我國主要城市土壤重金屬污染研究
導(dǎo)讀:般將城市劃分為若干功能區(qū),在各功能區(qū)內(nèi)隨機(jī)布點,注意避開污染源。土壤采樣大多采取多點混合法,即一個地方采3-5個樣品(一般為邊長1米的正方形區(qū)域的中心及四個頂點),就地混合為一個樣品,保證單個樣品重約1-2公斤。主要城市土壤重金屬污染嚴(yán)重。
關(guān)鍵詞:城市,土壤,重金屬,綜述
1、采樣與測定
一般將城市劃分為若干功能區(qū),在各功能區(qū)內(nèi)隨機(jī)布點,注意避開污染源;同時考慮地形、氣候等的影響,對某些部位多設(shè)采樣點,加強(qiáng)采樣。。采樣時,盡可能使用木頭或塑料工具,避免金屬工具直接與樣品接觸,對樣品造成污染。土壤采樣大多采取多點混合法,即一個地方采3-5個樣品(一般為邊長1米的正方形區(qū)域的中心及四個頂點),就地混合為一個樣品,保證單個樣品重約1-2公斤。采好的樣品帶回實驗室,置于通風(fēng)處自然風(fēng)干,去除石塊及植物根葉。用“四分法”取部分土樣,用石英研缽進(jìn)行研磨,過塑料篩,裝入塑料袋,備用。
重金屬含量的測定可采取不通的方法,但必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法、材料、步驟進(jìn)行,同時每若干測定樣品間(如10個)需插入標(biāo)準(zhǔn)樣(如GSS系列)進(jìn)行全程質(zhì)量監(jiān)控,確保測定精度及儀器穩(wěn)定度。備用樣品可用HNO3-H2SO4-H2O2消化,以火焰原子吸收法測Cu、 Pb、 Zn濃度,石墨爐-原子吸收法測定Cd和As濃度。也可用X射線熒光光譜儀(XRF)進(jìn)行熒光分析,將備用樣品用壓樣機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下壓成片,待測。壓樣過程中應(yīng)用酒精擦壓樣機(jī)模具數(shù)次,確保干凈,防止樣品間污染。壓好的片可直接放入XRF中測定。若要提高測定精度,也可采用熔片法,因為熔片法可消除粒度效應(yīng)、礦物效應(yīng),但成本較高,用時較長。與傳統(tǒng)方法相比,X射線熒光光譜法更簡潔、方便,但它不能完成Hg(具有揮發(fā)性)、Cd(含量過低)的測定。建議兩種方法結(jié)合使用。
2、污染特征
主要城市土壤重金屬污染嚴(yán)重。沈陽市區(qū)土壤中鉛含量為26-2910.6mg/kg,平均為199.72 mg/kg,是對照區(qū)(33.3 mg/kg)的6倍,是沈陽市土壤背景值(22.15 mg/kg)的9倍;烏魯木齊城市土壤中Cr、 Cu 、Pb 、Zn含量均很高,超出相應(yīng)土壤背景值1.65-2.84倍;北京市大興區(qū)表層土壤重金屬測定結(jié)果表明,Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、Hg 、Co平均含量均高于當(dāng)?shù)乇尘爸?而對上海市公園土壤研究發(fā)現(xiàn),Cd的平均含量為背景值的3.1倍,Cr的平均含量與背景值基本相當(dāng),Pb、Zn和Cu的平均含量分別為背景值的2.2倍、2.3倍和1.6倍。
3、評價方法
綜合污染指數(shù)法,即內(nèi)梅羅指污染數(shù)法,它既全面反映了污染物對土壤污染的不同程度,同時又突出高濃度對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響,它的表示式為:P={(Pi2+Pimax2)/2}0.5,式中P為綜合污染指數(shù),Pi為單因子污染指數(shù)的平均值,Pimax為單因子污染指數(shù)的最大值,P≤1,未污染;13,重度污染。但其未考慮到當(dāng)?shù)乇尘爸怠5胤e累指數(shù)又稱Mull指數(shù),是20世紀(jì)60年代晚期在歐洲發(fā)展起來的廣泛用于研究沉積物及其它物質(zhì)中重金屬污染程度的定量指標(biāo),其表達(dá)式為Igeo=log2[ Cn/ ( k×Bn) ],式中,Cn是元素n在沉積物中的含量;Bn是沉積物中該元素的地球化學(xué)背景值;k為考慮各地巖石差異可 能會引起背景值的變動而取的系數(shù)(一般取值為1.5),用來表征沉積特征、巖石地質(zhì)及其它影響。評價重金屬的污染,除必須考慮到人為污染因素、環(huán)境地球化學(xué)背景值外,還應(yīng)考慮到由于自然成巖作用可能會引起背景值變動的因素。地累積指數(shù)法注意到了此因素,彌補(bǔ)了其它評價方法的不足。然而,背景值的確定又是一個極其復(fù)雜的過程,它一直是國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的對象。
4、污染源解析
交通和工業(yè)生產(chǎn)。含鉛汽油的燃燒是城市Pb污染的重要來源。研究表明,各種汽油中Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4-1.0 mg/kg,汽車排放的尾氣中Pb更多,20-50μg/L。紐約市的研究資料表明,城市的交通流量和人口密度(對數(shù))與表層土壤的Pb量呈正相關(guān)。此外,工業(yè)區(qū)原材料中多含有Pb,釋放后污染土壤,并在土壤中積累。交通邊緣帶機(jī)動車輛含Cu零件的磨損是表層土壤中Cu含量增多的因素之一。工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,含Cu污染物排放量越來越多,也是Cu含量增多的重要原因。汽車輪胎添加劑中含有Zn,輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵,是路邊土壤Zn污染的重要來源。有研究發(fā)現(xiàn),在蘭州市主要十字路口處,車流量越大的地方表層土壤Cu,Zn,Pb污染越嚴(yán)重。電鍍、染料、制藥、皮革、顏料等鉻化合物制造企業(yè)排放的廢物中還有大量的Cr,是城市土壤Cr來源之一,另外,汽車表面老化也將釋放部分Cr。免費。電子設(shè)備、熒光燈泡、溫度計、電池及其它一些化學(xué)試劑的丟棄,是城市Hg污染的重要來源。
5、潛在危害
危害城市人群健康。日本的水俁病,就是因為燒堿制造工業(yè)排放的廢水中含有汞,再經(jīng)生物作用變成有機(jī)汞后造成的,痛痛病,是由煉鋅工業(yè)和鎘電鍍工業(yè)所排放的鎘所致。另外,鎘還會損傷腎小管,出現(xiàn)糖尿病,還有鎘引起血壓升高,出現(xiàn)心血管病,甚至還有致癌、致畸的報道。砷對人體危害很大,它能使紅血球溶解,破壞正常生理功能,甚至致癌等。人體中鉛能與多種酶結(jié)合從而干擾有機(jī)體多方面的生理活動,導(dǎo)致對全身器官產(chǎn)生危害。我國城市兒童鉛中毒問題普遍存在,沈陽是重工業(yè)城市,鉛污染無處不在,是我國受鉛污染危害較重的城市之一。沈陽市約有50%的兒童為鉛污染的高危人群,其中80%的兒童血鉛水平超過正常標(biāo)準(zhǔn)(1Oμg/dL)。哈爾濱市的一項調(diào)查顯示,哈爾濱市O-2歲兒童鉛中毒發(fā)生率為45% ,2-6歲兒童為46%。西安市及鄰近地區(qū)每年工農(nóng)業(yè)和民用燃煤1000萬t左右,主要為渭北石炭 :疊系煤,含鉛量為30 g/t左右,其每年排放到大氣中的鉛為200t左右,大量的鉛最終會發(fā)生沉降,進(jìn)入土壤,引起鉛中毒。
6、對策與建議
城市功能區(qū)的合理布局。大量研究證明,不同的城市功能區(qū)有不同的污染特征。免費。因此,應(yīng)綜合當(dāng)?shù)氐匦?、氣候、?jīng)濟(jì)發(fā)展等因素,合理規(guī)劃城市布局,尤其是新建工業(yè)區(qū)的規(guī)模、位置,以確保盡可能少的區(qū)域、盡可能少的人口免受其排放的廢水、廢氣、廢渣的影響。
污染修復(fù)。一般分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)三種。其中生物修復(fù)既安全又經(jīng)濟(jì),同時還可以美化環(huán)境。它不破壞土壤生態(tài)環(huán)境,能使土壤保持好的結(jié)構(gòu)和肥力狀態(tài),無需進(jìn)行二次處理就可種植其他植物。而且通過對生物的集中處理,造成二次污染的機(jī)會較少。對蘭州市裸露采樣點和綠化帶采樣點重金屬含量的對比分析表明,裸露采樣點表層土壤Cu、Zn、Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值比綠化帶采樣點的高,說明綠化帶對重金屬污染有明顯的削減效應(yīng)。
參考文獻(xiàn):
[1]王金達(dá),劉景雙,等.沈陽市城市土壤和灰塵中鉛的分布特征[J].中國環(huán)境科學(xué),2003,23(3):300-304.
[2]劉玉燕,劉敏,等.烏魯木齊城市土壤中重金屬含量與影響機(jī)制探討[J].干旱區(qū)地理,2007,30(4):552-556.
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