时间:2024-02-19 15:28:35
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇常见的重金属污染,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
土壤重金傥廴炯次人类在生产生活等社会活动中使得重金属进入土壤的行为,使得土壤中的重金属含量超标,进而导致危害生态环境。一般土壤重金属污染中重金属的种类主要有砷、锰、铬、铜、镉等,通常为多种重金属的复合污染情况。一旦土壤出现了重金属污染情况则会严重影响农作物的生长与收获,导致农作物产量减少、质量下降,严重者会危害人类健康。另外,土壤重金属还会对大气环境、水资源造成污染,影响范围十分广泛。因此,土壤重金属污染已经成为了世界各国重视的重大环保课题。
土壤重金属的来源包括以下几个方面:第一,在矿产开发过程中和冶炼过程中,由于矿区没有安设完善的环保治理装置,大量冶炼矿产废物直接抛弃户外,从而导致土壤出现重金属污染;第二,化肥农药的过度使用导致土壤出现重金属污染,重金属含量较多的磷肥、农药会导致土壤胶质结构改变,营养成分降低;第三,农作物肥料添加剂中含有大量的铜、锌,金属元素会伴随着肥料一同进入土壤,从而导致土壤出现重金属污染。
二、土壤重金属污染的修复技术
(一)生物修复技术
常见的生物修复技术有植物修复技术、动物修复技术等。植物修复技术主要是针对土壤重金属污染进行植物降解处理、植物挥发处理等,不同的处理方式拥有不同的处理机制。其中,植物降解主要是让重金属进入植物内部,通过植物生长机体演化过程转变重金属离子形态,从而降低其危害性。植物根系钝化是植物根系中的有机酸、多肽等物质与重金属离子融合,从而缓解重金属的移动性,降低重金属通过地下水或空气对土壤造成进一步污染的分析。并且,植物中富有的金属硫蛋白含有半胱氦酸,其能够与重金属结合形成无毒的络合物质,以改变重金属的离子形态。动物修复技术即为利用土壤动物经过吸收、分解等形式来转变土壤理化性质,丰富土壤肥力,使得植物与微生物在土壤中的生长,进而产生修复土壤重金属污染的作用。动物修复技术通常都是将土壤动物包括线虫、虹蝴饲养在受到重金属污染的土壤当中。
(二)化学修复技术
常见的化学修复技术有电力修复技术、土壤淋洗技术等。电力修复技术,其原理即为在土壤中插入电极,给土壤通电,从而使得土壤中存在的重金属物质能够在电力的作用下形成氧化还原反应,并且在迁移的作用下达到电极的阴极,进而实现去除土壤污染物的目的。电动修复技术在去除土壤重金属污染的过程中拥有能源消耗低、后续处理便捷、不会导致二次污染等优势,但是该技术仅仅适合在面积较小的土壤污染区域中应用,对于大面积的被污染土壤在技术可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技术就是通过使用淋洗药剂来去除土壤中的重金属物质。此技术适用于大面积、污染程度严重的土壤,特别是在土质为轻质土与砂质土的土壤处理中效果更优。
(三)物理修复技术
常见的物理修复技术有改土技术、玻璃化技术等。改土技术包括客土、深耕翻土等方式。通常来说,土壤重金属污染一般都附着在土壤表层,而客土法则是将大量干净无污染的土壤与被污染的土壤相混合,以尽量降低土壤污染物的浓度,并且减少重金属污染物与土壤植物根系的直接接触,从而实现降低土壤重金属对植物的损伤。深耕翻土法则是将土壤进行深耕翻覆,让位于土壤表面的重金属能够在土壤中扩散,从而综合降低土壤中重金属的整体浓度。虽然改土技术是一种有效的土壤重金属污染修复技术,但是在实施过程中需要投入较大的人力物力,经济效益不佳,无法从本质上去除重金属,是一种非理想的修复技术。玻璃化技术,即为把重金属污染的土壤放置在高温下进行玻璃化处理,在完成处理温度下降冷却后变成坚硬的玻璃体物质,土壤中的重金属完成固定处理,将其从土壤中清除即可。经过玻璃化处理技术后,土壤中的重金属物质将会始终处于稳定状态,重金属将会被永久固定。
中图分类号:R124 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)44-0103-02
前言
土壤环境中的重金属主要来源于矿业活动的排放,其他来源还包括污灌和污泥滥用、农药和化肥的不合理施用、农用薄膜和化石类燃料的不完全燃烧等。国务院于2011年2月18日正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》因此,重金属污染土壤的修复技术研究是当前环境保护的重要课题之一。本文重点介绍国内外有关重金属污染土壤的修复技木研究进展。
1.重金属污染土壤的特点
1.1 具有隐蔽性和滞后性。土壤重金属污染不像大气污染、水污染及废弃物污染那样直观。
1.2 具有累积性。重金属污染物质在土壤中不易迁移,容易在土壤中不断积累而超标。
1.3 具有不可逆转性。在土壤中,许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解,某些重金属污染的土壤可能要100―200年时间才能够恢复。由于土壤地球物理化学的自然形成过程极其缓慢,一般每百年以0.5-2.0cm厚度的速率进行,这就意味着土壤资源一旦遭到污染或人为干扰后将很难在短时期内得以恢复。
1.4 具有难治理性。土壤重金属污染一旦发生,仅仅依靠切断污染源的方法往往很难恢复,有时要靠换土、淋洗土壤等方法才能解决问题,通常成本较高,治理周期较长。
2.重金属污染土壤的修复技术
2.1 生物修复
生物修复是指利用特定的生物吸收、转化、清除或降解环境污染物,实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。生物修复包括植物修复、微生物修复、动物修复等。
(1)植物修复
植物萃取技术是目前研究及应用最多的植物修复技术。近年来,陈同斌等通过田间试验发现蜈蚣草具有富集As、Pb的能力。同时还具有较强的耐As,pb,Zn,Cu毒性能力,是一种修复多种重金属污染土壤(As,Pb污染为主)的优良品种。扶杂草植物中筛选出3种Cd超富集植物:龙葵、球果薄菜、三叶鬼针草。3种植物在土壤中Cd质量分数为25―50mg/kg时。地上部中Cd质量分数均能达到l00mg/kg,并且在污染区试验中也取得了较好效果。
(2)微生物修复
微生物对重金属的生物吸附与富集作用是指土壤微生物可通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子。2007年,王瑞兴等选取到一种土壤菌,利用其在底物诱导下产生的酶化作用,分解产生CO32-矿化固结土壤中的有效态重金属(以Cd2+的处理为代表),使其沉积为稳定态的碳酸盐;对被复合重金属(Cd,Cu,Pb,Zn等)污染的土壤样进行微生物修复的实验中,有效态重金属去除率达50%~70%。杜立栋等从Pb矿区土壤中分离筛选出一株青霉菌,对人工培养基中有效Pb的最大去除率达96.54%。而且富集效果比较稳定,可应用于Pb矿区土壤生物修复。
(3)动物修复技术
动物修复在国外有较长的研究史,国内研究则处于摸索阶段。它包括将生长在污染土壤上的植物体、果实等饲喂动物,通过研究动物的生化变异来研究土壤污染状况,或者直接将土壤动物,如虹蝴、线虫饲养在污染土壤中进行有关研究。同时,在重金属污染的土壤中放养蚯蚓,待其富集重金属后,采用电激、清水等方法驱出蚯蚓,集中处理,对重金属污染土壤也是一种经济有效的土壤生态恢复措施。
2.2 物理修复
(1)置换法
置换法主要分为客土法、换土法,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤一植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准。客土法和换土法则是用于重污染区的常见方法,在这方面日本取得了成功的经验。
(2)玻璃化技术
玻璃化技术是指把重金属污染区土壤置于高温高压下,使之形成玻璃态物质,将重金属固定其中,从而达到从根本上消除土壤重金属污染的目的。该技术方法工程量大,费用偏高,其最大的特点是见效快,适用于对受到重金属污染严重的土壤进行抢救性修复工作。
2.3 化学修复
化学钝化多用于原位土壤修复,是修复重金属污染土壤的重要途径之一,通过施人一些钝化剂以降低土壤中重金属有效态含量,从而减少迁移及对农作物的毒害。
(1)化学钝化技术
A.无机改良剂的应用
近年来,石灰石、天然沸石、赤泥、骨粉、钙镁磷肥等作为改电剂修复重金属污染土壤的研究逐步成熟。其中石灰作为重金属污染土壤化学固定的常用物质,其对重金属的固定主要通过提高土壤pH值,使重金属生成氧化物或以碳酸盐的形态沉淀起作用,明显降低土壤重金属的有效态含量;天然沸石作为一种优良的铅污染土壤修复材料,通过调节土壤pH值和阳离子交换量抑制重金属铅的生物活性;赤泥可通过提高土壤pH影响重金属的赋存形态,降低重金属的有效性;骨粉可有效降低酸性重金属污染土壤的酸度,提高pH,增强土壤的吸刚性能,促使+壤重金属有效态含量和生物可给性降低;钙镁磷肥是酸性土壤中常用的修复材料,可降低土壤交换态镉含量,使其向缓效态转化。
B.有机改良剂的应用
对于矿区酸性重金属污染土壤具有养分流失严重和有机质缺失的特点,合理施用有机肥可提高土壤养分,增加土壤团粒结构,改善土壤理化性质。有机物料有助予恢复土壤微生态环堍系统,降低土壤中有毒重金属的生物可给性,从而减少对作物的毒害。常见的有机固化物包括禽畜粪便、无害化后的作物秸秆、豆科绿肥和污泥等。
C.螯合技术
螯合剂对土壤中重金属的活化作用主要是通过螯合剂与土壤溶液中的重金属离子结合,降低土壤液相中的金属离子浓度,促进重金属在植物地上部的积累:并且对重金属Pb、cu、zn、cd、Ni等有很强的活化能力。
3.技术路线概述
3.1 土壤污染特征调查
通过开展土壤重金属污染调查与评价,掌握修复区详细的污染状况,为下阶段土壤修复提供依据,土壤特征调查可分现有资料收集和修复区污染状况前期调查两个步骤进行。
3.2 修复区污染状况调查主要内容
(1)样点布设。根据前期收集的资料,由于前期采样调查取样点较少,针对这种状况,根据综合污染型土壤监测单元布点要求,采取网格布点的方法,对土壤污染进行全面的评价。
(2)现场勘查校正。通过现有资料确定的调查区域内理论监测点位,还要通过必要的现场勘查,最终对理论布点数目和位置进行检验和优化。现场环境条件不具备采样条件需要调整点位的,现场点位调整后要对地图网格所布点进行调整,最终形成调查区域内实际需要实施监测的点位集。
(3)采样检测。采样采表层样及深层样,网格布点样品采样深度为20 cm,深层取样分五层取样:0~20 cm;20~40 cm;40~60 cm,土壤样品采集1 kg左右,装入样品袋,如潮湿样品可内衬塑料袋(供无机化合物测定)。采样的同时,由专人填写样品标签、采样记录;标签一式两份,一份放入袋中,一份系在袋口,标签上标注采样时间、地点、样品编号、监测项目、采样深度和经纬度。采样结束,需将底土和表土按原层回填到采样坑中,方可离开现场,并在采样示意图上标出采样地点,避免下次在相同处采集剖面样。
(4)污染评价。土壤重金属评价采用内梅罗指数法。根据国家环保总局颁布的《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166-2004)规定,土壤环境质量评价标准常采用国家土壤环境质量标准、区域土壤背景值或部门(专业)土壤质量标准。
(5)绘制修复场地污染物分布图。根据样品测试结果,结合我国的《土壤环境质量标准(GB15618-1995)》和《危险废物鉴别标准―毒性物质含量鉴别(GB5085.6-2007)》,对典型污染场地的污染现状、污染程度及范围以及污染迁移转化的趋势及规律等进行剖析,根据潜在重点污染区域的检测结果,得到重金属浓度在不同位置变异,进一步确定修复区污染特征,明确污染浓度及范围。
(6)修复方案设计。根据修复区修复的土地利用功能,确定了药剂比例及土壤调理剂的配比及过程的控制条件。得到后期大规模修复所需要的运行参数,进而做出具体的详细的修复方案。具体修复方案如下:
A、修复区不同污染程度划分方案:确定修复区域位置,可根据污染情况将修复区根据污染程度,划定高、中、低浓度区,根据污染程度的不同,做不同的设计。
B、土壤污染治理实施方案:确定药剂配方、加药比、选择最合适的原位稳定剂施加方式和控制条件。
C、修复后农作物恢复种植方案:为了探究稳定化修复对农产品安全的保护情况,预计选择2种当地常见作物在修复区种植。
D、修复验收方案:目前稳定化修复还没有成熟的验收体系,本项目选用土壤浸出为验收方法,但最终标准需根据场地调查情况及小试情况做调整。
4.结论
通过对国内外重金属污染土壤的修复技术研究的综述,可以看出重金属污染土壤的修复技术将越来越受到人们的关注,进一步探索和研究其在重金属去除方面的应用,具有十分重要的意义。结合当前的研究发现重金属污染土壤的修复还可以从以下几个方面努力:
4.1做好修复试点,逐步解决土壤重金属污染问题。开展重金属污染土壤修复技术示范,在重金属污染防治的重点区域进行污染评估,因地制宣地采用生物、物理、化学等措施开展重金属污染土壤治理。
4.2以生态文明为指导,探求实现重金属污染土壤修复治理与景观美化、生态建设与经济效益有机结合的治理模式。
4.3注重重金属污染防治管理、制度、措施及方法创新,逐步建立企业环境信息披露制度和重金属污染物产生、排放详细档案。
参考文献
[1] 梁彦秋,潘伟,刘婷婷,邢志强,臧树良,沈阳污灌区土壤重金属元素形态分析[J].环境科学与管理;2006年02期.
[2] 王瑞兴,钱春香,吴淼,成亮.微生物矿化固结土壤中重金属研究[J];功能材料;2007年09期.
近几年,土壤污染问题得到社会的关注,社会提高了对重金属污染土壤的重视度,全面调金属在土壤中的污染问题,以免影响人类的健康。重金属对土壤的污染,采取修复技术进行处理,控制重金属对土壤的污染,保障土壤的清洁性。土壤重金属污染中,落实监测修复技术,全方位优化土壤环境。
一、重金属污染土壤的修复技术
重金属土壤污染中,修复技术主要分为3类,分别是化学修复、物理修复和生物修复,对其做如下分析。
1、化学修复
化学淋洗,通过清水、化学试剂的方法,将重金属污染物在土壤中淋洗出来,或者采用气体淋洗。化学淋洗方法中,利用沉淀、吸附的方法,把土壤中的重金属,转换成液相状态,进一步处理重金属,淋洗液是可以重复使用的,所以重点向土壤重金属污染的区域注入化学剂,提高重金属在土壤中的溶解度[1]。化学淋洗方法中,常用的淋洗剂有表面活性剂、螯合剂以及无机淋洗剂,无机酸类型的物质,对土壤中的重金属污染有很明显的作用,例如:土壤中的重金属污染砒,其可采用磷酸清洗,大约清洗6个小时,就可以达到99.9%的去除率。
化学固定,在重金属土壤污染中,加入化学试剂、化学材料,促使重金属之间对土壤的有效性降低,避免重金属迁移到土壤介质内,修复被污染的土壤。化学固定的核心是固定重金属在土壤中的状态,改良土壤状态,研究化学固定在土壤重金属污染中的作用,逐步修复土壤,采取研究试验的方法,在土壤修复中落实化学固定方法。化学固定方法常用在低重金属污染的土壤修复中,重金属很容易根据外界的环境变化而发生变动,所以要灵活的选择修复剂,在改变土壤结构的同时,修复土壤中的重金属污染。
电动修复,此类化学修复方法,是一类新型的手段,其在重金属污染土壤的两侧,增加电压,形成具有电场梯度的电场,重金属污染物会在电迁移、电渗流的作用下,分散到两极处理室内,进而修复土壤结构。电动修复常用于低渗透的土壤内,成本相对比较低,不会对土壤造成任何破坏,体现了电动修复在土壤中的作用[2]。电动修复技术在重金属土壤污染中,最大程度的保护土壤环境,在处理效率方面稍微偏低。
玻璃化技术,利用1400~2000℃的高温环境,熔化土壤中的重金属污染元素,熔化的过程中,重金属有机物会逐渐分解,经热解后,尾气处理系统会收集热解的产物。玻璃熔化物在冷却的过程中,能够包裹重金属污染物,限制重金属迁移,玻璃体的强度比混凝土高10倍,异位玻璃化处理时,配置多种热能,选择直接加热、燃料燃烧的方法,同时配合电浆、电弧的方式,完成导热的过程,原位处理后,将电击棒插入到重金属污染区域,解决重金属污染的问题。玻璃化技术在处理土壤重金属方面的效果非常快,需要大量的能量,增加了重金属污染处理的成本。
2、物理修复
换土法,是物理修复的典型代表,利用清洁土壤,替换有重金属污染的土壤,以便稀释重金属污染的浓度,适当的增加土壤的环境容量,进而达到土壤修复的标准[3]。换土法又可以划分为:换土、客土、翻土等,分析如:(1)换土需要更换有重金属污染的土壤,置换成新土,此类方法可以置换小面积的土壤污染,保护好被替换的土壤,避免出现二次污染;(2)客土,此类方法需要向重金属污染土壤中增加清洁的土壤,覆盖或者混入到污染土壤内,提高土壤自我修复的能力。(3)翻土是针对深层次的土壤进行替换,促使重金属污染物可以分散到深层次,稀释重金属在土壤中的浓度,体现出自然修复的作用。换土法需要将有重金属污染的土壤,与生态系统隔离,避免造成更大的土壤污染。
热脱附法,利用了重金属的物理挥发特性,通过微波、红外线辐射、蒸汽的介质,加热重金属的污染土壤,促使土壤的污染物能够挥发,配置真空负压的方式,收集土壤中挥发出的重金属物质,完成土壤修复。土壤热脱附的过程中,运用不同的温度,如:90~320℃、320~560℃,落实热处理技术,采取预处理、旋转炉热处理、出口气体的三个阶段,实现土壤的修复。
3、生物修复
植物修复,借助植物的吸收、固定、清除等功能,修复土壤,去除土壤中的重金属污染。植物能够降低土壤中重金属的含量,降低重金属在土壤中的毒性。植物修复方面,分为植物稳定、植物提取、植物挥发的方式。例如:植物稳定修复,植物的根部可以吸收、还原土壤中的重金属污染物,植物根部能够减缓重金属的移动能力,提高植物根部的利用效率,避免重金属参与到生态食物链内。植物修复不仅能处理土壤中的重金属,还能保障土壤的稳定与稳固。
微生物修复,其在重金属土壤污染中,虽然不会降解、破坏重金属元素,但是可以改变重金属的性质,避免其在土壤中发生转化、迁移。微生物修复的核心是,利用微生物沉淀、氧化等反应,清除土壤内的重金属污染物。例如:微生物菌根,连接着土壤和重金属,其可改变植物对重金属的吸收,促使植物可以快速将土壤中的重金属转移。
动物修复,土壤中的一些动物,如:蚯蚓,可以吸收重金属污染物。重金属土壤污染区域,可以采取人工干预的方式,向污染区域中投放高富集的动物,促进重金属的吸收,降低重金属在土壤中的毒性[4]。动物修复的研究历史很长,为重金属污染提供了较好的处理条件,根据重金属在土壤中的污染浓度,规划动物修复。动物修复已经可以应用到工业污染土壤处理上,专门处理工业造成的重金属土壤污染,提高土壤的质量水平。
二、重金属污染土壤修复技术建议
针对重金属污染土壤修复技术的应用,提出几点建议,用于提高土壤的修复能力。首先重金属污染土壤修复方面,根据污染的状态,筛选并培育出油量的植物,如:超富集植物,促使植物能够满足重金属污染土壤修复的需求,在重金属污染土壤修复方面,研究超富集植物,要更为高效的采取筛选并培育修复生物,提高土壤修复的经济效益;然后是微生物对土壤修复的建议,菌类对重金属处理的能力很强,培育出富集重金属能力强的菌株,处理好土壤中的重金属元素;第三是研究重金属土壤污染的技术性修复方法,如纳米材料中的纳米磷石灰、零价铁,以此来提高土壤的pH值,改变土壤内重金属的价态表现,逐步降低重金属在土壤中的活性,抑制土壤修复重金属,最大程度的保护土壤环境。土壤重金属污染方面,还要注重修复技术的研究,优化土壤的环境。
结束语:
重金属在土壤环境中,属于比较明显的一类污染源,根据重金属污染土壤的状态,落实土壤修复技术,保护好土壤环境,消除土壤中的重金属污染源。土壤环境中,要按照重金属污染的分析,采用修复技术,不能破坏土壤的结构,还要发挥修复技术的作用,恢复土壤的能力。
参考文献:
[1]罗战祥,揭春生,毛旭东.重金属污染土壤修复技术应用[J].江西化工,2010,02:100-103.
1仪器及分析方法
分析仪器分别为:PE-AAnalyst原子吸收分光光度计,砷化氢发生装置。砷采用二乙氨基二硫代甲酸银光度法,镍、铜、铅、镉采用原子吸收分光光度法。
2数据处理与质量控制
数据统计分析采用均值型污染指数法,评价标准采用清洁对照点监测值进行评价。质量控制是保证监测结果准确可靠的必要措施。在监测过程中,根据质控程序对所用仪器参数进行校准。对实验室分析采用带国家标准样品和加标回收措施进行准确度控制。结果表明,曲线斜率b、截距a和相关系数r均在规定的范围内,标准样品和加标回收率实验均符合要求。
结果与分析
1蔬菜基地环境空气中重金属污染特征
按照环境空气综合污染指数法,对环境空气中重金属污染分级(分级依据为国家环境监测总站环境质量报告书编写技术规定)。即:P<4轻污染;4<P<6中污染;6<P<8重污染;P>8严重污染。环境空气质量分级见表1。环境空气中重金属污染区域特征为:西湾、东湾、下四分、中盘一带远郊区(蔬菜种植区)为轻污染区;白家嘴一带近郊区为中污染区;高崖子近城区为重污染区。环境空气中重金属监测指标污染特征主要以Ni、Cu污染为主,Cd、Pb污染为辅,并且Ni、Cu污染为重污染,Cd为中污染,Pb为轻度污染,As无污染。
2蔬菜基地土壤中重金属污染特征
依据中国文化书院《环境影响评价》中关于土壤环境质量评价方法中的土壤分级方法,由于土壤本身尚无分级标准,所以土壤的分级一般都按综合污染指数而定。P<1定为未受污染,P>1为已污染,P值越大,污染越严重。根据这一分级规则,由表2可见,新华、东湾、西湾一带的土壤未受重金属污染,土壤环境质量较好;其余测点均为轻度污染。土壤重金属污染特征表现为以Cd污染为主,其次为Ni,两项指标均为轻度污染,其它三项指标无污染,但Cu却处于将要污染的临界值。由此可见,金昌市土壤中重金属污染表现出很强的地域特征,即以冶炼厂为座标,沿东南方向,从高崖子至西湾、东湾,污染程度依次减轻。
3蔬菜中重金属污染特征
由于蔬菜中无重金属评价标准和分级标准,故本次评价是参照土壤的分级方法,采用对照点新华测点监测值作为评价标准的,其污染特征具有一定的区域性。根据土壤的分级规则,城郊蔬菜种植区西湾与东湾所采集的四种最常见蔬菜中,重金属含量相对新华而言均属轻度污染,且污染水平基本相当,其中西红柿相对而言污染偏高,辣椒与豆角偏低。蔬菜的区域污染特征为:离市区较近的西湾蔬菜中重金属污染重于离市区较远的东湾,即离市区越近,重金属污染越重。蔬菜中各项重金属指标的污染特征为:各项指标中重金属污染特征不十分显著,表现为As污染略高于其它指标,Cd污染略低于其它指标,其余指标污染水平相当。
污染原因分析
1环境空气
从环境空气中重金属污染特征分析,可清楚地看到,环境空气中重金属污染地域特征很明显是以冶炼厂为中心,向东南、西北两个方向展开,并且呈逐渐减弱之势,由此也说明造成环境空气中重金属污染的原因,主要是冶炼烟气中排放的大量金属粉尘。其次气象因素也是很重要的原因之一,这两个方向区域的环境空气中重金属污染严重,是因为金昌市夏季的主导风向为西北风与东南风,因此,导致这部分区域环境空气中重金属污染加重。
2土壤
根据土壤中重金属污染特征,再加上这一带灌溉用水为金川峡水库地表水,而金昌市地表水中重金属指标均达到《地表水环境质量标准》GB3838-2002中二级标准,不会对土壤造成污染,由此可以得出造成高崖子一带土壤中重金属污染的主要原因是金川公司冶炼烟气所致。
3蔬菜
根据蔬菜中重金属污染特征,各区域蔬菜中重金属监测结果同清洁对照点相比,相差不是很大,但还是表现出了地域特点,即离冶炼厂越近,蔬菜中重金属污染越重,可以说造成蔬菜中重金属污染的原因是由冶炼烟气造成的。
结语
通过对金昌市蔬菜基地环境空气、土壤、蔬菜中重金属污染特征研究,得出蔬菜基地环境空气已不同程度受到重金属的污染,且表现为离城区越近重金属污染程度越重;而土壤、蔬菜未受重金属污染,但仍表现出很明显的污染地域特征,即离市区较近区域土壤及蔬菜中重金属含量高于离市区较远的区域。表明金川公司冶炼烟气对金昌市蔬菜基地环境质量造成了不同程度的影响,应引起各方面的关注。
防治措施
1制定污染防治规划
金昌市有关部门应结合市区环境空气中重金属污染现状,划定重金属污染规划区,制定规划区重金属污染防治规划,确定目标,逐年实施,控制污染。
2形成各部门齐抓共管机制
污染防治工作涉及部门广泛,如环保、城建、林业、水利等部门,应建立起由政府对规划区环境空气质量负责,环保部门统一组织协调、监督管理,各部门通力合作,齐抓共管的管理运行机制。
3建立制度,规范管理
环境空气中重金属污染防治工作,技术难度大,没有成熟的管理经验可以借鉴。因此,要建立切实可行的管理制度,使污染防治工作有章可循,有法可依,逐步走上法制化轨道。
4强化源头管理,推行清洁生产
金昌市的环境污染与生产工艺技术落后、管理不善密切相关。冶炼过程的采掘率和金属回收率较低,这样,既浪费了资源,又污染了环境。因此,要依靠科技进步,积极探索研究冶炼烟气中重金属回收利用的新途径,推行清洁生产工艺,以减少污染物排放。
5加强“菜篮子”产品产地环境管理
在所划定的“菜篮子”产地设置必要的防治污染的隔离带或缓冲区,在其周边要严格控制工业污染源的排放,对已经投产的有污染且不达标的建设项目,必须严格监管,依法停产治理,对逾期不能达标的企业,建议政府对其关闭。加强对“菜篮子”产品产地的环境监督管理力度,及时调查处理“菜篮子”产地环境污染事故与纠纷,并对“菜篮子”产品产地环境质量实施动态监测与评价,为政府选择划定“菜篮子”产品产地提供依据。
6充分发挥环境监测的技术监督作用
中图分类号:TE08文献标识码: A
重金属污染时指由重金属及其化合物引起的环境污染,主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。重金属的污染主要来源工业污染,其次是交通污染和生活垃圾污染。工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境,在人和动物、植物中富集,从而对环境和人的健康造成很大的危害。
重金属污染物是一类典型的优先控制污染物。环境中的重金属污染与危害决定于重金属在环境中的含量分布、化学特征、环境化学行为、迁移转化及重金属对生物的毒性。重金属污染与其他有机化合物的污染不同,不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化,使有害性降低或解除。而重金属具有富集性,很难在环境中降解。目前中国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中,造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。对人体毒害最大的重金属有5种:铅、汞、砷、镉、铭。这些重金属在水中不能被分解,人饮用后毒性放大,与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。以各种化学状态或化学形态存在的重金属,在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移,造成危害。如随废水排出的重金属,即使浓度小,也可在藻类和底泥中积累,被鱼和贝的体表吸附,产生食物链浓缩,从而造成公害。如日本的水俣病,就是因为烧碱制造工业排放的废水中含有汞,在经生物作用变成有机汞后造成的;又如痛痛病,是由炼锌工业和镉电镀工业所排放的镉所致。汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境中,造成目前地表铅的浓度已有显著提高,致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍,损害了人体健康。
重金属污染在环境中难以降解,能在动物和植物体内积累,通过食物链逐步富集,浓度成千上万甚至上百万倍的增加,最后进入人体造成危害,是危害人类最大的污染物之一。国际上,许多废弃物都因含有重金属元素被列到国家危险废物名录,近些年随着我国工农业生产的快速发展,我国出现了重金属污染频发、常发的状况。2010 年4月至6月,浙江省政协组织成立调研组,通过召集省有关单位负责人座谈,向社会公众征集意见建议,并赴杭州、台州及所辖的路桥、温岭等部分县(市、区)进行实地调研,全面了解食品药品安全情况。调研结果显示,在浙北、浙中、浙东沿海三个区域中,城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。工业“三废”及城市生活污染物排放,引起重金属污染农田。调研组有关负责人表示,这些城郊重金属对土壤的污染,主要是近十多年造成的,主要是人为的污染,这会直接威胁到百姓的生命健康。2011年3月中旬,在浙江台州市路桥区峰江街道,一座建在居民区中央的“台州市速起蓄电池有限公司”(以下简称“速起蓄电池公司”)被曝出其引起的铅污染已致使当地168名村民血铅超标。由于重金属污染事件在我国频繁发生,使得我国开始重视重金属污染的治理。
“中国常见的大白菜、洋葱、韭菜、菠菜这4种叶菜中,在轻度镉污染土壤里种植出来的大白菜、洋葱和韭菜都能将重金属污染控制在标准范围之内,但是菠菜吸收镉的能力要比前面三者大得多。”在“第三届土壤污染与修复会议”上,来自英国的土壤专家GraceNabulo教授说。四年前,Nabulo教授和她的团队,将24种有叶蔬菜分别种植在镉、铅、铜污、锌、镍污染的土壤中,其中包括了我们经常吃的大白菜、洋葱、韭菜、菠菜,以此来探寻叶菜与重金属污染之间的“牵连”关系。而面对土壤中存在的这些重金属污染,参加会议的专家向记者表示,可以寻找一些能“吃”毒的植物来治理土壤。
Nabulo教授说,四年前,研究小组开始在英国和乌干达两地对叶菜中的重金属(镉、铅、铜、锌、镍)含量进行试验,试图找出叶菜和这些污染的“牵连”关系。“对土壤来说,镉污染是最容易被吸收的,因此我们对镉污染格外关注。”Nabulo教授说,经过试验,他们发现这样一个规律:热带蔬菜的镉污染最高,其次是温带蔬菜,最后是寒带蔬菜。而含水分多的蔬菜也比较容易吸收重金属。在中国4种常见蔬菜中,菠菜中的镉含量最高,甚至超过了土壤本身镉含量的2.5倍;大白菜、洋葱和韭菜都能将重金属污染控制在标准范围内。
“如果大家担心叶菜中的重金属污染,”土壤专家说,“除了在购买农产品时要尽量选择无公害的产品外,还要注意多样化‘吃菜’,可以避免单一重金属的过量摄入。”
正是由于植物对重金属污染的选择性,土壤专家找到了修复土壤污染的新武器——“超级植物”。继中科院陈同斌研究员发现超积累植物蜈蚣草(其对砷吸附量高达22630ppm,超过普通的植物上千倍)后,南京土壤所的专家通过溶液培养和土培实验,又发现了遏蓝菜和一种蕨类植物对锌有较强的吸收能力,同时研究出如何提高铅在不结球白菜地上部积累的诱导技术。“将‘超级植物’种植在相应的重金属污染区,如铜锌矿的周边,就可以大大降低土壤中的重金属含量。”专家说,现在中国已经有十多种消除镉的“超级植物”,只要把它们种在轻度污染的土壤里,一年左右就能把镉含量控制在标准范围内。
现阶段我们国家的资源能源短缺,如何高效合理的运用这些资源,是我们面临的重要问题。现代社会工农业发展及其迅速,重金属对土壤的污染越来越严重,如何合理利用有限的土地资源,在原本土地资源匮乏的状态下又增加了一大难题。土壤中重金属含量过高,对动植物的生长会产生极大的影响,而且对人类的身体健康也会产生威胁。如何对重金属污染的土壤防护治理,我们对其进行了研究。
一、重金属引起土壤污染的综合情况
重金属引起的土壤污染说的是在外界重金属的影响下,土壤中大部分原有的成分逐渐消失,而重金属所占的比例不断增加,影响了土壤的正常使用并且给影响了正常的生态平衡。使土壤污染的重金属的种类繁多,对土壤污染比较主要的几个金属是Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Ni等,这类金属的密度都比较大。
重金属对土壤的破坏是从多个方面来衡量的。当然土壤中所含的重金属含量越高那么对土壤的污染就越严重。但是也与土壤中重金属存在形式和重金属在土壤中占有的比例也是分不开的。重金属在土壤中主要的存在形态有三种:水溶态、交换态和残存态。其中水溶态和交换态的生存活性比较强,毒性比较大。而残存态的重金属相对来说活性毒性就小很多了。当重金属在离子交换态的状态下的话,那么它的活动毒性是最强的,易被土壤中的植物吸收。或者与其他物质发生反应产生新的存在状态。
二、重金属对土壤污染的危害分析
(一)植物方面的危害
土壤的重金属污染对植物的危害是非常大的。对其危害主要体现在植物根和叶的变化。被重金属污染的土壤使植物在营养成分的吸收上不能得到保证。植物不能从土壤中吸收营养反而吸收了重金属后,与植物体内的某种物质发生反应产生有害的物质。这样就会导致植物不能正常的生长。也有可能导致植物的一部分发生坏死。如果污染严重植物吸收不到养分,那么就会使植物停止生长直至死亡。
(二)生物方面的危害
土壤对生物方面的影响也很大。它是许多微小生物和动植物生活的家园。土壤中存在着多种微小生物,微生物的多样性使土壤保持一个良好的状态。如果土壤受到重金属污染,土壤中生物所需的影响成分大大减少,在土壤中生存的微生物和小动物们的生命也会受到威胁。这样对土壤的状态也会产生严重的影响。
(三)土壤酶方面的危害
土壤酶是一种生物催化剂,其能够综合反映出土壤的肥力及活性状况。由于土壤的物理、化学性质及生物活性会显著的影响到土壤酶的活性,因此土壤环境一旦遭受污染,就会严重影响到土壤酶的活性。例如重金属元素Hg能够较为敏感的抑制土壤中脲酶,因此一旦土壤中的Hg超标,则土壤中所包含的脲酶也会显著的降低。
(四)人身健康方面的危害
土壤中重金属的超标对生物的影响非常大,对我们人的身体方面的危害那就更不用说了。如果吸收了过多的土壤中的重金属,身体所承担的后果都是难以人们承受的。大量的Cd元素会使人体的器官产生病变,对骨质生长产生极大的影响;吸收过量的Pb元素,会使人体的免疫机制不工作,容易生病:吸收过量的Ni元素可以使人们的鼻子和肺部感到不适,严重的还会导致鼻癌和肺癌。土壤中重金属超标严重的影响着人们的身体健康,对于土壤重金属污染方面我们要高度重视起来。
三、对于土壤重金属污染的防治修复措施分析
(一)物理修复
主要使用的物理修复技术有三种,分别是电动修复、电热修复和土壤淋洗。电动修复对土壤环境要求比较高,就是给土壤通电像电池一样,让土壤中的重金属离子做定向的移动,把含量超出标准的离子进行处理。但是不能大规模的处理。电热修复就是给土壤进行加热,使重金属离子在达到一定温度的情况下从土壤中分离。但是该种修复技术对土壤会产生极大的危害。土壤淋洗修复技术指的是向土壤中加入淋洗液,让重金属在淋洗液的作用下转换成液态的形式,然后对液态的重金属进行回收,对其进行相应的处理。这种方法发现的比较早,技术方面相对于电动修复和电热修复来说比较成熟,运用的比较多。
(二)化学固定修复
化学固定修复的方法就是在被重金属污染严重的土壤中加入一些能与重金属产生反应的一些有机元素,让重金属离子与之产生物理化学反应,改变其原有的活性,使其沉淀、发生氧化等。这样就会降低重金属土壤对动植物和微生物的危害。因为突土壤中超标的重金属元素是不相同的,所以也要根据重金属元素的性质再向土壤中添加物质。虽然这种修复方法在操作上面比较简单,但是对土壤中的重金属元素不能彻底处理。只是改变了其原有的性质,并没有从土壤中清除,所以也有可能再一次的污染土壤。
(三)植物修复
还有一种修复技术是植物修复。在被重金属污染的土壤中种植植物。有一些种类的植物可以把土壤中重金属物质吸收到体内,清除土壤中的重金属元素。这种修复技术运用的比较广泛,因为不用投入太多的成本,只需种植超富集植物就可以了。而且对生态环境还不会造成影响。因为这类植物可以免疫重金属的危害,吸收到体内后可以适应重金属元素的存在。也不会影响该类植物的生长。该类比较常见的植物有香草、芥菜等。而且在不断的研究中也发现了许多植物中都有这个特性,对重金属污染土壤的改善也有了很大的帮助。
四、结语
城市化进程的加快及工业生产等导致土壤中重金属污染现象十分严重,严重制约了土壤的高效利用。由于重金属元素的种类较多,在选用防治措施的时候,一定要因地制宜,结合土壤中重金属污染的具体情况,合理选用治理修复技术,最大程度的降低其危害,同时降低对周边环境的二次污染,确保土壤的肥性,促進农业的快速发展提供良好的土壤基础。
参考文献:
中图分类号:X830.2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(a)-0081-01
对重金属目前缺少严格的定义,一般来说,重金属指的是比重比5大的几种金属,如金、银、铜、铅、汞等都属于重金属。随着工业化的推进,重金属广泛的存在于空气、水、土壤中,在人们经常接触的物质,比如化妆品、食物、化工品当中,也会有大量的重金属存在。环境中的重金属是不能够被分解的,部分微生物会与重金属反应,产生毒性更强的化合物,这些会随着食物链的不断递进,不断向人体传递,由于累积效应的存在,会使人体内的重金属物质积聚,严重危害人体的健康。因此,对重金属污染的研究势在必行,也得到了人们的广泛关注。
1 重金属的污染
重金属的来源主要是由于其在开采、运输、炼制、加工过程中产生的,能源资源如煤炭和石油的开采、炼制和使用中,也会有重金属物质的存在和污染。这些重金属物质进入大气、水、土壤之中,然后随着生物作用,不断富集。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化,使有害性降低或解除。而重金属具有富集性,很难在环境中降解[1]。因此,重金属污染会对人体健康产生极大的危害。
重金属物质包括人类必须的,比如钾、钙、钠、镁,以及人类必须的微量元素如铜、铁、镍、锌、锡、矾等这一类,也包括对人体产生危害的如铅、汞、镉、砷、铬、铍、铊、钡等,还包括在人体内存在但功能现在尚不明确的如锂、硼、铝、钛、锆等。重金属的存在会与人体内的蛋白质、酶进行反应,使其失去活性,也能够在器官内聚集,超过特定浓度后产生中毒现象,对人体产生极大的危害,比如日本的汞污染和镉污染,都是重金属污染的典型事故。对人体和环境产生较严重污染的重金属大致有以下五大类。
(1)铬:这一种重金属的主要来源是劣质化妆品、金属部件的镀铬部分、工业染料、橡胶和陶瓷原料以及皮革制剂等,如果不小心饮用服入,可造成腹部的不适或者腹泻现象;对呼吸道有着严重的刺激作用,引起气管炎、咽炎等;皮肤方面引起湿疹或者皮炎。
(2)镉:这一种重金属的主要来源包括电镀、采矿、冶炼、化学工业、电池、染料等产生排放的废水当中。镉的存在能够取代骨中的钙,使得骨头软化,严重者骨头寸断,日本的骨痛病就是由于镉的存在而产生的;对于胃脏,能够使其功能失调。总的来说,镉是毒性很大的重金属物质[2]。
(3)铅:主要来源是油漆、涂料、蓄电池、五金、电镀、化妆品、餐具、膨化食品、自来水管等。能够经过皮肤、呼吸道、消化道进入人体,造成以贫血症、神经功能失调、肾损伤为主的毒性效应。
(4)汞:汞属于剧毒物质,主要来源包括食盐电解、水生生物、照明用灯、化妆品、贵金属炼制等。汞的存在会对人体的脑部组织造成严重的伤害,也会对肾部造成伤害,有机汞其毒性是比汞更大的,引起全身中毒的现象,日本的水俣病就是汞污染的实例。
(5)砷:砷的化合物有剧毒,三价化合物的毒性更加强烈。汞的途径包括皮肤、呼吸道、消化道,会在人体的肌肉、肝脏、肾部、子宫等部位积聚,与酶结合,使其失去活性和功能,引起砷中毒。对于皮肤部位还会有致癌作用。杀虫剂、化肥、化工、采矿冶金、农药等砷含量较高。
2 检测方法
2.1 光谱法
光谱法是比较传统的重金属物质检测方法,一般包括火焰原子吸收光谱法(AAS)、石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)、分子光谱法、电感耦合等离子原子发射光谱法等。以下对其进行介绍。
(1)火焰原子吸收光谱法(AAS):这种检测方法是根据被测原子对其原子共振辐射的吸收强度进行含量的测定。AAS具有灵敏度高、检出限低、线性宽的特点,而且分析速度快,仪器的操作和使用简单方便,应用较为广泛,能够检测的物质多达70多个。火焰原子吸收法能够达到ppb级,石墨炉原子吸收法能够达到ug/L的级别。但是AAS在实际使用中,不能够同时测定多种元素,需要不断技术升级。
(2)分子光谱法:利用分光光度计进行比色分析。经常使用的测试手段是,利用假如显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区域有吸收的化合物进行检测。生成的化合物一般是螯合物,较为稳定。显色反应的选择性和灵敏想较高。
(3)电感耦合等离子原子发射光谱法:利用等离子体的形成,样品经过雾化系统雾化以后,以气溶胶的形式进入等离子轴向通道,经过蒸发、原子化、电离、激发产生元素的特征谱线,鉴别物质的存在与否以及含量的多少(通过分析特征谱线的强度)。此技术可以测试氩以外的所有已知的物质,检出限度达到0.01~10mg/L。
2.2 色谱法
色谱法也是传统的重金属含量测试方法。其原理是,以液体为流动相,通过高压输液系统把不同极性的溶剂、缓冲液等流入到配置特定相色的色谱柱,各成分经过分离后进入检测器进行检测。该检测方法在实验研究之中使用较多。能够对多元素进行同时检测,但是络合剂的选择是有限的,这点限制了高效液相色谱在重金属检测方面的使用。
2.3 电化学法
电化学法是发展较迅速的一种方法,目前我国已经颁布了化学试剂之中的金属杂质检测的阳极溶出伏安法国家标准。电化学法的检出限较低,测试的灵敏度较高,阳极溶出伏安法将衡电位电解富集与伏安测定相结合,能够连续测定多种金属离子。仪器的使用和操作也较为简单方便,是很好的分析手段,具有良好的发展前景。
2.4 酶分析法
脲酶、脱氢酶、磷酸酶是作为土壤重金属污染水平的常用指标。通过酶与重金属的反应情况,判别出重金属的含量。反应现象包括会有颜色、导电性、吸光率等物理化学性质的变化,然后通过肉眼观察或者PH值检测以及其他手段进行判别。
2.5 生物传感器
生物传感器技术利用重金属和特定的生物识别物质结合,把检测到的信号转变为易于检测的光信号或者电信号,然后分析判断重金属物质。常见的生物传感器有酶生物传感器、DNA生物传感器、细胞生物传感器、微生物传感器等。
2.6 免疫分析法
免疫分析法以免疫学的抗原抗体相互结合为基本原理,利用抗原检测测定未知抗体或者反过来使用。常见的技术包括发光免疫技术、酶联免疫吸附技术、免疫荧光技术、放射免疫技术等。检测模式可以分为多克隆抗体免疫检测以及单克隆免疫检测。该技术专一性强,灵敏度高。分析的关键在于选择合适的化合物和金属离子相互结合。
3 展望
检测方法要注重多种方法的联合使用以及各自的使用范围和优缺点,才能有针对的采取正确的手段进行检测。此外,还需不断探索新的技术手段,以及对之前技术升级改造,丰富其内容,扩大优势。
一、重金属污染概述
重金属污染是指由于人类活动产生的重金属及其化合物累积在环境中,含量超出环境承载力而引起的环境质量恶化,进而威胁人类健康的现象,常见的重金属有汞、镉、铬、铅及砷等生物毒性显著的元素。不同于其他污染,重金属污染具有潜在性,持续性,累积性,不可降解性等特点。这就使得重金属污染一旦发生,很难治理。它广泛存在于大气,土壤,水等自然介质中,与人类生活接触密切,一旦进入人体,便会在人体内部累积,不能通过分泌和排泄等方式将其排出体外。
我国重金属污染形势严峻,一组数据将这种状况展露无遗:国土部数据显示,中国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染,直接经济损失超过200亿元;2009年中国食品安全高层论坛报告上的数据显示,我国1/6的耕地受到重金属污染,重金属污染土壤面积至少有2000万公顷;国家疾控中心曾对1000余名0~6岁儿童铅中毒情况进行免费筛查、监测。结果显示,23.57%的儿童血铅水平超标。
二、我国重金属污染防治法律现状及存在的问题
(一)法律现状
迄今为止,我国已出台的关于重金属污染防治最具针对性的文件是2011年国务院正式批复的《重金属污染综合防治“十二五”规划》(下称《规划》),这是我国第一个十二五专项规划。相关法律法规有《环境保护法》,《大气污染防治法》,《水污染防治法》,《固体废物污染防治法》,《土地管理法》,《化学品管理条例》,《土壤质量环境标准》等。相关的政策性文件有:《关于加强重金属污染防治工作的指导意见》([2009]61号),《重金属污染综合整治实施方案》(2009.8.28),《关于深入开展重金属污染企业专项检查的通知》(环发[2009]112合)《防治规划编制技术指南》(2010.2),《关于加强铅蓄电池及再生铅行业污染防治工作的通知》(2011)等等。
(二)存在问题
1.立法缺失。我国目前还没有重金属污染防治方面的专门立法,重金属污染防治规定只有一些通知,意见等文件,或者笼统适用其他相关法律法规,缺乏适用法律的强制力和执行力。
2.执法不严。在对重金属污染企业的监督和查处中,普遍存在执法力度不够,查处不严,没有严格按照法律,法规要求对企业实现审批,整治或关停。地方政府在对重金属污染企业的管理上,往往为了经济利益,而放松其环境保护标准要求。如沭阳当地政府为了追求经济利益而容忍天能电池公司排出超标的重金属铅。环保部门在对污染企业的查处中,往往有心无力,有些企业往往会绕过本级环保部门而直接获得上级环保部门的审批,而上级部门对其情况不了解,这就导致环保部门权力行使混乱,对企业没有约束力。
3.责任机制欠缺。我国对重金属污染企业的责任规定缺乏。对企业的污染后果经常是在通知或政策性文件中规定,具有运动式执法的特点,对企业的环保责任往往是以行政责任处罚,比如限期整改,罚款金额较低,没有起到对企业的惩戒作用。
我国法律对政府机关和主要领导的环境责任也没有常态规定。在重金属污染事件发生后,当地政府和负责人往往以行政责任的承担息事宁人,没有承担重大决策失误的刑事责任。这就造成地方政府对环境保护不重视,出了问题也尽量隐瞒,隐瞒不了简单以行政责任了结。
三、日本重金属污染防治经验及借鉴
上世纪六七十年代,日本经济快速增长,环境保护让位于工业和矿产开掘,环境污染事件在全国各地都有发现,其中被称为四大公害的环境病症,就有三起和重金属污染有关。中国正在经历和日本上个世纪同样迅速的经济增长期,污染也在同步增长,新世纪以来,和重金属有关的环境事件愈见频繁。中国此时和上世纪经济快速增长时期的日本即为相似。基于此,本文希望对日本的重金属污染防治进行介绍归纳,对我国重金属污染防治法律的完善得出可为借鉴的经验教训。
(一)日本政府为控制公害事件,制定一系列法律法规
1967年,日本政府制定了公害对策基本法,把大气、水源、噪音、震动、地震、恶臭确立为公害,1968年,这一届日本国会随后被记入历史,称为“防公害国会”。1970年,国会又增补了土壤污染这一条。
日本还制定了专门性法律法规和政策,来应对重金属污染。主要有:1970年《农用地土壤污染防治法》,1986年《市街地土壤污染暂定对策方针》,1991年《土壤污染环境标准》,1999年《与重金属有关的土壤污染调查·对策方针》,1999年《关于土壤·地下水污染调查·对策方针》,1999年《二噁英类物质对策特别措施法》,2001年《农药取缔法》,2002年《土壤污染对策法》。
为防治电子废弃物造成的重金属污染,日本出台了一系列法律、法规,包括:1970年《废弃物处理法》,1991年《促进再生资源利用的相关法律》,2000年《推进循环型社会形成基本法》的纲领性法律,2001年4月《家电再生利用法》,推动了电子废弃物处理由“大量废弃型”向“循环型”处理模式转变。
(二)建立公众参与机制
1970年前后,四大公害事件都集中提起了诉讼。经过公害事件的洗礼,当事人取得共识:类似问题要用法律手段解决。而公害事件的诉讼恰好和污染防治法的出台和修订发生在同一个时期,诉讼推动了立法,公害基本法的完善又促进了事件解决,立法和司法互相推动。
在四大公害事件的诉讼过程中,受害者也得到了公众的声援。当时电视、报纸、广播、杂志社都对受害者惨痛经历进行详细报道,激起了受害者之外全国人民的反对公害运动,令执政党和在野党无法不正视。
日本的公害基本法制定也非一帆风顺,也遭遇了来自财团的压力,在全国公害反对运动的推动下,反对意见被削弱,多项公害规则和法规被制定。
从经济发展到注重环境的转折点,不是某个案件的审判结果,而应是全体国民的意识转换。因此,要重视环境保护中的公民参与,有了强大的公众力量,相关法律才能冲破阻力,顺利制定和实施,对污染事件的法律途径解决提供依据。
(三)政府决策依据转变
1971年,日本环境省从各部门中独立。政府的决策依据也发生转变:与经济发展相比,阻断环境污染的可能性无疑更为重要。政府科学决策不意味科学证明,在公害基本法制定过程中,时任厚生省公害科科长说,科学证明和地方政府决策是两回事情。政府如果发现可能引起公害的污染事件,即使不能完全确定,也要及时介入并且制止。
四大公害事件对日本的影响,最重要的在于社会公众的广泛参与和政府的反思。经过四大公害对社会的洗礼,1970年后日本再也没有发生严重的公害事件。先污染后治理的老路,在任何国家都会被证明需要付出巨大的经济代价。而日本环境省官员则总结经验,政府与其后期介入污染事件,不如提前以立法的方式进行引导。由于环境问题的外部性,企业的逐利性,企业污染环境的情况时有发生。发生问题的责任在企业,受害者和企业的个别谈判往往效率都很差,社会成本很高,最终都需要政府介入。政府应该用提前立法的方式进行引导,最终让受害者和企业通过法律方式解决。
我国要充分利用法律对社会行为的引导和规范作用,建立完善的重金属污染防治法律制度,防止和治理重金属污染。
四、我国重金属污染防治法律制度完善
针对我国目前重金属污染防治法律制度的现状,结合重金属污染的特点,对我国重金属污染防治法律制度完善提出以下建议。
(一)完善重金属污染防治相关立法
我国应借鉴日本等发达国家的经验,抓紧制定与重金属污染防治有关的法律法规,实现对重金属污染全方位,多维度,全过程的控制。首先,在已有的法律法规基础上完善对重金属污染防治的规定,在大气污染防治法,水污染防治法等环境介质污染防治法中将重金属污染作为专门一节,增加纳入监控的重金属种类,对重金属污染控制改变以浓度排放为主,转向总量控制。鉴于我国还未制定土壤污染防治法,而土壤,底泥等作为大多数重金属的最终沉积场所,有必要制定土壤污染防治法,对土壤中的重金属污染进行规制。其次,根据重金属污染产生的不同根源,分别制定相应的农药使用条例,矿山开采和保护条例以及企业排放重金属管制条例等。最后,除了对重金属污染从源头控制,还要建立含有重金属元素的产品在生活中的利用,回收体制,实现从生产到利用到回收的一整套流程都有法可依。
(二)树立公众参与原则,建立重金属污染信息公开制度
重金属污染由于其自身的隐蔽性,持久性和累积性,危害结果可能不是即时产生,等到污染已经发生,可能就会造成无法弥补的损失。这就需要树立公众参与原则,建立信息公开制度。
在发生重金属污染时,政府不要一味的遮掩,媒体要充分发挥宣传作用,如实报道事件进展,在得到更多的同时,也会普及大家的环保意识。环境问题不是某个人,某个群体,甚至某个政党能够进行决策的,它是全民性的社会问题,在我国要充分发挥媒体的宣传监督作用,提高公民对环境问题的敏感度,使公民广泛参与到环境决策中。
信息公开内容包括全国各个区域的重金属污染状况和企业重金属废弃物排放情况,新建企业的环境影响评价情况,不符合环境标准的企业整改情况等,当某一区域的环境承载力达到其上限时,就要暂时停止对新设立工厂,企业的审批。重金属污染的信息公布也需要采取一定形式,如通过中国环境质量公报,这是一个官方权威的数据来源。另外,对于各区域具体的年度重金属污染情况,作为政府的政务公开信息,在各地区的环保局网站上进行公布。公开的时候应该同步向公众普及相关知识,除了向其说明重金属污染的危害,还要对其数据标准进行说明,同时介绍针对重金属污染的应对措施及解决方案,避免民众过度恐慌及被人误导。信息公开有助于民众对其生活环境质量的知悉,增加其危机感和环境保护的责任感,可以借助公众的力量实现对重金属排放企业和政府决策的监督。
(三)提高政府科学决策能力,将环保部门意见纳入考量
政府的任务是尽量实现社会利益最大化,防止可能危害社会利益事件的发生。在环境利益的地位已经不低于经济利益的现在,政府决策除了要考虑经济发展,更不要忽视环境保护。这对我国的政绩评价体系改革是一个机遇,对地方行政长官实行环保一票否决制。在立法中,对地方环保工作负有失误的责任人要对其追究责任,视其责任大小对其追究行政责任甚至刑事责任。
在我国,虽然环境保护部也已独立,足见我国政府对环保工作的重视,但是我国传统的重经济发展轻环境保护的政府观念严重影响了环境保护部门工作的开展。例如,在环境法修改草案中,环保部的许多建议不被采纳,这就使得我国环境保护工作大打折扣;在环保部门依法对企业查处时,政府往往会考虑其经济贡献,大打人情牌,环保部门的地位就很尴尬。因此,我们要从立法上确立环保部门职能履行的基础,保障其执法独立性,不受相关政府和领导的干扰,从法律上确保其独立开展环保督查工作的权力。在政府决策中,也要强调将环保部门的意见和建议纳入考量,对其意见如不采纳,应书面说明原因,环保部门对涉及环境保护的政府决策有质询权。
参考文献
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[3]安桂荣,林琳.重金属污染防治法律问题的思考[J].经济与法.2012.2.
中图分类号 X53;X56 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)20-0247-02
蔬菜是人们生活中不可缺少的副食品,为人体提供所必需的多种维生素和矿物质,城镇化速度的加快及工业的迅速发展,使得环境污染问题日益加重,致使蔬菜中重金属和农药残留含量急剧增加,给人类健康造成了严重伤害。重金属积累特点及其对环境的污染是目前蔬菜重金属研究的重点。城市及其郊区是重金属污染的重要区域,了解和掌握土壤和蔬菜重金属的污染现状,对指导当前和以后蔬菜无公害化生产和环境保护等方面具有重要指导意义。
1 杭州市土壤重金属污染现状
谢正苗等[1]调查杭州市4 个蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu的含量,结果发现蔬菜基地土壤中重金属的含量虽然未超过国家土壤重金属环境质量标准,符合无公害蔬菜的发展要求,但已超过其自然背景值。4个调查区中拱墅区土壤中重金属含量大于其他3个区;江干区蔬菜基地土壤—蔬菜中重金属的空间变异很大。老城区近50%的土壤属于Ⅲ类以上,几乎无Ⅰ类土壤,有些特色产品的种植土壤甚至存在一定的环境风险[2]。城市土壤中的磁性物质对重金属有显著的富集作用,杭州市土壤的磁性物质含量分别是0.20%~2.75%(平均值0.75%),磁性物质对重金属的富集系数大小为Fe>Cr>Cu>Mn>Pb>Zn[3]。
郭军玲等[4]研究发现杭州市蒋村土壤已受到Zn 的明显污染,污染等级为轻污染,乔司和下沙土壤重金属为高度累积,七堡和蒋村土壤重金属达到严重累积程度。李 仪等[5]研究发现杭州市区表土Pb、Cd和Hg含量随离城市距离增加而下降,土壤中重金属Pb、Cd和Hg的积累主要与大气沉降有关;同一区块中茶园表土重金属Cu和Zn含量明显高于附近林地土壤,施肥等农业措施对茶园土壤Cu和Zn的积累有较大的影响。
2 杭州市蔬菜重金属污染情况
杭州市野外常见野生蔬菜铅的超标率达87.5%,镉的超标率为12.5%,铜和锌无超标现象[6]。小青菜和小白菜中Pb超标,但Zn、Cu未超标,其富集系数顺序为Zn>Pb>Cu,且小青菜更易受重金属污染,其重金属含量均大于小白菜[1]。
宋明义等研究发现,根茎类蔬菜中Cd、Pb常超标,叶菜类蔬菜中除Cd、Pb常超标外,Hg也常超标,豆类和茄果类情况相对较好,未发现超标现象。其中,半山附近蔬菜中Cd、Zn含量接近国家食品卫生规定的标准限值,蔬菜和水稻中以Pb超标情况较严重;江干区蔬菜基地的蔬菜重金属污染也较为普遍,不同蔬菜品种中均有重金属超标现象[2]。王玉洁等[3]研究发现蔬菜的可食部位和非可食部位Pb含量均出现严重超标现象,样本超标率达100%;但是4种蔬菜可食部位含Cu量和含Zn量均未出现超标现象,部分蔬菜根系含Cu量和含Zn量却出现超标现象。
3 蔬菜重金属的吸收与富集规律
3.1 不同区域的差异性
北方地区蔬菜重金属污染相对南方地区轻,南方地区污染形势最为严峻的为Cd,这可能是由于南方土壤pH值低、有机质含量等决定的重金属存在形态、活性有关。由于土壤中Cd的化学活性最强,全国范围内Cd污染最为严重[7]。
重庆市小白菜中的As质量比在南岸区菜市场中可达0.068 mg/kg,但在渝中区只有0.012 mg/kg,二者相差5.7倍;渝中区菜市场藕中Hg质量比为0.189 1 mg/kg,但在北碚区菜市场中只有0.056 7 mg/kg,二者相差3.34倍[8]。
3.2 不同种类的差异性
基因型差异使得同一种蔬菜对重金属元素的吸收、累积特点各不相同。此外,土壤粘粒含量、有机质含量、pH值等土壤环境条件都会导致蔬菜中重金属含量差异[9]。
重金属污染以镉和铅为主,根茎类和瓜果类较为突出;镉污染最严重,排序为:根茎类、瓜果类、豆类、叶菜类;芋头和葱中镉污染均超标,最大超标倍数分别达到1.9倍和5.1倍[10]。叶菜类蔬菜中锌、铜、铅平均含量均高于瓜豆类蔬菜,只有镉的平均含量低于瓜豆类蔬菜[11]。不同种类和类型的蔬菜对重金属的富集能力不同,Zn:叶菜类>瓜果类>根茎类;As:叶菜类>根茎类>瓜果类;Hg:根茎类>瓜果类>叶菜类[8]。
3.3 同种蔬菜对不同重金属的吸收和富集差异性
蔬菜对Cu、Zn、Pb的相对富集能力基本一致,其富集系数顺序为Pb>Cu>Zn[3]。同一种蔬菜吸收不同重金属的能力不同,富集元素的规律是Cd>Zn、Cu>Pb、Hg、As、Cr。也有发现当Zn、Cd、Cu混施时,Cd的存在促进了大豆叶片中Zn的积累,而Cu的存在则使Zn和Cd的浓度降低[12]。
3.4 不同部位的差异性
重金属在植株体内各部位的分布状况不同。一般在进入器官积累多。菠菜Cd的积累量为叶片、根>茎,而Cd和Cu的积累量依次为叶片>根>茎杆,Pb的积累量则依次为根>茎>叶片;青菜叶片中的Cr、Cd、Pb、Cu等的含量均高于茎[12]。铜和锌含量地下部要比地上部高,蒲公英地上部的铜和镉含量明显高于地下部,地上部分别是地下部的2.80倍和1.92倍;野三七地上部的铅含量也比地下部高,是地下部的1.21倍;水芹地上部的镉含量也高于地下部,是后者的1.53倍[6]。
4 评价方法
对重金属污染评价方法有很多,主要以指数法最多,其中指数法分单项因子污染指数法和综合污染指数法。
某样点蔬菜的污染程度单项污染指数Pi是根据蔬菜中污染物含量与相应评价标准进行计算,其计算式为Pi=Ci/Si。式中,Ci表示污染物实测值;Si表示污染物评价标准。Pi1 为污染。
综合污染指数法主要考察高浓度污染物对环境质量的影响,可以全面反映各污染物对土壤的不同作用。目前,内梅罗综合污染指数法在国内应用较为普遍。
5 参考文献
[1] 谢正苗,李静,徐建明,等.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中Pb、Zn和Cu含量的环境质量评价[J].环境科学,2006,27(4):742-747.
[2] 宋明义,刘军保,周涛发,等.杭州城市土壤重金属的化学形态及环境效应[J].生态环境,2008,17(2):666-670.
[3] 王玉洁,朱维琴,金俊,等.杭州市农田蔬菜中Cu、Zn和Pb污染评价及富集特性研究[J].杭州师范大学学报:自然科学版,2010,9(1):65-70.
[4] 郭军玲,张春梅,卢升高.城市污染土壤中磁性物质对重金属的富集作用[J].土壤通报,2009,40(6):1421-1425.
[5] 李仪,章明奎.杭州西郊茶园土壤重金属的积累特点与来源分析[J].广东微量元素科学,2010,17(2):18-25.
[6] 杨晓秋,丁枫华,孔文杰,等.几种野生蔬菜重金属积累状况的调查研究[J].广东微量元素科学,2005,12(7):12-16.
[7] 刘景红,陈玉成.中国主要城市蔬菜重金属污染格局的初步分析[J].微量元素与健康研究,2004(5):42-44.
[8] 张宇燕,陈宏.重庆市市售蔬菜中锌、砷、汞的污染现状评价[J].三峡环境与生态,2012(1):47-51.
[9] 郑小林,唐纯良,许瑞明,等.湛江市郊区蔬菜的重金属含量检测与评价[J].农业环境与发展,2004(2):34.