重金属对水体的污染

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重金属对水体的污染范文第1篇

1指示生物的含义及其优点

指示生物又叫生物指示物(BiologicalIndicator，Bioindicator)，是指在一定地区范围内，能通过特性、数量、种类或群落等变化，指示环境或某一环境因子特征的生物［1］。使用生物体来对环境状况进行监测的历史由来已久。早在古希腊时期，亚里士多德就把淡水鱼放到盐水中，观察其行为。在工业革命时期，金丝雀被放到地下煤矿中，工人通过观察金丝雀的特殊反应，及时离开煤矿避险;20世纪初期，欧美生物学家为了应对河流湖泊污染，开始研究利用水生生物监测水环境污染。中国开展指示生物监测河流污染研究是从20世纪80年代开始的，到目前还没有完善的监测指标体系，尚需进一步发展研究。使用指示生物监测方法，监测水体重金属污染状况，有着传统理化监测不可比拟的优点，主要表现在［2］:(1)反映生物学效应。常规分析技术只说明污染程度偏离正常值，常常忽视生物个体以及种群对外源性污染物的效应;(2)灵敏性。重金属在一般水体中，浓度很低，Cu、As、Cd、Hg在水体中的浓度通常在1×10－2～10μg/L之间，甚至在检测限以下。生物监测利用生物对重金属的灵敏性、富集、放大作用，准确快速监测出水体中重金属的污染状况;(3)长期性。指示生物可以持续监测水体，可以反映出剂量小，长期作用的慢性毒性效应;(4)综合性。重金属在生物体内可以表现为协同效应或拮抗效应等复合污染效应，指示生物可以反映出重金属对其的综合效应;(5)范围广。(6)成本低。

2指示生物的分类

生物监测是使用活着的生物获得定量的环境变化信息，而这些环境变化往往来自于人为活动。指示生物是生物监测的重要组成部分，根据物种不同，指示生物可以分为动物、植物、微生物。根据不同的环境介质，指示生物又可分为土壤、大气、水体生物。根据生态学层次不同，可以分为个体以及系统水平上的指示生物;种群、群落、生态系统水平上的指示生物［3］。由于重金属在不同的生态学层次中有不同的表达特征，掌握这些特征，对准确监测重金属污染有重要作用。

2．1个体、系统水平上的指示生物研究

2．1．1水生植物监测重金属研究水生植物是指能正常生长在水中的植物。按照水生植物的形态结构和生活习性，水生植物可以分为三类:水生维管植物、水生藓类、高等藻类。底栖植物长期暴露在水环境中，能直接吸收水体和沉积物中的污染物，而积累的重金属元素在其体内不表现出生物响应［4］。然而，环境重金属的压力会导致部分水生植物出现生理变化和生理功能减弱［5］，对指示生物的监测，就是监测其生理变化和生理功能改变，以反映水体重金属的污染状况。水生维管植物通过发达的根系和叶子吸收水体中重金属，结合其定栖的习性，使其适用于监测水环境状况的变化［6］。Fawzy等［7］研究6种水生维管植物富集重金属能力，发现维管植物提供一种具有成本效益的方式来监测水体重金属污染。Magdalena等研究波兰南部沿海地区多种水生植物对汞的累积性时，发现开花维管植物体内汞浓度随着河流中汞浓度上升而增加。苔藓植物自1971年Goodman等人发明藓袋法监测重金属开始，藓袋法在世界范围得到了广泛应用。有研究表明，藓袋法对于河流重金属的慢性污染有良好的监测效果。藻类植物种类繁多，主要有硅藻、绿藻、蓝藻等。藻类吸收重金属后，将影响藻类蛋白质合成以及酶活性，引起藻类生长代谢与生理功能紊乱、抑制光合作用、减少细胞色素、导致细胞畸变、组织坏死、甚至使机体死亡。同种重金属由于价态、化合态和结合态的不同，藻类吸收后引起的毒性也不同，藻类监测重金属就是利用这种特异性。LalitK等利用硅藻监测恒河重金属Cu和Zn，发现细胞膜发生畸变，表明硅藻细胞膜形态异常可以用来监测水体重金属污染。Chakraborty使用海底藻类监测海洋重金属污染，发现绿藻和褐藻能高度富集重金属，可以作为潜在生物指示物用于指示重金属污染。

2．1．2水生动物监测重金属研究水生动物是生态系统重要组成部分，最常见的是鱼类，此外还有腔肠动物，如海葵、海蜇、珊瑚虫;软体动物，如乌贼、章鱼;甲壳动物，如虾、蟹;其他动物，如海豚、鲸(哺乳动物)、龟(爬行动物)等其他生物。水生动物往往能够积累某些重金属，对重金属毒性作出相应的行为反应或表现出某种遗传特征，因此，这一类水生动物能成为监测重金属污染的生物指示物。在突发性重金属污染胁迫下，水生动物常常能作出生物学行为反应。水生动物行为反应能直观、快速地反映水质变化，常见的指标有呼吸、生长、心率、求偶行为和游动行为等。Gendusa发现黑鳟暴露在Cr6+环境中时，快速的胸鳍运动能作为外部生物标识监测Cr。Svecevicius等研究虹鳟鱼在Cr6+胁迫下的行为变化，发现虹鳟鱼的游动行为随着Cr6+浓度增加而增加。黄东龙对斑马鱼行为反应进行研究发现在Zn2+和Cr6+的突发性胁迫下，其行为反应快速而且敏感，表明斑马鱼的行为变化能对突发性重金属污染进行监测，提供早期预警。

2．2种群、群落、生态系统水平上指示生物研究重金属对生物的有害性研究往往侧重个体或细胞水平，然而不同水平上的生物有害效应具有非线性的层次性，即高一级的生物水平上的效应可能具有不能从次一级水平上得到的预测的新特征。如生物标志物的研究集中在细胞水平上，通常不能直接扩展到个体甚至种群水平上，因为细胞水平的毒性效应可能被组织的补偿机制所掩盖。同样，个体的重金属浓度、行为特征等参数并不能直接推移到种群水平上，要监测水体重金属的生物效应，更需要关注种群、群落甚至生态系统上的生物监测研究。生物在重金属胁迫作用下，群落内不同生物具有不同的响应，尤其是长时间低剂量暴露的情况下，群落种数发生变化，同时群落结构也发生变化，敏感种减少，耐受性种成为优势种。常用的利用微生物群落监测水体重金属的方法是国标PFU法(GB/T12990－91)。PFU(polyure-thanefoamunit，聚氨酯泡沫塑料块)法就是将PFU浸没在水中，利用PFU的小孔径(约150μm)，采集微型生物群落，并评价水质。研究表明，高浓度重金属影响底栖生物和浮游生物的多样性。

3对指示生物进行环境风险评价的应用研究

通过指示生物监测获得的环境状况，往往是生物体内重金属浓度的数值，还需要使用适合的评价方法反映当前环境的污染程度，以及后期可能带来的环境风险，提出合理的控制对策。当前水体重金属评价往往局限于对当前浓度的评价达标与否，忽视了长期低剂量暴露下造成的生态风险和对人体的健康风险。对指示生物的风险评价有利于量化这一不确定性的风险。风险评价可分为生态风险评价与健康风险评价。生态风险评价是一个预测环境污染物对生态系统或其中某些部分产生有害影响可能性的过程。环境健康风险评价是以风险度作为评价指标，把人体健康和环境污染相联系，通过定量描述在污染环境中人暴露所受危害的风险。

3．1指示生物在生态风险评价中的应用目前，这些水生生物重金属评价方法均能反映区域水质生态风险水平，实际应用中，为了更全面评估各种风险水平，常常同时使用多种评价方法。其次，还有基于种群、群落的生物评价方法，如对于水体物种种群丰度、敏感种的生态风险评价，常采用生物评价指数。生物评价指数有很多，如基于敏感种和耐污种的出现与否构建的指数BMWP(Bi-ologicalMonitoringWorkingParty)、基于物种的耐污值及其在群落中的重要性构建的FBI(FamilyBioticIndex)指数、基于物种丰度和耐污值构建的BI(Biot-icIndex)指数等。这些评价指数对各种环境问题的灵敏性不一，有研究发现，FBI指数可以有效指示酸污染与氨氮污染，BI指数可以评估流域土地利用和重金属污染对河流生态的影响。

3．2指示生物在健康风险评价中的应用健康风险评价将人体健康和环境污染联系在一起，定量估算有害物质对人体健康的危害程度，并提出减小环境健康风险的对策。指示生物能用于评估重金属对人体健康风险水平，为食用水生生物、消费水产品人群提出早期预警以及安全指导。健康风险评价的程序分为:危害鉴定、剂量反应评估、接触评估、风险评定等四个阶段。目前，健康风险评价方法已被法国、荷兰、日本、中国等许多国家和一些国际组织如经济发展与合作组织(OECD)、欧洲经济共同体(EEC)等所采用。计算生物体内重金属的潜在非致癌风险值，通常使用目标风险系数(THQ)，而致癌风险的计算，则使用致癌系数(CR)表示。在重金属防治对策制定的过程中，必须考虑重金属对人体的危害程度，指示生物的环境健康风险评价能科学地评估其风险值，从而指导决策的制定。

4结语

重金属对水体的污染范文第2篇

关键词 蒙自市 尼罗罗非鱼 重金属

当然，随着我国经济的发展，人们的生活水平不断得到改善，食品安全问题已越来越受到国家的重视。近年来，重金属成为渔业环境污染的公害之一，水体环境一旦受到严重的重金属污染，生物的食用卫生质量就会受到影响。浓度严重超标的一些重金属离子对鱼类有毒害作用，对鱼类正常的生理活动产生一定的影响，甚至引起鱼类中毒而死亡。

目前，国内外水产科研者对水生生态系统中的重金属污染物进行了广泛深入的研究，例如1999年吴贤汉等在几种重金属对青岛文昌鱼毒性及生长的影响中指出：海水重金属离子（锌、铜、铬）含量超过一定浓度便会引起文昌鱼中毒，使其身体渐成弯曲状而死亡；2001年贾秀英研究了铜、铅、汞、锌4种重金属对泥鳅幼鱼呼吸强度和镉对泥鳅幼鱼的急性和亚急性毒性的影响；董绪燕等在2006年对武汉淡水鱼中重金属含量研究中表明野芷湖和东湖湖水中铜和镉含量分别为10.0ug/L和5.4ug/L，超过了国家规定的淡水养殖水域的水质标准； 2009年周彦锋等在重金属锌胁迫下鲫鱼不同组织中金属硫蛋白的动态变化中，以鲫鱼为试验材料，研究了在一定环境条件下重金属锌（Zn）的胁迫对鲫鱼不同组织中金属硫蛋白（MT）含量的影响等。

本实验主要采用微波消解法对蒙自市农贸市场尼罗罗非鱼各组织器官进行预处理，采用火焰原子吸收分光光度计对重金属含量进行测定，初步评价蒙自市区农贸市场尼罗罗非鱼的食用安全性，为以后的研究提供参考。

一、材料与方法

（一）实验材料，试剂及仪器

本次实验所用尼罗罗非鱼购买于蒙自市区农贸市场（即文萃市场、九龙市场和县农贸市场），每个市场购买规格一致的尼罗罗非鱼3-6尾，。

实验所用浓硝酸为优级纯；H2O2为优级纯；蒸馏水；超纯水。BSA224S型电子天平；MD6C-4H型微波消解仪；PAS-990型原子吸收分光光度计；镊子，手术剪，手术刀，解剖盘，移液管（2ml、10ml），50ml容量瓶，50ml、100ml三角瓶等。

（二）实验方法

1.取样

将实验鱼用手术刀解剖，然后用手术剪刀、镊子分别取肌肉（肌肉取其两侧）、鳃、肝、皮、鳃盖骨，将其放入5ml EP管中，并标记，最后放入冰箱中冷藏保存备用。

2. 消解前准备

（1）用水清洗所用容器（移液管、容量瓶、消解罐）；（2）用蒸馏水清洗（3）配制1% HNO3溶液浸泡所需容器24 h；（4）用超纯水清洗。

3.样品预处理及测定

采用微波消解法对样品进行预处理，消解后的透明溶液转移至50.0 mL容量瓶中用超纯水定容，摇匀后放入冰箱冷藏保存待测，同时做试剂空白实验。采用原子吸收分光光度计测定鱼体各组织器官中重金属Cu、Zn含量。

4. 数据统计分析

本实验采用SPSS 13.0分析各器官组织的重金属平均含量及标准差并分析各市场和各器官组织之间的差异性。

二、结果与分析

（一）鱼类重金属含量国家评价标准

本文所采用的国家标准是文献中国与欧盟水产品污染物与兽药残留限量指标研究报告。

（二）同一市场尼罗罗非鱼各组织器官重金属含量测定结果

1. 文萃市场鱼样测定结果

由表1可知：文萃市场尼罗罗非鱼中各组织器官重金属平均含量与国家评价标准相比较，Zn、Cu含量均在国家标准内（鳃盖骨除外）；同一组织器官中不同重金属含量各不相同，在鳃盖骨中两种重金属含量均较高，在肌肉中两种重金属含量相对较低，在皮和肝中Zn含量相对较高。

2.九龙市场鱼样测定结果

由表2可以看出：九龙市场尼罗罗非鱼中各组织器官重金属平均含量与附录表1国家评价标准相比较，Zn、Cu含量均在国家标准内（鳃盖骨除外）；同一组织器官中不同重金属含量各不相同，在鳃盖骨中两种重金属含量均较高，在肌肉中两种重金属含量相对较低，在皮和肝中Zn含量相对较高。

3.县农贸市场鱼样测定结果

据表3可知：县农贸市场尼罗罗非鱼中各组织器官重金属平均含量与国家评价标准相比，Zn、Cu含量均在国家标准内（鳃盖骨除外）；同一市场尼罗罗非鱼不同重金属在不同组织器官中的含量具有差异性，两种重金属在鳃盖骨中含量最高，且超过国家标准，肌肉中两种重金属含量相对较低，在皮中Zn含量相对较高。

（三）差异性分析

同一市场尼罗罗非鱼肌肉、皮、鳃盖骨三种组织中重金属含量存在显著差异性（P

三个市场尼罗罗非鱼肌肉、皮、鳃盖骨三种组织中相同重金属含量差异性（P

三、讨论

（一）同一市场尼罗罗非鱼不同组织器官的重金属平均含量的比较

三个农贸市场尼罗罗非鱼中各组织器官重金属平均含量与表2国家评价标准相比，Zn、Cu含量均在国家标准内（鳃盖骨除外）；两种重金属在鳃盖骨中含量最高，且超过国家标准；其余组织重金属含量相对较低；同一市场尼罗罗非鱼不同重金属在不同器官部位中的含量具有差异性。由于尼罗罗非鱼来源不同，不同地方水域环境不同或者生物体本身的不同特性，对金属元素的积累情况也有所不同，因此存在差异性。

（二）三个市场中相同组织器官的重金属平均含量比较

同一类组织器官中重金属的含量存在差异性：在肌肉和皮中重金属含量高低趋势呈：Zn>Cu；鳃盖骨中含量高低趋势：Cu>Zn。本实验仅是对蒙自市区农贸市场尼罗罗非鱼体内重金属含量进行初步研究，为以后进一步研究鱼类体内重金属含量提供参考。

参考文献：

[1] 陈道海，宋绍珠.3种经济螺体内4种重金属元素含量及评价[J].台湾海峡，2009，28（1）：66-67.

[2] ，周文斌，肖化云，等.鄱阳湖区水产养殖水体重金属污染研究[J].安徽农业科学，2010，38（7）： 3697- 3700.

[3] 刘晓燕，王化敏.铜、锌在鲫鱼幼鱼组织中的积累与分布[J].知识与经验，2009，45（2）：234-235.

[4] 吴贤汉，江新霁，张宝录，等.几种重金属对青岛文昌鱼毒性及生长的影响[J].海洋与湖沼，1999，30（6）：604-608.

[5] 贾秀英.四种重金属对泥鳅呼吸强度的影响[J].浙江大学学报（农业与生命科学版），2001，27（5）：225 -226.

[6] 贾秀英.镉对泥鳅幼鱼的急性和亚急性毒性研究[J].环境污染与防治，2001，23（5） ：227 -228.

[7] 董绪燕，孙智达，戚向阳，等.武汉淡水鱼中重金属含量分析及安全性初步研究[J].卫生研究，2006，35（6）：719-720.

重金属对水体的污染范文第3篇

摘要：本文综述了蔬菜重金属的污染现状、重金属污染的危害、 蔬菜对重金属的富集规律，分析了蔬菜和土壤中重金属含量之间的关系，最后根据菜对重金属的吸收和积累能力的差异提出了对土地的合理利用。

关键词：蔬菜富集重金属污染

导言

蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物,可提供人体所必需的多种维生素和矿物质,也是十分重要的经济作物，随着现代工业的发展，环境污染加剧，含重金属的农药、除草剂、化肥的不合理使用，含重金属废水的污灌等农业措施，重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出。土壤、水体一旦被重金属污染，不仅对植物生长和发育产生直接影响，而且重金属在植物根、茎、叶及籽粒中的大量积累会通过食物链进人人体，危及人类健康。因此，全面、系统的了解蔬菜重金属的污染现状以及不同种类蔬菜对重金属吸收的的差异，合理进行蔬菜的生产布局，掌握降低和控制蔬菜重金属污染的对策，不仅对蔬菜生产的持续发展具有积极的指导意义，而且对保障食品安全具有广泛的现实意义，还能指导人们科学的合理地食用蔬菜。

1、蔬菜重金属污染现状

据估测，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm3，约占耕地总面积的1／51，每年因土壤污染而减产粮食1000万吨，另外还有1200万吨粮食，其污染物超标，两者的直接经济损失达200多亿元。

我国的各大中城市如北京、上海、杭州、天津、等都曾较为系统地对郊区菜园土壤、蔬菜中重金属污染状况做过调查，基本摸清了蔬菜重金属的污染现状。

北京市污水灌溉影响的耕地面积为80万公顷，占北京市耕地面积的23％，其中有70％~80％受到轻度污染，5％~10%受到中度污染；20世纪90年代对上海市蔬菜的研究结果表明，上海市蔬菜受到重金属的污染，尤以镉和铅污染为甚，超标率分别为13.29％和12.0％。在天津市郊检测的大白菜、荠菜、水萝卜、小白菜4种蔬菜36个样品中，重金属的检出率为100％，镉超标40％。2002年魏秀国等调查了广州市蔬菜地的重金属污染情况，结果表明，蔬菜的铅污染比较普遍，但就污染程度而言，镉污染最为严重，其次为砷、汞。总的来看，根据中国的蔬菜食品卫生标准，我国主要大、中城市郊区的蔬菜都已受到一定程度的重金属污染。尽管各城市采用的评价标准不一，但是重金属元素在蔬菜中的积累明显，部分已达较高的残留水平，有的甚至已超过食品卫生标准。

2、重金属污染的危害

1）重金属对植物生物膜伤害机理

重金属是脂质过氧化诱导剂,当重金属处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏,导致大量的活性氧自由基产生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应,破坏膜的结构和功能。

2）重金属对植物生长代谢的影响

虽然有些重金属是植物生长必需元素，在一定浓度范围内可促进植物的生长发育，但所有重金属在较高浓度时对植物都会产生毒害作用。重金属毒害造成氧化胁迫、叶绿素和糖及蛋白质合成受阻、养分失调，引起光合强度和呼吸强度下降、碳水化合物代谢失调及其它一系列生理代谢紊乱，阻碍植物根系生长．影响种子萌发以及植株生长，最终导致生长量和产量的下降。

3、蔬菜重金属富集规律

1）蔬菜重金属富集系数

蔬菜中对土壤重金属元素的吸收是有选择性的，蔬菜种类不同其吸收各种重金元素的量与土壤中该元素的存在量是不一致的。因此可以用富集系数来衡量蔬菜吸收和富集土壤重金属元素的能力。所谓富集系数是指：蔬菜可食部位中某污染物含量占土壤中该污染物含量的百分率。富集系数愈大，表明蔬菜愈易从土壤中吸收该元素，也表明重金属的活动性强。

2）蔬菜不同品种间吸收积累重金属的差异

同一种蔬菜的不同基因型对重金属的吸收积累也存在差异。McLaughlin等发现不同品种马铃薯块茎的镉浓度相差 2~3倍。Michalik，B等(1995)的研究发现，胡萝卜肉质根吸收重金属存在基因型差异。他们把4个变种的胡萝卜播种在3个不同程度重金属污染的地方，发现无论在何处，变种“Kama”肉质根中的Ph、Ni、Cr、Cu、Mn等重金属含量为最高。

3）蔬菜不同部位重金属累积差异

蔬菜从土壤中吸收的重金属在其体内的分布并不均匀，蔬菜不同的器官组织对重金属的富集能力是有差异的。

叶菜类蔬菜各部位重金属含量普遍为：茎，叶

4、蔬菜和土壤中重金属含量之间的关系

植物从土壤中吸收重金属的量和土壤中重金属的总量有一定关系，土壤中重金属含量是造成蔬菜重金属污染的主要因素。但士壤重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标。有研究表明，植物体内铬的累积量与土壤总铬量往往并不具有明显正相关。由于土壤组成的复杂性和土壤理化性状(pH，Eh等)的可变性，造成了重金属在土壤环境中形态的复杂和多样性。重金属的存在形态才是决定其危害的关键因素。研究表明，重金属在土壤环境中的存在形态分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、沉淀念，有机结合态和残渣态七种形态。这七种不同赋存形态的重金属，其生理活性和毒性均有差异。其中水溶态、交换态的活性、毒性最大，残留态的活性、毒性最小，其它态的活性、毒性居中。

5、合理利用蔬菜对重金属的富集规律

根据不同蔬菜对不同重金属具有不同的富集特性，重金属元素在不同种类的蔬菜中累积量不同，叶菜类富集量最高，根茎类次之，瓜果类最低。针对菜地重金属污染状况选择相应种植模式和蔬菜品种，对一些易受污染的根茎类和叶菜类蔬菜，如莴苣、葱、青菜、生菜等，可安排在土壤质量较好的地区种植；而西红柿、刀豆等瓜果类蔬菜，其抗污染性能较强，可在轻度或中度污染的土壤中种植，在铬高污染区尽量避开种植叶菜，可选择种植瓜果类蔬菜；对污染较重的土壤，应改为绿化用地或建筑用地,汪雅各等人在上海宝山区进行蔬菜重金属的富集轮作试验，他们根据各种蔬菜的重金属富集率强弱不一的特点，合理安排蔬菜轮作茬口。结果表明低富集轮作与普通轮作相比，可使污染田块的蔬菜镉含量降低50％～80％，有明显减少镉进入食物链的效果，而且还可明显提高蔬菜产量和产值。

参考文献:

[1]王先进主编．中国权威人士论中国怎样养活养好中国人[M]．北京：中国财经出版社，1997

重金属对水体的污染范文第4篇

关键词：飞灰；重金属；浸出毒性；生物可利用性

中图分类号：X705

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10000303

1 引言

生活垃圾焚烧处理凭借其设施占地少、减量效果明显等特点，在土地资源稀缺的大背景下，已成为城市垃圾处置的主要方式。但其燃烧过程中会产生含有二f英类和易于浸出的Pb、Zn、Cr、Cd等多种重金属有害物质的飞灰，其污染问题也引起了广泛的关注。由于焚烧飞灰中含有对周围环境和人体健康具有潜在危害，《国家危险废物名录》已将生活垃圾焚烧飞灰列为危险废物。飞灰在渗滤液或酸雨作用下，会导致重金属浸入土壤或水体中，不仅会污染周围环境，而且会被植物或动物吸收，通过食物链在各个营养级上富集、放大，造成对动植物的巨大伤害，而评价重金属对生物的危害，就涉及到对其生物可利用性的相关研究。笔者对垃圾焚烧飞灰的污染特性进行了说明，对现有飞灰内重金属浸出影响因素进行了探讨，对其生物可利用性的研究方法进行了对比和总结，可为控制焚烧飞灰中重金属的浸出和探究浸出重金属对生物的危害提供参考依据。

2 生活垃圾焚烧飞灰的污染特性

城市垃圾焚烧过程中会产生相当于原垃圾质量3%～5%的垃圾焚烧飞灰，生活垃圾焚烧飞灰的粒径基本分布在10～50 μm，比表面积为4.08 m2/g[1]。飞灰中除了含Ca、K、Si、Al、Mg等金属元素的氧化物及氯化物和含硫化合物等其他复杂组分外[2]，还富集了二f英和呋喃等有机污染物。

2.1 重金属

焚烧飞灰中重金属含量一般占飞灰总量的0.5%～3%，有的甚至达到了9.3%，其中Zn、Pb、Cu和Cr的含量较高[3]，主要来源于废旧电池、电器、镀金材料等原件。我国典型生活垃圾焚烧飞灰中Zn一般范围为2088～14129 mg/kg；Pb为782.6～9901 mg/kg；Cu为728.0～2162 mg/kg；Cr为232.0～716.23 mg/kg[4]。重金属不能被生物降解，一旦进入动植物体内，在食物链的生物放大作用下，成倍进行富集，最后进入人体，与人体内的酶及蛋白质等发生反应，使其失去活性，或在人体某器官内积累，引起慢性中毒。

2.2 二f英

垃圾焚烧过程中会产生二f英类及其他痕量有机污染物，飞灰对二f英排放的贡献占总排放源的58%～88%[7]，且二f英的形成起着重要作用，飞灰上吸附的各种金属元素，及其氯化物和氧化物为二f英形成的所需物质及催化剂。二f英中主要污染物为多氯联苯并二f英（PCDDs）和多氯联苯并呋喃（PCDFs）[5]，长期在人体内累积会对人体免疫功能和生殖功能造成巨大损伤。

3 焚烧飞灰中重金属的浸出

焚烧飞灰堆积过程中，在浸出液或酸雨影响下，其中含有的重金属会浸出，重金属浸出过程受多种因素的影响，如pH值、飞灰粒径、液固比、重金属形态等。

3.1 浸提液pH值

飞灰中的大多数重金属易在酸性条件下浸出，而且这种规律性与飞灰一般呈碱性有关，飞灰中重金属的浸出受到浸提液pH值和飞灰本身的pH值二者间的共同作用。张乔等[6]改变浸提液的pH值，得到Cd、As、Cr等重金属在浸取液pH值≤4.89时的浸出浓度远远大于pH值≥4.89时的，即在中性和碱性条件下均小于酸性条件下的浸出量。丁世敏等[7]使用水平振荡法研究也得到了相似的结果，重金属的浸出量随初始pH值升高而减小。

3.2 焚烧飞灰粒径

一般而言，飞灰孔隙率较高，比表面积越大，其重金属吸附能力越强，所浸出重金属量越多，而飞灰比表面积与粒径呈现了一种相关性。邝薇等[8]研究得到焚烧飞灰中含量较高的重金属均呈现像小颗粒富集的趋势，而含量较少的与粒径未表现出明显的相关性；王春峰等[9]通过TCLP实验，得到Cu、Pb、Zn的浸出量随飞灰粒径增大先增大后p小，而As和V的浸出量逐渐增大；以欧盟标准进行实验时，Cu和Pb的浸出量随粒径增大而减小，As和V随粒径增大而增大。

3.3 液固比

液固比也是影响重金属浸出的因素之一，席北斗等[10]研究得到在醋酸缓冲溶液中，重金属浸出质量浓度随液固比的增加而先升高再降低，且均在液固比为40 L/kg时达到最大浸出量。谭中欣等[11]将液固比从10∶1上升至20∶1时，重金属Cd、Cr、Pb、Cu、Hg、Mn的浸出率都呈现增加的趋势。

3.4 焚烧飞灰中重金属形态

焚烧飞灰中的重金属形态会直接影响重金属的浸出行为和自然界中的迁移转化，一般将重金属化学形态分成可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态、有机结合态、原生硫化态和残渣态[12]。对焚烧飞灰中重金属形态分析，不仅可以研究其浸出特性，还可以根据其中几种主要重金属的形态含量分布，对焚烧飞灰做出风险评价。当某种重金属主要以可交换态存在时，代表此重金属易于浸出，危险性高；飞灰中以残渣态存在的重金属不易在强酸性溶液中浸出，最为稳定、危害性最小[13]。

4 焚烧飞灰中重金属的生物可利用性研究

焚烧飞灰中浸出的重金属，会进入土壤和水体，土壤和水体中的动植物在进行生命活动时，会将重金属吸收至体内，在食物链的作用下，最终进入人体，对人体产生不利影响。焚烧飞灰中重金属的危害最终体现在对生物体的影响上，被生物利用吸收的部分为污染的有效部分，即重金属的生物可利用性，焚烧飞灰中重金属的生物可利用性研究方法主要有生物模拟法和植物指示法[14]。

4.1 生物模拟法

健康风险评价中，土壤或焚烧飞灰重金属的生物可利用性通常是指经口无意摄入的污染物质中重金属被消化道吸收的最大量，需要准确判定重金属在胃肠阶段不同A段的溶出动态。体外实验方法操作简单、费用低，结果较为准确，发展技术也相对较为成熟，常用的体外实验方法包括PBET（physiologically based extraction test）、IVG（in vitro gastrointesinal method）、SBET（simplified bioaccessibility extraction test）、UBM（the unified bioaccessibility method ）等[15]（表1）。

表1 研究重金属生物可利用性的几种体外提取法

名称胃液及肠液组分胃液及肠液pH 提取时间

PBET胃液中含有胃蛋白酶、苹果酸盐、柠檬酸盐、乙酸等有机酸；肠液中含有胆汁盐和胰液素胃液pH为1.3；肠液pH为7.02h，2hSBET胃液组分为甘氨酸胃液pH为1.51h

IVG胃液中含有氯化钠和胃蛋白酶；肠液中含有胰酶和胆汁；并整个过程中通入氩气胃液pH为1.8；肠液pH为5.51h，1h

UBM胃相阶段加入唾液（ 包含氯化钾、磷酸二氢钠、尿素等），胃液（ 包含粘液素、胃蛋白酶等；肠相阶段加入肠液（ 包括胰酶、脂肪酶、牛血清蛋白等），胆汁（包含氯化钠、碳酸氢钠、尿素、氯化钙、胆汁盐等）胃液pH为1.2；肠液pH为6.5 1h，4h

由于不同体外提取方法都是参考人体消化液组成设定的，而其模拟液组成存在很大的差异，每种方法都对不同的重金属有较好的相关性，且试用于不同的环境。吴小飞等[17]使用SBET、PBET、IVG和UBM四种体外提取法，对不同酸碱度土壤中几种主要重金属的生物可给性进行了分析，得出IVG和PBET适用于酸性土壤，SBET和UBM适用于偏碱性土壤（表1）[16]。

4.2 植物指示法

为更好表现植物与土壤或焚烧飞灰中重金属之间的相关性，可用植物指示法来验证。植物指示法包括田间试验法和植物盆栽法2 种，前者在田间条件下，以植物吸收土壤中重金属的量来表示土壤中重金属的生物有效性，其试验结果能较客观地反应大田的真实情况；后者是将供试土壤装入试验盆钵中，并植入试验的植物，在控制温度及湿度条件下进行培养，培养结束后，通过测定全株植物或植物不同部位的重金属含量来判断重金属的生物有效性以及植物对它们的累积情况[14]。

植物指示法实验周期长，易受周围环境的影响，导致有许多不可控因素，而且不同植物对重金属吸收种类有所不同，油菜容易吸收Cd，而对Zn、Cr的吸收却较少；藕对Pb的吸收明显，而对Cr、Cd和Zn的吸收相对较少[18]。对于重金属的生物可利用性研究，不能只选用一种植物进行，其结果不具有代表性，并不适用于大多数的植物类型。

5 结论

（1） 浸出液pH值、飞灰粒径、液固比和重金属形态均会影响重金属浸出，为使实验更严谨，可以控制重金属浸出的某些影响因素，根据飞灰的不同性质改变相应的浸提条件。

（2） 在选择浸提液浓度和种类时，也需考虑焚烧飞灰本身的pH值，根据其调节浸出液pH值，以得到重金属的最大浸出量；重金属有向小颗粒飞灰富集的趋势，故在进行重金属浸出实验时，最好选择较小粒径的焚烧飞灰；液固比的改变，实际上也是浸出液pH值的间接改变，在进行浸出实验时，液固比和pH值两者可作为协同因素。

（3） 研究焚烧飞灰中重金属的生物可利用性，使用较多的方法为生物模拟法和植物指示法。体外模拟胃肠法是模拟将含有重金属的土壤或焚烧飞灰直接由口摄入，进入胃肠的吸收过程，但和真实通过食物链进入人体的过程有所差别。在用植物指示法研究重金属的生物可利用性时，不同植物对于不同种类的重金属吸收能力有所差异，需考虑到研究的重金属和选择的植物种类。

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重金属对水体的污染范文第5篇

关键词：土壤污染；重金属；蔬菜基地

收稿日期：2011-05-20

基金项目：国家自然科学基金项目（编号：40963001）资助

作者简介：金联平（1985―），男,安徽颍上人,硕士研究生,主要从事热带海岛地表过程与环境评价的学习与研究。

中图分类号：X852

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2011）06-0001-02

1 引言

重金属是指密度4.0以上的约60种元素或密度在5.0以上的45 种元素。As 和Se是非金属,但是它们的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷和硒列入重金属污染物范围内［1］。重金属污染已成为全世界人们极为关注的焦点之一。随着全球经济化的迅速发展,重金属的污染物通过各种途径进入土壤,造成土壤严重污染。重金属在土壤中的高富集直接影响农作物的产量并使其品质下降［2］，并可通过食物链危害人类的健康; 也可导致大气和水环境质量的进一步恶化; 即使重金属富集程度不高,亦可能阻碍土壤中微生物群体的多样性和活力,从而严重影响作为营养循环和持续农业基础的土壤的生物量和肥力［3］。蔬菜基地的健康发展关系着人们的饮食安全和我国蔬菜的正常出口,因此治理蔬菜基地土壤重金属污染具有重要的理论意义和现实意义。

2 蔬菜基地土壤重金属污染物来源

土壤中重金属元素的来源主要有两种方式：自然因素来源,主要受成土母质和成土过程对土壤重金属含量的影响；受人为因素的影响,在各种人为因素中,则主要包括工业、农业和交通等来源引起的土壤重金属污染。

2.1 大气降尘污染

大气中的有害气体主要是由工厂排出的有毒废气,因其成分复杂,迁移扩散污染面大,长期对土壤造成严重污染。工业废气的污染大致分为两类，气体污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氢化合物等; 气溶胶污染,如工业粉尘、烟尘等固体粒子及烟雾、雾气等液体粒子,它们通过沉降或降水进入土壤,造成污染［4］。公路、铁路两侧农田土壤中的重金属污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染为主,它们来自于含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损产生的含Zn 粉尘等,汽油中添加的抗暴剂烷基铅会随着汽车尾气污染公路两侧100m范围内的土壤［5］。

2.2 农药、化肥等农用物资的不合理使用

农药能防治病、虫、草害,如果使用得当,可保证作物的增产,但它是一类危害性很大的土壤污染物,施用不当,会引起土壤污染。施用化肥是农业增产的重要措施,但不合理的使用,也会引起土壤污染［6］。长期大量使用氮肥,会破坏土壤结构,造成土壤板结,生物学性质恶化,影响农作物的产量和质量。

2.3 固体废物对土壤的污染

工业废物和城市垃圾是土壤的固体污染物。例如,各种农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用,如果管理、回收不善,大量残膜碎片散落田间,会造成蔬菜基地“白色污染”。还有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入农田,造成土壤重金属污染,如磷钢渣作为磷源施入农田时,土壤中发现有Cr 的累积［7］。

2.4 污水灌溉和污泥施肥

污水中的重金属随着污水灌溉进入农田后以不同的方式被土壤截留固定从而引起污染。污泥中含有大量的有机质和N、P、K等营养元素,但同时也含有大量的重金属,随着大量的污泥进入农田,农田中的重金属的含量在不断增高,导致农作物中的重金属残留过多,如施用污泥和污水是造成蔬菜重金属残留的一个主要原因［8］。

3 蔬菜基地土壤重金属污染的特点

3.1 潜伏性和滞后性

重金属在土壤中不易随水淋溶,不能被微生物分解,具有明显的生物富集作用,重金属主要通过对作物的产量和品质的影响来表现其危害。因此,土壤污染具有较长潜伏期。由于土壤、污染物及地域的复杂性,土壤一旦受到污染,其治理不仅见效慢、费用高,而且受到多种因素的制约［9］。

3.2 单向性和难治理性

进入土壤中的重金属不能被微生物降解,易积累,所以一旦土壤被重金属污染,很难恢复。某些被重金属污染的土壤可能要100～200年时间才能够恢复,因此土壤的重金属污染一旦发生通常很难治理,而且其治理成本较高、治理周期较长。

3.3 间接性和综合性

土壤重金属对人的危害主要是通过食物链或者渗滤进入地下水体实现的。在生态环境中,往往是多种重金属污染同时发生,形成复合污染,且污染强度显示出放大性［10］。

4 蔬菜基地土壤重金属污染的危害

4.1 直接危害农产品的产量和质量,造成经济损失

土壤重金属污染物直接危害农作物的正常生长和发育,导致产量下降,品质降低［11］,造成经济损失。中国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1 000万t,被重金属污染的粮食多达1 200万t,合计经济损失至少200亿元［12］。加入WTO之后,农产品的重金属超标问题对我国农业冲击更大。

4.2 威胁生态环境安全与人类的生存健康

土壤一旦被重金属污染后,其危害性远远大于大气和水体的污染。有研究表明,重金属污染能明显影响土壤微生物群落,降低土壤微生物量和活性细菌量,对土壤重金属综合污染指数的相关分析表明,在土壤综合污染较轻的情况下,土壤微生物多样性较高,随着重金属综合污染指数的增加,微生物多样性呈指数式迅速下降［13］。土壤重金属污染使污染物在植物、蔬菜、水果等食物中Cd、Pb、Cr 、As 等重金属含量超标或接近临界值,从而使重金属通过食物链富集到动物和人体,最终危害人类健康［14］。

5 蔬菜基地土壤重金属污染的治理

由于农田土壤重金属污染的特点,其治理应立足于“防重于治”的基本方针［15］,坚持“预防为主、防治结合、综合治理”。对未被污染的土壤采取预防措施,要控制或消除污染源；对已经污染的土壤则要采取积极治理措施,将污染控制在最低限度。目前,大多数治理方法尚处于探索阶段,治理方法各有利弊［16］。

5.1 控制污染源,减少污染的排放

控制污染源,即控制进入农田土壤中的污染物的数量和速度,使其在土体中缓慢地自然降解,而不致迅速而大量地进入农田,超过土壤的承受能力,引起土壤污染［17，18］。严格做好蔬菜基地的规划,做到土壤的合理安全有效利用,按规划的目标实施,防患于未然。合理使用化肥、农药,重视开发高效低毒低残留的化肥、农药。

5.2 修复被重金属污染的蔬菜基地土壤

修复措施主要包括客土、换土和深耕翻土等。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准［19］。对土壤重金属污染严重的地段,依靠切断污染源的方法则往往很难恢复,有时要靠深耕客土、淋洗土壤等方法才能解决问题。另外开展植物修复技术的研究及培养抗性微生物等。其他治理技术见效较慢、成本较高、治理周期较长。

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