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重金屬污染與防治
重金屬污染與防治【1】
摘 要:論述了重金屬污染的來源、特點、及對人類健康的危害,并簡述了防治重金屬污染對人體健康造成影響的措施。
關鍵詞:重金屬;重金屬污染;危害
一、 重金屬污染的定義
重金屬指密度4. 0 以上約60 種元素或密度在5.0 以上的45 種元素。
砷、硒是非金屬,但它的毒性及某些性質與重金屬相似,所以將其列入重金屬污染物范圍內。
環境污染方面所指的重金屬主要指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷,還包括具有毒性的重金屬如銅、鈷、鎳、錫、釩等污染物。
由于人們的生產和生活活動造成的重金屬對大氣、水體、土壤等的環境,污染就是重金屬污染。
二、重金屬污染的種類及來源
由于重金屬在人類生產和生活中得到越來越廣泛的應用,這使得環境中存在著各種各樣的重金屬污染源。
1.大氣中的重金屬污染。
大氣中的重金屬污染有自然來源和人為來源兩種,由宇宙天體作用及地球上各種地質作用而使某些重金屬元素進入大氣中屬于自然來源,人為來源的重金屬主要為工業生產、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等,它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側。
各種元素的兩種來源間比例不同。
據統計, 全球由自然來源進入大氣的重金屬中,鉛僅占其向大氣總釋放量3.5 %左右,鎘所占的比例也很低,只有總釋放量的15 % ,而鉻、銅的比例比較高,分別約為59 %和44 %。
人為活動釋放到大氣中的重金屬鉛、鎘、鎳、鈷、銅的數量遠大于它們的自然輸入量。
在多種復雜的途徑中,以化石燃料的燃燒和金屬冶煉過程中的釋放較為重要。
大氣中的重金屬可以通過呼吸作用隨氣體進入人體,也可以沿食物鏈通過消化系統被人體吸收,對人群的危害極大。
2.水體中的重金屬污染。
在沒有人為污染的情況下,水體中的重金屬的含量取決于水與土壤、巖石的相互作用,其值一般很低,不會對人體健康造成危害。
但工礦業廢水、生活污水等未經適當處理即向外排放,污染了土壤,廢棄物堆放場受流水作用以及富含重金屬的大氣沉降物輸入,都使水體重金屬含量急劇升高,導致水體受到重金屬污染。
水體重金屬污染物排放源主要集中在大、中城市,因此其主要危害人群也相對集中于城市地區。
重金屬通過直接飲水、食用被污水灌溉過的蔬菜、糧食等途徑,很容易進入人體內,威脅人體健康。
3.土壤中的重金屬污染。
在自然情況下,土壤中重金屬主要來源于母巖和殘落的生物物質,一般情況下含量比較低,不會對人體及生態系統造成危害。
人為作用是使土壤遭受重金屬污染的重要原因。
在金屬礦床開發、城市化、固體廢棄物堆積以及為提高農業生產而施用化肥、農藥、污泥及污水灌溉過程中,都可以使重金屬在土壤中大量積累。
積累在土壤中的重金屬可以通過淋溶作用進入水體,也可以通過種植等農業活動進入農作物,進而對人體及生態系統造成危害。
三、重金屬污染的危害
重金屬既可以直接進入大氣、水體和土壤,造成各類環境要素的直接污染;也可以在大氣、水體和土壤中相互遷移,造成各類環境要素的間接污染。
由于重金屬不能被微生物降解,在環境中只能發生各種形態之間的相互轉化,所以,重金屬污染的消除往往更為困難,對生物引起的影響和危害也是人們更為關注的問題。
重金屬進入人體有食道、呼吸道、皮膚三種途徑。
進入人體的重金屬不再以離子的形式存在,而是與體內有機成分結合成金屬絡合物或金屬螯合物,從而對人體產生危害,機體內蛋白質、核酸能與重金屬反應,維生素、激素等微量活性物質和磷酸、糖也能與重金屬反應。
由于產生化學反應使上述物質喪失或改變了原來的生理化學功能,病變就產生了。
另外,重金屬還可能通過與酶的非活性部位結合而改變活性部位的構象,或與起輔酶作用的金屬發生置換反應,致使酶的活性減弱甚至喪失,從而表現出毒性。
重金屬在動物體內和人體內都有富集效應——即吸收進入體內后很難自然排出。
比如體內如果有過量的鉛,在不繼續接受鉛污染的條件下,骨骼內的鉛要經過20年才能排除一半。
而人體內鎘的生物半衰期也有20~40年。
因此,即使人們吃的食物里重金屬含量沒有高到讓人急性中毒的濃度,如果長久接觸或者食用某一種重金屬,體內濃度還是會越來越高。
當積累到一定濃度時,就表現出慢性中毒癥狀。
因此,重金屬中毒損害機體器官往往是不可逆的。
四、防治重金屬污染對人體造成危害的措施
隨著現代工農業的發展,重金屬污染問題日趨嚴重。
重金屬污染,不同與其它類型污染,具有隱蔽性、長期性和不可逆轉性等特點。
重金屬可直接對環境中的大氣、水、土壤造成污染,致使土壤肥力下降、資源退化、作物產量品質降低,并且在土壤中不易被淋濾,不能被微生物分解,有些重金屬元素還可以在土壤中轉化為毒性更大的甲基化合物。
在遭受污染的土壤中種植農產品或是用遭受污染的地表水灌溉農產品,能使農產品吸收大量有毒、有害物質,由此形成土壤—植物—動物—人體之間的食物鏈,嚴重損害了人們的身體健康。
如何預防或者降低重金屬污染對人體健康造成重大影響,可以著重從以下兩點出發尋求解決的辦法。
1. 從政府層面,制定嚴格的法律法規,要堅決杜絕工業“三廢”的排放,規劃城市垃圾的堆放,嚴格控制含有重金屬的化肥、農藥的使用;加強政府監督和違規的處置力度。
積極尋求解決土壤、空氣和水質重金屬的有效辦法,從源頭上控制重金屬對人體健康的影響。
2.在日常生活中可以通過以下措施規避重金屬污染或者中毒,首先要特別留心食品容器和包裝材料的使用。
彩釉陶器、搪瓷器皿和一些玻璃杯內壁往往加有鉛釉,錫酒壺中也含有鉛,應注意不要用這些器皿盛放酸性食物和飲料,以防鉛溶出造成中毒;有些帶花紋顏色的玻璃、冰箱鍍鎘的冰槽以及塑料制品,都不要存放酸性食物和飲料,以防其中所含的鎘溶解出來;使用不銹鋼食具要注意不能與乙醇(酒精)接觸,以防鎘、鎳游離,危害健康。
其次,在天氣污染嚴重的時間內,盡量減少外出或者戴口罩外出,減少重金屬通過空氣進入呼吸道,引起呼吸道疾病。
最后,要注意進行飲食調節,多吃富含果膠的水果(柑、桔和蘋果等),以及木耳、海帶、大白菜等食物,增加維生素的供給量,可在一定程度上減少鉛的吸收,預防和減緩鉛中毒;鎘污染區的居民,補充足夠的維生素及微量元素硒、鋅和鈣等,則可增加鎘的排出。
不要大量、集中地食用某一類特別容易產生重金屬污染的食物。
通過食物鏈富集后,有的重金屬在某些食物中會達到相當高的濃度,如貝類和蛤類等水生生物中鉛、鎘的濃度較高,應盡量少吃或過于集中地吃。
不吃或少吃罐頭食品和含鉛松花蛋,也可減少鉛污染。
重金屬對土壤的污染與防治【2】
[摘 要] 重金屬是土壤污染物中最難降解的其中之一,受到多種因素的影響,存在形態和轉化過程也是不同的。
當土壤中的重金屬達到一定濃度時,影響植物生長通過食物褳,對人害產生危害,必須及時治理和預防。
[關鍵詞] 重金屬 污染 預防 治理
人類活動和自然因素產生的污染物通過不同途徑進入土壤,當其數量超過其自身的凈化能力,污染物就會在土壤中逐漸積累,當達到一定程度時,土壤質量就會惡化,正常功能失調至某些功能喪失,這就是土壤污染。
雖然土壤具有一定的自凈能力,但其自凈能力遠遠小于進入土壤污染物的速度,所以土壤的污染越來越嚴重。
土壤污染物種類繁多,其中發生最普遍、很難降解的其中一種就是重金屬,重金屬污染的重要來源就是工業“三廢”的排放。
重金屬在土壤中以不同形態存在,有水溶態、交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物的結合態、有機結合態和殘渣態,它們的活性和毒性也是不同的。
重金屬在土壤中形態及其轉化也受土壤多種性質的綜合影響,土壤條件不同,起到主導作用的因素也會不同。
例如土壤的質地、有機質含量、PH值、氧化還原電位、陰離子和陽離子的組成等。
重金屬在土壤中并不能被微生物所分解,當達到一定濃度時易于累積,影響植物生長,造成重金屬在農產品的積累,使葉綠素遭到破壞,葉綠素含量降低,葉片發黃,褪綠,減產,抑制發芽等,通過食物褳,人吃了有污染的蔬菜和糧食后,重金屬在人體內就會慢慢積累,產生很大危害,因此我們必須及時防治,具體措施如下:
一、預防
重金屬污染的防治貫徹以防為主的方針,控制和消除土壤污染源,控制工業和“三廢”的排放,合理使用農藥化肥農用薄膜等化學物質。
二、治理
對已經污染的土壤采取治理的措施,比如消除土壤中的污染物或降低有效必,控制污染物的遷移轉化,提高土壤的環境容量等。
綜合近年來國內外采用的土壤治理方法,概括如下:
1. 工程措施:就是依據物理學或物理化學原理,通過工程手段治理污染土壤。
具體有(1)客土、換土、翻土,每種方法都有其適用范圍和條件。
(2)隔離法,利用防滲材料把污染土壤與未污染土壤或水體分開,阻止減少污染擴散的一種方法。
(3)清洗法,用清水或在清水中加入能增加重金屬水溶性的某種化學物質,清洗污染土壤,將污染物移出土體的一種方法。
(4)電化學法,這種方法是在用水飽和后的土壤中插入若干個電極,接通低強度直流電的方法。
從上述可以看出,工程措施治理效果較為可靠,也是一種治本措施,但工程量大,投資高,肥力引起下降,只適于小面積重度污染區。
2. 生物措施;就是利用某些特定的動物、植物和微生物,較快地吸收和移走、或降解污染物質而使土壤得到凈化的一類方法,比如植物技術、微生物技術、動物途徑等,具有成本低不造成生態破壞或二次污染、具有潛在或顯在的經濟效益。
3. 施用改良劑:通過降低土壤污染物的水溶性、擴散性和生物有效性,從而降低它們進入植物體、微生物體和水體的能力,減輕對生態環境的危害。
通過沉淀作用、吸附作用、拮抗作用來達到治理效果,此種方法效果好,且費用適中,在中度污染地區值得推薦。
4. 農業措施:增施有機肥提高土壤環境容量,控制土壤水分,合理施用化肥,選種抗污染農作物品種,改變耕作制度等這些都是農用措施,具有投資少,農業生產具有連貫性,但其周期長,適用于中輕度污染土壤。
綜上所述,重金屬對土壤污染治理需要根據實際性況,因地制宜地加以選用。
同時也應注意到土壤污染防治是一項長期而又艱巨的工作,需要我們長期堅持不懈的努力!
土壤重金屬污染防治【3】
【摘 要】土壤重金屬污染是指由于人類活動,土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值,過量沉積而引起的含量過高。
當前,造成我國土壤重金屬污染最主要的三個方式是礦山污染、工業排放和農業面源污染。
土壤重金屬污染的治理與恢復是一個長期過程,不僅要注重源頭控制和末端治理,還要注重其資金、法制等相關的配套支持工作。
【關鍵詞】土壤 重金屬污染 防治
土壤重金屬污染是指由于人類活動,土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值,過量沉積而引起的含量過高。
隨著迅速發展的經濟全球化浪潮,含重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤,已經形成了非常嚴重的土壤污染。
土壤重金屬污染對農作物造成污染,殘留在農作物內的重金屬通過食物鏈方式攝入人體,進而危害人體健康,同時土壤重金屬污染也導致水環境和大氣質量進一步惡化。
因此,土壤重金屬污染引起世界各國的高度重視。
近些年來,我國土壤重金屬污染的狀況不容樂觀,亟待引起重視。
一、我國土壤重金屬污染狀況
近些年來,我國“毒大米”、“毒蔬菜”、“毒水果”等事件的頻頻曝光,進一步引起了社會各界對我國土壤重金屬污染情況的關注。
在物理區分上,重金屬的范圍系指密度在5.0以上的45種元素或密度4.0以上約60種元素。
但是由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大,所以在環境科學中人們通常關注鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩、汞、鎘、鉛、鉻、鈷等。
砷、硒并不屬于真正的金屬,但是它的某些性質及毒性與重金屬相似,所以重金屬污染物范圍也將砷、硒列包括在內。
以各種化學狀態或物理形態存在的土壤重金屬污染物,在進入環境或生態系統后就會存留、積累和遷移。
它們不僅使作物減產,還沿著植物根系攀緣,侵襲進入大米、蔬菜等各種常見的農作物,最終到達人體內,并累積到了足以致病的劑量,對人類健康造成嚴重危害。
同時它藏在土壤中更隱蔽,污染暴露的時滯較長,容易被人們忽視,比水污染和大氣污染更危險。
空氣和水的流動可以帶走污染物,進行自我修復,但污染物質特別是重金屬一旦進入土壤,降解起來非常困難。
被污染的土壤通過自凈能力完全復原周期長達千年。
從1994年開始,中國地質科學院等研究機構就對全國土壤51鐘化學元素進行監測,2008年又開始建立覆蓋全國的地球化學基準網,對含78種元素的土壤的81個化學指標進行探測。
研究發現,局部地區土壤污染在全國多個研究目標區域表現得非常嚴重,例如鎘、汞、鉛、砷等異常普遍存在于長江中下游某些區域,汞、鉛異常普遍存在于城市及其周邊地域,放射性異常在部分城市明顯嚴重。
根據2010年中國水稻研究所與農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心發布的《我國稻米質量安全現狀及發展對策研究》中的研究數據顯示,中國五分之一的耕地受到了重金屬污染,表現最嚴重的鎘污染耕地涉及十一個省二十五個地區。
《中國環境發展報告(2012)》的統計數據顯示,我國平均每年發生十起特大重金屬污染事件;目前受污染耕地合計約占耕地總面積的十分之一,約有1.5億畝;全國每年因重金屬污染的糧食達一千兩百萬噸,造成直接經濟損失超過二百億元。
在國家對全國的重金屬污染情況開始清查之外,不少地方政府也已經開始對轄區內土壤重金屬污染進行普查,以便制定修復策略。
2012年下半年以來,安徽、重慶、湖北、內蒙古等地區都在開展農產品產地土壤重金屬污染的普查工作。
2013年,廣東省國土資源廳披露的珠江三角洲土壤重金屬污染情況顯示,珠江三角洲經濟區面積的22.8%已經成為三級和劣三級土壤,鎘、汞、砷、氟為污染的主要超標元素,佛山、廣州及其周邊地區是受污染土壤主要分布區域。
實際上,這些“厚積薄發”的土壤重金屬污染現象,是對我國工業污染嚴峻形勢以及農業生產領域過分追求速度和數量的直接反應,也是對耕地質量保護嚴峻現實的直接曝露。
我國也已經開始真正認識到問題的嚴重性,國家關于土壤污染防治的相關政策正在日漸明晰。
根據《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》的規劃安排,全國有河南、廣西、陜西、廣東、江西、浙江、四川、江蘇、湖南、云南、湖北、甘肅、青海和內蒙古共計十四個省區被納入“十二五”重金屬重點治理省區。
但作為一個行業,土壤修復在我國尚處于起步階段,亟待促進發展。
在發達國家,土壤修復產業占環保產業產值的比重最高可達到35%,而在我國,這一數字還不到1%。
二、土壤重金屬污染來源分析
從宏觀上來說,我國土壤重金屬污染三個最主要的來源路徑是礦山污染、工業排放污染和農業面源污染。
當然,具體到對同一區域來說,土壤重金屬污染物來源途徑可能是單一的,也可能是多途徑的。
概而言之,工業化程度越高的地區土壤重金屬污染越嚴重,市區土壤重金屬污染高于遠郊和農村,地表土壤重金屬污染高于地下,污染區污染時間越長土壤重金屬污染越嚴重。
(一)礦山污染
土壤重金屬污染的“第一貢獻者”是礦山,每年我國尾礦在以億噸的數量增長,例如湖南、廣西、江西等地都是尾礦污染較嚴重地區。
金屬礦山的開采、冶煉、冶煉廢渣、重金屬尾礦、礦渣堆放以及可以被酸溶出含重金屬的礦山酸性廢水等,這些過程中產生的重金屬隨著礦山排水和降雨直接或通過水環境進入土壤,間接或直接對土壤造成重金屬污染。
例如新疆克拉瑪依的哈圖金礦,尾礦中的砷含量高達1.1克/每千克;伊犁哈薩克自治州的阿希金礦,尾礦砷含量也在每千克1克以上,這些都對當地的土壤環境造成嚴重威脅。
(二)工業排放污染
工業排放對土壤造成重金屬污染的傳播路徑主要以公路、廢物堆、工礦煙囪等為中心向四周及兩側擴散:沿著“城市――郊區――農村”傳播路徑,突然受污染程度隨著距離城區越遠而越低,某些重工業集中的郊區污染較為嚴重;此外,還隨著城市機動車密度、城市土地利用率、人口密度增大而增大;城市重工業越發達,土壤重金屬污染越嚴重。
例如在工業異常發達的珠三角的惠州、佛山、中山、東莞等區域,土壤重金屬含量超標最嚴重的汞元素主要來源便是工業生產,其中來自于燒堿、汞化物的制作過程中大量廢水是非常重要的污染來源,直接被排向河流的這些污染物未得到有效處理即進入水循環,通過灌溉造成土壤重金屬污染。
(三)農業面源污染
除去礦山污染和工業排放污染,導致土壤重金屬污染的重要原因還包括農業生產中的面源污染。
一些重工業并不發達的區域并無關于重金屬的工業生產,但重金屬超標仍會出現在該區域生產出來的農作物中,原因就在于農業面源污染。
根據相關統計數據,全球目前每年總量為六十六萬公斤上下的鎘進入土壤,其中高達百分之五十五上下的比例是經施用化肥進入。
在我國的農業生產中,出于對農業經濟效益單一追求,過量投入氮肥和磷肥到農業生產中,導致土壤酸性飛速上升,土壤酸化造成了重金屬的活性提高。
而根據相關統計表明,每下降一個單位土壤PH值,土壤中就會增加十倍重金屬流活性值。
例如據廣東省農業部門的調查顯示,人為因素使珠三角地區土壤酸化速度比自然酸化的時間加快了將近七十年,土壤的PH值從1984年到現在下降了0.33個單位。
三、土壤重金屬污染防治的路徑
由于土壤重金屬污染的復雜性,其治理與恢復是一個長期過程。
雖然國家正在逐步加大力度開展土壤污染治理工作,但是實際難度較大,不僅要注重源頭控制和末端治理,還要注重其資金、法制等相關的配套支持工作。
(一)注重對土壤重金屬污染源頭的管控
建立重點地區空氣、水等流體中的重金屬污染預報機制,加強重點地區土壤中重金屬含量的監測,從源頭上預防重金屬中毒事件的發生;加強含重金屬礦藏及其冶煉過程的管理,取締土法煉砷等重金屬的老化工廠,冶金工廠的“三廢”必須達標排放,對高重金屬煤等礦產采取強制性脫重金屬處理,從根本上降低重金屬排放。
同時,應加強含重金屬化工產品管理,特別要加強對含重金屬農藥和醫藥的監管,強化使用常識培訓,最大程度減少人為中毒情況的發生。
(二)利用生物技術修復土壤
中國土壤重金屬污染“量大面廣”的基本特征,一方面決定了難以大規模推廣任何成本高昂的技術,另一方面也使在國內難以使用國外主要針對小塊土地修復的技術。
有一些物理、化學方法可以較快治理重金屬污染,但通常成本高昂,不適用于大面積土壤污染治理,并且這些方法容易破壞土壤內部的生態系統,造成二次污染。
相比較而言,利用生物技術修復更接近自然生態,從經濟投入、修復周期和避免二次污染等多方面考慮都是目前修復受污染土壤的最佳途徑。
植物修復技術是指利用植物的吸收、分解、揮發或固定土壤重金屬作用,降低重金屬在土壤中的含量和有效態含量,從而減小重金屬的危害性。
早在1983年,英國就提出了利用超富集植物清除土壤中重金屬污染的思想,首次利用遏藍菜屬植物修復了長期施用污泥導致重金屬污染的土地,證實了這一技術的可行性。
目前,英國已開發出多種耐重金屬污染的草本植物用于污染土壤中的重金屬和其他污染物的治理,并己將這些開發出來的草本植物推向商業化進程,建立了超富集植物材料庫。
多年的田間實驗表明,凡是經過這些生物處理的土壤,95%以上的重金屬可以被永久固定下來。
(三)建立專項整治的資金鏈
土壤修復需要大量經費,專項整治的資金鏈必須建立起來,但是由于難以確定污染主體,使得資金鏈中“誰來出錢”成為敏感的問題。
按照利用生物技術修復的方法,中國耕地修復總體所需資金將達六萬億元,這還是僅僅按照每畝地最低修復成本二萬元,三億畝待修復土地計算。
根據《全國土壤環境保護“十二五”規劃》,“十二五”期間(2011年至2015年),僅有三百億元是用于全國污染土壤修復的中央財政資金。
實際上,對于受污染土壤修復這樣巨大的資金投入,單純依賴政府是行不通的。
以云南個舊為例,目前該地受污染土壤面積在二十萬畝以上,而治理修復的面積還不到一百畝。
只有找到合適的融資模式,發動社會力量參與,才能解決問題。
但在治理土壤污染方面目前我國尚無可遵循的融資機制,各個地方的做法也不甚相同。
例如國家發改委接連核準了多只用于重金屬污染治理的企業債,廣東利用世界開發銀行貸款支持多個土壤污染治理項目的開展。
但筆者認為,國家必須要根據各地融資的實踐,整合社會力量,建立專項整治的資金鏈,統籌規劃土壤重金屬污染治理。
(四)制定土地環境污染法律
對于“先污染、后治理”的模式來說,需要花費大量時間和經費受污染土壤的修復,因此,解決土壤污染的根本辦法也是最經濟的辦法在于預防。
夯實制度基礎、完善法律法規,做到從制度層面打擊污染土壤的行為和確保受污染土壤得到及時有效的修復才是解決土壤重金屬污染的治本之策。
但目前我國針對土壤環境的具體立法還沒有制定出來,給土壤污染事件中責任認定和問責追償帶來了操作上的困難。
從20世紀中葉開始,英國荷蘭等國就陸續制定相關的土地污染控制和管理的法律法規。
2013年5月份,環保部透露正在抓緊土壤環境保護的立法起草工作,由環保部牽頭,國土資源部、農業部等八個部委共同參與起草立法,已經初步形成《土壤環境保護法》(草案),該立法將為土壤污染的追責和預防帶來明確的法律保障。
參考文獻:
[1]劉杰、張程程:《破解土壤砷污染困局》,《�望新聞周刊》2013年8月12日
[2]李彪:《農業重金屬超標加重,各地普查土壤污染》,《每日經濟新聞》2013年8月9日
[3]王立彬:《中國正繪制土壤重金屬“人類污染圖”》
[4]周勉:《土壤重金屬污染治理刻不容緩》,《新華每日電訊》2013年5月21日
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