梅州城区土壤重金属调查及修复

梅州城区土壤重金属调查及修复【摘要】：土壤重金属污染问题日益受到人们的关注，从土壤重金属污染的内涵及特点出发，阐述了土壤重金属污染对植物、土壤动物、土壤酶以及通过食物链对人类的危害。在此基础上”对土壤重金属污染的修复措施进行了概述”主要包括物理修复、化学修复、植物修复及微生物修复等。可以预料”土壤重金属污染修复将向着植物修复和微生物修复的方向发展'并且多种修复方法的综合使用将受到越来越多的重视。【关键词】：土壤；重金属污染；修复近年来随着社会经济的快速发展，土壤中重金属含量不断增加，土壤重金属污染已成为普遍的环境问题，越来越受到人们的关注。据统计#我国遭受不同程度重金属污染的耕地面积已接近210平方公里，约占耕地总面积的1/5,每年因重金属污染导致的粮食减产超,10人7吨，被重金属污染的粮食多达合计经济损失至少200亿元。更为严重的是土壤重金属污染具有长期性、滞后性等特点，可以通过多种途径进入食物链累积放大，严重影响人类健康，威胁人类的生命安全。目前对土壤重金属污染研究已取得了一定的进展，但多数研究是从某一方面进行分析，尤其是修复措施的研究不具有系统性和全面性。鉴此，从土壤重金属的危害出发对不同的修复方法进行对比分析对于土壤重金属污染研究具有重要意义。梅州市于1988年设市，位于广东省东北部，东部与福建省交界，南部与广东省潮州市、揭阳市、汕尾市毗邻，西部与广东省河源市接壤，北部与江西省相连。随着经济的发展，梅州的经济虽然得到了一定的提升，但同时也带来了许多环境方面的问题，其中土壤重金属污染就是其中一个重要的方面。城市土壤重金属污染研究现状1.1城市土壤重金属的主要来源1.1.1工业污染：工业活动所排放的重金属一方面赋存在烟尘上，以气溶胶的形式进入大气，经过干湿沉降进入土壤;另一方面,工业活动所产生的废渣是重金属的重要载体，尤其是一些金属冶炼厂，废渣中的重金属含量极高［6］，无处理堆放或直接混入土壤，对土壤环境造成潜在危害。因此，在城市土壤中,工矿业周围土壤重金属污染一般较为显著。此外随着城市化发展和旧城区改造，大量的污染企业搬出城区，原有的土地使用性质发生改变。城市中已搬迁的污染企业用地成为城市土壤重金属污染的突出问题，如一些冶金行业、电镀行业及大型企业中的电镀工艺等，可以造成较为严重的土壤重金属污染［7］02004年6月，国家环境保护总局发出通知，要求切实做好企业搬迁过程中的环境污染防治工作，其中重金属的污染治理成为搬迁企业用地土壤环境治理的重要组成部分。1.1.2交通污染：汽车轮胎及排放的废气中含有Pb.Zn.Cu等多种重金属元素,进入周围的土壤环境，容易造成土壤重金属污染。刘廷良等［8］研究发现，汽车轮胎添加剂中的Zn是城市土壤中Zn的重要来源。随着城市化发展,交通工具的数量急剧增加，向周围环境中释放的污染物也逐年增多，造成城市土壤中的重金属不断累积。1.1.3城市堆放的废弃物：城市是人口的主要聚集区，同时也集中了大量的工矿企业，其产生的大量废弃物经常未经处理随意堆放，其中的重金属元素向四周环境扩散,对城市土壤环境造成了污染。同时，这些堆放的废弃物在雨水的淋洗下会向土壤释放其有效态部分,使得重金属元素的迁移能力增强，增加了对地下水的危害［9］。因此，城市垃圾堆放场和填埋场成了重金属污染的潜在来源。有学者曾对垃圾填埋场渗滤液的有害成分监测，发现存在着数十种重金属元素，并属于毒性较大的优先污染物，其中Cr和Zn的质量浓度都超过了100〃g/L［10］。不同种类废弃物产生的重金属污染程度也不相同，一般来说，工业废弃物重金属含量较高，对环境的危害也更大［11］。2土壤重金属污染危害1对农作物的危害：污染土壤中的重金属通过作物根部的吸收进入作物体内，蓄积到一定程度后会对作物产生毒害。灌溉水中含.25mg/L的Hg时,水稻就可发生明显的抑制生长的作用，表现为生长矮小，分孽减少，根系发育生长不良，叶片失绿，穗小粒空，产量降低，籽粒含Hg超出食用标准(鉴.02m妙，以Hg计)。含Cd废水进人土壤后,逐渐在土壤中累积，在低浓度时植物抑制生长的作用，表现为生长矮小，分孽减少,根系发育生长不良，叶片失绿，穗小粒空，产量降低。当土壤中含Cd达到一定浓度时，许多作物就会受害。在对Cd污染条件下小白菜和菜豆幼苗生长的研究发现，30协mo比的Cd使小白菜和菜豆的生长受到抑制，表现为株高、主根长度下降、叶面积锐减等，其原因可能在于Cd对作物光合作用与蛋白质合成的干扰以及膜系统损伤造成的代谢紊乱等困。2对土壤微生物和土壤酶的影响：重金属对土壤微生物有着明显影响。Hnai等发现，重金属的增加会影响微生物种类并导致微生物量下降。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数量。受Hg,Cd,Pb,Cr等重金属污染的土壤细菌总数明显降低，当土壤中Hg为.07m妙g,Cd为3m妙g,Pb为100mkg/g,Cr为50m留kg时细菌总数开始下降。As对土壤微生物也有一定毒性，在试验浓度范围内(10—40mkg/g)，当土壤中AS浓度为10m留kg时，细菌数已明显下降，并随土壤AS浓度的增加而递减。不同形态的AS化合物对细菌的影响效应亦具有一定差异。重金属对土壤酶的活性也有着明显抑制作用。有研究表明,Hg对脉酶的抑制作用最为敏感，当加人土壤中的Hg量为30m留kg时，脉酶活性降至原来活性值的29%—47%,转化酶、磷酸酶和过氧化氢酶分别降至50%—67%,80%和77%—92%。Pb对土壤脉酶和转化酶也有较强的抑制作用，即使加人Pb量较小，脉酶及转酶活性仍有较明显的降低。长期大量施用含Pb的污灌，有可能使土壤中氮的转化受到较为严重的影响。3对人体的危害：重金属对土壤污染后,人们通过食物链不断摄取有害物质，这些物质在体内累积达到一定剂量后产生毒害症状。重金属及其化合物在身体各部位的累积是不同的,决定于本身的化学结构和亲合力,大脑对Cd,Br,Pb,AI积累较多;胃对AS,Cd,Pb,Se,51积累较多;肺对Sn,Se,Cr,Pb积累较多;骨骼对Cd,Pb积累较多等。以Pb为例，当Pb中毒时对全身各系统和器官均产生危害，尤其是神经系统、造血系统、循环系统和消化系统。Pb中毒时，出现高级神经机能障碍。严重中毒时，引起血管管壁抗力减低，发生动脉内膜炎、血管痉挛和小动脉硬化。Pb中毒还发生绞痛,还可造成死胎、早产以及婴儿精神呆滞等病症。二.土壤重金属污染的治理措施：减小污染的最佳方式是尽量切断污染源或控制污染物的排放量，利用科学技术对工业三废进行净化后再排入环境。提高农药化肥的质量，提倡公共交通，以开发电车代替燃油汽车等等。一旦土壤遭到污染，应采取一系列措施加以治理但由于地域条件及自然条件的限制通常改善起来相当困难耗时耗力效果不显著现今条件下通常用物理、化学、生物的方法加以治理。物理方法：由于土壤重金属一般存在于表层，且移动性较小，可采用客土法。对于地域面积小的地方，可把已受污染的土壤表层除去，换上适合作物生长的活化土壤。对于污染较轻且面积稍大的规则地域还可采取深耕的方法，把底与上的土更新，根据农业用土的特点，使它的污染对农作物的影响减少到最小。对于不规则土域也可采用电动法，在土壤中通一直流电，在电解”电迁移”扩散”电渗”电泳的作用下，重金属会在电场中作相对运动，向电极附近富集，在土壤中移向一集中区域，然后再对这一重金属较多的土壤采取客土的方法加以处理。以上几种物理方法治理污染土壤!易造成二次污染，且受自然条件的限制较大，并且易导致土壤结构的破坏，使土壤的生产能力下降，减少农作物的产量，使经济效益降低。1975年，日本修复被镉污染的土壤，使用了置换土壤，把镉土埋到25厘米深的地下。但是，40年过去了，受害者仍然生活在不安中，日本社会也为此付出了巨大的经济代价，而土地污染的阴影仍未消除。总体来说这种方法修复土壤不是很彻底。化学方法：化学治理主要有沉淀法，有机质法”吸附法等。这些措施治效果比较理想而且费用不大，但其稳定性不强，存在重金属再度活化的问题。根据土壤中重金属的特点，它易与一些配位化合物反应形成稳定的络合物，易与一些酸根离子反应形成沉淀。在已经被污染的土壤中加入一些络合物或酸根离子，使土壤的PH值环境发生改变，以便使土壤中的重金属稳定地存在下来，再进行清水淋洗。此种方法不适合大面积的污染地块。另外，还可以采用施肥控制的方法，根据污染土壤的主要重金属元素种类及土壤的肥效性，增施相应肥料或有机肥。有机肥可以改变土壤的理化性质，改变重金属在土壤中的存在形态，达到治污与增肥双效性。生物方法：生物治理主要有动物治理、微生物治理、植物治理等方法。这些方法实施简便、投资较少，但治理过程较长。土壤污染的治理采用物理及化学的方法一般治理的工程量大，经济效益低，近些年来，利用生物的方法治理重金属污染已经越来越得到人们的广泛采用。生物方法就是在已经污染的土壤上种植特殊的植物或培养一些特殊的微生物，利用它们来除去土壤中的重金属。用这种方法在去污生物的选择上应根据实际污染的情况而定，种植不同的作物，使它能够吸收或者转化这些重金属的含量。由于食物链的作用，这些品种选取时应尽量避开食用类，以免危害人体健康。我国在生物防治方面取得了巨大的进展，比如利用螟蚣草治理土壤砷污染，螟蚣草对土壤重金属砷的吸收能力相当于普通植物的20万倍，而且蕨类植物螟蚣草生物量超大，在收割焚烧其地面部分后，残存的重金属含量已非常低。一般植物土壤中砷含量达到50个pmm还能活，在植物体内，由于植物通常不吸收这种有毒物质，更不愿向其地上部分转移，但螟蚣草中的砷含量竟可以达到1〜2%，而且多集中于地上部分，一年可以收割三次之多。利用水稻修复镉中毒农田，从治理效果看，边生产边修复这种方式相对成熟。但是目前来说，生产的水稻富含镉，不能食用，所以不能大规模推广。另外，专门针对镉污染的另一种筛选植物东南景天，在国内已有上百亩实验基地。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还原，降低其毒性。例如铜，绿色假单胞菌，变形杆菌可使汞离子转化成元素汞，经10小时后挥发的汞可达75%。在微生物累积重金属方面，细胞内金属硫蛋白同Hg、Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有强烈的亲合性，结果使重金属富集并抑制其毒性。从裂殖酵母菌，某些藻类和植物中分离到一些多肽，称之为植物麦合素，能结合Cd、Cu、Zn、Hg、Pb等重金属。【参考文献】土壤重金属污染及植物修复技术综述白洁、孙学凯2王道涵'辽