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土壤污染物大致可分为重金属等化学污染物、物理污染物、生物污染物和放射性污染物。在这几类污染物中,重金属会造成土壤环境质量严重下降。重金属在土壤中累积超过一定数量,就会污染生长于其中的植物,进而影响人类健康,引发严重疾病。但是,由于土壤污染有着不同于其他污染的一些特点,在相当长一段时间内并没有引起足够的重视,我国对于土壤污染的预防和修复也还处于探索和研究的初级阶段,很多防治措施还不能起到有效作用,因此土壤重金属污染有愈演愈烈的趋势。针对土壤重金属的污染问题,我们采访了我国著名环境生态专家、南开大学环境科学与工程学院院长周启星教授。
“隐形杀手” 浮出水面
周启星,主要研究方向包括复合污染生态学、污染环境修复、生态毒理与环境基准等,在环境污染特征、毒理效应、土壤环境基准以及修复等方面进行了大量相关研究,尤其在土壤重金属污染防治与修复研究领域有很深的造诣。
在很多人的印象中,“土壤污染”似乎是个新名词,人们对它是陌生的。其实,这些在土壤中潜伏了多年的“隐形杀手”,正悄无声息地浮出水面,不断产生可怕的危害。一段时间来,各地土壤重金属污染事件频发,才渐渐引起了普通百姓对土壤污染的关注。
在采访中,周启星介绍说,土壤重金属污染来源众多。这些重金属进入土体,被生长在其中的作物吸收和积累,人食用了这些被重金属污染的粮食和蔬菜后,将重金属吸收到体内,健康受到很大危害,出现严重的“污染病”。20世纪60年代,日本发生的“痛痛病”和“水俣病”,就是因为镉和汞对环境的污染所致。目前,我国重金属污染也开始呈现快速上升的趋势,2011年1至8月份短短半年多时间,就出现了11起重金属污染事件,土壤重金属污染问题进入人们的视线,对土壤重金属污染的治理与修复变得刻不容缓。
原本被大家忽视的土壤污染一下集中爆发出来,造成的消极影响直线上升,在之前相当长的一段时间内却似乎并没有太多这方面的报道,这是什么原因呢?从周启星教授介绍的土壤重金属污染的特征中,我们可以找到原因。周启星教授介绍了土壤重金属污染的主要特点:污染的长期积累性、隐蔽性、形成原因的复杂性以及治理的困难性。
土壤重金属污染的积累性,是指土壤重金属污染不像水污染那样因为河道被排入污水就可以马上被发现,也并不像工厂的废气排入空气中后人们即刻就能看到。土壤污染是一个逐渐累积的过程,工农业生产以及城市垃圾等固体废弃物的堆放,使重金属有机会渗入土壤;水和大气中的污染物最终也会进入土壤,对土壤造成次生污染。土壤是“最后的垃圾桶”,积累于土壤中的各种重金属,将会逐渐得以释放,对地下水和植物造成缓慢的污染,最终对人体健康构成威胁。学界有一种形象的说法,将其称为“生物定时炸弹”。所以,重金属的中毒发生,是一个缓慢的过程,到出现问题时,一般都已经产生了比较严重的后果。
周启星教授说:“由于土壤本身就具有净化功能,它的污染及其危害也就具有潜在性,用肉眼是很难观察到的,只有用专业的检测设备才能够检验土壤是否被污染,以及污染的程度究竟有多严重。”土壤重金属污染的隐蔽性,造成土壤污染状况容易被忽视。因此,要到有严重的污染事件出现时人们才会察觉到土壤污染的存在,这也就是为什么最近一段时间内各地的重金属中毒事件频频发生,人们才意识到这一污染的严重性。
因为进入土壤中的重金属在大多数情况下不止一种,所以土壤的重金属污染具有复杂性。周启星教授解释说,土壤的重金属污染除了一些主要的有毒重金属污染之外,还有一种情况,那就是有一些毒性小的重金属,如锡、碘等,它们在有机污染物的交互作用下,毒性会变得比较复杂,对动植物和微生物均会造成更大的危害。
由于上面提到的这些特点,导致土壤重金属污染的治理变成一件棘手的事情,纷繁复杂、千头万绪的原因和污染状况让土壤重金属污染的治理只是停留在初级探索的阶段,很难找到切实有效的方式来进行治理,这也就涉及到了土壤污染治理所面临的极大困难。
防治征程困难重重
当土壤污染的问题不断发生并开始被重视之后,相应的预防、治理和修复也就应该开始进行,并尽量使其提早发挥作用。然而,目前我国土壤重金属污染的预防和治理工作进行得并不是很顺利,原因是多方面的。
周启星教授特别提到了我国土壤环境质量标准制定与修订工作过于落后的现状,对我国土壤重金属污染防治工作产生了严重影响。周启星教授介绍说,目前我国使用的《土壤环境质量标准》是1995年制定的,到现在将近20年都没有进行过修订和补充。在此期间,土壤污染又有很多新情况和新问题出现。由于实施的标准十分陈旧和落后,导致无法解决一些现实新问题。
周启星教授指出,1995年颁布的《土壤环境质量标准》,已经不再对我国土壤重金属污染防治工作产生积极影响。他强调,这一标准中存在的最大问题是,该标准的适用范围只限于农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地以及自然保护区等地的土壤,而关于商业用地和住宅用地,却并没有明确标准,而且标准中所收录的重金属并不全面,很多对人体健康有严重危害的土壤有机污染物并没有被列入其中。该标准明显是在土壤环境管理工作的初级阶段制定的,很多方面都已经不符合现在的要求。因此,该标准在如今的土壤重金属污染的检测和判断中,已经不能发挥应有的作用,这就迫切需要从国家层面上开展环境基准的系统研究,为《土壤环境质量标准》的修订和完善奠定坚实的基础。
周启星教授非常重视土壤环境标准修订和完善这项工作,他认为只有有了严格和符合实际的标准,解决“是不是应该修复?”、“在什么水平上修复?”、“修复之后希望达到怎样的水平?”等一系列问题,土壤重金属污染的检测和修复工作才能顺利开展。但是,他也非常遗憾地提到,目前我们国家很少有人在进行新标准方面的研究和探索。目前,只有他和他的研究团队一起,进行了一些相关的研究工作。
周启星教授还提到,目前污染土壤修复技术有待提高,也是土壤污染防治中一个比较突出的问题。土壤重金属污染的修复技术不够发达,没有有效的修复技术来处理和净化被重金属污染过的土壤,使得对土壤重金属污染的修复还停留在初级阶段。目前普遍使用的污染土壤修复方法主要有两种:物理修复法、化学修复法。其中,物理方法的缺点是费时费工,且成本较高;使用化学修复方法则容易引起其他问题,出现二次污染,因此在使用的时候应该考虑可能会造成的后果,慎重使用。因此,国内很多相关专家都在对有效的污染土壤修复的方式进行探索和研究,目前生物修复技术因为其成本低廉、治理的本位性和永久性等优点,是人们很看好的一种修复技术,但由于研究和开发刚刚起步,在应用上还并不成熟,有待相关专家进行深入的研究。
此外,周启星教授提到的修复资金、实现商业化的体制问题以及管理方面,还存在着诸多问题。因此,土壤重金属污染的预防和修复,是一项任重道远的工作,其中还存在着很多的问题需要探讨和解决。
任重道远前景乐观
周启星教授说,土壤也像人一样,会出现健康问题。土壤的健康出了问题之后,就如人生病之后,需要及时“治疗”,否则继续恶化下去就会出现更严重的问题。据相关统计数据显示,我国土壤目前已经处于亚健康状态,需要及时采取“诊断”和“治疗”措施,来抑制土壤的健康情况继续恶化。
周启星教授说:“我国的土壤污染问题比国外复杂得多,一是我国的人口多,另外在工业方面,国际上一些污染比较严重的企业都将工厂都搬到了我国。在这个大环境下解决土壤污染问题,确实存在比较大的困难。”他认为,在土壤污染的修复方面,应坚持“两手抓”,一手抓机理的研究,一手抓应用推广 ,加强与政府部门的合作来推动实际应用。他提出,应当将物理修复、化学修复、生物修复、综合修复这几种修复方式按照情况选择使用,让污染土壤修复的效果达到最好;另一方面,政府在相关政策的制定和管理上应继续加强。多个方面共同努力,污染土壤的修复才能真正达到理想的效果。
寻求土壤污染的解决之道,应该从问题的根源做起。目前,我国的经济发展还是粗放式的,环保意识仍然淡薄、片面追求经济效益、盲目开发资源、开采方式不当等问题普遍存在,这些做法也都给土壤重金属污染提供了方便的条件。因此,要在土壤重金属防治方面取得真正的成绩,就要在源头上尽量控制重金属污染的产生和扩散,在极易出现重金属污染的相关工厂 ,应当进行相关的宣传,提高大家保护土壤环境的意识,在重金属污染的源头上进行控制和预防,才能达到真正的治理污染的目的。
完善相关的法律法规,也是非常重要的一项措施。有明确的相关规定,是完成土壤污染预防和治理修复非常重要的一步。据了解,目前相关部门正在进行相关法律法规的制定,相信在这些法律法规出台了之后,污染土壤的防治和修复就会有法可循,防治工作就能更加顺利一些。
关键词:土壤;重金属污染;危害;防治
引言
由于人类活动致使土壤中的微量金属元素超过土壤环境质量的标准值或土壤背景值的上限值[1],导致生态环境质量下降和土壤环境恶化,从而对人体健康、其他生物、水体噪声危害的现象[2],称之为土壤重金属污染。2013年年底中国国土资源部副部长王世元在土地调查新闻会上指出,中国内地中重度污染耕地大约为5000万亩;宋伟等对全国138个典型区域土壤污染案例的分析表明,我国耕地土壤重金属污染的比重占耕地总量的1/6左右[3-5],造成国家经济效益的损失达200亿左右,可见我国土壤重金属污染形势并不乐观。文章结合我国土壤污染的现状,系统的提出防治措施,为今后土壤修复、治理等工作提供参考性建议。
1 我国土壤重金属污染现状
1.1 土壤重金属污染成因
土壤中的重金属元素主要指的是汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)这十种元素。影响土壤中重金属元素含量发生变化的原因有两个:一方面是在自然环境的作用,成土母质风化过程中自然积累的含量(本底值),之后在风、水等外力作用,经过物理和化学过程而改变其含量;另一方面,也是影响最大的方面,就是人类活动,随着工业化、城市化的发展,化学工业制造、金属矿山开采、生活废水排放、农药化肥不科学施用及污水灌溉等是重金属污染的主要来源途径。
1.2 土壤重金属污染的特点
隐蔽性:土壤污染需要人为对土样进行采集,检测并分析才能够得出是否存在隐患;不可逆性:重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,受污染的土壤可能需要花费上百年的时间才能够慢慢消除;长期性:将重金属存于土壤中,往往是呈垂直递减分布;难治理性:土壤污染需要通过物理、化学、生物等各种修复方法进行综合治理,才能达到比较好的治理效果。
1.3 土壤重金属污染的危害
土壤中的重金属虽然能够被作物自身吸收,但这并不会影响到作物的生长和发育,但经过食物链的富集作用,进入人体对人体健康存在极大的威胁;我国本来土地利用资源紧张,加之现在又受污染,使原有的形势更加紧迫,更威胁了子孙后代的生存;由于土壤污染具有长期性和不可逆转性,严重危及农业可持续发展和国民经济水平的持续增长。
2 土壤重金属污染的防治措施
要想对土壤重金属污染得到有效的修复,应从两个方面入手,一是预防,采取各种政策措施、制定法律法规切断污染源;二是治理,面对已经存在重金属污染的土壤,采用科学友好环境的方法综合治理。
2.1 土壤重金属污染的预防措施
2.1.1 加大环境监管和治理力度。首先政府部门应该组织相关科研单位和技术人员筛选出有助于治理环境的修复技术,选择具有代表性的污染地进行修复技术的应用,为治理更大范围的重金属污染区积累经验;其次监督部门应加大环境监管力度,从污染源入手,杜绝重金属对土壤产生污染,严格控制城市生产生活废水直接进入农田,杜绝污水灌溉农田;再者加强农业环境的监测,尤其是土壤污水灌溉区的动态监测,充分了解土壤中金属成分、含量的变化,做好预防工作。
2.1.2 倡导科学的农业生产种植。农业生产过程中的主体就是农民,他们对一方土地进行管理与规划。政府部门应该积极引导农业管理者科学的管理农药、化肥及除草剂等农用化学品。提倡有机化肥与无机化肥的并施,同时采取积极的预防措施,不仅能够有效减小土壤污染,还能够促使作物茁壮成长。大力发展低毒、高效、环境友好型的农药,严格控制农药的使用量、使用次数及使用时间,杜绝高残留高重金属农药的使用,因此发挥农药的积极作用。倡导地膜使用后,要积极及时的回收,防止其残留对土壤造成进一步的污染。
2.2 土壤重金属污染的治理措施
2.2.1 土壤物理修复技术。土壤物理修复技术主要是根据土壤自身理化性质及重金属性质,通过物理方法治理土壤中的重金属污染。最常见的方法,第一种就是客土、换土、深耕翻土,但是需要耗费较大的人力、物力及财力,并没有从根本实现重金属污染的治理;第二种是电动修复法,其利用电池原理,在电场作用下重金属离子开始迁移,使重金属离子富集到电极处在土壤表层就得以去除;第三种是固定/稳定化修复,常用来清除无机污染物质,使用成本低、设备易移动、稳定性强,但是因为许多技术的联合应用可能会致使土壤污染面积增大。
2.2.2 土壤化学修复技术。化学修复是将修复剂加入到污染物,其发生一定化学反应,实现土壤的毒性被去除或降低的效果。化学修复法有很多如土壤淋法、原位化学氧化修复技术、溶剂浸提法等。土壤淋洗能够用于大面积的轻质土和砂质土重金属污染治理,但是对于渗透系数较低的效果不好,也会造成植物必需营养元素的缺失;原位化学氧化修复技术是利用化学氧化剂(双氧水、高锰酸钾等)与污染物发生氧化反应,迫使污染物浓度降低,但是其不利影响就是可能产生气体,有毒副产物。
2.2.3 土壤生物修复技术。土壤生物修复技术是利用生物的生命代谢活动减少土壤环境有毒有害物的浓度,治理过程中花费成本较低、管理技术简单。生物修复技术包括微生物修复、植物修复及动物修复。近年来主要放在动物修复的研究上,对土壤动物蚯蚓进行了相关研究[6],蚯蚓对重金属有一定忍耐和富集能力,通过不断吞食有机质土壤,经过其自身酶系统的作用,产生利于土壤环境的有机无机复合肥,促进了土壤重金属形态的转化,加速了土壤养分的循环。
2.2.4 农业修复技术。农业修复技术指的是改变耕作制度或利用农艺措施调节重金属对土壤的危害。改变耕作运行模式需要根据当地的具体情况,选择能够抵抗土壤污染的作物或植被。利用合理的农业措施进行修复,主要是通过合理的深耕措施及增施有机肥调节土壤的理化性质,从而调控污染物所处的污染环境。
3 结束语
土壤重金属污染的防治是环境监测的重要任务,是保障我国广大人民群众身体健康的根本,是促进国家经济快速发展的主要推力。采取科学有效的土壤污染防治措施,能够有效改善土壤结构,提高土壤肥力,降低土壤环境的污染。在未来的环境监测和农业生产中,政府和人民更应该携起手,爱护我们共有的生存土地,让重金属污染事件不再发生,远离人民群众,实现环境友好型的生存环境。
参考文献
[1]高锦卿.土壤重金属污染及防治措施[J].现代农业科技,2013,1:220+225.
[2]郭笑笑,刘丛强,朱兆洲,等.土壤重金属污染评价方法[J].生态学杂志,2011,5:889-896.
[3]宋伟,陈百明,刘琳.中国耕地土壤重金属污染概况[J].水土保持研究,2013,2:293-298.
[4]樊霆,叶文玲,陈海燕,等.农田土壤重金属污染状况及修复技术研究[J].生态环境学报,2013,10:1727-1736.
[5]黄益宗,郝晓伟,雷鸣,等.重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J].农业环境科学学报,2013,3:409-417.
关键词镉污染;锌污染;hakanson潜在生态危害指数法;都龙矿区
中图分类号x143文献标识码a文章编号 1007-5739(2010)22-0263-03
studyoncadmium&zincpollutionofsoilsandplantsindulongmine
li feng-weibei rong-tawu ming
(department of environment science & engineering,southwest forestry university,kunming yunnan 650224)
abstractthe analysis on samples of sediments,tailings,rice soils and plants in xiaobai river polluted by cadmium and zinc were tested. the results showed that soil sediments,tailings and rice soils all had been severely polluted by cd,and the zn content of rice soils and sediments were beyond the standard of soil environmental quality level ⅱ.the lars hankanson’s method was used to assess potential ecological risk of the heavy metals in xiaobai river. the assessment results showed that each sample point was high with potential ecological risk,which was caused by high levels of cd. in addition,zn and cd contents of plants growing in contaminated soils were much more than those in no polluted soils. it was indicated that the plants were severely polluted in contaminated soils. some measures should be adopted to integrate control for the polluted area.
key wordscadmium pollution;zinc pollution;potential ecological risk assessment of hakanson;dulong mine
金属矿产资源是不可再生资源,对国民经济的发展起着重要作用。但是矿山的开发及其一系列采矿、选矿经过加工程序都是高污染过程,尤其对河流、土壤、植物的污染更表现为直接性和危险性[1]。土壤重金属污染物造成土壤营养不良,导致土壤生产力低下,也影响着农产品的品质,已成为土壤环境科技工作者研究的首要问题[2]。
该研究通过对已受矿区污水污染的小白河流域的土壤,包括河流底泥、污染土壤,并对该地生长的几种植物进行分析测定,了解土壤中的镉(cd)、锌(zn)等重金属污染情况,从而对受污染的土壤提出合理的生态治理修复措施。
1材料与方法
1.1研究区概况
试验材料来源于云南省文山州马关县都龙镇小白河流域的三岔河。马关县位于云南省文山州南部,地处东经103°52′~104°39′、北纬22°42′~23°15′,属低纬度亚热带山地季风气候。年平均气温16.9 ℃,1月平均气温9.6 ℃,7月平均气温21.7 ℃,年均降水量1 345 mm,最大降水量1 776 mm,最小降水量1 027 mm。研究区马关县都龙矿区是锌、锡、砷和铁共生的多金属矿床,并伴生有铟、锗、镉、镓、钴、银等稀贵金属。
1.2样品处理方法
1.2.1土壤样品采集及处理。试验确定3块采样地,第1块样地是小白河三岔河段河岸底泥,第2块样地是已废弃的尾矿坝,第3块样地是远离重金属污染的距小白河200 m的水稻田。采用“之”字形的布点方法,按0~20 cm的深度取样,每个样点取5个混合土样。四分法弃取,保留1 kg土壤样品,贴好标签,带回实验室进行处理,清除枯根败叶,在阴凉处风干,磨碎,过100目尼龙筛,封装待测。
1.2.2植物样品的采集及处理。每个样地分别采集5种常见的植物5~10株,把根、茎、叶、果实混合在一起。5种植物为紫茎泽兰(eupatorium adenophorum spreng)、木贼(equisetum hyemale l sp pl)、多花抗子梢(multiforons clovershrub)、野牡丹(melastoma affine d.don)、光叶蕨(knuiwatsukia cuspidata)。将采回植物鲜样洗净、切碎,放在阴凉处晾干。然后用瓷制研钵研碎,过20目尼龙筛,封装待测。
1.3测定方法
1.3.1植物样品的预处理。将标有号码的瓷坩埚在高温电炉中灼烧15~30 min,移至炉门口稍冷却,放入干燥器内冷却至室温,称重。必要时再次灼烧、冷却、称重,至恒重为止。在坩埚中准确称取磨碎、烘干、混合的样品2~3 g(称准到0.01 g),放在电炉上缓缓加热炭化,烧至无烟时移放在已烧到暗红色的高温电炉门口处,片刻后再放进炉内深处,关闭炉门,加热至约450 ℃(暗红色),在此温度下烧至灰分近于白色为止,大约需要1 h(0.75~2.00 h)。将坩埚移放在炉门口稍冷却,最后放入干燥器内冷却至室温[3]。用1∶1 hcl溶解灰分,定容到50 ml容量瓶中,待测。
1.3.2土壤样品消解。准确称取过80目的风干底泥样品0.3~0.7 g(精确至0.000 1 g)于小烧杯中,加少许蒸馏水润湿,加王水15 ml。同时做试剂空白试验。在电热板上加热微沸(140~160 ℃),至有机物剧烈反应后,加高氯酸5 ml,继续加热至冒浓白烟,强火加热至样品呈灰白色,小心赶去高氯酸(若出现棕色烧结干块,则继续加入少许王水,加热至灰白色)。然后,取下样品,用1%硝酸15 ml加热溶解,以中速定量滤纸过滤于50 ml容量瓶中,用少量水冲洗残渣,定容待测。
1.3.3仪器的调整和设定。在原子吸收分光光度计(wfx-130a)上安装镉、锌2种空心阴极灯,并设定好每一种金属的测定条件。
1.3.4标准曲线的绘制。吸取混合标准溶液(cd:10 mg/l;zn:10 mg/l)0、0.05、1.00、3.00、5.00、10.00 ml分别放入6个100 ml容量瓶中,用0.2%硝酸稀释定容;然后,按测定步骤测量吸光度,用经校准的吸光度对相应的浓度作图,绘制标准曲线。
1.3.5测定吸光度。按标准曲线的绘制方法测定样液中的吸光度,并在标准曲线上查出样液中镉、锌的浓度,最后计算水样、底质中2种重金属的含量。
1.3.6计算方法。土壤或植物中重金属含量的计算方法为:
式中:c—从标准曲线或线性方程上查到的各样液的浓度(mg/l);v—样液的定容体积(ml);w—样品的干重(g);a—土壤或植物中镉、锌的含量。
2结果与分析
2.1土壤中cd、zn含量分析
将小白河流域各采样点河流底泥、尾矿土和水稻土中的zn、cd含量(表1)与我国二、三级环境土壤标准进行比较,分析重金属zn、cd的毒性对土壤造成的危害。由表1可知,河流底泥cd含量为74.67 mg/kg,尾矿土cd含量为77.84 mg/kg,水稻土cd含量为11.19 mg/kg;分别是我国二级土壤环境标准的248.9倍、259.5倍和37.3倍。与我国三级土壤环境标准相比较,上述土壤cd的含量分别是相应标准的74.67倍、77.84倍和11.19倍,说明cd对该流域土壤污染严重。河流底泥zn含量为1 737.60 mg/kg,尾矿土zn含量为115.00 mg/kg,水稻土zn含量为715.74 mg/kg。尾矿坝土zn的含量为我国二级土壤环境标准的一半,而小白河流底泥和水稻土的zn含量分别是我国土壤二级环境质量标准的6.95倍和2.86倍。说明zn对该小白河流域河流底泥影响最大,河流底泥zn污染对河水相互影响,使受河水灌溉的水稻土受到影响,其zn含量比较高,但尾矿土壤没受到zn的污染。综上所述,对小白河流域土壤污染最大的重金属是cd,其次是zn。
2.2小白河流域植物cd、zn含量分析
(1)污染区植物重金属含量分析。在不同的生长区域各种植物中重金属的含量不同,通过对试验区5种植物重金属cd、zn含量分析,与无污染区作对照。由表2可知,受污染植物体内的重金属含量明显要高于对照,说明土壤环境中金属元素含量越高,植物体内的重金属含量也就高。对cd的吸收最为显著的植物是多花抗子梢,污染区生长的多花抗子梢植物体内cd含量是无污染区的1 314倍,该植物体内cd含量高达13.14 mg/kg。其次为光叶蕨和紫茎泽兰,污染区生长的光叶蕨体内cd含量是无污染区的1 033倍,污染区生长的紫茎泽兰体内cd含量是无污染区生长的354倍。因此,植物对cd的吸收能力依次为多花抗子梢>光叶蕨>紫茎泽兰。
对zn的吸收最为显著的植物是紫茎泽兰,污染区生长的紫茎泽兰体内zn含量是无污染区83.80倍,该植物体内zn含量为33.100 mg/kg,其次为光叶蕨和多花抗子梢,污染区生长的光叶蕨体内zn含量是无污染区的21.25倍,污染区生长的多花抗子梢体内zn含量是无污染区的6.98倍。因此,植物对zn的吸收能力依次为紫茎泽兰>光叶蕨>多花抗子梢。
(2)同一污染植物不同重金属的含量分析。由于同一种植物对不同的重金属敏感程度及其含量不同,重金属zn、cd对已污染的植物危害也不同。分别分析矿区紫茎泽兰、多花抗子梢、野牡丹和光叶蕨这4种植物的zn、cd含量,研究植物体内zn、cd富集程度及对其造成的危害。图1和表3表明紫茎泽兰体内重金属zn的含量明显高于其他3种植物,它们有着相同的生态环境,但紫茎泽兰比其他植物更加适宜zn污染的土壤环境;而紫茎泽兰对重金属元素cd的吸收表现出弱势,光叶蕨次之,多花抗子梢吸收的cd含量最高,在野牡丹中没有发现cd存在。表明多花抗子梢比其他3种植物更加适宜cd污染的土壤环境。光叶蕨体的重金属含量高于多花抗子梢,表明光叶蕨比多花抗子梢更加适宜重金属污染的土壤环境。
2.3小白河流域土壤重金属的生态危害评价
(1)评价方法。瑞典学者hakanson[4]提出的潜在生态危害指数法是评价重金属生态危害的常用方法。按照该方法,某区域土壤中第i种重金属潜在危害指数为:eri=tri(csi/cbi)。式中:csi为土壤中重金属i的实测值;cbi为重金属i的参照值(背景值);csi/cbi为富集系数;tri为毒性响应系数(cd为30,zn为1)。土壤中多种重金属的生态危害指数为单种重金属危害指数之和:ri=∑eri;参照值的选择无统一标准,该文选择工业化以前土壤重金属cd、zn的最高背景值作为参照值[5]分别为0.30、80.00 mg/kg。
毒性相应系数反映了重金属的毒性水平和生物及环境对重金属的敏感程度,一般该系数越大,对生物的毒性就越大。土壤中重金属生态危害程度的划分标准:eri<40或ri <150为生态危害轻微;40≤eri<80或150≤ri<300为生态危害中等;80≤eri<160或300≤ri<600为生态危害强;160≤eri<320或ri>600为生态危害很强。
(2)评价结果。利用hakanson潜在生态危害指数法对小白河流土壤重金属生态危害评价,结果如表4所示。
可以看出,cd的富集系数在37.30~259.47之间,zn的富集系数在1.44~21.72之间。以单个重金属的潜在生态危害指数来评价重金属的生态危害,cd在3个采样点的生态危害均为很强,eri在1 119.00~7 784.10之间,均远远高于160,其在尾矿坝附近土壤潜在生态危害最强,河流底泥生态危害程度略低于尾矿土。尾矿土的ri值高达7 785.54,表明其潜在生态危害最强;河流底泥ri值为7 488.72,水稻土ri值为1 127.95,均远大于600,也属于生态危害很强。在全部监测面的ri值中,cd的数值最大。如果不考虑cd而只考虑zn污染的权重,河流底泥、尾矿土、水稻土样点的ri值分别为21.72、1.44、8.95,均小于160,其潜在生态危害轻微。3个采样点潜在生态危害均属于很强,主要是因为3个采样点土壤中的cd含量远远高于土壤二级环境质量标准,且cd的毒性响应系数又比较高。因此,对小白河流域土壤中的cd污染治理要予以重视。
3结论与建议
3.1结论
(1)小白河流域重金属cd的含量均远远高于我国土壤环境质量二级标准,说明小白河流域土壤已受到重金属cd的严重污染;河流底泥和水稻土的zn含量分别是我国土壤二级环境质量标准的6.95倍和2.86倍,表明zn对该小白河流域河流底泥的影响最大。河流底泥和河水相互影响,相互污染,使受河水灌溉的水稻土受到一定影响,导致水稻土中zn含量比较高,且受到了不同程度的污染,但尾矿土壤还没受到zn的污染。表明小白河流域的河水已受到污染,不能用作灌溉水源。
(2)由于土壤长期受含zn、cd废水的影响,生长在其上面的植物受到严重污染。与对照相比,受污染的植物cd含量超过354~1 314倍,受污染的植物zn含量超过6.98~83.80倍。在所监测的植物中,cd含量吸收最为显著的植物是多花抗子梢,其次是光叶蕨和紫茎泽兰,植物对cd的吸收依次为多花抗子梢>光叶蕨>紫茎泽兰;植物对zn的吸收最为显著的是紫茎泽兰,其次为光叶蕨和多花抗子梢,植物对zn的吸收依次为紫茎泽兰>光叶蕨>多花抗子梢。
(3)在相同的生态环境中,紫茎泽兰更适宜锌污染的土壤环境,多花抗子梢更适宜cd污染的土壤环境。光叶蕨体内的重金属zn含量高于多花抗子梢,表明光叶蕨比多花抗子梢更加地适宜锌污染的土壤环境。
(4)利用hakanson潜在生态危害指数法对小白河流域土壤重金属生态危害评价结果表明,各采样点的重金属污染潜在生态危害都很强,主要原因是cd含量过高引起的。
(5)对小白河流域的cd、zn应予以足够重视,需要采取措施防止cd、zn由底泥进入水相,对沿河两岸排放含cd、zn的污水也要采取一定措施,减少含cd、zn废水的排放。
3.2建议
根据环境保护部环发《关于加强土壤污染防治工作的意见》(〔2008〕48号),为改善土壤环境质量,保障农产品质量安全,建设良好人居环境,促进社会主义新农村建设,必须尽快研究防控重金属污染的措施[6]。首先,贯彻依法预防的原则,建立健全和贯彻防治土壤污染的有关法律法规和标准。其次,充分利用土壤污染状况调查结果,加快产业结构调整,优化工农业发展规划和布局,发展清洁生产工艺,控制和消除重金属污染源。第三,提高土壤环境容量和土壤净化能力,建立土壤污染监测、预报与评价系统。第四,小白河流域的河水已受到污染,不能作为农业灌溉用水。加强小白河流域河道重金属污染治理,加大管理力度,严格控制矿区污水排放标准,严禁不达标的选矿废水排入河道。第五,对已受zn、cd污染的水稻田,不能继续种植水稻等对cd吸收能力强的植物。要加强重金属污染治理,改茬换种zn、cd吸收较弱的作物。第六,采用乡土物种,植树种草,适当选用紫茎泽兰、光叶蕨和杨树等当地物种,保护土壤环境,对已污染的土壤采取治理措施,物理措施、化学措施和生物措施综合运用[7]。总之,矿山开发一定要科学、合法、有序、适度,并严格加强管理、监督,确保维护良好的生态环境。 整理
4参考文献
一、农村主要污染物的调查
1.空气环境污染
主要环境污染物:SO2、CO2、NOx、CO、粉尘、H2S、HCl、Cl2、甲醛等有机物,铅、砷、铬等重金属。
主要来源:火力发电厂、炼钢厂、小型锅炉、水泥厂、石灰窑、生活燃煤不完全排放的气体和烟尘,化工类工厂的企业废气。
2.水污染
主要污染源:工业废水,日常生活废水,农田排水。
3.土壤环境污染
主要污染源:农药、化肥的大量使用,工业生活废水灌溉,固体废物污染。
二、具体危害分析
1.空气污染
空气污染物主要通过呼吸道进入人体内,不经过肝脏的解毒作用,直接由血液运输到全身。所以,大气中的化学性污染物对人体健康的危害很大。这种危害可以分为慢性中毒、急性中毒、致癌作用和致畸作用四种。
慢性中毒――大气中化学性污染物的浓度一般比较低,对人体主要产生慢性毒害作用。如镉能引起骨质疏松软化,出现严重的腰背酸痛、关节痛及全身刺痛。铅主要损害神经系统、造血器官和肾脏,同时出现口腔金属味齿银铅线、胃肠道疾病、神经衰弱及肌肉酸痛、贫血等症。
急性中毒――在工厂大量排放有害气体,如二氧化硫、氯气、氯化氢等,并且在无风、多雾时,大气中的化学污染物不易散开,就会使人急性中毒。
致癌作用――大气化学性污染物中含有部分具有致癌作用的物质。
致畸作用――当长期生存在被化学污染的环境中时,某些化学元素(砷)经呼吸、水、食物作用于妊娠母体,干扰胚胎的正常发育,导致新生儿或幼小哺乳动物先天性畸形。
2.水染污
水体的pH值等于7,当小于65或大于85时,都会使水生和陆生生物受到不良影响,严重时造成动植物死亡。一些化工、冶金等工业废水还含有重金属,如汞、铅等,进入水体后不能被微生物降解,经食物链的富集作用,最终进入人体,从而导致某些疾病的发生。
3.土壤污染
化肥、农药的施用成为提高土地产出水平的重要途径。但农田所施用的任何化肥都不可能全部被植物吸收利用,流失的化肥会随土壤水向下渗透,造成土壤污染,而目前农药污染主要是含有机氯、磷、氮的农药。这些农药会在土壤中残留,更会残存在动植物体内和表面,长期食用有致癌、致畸作用。
利用工业生活污水灌溉可节约农业用水,充分利用污水中的营养元素,是一种经济的、节省能源的污水处理方法。但是,工业废水中含有汞、铅、砷、酚、三氯乙醛、苯并芘等有害污染物,有些污染物不能降解,而且污水大多显酸性,长期灌溉能破坏土壤的酸碱性,使土壤环境恶化等。
固体废弃物是指人类在生产和生活中丢弃的固体物质,如采矿业的废石、工业的废渣、废弃的塑料制品以及生活垃圾。随着生产的发展和消费的增加,堆放固体废弃物占用了大量土地,这些废弃物不仅占用土地、损伤地表,而且会污染土壤、水体、大气。固体废弃物经日晒雨淋,它们的渗出液中所含有毒物质渗入土壤后,会改变土壤结构,妨碍植物生长或在植物体内积累。如果不及时处理,长期堆放,越积越多,就会严重污染生态环境,对人体健康造成危害。而且垃圾堆放地往往也是蚊、绳孳生地和老鼠猖狂活动地区,这与很多传染病的发生有很大的关系。
三、对污染防治的几点建议
1.加大宣传力度,增强公民的环境意识,自觉维护农村生态环境,尽量减少人为造成的环境污染。例如,在日常生活中我们应基本做到:生活垃圾进行分类处理,做到合理回收利用;减少农药、化肥的使用;坚决不用六六六、DDT等高毒性、高残留的有机氯农药;不使用未处理的污水灌溉;选用不含磷洗涤剂取代含磷洗涤剂;减少使用易产生白色污染的塑料制品等。
2.加强《环境保护法》、《水污染防治法》等法律法规的监督机制,制订环境质量评价标准,督促企业引进并运用各种防治污染的技术。
常见工业污染气体的处理方法:SO2、NOx、H2S、Cl2、HCl用NaOH或浓氨水吸收。CO用燃烧的方法除去。
铅、砷、铬及甲醛等有机物:利用污染处理设备回收利用或转变为无毒物质。
3.运用政策及经济方式调整能源结构,减少煤、石油产品的使用,鼓励更多的利用可再生洁净能源。如太阳能、地热能、风能、电能、沼气等。
4.固体废弃物的再利用。固体废弃物只是在某一过程或某一方面没有使用价值,实际上往往可以作为另一生产过程的原料被利用。因此,有人称固体废弃物为“放在错误地点的原料”,如能及时进行回收利用,既保护了环境又能节约大量能源。
5.政府加强对污染严重的中小企业治理。如石膏粉厂、小化工厂、小灰窑、小造纸厂、小电镀厂、小冶炼厂等,污染尤为严重且治理不当的应进行关停。
6.合理规划城镇工业发展和人口密集区的布局。如污染型工厂与生活居民区尽量分开;工厂不宜过分集中,以减少一个地区内污染物的排放量。另外,还应把有原料供应关系的化工厂放在一起,通过对废气的综合利用,减少废气排放量。
关键词:农村 生活环境 居民健康
中图分类号:F323.22 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2011)01-221-02
攀枝花市位于四川省最南部,有着“钒钛钢铁之城”的美誉。近几年来,城市经济迅速发展的同时,农村经济也快速增长,农村面貌发生了巨大的变化。了解、分析攀枝花市农村生活环境和居民健康状况,对推动攀枝花市全面建设小康社会的进程,具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。本文中的生活环境包括居室环境和村落环境。
一、对象与方法
1.调查对象:选择攀枝花市盐边县进行调查。采取整群随机抽样的方法,抽取了3镇(永兴镇、渔门镇、桐子林镇)4乡(和爱彝族乡、惠民乡、高坪乡、国胜乡)的18个村,对其中的302户家庭共1656人进行调查。在被调查者中,25岁以下者占10.63%,26~45岁者占50%,46~65岁者占29.78%,65岁以上者占9.57%。
2.调查方法及内容:调查由川北医学院护理学院社会实践调查小组(共计23人)于2010年7月14日至7月20日进行。调查人员在调查前对问卷内容和调查技巧进行了统一培训后,以2~3人为一组,深入到户进行调查。此次调查的方式有问卷调查法、资料搜集法。其中部分问卷由被调查者独立填写,剩余部分由调研组成员通过访谈形式把问卷题目融入到谈话内容中。另外,我们还通过访问村干部搜集一些关于该县的情况。调查内容包括居民个人情况、居室环境、村落环境和居民健康四部分。个人情况包括民族、性别、年龄、工作及居住区域。居室环境包括房屋结构、家庭生活能源、居室通风条件和采光条件、家电使用情况。村落环境包括饮水方式、生活污水和生活垃圾的处理、水资源、土壤资源利用。居民健康包括居民对健康的理解、做健康咨询的方式、做健康检查次数和频率、卫生保健的意识和行为、与生活方式相关的疾病的防治意识和行为状况、居民饮食状况及常见疾病的种类。每小组调查后即时核对调查表,立即补充和更正信息;每日进行总结,进一步确保信息准确性和一致性。
3.统计学方法:对每一份调查结果进行逐一整理, 将数据录入Excel。运用SPSS17.0统计软件进行统计分析。酗酒定义为至少一次饮酒量≥50克以上白酒或相同酒精量的其他酒;吸烟的定义为每天至少吸1支,连续吸烟≥1年;“偶尔锻炼”和“从不锻炼”为缺乏运动,即指每天的体力活动
二、结果
1.基本情况。本次调查18个村,302户家庭(汉族212户,少数民族90户),共1656人(汉族1160人,少数民族496人)的生存状况信息。性别比(以女性为100,男性对女性的比例为105.0,其中汉族为103.8,少数民族为107.5)。当地人口结构、劳动力分布,见表1。
2.居室环境现状。盐边县居民在房屋结构中以砖瓦结构为主(58.4%);家庭生活能源以木材、秸秆为主(45.81%);大都使用节能清洁产品,如节能灯、太阳能、沼气等;居室通风条件和采光条件均很不错;借助攀枝花丰富的太阳能资源,安置太阳能农户所占比例高达92.58%,安置沼气农户所占比例达29.51%。家电使用以彩色电视机、电话、电饭锅、电扇为主(76.8%),因此,家中目前存在最严重的污染是家用电器的电磁辐射污染。
3.村落环境现状。盐边县是一个由汉族、彝族、回族、傈僳族、苗族组成的一个多民族县。只有55.5%的农村居民采取集中式供水方式。农村每年产生生活污水约35.5万吨,生活垃圾约0.7万吨,每年畜禽粪便排放总量达67万吨。同时,城区工业污染向当地农村转移趋势增加,一些城郊接合部成为城市生活垃圾及工业废渣的堆放地。其处于二滩水电站的核心位置,水资源十分丰富,主要水资源除自然降水外,还有地下水资源总量占3.1亿m3,全县共有水资源量25.66亿m3,占攀枝花市总面积的60.84%。盐边县农业用水主要依靠自然降水,大小水库、蓄水,引水工程等给农田补充,供农作物、林木吸收利用。据调查,现今大量的生活污水(有机质、洗涤剂),农业(化肥、农家肥)、工业废水,垃圾等排入湖水,而喷洒在农田里的农药、化肥等污染物,经雨水冲刷随地表径流有50%~70%进入水体,从而形成水体污染,使水质恶化。
4.农村居民健康现状。(1)农民的卫生条件和就医情况。调查中发现,盐边县居民对健康的理解往往仅局限于身体健康(62.3%)而忽略心理和社会道德健康;主动做健康咨询的仅占(45.2%),定期做健康检查的次数太少、频率过低,就医行为少。对“看病费用可以报销多少”的问题,回答可以报销30%~60%的为929人,占被调查人数的56.1%;可以报销60%以上为36人,占被调查人数的2.2%。在“全家去年医药费支出多少元”中,1000元~3000元的为1401人,占被调查人数的84.6%;而去年的医药费支出估计占全家的总收入50%以下的为1360人,占被调查人数的82.1%。(2)卫生保健的意识和行为。被调查的农村居民的卫生保健的意识和行为(见表2)。(3)与生活方式相关的疾病的防治意识和行为状况。农村居民的饮食状况(见表3、表4)。(4)据义诊发现,当地群众特别是少数民族群众血压普遍偏低,这可能与当地海拔较高、不良的饮食习惯和结构有关。除此之外,胃肠炎症、妇科疾病、肩周炎、皮肤病等疾病也是当地的常见病。
三、讨论
1.调查显示,当地农村的男女人数相差不大,汉族和少数民族的性别比无明显差异。这与当地大力倡导男女平等以及落实国家的一系列政策法规有关。人口结构中汉族的老龄化程度高于少数民族,这与当地政府鼓励少数民族生育政策有关。当地农村的劳动力以务农为主(占65.9%),但汉族的外出务工高于少数民族,与少数民族受教育的程度低于汉族有关。
2.调查显示,当地家庭生活能源以木材、秸秆为主(45.81%),与当地森林覆盖率高,木材产量大有关。太阳能普及率高达92.58%,与攀枝花丰富的太阳能资源密切相关;当地的沼气的普及率(29.51%)超过四川省的沼气普及率(21%),主要与当地政府补助安置沼气的农户政策有关。推进农村新型能源建设,可以重点搞好农村沼气的推广应用,继续开发水能等清洁能源。
3.调查显示,当地的村落环境中主要存在水污染和土壤污染。因此,当地应大力实施绿色环保建设,搞好植树造林、农田林网建设,进一步完善农业生态屏障,加强土壤污染和水污染的治理。(1)合理使用农药,重视开发高效、低毒、低残留农药。在农业生产中控制化学农药的使用量、使用范围、喷洒次数,提高喷洒技术,改进农药剂型,严格限制剧毒、高残留农药使用,重视低毒、低残留农药的开发生产。可采用种子包衣、内吸药剂浸种、拌种、涂茎、滴心、撒施颗粒剂、定向喷雾等施药技术,减少农药施用量。(2)合理施用化肥,增施有机肥。严格控制有毒化肥使用范围和使用量,增施有机肥,提高土壤有机质含量,可增强土壤胶体对重金属和农药的吸附能力,改善微生物的流动条件,加速生物降解过程。推行秸秆还田,增加土壤有机质。大力推广测土配方施肥技术,根据作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应,在以有机肥为主的条件下,产前提出施用各种肥料的适宜用量和比例及相应的施肥方法。通过测土配方施肥,为农民提供确切的施肥量、施肥种类、施肥时期,有利于土壤养分的平衡供应,减少化肥的浪费,避免对土壤环境造成污染。(3)控制和消除工业“三废”的排放,科学地进行污水灌溉。在工业方面,要求企业生产中排放的“三废”必须在工厂中进行回收、处理,开展综合利用,变废为宝,化害为利。对于目前还不能综合利用的“三废”,务必进行净化处理,使之达到国家排放标准。重金属污染物,原则上不准排放,固体垃圾,一定要经过严格机械分选和高温堆腐后方可施用。工业废水种类繁多,成分复杂,有些工厂排出的废水可能是无害的,但与其他工厂排出的废水混合后,就变成有毒的废水。因此,在利用废水灌溉农田之前,应按照《农田灌溉水质标准》的规定进行净化处理,这样既利用了污水,又避免了对土壤的污染。(4)实施乡村清洁工程。以村为单元,以农户为基础,通过配套建设人畜粪便和生活污水净化处理设施、农村废弃物分类收集与处理利用设施、农田有害废弃物收集设施,综合集成推广各类资源节约与环境友好型生产技术,推进农药化肥减施,人畜粪便、农作物秸秆、生活垃圾和污水的综合治理与转化利用,以点带面,逐步推进,让全县农村达到“田园清洁、家园清洁、水源清洁”的目标。
4.调查发现,当地居民对健康的理解往往仅局限于身体健康(62.3%),主动做健康体检的人仅占45.2%,定期做健康检查的次数太少、频率过低,从不锻炼的人达53.4%,就医行为少。在基本的卫生保健意识和行为中,41%~68%的农村居民具有正确的知识,但超过半数的农村居民还没有养成良好的行为习惯;同时就医成本之高,从客观上对农民养成良好的卫生习惯造成了一定的限制,这样势必对农民的健康造成潜在的危害。当地部门应大力进行健康宣传、教育,引导群众养成良好生活和科学饮食的习惯,改变其只注重身体健康的片面认识;通过增设心理咨询中心,注重群众心理健康;改善社区卫生条件、就医环境等,达到预防疾病和促进健康的目的。定期开展义诊等实践活动,提高群众的健康意识。利用人群健康知识、健康行为、生活质量等调查问卷,提高农民的健康知识知晓率、健康行为的形成率、初级卫生保健形成率,使当地居民的健康和精神状况达到良好状态。
总而言之,农村卫生问题和农民健康意识不可能一蹴而就,任重而道远。进行卫生保健知识的推广与教育,进行健康观念的宣传和卫生行为的干预,开展综合性的全方位的健康教育;提高农村居民体育锻炼和健康体检的积极性,增强农村居民对隐患疾病的认识,以及有针对性地开展疾病相关知识的健康讲座等,都将是今后我们广大医务工作者的工作重点。“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”是建设社会主义新农村的重要内容和目标,只有不断改善农业生产条件和农村居民生活环境,才能进一步提高农村的医疗卫生水平,加快提高农民生活质量、完善生活环境,也才能不断促进村民健康、快乐地生活劳动,进而为农村经济、社会全面进步和农民全面发展奠定坚实的物质基础。
(致谢:感谢攀枝花市盐边县领导和各乡镇卫生院的工作人员为本次社会实践调查提供了很大的帮助,感谢此次社会实践的队友张凤、任思睿、苏文凤、何川、罗胜、汪于涵、唐妙、倪洪、伍雪梅、廖科、耿婷莎、陈露、田云宇、李帅、温双钰、严秀林、曹思源、汪沁为本文原始数据的获得提供了帮助,谨此一并感谢!)
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