梅州城區(qū)土壤重金屬調(diào)查及修復(fù)

梅州城區(qū)土壤重金屬調(diào)查及修復(fù)【摘要】：土壤重金屬污染問題日益受到人們的關(guān)注，從土壤重金屬污染的內(nèi)涵及特點(diǎn)出發(fā)，闡述了土壤重金屬污染對(duì)植物、土壤動(dòng)物、土壤酶以及通過食物鏈對(duì)人類的危害。在此基礎(chǔ)上”對(duì)土壤重金屬污染的修復(fù)措施進(jìn)行了概述”主要包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)及微生物修復(fù)等?？梢灶A(yù)料”土壤重金屬污染修復(fù)將向著植物修復(fù)和微生物修復(fù)的方向發(fā)展'并且多種修復(fù)方法的綜合使用將受到越來越多的重視。【關(guān)鍵詞】：土壤；重金屬污染；修復(fù)近年來隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土壤中重金屬含量不斷增加，土壤重金屬污染已成為普遍的環(huán)境問題，越來越受到人們的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)#我國遭受不同程度重金屬污染的耕地面積已接近210平方公里，約占耕地總面積的1/5,每年因重金屬污染導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)超,10人7噸，被重金屬污染的糧食多達(dá)合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元。更為嚴(yán)重的是土壤重金屬污染具有長期性、滯后性等特點(diǎn)，可以通過多種途徑進(jìn)入食物鏈累積放大，嚴(yán)重影響人類健康，威脅人類的生命安全。目前對(duì)土壤重金屬污染研究已取得了一定的進(jìn)展，但多數(shù)研究是從某一方面進(jìn)行分析，尤其是修復(fù)措施的研究不具有系統(tǒng)性和全面性。鑒此，從土壤重金屬的危害出發(fā)對(duì)不同的修復(fù)方法進(jìn)行對(duì)比分析對(duì)于土壤重金屬污染研究具有重要意義。梅州市于1988年設(shè)市，位于廣東省東北部，東部與福建省交界，南部與廣東省潮州市、揭陽市、汕尾市毗鄰，西部與廣東省河源市接壤，北部與江西省相連。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，梅州的經(jīng)濟(jì)雖然得到了一定的提升，但同時(shí)也帶來了許多環(huán)境方面的問題，其中土壤重金屬污染就是其中一個(gè)重要的方面。城市土壤重金屬污染研究現(xiàn)狀1.1城市土壤重金屬的主要來源1.1.1工業(yè)污染：工業(yè)活動(dòng)所排放的重金屬一方面賦存在煙塵上，以氣溶膠的形式進(jìn)入大氣，經(jīng)過干濕沉降進(jìn)入土壤;另一方面,工業(yè)活動(dòng)所產(chǎn)生的廢渣是重金屬的重要載體，尤其是一些金屬冶煉廠，廢渣中的重金屬含量極高［6］，無處理堆放或直接混入土壤，對(duì)土壤環(huán)境造成潛在危害。因此，在城市土壤中,工礦業(yè)周圍土壤重金屬污染一般較為顯著。此外隨著城市化發(fā)展和舊城區(qū)改造，大量的污染企業(yè)搬出城區(qū)，原有的土地使用性質(zhì)發(fā)生改變。城市中已搬遷的污染企業(yè)用地成為城市土壤重金屬污染的突出問題，如一些冶金行業(yè)、電鍍行業(yè)及大型企業(yè)中的電鍍工藝等，可以造成較為嚴(yán)重的土壤重金屬污染［7］02004年6月，國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)出通知，要求切實(shí)做好企業(yè)搬遷過程中的環(huán)境污染防治工作，其中重金屬的污染治理成為搬遷企業(yè)用地土壤環(huán)境治理的重要組成部分。1.1.2交通污染：汽車輪胎及排放的廢氣中含有Pb.Zn.Cu等多種重金屬元素,進(jìn)入周圍的土壤環(huán)境，容易造成土壤重金屬污染。劉廷良等［8］研究發(fā)現(xiàn)，汽車輪胎添加劑中的Zn是城市土壤中Zn的重要來源。隨著城市化發(fā)展,交通工具的數(shù)量急劇增加，向周圍環(huán)境中釋放的污染物也逐年增多，造成城市土壤中的重金屬不斷累積。1.1.3城市堆放的廢棄物：城市是人口的主要聚集區(qū)，同時(shí)也集中了大量的工礦企業(yè)，其產(chǎn)生的大量廢棄物經(jīng)常未經(jīng)處理隨意堆放，其中的重金屬元素向四周環(huán)境擴(kuò)散,對(duì)城市土壤環(huán)境造成了污染。同時(shí)，這些堆放的廢棄物在雨水的淋洗下會(huì)向土壤釋放其有效態(tài)部分,使得重金屬元素的遷移能力增強(qiáng)，增加了對(duì)地下水的危害［9］。因此，城市垃圾堆放場(chǎng)和填埋場(chǎng)成了重金屬污染的潛在來源。有學(xué)者曾對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的有害成分監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在著數(shù)十種重金屬元素，并屬于毒性較大的優(yōu)先污染物，其中Cr和Zn的質(zhì)量濃度都超過了100〃g/L［10］。不同種類廢棄物產(chǎn)生的重金屬污染程度也不相同，一般來說，工業(yè)廢棄物重金屬含量較高，對(duì)環(huán)境的危害也更大［11］。2土壤重金屬污染危害1對(duì)農(nóng)作物的危害：污染土壤中的重金屬通過作物根部的吸收進(jìn)入作物體內(nèi)，蓄積到一定程度后會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生毒害。灌溉水中含.25mg/L的Hg時(shí),水稻就可發(fā)生明顯的抑制生長的作用，表現(xiàn)為生長矮小，分孽減少，根系發(fā)育生長不良，葉片失綠，穗小粒空，產(chǎn)量降低，籽粒含Hg超出食用標(biāo)準(zhǔn)(鑒.02m妙，以Hg計(jì))。含Cd廢水進(jìn)人土壤后,逐漸在土壤中累積，在低濃度時(shí)植物抑制生長的作用，表現(xiàn)為生長矮小，分孽減少,根系發(fā)育生長不良，葉片失綠，穗小?？?，產(chǎn)量降低。當(dāng)土壤中含Cd達(dá)到一定濃度時(shí)，許多作物就會(huì)受害。在對(duì)Cd污染條件下小白菜和菜豆幼苗生長的研究發(fā)現(xiàn)，30協(xié)mo比的Cd使小白菜和菜豆的生長受到抑制，表現(xiàn)為株高、主根長度下降、葉面積銳減等，其原因可能在于Cd對(duì)作物光合作用與蛋白質(zhì)合成的干擾以及膜系統(tǒng)損傷造成的代謝紊亂等困。2對(duì)土壤微生物和土壤酶的影響：重金屬對(duì)土壤微生物有著明顯影響。Hnai等發(fā)現(xiàn)，重金屬的增加會(huì)影響微生物種類并導(dǎo)致微生物量下降。研究表明,重金屬污染能明顯影響土壤微生物群落,降低土壤微生物量和活性細(xì)菌數(shù)量。受Hg,Cd,Pb,Cr等重金屬污染的土壤細(xì)菌總數(shù)明顯降低，當(dāng)土壤中Hg為.07m妙g,Cd為3m妙g,Pb為100mkg/g,Cr為50m留kg時(shí)細(xì)菌總數(shù)開始下降。As對(duì)土壤微生物也有一定毒性，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)(10—40mkg/g)，當(dāng)土壤中AS濃度為10m留kg時(shí)，細(xì)菌數(shù)已明顯下降，并隨土壤AS濃度的增加而遞減。不同形態(tài)的AS化合物對(duì)細(xì)菌的影響效應(yīng)亦具有一定差異。重金屬對(duì)土壤酶的活性也有著明顯抑制作用。有研究表明,Hg對(duì)脈酶的抑制作用最為敏感，當(dāng)加人土壤中的Hg量為30m留kg時(shí)，脈酶活性降至原來活性值的29%—47%,轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶和過氧化氫酶分別降至50%—67%,80%和77%—92%。Pb對(duì)土壤脈酶和轉(zhuǎn)化酶也有較強(qiáng)的抑制作用，即使加人Pb量較小，脈酶及轉(zhuǎn)酶活性仍有較明顯的降低。長期大量施用含Pb的污灌，有可能使土壤中氮的轉(zhuǎn)化受到較為嚴(yán)重的影響。3對(duì)人體的危害：重金屬對(duì)土壤污染后,人們通過食物鏈不斷攝取有害物質(zhì)，這些物質(zhì)在體內(nèi)累積達(dá)到一定劑量后產(chǎn)生毒害癥狀。重金屬及其化合物在身體各部位的累積是不同的,決定于本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)和親合力,大腦對(duì)Cd,Br,Pb,AI積累較多;胃對(duì)AS,Cd,Pb,Se,51積累較多;肺對(duì)Sn,Se,Cr,Pb積累較多;骨骼對(duì)Cd,Pb積累較多等。以Pb為例，當(dāng)Pb中毒時(shí)對(duì)全身各系統(tǒng)和器官均產(chǎn)生危害，尤其是神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)。Pb中毒時(shí)，出現(xiàn)高級(jí)神經(jīng)機(jī)能障礙。嚴(yán)重中毒時(shí)，引起血管管壁抗力減低，發(fā)生動(dòng)脈內(nèi)膜炎、血管痙攣和小動(dòng)脈硬化。Pb中毒還發(fā)生絞痛,還可造成死胎、早產(chǎn)以及嬰兒精神呆滯等病癥。二.土壤重金屬污染的治理措施：減小污染的最佳方式是盡量切斷污染源或控制污染物的排放量，利用科學(xué)技術(shù)對(duì)工業(yè)三廢進(jìn)行凈化后再排入環(huán)境。提高農(nóng)藥化肥的質(zhì)量，提倡公共交通，以開發(fā)電車代替燃油汽車等等。一旦土壤遭到污染，應(yīng)采取一系列措施加以治理但由于地域條件及自然條件的限制通常改善起來相當(dāng)困難耗時(shí)耗力效果不顯著現(xiàn)今條件下通常用物理、化學(xué)、生物的方法加以治理。物理方法：由于土壤重金屬一般存在于表層，且移動(dòng)性較小，可采用客土法。對(duì)于地域面積小的地方，可把已受污染的土壤表層除去，換上適合作物生長的活化土壤。對(duì)于污染較輕且面積稍大的規(guī)則地域還可采取深耕的方法，把底與上的土更新，根據(jù)農(nóng)業(yè)用土的特點(diǎn)，使它的污染對(duì)農(nóng)作物的影響減少到最小。對(duì)于不規(guī)則土域也可采用電動(dòng)法，在土壤中通一直流電，在電解”電遷移”擴(kuò)散”電滲”電泳的作用下，重金屬會(huì)在電場(chǎng)中作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，向電極附近富集，在土壤中移向一集中區(qū)域，然后再對(duì)這一重金屬較多的土壤采取客土的方法加以處理。以上幾種物理方法治理污染土壤!易造成二次污染，且受自然條件的限制較大，并且易導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)的破壞，使土壤的生產(chǎn)能力下降，減少農(nóng)作物的產(chǎn)量，使經(jīng)濟(jì)效益降低。1975年，日本修復(fù)被鎘污染的土壤，使用了置換土壤，把鎘土埋到25厘米深的地下。但是，40年過去了，受害者仍然生活在不安中，日本社會(huì)也為此付出了巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，而土地污染的陰影仍未消除?？傮w來說這種方法修復(fù)土壤不是很徹底?；瘜W(xué)方法：化學(xué)治理主要有沉淀法，有機(jī)質(zhì)法”吸附法等。這些措施治效果比較理想而且費(fèi)用不大，但其穩(wěn)定性不強(qiáng)，存在重金屬再度活化的問題。根據(jù)土壤中重金屬的特點(diǎn)，它易與一些配位化合物反應(yīng)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，易與一些酸根離子反應(yīng)形成沉淀。在已經(jīng)被污染的土壤中加入一些絡(luò)合物或酸根離子，使土壤的PH值環(huán)境發(fā)生改變，以便使土壤中的重金屬穩(wěn)定地存在下來，再進(jìn)行清水淋洗。此種方法不適合大面積的污染地塊。另外，還可以采用施肥控制的方法，根據(jù)污染土壤的主要重金屬元素種類及土壤的肥效性，增施相應(yīng)肥料或有機(jī)肥。有機(jī)肥可以改變土壤的理化性質(zhì)，改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，達(dá)到治污與增肥雙效性。生物方法：生物治理主要有動(dòng)物治理、微生物治理、植物治理等方法。這些方法實(shí)施簡便、投資較少，但治理過程較長。土壤污染的治理采用物理及化學(xué)的方法一般治理的工程量大，經(jīng)濟(jì)效益低，近些年來，利用生物的方法治理重金屬污染已經(jīng)越來越得到人們的廣泛采用。生物方法就是在已經(jīng)污染的土壤上種植特殊的植物或培養(yǎng)一些特殊的微生物，利用它們來除去土壤中的重金屬。用這種方法在去污生物的選擇上應(yīng)根據(jù)實(shí)際污染的情況而定，種植不同的作物，使它能夠吸收或者轉(zhuǎn)化這些重金屬的含量。由于食物鏈的作用，這些品種選取時(shí)應(yīng)盡量避開食用類，以免危害人體健康。我國在生物防治方面取得了巨大的進(jìn)展，比如利用螟蚣草治理土壤砷污染，螟蚣草對(duì)土壤重金屬砷的吸收能力相當(dāng)于普通植物的20萬倍，而且蕨類植物螟蚣草生物量超大，在收割焚燒其地面部分后，殘存的重金屬含量已非常低。一般植物土壤中砷含量達(dá)到50個(gè)pmm還能活，在植物體內(nèi)，由于植物通常不吸收這種有毒物質(zhì)，更不愿向其地上部分轉(zhuǎn)移，但螟蚣草中的砷含量竟可以達(dá)到1?2%，而且多集中于地上部分，一年可以收割三次之多。利用水稻修復(fù)鎘中毒農(nóng)田，從治理效果看，邊生產(chǎn)邊修復(fù)這種方式相對(duì)成熟。但是目前來說，生產(chǎn)的水稻富含鎘，不能食用，所以不能大規(guī)模推廣。另外，專門針對(duì)鎘污染的另一種篩選植物東南景天，在國內(nèi)已有上百畝實(shí)驗(yàn)基地。另外使用微生物可以降解汞污染。一些微生物菌群可以使甲基汞降解還原，降低其毒性。例如銅，綠色假單胞菌，變形桿菌可使汞離子轉(zhuǎn)化成元素汞，經(jīng)10小時(shí)后揮發(fā)的汞可達(dá)75%。在微生物累積重金屬方面，細(xì)胞內(nèi)金屬硫蛋白同Hg、Zn、Cd、Cu、Ag等重金屬有強(qiáng)烈的親合性，結(jié)果使重金屬富集并抑制其毒性。從裂殖酵母菌，某些藻類和植物中分離到一些多肽，稱之為植物麥合素，能結(jié)合Cd、Cu、Zn、Hg、Pb等重金屬。【參考文獻(xiàn)】土壤重金屬污染及植物修復(fù)技術(shù)綜述白潔、孫學(xué)凱2王道涵'遼