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關(guān)鍵詞:土壤重金屬;污染因子分析;SPSS17.0
中圖分類號:S151.9+3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)19-0113-02
近年來,隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市人口的不斷增加,人類活動對城市環(huán)境質(zhì)量的影響日顯突出。文獻的作者以工業(yè)廢水,廢氣和生活廢水,廢氣為指標,運用SPSS因子分析得出全國各個城市的環(huán)境污染結(jié)果。文獻的作者應(yīng)用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法得到了土壤中同時含有多種重金屬污染的評價方法,從而獲得土壤整體污染程度。本文應(yīng)用因子分析,不僅可得到重金屬綜合污染情況,還可得到每種重金屬的污染情況。
為了更精確的掌握城市表層土壤重金屬污染問題,本文根據(jù)城市功能不同把城市分為五個區(qū),分別是:生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū)。再根據(jù)每個區(qū)的砷、鉻、鎘、銅、汞、鎳、鉛、鋅八種重金屬的濃度指標,運用因子分析確定每個區(qū)的土壤重金屬污染情況。線性綜合指標往往是不能直接觀測到的,但它更能反映事物的本質(zhì),因此因子分析廣泛應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)方面。因子分析模型:xi=ai1f1+ai2f2+…+aimfm+εi(i=1,2,…,8),其中(i)x1,x2,…,x8為8種重金屬的濃度經(jīng)過標準化處理后的標準化變量。標準化處理可以消除量綱的影響,而且標準化變換不影響變量的相關(guān)系數(shù)。這里的xi都具有均值為0,方差為1的特征。(ii)f1;f2;…fm叫做公因子,它們是在各個表達式中都出現(xiàn)的因子。本文最后得出f1,f2兩個公因子。(iii)εi稱為特殊因子,是每個觀察變量特有的,表示該變量中不能被公共因子解釋的部分。相當于回歸分析中的殘差項,各個特殊因子之間以及特殊因子與公因子之間是相互獨立的。(iv)aij稱為因子載荷,它是第i個變量在第j個公因子上的負載,它的絕對值越大說明xi和fj相依程度越大,即公因子fj對xi的載荷量大。
上述是對因子分析模型的簡單介紹,下面介紹因子分析的一般步驟:(i)原始數(shù)據(jù)標準化。標準化公式為x’ij=■,其中xij是第i個變量的第j個觀測量,而xj和δj分別為該變量的均值和標準差。(ii)應(yīng)用KMO和Bartlett驗證是否可應(yīng)用因子分析。(iii)計算標準化數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)矩陣,求出相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值和特征向量。(iv)使用方差最大法進行正交變換。其目的是使因子載荷兩級分化,而且旋轉(zhuǎn)后的因子仍然正交。(v)確定因子個數(shù),計算因子得分,進行統(tǒng)計分析。
現(xiàn)以重慶市為例,按功能不同,把城市分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道區(qū)和公園綠地區(qū)。以每個區(qū)中土壤重金屬元素的濃度為參考數(shù)據(jù)。這里取8種重金屬濃度,分別是x1為砷(μg/g),x2鉻(ug/g),x3鎘(μg/g),x4銅(μg/g),x5汞(ug/g),x6鎳(μg/g),x7鉛(μg/g),x8鋅(μg/g)。數(shù)據(jù)來源于中國統(tǒng)計年鑒。
1.建立指標體系和在SPSS中導(dǎo)入原始矩陣,并且利用分析――描述統(tǒng)計來將數(shù)據(jù)進行標準化。
2.考察收集到的原有變量之間的線性關(guān)系,判斷是否適合采用因子分析提取因子。利用SPSS軟件,借助變量的相關(guān)系數(shù)矩陣、卡方檢驗和KMO檢驗方法進行分析。其結(jié)果如表1、表2所示。
從相關(guān)系數(shù)矩陣可以看出,大部分的相關(guān)系數(shù)較高,這8個變量之間存在較強的相關(guān)性,說明這8個變量反映的信息有很大的重疊,能夠從中提取公共因子,適合進行因子分析。從KMO和Bartlett的檢驗表可以得到,卡方檢驗統(tǒng)計量為905.711,相應(yīng)的概率p接近0,說明相關(guān)系數(shù)矩陣與單位陣有顯著差異。表明適合進行因子分析。
3.利用相關(guān)系數(shù)矩陣求出相應(yīng)因子的特征值和累計貢獻率。SPSS操作結(jié)果如表3。
從上表看出旋轉(zhuǎn)前后總的累計貢獻率沒有發(fā)生變化,即總的信息量沒有損失。另外,旋轉(zhuǎn)之后,有2個因子已經(jīng)提供了原資料90.147%的信息,滿足因子選取的原則:m個因子的累積貢獻率要大于或等于80%,特征根要大于1。這可以說明因子1和因子2是土壤重金屬污染的最重要的污染源,對該城區(qū)重金屬污染的貢獻最大。
4.在根據(jù)旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣。
從表4中可得出,因子f1在主要由鉻、鎘、銅、汞、鉛、鋅構(gòu)成,主要是工業(yè)交通產(chǎn)物,因此稱為工業(yè)與交通因子。因子f2由砷和鎳構(gòu)成,稱為生活因子。
5.根據(jù)正交旋轉(zhuǎn)后的因子得分,得出因子得分函數(shù)。
由表5,可以寫出以下因子得分函數(shù):
f1=-0.147x1+0.895x2+0.984x3+0.212x4-0.004x5+
0.965x6+0.860x7+0.969x8
f2=0.963x1-0.442x2+0.177x3+0.968x4-0.724x5+
關(guān)鍵詞:土壤;重金屬污染;評價方法
Q938.1+3; S151.9+3A
土壤是人類賴以生存的最基本的自然資源之一,但現(xiàn)階段嚴重的土壤污染,通過多種途徑直接或間接地威脅人類安全和健康,開展城市環(huán)境質(zhì)量評價,日益成為人類關(guān)注的焦點。
本文選取了地質(zhì)累積指數(shù)法、污染負荷指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法,對某城市不同功能區(qū)319個空間樣本點的重金屬檢測數(shù)據(jù)進行了污染評價。
1.數(shù)據(jù)采集
按照功能劃分,將城區(qū)劃分為生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、山區(qū)、主干道路區(qū)及公園綠地區(qū).現(xiàn)對某城市城區(qū)土壤地質(zhì)環(huán)境進行調(diào)查,將該城區(qū)劃分為間距1公里左右的網(wǎng)格子區(qū)域,按照每平方公里1個采樣點對表層土(0~10 cm深度)進行取樣,用原子吸收分光光度計測試分析,獲得了319個樣本所含重金屬元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)的濃度數(shù)據(jù)。
本文依照未受污染區(qū)域土壤環(huán)境背景值作為評價標準[1]?,F(xiàn)按照2公里的間距在微污染區(qū)取樣,得到該城區(qū)表層土壤中元素的背景值,如表1:
表1該城市表層土壤中重金屬元素的背景值
元素 As(ug/g) Cd(ng/g) Cr(ug/g) Cu(ug/g) Hg(ng/g) Ni(ug/g) Pb(ug/g) Zn(ug/g)
背景值 3.6 130 31 13.2 35 12.3 31 69
2.污染評價方法
2.1地質(zhì)累積指數(shù)法
用于研究水環(huán)境沉積物中重金屬污染程度的定量指標[2],不僅能夠反映重金屬分布的自然變化特征,而且還可以判別人為活動產(chǎn)生的重金屬對土壤質(zhì)量的影響.
利用地質(zhì)累積指數(shù)污染評價標準,計算出整個城區(qū)各種金屬的污染指數(shù)平均值,最大值,最小值,并按各種重金屬濃度的平均值進行相應(yīng)的污染程度評級(表2)。
表2城區(qū)重金屬地質(zhì)積累指數(shù)及評級情況
重金屬 平均值 最大值 最小值 污染程度
As -0.07762 2.4802 -1.7459 無污染
Cd 0.305682 3.0543 -2.2854 輕度污染
Cr -0.0818 4.3076 -1.6018 無污染
Cu 0.702895 6.9966 -3.1121 輕度污染
Hg 0.273708 8.2515 -2.615 輕度污染
Ni -0.22635 2.9493 -2.1113 無污染
Pb 0.150747 3.345 -1.2405 無污染
Zn 0.326836 5.1833 -1.6552 無污染
可看出,土壤中重金屬Cu、Cd、Hg污染比較顯著,Zn的平均值雖然小于1,但是其污染指數(shù)最大值達到嚴重污染程度,其污染也很突出。Ni的平均值很小,視為處于零污染狀態(tài)。
再通過提取各個區(qū)域的污染指數(shù)進行分析匯總,得到各個區(qū)域每種重金屬的級別污染指數(shù)直方圖,如下:
圖一:各個區(qū)重金屬污染級別指數(shù)直方圖
2.2污染負荷指數(shù)法
該指數(shù)是由評價區(qū)域所包含的主要重金屬元素構(gòu)成,它能夠直觀地反映各個重金屬對污染的貢獻程度,以及金屬在時間,空間上的變化趨勢.
由Tomlinson等人提出污染負荷指數(shù)的同時提出了污染負荷指數(shù)的等級劃分標準和指數(shù)與污染程度之間的關(guān)系[4],通過計算得打各重金屬的污染負荷指數(shù)及可以得到各個功能區(qū)和該市的污染程度.
表5重金屬污染負荷指數(shù)及污染程度
功能區(qū) PLI值 污染等級 污染程度 該市的PLI值 該市的污染等級 該市污染程度
1類 1.83 Ⅰ 中等污染
1.69
Ⅰ
中等污染
2類 2.35 Ⅱ 強污染
3類 1.06 Ⅰ 中等污染
4類 1.94 Ⅰ 中等污染
5類 1.58 Ⅰ 中等污染
從表中的結(jié)果分析,土壤中的重金屬元素對該城市產(chǎn)生了中等污染,各功能區(qū)重金屬污染程度從重到為工業(yè)區(qū)>交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)。
2.3 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法
根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法,對該城市的重金屬污染進行評價,結(jié)果如下表所示:
表6 各功能區(qū)污染指數(shù)及程度分級
功能區(qū) 1類 2類 3類 4類 5類 該城市
污染指數(shù) 2.744 4.805 2.036 2.941 2.183 2.942
污染級別 中污染 強污染 中污染 中污染 中污染 中污染
表中污染指數(shù)按表6中的污染指標分級標準進行分級得到各功能區(qū)的污染級別,各功能區(qū)污染程度的關(guān)系為:工業(yè)區(qū)> 交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū)。
2.4潛在生態(tài)危害指數(shù)分析
重金屬元素是具有潛在危害的重要污染物,潛在生態(tài)危害指數(shù)法作為土壤重金屬污染評價的方法之一,它不僅考慮土壤重金屬含量,還將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起,是土壤重金屬評價領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的科學(xué)方法.
在本文的求解中將Hakanson提出的毒性系數(shù)擬定為各重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)[6],根據(jù)計算公式得到單個重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù),結(jié)果如表所示:
表8各種金屬的毒性系數(shù)
元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
毒性系數(shù) 10 30 2 5 40 5 5 1
表9 各種金屬的潛在生態(tài)污染指數(shù):
元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
82 340.5 16.98 108.55 1529.60 35.18 52.10 14.28
對上述單個元素結(jié)果的分析:
重金屬Hg與Cd均造成了極強的生態(tài)危害,重金屬Cu 與As則造成了強生態(tài)危害,Pb造成了中等的生態(tài)危害,其他重金屬則均只造成了輕微的生態(tài)危害。
進一步得到各重金屬對整個造成的生態(tài)危害情況為:
根據(jù)等級劃分的情況可以得知此八種重金屬以對該城區(qū)整體造成了中等生態(tài)危害。
3.結(jié)論及建議
綜上所述,得出了各功能區(qū)的污染程度關(guān)系為:工業(yè)區(qū)> 交通區(qū)>生活區(qū)>公園綠地區(qū)>山區(qū),該城市的重金屬污染程度為中等程度污染。通過方差分析可得出各種方法組合的顯著程度,得到潛在生態(tài)危害指數(shù)法和污染負荷指數(shù)法相結(jié)合的方式對實驗的影響最顯著,從而得出可靠性最大的評價組合。
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關(guān)鍵詞:土壤 重金屬 污染指數(shù) 評價
中圖分類號:X753 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)11(c)-0101-01
隨著工業(yè)化和城市化的飛速發(fā)展,城市土壤環(huán)境污染日益嚴重,城市土壤環(huán)境問題越來越受到重視,城市工業(yè)區(qū)的土壤重金屬污染較為嚴重[1-3]。重金屬污染具有污染面積大、無法降解、易于遷移的性質(zhì)。硅礦冶煉廠在煉硅過程中產(chǎn)生大量帶有微量重金屬元素的粉塵,導(dǎo)致周圍土壤受到不同程度的重金屬元素的污染。該研究對黎平工業(yè)區(qū)某硅廠周邊土壤重金屬污染特征進行調(diào)查分析,旨在為當?shù)毓I(yè)區(qū)土壤重金屬污染治理及環(huán)境質(zhì)量安全評價提供參考。
1 材料和方法
1.1 樣品采集
黎平縣工業(yè)區(qū)常年主導(dǎo)風(fēng)向為西向,以此為依據(jù)共設(shè)計了4個采樣方位,分別為垂直于主導(dǎo)風(fēng)向的北向(N)和南向(S),下風(fēng)向的東向(E)以及上風(fēng)向的西向(W)。以硅廠邊緣為起始點,由近及遠分別采集100~300 m范圍內(nèi)的土壤樣品。用小鏟取表層(0~20cm)土壤5~10個分樣組成混合樣,現(xiàn)場充分混合后采用四分法棄去多余土壤,最后保留1 kg左右的土壤樣品,裝入備好的塑料袋,帶回實驗室。將取好的土樣平鋪在潔凈牛皮紙上,撿出石塊、枯枝等雜物后,讓其自然風(fēng)干,進一步用瓷缽磨碎研細并過100目的尼龍篩,裝瓶并貼上標簽,供分析測定用。
1.2 實驗方法
1.2.1 樣品前處理
稱取0.2~0.3 g(精確到0.0002 g)過100目篩的土壤樣品于150 mL三角瓶中,加數(shù)滴水濕潤,加王水10 mL,在電熱板上加熱微沸至有機物劇烈反應(yīng)后,再加高氯酸2 mL,提高溫度強火加熱至冒白煙,土壤呈灰白色或淡黃色。冷卻,加適量去離子水,小火加熱除去高氯酸,再用1%硝酸溫熱溶解,溶解鹽類后,仍然用1%硝酸定容至100 mL容量瓶,搖勻,立即轉(zhuǎn)移至聚乙烯瓶中貯存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.2 樣品測定
根據(jù)土壤樣品中重金屬含量確定過濾液是否稀釋及稀釋倍數(shù),采用原子吸收分光光度計分別測定樣品中鋅、銅、鉛、鎘、鉻的含量。具體方法采用國標GB/T 17140-1997和GB/T 17138-1997方法進行測定[4]。
2 結(jié)果與討論
2.1 土樣重金屬含量測定
通過對土壤樣品采用原子吸收分光光度計進行測定土壤重金屬含量。采用我國《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 15618-1995)二級標準作為評價依據(jù),對各項污染物的含量限值進行污染評價[4]。質(zhì)量分級標準根據(jù)中國綠色食品發(fā)展中心《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價綱要(試行)》(1994年)的規(guī)定,土壤污染水平等級可劃分為5個污染等級[4]。
2.2 評價結(jié)果與分析
通過測定土壤數(shù)據(jù),并采用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法兩種方法[5],對調(diào)查區(qū)土壤重金屬的污染狀況進行了評價。由表1的單項污染指數(shù)可以看出,該硅廠周圍500 m受到不同程度的Cu污染,其中E100 m污染最重;在100~300 m范圍的土壤已經(jīng)開始受到Zn的不同程度污染;在100~300 m范圍,除了W300 m外均受到Pb的不同程度污染;在100~300 m范圍,各土壤樣本Cd的污染達到中度污染程度。
從各樣點的綜合污染指數(shù)可知,硅廠周圍土壤都達到不同程度的污染影響,樣點E100 m、E300 m、S100 m、N100 m的土壤為中度污染,其余各樣點均為輕度污染。
從各元素的綜合污染指數(shù)的測定及對照土壤污染水平分級標準可知,該硅廠周邊土壤Cu的污染較嚴重,為中度污染水平;其他3種重金屬均為輕度污染,表明土壤輕度污染,作物開始受到污染。4種重金屬的綜合污染指數(shù)順序為Cu>Zn>Cd>Pb。
3 結(jié)論與建議
(1)實驗結(jié)果表明,硅廠的粉塵對其周邊的土壤造成了一定的重金屬污染,在距硅廠100 m范圍內(nèi)Cu、Pb、Zn、Cd4種重金屬的含量值最大,隨著采樣點距離的增加,重金屬含量逐漸降低,其中東向污染強度最高,西向污染強度最低。南向和北向在相同距離的污染強度基本接近,由此推測該工業(yè)區(qū)常年的主導(dǎo)風(fēng)向―― 西風(fēng)是影響硅廠周邊土壤重金屬分布特征的主導(dǎo)因素。
(2)實驗結(jié)果表明,硅廠周圍土壤重金屬污染狀況不同。從各元素的綜合污染指數(shù)看,Cu的污染較嚴重,為中度污染水平,其余3種元素均為輕度污染。
可見硅礦冶煉與礦業(yè)廢物不合理排放已經(jīng)造成硅廠周圍土壤重金屬污染,必須采取相應(yīng)的措施防止進一步污染,同時應(yīng)開展土壤重金屬污染調(diào)查治理研究,通過采取生物修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)、物理化學(xué)修復(fù)[6]等手段凈化重金屬污染,使其恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)的正常功能,從而減少土壤重金屬污染的危害。
參考文獻
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[4] 國家環(huán)境保護局.土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB15618-1995)[S].北京:中國標準出版社,2004.
摘 要:隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,很多工廠在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生很多重金屬,在排水污水、廢物時沒有達到環(huán)保標準,導(dǎo)致土壤重金屬污染非常嚴重。為了解決這一問題,保護周圍土壤,提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,在處理中應(yīng)用了化學(xué)固化方法,該方法價格成本低,處理方便,應(yīng)用范圍廣。下面就對這些方面進行分析,希望給有關(guān)人士一些借鑒。
關(guān)鍵詞:重金屬污染;治理;化學(xué)固化
中圖分類號:X53 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20170230222
1 土壤重金屬污染危害
1.1 重金屬污染導(dǎo)致的危害分析
重金屬對土壤和水生態(tài)環(huán)境會造成嚴重的危害,在自然環(huán)境中,重金屬是不能被降解的,植物在生長過程中,會吸收到植物內(nèi)部,這樣對植物的生長發(fā)育帶來很大影響[1],不僅如此,人和自然是一個統(tǒng)一的整體,形成一個完整的食物鏈,如果人類誤食了這些植物,就會對人體造成傷害,重金屬危害性非常大,人體的微量元素含量都是有限的,如果超標,對人體是致命的傷害,人體中的蛋白質(zhì),核酸會和重金屬發(fā)生作用,進而導(dǎo)致人體酶活性的下降,嚴重的情況還會消失,最終導(dǎo)致核酸結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化,甚至?xí)霈F(xiàn)基因突變的問題[2]。
1.2 分析當前土壤中的污染情況
通過調(diào)查研究得知,農(nóng)業(yè)、工業(yè)、以及城市事故污染是重金屬主要的污染來源。比如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,如果使用含有重金屬的水體進行農(nóng)作物的灌溉,或者使用含有重金屬的化肥農(nóng)藥,對周圍的土壤都會造成嚴重的重金屬污染。而在工業(yè)方面,比如選礦采礦,還有冶煉和鍛造過程中,其操作的每一個過程都會產(chǎn)生重金屬,在排放的廢水廢氣以及廢渣中,如果不能很好的過濾消毒處理,那么水體進入土壤中,也會有嚴重的重金屬污染[3]。在這種重金屬濃度嚴重超標的情況下,會對周圍的空氣,水體,以及土壤造成嚴重的危害。而在城市當中,污水處理廠是重金屬污染的主要來源,有關(guān)部門監(jiān)管不力,導(dǎo)致污水沒有達到國家標準就進行了排放,大量的污水引入生活用水中造成污染。
2 土壤重金屬污染治理的化學(xué)固化分析
2.1 分析重金屬固化的原理
為了避免重金屬對土壤、地下水造成持續(xù)的污染,在應(yīng)用化學(xué)固化方法中,先要向被污染的土壤中添加固化劑,土壤中的活性就會被改變,這樣重金屬和土壤中的移釉素會相互結(jié)合,在外在形式下出現(xiàn)一定的固化現(xiàn)象,為了保證土壤有記性,遷移性等,必須進行化學(xué)處理,恢復(fù)土壤的活性?;瘜W(xué)固化作用后,土壤中的元素都有很大的改變,最終做到對污染土壤的修復(fù)。
2.2 沉淀在化學(xué)固化中的作用分析
在土壤中放入固化原料后,在不斷溶解中產(chǎn)生一定的陰離子,這些陰離子和重金屬相互結(jié)合,之后就開始出現(xiàn)重金屬沉淀,生物有效性等都開始降低。最為常用的固化劑有石灰石,作用機理是將土壤中的pH提高,這樣在其中重金屬元素發(fā)生沉淀,重金屬在土壤中其毒性會隨時浸出,石灰石可以減少浸出量,這樣重金屬就會被固定,不會將污染范圍繼續(xù)擴大,控制污染的進一步惡化。
2.3 吸附在化學(xué)固化中的作用分析
通過應(yīng)用化學(xué)固化方式,使用的化學(xué)元素作用在土壤層中后,這些固化材料對重金屬有一定的吸附作用,原理是吸附劑對吸附質(zhì)的質(zhì)點有很強的吸引作用,但是處理中分為化學(xué)吸附和物理吸附,其中的沸石是主要的添加劑,經(jīng)過科學(xué)人員的研究,沸石具有特殊的Si-O四面體結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)吸附性非常好,在物理吸附作用下可以將 Pb 、Cd等重金屬吸附到表面上,這樣重金屬就被固定減少土壤中的重金屬污染。
2.4 分析配位在其中的作用
在固化過程中,會出現(xiàn)配位問題,不同配位表現(xiàn)的情況也不同,黏土礦物中層和層利用分子之間的作用相結(jié)合,這樣在實際應(yīng)用中,被重金屬污染的土壤中,其金屬離子可以進入到這些化學(xué)元素的內(nèi)部,和層間元素結(jié)合,之后會和SiO元素發(fā)生晶間的配合,黏土礦物添加到污染土壤中后,就可以有效降低重金屬生物性和遷移性,這樣就對這些污染土壤進行了一定程度的化學(xué)修復(fù)。除此之外,這些改良劑還能和重金屬離子發(fā)生很好的配位作用,將 Pb,Cd等重金屬吸收,控制其對土壤的污染。
3 總結(jié)
通過以上對土壤重金屬污染治理的化學(xué)固化研究,發(fā)現(xiàn)化學(xué)固化的作用非常大,其對重金屬污染的處理非常強,效果非常好,在以后的發(fā)展中,要深入研究這一技術(shù),進一步完善和提高,推動我國對處理重金屬污染的技術(shù)和水平,為以后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻
[1]孫朋成,黃占斌,唐可,等.土壤重金屬污染治理的化學(xué)固化研究進展[J].環(huán)境工程,2014(1):158-161.
[2]劉云國,夏文斌,黃寶榮,等.重金屬污染土壤化學(xué)固化技術(shù)與萃取修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用及修復(fù)效果(英文)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2012(4):129-135.
[3]景生鵬,黃占斌,景偉東.化學(xué)改良劑對礦區(qū)重金屬Pb、Cd污染土壤治理的作用[J].資源開發(fā)與市場,2016(1):72-76.
關(guān)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候條件。蔬菜在東莞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了極其重要的地位,一直以來是我國供港蔬菜的生產(chǎn)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(jīng)濟的發(fā)展,大量工廠產(chǎn)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(nóng)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(chǔ)上,提出生產(chǎn)過程中的多種防治措施。
1 蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀
近年來,東莞城市化和工業(yè)化快速發(fā)展,大量工廠的出現(xiàn),給農(nóng)業(yè)土壤帶來了嚴重的污染過,特別是土壤重金屬污染。經(jīng)過調(diào)查,珠江三角洲典型地區(qū)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(wèi)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(shù)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(yè)生產(chǎn)、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(jīng)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(huán)境受到周邊企業(yè)工業(yè)“三廢”、城鎮(zhèn)生活垃圾和農(nóng)業(yè)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(nóng)田。
2.3 土壤污染
土壤污染表現(xiàn)在肥料元素積累過多、多種重金屬污染嚴重、農(nóng)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(dǎo)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(fā)展,環(huán)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(yīng)堅持“預(yù)防為主,防治結(jié)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(guī)劃蔬菜生產(chǎn)基地
隨著社會工業(yè)經(jīng)濟的不斷發(fā)展,城鎮(zhèn)化水平不斷提高,工業(yè)產(chǎn)區(qū)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)不斷向郊區(qū)轉(zhuǎn)移。蔬菜生產(chǎn)基地應(yīng)該遠離工業(yè)產(chǎn)區(qū)和城市生活污染區(qū),選擇環(huán)境較好的地區(qū)作為蔬菜生產(chǎn)基地。除此之外,對基地的環(huán)境要進行實時動態(tài)監(jiān)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面,減少化肥和農(nóng)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(yīng)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(jù)不同蔬菜累積重金屬的能力,合理布局
對于不同區(qū)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?qū)ξ廴局亟饘儆袕娍剐缘氖卟似贩N栽培,并合理安排茬口進行輪作。
3.4 改良土壤結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),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(tài),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(tài)發(fā)生變化,從而有效降低其毒性[4]。
4 參考文獻
[1] 張沖.東莞蔬菜產(chǎn)區(qū)重金屬污染調(diào)查評價及土壤環(huán)境因子相關(guān)性分析[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.
[2] 黃勇,郭慶榮,任海,等.珠三角洲典型地區(qū)蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀研究:以中山市和東莞市為例[J].生態(tài)環(huán)境,2005,14(4):559-561.
關(guān)鍵詞:重金屬;土壤污染;土壤修復(fù)
中圖分類號: X131.3 文獻標識碼: A
據(jù)農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)顯示,在全國140萬公頃污水灌區(qū)中,有64.8%的灌區(qū)受重金屬污染,其中,輕度污染46.7%,中度9.7%,嚴重8.4%。重金屬污染土壤,污染物滯留時間長、移動性差、不能被降解,并可經(jīng)水、植物等最終影響人類,治理和恢復(fù)難度相當大。
一、該地區(qū)污染狀況及成因
1、概況
該地區(qū)位于某大型冶煉廠的西部,距廠區(qū)最近500米,存在引工業(yè)廢水灌溉現(xiàn)象。該地區(qū)土地多為拋荒地。
2、樣品采集與測定
1.2.1樣品采集
采樣人員由環(huán)科所、環(huán)保局、冶煉廠和當?shù)厝罕姶淼冉M成,遵照環(huán)境樣品采集技術(shù)規(guī)范,按面積隨機設(shè)采樣點。
(1)土壤樣品:每個采樣點采集表層0-20cm土壤樣,部分樣點采集亞表層(20-40cm)土壤。
(2)水樣樣品:采集土壤同時,采集田間及井水、河溝水等。
(3)稻米樣品:水稻成熟時采集1個本區(qū)稻米樣品。
1.2.2監(jiān)測項目及測定方法
(1)測定項目
必測項目: Pb、 Zn、Cu、 Cd、As、PH
選擇項目:Ni、 Cr、氟化物、 Hg
(2)測定方法
采用國標法和美國環(huán)保局推薦分析方法。
3、土壤環(huán)境質(zhì)量狀況
1.3.1調(diào)查區(qū)土壤監(jiān)測結(jié)果
調(diào)查區(qū)土壤樣品測定結(jié)果見表1-1
表1-1調(diào)查區(qū)農(nóng)田表層土壤監(jiān)測結(jié)果
對照國家《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價標準》,該地區(qū)土壤銅元素超標100%,鎘元素超標87.5%,一個樣品的砷超標。
4、土壤污染成因
1.4.1用污水灌溉。經(jīng)污水灌溉進入土壤的重金屬以不同方式被土壤截留固定。冶煉廠廢水雖有處理,但曾有過超標排放,不符合農(nóng)灌標準,用該工業(yè)廢水灌溉是土壤重金屬污染的主因;
1.4.2氣中重金屬來自運輸、能源、冶金和建材生產(chǎn)而造成的粉塵和氣體。除汞外,重金屬大多是以氣溶膠形態(tài)進入大氣,經(jīng)降水和自然沉降進入土壤。結(jié)合實際,冶煉廠廢氣重金屬沉降污染不容忽視。
二、土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)
1、工程措施
工程措施主要有換土、客土及深耕翻土等,通過與污土的相混合,降低土壤所含有的重金屬,減輕重金屬對植物-土壤系統(tǒng)的毒害,進而讓農(nóng)產(chǎn)品符合國家食衛(wèi)標準。換土和客土用于重污染區(qū),深耕翻土則在輕污染土壤應(yīng)用。工程措施具有穩(wěn)定、徹底等優(yōu)點,但其投資高、工程量大,破壞土體結(jié)構(gòu),造成土壤肥力下降。此外,還需要對所換污土做處理。
2、物理修復(fù)技術(shù)
2.2.1 電動修復(fù)
在電場作用下,經(jīng)電滲透、電遷移或者電泳,把土壤污物帶到電極兩端,通過收集系統(tǒng)將重金屬元素收集起來集中處理。此技術(shù)能夠有效地去掉重金屬,并步入商業(yè)化發(fā)展。因為電流可以打破所有金屬-土壤鍵,其對于鉛、鎘、砷、銅等極為有效。影響電動修復(fù)的關(guān)鍵是土壤PH值,可控制PH值改善修復(fù)。
2.2.2 電熱修復(fù)
通過高頻電壓產(chǎn)生的電磁波對土壤加熱,從土壤顆粒中把污物吸出來,促進易揮發(fā)重金屬從土壤分離。該技術(shù)用來修復(fù)被Se和Hg等污染的土地。此外,將重金屬污染土壤放到高溫高壓下,出現(xiàn)玻璃態(tài)物質(zhì),從根本上消除污染。
2.2.3 土壤淋洗
用淋沅液淋洗土壤,讓吸附在土壤上的重金屬形成溶解性的金屬試劑絡(luò)合物或離子,再收集淋洗液回收重金屬,并循環(huán)。選擇提取劑是此法的關(guān)鍵,提取劑能選水、化學(xué)劑或其他液體,甚至氣體。此法適于輕質(zhì)土壤,有較好的修復(fù)重金屬污染土壤的效果,但投資巨大,限制商業(yè)了化淋洗液。此外,其也容易造成地下水的污染、土壤變性、土壤養(yǎng)分流失等。今后此種方法的重點是開發(fā)易被生物降解、對環(huán)境污染小、專一性生物表面活性劑。
3、化學(xué)修復(fù)
向土壤中加化學(xué)試劑、有機質(zhì)、固化劑、天然礦物等改變土壤PH值等,經(jīng)氧化還原、沉淀、吸附等降低重金屬生物有效性。此種方法關(guān)鍵是改良劑的選擇,常用沸石、石灰、磷酸鹽、碳酸鈣等,對重金屬作用機理不同改良劑不同。碳酸鈣或石灰主要是用來提高土壤 pH值,促進Hg、Zn、Cd、Cu等元素形成碳酸鹽結(jié)合態(tài)鹽類或氫氧化物沉淀。如果土壤pH>6.5,則Hg就可成碳酸鹽或氫氧化物沉淀。向土壤投放硅酸鹽鋼渣,對 Cd、Ni、Zn等有吸附沉淀作用。水田Cd為磷酸鎘沉淀,磷酸汞溶解度也小。沸石通過離子交換降低重金屬有效性。有機物讓重金屬形成硫化物而沉淀,而有機物腐殖酸可與重金屬離子形成螯合或絡(luò)合物。
化學(xué)修復(fù)簡單易行,其在土壤原位進行,但非永久措施,因為其只單純改變土壤中重金屬形態(tài),金屬仍在土壤中,易再度活化。
4、生物修復(fù)
2.4.1 植物修復(fù)技術(shù)
(1)植物提取
通過重金屬超積累植物從土壤中吸收污物,轉(zhuǎn)至地上部分再收割集中處理,讓土壤中重金屬降到可接受水平。一般來說,植物提取是最有效的方式,但是其在技術(shù)上也是最難實施的修復(fù)技術(shù)。現(xiàn)在已經(jīng)有了提取不同金屬植物種類和改進植物提取性能的方法,并得到了逐步的商業(yè)推廣。
(2)植物揮發(fā)
經(jīng)植物根系分泌特殊物或微生物,讓土壤某些重金屬轉(zhuǎn)變成揮發(fā)形態(tài),有的植物將污物吸到體轉(zhuǎn)為氣態(tài)釋放到大氣中。植物揮發(fā)技術(shù)無須處理污物植物,既經(jīng)濟有效又潛力巨大,但將污物轉(zhuǎn)到大氣中,則會對人類和生物有不小風(fēng)險。
(3)植物穩(wěn)定
利用超累積植物或耐重金屬植物降低重金屬活性,減少被淋洗到地下水或經(jīng)空氣進一步擴散污染的可能。通過金屬根部積累、沉淀或根表吸收固化土壤重金屬。如植物根系分泌物可改變土壤根際環(huán)境,改變多價態(tài)Hg、Cr、As價態(tài)和形態(tài)。此外,植物根毛也能直接從土壤交換吸附重金屬增加根表固定。
2.4.2 微生物修復(fù)技術(shù)
利用微生物對金屬的沉淀、氧化、吸收、還原功效,降低土壤中金屬毒性。某些微生物嗜重金屬,用其凈化重金屬污染土壤有獨特功效。在長時間受鎳脅迫的土壤中,有微生物產(chǎn)生抗性機制來降低鎳毒害,并經(jīng)吸收、沉淀、絡(luò)合等來減少重金屬遷移和生物毒性。同時,微生物細胞內(nèi)金屬硫蛋白對Zn、 Cd 、Hg、 Cu等有強烈親和性,有富集和抑制重金屬毒。但是,微生物修復(fù)土壤能力有限,只可以適用在小范圍。
5、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)
主要有兩方面:一是農(nóng)藝修復(fù),有調(diào)整作物品種、改變耕作制度、種植非食物鏈植物、使用可降低土壤重金屬的化肥、增施固重金屬有機肥等;二是生態(tài)修復(fù)。調(diào)節(jié)如土壤養(yǎng)分、水分、pH值及氧化還原狀況和外界的氣溫、濕度等,調(diào)控污染物所處環(huán)境介質(zhì)。
6、組合修復(fù)技術(shù)
修復(fù)重金屬污染土壤可謂是系統(tǒng)性工程,修復(fù)技術(shù)多,各有一定效果,但也有局限性;單一技術(shù)效率不高,預(yù)期目標實現(xiàn)困難。所以,需要應(yīng)用2種以上技術(shù)加以綜合才能達到預(yù)期效果。
三、結(jié)論
土壤作為我們生存的主要條件,是生態(tài)環(huán)境的重要組成。我國亟需解決重金屬土壤污染問題。本文監(jiān)測分析項目區(qū)土壤重金屬污染的基礎(chǔ)上,評述土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù),旨在推動重金屬污染土壤有效修復(fù)與綜合治理。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:環(huán)境監(jiān)測;重金屬元素;取樣;分析方法
中圖分類號: X830.2 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2017)06-79-2
引言
隨著我國綠色發(fā)展理念的深化,重金屬污染防治工作越來越受到重視,防治重金屬污染成為我國重要的環(huán)保工作之一。為了從根本上減少重金屬污染給人民生活帶來的種種危害,對環(huán)境監(jiān)測中的重金屬元素進行分析,是解決重金屬污染的首要任務(wù)。本文將對污染源及危害進行概述,然后對重金屬分析方法及注意事項進行論述。希望本文的探討能給監(jiān)測工作者帶來一定的借鑒作用,使重金屬元素的檢測工作更加高效進行。
1 重金屬污染源頭
無論作為化學(xué)元素本身,還是作為化工原料來講,重金屬元素都具備毒性。隨著工業(yè)的發(fā)展,重金屬廣泛應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域,造成了城鄉(xiāng)重金屬污染的主要源頭。工業(yè)方面,煤礦運輸中的揚塵,煤礦以及化工產(chǎn)品的燃燒,鋼材的冶煉等環(huán)節(jié)會產(chǎn)生有毒重金屬。接著有毒金屬物質(zhì),隨著大氣的流動,排放到空氣中,造成空氣污染。另外,工業(yè)生產(chǎn)會留下大量工業(yè)廢水,未經(jīng)檢驗合格的污水任意排放到周圍的水源中,造成周圍的水體污染。農(nóng)業(yè)方面,化學(xué)肥料的使用使有毒的重金屬離子殘留在土壤中,經(jīng)過時間的積累土地質(zhì)量越來越差,對農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和質(zhì)量造成巨大的影響。人民生活方面,電池等化工廢棄物被人為丟棄,沒有經(jīng)過處理的重金屬滲入地下,其中的重金屬離子同樣給環(huán)境造成污染。交通方面,尤其是繁華地帶,交通事故引起的汽油泄露、汽車焚燒等后果也成為重金屬離子流入大氣的主要途徑。因此,工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、人民生活等方面是重金屬污染的主要源頭,這也是環(huán)境監(jiān)測的主要方向[1]。
2 重金屬污染危害
重金屬污染會很大程度上造成空氣、水體、土壤等污染,與人民的生活息息相關(guān),可見,重金屬的污染危害直擊人類。當重金屬殘留物流入到空氣中,空氣的流動加大了重金屬污染范圍,使其波及范圍廣,危害性大。土壤和水體中的重金屬離子在降解上更是存在極大困難。從生物角度講,食物鏈的進程中具有富集作用。也就是說,有害物質(zhì)經(jīng)過食物鏈的層層遞進集中進入人體內(nèi)導(dǎo)致各類疾病引發(fā)。在我國,地區(qū)性重金屬中毒的例子比比皆是,重金屬的污染具有地域性,采礦業(yè)及工業(yè)匯集的地方,重金屬污染會更加嚴重,使周圍的人民健康帶來威脅。地球上一切的生物都離不開空氣、水體、土壤。因此,重金屬污染不盡快解決,污染速度之快將會給地球帶來不可想象的災(zāi)難。針對重金屬的環(huán)境檢測分析刻不容緩。
3 重金屬分析方法
3.1 分析方法的選擇
通過重金屬污染的源頭與危害分析,重金屬元素主要存在于大氣、土壤、水源中,所以環(huán)境監(jiān)測中的重金屬污染分析主要針對大氣、土壤、水源,分別對空氣、土壤、水質(zhì)進行采樣分析,根據(jù)樣品中金屬元素濃度和元素間的相互作用來選擇分析方法。一般來講,得到推廣應(yīng)用的有光分析法,電化學(xué)分析可以通過使用儀器設(shè)備對樣品中的重金屬元素進行檢測。光分析法,原理上是利用紫外線的分光性,通過原子的光譜吸收與熒光反應(yīng),辨別重金屬物質(zhì)的分布狀況。電化學(xué)法,是結(jié)合生物分析法在環(huán)境監(jiān)測中使用。為了監(jiān)測的準確性與便捷性,分析方法的選擇要根據(jù)樣品中重金屬含量以及分析指標進行選擇。
3.2 樣品制備
環(huán)境污染特e是水體、土壤污染問題越加突出,加強重金屬污染的鑒別,需要采集具有良好代表性的樣品。樣品制備主要包括對污染固體和水體的取樣。比如,垃圾的焚燒物、含鉛汽油、輪胎焚燒殘留物、工廠附近的廢水和家用廢棄電池都是可進行采集的樣品。根據(jù)污染源特性,利用合適的采樣工具,進行不同深度的樣品制備。在采集之前,需要分析測定污染體的酸堿度,重金屬離子的含量。金屬污染物樣品的制備是對樣品進行預(yù)處理的前提,直接影響儀器的分析結(jié)果、監(jiān)測結(jié)果的準確度。在環(huán)境檢測中,重金屬的含量比較低,如果制備樣品時沒有注意規(guī)范操作,制備樣品混入其他物質(zhì),增加了分析結(jié)果的干擾項。樣品制備還需要采集有代表性的樣品,制備環(huán)節(jié)需謹慎操作[2]。
3.3 液體樣品預(yù)處理
進行液體的預(yù)處理,實質(zhì)上是對吸附在液體表面的雜志與有機物質(zhì)等進行處理,目的是消除對分析結(jié)果的影響,減少監(jiān)測誤差。在液體樣品處理之前,應(yīng)用洗滌液將預(yù)裝樣品的瓶子進行清潔,然后在弱酸性的溶液中放置十五分鐘,用清水沖洗干凈后盛裝液體樣品。處理方法采用化學(xué)過濾法,使用孔徑為0.45微米的濾紙進行過濾,將酸堿度降低到1到2之間。若使用硝酸溶液,硝酸的加入其溶液的質(zhì)量比例為1:500,重金屬溶液可快速溶解到溶液中。保存后應(yīng)用氯化酸消解方法進行試驗。采用堿性溶液防治樣品揮發(fā)。消解過程中,用電熱板進行加熱。消解法被普遍應(yīng)用在重金屬檢測試驗中,具有方便、高效的特點。
3.4 固體樣品預(yù)處理
固體進樣法是固體預(yù)處理中最直接的一個方法,在土壤檢測中得到廣泛應(yīng)用。固體進樣法是針對固體懸浮液進行取樣,即將固體當作液體樣品,進行一定的稀釋后再詳細分析。針對高要求的固體樣品,也可以采用特定的預(yù)處理。特定的固體樣品預(yù)處理,包括酸分解進樣法、固體懸浮液法、堿熔法等。幾個方法中通常以酸解法為先,酸解法無法滿足要求時,可采用高溫堿熔法。進行高溫消解時,可利用高壓微波加熱,使消解方式更加高效。通常電熱板法有一定的局限性,比如由于電熱板的加熱時間較長,易造成元素的損失與揮發(fā)。高R密封加熱,能夠減少試劑中元素的損耗與揮發(fā)性[3]。
3.5 空氣樣品預(yù)處理
在化工與煤礦廠集中地帶,周圍空氣中重金屬離子含量較大,便于采樣和研究。利用中流量采樣器,采集固定污染源排氣筒中顆粒物,以此分析其中的重金屬含量。在采集過程中注意避免降雨天氣,在風(fēng)向穩(wěn)定、溫度適宜的情況下進行采集。由于空氣采樣的較難實施,采樣人員需要學(xué)習(xí)有關(guān)檢測技術(shù)規(guī)范,正確使用儀器設(shè)備。采樣后,將樣品濾膜用錫箔紙夾好,放在干燥箱內(nèi)保存,便于日后實驗室的分析測試。空氣樣品的預(yù)處理可參照固體樣品處理方式。
3.6 污染程度分析
水質(zhì)和土質(zhì)的污染受到金屬污染實際上是重金屬含量的超標,超過的標準越多,污染程度越嚴重。實際監(jiān)測中,重金屬元素的樣品含量分布,可經(jīng)過多種分析方法體現(xiàn),進而確定重金屬的污染程度。通??梢圆捎霉椒ㄓ嬎悖廴境潭扔脝我蜃又笖?shù)表示,不同重金屬的采樣點單因子指數(shù)不同,污染程度不同。重金屬的實際檢測濃度為變量,污染程度與其成正比。該金屬元素的背景值為定量,背景值的大小有關(guān)采樣區(qū)域,污染程度與其成反比[4]。
4 結(jié)論
重金屬污染是對環(huán)境造成巨大危害的污染之一。在“十三五”規(guī)劃中,國家出臺了重金屬污染綜合治相關(guān)政策及加強重金屬污染防治工作的指導(dǎo)意見,國家的指導(dǎo)與支持使金屬元素污染防治工作更加高效。做好環(huán)保防治工作,需要在環(huán)境檢測中加強對重金屬元素的分析。本文分析了重金屬污染的源頭和危害,分別闡述了液體樣品和固體樣品,制備過程及監(jiān)測之前進行處理的注意事項。根據(jù)分析結(jié)果以及重金屬污染程度,采取不同的應(yīng)對防范措施和治理措施。以上針對監(jiān)測環(huán)境中的重金屬分析方法的探究,可供監(jiān)測工作人員參考。除此之外,保護環(huán)境是人類共同的責任,在防治工作的順利開展時,更重要的是,提升企I及民眾的環(huán)境保護意識。只有這樣,重金屬污染問題才能得到根本上的解決。保護與治療應(yīng)雙管齊下,將我國的持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針實施到底。
參 考 文 獻
[1] 龔海明,馬瑞峻,汪昭軍,葉云,胡月明.農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)發(fā)展趨勢[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2013(02):
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[2] 張霖琳,薛荔棟,滕恩江,呂怡兵,王業(yè)耀.中國大氣顆粒物中重金屬監(jiān)測技術(shù)與方法綜述[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,
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關(guān)鍵詞:礦山 重金屬 生物修復(fù)
礦產(chǎn)資源是人類生產(chǎn)和生活的基本源泉之一,是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ),我國目前95%的能源和80%的原材料是依靠開發(fā)礦產(chǎn)資源來提供的,因此我國經(jīng)濟的發(fā)展離不開礦業(yè),但是礦業(yè)又是個污染相當大的行業(yè)。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,礦山的開采不斷加大,礦山的開采伴隨著很多環(huán)境問題的產(chǎn)生,破壞了自然生態(tài)環(huán)境,其中礦業(yè)廢水中含有大量的重金屬,對環(huán)境污染嚴重,污染水源,對人體健康構(gòu)成威脅。因此必須有效地處理礦山固廢以及廢水。
1、礦山重金屬的來源
金屬礦山開發(fā)的開采、選洗、冶煉都會向環(huán)境中排放重金屬元素,原生硫化物礦床在開采利用過程中,廢棄的硫化物經(jīng)過長期的自然氧化、雨水淋濾而導(dǎo)致重金屬元素大量進入礦區(qū)。硫化礦物的氧化反應(yīng)速率除與反應(yīng)時間、溫度、硫化礦物的含量、種類有關(guān)外,還與外界環(huán)境如氧氣、水、生物活動特別是氧化鐵桿菌等有關(guān)。固體廢物的風(fēng)化可以導(dǎo)致重金屬元素的淋濾釋放,特別是鉛鋅礦、汞鉈礦在開采利用過程中,尾礦廢石中的鉛、鋅、砷、鉈以及伴生組分如鎘、鉻、銅在地表水的沖洗和雨水的淋濾下進入土壤并累積起來。
土壤中重金屬元素的遷移分布行為受到土壤pH值、有機質(zhì)、礦物組成、陽離子代換量等性質(zhì)的制約,如鉈在土壤中的含量與有機質(zhì)含量有明顯的正相關(guān)性,而與土壤中的粘土礦物含量呈負相關(guān)性。通常情況下,表層土壤中含鉈量較高,深層土壤與土壤下伏的基巖中含鉈量低,錳礦物對重金屬元素有著強烈的固定作用,這使得重金屬元素在土壤中的含量明顯高于河流沉積物。
2、重金屬的危害分析
重金屬在土壤一植物系統(tǒng)中遷移直接影響到植物的生理生化和生長發(fā)育,從而影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。當土壤被重金屬污染后,重金屬在土壤中累積,當達到一定程度便會對作物產(chǎn)生不良影響,不僅影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì),而且通過食物鏈最終影響人類健康。如鉛能傷害人的神經(jīng)系統(tǒng),特別對幼兒的智力發(fā)育有極其不良的影響;鎘的毒性很大,在人體內(nèi)蓄積會引起泌尿系統(tǒng)功能變化,還會影響骨骼發(fā)育,如1955年發(fā)生在日本神通川地區(qū)的“痛痛病”,就是因為該地區(qū)的土壤一植物系統(tǒng)受到鎘的污染;1953年日本水俁氮肥廠的乙酸乙醛反應(yīng)管排出含有氯化甲基汞的汞渣流入水體,有毒物質(zhì)被魚、蝦、貝類食人后,由食物鏈進人人體,導(dǎo)致了“水俁事件”的發(fā)生。在中國,隨著污灌面積不斷擴大,土壤重金屬的污染問題日趨嚴重,如沈陽、蘭州、桂林、萍鄉(xiāng)等地重金屬污染均較明顯;湖南株洲的冶煉廠和化工廠附近地區(qū)的重金屬汞、鎘、鉛的含量均超標,對人和家禽健康危害很大。土壤重金屬污染對人類健康造成的威脅已引起世界各國科學(xué)工作者的普遍關(guān)注,對其治理成為目前研究的難點和熱點。
3、礦山重金屬污染的生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù),指一切以利用生物為主體的環(huán)境污染的治理技術(shù)。它包括利用植物、動物和微生物吸收、降解、轉(zhuǎn)化土壤中的污染物,使污染物的濃度降低到可接受的水平,或?qū)⒂卸居泻Φ奈廴疚镛D(zhuǎn)化為無害的物質(zhì),也包括將污染物穩(wěn)定化,以減少其向周邊環(huán)境的擴散。這是一種利用各種天然生物過程而發(fā)展起來的現(xiàn)場處理各種環(huán)境污染的技術(shù),生物修復(fù)的處理費用比較低,而且對環(huán)境的影響也比較小、生物處理的效率相對也比較高。
3.1植物修復(fù)
植物修復(fù)技術(shù)是利用植物提取、吸收、分解、轉(zhuǎn)化或固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技術(shù)的總稱,也就是將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上,而該種植物對土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,將植物收獲并進行妥善處理后即可將該種重金屬移出土體,達到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。植物提取是目前研究最多并且最有前景的方法。目前發(fā)現(xiàn)的具有超累積能力的植物約400多種。植物提取技術(shù)首先要篩選出超累積植物,植物提取利用植物從土壤中吸收金屬污染物,并在植物地上部分富集對植物體收獲后進行處理,從而降低了土壤中重金屬的含量。
植物修復(fù)技術(shù)目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于對土壤重金屬污染的治理,但是在運用的過程中產(chǎn)生了很多的問題,比如植物修復(fù)技術(shù)并不能從根本上消除重金屬污染的問題,而是將重金屬從土壤中吸收或吸附到植物體內(nèi)或根部.然而如何防止富集在植物中的重金屬重新流入到環(huán)境和食物鏈中,怎樣有效的處理植物中的重金屬以及防止產(chǎn)生二次污染等。
3.2微生物修復(fù)
除了植物修復(fù)技術(shù)外,重金屬污染的處理措施還包括有微生物技術(shù)。土壤重金屬污染的微生物修復(fù)是利用微生物的生物活性對重金屬的親和吸附或轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物,從而降低重金屬的污染程度。在長期受某種重金屬污染的土壤上,生存著數(shù)量眾多的、能適應(yīng)重金屬污染的環(huán)境并能氧化或還原重金屬的微生物類群。對于某些重金屬污染的土壤,可以利用微生物對重金屬進行固定、移動或轉(zhuǎn)化,改變它們在環(huán)境中的遷移特性和形態(tài),從而進行生物修復(fù)。微生物主要通過生物吸附和富集作用、溶解和沉淀作用、氧化還原作用和菌根真菌與土壤重金屬的生物有效性關(guān)系對土壤中重金屬活性產(chǎn)生影響。
3.3動物修復(fù)
土壤中的某些低等動物(如蚯蚓和鼠類)能吸收土壤中的重金屬,因而能一定程度地降低污染土壤中重金屬的含量。隨著生物技術(shù)和基因工程技術(shù)的發(fā)展,土壤生物修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用將不斷深入并走向成熟,特別是微生物修復(fù)技術(shù)、植物生物修復(fù)技術(shù)的綜合運用將為有毒、難降解、有機物污染土壤的修復(fù)帶來希望。
4、結(jié)論
酸性礦山廢水和尾礦是造成礦山重金屬污染的主要原因,因此,在以后的礦山重金屬污染研究中,測定礦區(qū)有毒、有害重金屬元素的總量及其在不同環(huán)境介質(zhì)中的賦存相態(tài),區(qū)分重金屬元素的來源及其在礦區(qū)的運移途徑;綜合利用重金屬元素污染的評價方法,從環(huán)境地球化學(xué)工程學(xué)的原理和方法出發(fā),加大礦山重金屬元素的污染治理和生態(tài)修復(fù)工作等方面還有很大的發(fā)展空間。
參考文獻:
[1]劉敬勇,常向陽,涂湘林.礦山開發(fā)過程中重金屬污染研究綜述.礦產(chǎn)與地質(zhì).2006年l2月
[2]楊先偉,張滿滿,王潤沛,陳龍雨.礦山重金屬污染及植物修復(fù)研究進展;2010年第21期
我們已知綜合系數(shù)比較嚴重的區(qū)域,以及污染比較嚴重部分取樣點。綜合考慮自變量,本地用地類型,綜合周圍區(qū)域用地類型,以及題中的實際數(shù)據(jù),比較全面的分析了該城區(qū)不同區(qū)域重金屬元素對土壤污染的原因。
關(guān)鍵詞:表層土壤 重金屬分析 模糊數(shù)學(xué) 高斯模型 尺度空間理論
土壤中重金屬的來源是多途徑的,首先是成土母質(zhì)本身含有重金屬,不同的母質(zhì)、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。此外,人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動,也造成重金屬對大氣、水體和土壤的污染。
一、 交通區(qū)和工業(yè)區(qū)大氣中重金屬沉降
大氣中的重金屬主要來源于工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側(cè)。大氣中的大多數(shù)重金屬是經(jīng)自然沉降[2]和雨淋沉降進入土壤的。如瑞典中部Falun市區(qū)的鉛污染它主要來自于市區(qū)銅礦工業(yè)廠、硫酸廠、油漆廠、采礦和化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生大量廢物,由于風(fēng)的輸送,這些細微顆粒的鉛,從工業(yè)廢物堆擴散至周圍地區(qū)。南京某生產(chǎn)鉻的重工業(yè)廠鉻污染疊加已超過當?shù)乇尘爸?.4倍,污染以車間煙囪為中心,范圍達1.5 km2,污染范圍最大延伸下限1.38 km。俄羅斯的一個硫酸生產(chǎn)廠也是由工廠煙囪排放造成S、V、As的污染。
公路、鐵路兩側(cè)土壤中的重金屬污染,主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染為主。它們來自于含鉛汽油的燃燒,汽車輪胎磨損產(chǎn)生的含鋅粉塵等。它們成條帶狀分布,以公路、鐵路為軸向兩側(cè)重金屬污染強度逐漸減弱;隨著時間的推移,公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強的疊加性。公路或鐵路兩側(cè)的土壤鉛含量增高,向兩側(cè)含量逐漸降低,且在地表0~30 cm鉛的含量較高沿途嚴重污染重金屬Pb、Zn、Cd,其沉降粒子濃度超過當?shù)赝寥辣尘爸?~8倍,而公路旁重金屬濃度比沉降粒子中高7~26倍鉛除了分布在公路兩側(cè)以外,還受階地地貌和盛行風(fēng)的影響,高鉛出現(xiàn)在低地,公路順風(fēng)一側(cè)鉛含量較高。
經(jīng)過自然沉降和雨淋沉降進入土壤的重金屬污染,主要以工礦煙囪、廢物堆和公路為中心,向四周及兩側(cè)擴散;由城市—郊區(qū)—農(nóng)區(qū),隨距城市的距離加大而降低,特別是城市的郊區(qū)污染較為嚴重。此外,還與城市的人口密度、城市土地利用率、機動車密度成正相關(guān);重工業(yè)越發(fā)達,污染相對就越嚴重。
此外,大氣汞的干濕沉降,也可以引起土壤中汞的含量增高。大氣汞通過干濕沉降進入土壤后,被土壤中的粘土礦物和有機物的吸附或固定,富集于土壤表層,或為植物吸收而轉(zhuǎn)入土壤,造成土壤汞的濃度的升高。
所以該地區(qū)的各地區(qū)Pb含量均較高,而且交通區(qū)Zn、Cd、Cr、Co、Cu均較高,同時工業(yè)區(qū)由于產(chǎn)生大量化學(xué)廢物Cd、Cr、Cu、Ni、Pb也較嚴重。
二、工業(yè)區(qū)含重金屬廢棄物堆積
含重金屬廢棄物種類繁多,不同種類其危害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴散。通過對武漢市垃圾堆放場[23]、杭州某鉻渣堆存區(qū)[24]、城市生活垃圾場及車輛廢棄場,附近土壤中的重金屬污染的研究,這些區(qū)域的重金屬Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As、Sb、V、Co、Mn的含量高于當?shù)赝寥辣尘爸?,重金屬在土壤中的含量和形態(tài)分布特征受其垃圾中釋放率的影響,且隨距離的加大重金屬的含量而降低。由于廢棄物種類不同,各重金屬污染程度也不盡相同,如鉻渣堆存區(qū)的Cd、Hg、Pb為重度污染,Zn為中度污染,Cr、Cu為輕度污染。[1]
三、生活區(qū)廢棄垃圾堆積
日常生活中人們經(jīng)常不注意,垃圾的分類和回收,經(jīng)常隨便的處理廢電池,舊電器等具有化學(xué)元素的日常用品造成了許多重金屬元素在土壤中的沉降和堆積,而且人們大量的使用塑料袋均會造成表層土壤的重金屬污染。這些都是生活區(qū)的污染原因。