在夏秋两季,7~9三个月平均降水量达306 mm,占全年降水量的一半以上。多年平均气温13.7 ℃,其中春季14.6 ℃,夏季25 ℃,秋季13.4 ℃,冬季0.2 ℃。最热月为7月,多年平均26.6 ℃;最冷月为1月,平均-1.5 ℃,气温年较差28.1 ℃。年极端最高温度达42.6 ℃,年极端最低温为-16.7 ℃。全年气温日较差平均10.3 ℃,其中6月份最大为12.7 ℃,11月份最小为8.8 ℃,日较差较大,有利于各种植物干物质的积累。

2.2 样品采集和处理

2.2.1 样品分布

采样点主要分布在沙洲和河道滩地(图1),沙洲和河道滩地每100亩设定一个采样单元,共采集表层0~30 cm土样108个,其中沙洲土60个,河道滩地土48个。

2.2.2 样品采集与处理

土样采集取自沙洲和河道,每个样点处5个点制成一个混合样,用四分法取大约1 kg的样品,保存在自封袋带回实验室。在实验室内自然风干,后取50 g,用木质工具碾碎并在玛瑙研钵上研磨,混匀后通过0.149 mm的尼龙筛过筛,保存在自封袋内,用于土壤重金属的检测。

2.2.3 样品分析

土壤样品重金属的测定:首先对样品进行消解[2],然后利用ICP-MS测定土壤中镉、铬、镍、铜、锌、砷、铅等元素,测定过程中,所有样品均由空白样、二次平行样加标回收率进行质量控制。实验室所用玻璃器皿均在10%的HNO3或HCl中浸泡24 h,然后分别用自来水、蒸馏水各洗涤3次。实验所用酸均为优级纯,其他试剂均为分析纯。

2.3 研究方法

2.3.1 地积累指数法

地积累污染指数法(Mull指数)是德国海德堡的地学沉积物研究所Muller于1969年提出,是一种用于研究水体沉积物中重金属污染的定量指标[2],被广泛的应用于土壤重金属污染评价,其计算公式为:

式中,IGeo为地积累污染指数;Ci为重金属i的实测浓度,Bi为所测元素的环境背景值(本研究选取陕西土壤背景值,见表1)[3,4];k为常数,是对成岩作用可能引起背景值变动的修正,一般k=1.5。根据IGeo数值的大小,可以将重金属污染程度分为7个等级,见表2[5]。

2.3.2 潜在生态危害指数法

潜在生态危害指数法是由瑞典科学家Hakanson提出[6,7],主要是根据重金属性质及环境行为特点进行评价的方法。该方法除了考虑土壤重金属含量外,还将重金属的生态效应、环境效应与毒理学研究联系在一起,采用具有可比的、等价属性指数分级法进行评价。其公式如下:

式中,Eir为潜在生态危害单项系数,Tir为某一种金属的毒性响应系数,评价依据采用徐争启等人[8]结合Hankanson制定的标准化重金属毒性系数所计算的毒性系数(表3)。Cif为单项污染系数,Ci为土壤重金属浓度实测值,Cin为参比值,本研究采用陕西省土壤中重金属元素背景值作为参比值。生态风险程度划分[9](表4)。

3 结果分析

3.1 重金属元素含量分析

韩城下峪口黄河滩地中河道滩地和沙洲中镉、铬、镍、铜、锌、砷、铅这7种重金属元素含量的描述性统计表明(表1):就平均值而言,在河道滩地和沙洲中锌含量的平均值最高,其次为铬、镍,镉含量的平均值最小。除沙洲中铜的变异系数较大外,其余各重金属元素的变异系数都较小,说明该地区黄河滩地土壤重金属污染状况类似,这可能与黄河滩地土壤形成和淤积年代有关[10]。此外,河道滩地和沙洲中锌含量平均值分别为252.59 mg/kg和278.22 mg/kg,略高于陕西省土壤元素背景值,这可能与该地区长期燃煤有关。但是由表5可知,该区域黄河滩地土壤重金属含量均符合国家土壤环境质量标准二级标准[11],可用于土地整治及水田耕作。

3.2 地积累指数评价结果

由表6可知,该地区锌含量略高,其次铜和镍有轻微污染,这主要是由于韩城市龙门地区有大量煤矿及热电厂存在,通过大气沉降等方式对该地区黄河滩地土壤产生一定的污染,但污染状况不严重,通过对黄河滩地河道和沙洲的土地整治及水田耕作,能够显著降低该地区锌、铜等土壤污染[12]。其余重金属镉、铬、砷、铅等含量很低,基本对该地区土壤无污染。

综合分析上述重金属的地积累指数等级,可以看出,韩城下峪口黄河滩地中7种重金属元素污染程度由强至弱的顺序为:锌>铜>镍>铅>砷>镉>铬。

3.3 生态危害指数法评价结果

由表7可以看出,韩城下峪口黄河滩地河道和沙洲中土壤均受到不同程度的重金属污染和潜在生态危害,但污染和潜在生态危害程度都较低。从单项污染系数来看,黄河滩地中镉、铬、镍、铜、锌、砷、铅这7种重金属均为轻微污染,其中,镍、铜、镉等重金属污染程度略高;由潜在生态危害综合指数可以看出,河道滩地中7种重金属污染程度均为轻微,沙洲中镍、铜等重金属污染程度为中等,这可能是当地长期采煤、燃煤后,大气沉降产生的结果。

根据Hankanson的潜在生态危害系数,韩城下峪口黄河滩地河道中7种重金属潜在危害由强至弱顺序为:镍>铜>镉>锌>砷>铅>铬;黄河滩地沙洲中7种重金属潜在危害由强至弱的顺序为:铜>镉>镍>砷>铅>锌>铬。其中,铜、镍、镉对RI值的贡献较大。

3.4 两种评价方法结果比较

地积累指数法侧重于对底泥沉积物中重金属含量与背景值的对比评价,主要反映外源重金属的富集程度,而Hankanson潜在生态风险指数法不仅考虑了重金属的含量,更侧重于反映不同金属的生物毒性影响,以定量的方法划分重金属的潜在危害程度[13]。

对比两种不同的评价方法,就污染元素来说,结果都表明其中重金属镍、铜、锌对土壤具有中等污染程度,其余重金属污染程度较小。在评价中,二者u价结果基本一致,相比较而言,生态危害指数法较为保守,主要是针对锌的污染评级有差异,这与徐玉霞等人的研究结果一致[4]。通过比较可知,应用生态危害指数评价时会考虑到整个生态系统中重金属对环境的毒性因素,所以更符合实际状况。

两种评价方法结果都显示重金属镍、铜、锌对黄河滩地有一定的污染,其余重金属污染程度较小(表8)。该地区黄河滩地重金属元素来源主要是当地煤矿开采和热电燃煤后的大气沉降,但是在整体上重金属污染水平均比较低。

通过综合分析,结果还表明,黄河滩地沙洲土壤重金属的风险影响略高于河道,这主要是因为沙洲是冲击河道泥沙长期淤积的产物[14],经过长期的淤积过程,沙洲内重金属含量逐渐增加。此外,由于沙洲具有天然的过滤作用,通过黄河滩地的河水经过沙洲时,沙洲内部通过物理、化学以及生物等方式能够截留河水中大量杂质及重金属有害物质。因此在工程实施的过程中,通过水的渗透压原理,将黄河水通过沙洲过滤,最终达到人畜饮用水标准,彻底解决项目区周边群众用水水源问题。对于沙洲重金属残余问题,通过韩城市下峪口黄河滩区土体有机重构工程的开展,一系列物理、化学以及生物等有机重构方法的应用,例如在水田耕作过程中施用有机肥和磷肥[15]等措施,可以使得该地区土壤重金属风险降到最低,保障周边地区人民的安全生产及健康生活。

4 结论

(1)地积累指数法和生态危害指数评价法是区分自然与人类活动引起重金属对环境影响评价的重要方法,通过这两种方法均可以区分自然异常对土壤带来的富集以及环境引发的元素污染和损耗,较为准确地判断人类对土壤污染的贡献,最终为污染治理以及工程进度提供一定的理论依据。

(2)本研究采用陕西省土壤元素背景值计算地积累指数和生态危害指数,最终所获得的结果基本一致,说明评价结果可靠,所获得的结果可以作为该区域的土体有机重构和土地工程开发的参考依据。

(3)两种研究结果均表明沙洲土壤重金属的风险影响略高于河道。

(4)通过评价比较,结果显示:韩城下峪口地区黄河滩地重金属含量均符合国家土壤质量标准二级标准,其风险水平较低,不会对该地区土地整治和水田耕作造成影响。

参考文献:

[1]范拴喜.土壤重金属污染与控制[M].北京:中国环境科学出版社,2011.

[2]孙 锐,舒 帆,郝 伟,等.典型Pb/Zn矿区土壤重金属污染特征与Pb同位素源解析[J].环境科学,2011,6(4):1146~1153.

[3]薛澄泽,肖玲,吴乾丰,等.陕西省主要农业土壤中十种元素背景值研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),1986(3):30~53.

[4]徐玉霞,彭囿凯,汪庆华,等.应用地积累指数法和生态危害指数法对关中西部某铅锌冶炼区周边土壤重金属污染评价[J].四川环境,2013,32(4):79~82.

[5]Loska K,Wiechu?a D,Korus I.Metal Contamination of Farming Soils Affected by Industry[J].Environment International,2004,30(2):159~65.

[6]王广林,刘登义.冶炼厂污灌区土壤-水稻系统重金属积累特征的研究[J].土壤,2005,37(3):299~303.

[7]许中坚,吴灿辉,刘芬,等.典型铅锌冶炼厂周边土壤重金属复合污染特征研究[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2007,22(1):111~114.

[8]徐争启,倪师军,庹先国,等.潜在生态危害指数法评价中重金属毒性系数计算[J].环境科学与技术,2008,31(2):112~115.

[9]雷 凯,卢新卫,王利军,等.渭河西安段表层沉积物重金属元素分布及潜在生态风险评价[J].地质科技情报,2008,27(3):83~87.

[10]张鹏岩,秦明周,陈龙,等.黄河下游滩区开封段土壤重金属分布特征及其潜在风险评价[J].环境科学,2013,34(9):3654~3662.

[11]叶 琛,李思悦,卜红梅,等.三峡水库消落区蓄水前土壤重金属含量及生态危害评价[J].土壤学报,2010,47(6):1264~1269.

[12]华 珞,陈世宝,白玲玉,等.有机肥对镉锌污染土壤的改良效应[J].农业环境科学学报,1998(2):55~59.

[13]邵 坚,赵晓娟.辽宁太子河沉积物重金属污染及潜在生态危害评价[J].环境科学与技术,2012,35(5):184~188.

土壤重金属污染危害范文第2篇

关键词:土壤污染 重金属 危害 修复方法

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

1. 土壤重金属污染的定义

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

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

2. 土壤中重金属的来源、种类

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

2.1 污水灌溉

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

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

2.2 农药和化肥污染

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

2.3 矿山开采和冶炼加工

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

3. 重金属污染的特点及危害

3.1 重金属元素污染土壤的主要特点

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

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

3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]

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

4. 对重金属污染的防治及修复

4.1 对土壤污染的预防

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

(1)控制和消除工业“三废”

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

(2)土壤污灌区的监测和管理

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

(3)合理施用化肥和农药

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

(4)土壤容量和土壤净化能力的提高

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

4.2 土壤中重金属污染的修复方法

(1)工程措施

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

(2)生物措施

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

(3)化学措施

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

(4)农业措施

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

参考文献

[1] 崔德杰,张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报,2004,35(3):366-370.

[2] 方一丰,郑余阳,唐娜等.生物可降解络合剂聚天冬氨酸治理土壤重金属污染[J].生态环境,2008,17(1):237-240.

[3] Zhang L C,Zhao G J.The species and geochemical characteristics of heavy metals in the sediments of Kangjiaxi River in the Shuikoushan Mine Area,China[J].Appl Geochem,1996,11(1/2):217-222.

[4] 尚爱安,党志,漆亮等.两类典型重金属土壤污染研究[J].环境科学学报,2001,21(4):501-504.

[5] 王庆仁,刘秀梅,董艺婷等. 典型重工业区与污灌区植物的重金属污染状况及特征[J].农业环境保护,2002,21(2):115-118,149.

[6] Dang Z, Liu C Q, Martin J H. Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coalmine spoils[J]. Environ Pollut, 2002,118(3):4l9-426.

[7] 韩张雄,王龙山,郭巨权等.土壤修复过程中重金属形态的研究综述[J].岩石矿物学杂志,2012,31(2):271-278.

[8] 王红旗,刘新会,李国学等.土壤环境学[M].北京:高等教育出版社,2007.

[9] 张辉.土壤环境学[M].北京:化学工业出版社,2006.

[10] GB15618-1995.土壤环境质量标准值[S].国家环境保护局,1995.

[11] 李录久,许圣君,李光雄等.土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].安徽农业科学,2004,32(1):156-158.

[12] 任旭喜.土壤重金属污染及防治对策研究[J].环境保护科学,1999,25(5):31-33.

[13] 郭彬,李许明,陈柳燕等.土壤重金属污染及植物修复金属研究[J].安徽农业科学,2007,35(33):10776-10778.

土壤重金属污染危害范文第3篇

[关键词] 土壤 重金属 污染 防范

[中图分类号] X833 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2016)06-0061-02

随着“镉大米”超标的报道,湖南省株洲、衡阳等地的稻米重金属镉超标陆续曝光,在国内外引起强烈反响,对整个粮食行业造成了很大冲击。广大市民在经历了牛奶的“三聚氰胺”,猪肉“瘦肉精”等事件之后,现在又出现了粮食“镉米”事件。因此,土壤重金属污染治理任务更加紧迫。

1 土壤重金属污染现状

民以食为天,食以安为先。粮食是最基本、最重要的食品,也是生产其他食品的基本原料,保障粮食质量安全至关重要。而“食品安全”的核心挑战就是农药残留和重金属污染。我国土壤污染的形势已相当严峻,据估算,全国每年受重金属污染的粮食达1200万吨,造成的直接经济损失超过200亿元。土壤污染造成有害物质在农产品中积累,并通过食物链进入人体,引发各种疾病,最终危害人体健康。

根据全国污染区的不同情形,稻米中超标的有害重金属不只是镉,还可能包括铅、砷、汞、铜等。除了稻米,其他农作物同样有可能受到重金属超标的影响。据中国土壤学会副理事长张维理分析,我国农药使用量达130万吨,是世界平均水平的2.5倍。而据测算,每年大量使用的农药仅0.1%左右可以作用于目标病虫,99.9%的农药则进入生态系统,造成大量的土壤中的农药残留、重金属及植物激素的污染。总之,我国土壤污染呈现一种十分复杂的特点,呈现新老污染并存,无机有机污染混合的局面。

2 土壤重金属污染种类

土壤重金属污染是指由于人类活动,土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值,过量沉积而引起的含量过高,统称为土壤重金属污染。

污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。

3 土壤重金属污染的特点

3.1 重金属不能被微生物降解,是环境中长期、潜在的污染物;

3.2 因土壤胶体和颗粒物的吸附作用,长期存在于土壤中,浓度多成垂直递减分布;

3.3 与土壤中的配位体作用,生成络合物或螯合物,导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性;

3.4 土壤重金属可以通过食物链被生物富集,产生生物放大作用;

3.5 重金属的形态不同,其活性与毒性不同,土壤pH、颗粒物以及有机质含量等条件深刻影响它在土壤中的迁移和转化。

4 土壤重金属污染的危害

4.1 重金属污染对环境的危害

重金属在土壤-作物系统中迁移直接影响到作物的生理生化和生长发育,从而影响作物的产量和品质。镉是危害植物生长的有毒元素,例如,如果土壤中镉含量高,会破坏叶绿素,植物叶片的结构,减少根系吸收水分和营养物质,抑制根系生长,引起植物生理失调,减少生产。铅在农作物中的组织中可能会导致氧化、光合作用和脂肪代谢强度减弱,减少对水的吸收,耗氧量增加,从而阻碍作物生长,甚至导致作物减产等。

4.2 重金属污染对人类的危害

金属可通过食物链最终危害人类健康。比如:镉的生物毒性显著,会给人体带来高血压、心脑血管疾病、肾功能失调等一系列问题。汞食入人体后直接沉入肝脏,对大脑视力神经破坏极大。砷会使皮肤色素沉着,导致异常角质化。铬会造成四肢麻木,精神异常。铅是重金属污染中毒性较大的一种,一旦进入人体很难排除,并直接伤害脑细胞,造成智力低下等。

5 土壤重金属污染的来源

5.1 工业“三废”对土壤中重金属的影响

随着经济的发展,人们对工业的应用越来越重视,在一些经济欠发达地区,人们环保意识薄弱,加之我国目前科技水平低和经济实力差,未经处理的废水、废气、废渣直接在环境中的工业发展。这些重金属也通过自然沉淀、雨水淋入土壤等方式进入土壤,进入正常循环的生态系统。例如,一些金属冶炼厂,硫酸厂,化工厂和采矿场附近的这些重金属也通过自然沉淀,如雨水渗入土壤的方式,然后进入生态系统的正常循环。例如,一些金属冶炼厂,硫酸厂,化工厂和采矿场附近重金属通过自然作用,如风力,雨水再次由重力进入土壤层,严重影响居民的生活质量。工业发达,由于城市人口密度大,土壤重金属污染严重,从郊区到农村逐渐缓解。

5.2 农业灌溉、化肥农药的应用

克服了自然能力的提高,天气已成为历史。在追求高产、稳产、科技发展的同时,为农业提供了广泛的农药、肥料等磷肥,含有镉、汞、铅、有机汞等农药和未经处理的污染农田灌溉农田,是埋下了诅咒,对土壤重金属污染的土壤硬化和盐碱化,农作物产量和品质造成很大影响。

5.3 汽车尾气的排放

汽车尾气排放的主要污染物如一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅。这些物质随风一起落,变成土壤形成污染。实验证明,国道、公路在土壤重金属污染较严重,而作为距离从近到远,从公共道路,土壤的污染逐渐轻。

6 防范重金属污染的途径与措施

6.1 清理和减少化工污染源,如电镀企业、油漆生产加工企业、化工原料生产企业、矿山开采企业、废旧电子回收及拆解企业等。

6.2 做好雨污分流工作,充分发挥污水处理厂的作用,减少企业废水、生活污水中重金属对环境的危害。

6.3 减少农田化肥和农药用量,加强畜禽粪便的处理,减少农业投入品及养殖业的污染。

6.4 做好废旧电池(干电池、蓄电池)、废旧电子产品、日光灯管、荧光灯、节能灯等的集中回收。据统计,一支普通的节能灯管破碎瞬间可以使周围每立方米空气中的汞浓度达到10~20毫克,而按规定汞在每立方米空气中的最高允许浓度仅为0.01毫克。

6.5 提倡健康出行,以步代车,减少汽车尾气(铅、PM10)对环境的影响。

6.6 重金属污染应注重于防。一旦发生污染,则很难治理。为了子孙后代的安全,我们要增强主动防范意识。

土壤重金属污染给人类社会和自然生态环境带来了严重的危害,这些危害与人类息息相关,因此,我们只有从自身做起,从控制污染的源头采取措施,综合性地防治土壤重金属的污染。

参考文献

[1]宋伟,陈百明,许悦.中国耕地土壤重金属污染概况[J].水土保持研究,2013,20(2):293-298.

土壤重金属污染危害范文第4篇

工业园区土壤重金属背景值的测定结果见表3。由表3可知:Cu为36.2(14.5~85.0)mg/kg,Zn为118(60.4~262)mg/kg,Pb为49.2(25.1~112)mg/kg,Cr为40.6(23.8~59.4)mg/kg,Cd为0.125(0.0300~0.310)mg/kg,Ni为15.3(9.15~25.2)mg/kg。与国家土壤质量二级标准限值和河南省土壤元素背景值相比,工业园区土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni的含量分别是国家土壤二级标准限值的0.362、0.393、0.141、0.116、0.125、0.255倍,是河南省土壤元素背景值的1.69、1.81、3.42、0.757、1.39、0.614倍。其中重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni的含量最高值分别是国家土壤二级标准限值的0.850、0.873、0.320、0.170、0.310、0.420倍,是河南省土壤元素背景值的3.97、4.02、7.78、1.11、3.44、1.01倍。可见,濮阳工业园区土壤重金属含量满足国家土壤质量二级标准限值,但与河南省土壤重金属背景值相比,工业园区土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd出现明显的富集特征,且富集程度从高到低的排序为Pb>Zn>Cu>Cd,尤其是Pb的富集程度最高。变异系数反映了总体样本中各采样点的平均变异程度。从表3中的变异系数可以看出,重金属含量变异系数高达21.5%~62.4%,其中,以Cd和Pb的变异系数最大,Cr和Ni最小,Cu和Zn居中并且数值相近,说明工业园区重金属Cd、Pb、Cu、Zn的分布不均匀,受外界干扰比较大,说明该区土壤正在受人类开发活动的影响,土壤质量演变值得关注。

2工业园区土壤质量评价

2.1污染负荷指数法评价

以河南土壤重金属背景值为评价标准,采用污染负荷指数法对工业园区土壤质量进行评价,其结果见表4。由表4可以看出:工业园区内Cr和Ni污染等级为0,污染程度为无污染;Cu、Zn、Cd污染等级为Ⅰ,污染程度为中等污染;Pb污染等级为Ⅲ,污染程度为极强污染;土壤中重金属污染程度从重到轻顺序为Pb>Zn>Cu>Cd。工业园区点位PLI为0.710~2.42,PLIzone为1.26,污染等级为Ⅰ,污染程度为中等污染,表明工业园区土壤重金属总体呈上升趋势。

2.2潜在生态危害指数法评价

根据计算公式,以河南土壤重金属背景值为评价标准,工业园区土壤中重金属的Eir和污染指数RI的计算结果见表5。由表5可知,Eir为0.046~1.81,远远小于40,生态风险程度较低;RI为0.344~1.06,均值为0.563,远远小于150,属轻微生态危害。总体而言,工业园区土壤重金属潜在生态危害程度等级为轻微。

2.3评价结果比较

经2种评价结果的分析比较(表6)可知,濮阳工业园区土壤中Zn为首要污染因素。随着工业经济发展,同时也要关注Pb、Cd含量变化趋势,避免造成土壤重金属污染。

3结论

土壤重金属污染危害范文第5篇

关键词:土壤;重金属;污染;危害指数;生态风险评价;生态效应;临界值;山东省

中图分类号:p595;x42 文献标志码:a

0引言

山东省东部地区是山东半岛蓝色经济区的主体部分,包括青岛、烟台、威海、潍坊、日照、临沂等6个地级市的46个县,面积54×04 km2,也是山东省经济发达地区。城市化、工业化和农业现代化的快速推进是该地区经济发展的重要标志。然而,伴随着经济的快速发展,土壤与水环境污染、土壤盐渍化、海水入侵、农产品农药残留和重金属含量超标等生态问题相继出现,并日趋严峻。这不仅威胁当地人居环境、生态安全,也严重影响了当地经济的快速、持续、健康发展。因此,在山东省东部地区进行生态环境质量研究和生态风险评价具有重要的现实意义。

土壤重金属污染作为土壤环境健康质量恶化重要标志之一,受到国内外学者的普遍关注。前人在山东省东部地区作了大量有关土壤重金属污染方面的研究[2-6]。这些研究大多是从土壤重金属元素的绝对含量为切入点,研究土壤重金属污染的形成机理,评价区域环境污染特点,而从宏观角度研究较大尺度土壤重金属污染和从重金属毒性系数为出发点研究重金属危害的报道甚少。基于此,笔者以山东省东部地区土壤为研究对象,分析土壤重金属的污染特征,采用重金属潜在生态危害指数法[7]对土壤重金属的生态危害效应进行评价,探讨优势农作物的重金属富集特性,旨在对山东省东部地区土壤污染防治和保障农产品安全提供科学依据。

材料与方法

土壤样品采集与分析