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关键词:土壤污染;土壤修复;植物修复技术
中图分类号:Q958.116文献标识码: A
引言
我国土壤污染的总体形势严峻,部分地区土壤污染严重,在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出现了土壤重污染区和高风险区。土壤污染类型多样,呈现出新老污染物并存、无机有机复合污染的局面。土壤污染途径多,原因复杂,控制难度大。土壤环境监督管理体系不健全,土壤污染防治投入不足,全社会防治意识不强。由土壤污染引发的农产品质量安全问题和逐年增多,成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素。由于污染,土壤的营养功能,净化功能,缓冲功能和有机体的支持功能正在丧失。土壤是生态环境系统的有机组成部分,是人类生存与发展最重要和最基本的综合性自然资源。我们不能坐以待毙,要加强研究,采取措施,切实阻止土壤污染继续扩大的趋势,清除被称为“化学定时炸弹”的土壤污染。
1.造成我国土壤污染的原因
1.1过量施用化肥
虽然施用化肥是农业增产的重要措施,但长期大量使用氮、磷等化学肥料,会破坏土壤结构,造成土壤板结、耕地土壤退化、耕层变浅、耕性变差、保水肥能力下降、生物学性质恶化,增加了农业生产成本,影响了农作物的产量和质量;未被植物吸收利用和根层土壤吸附固定的养分,都在根层以下积累或转入地下。残留在土壤中的氮、磷化合物,在发生地面径流或土壤风蚀时,会向其他地方转移,扩大了土壤污染范围。过量使用化肥还使饲料作物含有过多的硝酸盐,妨碍牲畜体内氧气的输送,使其患病,严重导致死亡。
1.2农药是土壤的主要有机污染物
全国每年使用的农药量达50万~60万t,使用农药的土地面积在2.8亿hm2以上,农田平均施用农药13.9 kg/hm2。直接进入土壤的农药,大部分可被土壤吸附,残留于土壤中的农药,由于生物和非生物的作用,形成具有不同稳定性的中间产物或最终产物无机物。喷施于作物体上的农药,除部分被植物吸收或逸入大气外,约有1/2左右散落于农田,又与直接施用于田间的农药构成农田土壤中农药的基本来源。农作物从土壤中吸收农药,在植物根、茎、叶、果实和种子中积累,通过食物、饲料危害人体和牲畜的健康。
1.3重金属元素引起的土壤污染
全国320个严重污染区约有548万hm2土壤,大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20%,其中重金属污染占80%,粮食中重金属镉、砷、铬、铅、汞等的超标率占10%。被公认为城市环境质量优良的公园存在着严重的土壤重金属污染。汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤,使行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。砷被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂,硫化矿产的开采、选矿、冶炼也会引起砷对土壤的污染。汞主要来自厂矿排放的含汞废水。土壤组成与汞化合物之间有很强的相互作用,积累在土壤中的汞有金属汞、无机汞盐、有机络合态或离子吸附态汞,所以,汞能在土壤中长期存在。镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车尾气沉降,磷肥中有时也含有镉。
1.4污水灌溉对土壤的污染
我国污水灌溉农田面积超过330万hm2。生活污水和工业废水中,含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分,所以合理地使用污水灌溉农田,有增产效果。未经处理或未达到排放标准的工业污水中含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质,会将污水中有毒有害的物质带至农田,在灌溉渠系两侧形成污染带。
1.5大气污染对土壤的污染
大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质,在大气中发生反应形成酸雨,通过沉降和降水而降落到地面,引起土壤酸化。冶金工业排放的金属氧化物粉尘,则在重力作用下以降尘形式进入土壤,形成以排污工厂为中心、半径为2~3 km范围的点状污染。
1.6固体废物对土壤的污染
污泥作为肥料施用,常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业固体废物和城市垃圾向土壤直接倾倒,由于日晒、雨淋、水洗,使重金属极易移动,以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散。
1.7牲畜排泄物和生物残体对土壤的污染
禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物,其性质近似人粪尿。利用这些废物作肥料,如果不进行物理和生化处理,则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染,并通过水和农作物危害人群健康。
1.8放射性物质对土壤的污染
土壤辐射污染的来源有铀矿和钍矿开采、铀矿浓缩、核废料处理、核武器爆炸、核实验、燃煤发电厂、磷酸盐矿开采加工等。大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染,放射性散落物中,90Sr、137Cs的半衰期较长,易被土壤吸附,滞留时间也较长。
2.植物修复机理及优点
植物修复是利用可超富集重金属的植物吸收、积累环境中的污染物,并降低其毒害的环保生物技术。根据修复植物在某一方面的修复功能和特点可将植物修复分为三种基本类型:植物提取修复,植物稳定修复和植物挥发修复。
2.1植物修复机理
2.1.1植物提取修复
利用重金属积累植物或超积累植物将土壤中的重金属提取出来,富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。植物提取修复是目前研究最多且最有发展前途的一种植物修复技术。
2.1.2植物挥发修复
植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物,即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中。目前,在这方面研究最多的是金属元素汞和非金属元素硒。植物挥发修复技术只限于挥发性重金属的修复,应用范围较小,而且将汞、硒等挥发性重金属转移到大气中有没有环境风险仍有待于进一步研究。
2.1.3植物稳定修复
利用重金属耐性植物降低重金属的活性,从而减少重金属被淋滤到地下水或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性。目前,该技术在矿区大量使用,如废弃矿山的复垦工程,各种尾矿库的植被重建等。值得注意的是植物稳定也并没有将重金属从土壤中彻底清除,当土壤环境发生变化时仍可能重新活化并恢复毒性。植物稳定修复的作用主要有两方面:一是通过根部累积、沉淀、转化重金属,或通过根表面吸附作用固定重金属。二是保护污染土壤不受风蚀、水蚀,减少重金属渗漏污染地下水和向四周迁移污染周围环境。植物稳定修复并没有从土壤中将重金属去除,只是暂时将其固定,在减少污染土壤中重金属向四周扩散的同时,也减少其对土壤中的生物的伤害。但如果环境条件发生变化,重金属的可利用性可能又会发生变化,因而,没有彻底解决重金属污染问题。重金属污染土壤的植物稳定修复是一项正在发展中的技术,若与原位化学钝化技术相结合可能会显示出更大的应用潜力。未来的研究方向可能是耐性植物、特异根分泌植物的筛选,以及稳定修复植物与原位钝化联合修复技术的研究。
2.2植物修复技术的优点
植物修复技术较其他物理的,化学的和生物的方法更受社会欢迎。该技术成本较低,据美国的实践,植物修复比物理化学处理的费用低了几个数量级,此技术在清洁土壤中金属的同时,还可清楚污染土壤周围的大气或水体中的污染物,有美化环境的作用,易为社会所接受。
此外,植物修复重金属污染的过程也是土壤有机质含量及土壤肥力增加的过程,被植物修复过得干净农田更适合多种农作物生长。生物固化技术能使地表长期稳定,控制风蚀,水蚀,有利于生态环境改善,而且维持成本较低。植物的蒸腾作用还可以防止污染物向下迁移,同时,植物把氧气供给根际可促进根际有机物的降解。
3.植物修复技术的局限性及影响因素
3.1植物修复技术的局限性
植物是活的生物体,需要有合适的生存条件,因此植物修复有其局限性:要针对不同污染状况的突然选择不同的生态型植物。重金属污染严重的土壤,适宜选用超积累植物,而污染较轻的土壤则需要选用耐重金属植物;植物修复过程通常较为缓慢,对土壤肥力,气候,水分。盐度,酸碱度,排水与灌溉系统等条件和认为条件有一定的要求;植物修复往往会受土壤毒物毒性的限制,一种植物常常只能吸收一种或两种重金属,对土壤中其他浓度较高的重金属会表现出某些中毒症状,从而限制了植物修复技术在多种重金属污染土壤治理方面的应用;用于清理重金属污染土壤的超累积植物通常都比较矮小,生物量低,生长缓慢,生长周期较长的类型,因而修复效率低,不利于机械作业;用于清理重金属污染的植物往往会通过器官腐烂,落叶等途径使重金属污染物重返土壤。因此必须在植物落叶前收割处理。
3.2植物修复技术的影响因素
为了植物修复修复污染土壤的效率,在设计植物修复技术方案时必须事先考虑如下因素:首先了解受重金属污染的土壤所处的地理,海拔条件,以便选择合适生长在该条件下的耐受重金属植物和超累积植物种类进行污染土壤的植物修复;将整个需要治理的污染土壤纳入土地使用和规划管理方案中进行总体设计与考虑;对土壤的酸碱度,植物的耐盐度进行调查;了解治理土壤的含水量及水分供给状况;掌握拟治理土壤的营养供给状况,以便拟定合适的施肥计划;调金属污染土壤的污染状况,了解重金属的化学形态及植物的可利用性,以便从土壤化学的角度采取相应措施增加植物对重金属的吸收量。此外,对植物遭受自然灾害的复原能力,植物病虫害,良好的灌溉与排水系统也是需要考虑的因素。
土壤重金属污染的概述
在经济和社会发展的过程中产生了许多有毒有害物质,这些物质来源于生活垃圾、工业废物、矿山废渣等生活和生产的多个环节,这些物质往往含有多种重金属。随着沉淀和富集,无法被净化的重金属慢慢渗透并富集到土壤中。
土壤是环境中的重要组成部分,承受着环境中约90%的污染物。同大气和水体环境中的污染物相比,土壤中的污染物更不易迁移,更易集中富集。由于重金属大多对人体有毒害作用,这种毒害作用随着含量的增多而增大;当重金属的浓度在一定范围下时,其毒害作用因在短时间内无法发现而容易被忽略;当重金属对人体的毒害作用显著发生时,多数是属于无法治愈且不可逆转的。
土壤中的重金属一般是通过食物链进而在人体内富集,当某种重金属的量超过安全阈值时就会严重危害人体健康。研究表明,人体内的有70%镉来源于大米和蔬菜,而大米和蔬菜中积累的镉大部分来源于土壤,少量来源于灌溉水和空气。镉会影响酶的活性,影响人正常的新陈代谢,可引发贫血、高血压、骨痛病等疾病,其危害长达数十年。陕西省华县龙岭村,这是一个有名的“癌症村”。该村的土壤被多种重金属所污染,种植的芹菜中汞、镉、铅、铬、砷等重金属含量极高,其中铅超出国家标准限值83.5倍;生产的面粉中镉的含量超出国家标准限值1.6倍、铅超出国家标准限值2.98倍。富含重金属的粮食使得该村的居民备受癌症、肺心病、脑血管等病痛的折磨。
值得注意的是,土壤中的重金属除了会通过植物吸收进而对生物产生毒害作用外,还会经由雨水淋滤及地表径流作用转移进入地表水系统,通过地表水和地下水的交互作用污染地下水体,进而对饮用水的安全构成威胁;土壤中的重金属还可能会缓慢的、微量的释放到空气中,对大气环境造成污染。
土壤中重金属的来源及我国的污染现状
工业“三废”排放、采矿和冶炼、家庭燃煤、生活垃圾渗出、汽车尾气排放等是我国重金属污染的主要来源。工业废水、矿坑涌水、垃圾渗滤液等液体成分复杂,是土壤重金属污染物的主要来源。
目前我国受污染的耕地约1.5亿亩,固废堆存地约300万亩,合计超过1.8亿亩。这些受污染的土地大多数集中在经济较发达的地区。全国每年受重金属污染的粮食多达1200万吨、因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万吨,合计经济损失至少200亿元。农业部环保监测系统曾对全国24省、市320个严重污染区土壤调查发现,大田类农产品超标面积占污染区农田面积的20%,其中重金属超标占污染土壤和农作物的80%。农业部调查发现:我国污灌区面积约140×104公顷,遭受重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%,其中轻度污染占46.7%,中度污染占9.7%,严重污染占8.4%,其中以汞和镉的污染面积最大。全国目前约有1.3×104公顷耕地受到镉的污染,涉及11个省市的25个地区;约有3.2×104公顷的耕地受到汞的污染,涉及15个省市的21个地区。国内蔬菜重金属污染调查结果显示:中国菜地土壤重金属污染形势更为严峻。珠三角地区近40%菜地重金属污染超标,其中10%属“严重”超标。重庆蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞,经调查其近郊蔬菜基地土壤重金属汞和镉均出现超标,超标率分别为6.7%和36.7%。广州市蔬菜地铅污染最为普遍,砷污染次之。保定市污灌区土壤中铅、镉、铜和锌的检出超标率分别为50.0%、87.5%、27.5%和100%,蔬菜中镉的检出超标率为89.3% 。
3 环境监测为土壤环境质量的整治提供技术支持
随着我国经济迅速发展,环境污染越来越重。来自生产和生活的各种污染已经造成多数地区土壤遭受重金属的污染。
[关键词]污水灌溉 土壤重金属 污染评价 潜在环境风险评价
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-7-356-3
1材料与方法
1.1研究区概况及数据采集
研究区位于该市西北郊沣惠渠灌区,面积14.27 km2,介于北纬34°18′~34°20′,东经108°20′~108°50′之间,属暖温带半干旱大陆季风性气候,年均气温13.4 ℃,平均降水量580.17 mm,全年盛行东北风和西南风;该区地势平坦,海拔380~385 m,成土母质为冲积性次生黄土,土层深厚,质地匀细,以黄绵土(按中国土壤系统分类为石灰干润雏形土,CalcaricUstic Cambosols)为主,土壤养分含量较高。
本研究经多次实地走访、查阅相关资料,在当地农户协助下确定农田污灌年限及离灌渠距离,于2010 年5 月小麦收获前,按随机均匀布点方式采集农田土壤样品52 份。在每个样点周围5 m×5 m 正方形范围内设置6~28 个样品采集点,在每个采集点用塑料铲取表层土壤(0~20 cm)0.5 kg,均匀混合后取2 kg装袋带回,并用GPS 记录正方形中心位置为该采样点坐标,样点分布见图1。采集土样在室内阴凉处自然风干,捡出石块、根须等异物,用木棒、玛瑙研钵等工具磨碎后过100 目尼龙网筛,装瓶备用。土壤重金属含量(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)参照国家土壤环境质量标准(GB 15618―1995)进行测定,并在测试过程中加入标准土壤样品(GSS17 和GSS19)进行质量控制,分析过程所用试剂为优级纯;土壤pH 值按土水比1∶2.5 比例混合、搅拌、静置,pH 计测定。
1.2数据处理
在本研究中,对土壤重金属数据整理和描述统计用Excel 2010 完成,统计分析用SPSS 19.0 软件完成,研究区及样点分布图用ArcGIS 9.3.1 软件完成。
2结果与讨论
2.1土壤重金属含量及富集状况
表1 为研究区污灌农田土壤重金属描述统计结果。8 种土壤重金属平均含量分别为As 9.88 mg・kg-1、Cd 1.45 mg・kg-1、Cr 88.41 mg・kg-1、Cu 52.24 mg・kg-1、Hg 1.38 mg・kg-1、Ni 34.14 mg・kg-1、Pb 55.01 mg・kg-1 和Zn 151.16 mg・kg-1。经与当地背景值比较发现,Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb 和Zn 7 种元素的平均含量均高于自然背景水平,其中Cd、Cu、Hg 和Zn 的富集比例达到100%,Cr、Ni 和Pb 的样品富集个数也分别有43、42和51 个;在8 种土壤元素中,仅有As 的平均含量略低于背景水平;按富集比例排序为Cd=Cu=Hg=Zn>Pb>Cr>Ni>As,前7 种元素在表层土壤中已呈现不同程度累积,仅有As 保持相对清洁。此外,通过比较各元素富集倍数还发现,土壤Hg 和Cd 的平均含量分别达到本地区背景含量的10 倍和5 倍,表明该区由于长期污水灌溉,已导致农田土壤Hg、Cd 元素的显著富集,应引起农业环境部门重视。
在地球环境化学中,土壤元素的累积通常伴随变异性的增强。因此,作为反映环境变量总体波动特征的参数―――变异系数,在一定程度上可用于表征各元素的累积状况。由表1 可知,8 种土壤重金属变异系数介于10%~90%之间,Cd 的变异系数最大,为85.84%,其次为Zn 和Hg,分别为64.29%和61.68%,As 的变异系数最小,仅为12.86%。土壤重金属按其变异系数大小可排序为Cd>Zn>Hg>Cu>Cr>Pb>Ni>As。其中,Ni 和As 的变异系数介于10%~15%之间,属弱变异,反映该两种元素可能受自然成土因素长期均一化作用,所受人为干扰较少,致使其变幅较小;其余6 种元素的变异系数主要集中在25%~100%之间,属中等强度变异。由此不难发现Cd、Cr、Cu、Hg、Pb 和Zn 除了具有较高富集系数外,同时还具有较大变异性,这预示着长期污灌对其含量分布存在更多人为因素的扰乱。
2.2土壤重金属污染评价
经上述统计,发现Hg、Cd、Zn、Cu、Pb、Cr 和Ni 已在表层土壤中有不同程度富集。为合理规划农业生产结构,保障土壤资源可持续利用,本研究选用国家《土壤环境质量标准》(GB 15618―1995)作为污染评价阈值,对8 种重金属污染现状进行评价,结果见表2。
由于该区土壤pH 值介于7.91~8.89 之间,呈微碱性环境,故选择国家土壤环境质量标准pH > 7.5 的二级限量值作为污染判断阈值。由表2 可知,8种土壤重金属中,仅有Cd、Hg 的单项污染指数平均值大于1,分别为2.42 和1.38,属中度污染和轻度污染;其余6 种元素的污染指数均低于0.70,总体为清洁水平。按单因子污染指数平均值依次排序为Cd>Hg>Ni>Cu>Zn>As>Cr>Pb。
分别将52 份土壤样品的重金属含量与污染限量值比较后发现:①所有样品As、Ni、Pb 含量均低于国家土壤环境质量二级标准25、60 mg・kg-1 和350 mg・kg-1,属清洁或警戒水平;②所有样品中,有2~3 份土样的Cr、Cu 和Zn 含量高于其对应限量值,达到污染水平,其中有1 份样品的Zn 含量超过污染标准(300mg・kg-1)2 倍,属中度污染,其余为轻度污染;③对于Cd、Hg 而言,则分别有42 份和30 份样品的污染指数大于1,其余未超过污染标准,在所有已污染样品中,分别有38.46%和42.31%的样品Cd、Hg 含量达到所规定的轻度污染,19.23%和7.69%处于中度污染,剩余23.08%和7.69%达到重度污染;④由于该区土壤Cd、Hg 污染较为普遍,已导致所有样品综合污染指数较高,其中76.92%的样品受到不同程度污染,仅有不足5%的样品综合污染指数低于0.7,处于安全水平。
从评价结果来看,该区农田土壤Cd、Hg、Cr、Cu、Zn 5 种元素已表现出不同程度污染,其中Cd 和Hg 污染尤为严重。由于国家《土壤环境质量标准》中Pb、Cu和Zn 的污染限量值分别为350、100 mg・kg-1 和300mg・kg-1,尽管此3 种元素的富集比例均已超过98%,但其含量仍远低于污染限量值,从而导致其污染指数普遍较低;而对于Ni 而言,即使其富集倍数仅为自然背景水平的1.09 倍,但由于其污染限量值仅为60mg・kg-1,从而导致其平均污染指数仍较高于Cu、Zn、Pb 等元素。
2.3土壤重金属环境风险评价
8 种土壤重金属的环境风险系数(Eir)及综合危害指数(RI)如表3 所示。由表可知:①As、Cr、Cu、Ni、Pb 和Zn 6 种元素的环境风险指数Eir 均低于40,其污染风险轻微;②而对于Cd 元素而言,仅有30.77%的土样污染风险处于轻微水平,其余69.23%的Eir≥40,其中,80≤Eir<160 的样品占25.00%,Eir≥160 的样品达到13.46%,总体上讲该区土壤Cd 具有较强环境风险;③相对元素Cd,Hg 的毒性响应系数则更高(Tir =40),其平均Eir 值达到了221.57,具有强污染风险,在52 份土壤样品中,Hg 的Eir 均大于80,其中介于80~160 之间的样品占42.31%,而大于160 的样品则有57.69%,可见该区土壤具有极强Hg 污染风险,应高度重视;④按照各元素平均Eir 大小排序为Hg>Cd>Pb>Cu>As>Ni>Cr>Zn。
本区土壤Cd、Hg 具有较强污染风险,从而导致其综合环境风险增强,平均RI 值达到335.16,总体处于强风险水平;在52 份土壤样品中,51.93%的样品呈现“强”或“极强”环境危害。可见,长期污水灌溉已对当地农业安全生产构成严重威胁。
在本研究中,土壤重金属污染评价结果与环境风险评价结果之间存在一些差异,主要区别在As、Pb 和Zn 3 种元素。As 虽在本研究中富集倍数最低,尚未受到污染,但由于其生物毒性效应较高(Tir =10),其环境风险也随之上升;反之,由于Zn 是一种重要的植物营养元素,其毒性响应系数最小(仅为1),其环境风险亦降至最低;而元素Pb 由于其风险评价参比值较低(Cin =25 mg・kg-1),导致其在环境风险中的排序相对污染排序有所上升。
在本研究中,污染评价是通过实测值与国家土壤环境质量标准限量值比较而实现的,主要侧重揭示外源重金属的土壤累积程度,强调农田土壤按照国家限量标准是否达到污染水平;而环境风险评价则除了考虑工业化以来各种人为因素引起表层土壤重金属累积程度外,还侧重考虑了不同元素对生物的毒性影响,并通过加权求和突出了多元素污染风险的协同效应,这为决策者从作物安全角度理解重金属污染、进行科学决策提供了更丰富的信息。
3结论
(1)在长期污灌条件下,灌区土壤重金属按污染指数由强至弱依次为Cd>Hg>Ni>Cu>Zn>As>Cr>Pb,其中,Cd 和Hg 污染尤为严重。
关键词:土壤环境监测;环境监测;应用现状;发展趋势
中图分类号:X833 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)11-0002-01
为了促使国民经济的快速发展,需要我国的相关部门重视土壤环境建设,运用土壤监测技术对土壤环境是否受到污染进行监测,并了解土壤受污染的程度,为土壤环境的治理提供有效的参考资料。
1 我国土壤环境监测技术在土壤环境监测中的应用现状
(1)“3S”技术在我国土壤环境监测中应用。“3S”主要由三种技术构成,分别是遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球 定位系统(GPS),目前在运用该技术是,通常是将“3S”技术与其它高新技术相结合,从而构成一项综合性比较强的技术。不仅能够获取地理环境的信息,而且还能够高效的处理信息,因此,将“3S”技术运用于土壤环境监测中,一方面能够对土壤环境情况实施调查,并合理的布点、采样,另一方面可以全面了解我国土壤环境的现状,并为土壤监测建立全国性的信息系统,让我国的土壤环境监测形成系统化的监测管理。(2)生物技术在土壤环境监测中的应用。近些年里,在我国社会经济快速发展的过程中,生物技术也得到了快速的发展,并且在环境科学研究中的运用越来越广泛。在我国土壤环境被严重污染的情况下,为了更好的监测土壤化解,人们也在土壤环境监测领域中运用生物技术,主要运用的生物技术有:生物大分子标记物检测技术、生物芯片技术、以及宏基因组技术等,运用生物技术的目的是为了对污染的土壤环境实施生物修复、土壤侵蚀等,让土壤环境在生物修复下能够快速的恢复。(3)分析化学和物理化学在土壤环境监测中的应用。随着科学技术的更新发展,我国的科学技术也得到了快速的发展,并被广泛的运用,我的土壤检测中也广泛的运用科学技术,如:高分子化学、分析化学、物理科学等,主要针对土壤中的痕量元素进行测定分析,主要的测定方法有激光溶蚀法、偏振能量色散X射线荧光光谱法等,在使用监测方法时,也是根据不同的土壤环境采用比较符合的检测方法,确保监测的数据能够更加的转确[1]。
2 我国土壤环境监测中存在的问题
(1)土壤环境监测系统的监测能力比较弱,由于土壤监测技术的发展运用还不成熟,在实际运用期间也不能完全满足土壤环境的监测需求,还需要国家土壤监测部门加强技术的更新研究,提升监测技术的监测能力。(2)土壤环境监测缺乏专业的土壤环境监测人才,而且土壤环境监测人员的结构分配不合理,在先进技术不断更新发展过程中,土壤环境监测的技术人员接替不紧密,出现专业技术人才短缺的现象。(3)我国的土壤环境监测中出现环境监测设备质量差的现象,还需要进一步的研究发展,我国的科学技术发展速度不断增加,因而相关的技术设备生产技术也要同步发展,为此,在土壤环境监测中,既要发展专业的技术人才,还要发展环境监测的技术设备[2]。
3 我国土壤环境监测技术的发展趋势
(1)要加强我国土壤自动监测系统的建立。在环境监测各领域的发展应用过程中,环境监测技术的发展也推动了我国土壤环境监测网络系统的建立和发展,同时也让环境监测向自动化系统方向发展。土壤在线自动化监测技术的发展成为我国土壤环境监测发展的主要任务。(2)我国的土壤环境监测要以监测有机物污染为主。在社会经济快速发展的过程中,我国的土壤环境污染越来越严重,尤其是有机污染的程度更加严重。由于有机污染能够随着食物链进行传播,不仅能够污染到生物的健康发展,而且还能危害人体的健康发展[3]。(3)在土壤环境监测分析中要以分析土壤环境污染的痕量元素。在今后的土壤环境监测中,需要土壤监测人员运用物理化学科学技术对土壤环境中的痕量元素进行研究,主要采用ICP-MS法,对土壤中的重金属痕量和超痕量进行全面分析研究,对我国土壤环境监测的精度全面提高,与此同时也能为土壤环境污染以及污染环境治理等方面提供有价值的参考依据,从而全面控制土壤污染。
4 结语
土壤是国家生态环境建设的基础,也是经济发展的主要因素之一,为了促使经济良好发展,需要全面探讨我国土壤环境监测的发展,从整体而言,要加强我国土壤环境的有机污染监测,重点针对土壤环境中痕量元素的监测研究,并快速发展现场分析能力,建立完善的土壤自动监测系统,将我国的土壤环境监测按照上述的几个方面进行研究,从整体上推动我国土壤环境监测的全面发展。
参考文献
[1]龚海明,马瑞峻,汪昭军,等.农田土壤重金属污染监测技术发展趋势[J].中国农学通报,2013(02):140-147.
关键词:重金属污染 环境影响 治理
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。
常见的重金属土壤治理的方法包括化学法、生物法、物理法、热力学方法等,每种方法又包含不同的技术,每种技术又可以采用不同的施工方案实施。化学法主要通过将重金属污染土壤与化学稳定剂混合来实现重金属的稳定化,而石灰等稳定剂通常不能有长期的治理效果,分子键合是目前业界关注的一种以长期稳定性为特点的修复药剂。生物法一般有植物修复和微生物修复等。植物修复通过超积累植物吸收土壤中的重金属,比较安全但是修复周期长;微生物修复通过土壤中微生物降解重金属,但是影响修复效果的因素较多,目前应用较少。热力学方法可以通过高温来使重金属玻璃化,但是成本很高。