公务员期刊网 精选范文 重金属污染原因范文

重金属污染原因精选(九篇)

重金属污染原因

第1篇:重金属污染原因范文

关键词:指数法 因子分析 重金属污染 高斯扩散改进模型

中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)03(a)-0-02

1 问题分析

针对海量数据,应从整体上对污染程度进行评价。而内梅罗综合污染指数法评价土壤的综合污染,以突出最高一项污染指数的作用。在土壤中有很多重金属元素有相似的存在形式和传播途径,并且有相同的污染源,因此在进行通过数据分析,说明重金属污染的主要原因时,基于统计原理建立起来正态模型,不同的重金属有不同的传播方式,其大体分为大气传播、水体传播、固体传播,因金属元素在土壤中大部分以稳定形态存在,故忽略重金属元素在固体土壤中的传播。根据收集的信息和题目中的有关资料对重金属污染物的传播特征的分析,可将8种重金属污染物分为两类。一类是在大气中传播,而大气传播的污染物最终经空气沉降进入土壤;一类是在土壤中传播。对于在大气中传播的重金属污染物,文章建立重金属污染物在气体中扩散模型,根据所在的空间任意位置土壤表面的重金属污染物浓度的多少来确立污染源的位置,函数的最大值即为污染源的位置;同理建立了重金属污染物在土壤中的传播模型。

2 模型建立及求解

2.1 土壤的环境质量评价与分级

2.1.1 单因子指数法

2.1.3 评价分级标准

该文采用GB15618-1995《土壤环境质量标准》。土壤环境质量综合评价指数分级参考了《绿色食品产地环境质量现状评价纲要》中规定进行分级,等级划分为1等级属清洁水平适合发展有机食品;2级属尚清洁水平适合发展无公害食品生产;3级以后属于污染水平,不适宜无公害农产品的生产。

计算得到综合污染评价指标后,通过分析比较得出该城区的各个功能区重金属的污染程度由高至低排序为:工业区主干道区生活区公园绿地区山区。

2.2 重金属污染的原因分析

(2)计算标准化数据的相关系数阵,求出相关系数矩阵的特征值和特征向量。

(3)进行正交变换,使用方差最大法。得到5个主因子提供了源资料的87.756%的信息,满足因子分析的原则,而且从上表可以看出旋转前后总的累计贡献率没有发生变化,即总的信息量没有损失,采用此标准下的分析结果。

(4)确定因子个数,计算因子得分,进行统计分析。

2.2.2 金属元素污染原因

根据该市空间立体分布图和各功能区的分布图,结合各个功能区的分布特点,由重金属元素空间分布图分析可知:(1)主因子1体现出的三个主要变量因子为Ni、Cu Cr三种重金属元素。Ni元素广泛的分布在该城市各个功能区。分析可能是易于传播的污染介质造成的,如煤的燃烧产生的粉尘、颗粒,以及含有Ni元素的岩石的风化等;Cu元素及Cr元素分布在城市的西南方,分布着工业区、生活区、公园绿地区、主干道区。Cu、Cr两种金属元素是工业生产中所形成的废气、废水和固体排放物中均大量存在的污染物。(2)主因子2体现出两个主要变量因子为Pb、Cd,其在来源上关联较密切,两种重金属元素的最大值均出现在工业区。其在空间上近似可认为是一个带状的污染源,这主要因为Pb主要来自市中心交通汽车尾气的排放,而且在研究取得西北部有两个明显的富集中心,形成一个高值区。该市表层土壤中的Cd含量市中心地带比西北城区高,东南城区又比市中心地带高,恰好与当地的主风向相一致,表明大气中含Cd污染物的干湿沉降也是造成土壤Cd污染的一个重要原因。(3)主因子3体现出一个主要变量因子Hg。该金属元素在生活区分布含量偏高,污染较为严重,其主要的污染原因可为人类活动造成水体汞污染,来自氯碱、塑料、电池、电子等工业排放的废水。(4)主因子4体现出一个主要变量因子As,该金属元素在各个功能区的分布较平均,这是因为的污染源多样。大气含砷污染除岩石风化、火山爆发等自然原因外,主要来自工业生产及含砷农药的使用、煤的燃烧。含砷废水、农药及烟尘都会污染土壤。(5)主因子5体现出一个主要变量因子,的分布具有明显的特点,在城市的西部富集,产生一高值区,该部靠近工业区,工业上的三废是其富集的主要原因。

2.3 重金属污染物传播模型

3 大气―平均风速的廓线模式

大气扩散主要是风的作用,平均风速的廓线模式是随高度变化的。在大气扩散模型中平均风速的廓线模式定义为风速随高度变化的曲线。风速的线性数学表达方式成为风速廓线模式。根据我国《指定地方天气污染物排放标准的技术原则和方法》(GB/T 3840-1991)所制定的方法,采用米函数风速廓线模式。

幂函数分素廓线模式是在近地层、中性层、平坦下垫面的条件下推到出来的。该模式应用高度较高,可达到300m或更高的高度,且随应用高度增加,精度下降。

4 水体

6 模型评价及推广

6.1 模型评价

6.1.1 优点:运用主成分分析方法将多维因子纳入同一系统进行定量化研究、理论成熟的多元统计分析方法。通过分析变量之间的相关性,使得所反映信息重叠的变量被某一主成分替代,减少了变量数目,减少了变量数目,从而降低了系统评价的复杂性。再以方差贡献率作为每个主成分的权重,由每个主成分的得分加权即可完成对水质的综合评价。

6.1.2 缺点:题目所给数据有限且单一,所建模型不足以全面反映该市土壤环境污染特征。.对于模型三,仅考虑了金属元素传播的部分途径,具有局限性。

7 模型推广

模型一可推广用于投资风险评价;模型二可用于研究放射性物质的污染;模型三还可推广到研究病菌在空气中的传播;模型四可以推广到研究灰尘在空气中的扩散规律。

参考文献

[1] 王建波.西北典型工业城市土壤中重金属的形态分析[D].兰州大学,2011.

第2篇:重金属污染原因范文

x[摘 要]我国涉重金属产业多呈流域集中分布,导致重金属污染防治已成为流域水污染治理的“短板”。虽然现有法律体系框架已初具规模,但流域重金属的污染防治仍存在专门性立法空白、专项治理的法律长效机制缺乏和常规执法机制不足等问题,在分析原因的基础上,亟需我们健全法律体系,完善法律原则和规范法律机制。

[关键词]重金属污染;流域;法律应对

人类文明发祥于流域,也成就了流域文明。然而不同流域的生产力布局或者经济发展模式,导致了流域不同的污染特征。就涉重金属产业而言,国外方面,日本四大公害病中的三大事件与重金属污染有关,其中发生于流域范围内就有两件,即富山县神通川流域镉污染事件和新??县阿贺野川流域的甲基汞污染事件。国内方面,湖南以传统产业为代表的各种矿区或资源型城市依湘江而建,导致了湘江流域成为全国重金属污染的重灾区,并爆发了辰溪砷中毒、双峰铬污染、浏阳镉污染等多起重特大重金属污染事件;①珠三角、长三角等以高新产业为代表的it产业多呈流域分布,因大量生产印刷线路板的企业不能稳定达标排放,给当地河流、土壤和近海造成了严重重金属污染。②不难看出,涉重金属产业多呈流域集中分布,加之发展方式粗放、环保历史欠账,导致重金属污染防治已成为流域水污染治理的“短板”,有关水污染防治的法律研究亟需应对重金属污染问题。

一、流域重金属污染的法律监管现状

虽然国家层面有《水污染防治法》及其实施细则,地方有水污染防治条例,也出台了《地表水环境质量标准》、《污水综合排放标准》等与重金属污染防治有关的环境标准,这似乎表明流域重金属污染的法律体系框架已初步建立,但现状不容乐观。

(一)专门性立法空白

这集中体现在分散立法、附属立法,专门性立法空白等方面,导致了流域重金属污染防治工作难以对症下药,现实中诸多问题的解决无法可依。以现有法律尚未明确涉重金属项目的审批权为例,因流域涉重金属产业的投资额一般比较大,一些地方领导往往只注重项目的引进和扶持企业生产的发展,而忽视重金属环境污染的监管及治理,导致污染事故屡次发生,已成为重金属污染防治的最大软肋。

(二)专项治理的法律长效机制缺乏

近年来,特别是《重金属污染综合防治“十二五”规划》、《湘江流域重金属污染治理实施方案》等重金属污染专项治理工作的深入,重金属汞、铬、镉、铅和类金属砷的污染物第一次被纳入总量控制目标。不难看出,重金属污染的治理耗资巨大,监管和资金投入将成为前述总量控制目标实现的最大障碍。这种“行政监管+拨款”的治理模式,难以体现法律的长效机制。以我国流域重金属污染防治史上重大进步的《湘江流域重金属污染治理实施方案》为例,湖南省设置了以省长为组长的重金属污染和湘江流域水污染综合防治委员会,但其调整的时间只有五至十年,调整范围涉及到湖南省内湘江流域90%的范围,尚有仅10%的流域范围因在湖南省辖区之外而鞭长莫及。以淮河流域和太湖流域污染治理的沉重教训为例,投入巨大的专项执法往往总体收效甚微,这迫使我们探讨综合考虑经济、社会和环保因素的长效法律设计问题。[1]值得注意的是,当前环境健康事件高发,并不是由于现在的环境事故大量增加,而是随着经济的发展,环境污染及由此带来的破坏性后果开始显现;重金属污染可能需要经过几年、十几年甚至是几十年的积累和迁移转化才能最终显现危害后果,当前的问题是30年发展所形成的污染负荷不断增长和积累的结果,一些因污染导致的疾病到了集中高发时期。[2]所以,流域重金属污染防治的专项治理如何避免淮河流域和太湖流域的前车之鉴,遵循重金属污染的客观规律,其中建立健全法律调整的长效机制乃关键所在。

(三)常规执法机制不足

三十多年来,我国已建立起比较完善的环境法律体系,但学界对其“无大错也无大用”颇有微词,就流域重金属污染的常规监管而言,主要表现为:

一是沟通协调机制不足。众所周知,沟通偏重于信息交流,协调则偏重于行为上的同步与和谐。以流域重金属污染防治密切相关的环境健康为例,按照《国家环境与健康行动计划》的规定,卫生部、原国家环保总局(现环保部)作为国家环境与健康工作的牵头部门,虽然联合制定了《卫生部国家环保总局环境与健康工作协作机制》,但多为原则、抽象的规定,缺乏有效的沟通与协调。其应对突发环境事件的管理只是在地方各级政府设置临时机构,这种临时性的方式也只能是一时的权益之计。③

二是执法手段单一。目前仍以控制——命令型执法方式为主,具有“从上而下”改造公众的行政色彩,往往忽略行政相对人的积极参与,较少考虑环保经济的市场因素,容易导致矛盾的激化。虽然有关部门对此有所认识,也采取了一些补救措施,但终因缺乏为公众、企业等利益相关者提供参与、交流和博弈的机会,而表现为执法与民众的疏离。[论文网]

三是损害救济难。因流域地域广阔、涉重金属产业密集,大多情况下甚至连污染的责任主体都难明确。面对重大重金属环境污染案件时,一般只对污染企业进行关停并转,而对民众利益的维护难以考虑周全。就受害者的损害救济而言,往往因地方保护主义、司法救济不力、社会化救济不完善,甚至会导致“企业污染——百姓受害——政府买单”等恶性循环。虽然暂时控制了“事端”、平息了“事态”,但“事未了”。[3]

二、原因分析

从某种意义而言,流域重金属污染与其他环境污染问题在一定范围内存在历史必然性,甚至“合理性”。在工业化道路不可避免和全球化已经普遍延伸的情形下,后发国家要想做到独立、自主发展而完全不受环境问题困扰几乎是不可能的。没有一定程度的发展(常常以一定程度的环境问题为代价)积累经济、技术条件,环境法治也无从开展。[4]这种基于“代价经济”、“代价社会”的发展模式,[5]同样导致了我国对流域重金属污染的法律监管起步晚、预防手段相对薄弱、救济手段明显不足、且带有强烈的应急特点,现仍处于初始与探索阶段,故缺乏整体应对性。

从宏观角度分析,“环境上的利益只是国家所应追求利益中的一环”,[6]任何环境思考都应结合国情,顾及社会经济条件、科学技术水平等基本问题,这也是“我国经济增长与环境质量还远未实现‘解耦’、环保压力仍然存在重大挑战”的原因。[7]如果我们对此不认识,不及时总结经验和教训,稳妥地终结这种过度牺牲国家、社会和公民生存和发展的模式,势必导致社会利益冲突加剧,我国环境和经济社会的可持续将难以为继。

从微观角度分析,流域重金属污染问题还是政府、企业、公众等多方利益相关者间互动与博弈的过程。其中政府充当管制者兼被监督者,企业既是被管制者又是被监督者,公众等则为监督者。但这些角色扮演需要得到法律和制度的保障才能持久。在政府对污染企业的管制中,我国“监管者监管之法”相对完备,问题症结在于执法不力。而执法不力的重要原因之一在于有关部门没有受到有力的社会监督。而社会监督不力的重要原因在于“监管监管者之法”缺失。[8]所以,公众等利益相关者不管是对

企业监督,还是对政府监督都面临法律保障不足的困境,其知情权、参与权、表达权和监督权难以充分、有效地行使。因此,在某种程度上,我国流域重金属污染之法律应对不足,其根源还在于监管失灵、企业行为失范和公众参与失权。

三、建议与对策

(一)健全法律体系的对策

根据重金属污染防治的法律现状,立法部门亟需综合评估现有法律、法规的实施效能,针对当前流域重金属污染所暴露出来的突出矛盾,集思广益提出完善经济与社会、环境与健康等相关法律法规的总体方案,制定重金属污染防治的行政法规;或者在制定和修改流域管理(保护)条例、水污染防治条例中完善重金属污染防治的内容,突出保障人体健康的可行性举措。相对于法律的制定程序而言,行政法规的制定程序相对简易、周期短,可以通过行政法规来对一些有争议、欠成熟的监管体制机制、管理基本制度进行尝试,待积累经验后再制定法律。与此同时,针对现有环境标准与保障人体健康的目标不匹配、不衔接等特点,地方省级人民政府需要充分利用地方标准制定权,因地制宜建立地方环境标准体系,为地方流域性重金属污染等环境问题寻求解决办法。

(二)完善流域重金属污染的法律原则

首先,采取统一管理。水污染防治应当尊重流域特性、采取统一立法的模式,进一步完善统一的流域综合控制体制和法律制度,是世界多国的成功经验,也是我国在经历了淮河流域、太湖流域污染之痛后应当吸取的教训。[9]流域重金属污染控制属于水污染控制的特殊形式,也需要统一管理。这既是对流域自然属性的认识与尊重,体现了监管中生态观念的提升,又能提高监管效率和促进信息充分交流,有利于重金属污染的流域监管决策效果内部化,使各种监管工具易于合理掌握与调度。

其次,坚持风险预防。在环境损害的不确定性被解决之前,可采取行动能以较小的经济代价取得较高的环境效益。鉴于流域重金属污染监管特点,政府、企业应当树立风险意识,广泛动员公众参与,群防群控,从源头上杜绝安全隐患的发生,从“各炒一盘菜”,走向“共办一桌席”。此外,风险预防原则还应贯穿于重金属污染的流域监管全过程,以确保环境污染和破坏能控制在维持生态平衡、保护人体健康、积累社会物质财富以及保障经济社会可持续发展的限度之内。

第三,解决问题要循序渐进。重金属污染后几乎不易降解,要长期解决重金属污染的健康风险,必须对污染的河流和土地进行治理,而修复被污染土地被证明在任何地方都非常困难。④对此,我们既要持之以恒地开展流域重金属的防治工作,又要避免出现另一个极端,即提高流域涉重金属产业的环境准入和市场运行门槛,采用硬着陆的形式彻底调整经济结构和转变发展模式,甚至推行零污染排放标准,短期内势必会造成国内失业问题和政府财政保障产生严重的影响,也不利于我国经济的持续、稳定增长和社会的相对和谐、稳定。所以,流域重金属的防治工作需要循序渐进,切忌急功近利。

(三)规范法律机制的对策

首先,完善政府法律责任追究机制。政府对环境质量负责,既决定了政府的环保义务,又赋予了政府管理、决策、协调和改善环境质量的权力。现实中因一些地方政府履行环保责任不到位,甚至不履行环保责任也是环境质量恶化的根源。建议因地方环境质量不达标或者环境监管部门没有实际履行自己的职责而造成流域重金属污染的,可以“暂停该环境监管部门的某项监管职权”,直到环境质量达标为止;因本辖区环境质量不达标,并经“污染转移”而造成邻近辖区流域重金属污染的,应当承担“赔付补偿责任”等。⑤

其次,规范企业经营机制。企业追求经济效益的同时,也为社会积累了物质利益财富,但因行为失范也会导致流域重金属污染。所以,建立环境友好型和资源节约型社会,更需要有效规制企业的经营行为。一方面,建议完善企业环境法律责任。例如,企业有未经批准擅自拆除、闲置重金属污染物处理设备,拒报或者谎报重金属排放申报事项等违法行为的,应依法加大处罚力度,以提高政府环境监管效率。另一方面,“徒法不足以自行”,还需培育企业的社会责任。这不但需要企业树立良好的环保意识,主动公开重金属污染物排放情况等环境信息,而且更需要政府、公众与企业之间结成一种互动与制衡的关系。

再次,完善公众参与机制。直到本世纪初期,随着公众环保意识日益提高,我们才认识到社会团体、行业组织、ngo、npo等多主体参与推动环境政策的重要性。针对公众参与“失权”的问题症结,完善公众参与机制的关键在于从实体与程序上进行法律赋权。

最后,完善损害救济机制。根据环境侵害理论以及流域重金属污染事件的特点,国家应当建立诉讼机制和非诉讼机制在内的多元化的环境纠纷解决机制,着力解决环境侵权诉讼“立案难”、“执行难”等司法顽症。鼓励当事人通过调解、协调或者仲裁等非诉讼途径解决流域重金属污染侵害纠纷。此外,政府部门还应采取有效措施积极引导和支持非政府力量参与,创建环境责任保险、环境赔偿公共基金和环保公积金制度,以满足建立健全环境侵害社会风险共担机制的需求。

[注释]

①参见史卫燕等:《湘江受重金属污染触目惊心 锰渣随时可能入长江》,载《经济参考报》:2012-08-29。

②参见自然之友等:《2010年it品牌供应链重金属污染调研》,见杨东平主编:《中国环境发展报告(2011)》,第213-219,北京:社会科学文献出版社,2011。

③参见吕忠梅:《环境健康题难何解》,载《中国改革》,2010(6)。

④参见杨传敏:《中国重金属健康风险亟待寻找解决方案》,见杨东平主编:《中国环境发展报告(2011)》,第112页,北京:社会科学文献出版社,2011。

⑤参见吴志红:《行政公产视野下的政府环境法律责任初论》,载《河海大学学报(哲学社会科学版)》,2008(9)。

[参考文献]

[1]常纪文.环境法前沿问题——历史梳理与发展探究[m].北京:中国政法大学出版社,2011:10。转载于李艳.太湖治污16年功败垂成关停排污企业收效甚微[n].新京报,2007-6-11.

[2]郄建荣.环境与健康事件频发震惊社会[a].中国环境发展报告( 2010)[r].北京:社会科学文献出版社.2010:57.

[3]吕忠梅.环境法学研究的转身——以环境与健康法律问题调查为例[j].中国地质大学学报(社会科学版),2010(7).

[4]巩固:环境伦理学的法学批判——对中国环境法学研究路径的思考[d].青岛:中国海洋大学,2008:265.

[5]常纪文:环境法前沿问题——历史梳理与发展探究[m].北京:中国政法大学出版社,2011:前言。

[6]叶俊荣.环境政策与法律[m].北京:中国政法大学出版社,2003:19.

[7]温宗国.当代中国的环境政策:形成、特点与趋势[m].北京:中国环境科学出版社,2010:43.

[8]吕忠梅.监管环境监管者:立法缺失及制度构建[m].法商研究,2009(5).

[9]吕忠梅,《水污染的流域控制立法研究》,法商研究,2005(5 ).

第3篇:重金属污染原因范文

关键词:重金属检测;环境治理;工厂水污染

1工厂水污染环境治理中常用的重金属监测方法

在工厂水污染环境治理中对重金属进行监测目的在于评价水质及水体污染的程度。现阶段工厂水污染环境治理中常用的重金属监测方法主要有以下几种。

1.1原子荧光光度法

原子荧光光度法为常用的识别重金属元素的方法之一,其识别重金属元素的原理为物质还原理论。检测人员在利用原子荧光光度法对重金属进行检测的过程中,会有相应的荧光产生。通过识别所产生荧光的波长特征,检测人员就可以判断重金属元素在检测样本中的浓度。为了提升检测精准度,在使用原子荧光光度法对重金属元素进行监测时,光源通常会选择激光[1]。

1.2原子发射光谱法

近年来,在对待测样本中的化合物进行分离以及确定重金属元素的色谱时常选择原子发射光谱法。原子发射光谱法的原理是通过识别重金属元素的波长来判断其元素种类。检测人员在样本检测的过程中,借助于捕捉和识别重金属元素离子被激发所产生的特定电磁辐射,从而判断重金属元素在检测样本中的种类与含量。

1.3高效液相色谱法

相对于原子荧光光度法与原子发射光谱法而言,高效液相色谱法主要有三个方面的优势:第一,适宜用于对流动状液体进行检查;第二,检测色谱柱使用周期长;第三,待测样品可重复进行使用。在使用高效液相色谱法对重金属元素进行监测时,在对样本进行检测之前,对元素指标含量需要进行严格的限定,并在对应色谱柱中分离传输的不同浓度下的混合溶液[2]。

1.4免疫分析法

免疫分析法判定样本中待测成分时主要根据特定抗原与抗体间相互作用的特定反应。对检测环境要求严格是免疫分析法的主要特征。因此,在分离检测重金属元素时常选择免疫分析法。

1.5原子吸收光谱法

检测分析检测样本中痕量重金属元素时常选择原子吸收光谱法。在使用原子吸收光谱法对重金属元素进行监测时,需要把待测样本中的重金属元素沉淀并收集。因此,在对样品进行检测之前,必须加入相应的共沉淀剂。原子吸收光谱法与免疫分析法最大的相似之处就是对检测环境要求较高,且在使用原子吸收光谱法对重金属元素进行监测时需要特定的仪器。

2工厂水污染环境治理中重金属的抑制措施

重金属离子通常难以转化,且含有一定毒性,往往存在于未经完全处理过的工业废水中,并通过不同排放途径进入水体环境,人们在日常饮水中容易将其引入体内危害健康。因此,十分有必要对工厂水污染环境治理中重金属采取相应的抑制措施。

2.1水环境重金属离子抑制措施

对水环境重金属离子进行抑制的措施主要包括电解、吸附以及化学沉淀等。其中具有经济高效特点的吸附法是最常用的方法。工厂水污染环境治理中采取吸附法对水环境中的重金属离子进行抑制主要是在水体中添加对重金属离子具有吸附作用的吸附剂[3]。工厂在水污染环境的实际治理中,为了变废为宝,通常会对重金属离子进行回收与分离,因此在选择水体中添加的吸附剂时就需要根据不同重金属离子的性质来进行选择。除了添加吸附剂之外,生物吸附法也是近年来工厂在水污染环境治理中所采用的。生物吸附法因具有易获取材料、高效吸附以及成本较低等特点而被广泛应用在工厂对低浓度废水的处理之中。

第4篇:重金属污染原因范文

1.引言

我国矿产资源丰富,为国家经济建设做出了巨大的贡献,是工业经济的重要支柱,促进了社会进步,但在矿产开采和冶炼过程中也存在一系列严重的环境问题。首先,矿产开采会占用大片土地,并可能造成地质灾害。在采矿的过程中产生大量的矿渣,包括选矿渣、尾矿渣及生活垃圾等。据统计,中国铁矿石开采经选矿后68%以上为尾矿,黄金矿开采选矿后几乎100%为尾矿[1]。超过90%的矿区废弃物采取堆放处理,占用了大片的土地。我国矿山多为地下开采,常常导致地表裂缝与塌陷,严重危及到地表的人类活动。其次,矿山开采过程破坏生态环境,造成环境污染。矿区大片植被遭到破坏,表土剥离,加剧了水土流失,引起了土壤退化,导致生态失衡。矿产开采中产生的废弃物成分复杂,含有大量的酸性、碱性或有毒的物质,这些物质能对周边地区造成严重的影响。许多矿物有重金属伴生,矿物开采过程中常产生重金属污染。重金属具有长期性,稳定性和隐蔽性的特征,同时重金属元素会在植物体内积累,并通过食物链富集到动物和人体中,诱发癌变或其他疾病[2],危害人类健康。如铅中毒会影响人的神经系统、造血系统和消化系统等,镉中毒则会引起骨痛病。矿区土壤重金属污染已不容忽视,到了亟待解决的地步。矿区固体废弃物和矿山酸性废水是矿区土壤中重金属的主要来源。尤其是在Pb/Zn矿、Fe/S矿的开采过程中,尾矿废石中的Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、As等在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。而酸性废水则使矿区中的重金属元素活化,以离子形态迁移到矿区周边的农田土壤或河流中,导致土壤和河流中重金属含量远远超过背景值[3],影响农产品品质和饮水健康。另外,在矿石采矿、运输及排土过程中,尘埃污染也是矿区周边土壤中重金属的一个来源。在发达国家和地区,矿区废弃地治理已达50%以上[4],而我国还不到10%。近年来,我国开始重视矿区重金属污染的治理,如中国污染场地修复科技创新与产业发展论坛中来自全国各地的重金属污染场地修复专家一起商议湖南重金属污染矿区的治理措施,并对各方法的实用性做了分析。土壤重金属的各个修复方法可以降低重金属的浓度或生物可利用度,降低对生态环境及人类健康的危害。重金属污染土壤的修复中,方法的选择至关重要。本文在阐述了重金属污染土壤的基本修复原理后,着重分析了土壤重金属污染的物理修复法、化学修复法和生物修复法,为土壤中重金属的去除、固化及钝化提供了理论依据。

2.重金属污染土壤的修复技术

国内外用来修复土壤污染的方法较多,在具体的应用过程中多为交叉使用,一般分为三大类,即物理修复方法、化学修复方法和生物修复方法[5]。其修复原理如下:(1)加入化学改良剂转化重金属在土壤中的存在化学价态和存在形态,使其固化或钝化。或者采用物理修复等方法,使重金属在土壤中稳定化,降低其对植物和人体的毒性;(2)利用重金属累积植物、动物、微生物吸收土壤中的重金属,然后处理该生物或者回收重金属;(3)将重金属变为可溶态、游离态,然后进行淋洗并收集淋洗液中的重金属,达到降低土壤中重金属含量的目的[5]。

3.物理修复法

物理修复法是基于机械物理的工程方法,它主要包括客土、换土和翻土法、电动修复法和热处理法三种。

3.1客土、换土和翻土

客土法是指向被重金属污染的土壤中加入大量干净土壤,覆盖在土壤表层或混匀,使重金属浓度降低至低于临界危害浓度,从而达到减轻污染的目的[6]。对移动性较差的重金属污染物(如铅)采用客土法时,相对较少的客土量也能满足要求,可减少工程量。换土法是指把受重金属污染的土壤取走,代之以干净的土壤。该方法适用于小面积严重污染的地区,以迅速地解决问题,并防止污染扩大化。此方法要求对换出的受污染土壤进行妥善处理,以防止二次污染[7]。翻土法是指深翻土壤,使表层的重金属污染物分散到更深的土层,达到减少表层土壤污染物的目的。在矿区重金属治理的过程中,换土法治理较为彻底,而客土法和翻土法并未根除土壤中的重金属污染物,相反把重金属继续留在土壤中,因此这两种方法只适用于移动性差的重金属污染物,以免土壤中重金属污染物对地下水造成污染。

3.2电动修复

电动修复法是由美国路易斯安那州立大学研究出的一种治理土壤污染的原位修复方法,该方法近年来在一些欧美发达国家发展很快。它适合修复低渗透粘土和淤泥土,可以控制污染物流向[8]。在电动修复过程中,利用天然导电性土壤加载电流形成的电场梯度使土壤中的重金属离子(如铅、镉、锌、镍、钼、铜、铀等)以电迁移和电透渗的方式向电极移动,然后在电极部位进行集中处理。郑喜坤等[9]在沙土上的实验表明,土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率可达90%以上。该方法不搅动土层,且修复时间较短[10],是一种可行的修复技术。

3.3热处理

热处理法是利用高频电压释放电磁波产生的热能对土壤进行加热,使一些易挥发性有毒重金属从土壤颗粒内解吸并分离,从而达到修复的目的[11]。该技术可以修复被Hg和As等重金属污染的土壤。虽然物理修复方法取得了一定的成果,但其还存在局限性。客土、换土和翻土法操作起来花费具大,破坏土壤结构,使土壤肥力下降,同时还依然需要对换土进行堆放或处理;电动修复法在实际运用中受其他多种因素影响,可控性差;热处理法对气体汞不易回收。

4.化学修复法

4.1化学改良剂

该方法是指向重金属污染土壤中添加化学改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,改变其在土壤中的存在形态,使其钝化后减少向土壤深层和地下水迁移,从而降低其生物有效性。常用的化学改良剂有石灰、碳酸钙、沸石、硅酸盐、磷酸盐等,不同改良剂对重金属的作用机理不同。如施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pH值,促使土壤中镉、铜、汞、锌等元素形成氢氧化物或碳酸盐等结合态盐类沉淀。如当土壤pH>6.5时,Hg就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀[12]。沸石是一种碱土金属矿物,通过吸附、离子交换等降低土壤中的重金属生物有效性。黄占斌等指出对于铅、镉复合污染土壤,环境材料腐殖酸对铅有显著固定作用,而高分子材料SAP及材料组合(腐殖酸、高分子材料SAP和沸石)对镉起到明显固定作用。A.Chlopecka等发现沸石、磷石灰等能降低重金属Pb、Cd的移动性,且能够减少玉米和大麦对重金属Pb、Cd的吸收量。

4.2化学淋洗

化学淋洗修复法是指在重力或外压下向污染土壤中加入化学溶剂,使重金属溶解在溶剂中,从固相转移至液相,然后再把溶解有重金属的溶液从土层中抽提出来,进行溶液中重金属的处理过程[15]。利用此方法开展修复工作时,既可以在原位进行,也可采用异位修复[16]。原位化学淋洗修复法要在污染地进行全部过程,包括清洗液投加、土壤淋出液收集和淋出液处理等。由于原位化学淋洗过程形成了可迁移态污染物,因此要把处理区域封闭起来避免污染扩大化;异位化学淋洗修复法则要把重金属污染土壤挖掘出来,用化学试剂清洗,以去除重金属,再处理含有重金属的废液,最后清洁后的土壤可以回填或作其他用途。化学淋洗法的关键在于试剂的选择,可用来淋洗土壤重金属的试剂主要有盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、草酸、氢氧化钠、EDTA等。现已证明EDTA是针对重金属污染最有效的提取剂,但其价格昂贵,且对EDTA的回收还存在技术问题[17]。

5.生物修复法

生物修复法是通过植物、微生物或者动物的代谢活动,降低土壤中重金属含量方法。它主要包括植物修复法、微生物修复法、动物修复法和菌根修复法四种。

5.1植物修复

植物修复是将对重金属有超累积能力的植物种植在污染土壤上,待植物成熟后收获并进行妥善处理(如灰分回收)。通过该种植物可将重金属移出土壤,达到治理污染的目的。对于修复重金属污染土壤,植物修复法主要有植物钝化、植物提取和植物挥发三种。植物钝化是指利用植物根系分泌物降低重金属的活性,从而减少重金属的生物毒性和有效性,并防止其进入地下水和食物链,减少对人类健康的威胁。如植物分泌的磷酸盐与土壤中的铅结合成难溶的磷酸铅,使铅得到固化。除直接与重金属发生作用外,根系分泌物导致的根际环境pH值和Eh值的变化也可转变重金属的化学形态,使重金属固化在土壤中。但是这种方法并未将重金属去除,因此环境条件的改变仍有可能活化重金属。植物提取是指利用重金属超累积植物从污染土壤中吸收重金属,并将其转移、储存在植物地上部分(茎或叶),随后收割地上部分并集中处理其中的重金属,从而达到降低土壤重金属含量的目的。蒋先军等发现,印度芥菜对铜、锌、铅污染的土壤有良好修复效果。夏星辉[22]指出蕨类植物对镉的富集能力很强,杨柳科能大量富集镉,十字花科的芸苔能富集铅,芥子草能富集铅、锡、锌、铜等。在英国和澳大利亚等国家,一些对重金属有高耐受性的植物的培育已经商业化。植物挥发是指植物将其吸收的重金属转化为可挥发态,并挥发出植物的过程。如植物可以吸收土壤中的Hg2+,然后使之转化成气态HgO后,通过蒸腾作用从叶片蒸发出来。这种方法只适用于具有挥发性的重金属污染物,应用范围较小。同时,该方法将污染物转移到大气中,对大气环境造成一定影响。

5.2微生物修复

微生物修复法是利用微生物对重金属的亲和吸附作用将其转化为低毒产物,从而降低污染程度。虽然微生物不能直接降解重金属,但其可改变重金属的物理或化学特性,进而影响重金属的迁移与转化。微生物修复重金属污染土壤的机理包括生物吸附、生物转化、胞外沉淀、生物累积等。通过这些过程,微生物便可降低土壤中重金属的生物毒性[23]。由于细胞表面带有电荷,土壤中的微生物可吸附重金属离子或通过摄取将重金属离子富集在细胞内部。微生物与重金属离子的氧化还原反应也可降低重金属的生物毒性,如在好气或厌气的条件下,异养微生物可将Cr6+还原为Cr3+,降低其毒性。杜立栋等[24]从铅污染矿区土壤中筛选出一株青霉菌,对人工培养基中有效铅的去除率达96.54%,且富集效果比较稳定,可应用于铅污染矿区土壤的生物修复。

5.3动物修复

土壤重金属污染的动物修复是指利用土壤动物在自然条件或人工控制下,在污染土壤中生长、繁殖等活动过程中对污染物进行富集和钝化等作用,从而使污染物降低或消除的一种修复技术。在评价污染物的生态学危害研究中,科研工作者对土壤动物并未给予足够的重视,所以与微生物修复相比,国内外的相关报道还不多。而在众多土壤动物中,普遍认为蚯蚓是改良土壤的能手,并且对土壤污染具有指示作用,具有巨大的修复污染土壤潜力。朱永恒等[25]研究得出蚯蚓对重金属的富集量随着污染浓度的增加而增加,蚯蚓体内的Pb、Cd和As的含量和土壤中这三项元素的含量具有良好的相关性。且蚯蚓体内的金属硫蛋白和溶酶体机制可以解毒重金属。除蚯蚓外,腐生波豆虫及梅氏扁豆虫等动物对重金属也有明显的富集作用[27]。土壤动物不仅直接富集重金属,还和微生物、植物协同富集重金属,改变重金属的形态,使重金属钝化而失去毒性。

5.4菌根修复

菌根是指土壤中真菌菌丝与植物根系形成的联合体。成熟的菌根是一个复杂的群体,包括真菌、固氮菌和放线菌,这些菌类有一定的修复重金属污染的能力。菌根真菌可通过分泌特殊的分泌物改变植物根际环境,从而使重金属转变为无毒或低毒的形态,降低其毒性,起到促进重金属的植物钝化作用。申鸿等[28]通过对菌根的研究发现,菌根玉米地上部铜浓度降低24.3%,根系铜浓度降低24.1%,表明菌根植物对铜污染土壤具有一定的生物修复作用。黄艺等[29]采用根垫法和连续形态分析技术,分析了生长在重金属污染土壤中有菌根小麦和无菌根小麦根际铜、锌、铅、镉的形态分布和变化趋势,发现菌根可调节根际中土壤重金属形态降低重金属的生物有效性。此外,菌根还能使菌根植物体中重金属积累量增加,强化植物提取的效果。

第5篇:重金属污染原因范文

关键词:饮用水源;重金属污染;防控技术

中图分类号:X703 文献标识码:A

工业化进程的不断加快,推动了社会经济的飞速发展,但是同时也造成了严重的环境污染,在很大程度上威胁着人们的身体健康。在我国,水源水体的重金属污染问题由来已久,而且呈现出日益突出的趋势,如2010年福建紫金矿业汀江铜污染事件、2013年广西贺江铊镉污染事件,对于社会的稳定造成了很大的影响。因此,如何对日益严重的水源水体重金属污染问题进行有效防控和治理,是需要重点关注的问题。

一、重金属污染概述

重金属污染,是指由重金属或者重金属化合物所造成的环境污染,多是由采矿、污水灌溉、废气排放以及使用重金属超标制品等因素所造成的。环境中重金属含量的增加,不仅会对环境造成很大的影响,如果超出正常范围,也会直接危害人体健康。因此,做好重金属污染的防控和治理工作,是非常重要的。重金属污染的危害程度,主要取决于重金属在环境、食品以及生物体存在的化学形态和浓度。与其他有机化合物的污染相比,重金属污染更加特殊,其自身具有很强的富集性,而且在环境中很难有效降解,在大气、水体、土壤以及生物体中,重金属都有着广泛的分布。作为重金属的储存库和最终归宿,底泥在受到环境变化影响时,其中的重金属形态会发生转化,释放到环境中造成相应的污染。重金属不能被生物降解,同时具备生物累积性,可以直接威胁人们的身体健康,不仅如此,重金属对于土壤的污染存在着不可逆转性,已经受到污染的土壤没有治理价值,只能通过调整种植品种的方式进行回避。因此,重金属污染的防控技术受到了人们的广泛关注和重视。

二、饮用水源中重金属污染的防控技术

重金属污染主要体现在水源水体上,另有少部分存在于固体废弃物和空气中,因此,做好饮用水源中重金属污染的防控和治理,是重金属污染治理的关键和重点。一方面,在经济发展的带动下,社会对于能源资源的需求不断增加,水资源紧缺问题日益凸显,做好水污染的治理可以在很大程度上满足社会对于水资源的需求;另一方面,饮水安全关系着人体健康和国计民生。对此,我国在饮用水卫生标准中,对于涉及饮水安全的重金属指标,都进行了严格的规定,例如,在国家标准委和卫生部联合颁布的《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)中,对于典型重金属的限值为:As:0.01mg/L;Hg:0.001 mg/L;Cr:0.05 mg/L;Cd:0.005 mg/L;Pb:0.01 mg/L。该标准与国际先进水平相接轨,对于饮用水的监测分析以及净水工艺也提出了更高的要求。通常情况下,采用混凝-沉淀-过滤工艺进行污水处理的净水厂,很难对重金属元素进行有效去除,也就无法有效保证出水水质。对此,要想对饮用水源中的重金属污染进行有效防控,应该在现有净水工艺的基础上,对科学有效的重金属去除技术进行深入研究,确保其可行性、经济性和便利性,确保城市饮用水重金属污染问题的有效解决。

在饮用水源中,重金属的表现形态是多种多样的,其环境行为也因此变得非常复杂,相关技术人员应该对其进行全面分析,根据重金属元素的化学形态和理化性质,选择恰当的处理方法,确保重金属的有效去除。从目前来看,去除饮用水源中重金属元素的方法,主要包括以下几种。

1 物理法

物理法是去除水源水体重金属元素的常用方法之一,是在不改变重金属化学形态的条件下,通过浓缩、吸附、分离等措施,对其进行处理,这里对几种典型的物理去除法进行分析。

(1)膜分离法:利用特殊的半透膜,在外界推力作用下,使得溶液中的重金属或者水渗透出来,从而达到分离溶质的目的。而根据膜种类以及推动力的差异,又可以分为电渗析、反渗透、液膜分离等方法。与现有的常规水处理方法相比,膜分离法具有占地面积小、处理效率高、适用范围广以及无二次污染等优点,可以作为常规水处理工艺之后的深度处理措施。不过需要注意的是,受当前设备技术水平的限制,膜分离技术虽然具备良好的发展潜力,但是只适用于中等规模以下的净水厂。

(2)吸附法:利用一些具有较大比表面积和表面能的材料,如活性炭、沸石、硅藻土等,对水体中存在的重金属污染物进行吸附和去除。这种方法的优点,是吸附反应迅速,不需要添加其他药剂,具有良好的适应性,不过存在着成本高、寿命短等缺陷。吸附法可以作为常规工艺的预处理或者深度处理工艺。

2 化学法

化学法是通过相应的化学反应,对重金属离子进行去除,其主要方法包括:

(1)电解法:电解法主要是利用电解的基本原理,在阳极和阴极对水体中的重金属离子进行氧化还原,实现重金属离子的分离。电解法具有工艺成熟、占地面积小等优点,但是处理水量小,耗电量大,而且产生的电解液可能会对环境造成二次污染。不仅如此,处理过程中,水体中的重金属离子浓度不能降得很低,因此电解法不适于处理含有较低浓度重金属离子的水源水体。

(2)氧化还原法:这种方法一般用于去除饮用水源中的Cr6+、Cd2+以及Hg2-等重金属离子,以Cr6+离子为例,可以利用相应的还原性物质,将其转化为生物毒性相对较低的Cr3+离子,之后联合化学沉淀法进行去除。这种方法的优点在于,原料来源非常广泛,处理效果好,但是污泥量较大,而且出水呈碱性,需要相关技术人员的深入研究,提升其应用效果。

结语

总而言之,对于饮用水源中重金属污染的防控问题由来已久,任重而道远,需要高度重视,采取合理有效的措施,确保饮用水源重金属污染的有效治理,保证城市居民的饮水安全。

参考文献

第6篇:重金属污染原因范文

【关键词】土壤污染;重金属;治理方法

土壤,为人类提供生存所需的自然环境,为农业生产提供必要的资源。我们所面临的许多问题,诸如环境问题、粮食问题、资源问题等等,都和土壤息息相关。自上世纪20年代以来,工业发展,导致金属产量急剧增加,进而导致重金属环境污染问题。含有重金属的污染物通过多种方式进入土壤,导致土壤重金属污染问题。现在,很多发展中甚至发达国家,都面临着土壤污染问题。这一问题的日益严重,也引起了人们的广泛关注。因此,本文将围绕土壤重金属污染的现状、治理方法等方面展开。

1.我国土壤重金属污染的现状

目前,我国大陆受到重金属污染的耕地面积约为2000万公顷,大约占耕地总面积的1/5。其中,受矿区污染的耕地面积约200万公顷,受石油污染的耕地面积约500万公顷,受固体废弃物堆放污染的耕地面积约5万公顷,受“工业三废”污染的耕地面积约1000万公顷,受污水灌溉的耕地面积约330万公顷。由于土壤污染,我国农业粮食产量每年减少约1300万吨,更为严重的是,因为受到污染,土壤的多种功能,如营养功能、净化功能、缓冲功能、有机体的支持功能等功能正在逐渐丧失。

2.土壤重金属污染的后果

第一、土壤污染导致耕地资源短缺。

第二、土壤污染威胁人、畜的身体健康。

第三、土壤污染阻碍农业生产的发展。

第四、土壤污染会导致其他的环境污染问题。

第五、土壤污染危及子孙后代的利益,阻碍农村经济的健康、持续发展,不利于国家经济的可持续发展。

3.土壤重金属污染的治理

3.1物理防治

物理防治主要采取排土、换土、去表土、客土和深耕翻土等措施。不同地区应采取不同的措施:

(1)污染严重的地区,适合采取排土、换土、去表土、客土等措施。这些措施可以从根本上去除土壤中的重金属污染物。具体方法:将重金属重污染地区的土壤放到高温、高压的条件下,使之变成的玻璃态物质,然后将重金属固定在玻璃态物质中,进而达到去除重金属污染物的目的。这种方法可以在根本上去除土壤中的重金属污染物,而且见效迅速,但这种方法工作量大、费用高。因此,这种方法常被用在重金属重污染地区的抢救性修复工作中。

(2)污染较轻的地区,适合使用深耕翻土这种方法。这一方法可以降低土壤表层的重金属含量。

3.2化学防治

化学防治的方法很多,如:

3.2.1添加重金属改良剂

在土壤中添加一些处理重金属污染时的常用到的改良剂改良剂,诸如磷酸盐、石灰以及硅酸盐等。它们可以和土壤中的重金属污染物发生化学反应,进而生成难溶化合物,从而减少土壤和植被对重金属污染物的吸收。

3.2.2施加重金属螯合剂

土壤中的重金属大都吸附于土壤固体表层,因而土壤溶液中的重金属含量相对较少,所以,我们可以在土壤中施加重金属螯合剂。这样做可以提高土壤中重金属的有效态,更易于流动、吸收。

3.2.3施用重金属拮抗剂

在土壤中,重金属元素之间有拮抗作用。我们可以利用一些对人体没危害甚至是有益的金属元素的拮抗作用,减少土壤中重金属的有效态。所以,在轻度污染的土壤中、施加少量的有拮抗性的金属元素,将能起到很好的防治作用。

3.3生物防治

生物防治,可以采取以下措施:

3.3.1植物吸收

可以通过植物的吸收作用来减少土壤中的重金属污染物含量。这类植物很多,如羊蕨属植物、笕科植物等,这些植物对土壤中的重金属的吸收率可达到100%。

3.3.2微生物降解

使用清洗剂将土壤表层附着的重金属解吸到土壤溶液中,然后随着清洗液一起流入预定的水体中,并和微生物发生作用,从而实现消除土壤中重金属的目的。

3.3.3生物防治很多优点,如效果好、没有二次污染、费用低、易管理、易操作等,因此受到人们的普遍重视

3.4农业生态防治

农业生态防治,可以采取以下措施:

3.4.1控制土壤的氧化―还原条件

在浸水的土壤中,重金属常常以难溶态的硫化物的形式存在。所以,控制土壤中的水分和氧化―还原电位,在作物壮籽期间,保证土壤处于一个相对稳定的水淹期,就可以减少植物吸入的重金属含量,进而减少果实和籽中的重金属含量。

3.4.2改变作物品种

改变作物品种,也可以在一定程度上降低土壤中的重金属含量。如:在受污染较严重的地区,种植花卉和经济林目等;而在受污染较轻的地区,种植耐重金属性较强强的作物,如改旱地为水田,或者旱地、水田进行轮作,以调整PH、EH,从而降低土壤中重金属的有效性。

目前,以上列举的治理土壤重金属污染问题的技术还不能被广泛地应用,其原因有成本过高、实地应用的经验不足、处理效果不稳定等。随着科学技术的发展,开发、研究工作的深入与完善,这些治理方法一定可以日趋完善,并被广泛运用。

【参考文献】

[1]顾继光,周启星,王新.土壤重金属污染的治理途径及其研究进展.应用基础与工程科学学报,2003.06(第11卷)(2):143-151.

[2]邵学新,吴明,蒋科毅.土壤重金属污染来源及其解析研究进展.广东微量元素科学,2007.04(第14卷)(4):1-6.

[3]周以富,董亚英.几种重金属土壤污染及其防治的研究进展.环境科学动态,2003(1).2003.1:15-17.

[4]宋静,朱荫湄.土壤重金属污染修复技术.农业环境保护,1998,17(6):271-273.

[5]武正华.土壤重金属污染植物修复研究进展.盐城工学院学报,2002,6.(第15卷)(2):53-57.

第7篇:重金属污染原因范文

关键词:重金属污染;土壤修复淋洗剂;研究进展

引言

随着社会发展水平的提高,资源应用率提高,环境问题逐渐成社会发展的关注焦点,工业发展造成的环境污染,严重破坏了社会自然环境,土壤淋洗技术是一种新型环境治理技术,结合现代科技手段,实现上环境污染全面治理的实施,结合我国环境治理的发展实际,对土壤淋洗技术的发展情况进行分析,促进我国环境治理水平得到提高。

1 土壤淋洗技术概述

土壤淋洗技术是现代环境治理中经常应用的一种先进技术,从我国环境治理的技术应用实际来看,土壤淋洗技术能够从实现单一污染土壤、复合土壤等多种形式的污染土壤还原,为应对环境污染带来的重金属土壤污染带来了较大的发展空间。土壤淋洗技术在现代环境治理中的应用,可以对重金属污染中产生的多种污染进行还原处理,其中包括还原气体、固体、液体等形式的重金属污染源技术,为促进我国社会环境治理与发展提供技术指导。土壤淋洗技术是新技术手段在环境治理中的应用,结合土壤淋洗技术在实际中应用情况进行分析,土壤淋洗技术的基本特点可以归结为清洁性高,污染小等特点,对我国社会环境的治理提供了完善的发展空间,土壤淋洗技术在我国社会环境治理中的应用,是我国社会发展实现绿色化、生态化发展的重要体现。

2 土壤淋洗技术的应用流程

土壤淋洗技术在社会环境治理中的应用,实现环境治理的实际效果,对土壤淋洗技术的应用流程进行分析。其一,土壤淋洗技术的应用中原位复位清洗技术实行初步清洗,原位复位技术结合超分子技术对重金属污染土壤中的相关土壤进行初步清理,这一阶段结合淋洗液重力或在外力的作用下,对重金属造成的污染进行处理,从而达到保障环境清理的作用,土壤淋洗技术在初级清洗中应用的主要原料采用复原技术为技术的清洗液,实现了重金属土壤淋洗中,淋洗液对土壤的伤害性较低;其二,土壤淋洗技术应用中采取现场淋洗技术,现场淋洗技术的实际应用作用性较高,可以对重金属土壤污染中掩埋重金属土壤,受到重金属侵蚀的土壤进行金属处理,实现土壤淋洗技术在实际中的应用,采用重金属土壤污泥脱水处理后,采用高分子技术吸附污染中的重金属原料,最终将经过处理的土壤进行土壤回收环境处理,完成土壤淋洗技术处理的过程。

3 重金属污染土壤淋洗技术的应用

3.1 无水淋洗剂的应用

重金属污染是土壤污染的主要形式之一,土壤淋洗技术在实际中的应用,从土壤污染源产生的原因,实现重金属土壤污染的合理性治理。土壤淋洗技术的应用中,无水淋洗剂的应用,是采用酸解或者络合离子交换的形式处理被污染的重金属土壤,这种淋洗技术的应用,可以有效的通过离子置换的将土壤污染源置换出来,同时又在发生置换反应的同时产生水和氧气,从而避免了土壤治理带来的副作用。应用无水淋洗剂进行重金属处理中,要注意控制酸解的应用比重,一般情况下,酸解溶液的配备比重为0.1%为最佳,避免强酸对土壤的营养成分造成破坏,实现土壤淋洗技术在环境治理中的科学应用。

3.2 表面活性技术

重金属污染土壤清洗技术的应用中,表面活性技术也是常见的一种污染治理技术,表面活性技术的应用是通过增加表面活性剂,提高土壤的层次之间的柔和性和亲水性,达到提高表面土壤的度扩张,而活性吸附技术可以在土壤表层技术的作用,将重金属污染土壤中包含的中金属离子实现离子之间的吸附作用,达到对重金属污染土壤的治理作用。表面活性技术在实际中的应用,一方面可以吸附水污染中的污染金属,另一方面活性剂可以实现对土壤环境湿度调节,从而实现环境治理中,受到污染的土壤进行调节,大大提高了污染土壤的环境治理的作用,提高环境治理在实际中取得的成效性。

3.3 氧化剂

重金属土壤淋洗技术中,氧化剂应用也是常用的淋洗技术之一。氧化剂作用是结合自然光合作用,对自然环境中的中金属污染物进行污染处理,而氧化剂仅仅作为氧化作用实现的催化部分,主要利用自然光对重金属土壤淋洗进行处理,达到提高土壤中重金属处理作用。例如:氧化剂在重金属污染土壤中的应用,采用活性剂作为重金属土壤淋洗技术实施的主要催化技术,受到自然阳光的光合作用,实现重金属土壤中污染金属的光合分解,达到对污染土壤治理的作用。

4 重金属污染土壤淋洗技术应用原则

4.1 整体性原则

重金属污染土壤淋洗技术是解决环境污染的主要技术手段,能够有效地控制和调节土壤的污染程度,技术在实际实施中,要注重遵守整体性原则,土壤净化处理的技术应用必须从环境治理的整体出发,积极进行重金属污染土壤淋洗技术的应用与实际土壤情况相适应;另一方面,重金属污染土壤淋洗技术的开展不能以破坏其他自然资源为前提,例如:水资源,植物资源等,善于分析整体重金属污染土壤淋洗技术的效果,把握环境治理大方向,采取合理的治理措施。

4.2 可持续性原则

重金属污染土壤淋洗技术的实施开展遵守可持续性原则,我国经济发展处于上升阶段,环境治理是社会经济优化发展的主要分支,我们进行重金属污染土壤淋洗技术的实施中,善于把握和运用自然发展的基本规律,实现重金属污染土壤淋洗技术在环境治理中持续性开展。例如:重金属污染土壤淋洗技术实施人员,对即将净化的土壤进行全面的土壤分析,制定重金属污染土壤淋洗技术实施的持续性计划,降低后期镜湖对土壤的损坏,从而为现代土壤堵塞治理提供新的发展规划。

第8篇:重金属污染原因范文

湖泊污染物重金属与有机污染物不同,不能通过自然降解过程分解,在生物活动过程中富集后毒性更大[1]。湖泊重金属主要来源于流域土壤岩石的风化、城市生活污水和工矿业废水的排放[2-5],排入湖泊的重金属经过悬浮物沉降而驻留在沉积物中,成为二次污染源[6-7]。悬浮物是一种由无机、有机和生物碎屑、浮游动植物、细菌和其他能被0.22μm或0.45μm滤膜截留的颗粒物组成的混合体,不仅影响水生生态系统中重金属的活化和迁移,而且影响重金属在水体、沉积物和食物链之间的相互转化,是一个非常关键的化学组分,含有其他水中溶解态物质难以凸现的环境和地球化学信息[4-5]。在江西省经济快速发展的过程中,鄱阳湖水环境受到了不同程度的重金属污染[2-3],对流域水环境和人类生命构成了潜在的危害。关于鄱阳湖及其流域重金属污染的研究很多,但大多集中在沉积物污染方面[6-9],单纯针对悬浮物中重金属污染的研究则较少[10-11]。对悬浮物的研究可以较全面地了解水环境的污染状况,对揭示水环境的污染效应与水体净化规律有着极其重要的意义。本文从悬浮物的角度进行鄱阳湖重金属污染研究,为了解鄱阳湖污染状况及重金属在湖泊中的环境行为提供依据。 1材料与方法 1.1样品采集 鄱阳湖重金属污染目前仅限于局部范围[6],采样点采用网格布点法布设,每个点平均采3个样,对其进行平行测定,因此样品具有较好的代表性。采样于2011年2月枯水期进行,采样点均采用全球定位系统(GPS)定位,如图1所示。悬浮物样品在距水面30cm以下处采集,除去漂浮或浸没的树枝、枯叶等杂质,在全玻璃微孔滤膜器中减压抽气进行过滤,提取悬浮物(GB11901-89)。样品采集后立即用HACH现场参数仪测定水温、溶解氧、pH值和电导率,水样现场过0.45μm滤膜后,装入聚乙烯瓶中加优级纯浓硝酸保存,带回实验室采用石墨炉原子吸收法(PEAA800)测定。水体中重金属铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)和铬(Cr)的含量采用原子吸收分光光度法测定。 1.2潜在生态风险评价 采用瑞典科学家Hakanson于1980年提出的潜在生态风险指数法对鄱阳湖重金属污染进行生态风险评价[12],生态-危害指数RI为:式中,Ci为污染物的实测浓度,mg/kg;Cin为鄱阳湖重金属的背景参比值[13],Cif为单个污染物污染指数,Tir为污染物毒性响应参数,Eir为单个污染物的潜在生态风险。参考前人研究成果,结合鄱阳湖沉积物的性质和污染水平,具体分级如表1所示。 2结果与讨论 2.1悬浮物中重金属的分布 实测悬浮物重金属含量见表2。由表2可知,南、北湖区悬浮物重金属Cu、Pb和Cr平均含量的差异较大,Cd、Zn平均值相近,分别为0.95,0.93mg/kg。根据不同种类重金属含量范围,结合水流从南湖区向北湖区流动特征来看,含量变化分布情况一致:南湖区大于北湖区。Cu的最高值出现在南湖区,为1045mg/kg,含量分布不均,最小值为16.5mg/kg;Pb北湖区最大值是最小值的30多倍,南湖区超过100倍;Cd的最小值南、北湖区相差不大,南湖区出现最大值;Cr的最大值出现在北湖区;且北湖区含量普遍比南湖区高;Zn在南、北湖区分布均匀,含量相近。由表3可以看出,悬浮物中Cu、Pb、Cd、Cr、Zn间正相关性显著,Cr与Cu及Cd的相关性系数高达1,表明Cu、Pb、Cd、Cr、Zn具有显著的同源性。鄱阳湖重金属污染主要来自各支流水系,污染严重区域主要是各大入湖口处:信江入湖口、饶河入湖口、南湖区的三江口以及东湖区的柳树湾等区域。信江和饶河入湖口处主要污染物为Zn、Cu、Pb,其中Cu主要是由乐安江中下游的德兴铜矿和信江中游的永平铜矿开采产生的含重金属的酸性废水排放所致[13];Zn和Pb为Cu的伴生矿,污染也相对严重;部分Pb是沿江城市排放的生活污水及工业废水所致[9]。南湖区三江口是3条主要支流———赣江、抚河和信江汇合处,各种重金属污染均最严重,原因与信江中游地区永平铜矿废水、南昌市大量工业废水和生活污水排入赣江以及水土流失土壤中的重金属有关[14]。悬浮物中各种重金属含量的空间分布特征与鄱阳湖入流水系有密切关系,流域内有矿产工业的支流如信江、饶河等均分布在南湖区,致使鄱阳湖南湖区与北湖区悬浮物重金属含量差异性明显。 2.2悬浮物、沉积物、水体重金属含量对比 对沉积物、水体、悬浮物中重金属的含量以及最大值、最小值及平均值的分析发现,除了Zn以外,其余金属最大含量均出现在悬浮物中,最小含量在悬浮物与水体中均有出现,可见重金属的分布不仅与其赋存的介质有关,与元素本身相关性也很大(见表4)。一般悬浮物的重金属含量比沉积物高几倍,是水体溶解态重金属的几百倍[15],鄱阳湖中悬浮物与沉积物和水体的比值为0.04~976.91,0.34~2824.86,说明其悬浮物中重金属含量很高。水体中的重金属污染物不易溶解,绝大部分迅速由水溶物转入固相物,并随水运移,当悬浮物负荷超过搬运能力时,便沉积进入底泥。因自然、生物、人为活动等因素驱动,沉积物再悬浮使得被沉积物颗粒吸附和结合的重金属可能通过吸附-解吸平衡和氧化还原反应而释放进入上覆水体,导致水体普遍出现重金属污染问题。在此迁移转化过程中,悬浮物是重金属元素的主要迁移载体。悬浮物主要由黏土、细碎屑等物质组成,重金属元素在悬浮物中可呈吸附态、矿物态等形式。悬浮物中重金属元素含量受悬浮物的矿物组成、重金属元素存在形式受流域地质背景等综合因素制约。鄱阳湖是江西省的内陆湖泊,其地貌主要组成物质是变质岩和花岗岩,岩溶地貌主要为沉积岩,在水体的迁移转化过程中,重金属在沉积物、悬浮物、水体三相中不断进行着交换吸附作用,维持动态平衡,但悬浮物中重金属含量最高。 2.3潜在生态危害指数评价 将Hakanson潜在生态危害指数用于水体悬浮物重金属污染评价时,所选择的参比值差别较大。悬浮物是水体污染物迁移的主要载体,主要来源于流域土壤岩石的风化产物、动植物残骸、工业废水、废渣、废气中的颗粒物,沉积物则是污染物的主要储存场所。因此背景值既可选用全球沉积物重金属的平均背景值[16],也可用国家土壤环境质量标准(GB15618-1995)或当地土壤重金属背景值[17]。本文选用鄱阳湖沉积物中的重金属背景值作为背景参考值,见表5。由于吸附富集作用,悬浮物重金属含量将远超于其背景值,因此将表1中的生态危害指数做了相应的调整,以小于250为轻度、250~500为中度、500~1000为强度、大于1000为极强。以此等级划分得到鄱阳湖悬浮物重金属的生态危害系数见表6。由表6可见,鄱阳湖近一半区域重金属污染达强度级别,其中2/3分布在南湖区。南湖区集中了鄱阳湖的所有入湖支流,污染物进入湖区时,大量富集于悬浮物中。鄱阳湖重金属单元素危害系数最大的是Cd,其次是Cu、Pb,最小的是Zn,这种现象与5条支流流域内的工业矿业类型有关。#p#分页标题#e# 3结论 (1)鄱阳湖悬浮物中重金属分布南、北湖区差异大,尤其是Cu、Pb和Cr;Cu、Pb、Cd、Cr、Zn间相关系数大,像Cr与Cu及Cd的相关性系数高达1,说明这类元素同源性显著。(2)鄱阳湖中悬浮物重金属含量平均值与沉积物和水体的比值为0.04~976.91,0.34~2824.86,说明其悬浮物中重金属含量很高。(3)鄱阳湖一半的区域重金属污染达强度级别,其中大部分分布在南湖区;重金属单元素危害系数最大的是Cd,其次是Cu、Pb,危害最小的是Zn。

第9篇:重金属污染原因范文

关键词 农田土壤;重金属污染;土壤修复;安全生产;中国

中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)03-0164-04

Abstract The paper described the situation of farmland soil heavy metal pollution in China under the macro-background of paying great attention to ecological agriculture and the effects of farmland soil heavy metal pollution on the growth,yield and quality of the crops and people′s health,as well as the causes of the pollution. The research development for the soil remediation and the safety production was also presented,including physical treatment,chemical remediation,bioremediation,selection and breeding of cultivars that accumulate lower levels of heavy metals,adjustment of cropping industrial structure and agronomic regulation,etc. The results provided a theoretical basis and a real reference for the soil remediation and the safety production. Lastly,some suggestion was brought forward for research guideline and methods of farmland soil heavy metal pollution abatement in future according to present condition.

Key words farmland soil;heavy metal pollution;soil remediation;safety production;China

我是目前世界上人口最多的国家,同时也是耕地资源极为紧张的国家之一[1]。现有耕地的环境保护和可持续利用在当前生态文明建设工作中具有极其重要的意义。2016年中央一号文件强调“必须确立发展绿色农业就是保护生态的观念,加快农业环境突出问题的治理”[2],为我国今后生态农业的发展指明了道路。随着近几十年来我国工农业的快速发展,大量的重金属物质被排放入环境,并在农田土壤中积累,从而导致农田土壤重金属污染问题。据相关报道,我国每年因重金属污染造成粮食减产达1 000万t,被重金属污染的粮食达1 200万t,由此造成的经济损失超过人民币200亿元[3]。因此,修复受到重金属污染的土壤或对其进行安全利用是我国生态农业建设工作中的重要组成部分。

1 我国农田重金属污染概述

1.1 我国农田土壤重金属污染现状

我国受到重金属污染的耕地面积达2 000万hm2之多,约占我国耕地总面积的1/5[4]。农田土壤重金属污染较为突出的区域主要存在于采矿区、冶炼区周边和大中城市群郊区,部分地区的污染程度严重,超过国家Ⅲ级标准[5]。从造成我国农田土壤污染的重金属种类上来看,Cd、As、Hg、Pb、Cu及其复合污染尤为明显,其中又以Cd超标最为突出,有13万hm2耕地因为Cd超标而被迫弃耕[6]。

1.2 农田重金属污染对农产品质量与人体健康的影响

1.2.1 对作物生长发育及产量的影响。研究表明,绝大多数情况下重金属污染土壤会对作物的生长发育及产量产生显著负面影响[7]。如土壤中Cd含量较高时,油菜的光合作用受到抑制,地上部生长发育明显受阻,株高、叶片数、叶面积和产量均出现明显下降[8];花生和产量有关的根瘤生长受到显著抑制[9];水稻地上部干重和产量显著下降[10]。土壤中Pb含量较高时,玉米植株的生长发育受到显著的阻碍,产量有所降低[11];黄瓜根系畸形生长,地上部分生长发育受到影响并导致减产[12]。Cr含量较高时,Cr6+对于玉米种子的萌发和早期生长具有明显的抑制作用[13],并使得植株细胞膜受损,结构和功能受到破坏而导致减产[14]。Cu含量较高时,水稻分蘖受阻,每穗颖花数减少,产量显著下降[15]。

1.2.2 对作物品质的影响。在影响作物的生长发育和产量的同时,重金属污染也会影响作物的品质。从总体上来看,Cd、Pb、Cr、Cu等重金属污染会导致作物品质下降[7]。如Cd会导致小白菜叶绿素、还原糖和VC含量下降,粗蛋白和粗纤维含量上升,口感变差[16]。Cr6+的浓度超过10 mg/L时可以显著降低玉米的活力指数,使玉米的品质趋劣[12]。

1.2.3 对人体健康的影响。农田土壤中的重金属可以通过食物链进行传递和富集,最终到达人体,导致多种病症的发生[17]。如Cd进入人体后,由于生理性质和Ca近似,会破坏人体的骨骼系统,使人患上“骨痛病”,还会导致高血压,引起心脑血管等全身疾病[3];Pb进入人体后可导致贫血、肝炎、肾炎、高血压、神经错乱等病症的发生[18];As慢性中毒会导致结膜炎、黑变病和角化过度的发生,严重时还会导致肢体坏疽[19]。除此之外,一些重金属元素在人体内的慢性积累还具有致癌性,如Cd、Cr、As等[20]。

1.3 我国农田土壤重金属污染形成的原因

1.3.1 自然原因。导致我国农田土壤重金属污染的自然原因:一是含重金属基岩的风化[21];二是地|作用如火山、地震、侵蚀等因素。

1.3.2 人为原因。除了极少数由自然原因引发的农田土壤重金属污染之外,目前我国绝大多数农田土壤重金属污染主要由下列人为原因所导致。一是污灌和污泥的直接利用。研究表明,土壤中重金属元素污染和长期污灌以及污泥的直接利用密切相关[22]。二是施用化肥。化肥中的重金属元素主要来源于作为原料的磷矿石和化肥的加工过程[23]。当化肥特别是磷肥持续过量施用,或者施用未经重金属含量检测的化肥就可能导致重金属在农田土壤中累积[6]。此外,一些重金属元素如Cu、Zn、Mo等本身就是微量元素肥料的有效成分[3],当含有重金属的微量元素肥料或者复合肥施用方法不当,也会导致农田土壤重金属污染。三是涉重工矿业的发展。包括工业废渣、废气中重金属的扩散、吸附或沉降导致的重金属累积,特别是熔点低易挥发的Hg元素的累积,以及采矿和冶炼重金属过程中废渣的排放和含重金属的废物堆积等[3]。四是城市垃圾。目前,我国城市垃圾大部分和工业废弃物混杂,城市近郊农民又有施用城市垃圾作肥料的习惯,垃圾中自身含有Cu、Pb、As、Cr、Hg等重金属元素,并且长期使用城市垃圾作为肥料还会减少土壤黏粒对重金属离子的吸附,使得农田土壤重金属污染加剧[24]。

2 重金属污染农田土壤修复及安全利用技术

2.1 重金属污染农田土壤修复基本技术

在切断污染源的基础上对重金属污染农田土壤进行修复,目前可分为2种思路:一种思路是通过各种修复技术,将重金属污染物从土壤中移除(活化);另一种是使重金属尽可能固定在土壤中,而不是进入作物,特别是食用和饲用作物的可利用部分(钝化)。现有的重金属污染农田土壤修复基本技术都是基于这2种思路进行研发,可分为物理技术、化学技术和生物技术3个大类(表1)。常见的物理技术包括深耕法、排土法、客土法、电动修复法和热处理法等[25];化学技术主要有施用改良剂或抑制剂法、化学淋洗法等;生物技术主要包括植物修复技术、动物修复技术和微生物修复技术[26]。

截止到目前,已经有一些运用修复技术取得显著成效的实例,如对来自北京市区和云南省昆明市郊区土壤的污泥堆肥试验表明,粉煤灰对污泥中的Cu、Zn、Pb有一定的钝化效果[27]。在湖南省、广西省等南方省份的研究证实,施用硅肥可显著降低水稻[28]、甘蔗[29]等作物对Cd、As等重金属的吸收。我国油菜产区通过筛选得到2种优良的Cd超积累油菜品种溪口花籽和川油Ⅱ-10[30],在利用植物修复技术防治Cd污染方面具有很大潜力。从北京市延庆区某铅矿厂周边土壤中筛选得到的1株青霉菌对人工培养基中有效Pb的去除率超过95%[31],为利用微生物修复技术防治重金属污染开辟了新途径。

2.2 重金属污染农田安全利用基本技术

在运用重金属污染修复技术修复被重金属污染的土壤时,也需要结合对重金属污染特别是污染程度较轻的农田进行安全利用,安全利用的方式包括低富集品种筛选与应用、调整种植结构和农艺措施调控等。

2.2.1 低富集品种筛选与应用。基于同一种作物的不同品种对重金属的吸收和富集程度的差异,按照国内外相关标准允许限量或推荐限量,筛选重金属低富集品种,减少农田土壤重金属向食物链中迁移富集,是轻微、轻度重金属污染农田安全生产的有效途径。国内针对常见的作物,开展了许多相关工作。如在河南省全省种植面积较大的20个小麦品种中筛选出轻微、轻度重金属污染土壤Pb低积累品种2个[32]。在四川省种植面积较大的21个玉米品种中筛选出Hg低积累品种4个、As低积累品种5个,其中2个品种为Hg、As低积累品种[33]。另外,某些作物品种同时具有可利用部分重金属低富集和其他部分重金属高富集2种特性,如玉米的可食部分和其余部分对Pb的富集[18]。这类作物可同时对重金属污染农田土壤进行生物修复以及安全生产,实现边种植边修复,可以显著提升重金属污染农田土壤恢复的效率。

2.2.2 种植结构调整。在重金属低富集品种的筛选与应用的基础上,用其他作物替代食用或饲用作物,或用重金属低富集食用或饲用作物种替代较高富集作物种,是重金属污染农田实现安全生产的另一途径。如在Cd污染的土壤上,用Cd低富集作物种类如番茄、西葫芦、甘蓝等来替代易积累Cd的作物种类,如白菜、菠菜、大豆、莴笋[34]等。特别是在重金属中度―重度的农田,短时间内实现食用或饲用作物安全生产的难度极大。因此,这类农田在应用重金属农田土壤修复技术进行初步修复后往往需要调整种植结构,种植其他作物。在浙江某地进行的示范试验结果表明,中度―重度重金属污染的农田,在适度运用化学技术进行修复之后,可以进行甘蔗等能源植物的生产[35]。

2.2.3 农艺措施调控。具体包括以下3个方面内容:

(1)间作、套作和轮作技术。根据当地气候、土壤等环境条件和农作物种植习惯,选择适宜植物品种进行间作、套作或轮作也能降低农田土壤的重金属含量。间作、套作和轮作的基本思路是将重金属高富集植物和低富集作物种植在一起或者将重金属高富集植物先于重金属低富集作物种植,通过重金属高富集植物吸收富集土壤中的重金属来保护低富集植物[36]。例如,在湖南省的定位试验结果表明,与冬闲模式相比较,采取冬种轮作模式可显著降低土壤中As、Cd、Hg、Pb等重金属的含量,对土壤重金属污染具有一定的消减作用,其中冬种紫云英―双季稻轮作模式可同时降低Cd、Hg、As的含量,具有较好的消减效果,并且在土壤重金属污染程度较为严重时,冬种轮作模式还可减少大米中重金属的富集量。此外,该模式还可以提高水稻产量,提升大米品质[37]。

(2)施肥技术。一是化肥施用技术。合理施用重金属含量符合标准的化肥,改变化肥施用的种类、比例和方法[36]。另外,适度施用特定种类的化肥与土壤污染修复技术相结合,还可以增强修复效果。二是气肥施用技术。由于CO2气体气源广泛,制造成本较低,因此很早就成为农业生产中公认的气肥,我国在20世纪70年代末就开展利用CO2作为气肥进行施肥效果的研究,至今已经发展成为一项成熟的技术。现在普遍认为适当的增加CO2浓度对植物生长具有积极作用。运用气肥施用技术主要是和植物修复技术相结合,针对目前所获得的重金属高富集植物多数生长慢、生物量小的不足,如果能够恰当运用气肥施用技术,使其产量和生物量显著增加,则这一不足可以大大解[38]。

(3)生物质焦利用技术。近年来,生物质焦利用技术作为一种新兴的土壤污染修复技术受到学术界的广泛认可。生物质焦对土壤中的重金属离子具有较强的吸附能力,可有效降低土壤中重金属离子的有效性。如对湖南省郴州市和福建省龙岩市的矿区污染土壤的生物质焦修复研究表明,施用生物质焦可显著降低污染土壤上种植的油菜对Cd、Pb的富集[39]。

2.3 技术集成

随着新技术的进步,特别是信息技术的不断发展,将原有分散使用、各有利弊的一系列修复和安全利用技术加以整合成为可能。如使用地理信息系统(GIS)技术对土壤重金属污染进行空间分布特征分析和污染评价[40],根据上述信息并结合相应技术的成本分析,确定特定区块的最佳修复技术,并制作图集对修复技术具体运用予以指导,在后期加以评估和改进[41]。借助人工神经网络(ANN)技术的功能相似性,既可以使其与点位测量和GIS技术相结合[42]发展为复合技术,又可以用于分析农民使用意愿调查结果和评估优化,因为农民使用意愿调查结果分析和技术应用评估优化所需的数据量更大,分析难度更高,使用ANN技术可显著提升分析和优化效率,取得更好的效果。另外,可在现有农产品安全生产基地建设的基础上[43],建设综合性的农产品安全生产新技术研发与示范应用基地或者整合平台,为新技术的研发、集成及示范应用提供空间。技术集成的具体框架如图1所示。

3 展望

到目前为止,我国在农田土壤重金属污染、重金属污染土壤的修复及安全利用方面开展了很多研究工作,与国外特别是发达国家对这个问题的重视时间几乎保持同步,借鉴国外先进技术和思路,并结合我国的具体国情和实际,取得了大批特色鲜明的成果。但同时也要看到,目前我国针对农田土壤重金属污染的研究还存在技术零散、技术水平低、集成度不高、运用最新技术有限等问题,针对多种重金属协同修复和农田土壤重金属污染治理和防控技术体系方面的报道不多,成果转化有限[44]。

随着我国对生态农业重视程度的进一步提高,建议结合农田调控技术、农艺运筹技术和生物技术、信息技术等高新技术,进一步研发低成本、易操作、副作用小、符合我国农业生产实际需要的重金属污染农田土壤修复和安全生产技术;建立与之对应的重金属污染农田土壤修复技术体系和重金属污染农田土壤安全利用技术体系;加大研发成果体系的推广力度,继续推进信息技术主导下的农田重金属污染土壤修复与安全利用技术集成,更有效地实现对我国重金属污染农田修复与安全利用,为我国生态农业建设工作提供帮助。

4 参考文献

[1] 龚子同,陈鸿昭,张甘霖,等.中国土壤资源特点与粮食安全问题[J].生态环境,2005,14(5):783-788.

[2] 中共中央,国务院.关于落实发展新理念加快农业现代化实现全面小康目标的若干意见[A/OL].(2015-12-31)[2016-10-20].http://.cn.

[3] 顾继光,周启星,王新.土壤重金属污染的治理途径及其研究进展[J].应用基础与工程科学学报,2003,11(2):143-151.

[4] 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.

[5] 国家环境保护总局.土壤环境质量标准:GB15618-1995[M].北京:中国环境科学出版社,1995.

[6] 曾希柏,徐建明,黄巧云,等.中国农田重金属问题的若干思考[J].土壤学报,2013,50(1):188-196.

[7] 李秀珍,李彬.重金属对植物生长发育及其品质的影响[J].四川林业科技,2008,29(4):59-65.

[8] 江海东,周琴,李娜,等.Cd对油菜幼苗生长发育及生理特性的影响[J].中国油料作物学报,2006,28(1):39-43.

[9] BELIMOV A A,SAFRONOVA V I,TSYGANOV V E,et al.Genetic vari-ability in tolerance to cadmium and accumulation of heavy metals in pea(Pisum sativum L.)[J].Euphytica,2003,131(1):25-35.

[10] 程旺大,姚海根,张国平,等.镉胁迫对水稻生长和营养代谢的影响[J].中国农业科学,2005,38(3):528-537.

[11] 郑春霞,王文全,骆建敏,等.重金属Pb2+对玉米苗生长的影响[J].光谱学与光谱分析,2005,25(8):1361-1365.

[12] 刘素纯,萧浪涛,廖柏寒,等.铅胁迫对黄瓜幼苗内源激素积累动态的影响[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2005,31(5):510-513.

[13] 李丽君,郑普山,周怀平,等.铬对玉米种子萌发的影响[J].山西农业科学,2001,29(2):32-34.

[14] 梁@赫,曹铁华.重金属对玉米生长发育及产量的影响[J].玉米科学,2010,18(4):86-88.

[15] 徐加宽,王志强,杨连新,等.土壤铜含量对水稻生长发育和产量形成的影响[J].中国水稻科学,2005,26(4):61-66.

[16] 谢建治,张书廷,刘树庆,等.潮褐土重金属Cd污染对小白菜营养品质指标的影响[J].农业环境科学学报,2004,23(4):678-682.

[17] SPONZA D,KARAOLU N.Environmental geochemistry and pollution studies of Aliaga metal industry district[J].Environment International,2002,27(7):541.

[18] 匡少平,徐仲,张书圣.玉米对土壤中重金属铅的吸收特性及污染防治[J].安全与环境学报,2002,2(1):28-31.

[19] ISLAM M R,SALMINEN R,LAHERMO P W.Arsenic and other toxic elemental contamination of groundwater,surface water and soil in Bangladesh and its possible effects on human health[J].Environmental Geochemistry & Health,2000,22(1):33-53.

[20] 赵庆良,张金娜,刘志刚,等.再生回用水灌溉对作物品质及土壤质量的影响[J].环境科学,2007,28(2):411-416.

[21] KOM?REK M,TLUSTO?L P,SZ?KOV? J,et al.The use of maize and poplar in chelant-enhanced phytoextraction of lead from contaminated agricultural soils[J].Chemosphere,2007,67(4):640-651.

[22] RATTAN R K,DATTA S P,CHHONKAR P K,et al.Long-term impact of irrigation with sewage effluents on heavy metal content in soils,crops and groundwater-a case study[J].Agriculture Ecosystems & Environment,2005,109(3/4):310-322.

[23] FROST H L,KETCHUM L H.Trace metal concentration in durum wheat from application of sewage sludge and commercial fertilizer[J].Advances in Environmental Research,2000,4(4):347-355.

[24] 田秀红.我国城郊蔬菜重金属污染研究进展[J].食品科学,2009,30(21):449-453.

[25] 席磊.二氧化碳气肥对印度芥菜和向日葵吸收积累铜、锌的影响研究[D].杭州:浙江大学,2001.

[26] 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.

[27] 生骏,陆文静,王洪涛.粉煤灰对污泥堆肥过程和土地施用后交换态重金属(Cu,Zn,Pb)的影响[J].环境科学,2007,28(6):1367-1371.

[28] 郭伟,朱永官,梁永超,等.土壤施硅对水稻吸收砷的影响[J].环境科学,2006,27(7):1393-1397.

[29] 郑煜基,陈能场,张雪霞,等.硅肥施用对重金属污染土壤甘蔗镉吸收的影响研究初探[J].生态环境学报,2014(12):2010-2012.

[30] 王激清,茹淑华,苏德纯.用于修复土壤超积累镉的油菜品种筛选[J].中国农业大学学报,2003,8(1):67-70.

[31] 杜立栋,王有年,李奕松,等.微生物对土壤中铅富集作用的研究[J].北京农学院学报,2008,23(1):38-41.

[32] 杨素勤,程海宽,张彪,等.不同品种小麦Pb积累差异性研究[J].生态与农村环境学报,2014,30(5):646-651.

[33] 杨刚,吴传星,李艳,等.不同品种玉米Hg、As积累特性及籽粒低积累品种筛选[J].安全与环境学报,2014(6):228-232.

[34] 陈瑛,李廷强,杨肖娥.不同品种大白菜对镉的吸收积累差异[J].绍兴文理学院学报(自然科学版),2010,30(7):32-36.

[35] 余海波,宋静,骆永明,等.典型重金傥廴九锬茉粗参锸痉吨种惭芯[J].环境监测管理与技术,2011,23(3):71-76.

[36] 陈雪梅,陆明东.土壤重金属含量与粮食生产安全性的研究进展[J].大众科技,2011(5):104-106.

[37] 汤文光,唐海明,罗尊长,等.不同种植模式对稻田土壤重金属含量及晚稻稻米品质的影响[J].作物学报,2011,37(8):1457-1464.

[38] 宫恩田.CO2诱导植物修复重金属污染土壤技术研究[J].轻工科技,2009,25(8):104-105.

[39] 侯艳伟,池海峰,毕丽君.生物炭施用对矿区污染农田土壤上油菜生长和重金属富集的影响[J].生态环境学报,2014(6):1057-1063.

[40] 息朝庄,戴塔根,黄丹艳.湖南株洲市土壤重金属分布特征及污染评价[J].中国地质,2008,35(3):524-530.

[41] 段雪刚.GIS在土壤重金属污染治理中的应用实例[J].科技创新与生产力,2016(3):73-75.

[42] 胡大伟,卞新民,许泉.基于ANN的土壤重金属分布和污染评价研究[J].长江流域资源与环境,2006,15(4):475-479.