重金屬污染的特征范文
時間:2023-12-15 17:53:33
導(dǎo)語:如何才能寫好一篇重金屬污染的特征,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
>> 淮南謝橋塌陷區(qū)表層土壤重金屬污染分布特征與現(xiàn)狀評價研究 城市表層土壤重金屬污染分析 城市表層土壤重金屬污染分析模型 基于因子分析法的城市表層土壤重金屬污染模型 關(guān)于城市表層土壤重金屬污染的數(shù)學(xué)模型分析 城市表層土壤重金屬污染的因子分析 城市表層土壤重金屬污染來源與分布問題 利用高斯模型和尺度空間理論分析表層土壤重金屬污染 表層土壤重金屬污染源的分析方法 基于表層土壤重金屬污染分析的數(shù)學(xué)模型 貴州麥西河沉積物及土壤中重金屬分布特征及污染評價 城市表層重金屬污染的綜合評價 成都平原典型菜園土重金屬含量的空間分布特征 海南昌化鉛鋅礦廢棄地重金屬污染評價及其空間分布特征 臥龍湖沉積物中典型重金屬污染評價及其空間分布特征 地表層土壤重金屬污染傳播模型 灌溉水—耕作土壤—化肥—作物生態(tài)系統(tǒng)中重金屬鎘的分布特征 煤矸石充填型重構(gòu)土壤中重金屬的生物遷移及分布特征 商洛茶葉和產(chǎn)地土壤重金屬元素含量及分布特征研究 畜禽養(yǎng)殖廢水灌溉土壤中重金屬分布特征研究 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:l,2011-09-09.
[2] 范拴喜,甘卓婷,李美娟,等.土壤重金屬污染評價方法進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2010,26(17):310-315.
[3] 張堯庭,方開泰.多元統(tǒng)計分析引論[M]. 北京:科學(xué)出版社,1982.
[4] 劉 靜,蔡國學(xué),劉洪斌.西南丘陵地區(qū)土壤有機質(zhì)含量的空間插值法研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2008,30(3):107-111.
[5] 吳學(xué)文,晏路明.普通Kriging法的參數(shù)設(shè)置及變異函數(shù)模型選擇方法――以福建省一月均溫空間內(nèi)插為例[J].地球信息科學(xué),2007,9(3):104-108.
[6] 張朝生,章 申,等.長江水系河流沉積物重金屬元素含量的計算方法研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,1995,15(3):258-264.
[7] 劉付程,史學(xué)正,于東升,等.基于地統(tǒng)計學(xué)和GIS的太湖典型地區(qū)土壤屬性制圖研究――以土壤全氮制圖為例[J].土壤學(xué)報,2004,41(1):63-70.
[8] 國家環(huán)境保護(hù)局.中國土壤元素背景值[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1990.
[9] 劉鳳枝.農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測實用手冊[M].北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.
[10] GB15618-1995,土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].
[11] 尹 君.基于GIS 綠色食品基地土壤環(huán)境質(zhì)量評價方法研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù),2001,20(6):10-11.
[12] 陳俊堅,張會華.廣東省區(qū)域地質(zhì)背景下土壤表層重金屬元素空間分布特征及其影響因子分析[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2011, 20(4):646-651.
[13] 張長波,李志博,姚春霞,等.污染場地土壤重金屬含量的空間變異特征及其污染源識別指示意義[J].土壤學(xué)報,2006, 38(5):525-533.
篇2
遙感技術(shù)具有宏觀性和現(xiàn)勢性強、綜合信息豐富等優(yōu)勢,為礦區(qū)土壤重金屬污染評價提供了可行的方法。本文綜述了遙感技術(shù)在礦區(qū)土壤重金屬污染評價方面的研究,并對其進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞:
遙感;土壤;重金屬
1.引言
礦產(chǎn)資源是生產(chǎn)資料和生活資料的重要來源,人類社會的發(fā)展進(jìn)步與礦產(chǎn)的開發(fā)利用密不可分。礦產(chǎn)的開采、冶煉、加工過程中大量的鉛、鋅、鉻、鎘、鈷、銅、鎳等重金屬以及類金屬砷等進(jìn)入大氣、水、土壤引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。根據(jù)2014年4月17日環(huán)境保護(hù)部、國土資源部的《全國土壤污染調(diào)查公報》,“全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀,部分地區(qū)土壤污染較重,總的超標(biāo)率達(dá)16.1%”、“在調(diào)查的70個礦區(qū)的1672個土壤點位中,超標(biāo)點位占33.4%,主要污染物為鎘、鉛、砷和多環(huán)芳烴”。資源、環(huán)境是制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩大瓶頸,如何克服這個瓶頸問題同時又能實現(xiàn)礦山開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展,是我國社會必須面對和解決的緊迫的社會問題[1]。傳統(tǒng)的土壤重金屬污染監(jiān)測方法有實驗室監(jiān)測、現(xiàn)場快速監(jiān)測等方法。實驗室監(jiān)測方法雖然測量精度高,但是存在勞動強度大、采樣分析費時,適用范圍小的缺點;現(xiàn)場快速監(jiān)測法雖然具有大面積、連續(xù)、高密度獲取信息的特點,但是還大多處于定性或半定量的試驗階段,易受周圍因素影響[2]。各種巖石、土壤、植被及水體等均有各自獨特的光譜特征。地物光譜特征的差異,是遙感技術(shù)識別各類地物的主要依據(jù),也是應(yīng)用遙感技術(shù)開展土壤重金屬污染評價的理論基礎(chǔ)。遙感技術(shù)以其宏觀性和現(xiàn)勢性強、綜合信息豐富等優(yōu)勢,在礦區(qū)土壤重金屬污染評價中起到了積極的先導(dǎo)作用,并取得了良好的應(yīng)用效果。一般情況下,土壤中的有機質(zhì)、水分、鐵氧化物、重金屬等對土壤光譜反射率有一定影響。國外相關(guān)研究起步較早,始自20世紀(jì)六十年代土壤光譜研究[3]。國外有研究中表明,當(dāng)土壤有機質(zhì)含量超過2%,鐵氧化物、重金屬等光譜信息有可能被土壤中的有機質(zhì)的光譜信息所掩蓋,進(jìn)一步加大了光譜信息提取的難度;同時土壤的反射率會因鐵氧化物的存在而在整個波譜范圍內(nèi)有明顯的下降趨勢,土壤的光譜反射率都朝著藍(lán)波方向下降,并且這種下降趨勢可以擴(kuò)展到紫外區(qū)域[4],相關(guān)研究陸續(xù)拓展至礦區(qū)重金屬污染中來[5];國內(nèi)自20世紀(jì)八十年代在云南騰沖系統(tǒng)地開展土壤光譜與理化性狀關(guān)系的研究[6~7],并于九十年代末開展遙感技術(shù)在礦區(qū)重金屬污染監(jiān)測的探索。目前遙感技術(shù)對礦區(qū)土壤重金屬污染評價研究主要有兩個方向:一是植被反演。根據(jù)地表植被覆蓋以及重金屬在植被根莖、葉片中富集,植被在重金屬脅迫下葉綠素等光譜特征發(fā)生變化的特點,通過植被光譜數(shù)據(jù)反演土壤中的重金屬含量,間接評價重金屬污染。二是土壤監(jiān)測。利用重金屬對土壤波譜特性的影響,通過土壤光譜數(shù)據(jù)監(jiān)測重金屬含量[8-10]。
2.植被反演方法
植被在生長發(fā)育的過程中,礦區(qū)土壤中的重金屬被吸收和富集,對植物的產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在長勢方面產(chǎn)生了生物地球化學(xué)效應(yīng),如色素含量、水含量、葉面溫度的變化,進(jìn)而影響植被的光譜反射率,植被光譜的變化能夠在遙感光譜信息中有所體現(xiàn)。基于以上認(rèn)識,可以通過植被光譜信息、波譜曲線變化的分析提取污染信息[11]。不同植物對重金屬敏感性不同,重金屬脅迫導(dǎo)致植物體內(nèi)生物化學(xué)成分發(fā)生改變,使電磁波譜反射特性不同。植被反演方法的原理是,運用遙感技術(shù)研究重金屬污染條件下植被光譜特征變化,建立植被光譜特征與重金屬污染條件下植被生長狀態(tài)參數(shù)變化之間的關(guān)系[7];研究葉綠素含量與重金屬污染之間的關(guān)系,分析葉綠素變化敏感的光譜指數(shù)及其響應(yīng)規(guī)律,并進(jìn)行了區(qū)域應(yīng)用與驗證[11-13]。研究表明,隨著土壤中重金屬含量增加,植被近紅外、可見光反射光譜特征發(fā)生顯著變化,表現(xiàn)為可見光光譜反射增強,近紅外光譜減少,紅邊移動范圍減少[14-15]。此方法適用于礦區(qū)植被覆蓋較茂密的區(qū)域。王杰等(2005年)以江西德興銅礦去為實驗區(qū),采用美國陸地衛(wèi)星(Landsat)ETM+數(shù)據(jù),采用比值分析、彩色合成、影像融合等方法增強影像視覺效果,對污染區(qū)的植被的波譜曲線與正常區(qū)的同種植被的光譜特征作對比,總結(jié)出受毒化植物葉冠的波譜形態(tài)與正常植物葉冠的波譜形態(tài)相比發(fā)生的形態(tài)變異的特征,總結(jié)對照區(qū)和污染區(qū)植被的波譜特征差異和各污染區(qū)的受污染程度,分析出不同污染區(qū)植物的受毒害程度[16]。雷國靜等(2006年)在南方植被茂密區(qū)離子型稀土礦區(qū)采用高分辨率QuickBird遙感數(shù)據(jù)采取坐標(biāo)換的方式,消除土壤信息干擾,獲取了較真實的植被受污染影響程度的信息,運用了歸一化植被指數(shù)密度分割方法和通過旋轉(zhuǎn)二維散點圖獲得植被綠度方法來提取植被污染信息,取得了較好的效果[17]。李新芝等(2010年)以肥城煤礦區(qū)為實驗區(qū),將SPOT-5數(shù)據(jù)2.5米分辨率的全色波段進(jìn)行小波變換、主成分分析等融合方法提高圖像的空間信息量,綜合運用纓帽變換、植被與土壤相關(guān)性分析、支持向量機分類等方法提取礦區(qū)植被信息,并制作了植被等級分布圖,確定了不同污染程度的植被覆蓋面積,與礦區(qū)污染分布的規(guī)律具有較好的一致性[11]。黃鐵蘭等(2014年)以廣東大寶山礦區(qū)及周邊10公里范圍作為研究區(qū),分別以ASTER及QuickBird為數(shù)據(jù)源,采用植被指數(shù)法和植被綠度法對植被污染信息進(jìn)行識別,對獲取的植被綠度信息圖像進(jìn)行密度分割,獲得植被污染程度及分布情況。同時建議大范圍的礦山植被污染信息的識別,考慮到項目綜合成本等因素,采用ASTER等低分辨率的數(shù)據(jù)源,選擇植被綠度指數(shù)法進(jìn)行識別。對于小范圍的典型礦區(qū),可選用QuickBird等高分辨率的數(shù)據(jù)源,用植被指數(shù)法進(jìn)行識別[18]。由于混合像元、大氣效應(yīng)的存在,植被信息提取過程中容易出現(xiàn)錯分、漏分現(xiàn)象;相關(guān)系數(shù)的設(shè)置易受經(jīng)驗的影響。同時信息提取易受云層、山體陰影和人類生產(chǎn)活動的影響,均存在一定的誤提現(xiàn)象。未來應(yīng)加強信息提取技術(shù)、多源遙感數(shù)據(jù)在植被反演中的應(yīng)用研究,以解決上述問題。
3.土壤監(jiān)測方法
土壤是由多種物理化學(xué)特性不同的物質(zhì)的組成的混合體,例如有機質(zhì)、重金屬、水、其他礦物質(zhì)等。各種物質(zhì)均有發(fā)射、反射、吸收光譜的特性,都會對土壤光譜特征產(chǎn)生影響,同時植被覆蓋也對土壤光譜的監(jiān)測有較大影響,因此對于通過土壤光譜數(shù)據(jù)直接監(jiān)測土壤重金屬含量的研究,尚處于探索階段。土壤監(jiān)測方法的原理是,利用光譜分析方法室內(nèi)測定土壤發(fā)射光譜數(shù)據(jù),經(jīng)線性回歸分析或指數(shù)回歸分析、標(biāo)準(zhǔn)化比值計算、特征光譜寬化處理后,利用回歸分析方法建立重金屬元素含量與發(fā)射率變量之間的土壤重金屬反演模型,定量反演出礦區(qū)土壤重金屬含量[19-23]。此類方法適用于植被覆蓋率較低的地區(qū)。ThomasKemper等(1998年)在西班牙Aznalcóllar尾礦庫潰壩事件土壤重金屬污染監(jiān)測中,基于多元線性回歸分析(MLR)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)方法分別通過化學(xué)分析、特征光譜--近紅外反射光譜(0.35−0.35μm)手段監(jiān)測土壤重金屬含量,兩種手段對As、Fe、Hg、Pb、S、Sb等六種元素監(jiān)測有較高的相似度。為相似礦區(qū)環(huán)境的監(jiān)測提供了較好的借鑒意義[13]。李淑敏等(2010年)以北京為研究區(qū),研究土壤中8種重金屬(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg)的含量與熱紅外發(fā)射率的關(guān)系,分析了土壤重金屬的特征光譜,并模擬預(yù)測了重金屬含量的回歸模型,為基于遙感光譜的土壤重金屬含量監(jiān)測奠定了基礎(chǔ)[24]。宋練等(2014年)以重慶市萬盛采礦區(qū)為研究區(qū),通過光譜特征物質(zhì)之間的自相關(guān)性來分析土壤中光譜特征物質(zhì),在回歸分析的基礎(chǔ)上建立As、Cd、Zn重金屬含量的遙感定量反演模型,監(jiān)測三種重金屬含量,結(jié)果表明土壤在近紅外波段和可見光波段的反射值比值與土壤中As、Cd、Zn含量存在較好相關(guān)性[25]。部分研究對波段選擇和光譜分辨率的重要性認(rèn)識不高,影響了重金屬元素光譜信息識別、重金屬污染預(yù)測精度;土壤中絕大部分重金屬,如鉛、鋅、鉻、砷等在可見光—近紅外波段區(qū)間的光譜特征較弱,易被植被、土壤波譜信息掩蓋,對直接利用土壤重金屬光譜特征來提取污染信息帶來了難度。研究發(fā)現(xiàn),鐵氧化物的波譜特征較明顯,今后需加強土壤中重金屬與鐵氧化物相關(guān)性的研究,以提高污染信息提取的準(zhǔn)確性。
4.未來展望
近年來,遙感技術(shù)用于礦區(qū)土壤重金屬評價取得了一定進(jìn)展,今后要在以下幾個方面尋求突破:
(1)研究遙感信息提取新技術(shù)新方法。地物波譜特性易受土壤成分、大氣效應(yīng)、植被等環(huán)境噪音的影響,需進(jìn)一步加強波譜信息提取技術(shù)的研究,以提高遙感信息提取的準(zhǔn)確性。
(2)加強田間光譜測量研究。目前對土壤重金屬監(jiān)測僅局限于實驗室級別的光譜監(jiān)測,需要進(jìn)一步探討其他因素對重金屬吸附的影響以建立準(zhǔn)確的土壤重金屬含量光譜估算模型,并進(jìn)行大量而精確的實驗室與田間的光譜測量工作。
(3)由定性監(jiān)測向定量監(jiān)測轉(zhuǎn)變。遙感技術(shù)在礦區(qū)土壤重金屬污染評價方面的研究大多是定性或半定量評價,尚達(dá)不到定量評價。需在遙感反演土壤污染信息模型與理論方法、土壤重金屬含量與光譜變量的相關(guān)關(guān)系等方面加強研究,以接近或達(dá)到定量評價污染的水平,進(jìn)而利用遙感技術(shù)評價大面積土壤污染及修復(fù)。
(4)研制高性能的衛(wèi)星,提高遙感信息獲取能力。作為中國16個重大科技專項(2006年~2020年)之一的高分辨率對地觀測系統(tǒng)已進(jìn)入全面建設(shè)階段,其中2014年8月發(fā)射升空的高分二號衛(wèi)星空間分辨優(yōu)于1m,這必將改變遙感數(shù)據(jù)普遍采用國外遙感數(shù)據(jù)(SPOT、Landsat、QuickBrid等)的局面。
參考文獻(xiàn):
[1]賈志強.甘肅省白銀市礦山環(huán)境遙感調(diào)查與評價研究[D].桂林:桂林工學(xué)院,2009.
[2]龔海明,馬瑞峻,等.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,2013,29(2):140-147.
[4]張甘霖,趙玉國,楊金玲,等.城市土壤的環(huán)境問題及其研究進(jìn)展[J].土壤學(xué)報,2006,44(55):925-933.
[6]戴昌達(dá).中國主要土壤光譜反射特性分類與數(shù)據(jù)處理的初步研究[M].見:遙感文選,北京:科學(xué)出版社,1981.
[7]豐茂森.遙感圖像數(shù)字處理[M].北京:地質(zhì)出版社,1992:3~3.
[8]甘甫平,劉圣偉,等.德興銅礦礦山污染高光譜遙感直接識別研究[J].地球科學(xué)—中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,2004,29(1):119-126.
[9]朱葉青,屈永華,劉素紅,等.重金屬銅污染植被光譜響應(yīng)特征研究[J].遙感學(xué)報,2014,18(2):335-352.
[10]李婷,劉湘南,劉美玲.水稻重金屬污染脅迫光譜分析模型的區(qū)域應(yīng)用與驗證[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2012,28(12):176-182.
[11]李新芝.基于多源遙感數(shù)據(jù)的礦區(qū)植被信息監(jiān)測方法研究[D].濟(jì)南:山東科技大學(xué),2010.
[12]王秀珍,王人潮,黃敬峰.微分光譜遙感及其在水稻農(nóng)學(xué)參數(shù)測定上的應(yīng)用研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2002,18(1):9-13.
[14]徐加寬,楊連新,王余龍,等.水稻對重金屬元素的吸收與分配機理的研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報,2005,22(5):614-622.
[16]王杰,等.遙感技術(shù)在江西德興銅礦礦區(qū)污染研究中的應(yīng)用[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2005,24(4):66-69.
[17]雷國靜等.遙感在稀土礦區(qū)植被污染信息提取中的應(yīng)用[J].江西有色金屬,2006,20(2):1-5.
[18]黃鐵蘭,等.廣東大寶山礦區(qū)植被污染信息的遙感識別方法研[J].地質(zhì)學(xué)刊,2014,38(02):284-288.
[24]李淑敏,李紅,孫丹峰,等.基于熱紅外特征光譜的土壤重金屬含量估算模型研究[J].2010,31(7):33-38.
篇3
關(guān)鍵詞:農(nóng)田土壤;重金屬污染;監(jiān)測技術(shù);空間估值方法
中圖分類號:X833 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20170133031
農(nóng)田土壤為各種糧食作物提供了基本生長環(huán)境,一旦受到污染就會直接威脅到人們的身體健康。但就目前來看,農(nóng)田土壤已經(jīng)遭受了鉛、汞、鎘等重金屬元素的污染。而這些污染物具有毒性大、難降解和易積累的特點,還會伴隨作物被人體吸收。加強農(nóng)田土壤重金屬污染的監(jiān)測,并對污染進(jìn)行空間估值,則能夠更好的進(jìn)行農(nóng)田土壤污染的監(jiān)管,進(jìn)而為人們的生產(chǎn)、生活提供更多安全保障。
1 農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)分析
1.1 實驗室監(jiān)測技術(shù)
在農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測方面,實驗室監(jiān)測為傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù),包含原子熒光光譜法、電化學(xué)儀器分析法、分光光度法和極譜分析法等多種方法,都需要完成樣本田間采樣,然后對土樣進(jìn)行處理、分析,以完成土壤重金屬污染監(jiān)測。使用實驗室監(jiān)測法,具有基體干擾小、檢出限低、準(zhǔn)確度高和分析范圍寬等特點。但是,采取該種監(jiān)測方法需完成監(jiān)測區(qū)土壤|量現(xiàn)狀調(diào)查和重金屬污染土壤修復(fù)試驗等工作,采樣工作量較大,并且監(jiān)測成本較高,需要的分析時間較長。此外,只要樣品在采集、運輸、存儲和測定過程中出現(xiàn)差錯,就會導(dǎo)致測量結(jié)果失真。
1.2 現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)
為克服實驗室監(jiān)測的局限性,現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)在農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測中得到了應(yīng)用。目前,可以連續(xù)完成土壤重金屬監(jiān)測的技術(shù)主要包含土壤磁化率監(jiān)測技術(shù)和激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)等。應(yīng)用前一種技術(shù),可以利用土壤在外磁場中受感應(yīng)產(chǎn)生的磁化強度和外加磁場強度比重完成土壤中重金屬污染的監(jiān)測。因為,重金屬污染將導(dǎo)致土壤磁性增強,所以能夠利用土壤磁化率和地球化學(xué)元素含量進(jìn)行重金屬污染表征。該技術(shù)具有無破壞性、快速、經(jīng)濟(jì)和靈敏的特點,在土壤研究工作中得到了廣泛應(yīng)用。但是,由于會對土壤磁化率產(chǎn)生影響的因素較多,因此使用該技術(shù)也無法完成污染程度及污染來源的準(zhǔn)確判斷[1]。應(yīng)用后一種技術(shù),主要是利用原子發(fā)射光譜分析法對土壤重金屬污染進(jìn)行快速、實時探測,可同時完成多種元素分析,并且只有很小幾率會對研究對象造成再污染。但作為半定量測量手段,其在監(jiān)測靈敏度和檢測限上仍然有一定的局限性。
2 農(nóng)田土壤重金屬污染空間估值方法
2.1 局部高值分布區(qū)劃分
在完成農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測的基礎(chǔ)上,還要對影響土壤重金屬含量變化的外源因素的空間分布信息進(jìn)行獲取,以便更好的完成土壤重金屬含量分布規(guī)律的描述。為此,還要采取關(guān)聯(lián)規(guī)則、統(tǒng)計對比和回歸分析等方法確定外源因素,然后進(jìn)行有直接影響的外源因子的提取。在此基礎(chǔ)上,需利用統(tǒng)計的半方差函數(shù)完成土壤重金屬歷史樣點空間結(jié)構(gòu)提取,以便對不同元素空間變異范圍進(jìn)行判斷。而通過實地取樣調(diào)查,則能完成土壤重金屬含量的局部高值分布區(qū)的劃分。
2.2 土壤單元類獲取
不同于全局地理空間的土壤重金屬空間分布,局部地理空間的土壤重金屬空間分布具有一定連續(xù)性。通過獲取土壤單元類,則能夠?qū)⑷之愘|(zhì)空間的重金屬含量空間估值問題轉(zhuǎn)化為局部空間最優(yōu)估值問題。為此,還應(yīng)采取自收斂分類方法完成環(huán)境變量分類。使用譜分割方法,則可以完成景觀要素特征向量分類,從而獲得土壤單元分類。但獲得的單元類僅為粗略分類結(jié)果,還應(yīng)將同為空間異質(zhì)的單元類進(jìn)行歸并子類,以減少分類數(shù)目。為此,還應(yīng)對2個單元類包含的監(jiān)測樣點的重金屬含量數(shù)據(jù)展開方差分析,以確定2個單元類是否為空間異質(zhì)。
2.3 重金屬污染空間估值
針對獲得的多個土壤空間分類集,需利用土壤單元分類圖將在相同單元類中的監(jiān)測樣點劃分為一類,以獲得監(jiān)測樣點集。利用二分樹索引方法,則能完成空間估值方法的構(gòu)建。在估值操作前,需輸入?yún)⑴c估值的最小估值單元數(shù)和最大搜索半徑,以完成已知位點數(shù)的估值單元搜索,用于進(jìn)行未知單元的屬性值的估算。利用土壤單元類包含樣點的已知觀測值和所有樣點觀測值的均值之差和對應(yīng)的權(quán)重,就可以得到未知位點的估算值。
3 結(jié)論
使用科學(xué)的土壤重金屬污染監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測,然后結(jié)合監(jiān)測樣點數(shù)據(jù)進(jìn)行重金屬污染的空間估值,則能進(jìn)一步了解農(nóng)田土壤重金屬空間分布規(guī)律,繼而更好的完成農(nóng)田土壤重金屬污染的調(diào)查評估工作。
篇4
關(guān)鍵詞:重金屬污染;環(huán)境監(jiān)管;問題分析;防治措施
1 概述
重金屬污染造成的環(huán)境污染以及危害人民生活的問題,使社會愈來愈重視重金屬污染的監(jiān)管工作。且在環(huán)境監(jiān)管方面,我國對重金屬污染防治的研究比較少,從而導(dǎo)致了政府在整個監(jiān)管過程中,出現(xiàn)了各種各樣的難題,包括企業(yè)中重金屬污染規(guī)劃結(jié)構(gòu)較分散,因此妨礙了企業(yè)對污染物的集中處理;缺乏長期有效的監(jiān)管體制;不完善的重金屬污染控制審批權(quán)限機制,導(dǎo)致了建設(shè)項目中估算不平衡;數(shù)據(jù)信息量龐大,其管理機制和技術(shù)手段不完善等。因此,重金屬污染的環(huán)境監(jiān)管是每個企業(yè)迫在眉睫要解決的問題。
2 我國重金屬污染環(huán)境監(jiān)管的現(xiàn)狀
目前,我國采用的主要是直接監(jiān)管的方式對重金屬污染進(jìn)行監(jiān)管,即為遏制工業(yè)企業(yè)的重金屬污染物的排放,采取收費政策;其次,在監(jiān)管工作中的自我監(jiān)管和刺激性監(jiān)管將會起到輔助效果,尤其是刺激性監(jiān)管方法,不健全的排污收費市場機制就會造成市場在重金屬污染處理中的影響不足。
3 重金屬污染監(jiān)管工作的問題
3.1 企業(yè)分布格局較為分散
就我國當(dāng)下情況而言,與重金屬污染相關(guān)的企業(yè)在分布格局方面普遍較為分散,這樣,一方面為集中管理重金屬污染造成了困難,線性地擴(kuò)大了重金屬污染對土地、水體等自然環(huán)境的影響范圍,從而直接增加了企業(yè)對于重金屬的污染防治的成本;另一方面,使得環(huán)境風(fēng)險在時間和空間上大幅增加。企業(yè)想做到防治重金屬污染工作的高效,就要保證環(huán)境監(jiān)管的實用效果和能力,必須做好企業(yè)布局的合理規(guī)劃。
3.2 項目環(huán)境管理失衡
與重金屬污染相關(guān)的建設(shè)項目,其環(huán)境審批權(quán)限在我國體制下并沒有得到充分的重視。且在該種類型的環(huán)境評價方面,而在不同項目中,關(guān)于重金屬的污染防治、監(jiān)測、控制以及風(fēng)險防范等內(nèi)容的分析都出現(xiàn)了不平衡的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致了環(huán)境影響報告書的質(zhì)量高低不等。且在現(xiàn)有的環(huán)境影響報告中,污染防治的可行性、監(jiān)測和計劃以及設(shè)備規(guī)范管理等相關(guān)措施內(nèi)容還沒有得到企業(yè)的重視。并且,對于缺少針對和可操作性的重金屬污染的不同規(guī)模建設(shè)項目,給環(huán)境審批部門提供的決策是無用的。
3.3 竣工環(huán)保驗收難度大
在建設(shè)項目實施過程中,會有很多方面都牽涉到重金屬污染問題,類似于一些危險廢物的處理、廢水和污泥、工業(yè)廢氣等。但是對于涉及重金屬等污染物的竣工驗收方案,其相關(guān)體制并未明顯地與別的污染物區(qū)別開。而對于不能驗收大氣環(huán)境防護(hù)距離、衛(wèi)生防護(hù)距離以及檢測計劃等重要內(nèi)容,不能及時排查生產(chǎn)過程中所積累的環(huán)境風(fēng)險和污染問題,因此目前只是對其防治設(shè)施的狀態(tài)進(jìn)行驗收,而不能完全把握環(huán)境問題。
3.4 日常監(jiān)管工作困難多
重金屬污染防治的主要內(nèi)容是長效監(jiān)管設(shè)計工作,特別是監(jiān)管其項目中的廢物、廢氣和廢水等,從而做到有效的防治管理工作,同時也保證了企業(yè)自身監(jiān)測工作的效率。然而,在當(dāng)前的企業(yè)中,有將近90%的企業(yè)沒有重金屬監(jiān)測的能力,而且監(jiān)測頻率低、監(jiān)測點位分布少,在大部分企業(yè)中,污染處理設(shè)施的運營管理記錄都不是很規(guī)范,所以相關(guān)的源強和設(shè)施處理效果的數(shù)據(jù)質(zhì)量在污染源的普查和動態(tài)更新工作中遭到了非常嚴(yán)重的影響,大部分地區(qū)的人都處于一種環(huán)境污染風(fēng)險失控的狀態(tài)。
4 環(huán)境監(jiān)管在防治重金屬污染中的具體措施
4.1 合理規(guī)劃企業(yè)布局
企業(yè)要想達(dá)到重金屬污染的有效防治目的,就要合理的進(jìn)行企業(yè)布局。在整體規(guī)劃過程中,要及時的將環(huán)境影響評價工作加入其中。結(jié)合風(fēng)向、區(qū)位、交通和地理環(huán)境等條件,根據(jù)等級來規(guī)劃企業(yè)不適宜、基本適宜和適宜區(qū)域的布局,而對于重金屬污染管理要采用集中式的方法,降低污染對自然環(huán)境和人文環(huán)節(jié)的風(fēng)險程度,進(jìn)而減小污染對土壤和大氣等環(huán)境的影響,和重金屬污染防治管理工作所花費的成本。
在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下,環(huán)境影響評價要根據(jù)不同地區(qū)的差異性,來進(jìn)行針對性的布局指導(dǎo)工作,從而降低重金屬擴(kuò)散和遷移的風(fēng)險。并且對于調(diào)整城市規(guī)劃有極大的影響力,實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置,能夠為城市整體規(guī)劃工作提供了依據(jù)。
4.2 整合污染環(huán)節(jié)監(jiān)管的工具
在環(huán)境污染的市場競爭中,對于監(jiān)管工具需要進(jìn)行靈活的使用和整理,譬如由具有重金屬污染治理專業(yè)資質(zhì)的企業(yè)來實現(xiàn)治理服務(wù)的提供,完成治理重金屬污染的專業(yè)市場的培育。在這種市場模式下,一方面,對企業(yè)為降低治污費用成本而進(jìn)行綠色生產(chǎn)起到了促進(jìn)作用;另一方面,為重金屬污染的治理贏得了大量的社會資金。同時,可以通過政府補助政策等方式,將通過污染治理得到的稅收和收益補償給治污企業(yè),而在整個實施過程中,政府一定要嚴(yán)格發(fā)揮其監(jiān)管作用。
4.3 實行產(chǎn)品稅和補償制度
為了控制產(chǎn)品中的重金屬污染物,企業(yè)可以運用押金-補償制度。其制度是指消費者在購買產(chǎn)品時,需要交一定的押金,而押金能夠在使用回收完成后取回。電子產(chǎn)品中含有鋅、鎳等重金屬,押金-補償制度的確立,能保證降低電子產(chǎn)品的污染物進(jìn)入水體、土壤的風(fēng)險,從而完成末端回收工作,同時將補償制度和產(chǎn)品稅制度相互結(jié)合,對重金屬物質(zhì)的產(chǎn)生和污染起到了有效的控制作用。
4.4 引入環(huán)境風(fēng)險評價和生命周期評價
在重金屬污染監(jiān)管工作中,可以將環(huán)境風(fēng)險評價手段與生命周期評價方法相結(jié)合,從而及時地監(jiān)測到重金屬在產(chǎn)品中的含量,按照標(biāo)準(zhǔn),對重金屬的濃度進(jìn)行嚴(yán)格控制,從而完成綠色生產(chǎn)的目的;同時,在最終階段中還能回收再利用,從而大大的降低了其參與到地球化學(xué)循環(huán)過程中,進(jìn)而減小了重金屬物質(zhì)對人體傷害的風(fēng)險,這樣就使重金屬污染的產(chǎn)生在源頭上得到了控制。此外,企業(yè)可以建立重金屬污染預(yù)警系統(tǒng),以及應(yīng)急方案。
4.5 實現(xiàn)跨部門、區(qū)域合作
在重金屬污染的防治過程中,因相關(guān)部門較多,因此就容易造成溝通困難的現(xiàn)象,從而增加了費用。所以,政府可以在每個部門中派出代表,組成一個專業(yè)機構(gòu),用于協(xié)調(diào)治理工作,并對治理情況做出及時的匯報。與此同時,還可以在績效考核和管理目標(biāo)中納入環(huán)境健康風(fēng)險的預(yù)防和治理,加強各部門的溝通與交流,優(yōu)化環(huán)境執(zhí)法績效。
4.6 信息公開化
在重金屬污染物防治和治理工作中,媒體所占的份額愈來愈大。信息的公開化能夠讓企業(yè)形成有效的管理體制,同時也促進(jìn)了企業(yè)的自覺減排行動力,提高了其監(jiān)管的能力和工作效率。因此政府要重視媒體在此工作中的影響力。及時的向媒體公開企業(yè)污染信息,對公眾信息及時進(jìn)行調(diào)整,幫助企業(yè)建立信用制度,以及開展環(huán)境風(fēng)險評價和生命周期評價工作,從而完善企業(yè)在實施過程中,政府監(jiān)管工作所發(fā)揮的作用。
5 結(jié)束語
文章針對當(dāng)前我國重金屬污染環(huán)境監(jiān)管的實際情況,并對其工作中存在的問題進(jìn)行了研究和分析,主要現(xiàn)象為:企業(yè)布局分散、環(huán)境保護(hù)管理失衡、環(huán)保設(shè)施驗收難度大等,并具有針對性的對問題的解決提出了相關(guān)的任務(wù)以及措施。
參考文獻(xiàn)
[1]劉靜,黃標(biāo),孫維俠,等.基于污染損失率法的土壤重金屬污染評價及經(jīng)濟(jì)損失估算[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2011,30(6):1087-1093.
[2]李永華,楊林生,王麗珍,等.基于BCR和HG-ICP-AES的礦區(qū)土壤重金屬污染特征分析[J].光譜學(xué)與光譜分析,2007,27(9):1834-183.
篇5
關(guān)鍵詞:重金屬污染土壤;微生物功能;植物-微生物聯(lián)合修復(fù)
引言
伴隨著農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及生活污水的大量排放,我國環(huán)境污染中重金屬污染的負(fù)面影響也日益加劇。在污染治理過程中,作為土壤中最為活躍的有機體,土壤中的微生物將土壤中的物質(zhì)和能量進(jìn)行循環(huán)與轉(zhuǎn)換,以維持土壤中的生態(tài)平衡,凈化重金屬所造成的污染。因此,微生物在當(dāng)前重金屬污染治理中起著重要作用。
1.重金屬污染土壤的植物-微生物聯(lián)合修復(fù)的不同形式
微生物與植物聯(lián)合作用于重金屬污染土壤的修復(fù)屬于當(dāng)前微生物發(fā)揮功能的一種形式。植物的生長為微生物提供滋養(yǎng),同時其根區(qū)所產(chǎn)生的一些分泌物能夠進(jìn)一步促進(jìn)微生物降解功能的發(fā)揮;微生物則可以通過自身的降解功能,把土壤中的有機酸、鐵載體等轉(zhuǎn)換成為植物根基可吸收物質(zhì),甚至改變植物當(dāng)中重金屬的生長形態(tài),為植物提供可吸收的營養(yǎng),促進(jìn)植物的進(jìn)一步生長。
從現(xiàn)有修復(fù)形式來看,植物-微生物聯(lián)合修復(fù)主要通過以下兩種形式實現(xiàn):第一,與微生物菌體共同作用。俄羅斯科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),在Zn、Ni、Cd、Co等土壤條件下,會產(chǎn)生某種耐受菌體,其能夠通過自動復(fù)制環(huán)狀DNA的形式,阻止重金屬污染源伴隨植物根基的吸收作用進(jìn)入植物體內(nèi),進(jìn)而能夠起到保護(hù)植物的作用。因此,綜合對該種菌類的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),在重金屬污染過程中,可以在土壤中接種專性的菌株,一方面能夠轉(zhuǎn)換植物生長環(huán)境中的微生物結(jié)構(gòu),另一方面也可以達(dá)到降解重金屬,提高植物生長環(huán)境周圍為生物活性、進(jìn)而促進(jìn)植物生長的作用。第二,將植物與菌根結(jié)合修復(fù)土壤中的重金屬污染。菌根主要指的是存在于土壤中的生物植物和菌落的聯(lián)合體。該種生物一般生長在重金屬含量較高的礦區(qū)土壤中,其自身即具有極高的酸溶和酶解能力,能夠通過轉(zhuǎn)換重金屬當(dāng)中的污染物質(zhì),為植物生長提供營養(yǎng)。另外,菌根還能夠通過自身活動,改善土壤當(dāng)中的微生物活動狀態(tài),進(jìn)而改變植物根基的微型生態(tài)環(huán)境,從而提高植物整體的逆環(huán)境生長能力,促進(jìn)植物的進(jìn)一步生長。事實上,雖然菌根本身能夠提高植物的抗逆性,同時其較強的重金屬吸附和降解功能促進(jìn)了當(dāng)前對重金屬污染土壤的治理,但是由于該種植物不易獲得,因此菌根和植物相互作用的重金屬污染治理模式還具有相當(dāng)廣闊的研究空間和應(yīng)用前景。
2.重金屬污染土壤植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的影響因素
2.1土壤中重金屬污染特性
重金屬是否會造成土壤污染以及其污染的方式與土壤中重金屬的總體含量不直接相關(guān)。一般來說,土壤中的重金屬以各種不同形態(tài)存在,且因為總體重金屬結(jié)構(gòu)狀態(tài)的不同,土壤中重金屬的能量狀態(tài)以及污染特性也不相同。當(dāng)然,綜合現(xiàn)有污染土壤來看,由于土壤中所含的有機質(zhì)以及某些礦物質(zhì)成分具有一定的重金屬吸附效果,因此土壤中水溶態(tài)的重金屬含量較少。從這一現(xiàn)象來看,土壤可以利用微生物和植物的重金屬毒性抑制功能以及重金屬的降解和轉(zhuǎn)化功能等,改變土壤中重金屬的平衡結(jié)構(gòu),為植物和微生物的生長提供更多滋養(yǎng),進(jìn)而提高土壤的修復(fù)率。
2.2植物本身生理生化特性
植物是土壤中重金屬修復(fù)的主體,其自身也具有一定的重金屬降解、吸收等功能,而該功能同樣能夠影響土壤中的重金屬含量。當(dāng)前全世界范圍內(nèi)共有約400種超累積植物。該類植物通過吸收、儲存和利用土壤中的重金屬,改變原有的土壤結(jié)構(gòu),進(jìn)而促進(jìn)植物生長環(huán)境的轉(zhuǎn)變。一般來說,這類富集植物需具有以下特征:第一,對于重金屬的吸收速率較高,即是當(dāng)土壤當(dāng)中的重金屬含量低于土壤污染水平時,其重金屬吸收和運輸?shù)乃俾室廊惠^高。第二,具有良好的重金屬累積效果。對于某些濃度較高的污染物,富集植物同樣能夠起到吸附和積累作用,且其累積能力是普通植物的10-500倍以上。第三,富集植物可能具備同時吸附多種重金屬的功能。第四,富集植物的生命力頑強,生長速度較快,同時自身抗病能力較強。
2.3根際環(huán)境因素
根際環(huán)境是土壤中獨特的生態(tài)修復(fù)環(huán)境,該環(huán)境下,PH值被改變,氧化還原作用得以發(fā)揮。同時還能夠利用根系分泌物,與植物和土壤進(jìn)行能量和信息交流,改變根際的物質(zhì)生存環(huán)境。當(dāng)然,根際分泌物也能夠促進(jìn)根際微生物的成長,進(jìn)而改變根細(xì)胞的特性,提高土壤中有機酸、氨基酸等活性較大的重金屬溶解物質(zhì)的含量,或者通過與重金屬相互作用有效降低其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和毒性,也可以運輸細(xì)胞內(nèi)的富集重金屬到體內(nèi),進(jìn)而提高植物的生長能力和抗逆性。另外,根際礦物質(zhì)的改變同樣能夠吸收和降解土壤中的重金屬,進(jìn)而提高植物-微生物的聯(lián)合修復(fù)效果。
3.結(jié)論與展望
雖然可以通過植物-微生物聯(lián)合的形式修復(fù)被重金屬污染的土壤,但是由于重金屬本身的污染特性,植物的生理生化結(jié)構(gòu)的變化以及植物根基環(huán)境等的影響,微生物對于重金屬污染的修復(fù)功能的發(fā)揮研究還有待進(jìn)一步的深入。在接下來的研究過程中,筆者希望,可以從重金屬污染如何改變土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)、菌根的特性、菌根發(fā)揮作用的方式以及菌根的培養(yǎng)方式等入手,以期更加充分地證明微生物修復(fù)土壤中重金屬污染的作用機理和主要作用方式,進(jìn)而為重金屬污染土壤的治理提供可行建議。
參考文獻(xiàn):
[1] 李小林,顏森,張小平,等.鉛鋅礦區(qū)重金屬污染對微生物數(shù)量及放線菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2011,30(3).
篇6
[關(guān)鍵詞]環(huán)境監(jiān)測;土壤;重金屬污染
中圖分類號:X830 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)26-0340-01
引言
在經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的過程中產(chǎn)生了許多有毒有害物質(zhì),這些物質(zhì)來源于生活垃圾、工業(yè)廢物、礦山廢渣等生活和生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié),這些物質(zhì)往往含有多種重金屬。隨著沉淀和富集,無法被凈化的重金屬慢慢滲透并富集到土壤中。土壤是環(huán)境中的重要組成部分,承受著環(huán)境中約90%的污染物。同大氣和水體環(huán)境中的污染物相比,土壤中的污染物更不易遷移,更易集中富集。由于重金屬大多對人體有毒害作用,這種毒害作用隨著含量的增多而增大;當(dāng)重金屬的濃度在一定范圍下時,其毒害作用因在短時間內(nèi)無法發(fā)現(xiàn)而容易被忽略;當(dāng)重金屬對人體的毒害作用顯著發(fā)生時,多數(shù)是屬于無法治愈且不可逆轉(zhuǎn)的。
土壤中的重金屬一般是通過食物鏈進(jìn)而在人體內(nèi)富集,當(dāng)某種重金屬的量超過安全閾值時就會嚴(yán)重危害人體健康。研究表明,人體內(nèi)的有70%鎘來源于大米和蔬菜,而大米和蔬菜中積累的鎘大部分來源于土壤,少量來源于灌溉水和空氣。鎘會影響酶的活性,影響人正常的新陳代謝,可引發(fā)貧血、高血壓、骨痛病等疾病,其危害長達(dá)數(shù)十年。
一、土壤中重金屬的來源及我國的污染現(xiàn)狀
工業(yè)“三廢”排放、采礦和冶煉、家庭燃煤、生活垃圾滲出、汽車尾氣排放等是我國重金屬污染的主要來源。工業(yè)廢水、礦坑涌水、垃圾滲濾液等液體成分復(fù)雜,是土壤重金屬污染物的主要來源。
目前我國受污染的耕地約1.5億畝,固廢堆存地約300萬畝,合計超過1.8億畝。這些受污染的土地大多數(shù)集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)。全國每年受重金屬污染的糧食多達(dá)1200萬噸、因重金屬污染而導(dǎo)致糧食減產(chǎn)高達(dá)1000多萬噸,合計經(jīng)濟(jì)損失至少200億元。農(nóng)業(yè)部環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)曾對全國24省、市320個嚴(yán)重污染區(qū)土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn),大田類農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)面積占污染區(qū)農(nóng)田面積的20%,其中重金屬超標(biāo)占污染土壤和農(nóng)作物的80%。農(nóng)業(yè)部調(diào)查發(fā)現(xiàn):我國污灌區(qū)面積約140×104公頃,遭受重金屬污染的土地面積占污染總面積的64.8%,其中輕度污染占46.7%,中度污染占9.7%,嚴(yán)重污染占8.4%,其中以汞和鎘的污染面積最大。全國目前約有1.3×104公頃耕地受到鎘的污染,涉及11個省市的25個地區(qū);約有3.2×104公頃的耕地受到汞的污染,涉及15個省市的21個地區(qū)。國內(nèi)蔬菜重金屬污染調(diào)查結(jié)果顯示:中國菜地土壤重金屬污染形勢更為嚴(yán)峻。珠三角地區(qū)近40%菜地重金屬污染超標(biāo),其中10%屬“嚴(yán)重”超標(biāo)。重慶蔬菜重金屬污染程度為鎘>鉛>汞,經(jīng)調(diào)查其近郊蔬菜基地土壤重金屬汞和鎘均出現(xiàn)超標(biāo),超標(biāo)率分別為6.7%和36.7%。廣州市蔬菜地鉛污染最為普遍,砷污染次之。保定市污灌區(qū)土壤中鉛、鎘、銅和鋅的檢出超標(biāo)率分別為50.0%、87.5%、27.5%和100%,蔬菜中鎘的檢出超標(biāo)率為89.3%。
二、防治土壤重金屬污染的措施
1)施加改良劑
施加改良劑的主要目的是加速有機物的分解與使重金屬固定在土壤中,如添加有機質(zhì)可加速土壤中農(nóng)藥的降解,減少農(nóng)藥的殘留量。
施用重金屬吸收抑制劑(改良劑),即向土壤施加改良抑制物(如石灰、磷酸鹽、硅酸鈣等),使它與重金屬污染物作用生成難溶化合物,降低重金屬在土壤及土壤植物體內(nèi)的遷移能力。這種方法起到臨時性的抑制作用,時間過長會引起污染物的積累,并在條件變化時重金屬又轉(zhuǎn)成可溶性,因而只在污染較輕地區(qū)尚能使用。
2)控制土壤氧化-還原狀況
控制土壤氧化-還原條件,也是減輕重金屬污染危害的重要措施。據(jù)研究,在水稻抽穗到成熟期,無機成分大量向穗部轉(zhuǎn)移,淹水可明顯地抑制水稻對鎘的吸收,落干則促進(jìn)水稻對鎘的吸收。
重金屬元素均能與土壤中的硫化氫反應(yīng)生成硫化物沉淀。因此,加強水漿管理,可有效地減少重金屬的危害。但砷相反,隨著土壤氧化-還原電位的降低而毒性增加。
3)改變耕作制度
通過土壤耕作改變土壤環(huán)境條件,可消除某些污染物的危害。旱田改水田,DDT與六六六在旱田中的降解速度慢,積累明顯;在水田中DDT的降解速度加快,利用這一性質(zhì)實行水旱輪作,是減輕或消除農(nóng)業(yè)污染的有效措施。
4)客土深翻
污染土壤的排除,特別是重金屬的土壤污染,在土壤中產(chǎn)生積累,阻礙作物的生長發(fā)育。防治的根本辦法是徹底挖去污染土層,換上新土的排土與客土法,以根除污染物。但如果是地區(qū)性的污染,實際采用客土法是不現(xiàn)實的。
耕翻土層,即采用深耕,將上下土層翻動混合,使表層土壤污染物含量減低。這種方法動土量較少,但在嚴(yán)重污染的地區(qū)不宜采用。
5)采用農(nóng)業(yè)生態(tài)工程措施
在污染土壤上繁殖非食用的種子、種經(jīng)濟(jì)作物或種屬,從而減少污染物進(jìn)入食物鏈的途徑。或利用某些特定的動植物與微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質(zhì),而達(dá)到凈化土壤的目的。
6)工程治理
利用物理(機械)、物理化學(xué)原理治理污染土壤,主要有隔離法,清洗法,熱處理,電化法等,是一種最為徹底、穩(wěn)定、治本的措施。但投資大,適于小面積的重度污染區(qū)。
近年來,把其它工業(yè)領(lǐng)域,特別是污水、大氣污染治理技術(shù)引入土壤治理過程中,為土壤污染治理研究開辟了新途徑,如磁分離技術(shù)、陰陽離子膜代換法、生物反應(yīng)器等。雖然大多數(shù)處于試驗探索階段,但積極吸收、轉(zhuǎn)化新技術(shù)、新材料,在保證治理效果的基礎(chǔ)上降低治理成本,提高工程實用性,有著重要的實際意義。
結(jié)語
土壤中的重金屬除了會通過植物吸收進(jìn)而對生物產(chǎn)生毒害作用外,還會經(jīng)由雨水淋濾及地表徑流作用轉(zhuǎn)移進(jìn)入地表水系統(tǒng),通過地表水和地下水的交互作用污染地下水體,進(jìn)而對飲用水的安全構(gòu)成威脅;土壤中的重金屬還可能會緩慢的、微量的釋放到空氣中,對大氣環(huán)境造成污染。土壤重金屬污染是一個比較嚴(yán)峻的問題。開展土壤重金屬的整治工作對社會、對人類意義重大。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳懷滿.土壤-植物系統(tǒng)中的重金屬污染[M].北京:科學(xué)出版社,1996:27-28.
[2] 戴軍,劉騰輝.廣州菜地生態(tài)環(huán)境的污染特征[J].土壤通報,1995,26(3):102-104.
[3] 夏來坤,郭天財,康園章等.土壤里金屬污染與修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2005(5):88-92.
篇7
關(guān)鍵詞:化工,土壤污染,重金屬,防治
土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一,也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)種類、數(shù)量的增加,土壤重金屬污染日益嚴(yán)重,土壤重金屬是指由于人類活動將金屬加入到土壤中,致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。
一、重金屬的來源、種類
1.土壤重金屬來源廣泛,主要包括有大氣降塵、污水灌溉、工業(yè)廢棄物得不當(dāng)堆置、礦業(yè) 活動、農(nóng)藥和化肥等。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。
2.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)。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。
3.農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜使用 施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農(nóng)藥和不合理地施用化肥,都可以導(dǎo)致土壤中重金屬的污染。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬 Hg、Cd、As、Zn、Pb,磷肥次之,氮肥和鉀肥含量較低,但氮肥中鉛含量較高,其中 As 和 Cd 污染嚴(yán)重。農(nóng)用塑料薄膜生產(chǎn)應(yīng)用的熱穩(wěn)定劑中含有 Cd、Pb,在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成土壤重金屬的污染。
4.污水灌溉 污水灌溉一般指使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水 包括生活污水、商業(yè)污水和工業(yè)廢水。由于城市工業(yè)化的迅速發(fā)展,大量的工業(yè)廢水涌入河道,使城市污水中含有的許多重金屬離子,隨著污水灌溉而進(jìn)入土壤。
5.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(kuò)散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。
6.金屬礦山酸性廢水污染金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等,可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水,隨著礦山排水和降雨使之帶入水環(huán)境(如河流等)或直接進(jìn)入土壤,都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。
二、土壤中重金屬污染物現(xiàn)行治理方法
1.工程治理方法
工程治理是指用物理或物理化學(xué)的原理來治理土壤重金屬污染。主要有:客土是 在污染的土壤上加入未污染的新土;換土是將以污染的土壤移去,換上未污染的 新土;翻土是將污染的表土翻至下層;去表土是將污染的表土移去等。
2.此外淋洗法
用淋洗液來淋洗污染的土壤;熱處理法是將污染土壤加熱,使土壤中的揮發(fā)性污染物(Hg)揮發(fā)并收集起來進(jìn)行回收或處理;電解法是使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走。以上措施具有效果徹底、穩(wěn)定等優(yōu)點,但實施復(fù)雜、治理費用高和易引起土壤肥力降低等缺點。
3.生物治理方法
生物治理是指利用生物的某些習(xí)性來適應(yīng)、抑制和改良重金屬污染。主要有:動物治理是利用土壤中的某些低等動物蚯蚓、鼠類等吸收土壤中的重金屬;微生物治理是利用土壤中的某些微生物等對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用,降低土壤中重金屬的毒性,如原核生物(細(xì)菌、放線菌)比真核生物(真菌)對重金屬更敏感。
4.植物治理
利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬;目前已發(fā)現(xiàn)400多種,超積累植物積累Cr、 Co、 Cu的含量一般在 0.1% Ni、 Pb 以上,積累 Mn、Zn 含量一般在 1%以上。生物治理措施的優(yōu)點是實施較簡便、投資較少和對環(huán)境破壞小,缺點是治理效果不顯著。
5.化學(xué)治理方法
化學(xué)治理就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑,增加土壤有機質(zhì)、陽離子代換量和粘粒的含量, 改變 pH、 和電導(dǎo)等理化性質(zhì),Eh 使土壤重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金屬的生物有效性。
三、總結(jié)
土壤重金屬污染首先應(yīng)從源頭抓起,控制污染源,土壤重金屬的污染已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)嚴(yán)重的程度,要充分認(rèn)識土壤重金屬污染的長期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特點。土壤質(zhì)量問題是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和社會全面進(jìn)步的戰(zhàn)略問題,它直接影響土壤質(zhì)別、水質(zhì)狀況、作物生長、農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等,并通過食物鏈對人體健康造成危害。對土壤質(zhì)量的保護(hù)便是對耕地生產(chǎn)能力的保護(hù),更是提高土地利用效率的強有力措施之一。對于我國這樣一個人口眾多的農(nóng)業(yè)大國,開展國土質(zhì)量調(diào)查評價,對土壤重金屬污染物進(jìn)行試驗研究,開發(fā)耕地污染的治理方法和技術(shù),顯得更為必要和迫切。
參考文獻(xiàn)
[1]崔德杰,張玉龍.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].土壤通報, 2004,35
篇8
關(guān)鍵詞:農(nóng)村;飲用水源地;重金屬;污染特征;江西省
中圖分類號:X502 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2012)16-3597-04
Analysis on Heavy Metal Contamination at Drinking Water Source of Countryside in Typical Mineral Region of Jiangxi Province
WANG Tao1,LIU Zu-gen1,CHEN Hong-wen1,XU Qiu-jin2,PENG Kun-guo1
(1. Jiangxi Academy of Environmental Sciences, Nanchang 330029, China;
2. Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)
Abstract: Two enterprises concerning with heavy metals in typical mineral region of Jiangxi province were chosen as pollution sources where sampling sites were set and samples were collected. The contents of heavy metals in surface water/underground water and soils were determined, and it would provided scientific basis for the division and protection of drinking water source in countryside. The results showed that drinking water was protected well near pollution source A and not subjected to the contamination of heavy metals; near pollution source B, the surface water had been contaminated by Cd and Pb, while underground water was slightly contaminated by Pb; as for the investigated area, the contamination of Zn and Pb in dry season needed more attention, while in wet season, the contamination of Cr and Cd needed more attention; Zn and Pb in the soils near drinking water sources could be detected easily in dry season, especially Zn, which couldn’t be detected in wet seasons, but in dry season, the contents were over 100 mg/kg; except for some sites, the contents of Cu in soils were higher in dry seasons; the contents of Cr in the soil of some sites were higher in dry seasons, while that in some sites were higher in wet seasons.
Key words: countryside; drinking water source; heavy metal; contamination characteristics; Jiangxi province
篇9
1 土壤重金屬污染物的來源
土壤重金屬污染是指土壤中重金屬過量累積引起的污染。污染土壤的重金屬包括生物毒性顯著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As,以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni等[1]。成土母質(zhì)本身含有一定量的重金屬,但由于土壤環(huán)境是個開放的體系,外源重金屬通過各種途徑不可避免地進(jìn)入土壤,包括人為污染源和天然污染源,土壤重金屬污染的控制在源頭上主要是人為源的控制。人為污染源的污染途徑主要包括大氣沉降、污水灌溉、固體廢棄物的處理,以及農(nóng)用物資的不合理施用等。
1.1 大氣沉降
工業(yè)生產(chǎn)(如能源、冶金和建筑材料等)產(chǎn)生了大量廢氣和粉塵,其中含有重金屬的部分在大氣中通過自然沉降和降水淋洗進(jìn)入土壤。Lisk估計全世界每年約有1600噸的Hg通過煤及其他化石燃料的燃燒排放到大氣中,例如比利時每年從大氣進(jìn)入土壤的重金屬每公頃達(dá)到Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g[2]。這些污染物以工廠企業(yè)的煙塵為中心,順著風(fēng)向向外延伸,污染范圍一般呈圓形或橢圓形。
另外,繁忙的運輸也使得公路、鐵路兩側(cè)的土壤中重金屬(Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu等)遠(yuǎn)高于土壤背景值。在法國索洛涅地區(qū)A-71號高速公路沿途,重金屬Pb、Zn、Cd的沉降粒子濃度超過當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸?~8倍,而公路旁土壤重金屬濃度比沉降粒子的濃度還要高7~26倍[3]。這些重金屬主要來自于含鉛汽油的燃燒和汽車輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵,以公路為中心,向四周及兩側(cè)擴(kuò)散,污染范圍呈條帶狀。
1.2 污水灌溉
污水灌溉一般指使用經(jīng)過一定處理的城市污水灌溉農(nóng)田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商業(yè)污水和工業(yè)廢水。[4]隨著城市工業(yè)化的迅速發(fā)展,大量未經(jīng)處理或處理不到位的工礦企業(yè)污水進(jìn)入城市污水,通過污灌造成土壤中重金屬Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量的逐年增加[5]。其中Cd污染最為嚴(yán)重。在日本,有472125公頃農(nóng)田被Cd污染,占重金屬污染總面積的82%。[6]我國有140萬公頃污灌區(qū),64.8%受重金屬污染,其中嚴(yán)重污染的占8.4%[7],沈陽張士灌區(qū)、上海沙川灌區(qū)、廣東廣州和韶關(guān)地區(qū)、廣西陽朔、湖南衡陽、江西大余等地,因長期污灌Cd污染嚴(yán)重,頻頻出現(xiàn)“鎘米”[8]。
1.3 固體廢棄物的處理
在工礦業(yè)固體廢棄物的堆放、填埋等處理過程中,由于日曬、雨淋、水洗等,重金屬極易移動,以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴(kuò)散。煤矸石的堆放對土壤會造成嚴(yán)重的重金屬污染[9]。沈陽冶煉廠的礦渣自1971年開始就堆放在一個洼地,主要含Zn、Cd,目前已擴(kuò)散到離堆放場700米以外的范圍;武漢市垃圾堆放場、杭州鉻渣堆放區(qū)附近土壤中重金屬Cd、 Hg、Cr、 Cu、Zn、Pb、As等的含量均高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸礫10]。
有一些固體廢棄物被作為肥料施入土壤,造成土壤重金屬污染。磷石膏是化肥工業(yè)廢物,含有一定量的正磷酸以及不同形態(tài)的含磷化合物,并可改良酸性土壤,因而被大量施入土壤,造成了土壤中Cr、 Pb、Mn、As含量增加。同樣的,磷鋼渣也常作為磷源施入土壤,造成土壤中Cr累積。污水處理廠產(chǎn)生的污泥含有較高的N、P養(yǎng)分及有機質(zhì),常回填農(nóng)田以肥田,而污泥中的Cr、 Cu、Zn、Pb、As往往超標(biāo),所以污泥回填也可使土壤重金屬含量增加[11]。
1.4 農(nóng)用物資的不合理施用
農(nóng)田耕種過程中為了增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn),必須使用農(nóng)藥、化肥和地膜等農(nóng)用物資。這些農(nóng)用物資如果長期不合理施用,也會導(dǎo)致土壤重金屬污染。少數(shù)農(nóng)藥含重金屬,如殺菌劑抗枯寧、菌枯靈等含Cu、Zn,被大量地施用于果樹和溫室作物,造成土壤Cu、Zn累積;殺菌劑西力生含Hg,它的使用使每公頃土壤中的Hg增加6~9 g。馬耀華等對上海地區(qū)菜園土研究發(fā)現(xiàn),施肥后,Cd的含量從0.134 mg/kg升到0.316 mg/kg,Hg的含量從0.22 mg/kg升到0.39 mg/kg,Cu、Zn 增長2/3[12]。Taylor對新西蘭施用磷肥達(dá)50年的同一地點的58個土樣進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)Cd從0.39 mg/kg升至0.85 mg/kg[13]。在阿根廷由于傳統(tǒng)無機磷肥的施入,導(dǎo)致土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb的污染[14]。
隨著近年來地膜的大面積推廣使用,不僅造成了土壤的白色污染,而且地膜生產(chǎn)過程中加入的熱穩(wěn)定劑含Cd、Pb,又增加了土壤重金屬污染來源。
2 土壤重金屬的污染特性
與大氣、水體及廢棄物污染相比,土壤重金屬污染有比較明顯的隱蔽性與滯后性,以及累積性與可變性,使污染治理和土壤修復(fù)的效果沒有大氣及水體污染治理那么見效明顯,并且治理周期長,通常成本較高,大大增加了土壤污染控制的難度。
2.1 隱蔽性與滯后性
土壤有巨大的自凈化能力,其體系內(nèi)的重金屬容納量其實是比較大的,所以,重金屬污染物進(jìn)入土壤后,很長一段時間都不會體現(xiàn)出其污染性,往往要通過土壤樣品分析、農(nóng)殘檢測及有關(guān)人畜健康狀況檢查,才能發(fā)現(xiàn)和確定。因此土壤重金屬污染有明顯的隱蔽性。而發(fā)現(xiàn)土壤受重金屬污染時,往往土壤中重金屬的含量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo),受污染局部區(qū)域及其周邊的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的毒害副作用,這一特點也使得土壤重金屬污染的治理往往具有滯后性,所采取的各種方法、措施是補救性質(zhì)的,因此對土壤重金屬污染的控制,預(yù)防更顯重要。
2.2 累積性與可變性
土壤中的固相物質(zhì)占土壤總體積的50%,占總重量的95%以上,重金屬污染物進(jìn)入土壤體系后不象在流體態(tài)環(huán)境中那樣比較易于擴(kuò)散和稀釋,所以重金屬污染物在土壤的局部空間容易積累并達(dá)到很高濃度,其污染具有很強的累積性,污染物量越大,污染越嚴(yán)重。
然而重金屬在土壤中的存在狀態(tài)會受很多因素影響,重金屬元素在土壤中主要以可溶態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、有機態(tài)及殘渣態(tài)的形式存在,外源重金屬進(jìn)入土壤之后,其形態(tài)不斷變化,氧化還原電位、pH值、離子強度、金屬元素濃度、各種無機及有機組分的種類和濃度等因素都可能引起土壤重金屬形態(tài)的變化,其中可溶態(tài)和可交換態(tài)重金屬的生物有效性最強,易于被生物吸收、吸附,使重金屬能在土壤中的空間位置進(jìn)行一定的遷移轉(zhuǎn)化,由此出現(xiàn)重金屬富集或分散,因此土壤重金屬污染又具有可變性。根據(jù)這一特點,對土壤重金屬污染進(jìn)行控制的時候,可以通過改變重金屬存在狀態(tài),增大或者減小其生物有效性,從而達(dá)到污染治理的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1] 徐良將,張明禮,楊浩.土壤重金屬污染修復(fù)方法的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(6):3419~3422.
[2] Lisk D. Environment implications of incineration of municipal solid waste and disposal [J]. Sci Total Environ,1998,74,(1):39-66.
[3] Pyeong-Koo Lee. Heavy metal contamination of settling particle in a retention pond along the A-71 motorway in Sologne,F(xiàn)rance [J]. Sci. Total Environ,1997,201(1):1-15.
[4] 鄭喜珅,魯安懷,高翔等.土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].土壤與環(huán)境,2002,11(1):79~84.
[5] 張書海,沈躍文. 污灌區(qū)重金屬污染對土壤的危害[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2000,12(2):22~24.
[6] 廖自基.微量元素的環(huán)境化學(xué)及生物效應(yīng)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社.1993:301~303
[7] 楊科壁.中國農(nóng)田土壤重金屬污染與其植物修復(fù)研究[J]. 世界農(nóng)業(yè),2007(8):58~61.
[8] 顧繼光,周啟星,王新.土壤重金屬污染的治理途徑及其研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報,2003,11(2):143~151.
[9] 李東艷,方元元,任玉芬等.煤矸石堆周圍土壤重金屬污染特征分析[J]. 煤田地質(zhì)與勘探,2004,32(5):15~17.
[10] 張孝飛,林玉鎖,俞飛等.城市典型工業(yè)區(qū)土壤重金屬污染狀況研究[J].長江流域資源與環(huán)境,2005,14(4):512~515.
[11] 王靜,王鑫,吳宇峰等.農(nóng)田土壤重金屬污染及污染修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].綠色科技,2011,3(3):85~88.
[12] 馬耀華,劉樹應(yīng) . 環(huán)境土壤學(xué)[M].西安:陜西科技出版社,1998,198~201
[13] Taylor M D. Accumulation of cadmium derived from fertilizers in New Zealand soil [J]. Sci. Total Environment,1997,208(1/2):123~126.
[14] Lidia GiuffreI De Lopez Came. Eavy metals input with phosphate fertilizers used in Argentina [J]. Sci.Total Environment,1997,204(3):245~250.
基金項目:中央財政支持作物生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)
篇10
關(guān)鍵詞:綠地土壤;重金屬;環(huán)境質(zhì)量評價;長春市
中圖分類號:X825文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2011)12-2421-03
Heavy Metal Pollution in Green Space Soil of Chaoyang District, Changchun City
LIU Gang,JIN Yan-ming,HU Hao
(Graduate School of Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China)
Abstract: To investigate the soil heavy metal pollution status of several important function zones in Chaoyang district, Changchun city, 15 soil samples were collected from community, schools, squares, parks and street. Analyses on physicochemical properties including pH, soil organic matter, available N, available P and available K were conducted. The content of heavy metals(Cu,Zn,Pb,Cd) in soil samples was determined by atomic adsorption spectrophotometry. Adopting the single factor index and Nemerow multi-factor index methods, the pollution indices were calculated to assess the pollution extent. Cu pollution index of sample area C1 (Nanhu square), E1 (Jiefang road) and E2 (Kaiyun street) were higher and the maximum of them were 2.03, which showed that these areas were in the status of light Cu pollution. All pollution factors in other areas were potential. The evaluation result of Nemerow synthetic pollution index method indicated that all soil in sample areas was slightly polluted. The pollution sources of heavy metals were mainly large-scale enterprises, then some ordinary enterprises.
Key words: green land soil; heavy metal; evaluation of soil environmental quality;Changchun city
長春市是我國重要老工業(yè)基地之一,目前基本形成以交通運輸設(shè)備制造業(yè)為主體、門類比較齊全的工業(yè)體系。隨著社會的不斷進(jìn)步,工業(yè)的發(fā)展和人口的增加,長春市土壤已受到一定程度的重金屬污染[1]。相關(guān)研究表明,交通運輸、工業(yè)排放、市政建設(shè)和大氣沉降等造成城市綠地土壤重金屬的污染越來越嚴(yán)重[2,3]。土壤中的重金屬不僅影響和改變城市土壤的生態(tài)功能,危害人體健康,而且制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。
由于城市綠地土壤的研究報道較少,且多數(shù)是以較大范圍的城市和農(nóng)村土壤相結(jié)合進(jìn)行調(diào)查研究,而對城市中單獨一個區(qū)域還很少有人進(jìn)行過系統(tǒng)的分類調(diào)查。為此,以長春市朝陽區(qū)綠地土壤按不同功能區(qū)特點進(jìn)行分區(qū),在功能分區(qū)典型的地點進(jìn)行采樣,通過相關(guān)的試驗和分析,試圖了解不同的功能區(qū)土壤重金屬污染情況、污染特征、污染的空間分異性,為長春市的城市園林綠化和養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1.1樣區(qū)的選擇
樣區(qū)設(shè)置在長春市朝陽區(qū),按功能區(qū)劃分選擇有代表性的土壤,分別為A.小區(qū)、B.學(xué)校、C.廣場、D.公園、E.街路,共采集了150個混合土樣,具置見圖1。
1.2土樣的采集、處理與分析
根據(jù)城市土壤特點,選擇代表性功能區(qū)進(jìn)行采樣,在選定區(qū)域上以“S”形選擇9個點,在各點取0~20 cm土層土樣,在塑料薄膜上將各點土壤均勻混合,用四分法逐次棄去多余部分,最后將剩余的1 kg左右的平均樣品裝入樣袋,帶回實驗室。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)過篩(1.00 mm、0.25 mm土壤篩),用于測定土壤pH值(電位法)、有機質(zhì)(重鉻酸鉀容量法――稀釋熱法:K2Cr2O7-H2SO4)、土壤速效磷(Olsen法:0.5 mol/L NaHCO3,pH值8.5)、速效鉀(1 mol/L NH4OAc,pH 值7.0)、土壤重金屬元素Cu、Cd、Pb、Zn的濃度(HF-HClO4消煮法)[4]。
2結(jié)果與分析
2.1土樣理化性質(zhì)和重金屬濃度
城市綠地土壤多為攪動的深層土、建筑垃圾土、回填土等,其土層變異性大,呈現(xiàn)巖性不連續(xù)特性,導(dǎo)致不同土層的有機質(zhì)含量、pH值、容重及與其有關(guān)的孔隙度、含水量有顯著差異。城市土壤土層排列凌亂,許多土層之間沒有發(fā)生學(xué)上的聯(lián)系,多為沙石、垃圾和土所組成,有機質(zhì)含量少[5]。土樣理化性質(zhì)測定結(jié)果見表1,重金屬濃度比較見圖2。
從各土樣采集地點的功能區(qū)劃分來看,E1、E2、E3號街路綠地土壤的pH值、容重較高;D1、D2、D3號公園綠地土壤的孔隙度、含水量、有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀相對較高,這與公園土壤所處的生態(tài)環(huán)境有一定的關(guān)系。
從各土樣采集地點的功能區(qū)劃分來看,E1、E2號街路的Cu、Cd重金屬含量都較高,A1、A2號居住小區(qū)的土壤含Zn量較高,C1、C2號交通要塞的土壤含Pb量較高。
2.2評價方法
土壤污染評價是土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價的核心部分,主要包括單項(單因子)污染評價和多項(多因子)污染綜合評價[6]。
本文為全文原貌 未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝 原版全文
2.2.1單項污染分級指數(shù)法污染分級標(biāo)準(zhǔn)參考吉林省地質(zhì)調(diào)查院《東北平原長春經(jīng)濟(jì)區(qū)區(qū)域環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查與評價》項目報告,以測區(qū)土壤地球化學(xué)背景為基礎(chǔ),借鑒國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),確定污染分級標(biāo)準(zhǔn)。以測區(qū)背景上限為重金屬元素累積起始值(Xa),國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二類標(biāo)準(zhǔn)作為污染起始值(Xc),土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的三類標(biāo)準(zhǔn)作為重污染起始值(Xp)(表2)。
污染分級指數(shù)是指某一污染物影響下的環(huán)境污染指數(shù),可以反映出各污染物的污染程度。根據(jù)公式(1)計算出的單項污染分級指數(shù),對單項污染程度進(jìn)行分級。
Ci≤Xa時,Pi=Ci/Xa
Xa<Ci≤Xc時,Pi=1+(Ci-Xa)/(Xc-Xa)
Xc<Ci≤Xp時,Pi=2+(Ci-Xc)/(Xp-Xc)(1)
Ci≥Xp時,Pi=3+(Ci-Xp)/(Xp-Xc)
式中,Pi為污染分級指數(shù),Ci為土壤中污染物i的實測濃度值,Xa為累積起始值,Xc為污染起始值,Xp為重污染起始值。土壤單項污染指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)見表3。
2.2.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法單項污染分級指數(shù)法評價長春市土壤重金屬污染狀況,只能分別了解每種重金屬在長春市表層土壤的污染狀況。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評價長春市土壤重金屬污染狀況則可以了解這4種重金屬在長春市表層土壤的綜合污染狀況。
為了突出環(huán)境要素中濃度最大的污染物對環(huán)境質(zhì)量的影響,采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對研究區(qū)土壤重金屬污染進(jìn)行綜合評價[6,7],計算公式為:
P綜=[(Pimax2+Piave2)/2]1/2 (2)
式中,P綜為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù),Pi為單項污染分級指數(shù),計算公式見公式(1),Pimax為所有元素污染指數(shù)最大值,Piave為所有元素污染指數(shù)平均值。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)反映了各種污染物對土壤的作用,同時突出了高濃度污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響,可按內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)劃定污染等級,其中土壤污染評價標(biāo)準(zhǔn)見表4。
2.3土壤重金屬污染評價
評價方法采用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)全面反映了各污染物對土壤污染的不同程度,同時又突出高濃度對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響,因此用來評定和劃分土壤質(zhì)量等級更為客觀。評價結(jié)果見表5。從表5中的單項污染分級指數(shù)可以看出,樣區(qū)A3、B1、B2、B3的土壤Cd質(zhì)量等級為清潔,樣區(qū)C1、E1、E2的土壤已受到Cu的輕污染;其他樣點的各項污染因子為潛在污染。從各樣區(qū)綜合污染指數(shù)可知,土壤均受到輕度污染,這是由于樣區(qū)周圍沒有較大規(guī)模的重金屬污染企業(yè),而其他污染源的污染也應(yīng)得到足夠重視,如汽車尾氣中的Pb、居民生活垃圾中的Zn等。E1、E2的綠地土壤如果不進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)管理,慢慢也會變成重度污染。
對各功能區(qū)重金屬單項污染平均值進(jìn)行比較,Cu單項污染的大小順序為小區(qū)<學(xué)校<公園<廣場<街路;Zn單項污染的大小順序為學(xué)校<廣場<街路<公園<小區(qū);Pb單項污染的大小順序為小區(qū)<學(xué)校<公園<廣場<街路;Cd單項污染的大小順序為學(xué)校<小區(qū)<公園<廣場<街路;各功能區(qū)重金屬平均值綜合污染進(jìn)行比較,其大小為學(xué)校<小區(qū)<公園<廣場<街路。
3結(jié)論與討論
1)長春市朝陽區(qū)表層土壤中各重金屬元素含量變化范圍較大,表明城市表層土壤中重金屬元素已在一定程度上受到人為源輸入的影響,但與其他開發(fā)歷史較長的城市相比,長春市城區(qū)表層土壤中重金屬元素含量總體上較低。
2)分析結(jié)果表明,長春市城區(qū)表層土壤中不同重金屬來源存在著差異,其中Cu、Pb和Zn主要來自交通污染;而工業(yè)污染和居民生活污染也不容忽視,Cd主要來源于工業(yè)源及化肥施用。
3)試驗選取具有代表性樣區(qū),其結(jié)果反映朝陽區(qū)目前總體的重金屬污染的現(xiàn)狀,但還需對多種樣品(如土壤樣品、大氣干濕沉降樣品、水樣品、植物樣品、有機樣品等)進(jìn)行綜合分析研究,想要更加準(zhǔn)確地反映該區(qū)的土壤質(zhì)量,需要更進(jìn)一步的詳細(xì)調(diào)查。因此,在進(jìn)行重金屬源解析時應(yīng)該結(jié)合各元素含量的空間分布特征及其周圍環(huán)境狀況進(jìn)行更加詳細(xì)的研究。
參考文獻(xiàn):
[1] 郭平,謝忠雷,李軍,等.長春市土壤重金屬污染特征及其潛在生態(tài)風(fēng)險評價[J].地理科學(xué),2005,25(1):108-112.
[2] HARRISON R M, LAXEN D P H, WILSON S J. Chemical associations of lead, cadmium, copper and zinc in street dust and roadside soil[J]. Environ Sci Technol,1981,15:1378-1383.
[3] THORNTON I. Metal contamination of soils in urban areas[A]. BULLOCK P, GREGORY P J. Soils in the Urban Environment[C].Hoboken, NJ: Wiley-Blackwell, 1991. 47-75.
[4] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,1999.147-211.
[5] 王煥華.南京市不同功能城區(qū)表土重金屬污染特點與微生物活性的研究[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2004.
[6] 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室.中國環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2000.96-98.
[7] 徐燕,李淑芹, 郭書海, 等. 土壤重金屬污染評價方法的比較[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(11):4615-4617.
[8] 李其林,黃峋,駱東奇.重慶市農(nóng)作物基地土壤中重金屬及污染特征[J].土壤與環(huán)境,2000,9(4):270-273.
熱門標(biāo)簽
相關(guān)期刊
精品范文
3重金屬