今年4月份,国家环保部和国土部联合《全国土壤污染状况调查公报》,数据显示,全国土壤污染超标率达到16.1%,总体形式不容乐观。为促进我省土壤污染治理工作的开展,省人大常委会环境与资源保护工作委员会于7月22日至26日,赴滑县、济源、新乡等地进行实地调研,了解近年来各地土地污染防治工作的开展情况。
据了解,目前土壤污染主要来自农业和工业两大污染源,其中,化肥农药污染是农业污染的主要来源,工业污染主要是砷、镉、铅、铬等重金属的超标排放。我省土壤污染的主要污染物为铅、镉和有机氯农药。
为遏制土壤污染,近年来,滑县从“降工业保土地”入手,多措并举,进行土壤污染整治。在工业污染方面,积极发挥环评审批的“控制阀”作用,对污染土壤的重金属企业一律说“不”。同时,深化工业、生活水污染防治,监督企业排污达标排放。目前,滑县共完成锅炉改造46家,关闭、取缔小塑料加工作坊236家,投资8600万元建成的滑县清源污水处理有限公司深度处理及中水回用工程和滑县新区污水处理工程目前正在调试阶段。在农业污染方面,推广测土配方施肥技术,因土而宜施肥、合理喷洒农药以减轻对土壤的污染,减少农业污染。
济源市是全国138个重金属污染防控重点区域之一,解决土壤重金属污染是济源多年的夙愿。2010年以来,济源市对全市包括主要涉铅企业周边在内的市域560个土壤点位进行了全面监测,土壤重金属污染得到遏制;从源头上控制重金属污染物排放,在全国率先淘汰涉铅企业的烧结机生产线,淘汰涉重金属企业41家,责令32家电解铝(合金铅)企业停产深化治理,现仅有1家企业通过环保验收,其余31家企业仍处于停产状态;投资1924万元,通过植物萃取法恢复粗铅冶炼企业周边受重金属污染土地的农用功能,积极开展土壤修复试点工作。
作为我国的电池生产基地,新乡市也不断加大对涉重金属企业的环境监管力度。3年来共关闭小冶炼、小电镀等“十五小”企业35家,对5家涉污企业实施停产整顿,纠正企业环境违法行为23起;加大对新乡县七里营镇、小冀镇、翟坡镇和凤泉区大块镇等全省重点防控区域的监控工作,督导新乡市汇丰铜业有限公司等15家国家重点防控企业、新乡市天彩颜料有限公司等6家省重点防控企业的污染防治工作,确保完成规定的重金属总量减排任务。
【关键词】高速公路;重金属污染;防治措施
随着我国经济和社会的快速发展,交通在国民生活中日趋显示出它的重要性,高速公路的建设也势在必行。大规模地修建高速公路,有效地促进了国家经济快速发展,方便了人民生活;然而,与此同时,在高速公路建设及营运过程中也给我们带来了严重的生态破坏与环境污染问题。土壤是大气、水体及固体废弃物中污染物在环境中迁移、滞留和沉积的目标,是长期环境污染的承受者。随着社会经济的飞速发展和人口的不断增加,土壤作为人类赖以生息的资源,越来越暴露出不堪重负的迹象。因此,研究高速公路建设所带来的土壤污染问题及其防治对策就显得尤为重要,对于保护环境、促进我国高速公路的建设与发展具有重要的指导意义,同时也可为我国高速公路建设环境治理和管理提供科学依据。
1.高速公路建设对环境的影响
高速公路作为人类生存和发展所必需的开发建设活动,会对周围的环境产生直接或间接的影响,这些影响一般可分为两大类:一类是对自然环境的破坏,如水土流失、植被破坏等,严重时引起生态平衡失调、气候异常;另一类是环境污染,如噪声、废水、废气和尘埃等。总的说来,主要有以下几个方面的影响。
1.1对社会、经济的影响。高速公路建成后,会对沿线的社会结构、经济发展、文化环境等产生影响:首先,公路建成后会增大沿线地区的交通量,增加该地区的交通事故,在一定程度上干扰附近居民的出行,割裂了村庄间的原有联系;其次,公路建成后,使沿线各地区的土地功能发生变化,将单一的农业用地、开发用地或商业用地转变为多行业提供服务的特殊用地,同时也促进了沿线土地资源的开发。公路建设会造成一定数量居民的拆迁,使沿线居民人口结构及需求发生变化,改变了原有居民的联系及交往方式;对沿线两侧居民交往产生阻隔,影响区域经济布局和产业结构;高速公路的修建,会破坏一些原有的历史文化遗址、名胜风景及保护区,产生视觉污染。高速公路建设在对沿线区域环境产生上述影响的同时,也提供了良好的交通条件,加速农产品、矿产、林业产品的输送,信息交流及劳动人口流动,提高了区域的工业产值,推动城乡的商品交换、文化交流及农业的综合开发,使城乡逐渐一体化[1]。
1.2对环境的污染
1.2.1废气污染。
(1)以汽油、柴油为燃料的汽车在发动和行驶过程中会排放大量废气和固体微粒,废气中含有水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、硫化物、甲烷、乙烯、醛和铅颗粒等污染物[2],这些污染物排放到大气中,渗透到水、土壤中,并逐渐积累,会对沿线的人类和动植物产生不良影响,使其生活环境进一步恶化,甚至会造成全球气候异常,这种污染的程度随着公路运营时间的增长及交通量的增加而不断加重。
(2)随着运输市场的放开,汽车产量和拥有量的增加,汽车排放物对大气的污染已成为主要公害,汽车排放物危害人体健康、污染环境、破坏生态平衡,已引起世界各国的普遍重视。
1.2.2噪声污染。
(1)高速公路的噪声源主要包括两个方面:一是在施工过程中,由于挖掘机、推土机、平地机、搅拌机以及各种运输车辆的使用而产生的噪声污染,这些噪声较强,对当地居民和施工人员影响严重,造成区域声学环境质量短期内恶化;二是在运营过程中,汽车车体振动、发动机运转、轮胎与路面摩擦、鸣喇叭以及公路沿线提供各种服务的设施、设备均会产生噪声,在公路沿线形成一条噪声带,这些噪声会对附近的人群产生心理和生理上的影响,降低人们的工作效率,尤其对公路两侧人口密度较大的敏感区域(学校、住宅区、商业区、医院等)干扰较为突出,而野外区域的干扰则相对较小[3]。
(2)随着高速公路建设速度的加快,交通噪声污染问题日趋严重,人们对于道路两侧环境的改善也越来越迫切。
1.3对生态环境的影响。高速公路建设对生态环境的影响可分为两个阶段:一是施工期间对自然环境造成的非污染性破坏,因施工机械的使用及大量的开挖取土破坏了土体原有的自然结构和水的循环路径,相应地改变了生物的生存环境,影响其生长、活动的规律,阻碍生态系统漫延[4];二是公路建成运营后,路体分割了生物的生存空间,使公路附近的动物容易被汽车撞伤、压死;而且,由于汽车废气、噪声、有害物质的产生,会使生物栖息的生态环境(空气、水、土壤)逐渐恶化,引起生物发育不良、繁殖机能减退、疾病增多、抗病能力下降,从而造成种群数量减少(特别是珍稀物种),有时可能会影响整个生物群落。
1.4对工程地质、水文地质条件的影响。
1.4.1对工程地质条件的影响。高速公路施工时,由于填方和挖方对地表扰动较大,并改变了原有的地形、地貌,尤其是隧道的进出口及仰面坡的开挖,对局部山体稳定不利,可能会引发塌方滑坡、软土层滑移等不良地质病害;又因土表、土质松软,增加了水土冲刷量,造成河流、沟渠淤积,积水淹漫农田。此外,临时施工用地在机械碾压、人员踩踏下土壤结构发生了变化,一定时期内土壤的肥沃程度难以恢复。
1.4.2对水环境的影响。高速公路对水环境的影响主要包括施工、生活服务区污水和洗车等对公路沿线自然水系的影响。高速公路定距离设置加油站、收费站及洗车等配套设施,生活服务区污水和洗车废水都会对高速公路沿线自然水系产生影响[5]。由于公路建设阻隔原有水系的循环,影响地表水和地下水的流通路径,汽车尾气的排放和生活服务区的废物进入河道也会对水源造成污染;化学危险品运输中的泄露或交通事故的发生,则可对环境水质造成灾难性的破坏。另外,由于桥梁的修建减小了河床的过水断面,造成桥前局部堵水,水流速度减慢,泥砂下沉淤积、阻塞河道,从而容易引发洪涝灾害。
2.高速公路两侧的土壤重金属污染
土壤是人类生态环境的重要组成部分,是人类赖以生存的基础。由于重金属在土壤中易蓄积,残留时间长,因而已成为土壤的主要污染。
2.1土壤重金属污染的特点及来源。
2.1.1土壤重金属污染的特点。
2.1.1.1持久性:重金属污染物进入土壤后,通过土壤对悬浮污染物的物理机械吸收、阻留、胶体的物理化学吸附、化学沉淀、生物吸收等过程,不断在土壤中积累。当达到一定数量时,便引起土壤成分、结构、性质和功能的变化,造成土壤污染。土壤污染以后很难消除,其净化过程需要相当长的时间,而且重金属污染是不可逆的持久积累过程。
2.1.1.2间接伤害性:首先,重金属污染物通过食物链危害动物和人体健康;其次,土壤污染物还能危害自然环境,污染地下水、地表水和大气,成为水和大气的污染源。
2.1.1.3高速公路重金属污染以公路为中心在其两侧呈带状顺公路延伸,污染程度自公路向其两侧逐渐减弱[6],且主要分布在公路两侧50m范围内。
2.1.2高速公路土壤重金属污染的来源及影响因素。
2.1.2.1土壤重金属污染的来源:目前公认的高速公路土壤重金属污染的主要来源是交通工具使用的油料燃烧所排放的尾气以及油料的挥发、泄漏等。事实上,油料中除了含有铅和锡外,尚含多种微量重金属元素,公路旁重金属污染以Pb、Cd污染为主。这些重金属污染物不但不易被自然净化,而且可通过食物链得以富集而对人体、家畜、农业生态及自然生态产生严重的潜在影响和危害。
2.1.2.2影响因素:影响土壤重金属污染的因素很多,也比较复杂。土壤受重金属污染的程度主要取决于交通量、土壤类型、植被、降雨、风力、风向以及公路两侧是否有影响重金属颗粒运动的障碍物,如树木、建筑物等。
2.2土壤重金属污染的危害。重金属污染物进入土壤后不能为土壤微生物所降解,易被作物吸收、在土壤中积累,甚至在土壤中可能转化为毒性更大的甲基化合物,影响农作物的产量和质量,也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。重金属污染物的长期积累、富集会使生物地球化学平衡遭到破坏,随食物链富集,也会对人体健康产生潜在危害。据报道,我国每年因土壤重金属污染而减产粮食1000多万t,另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t,合计经济损失至少200亿元人民币。
3.重金属污染的预防及治理措施
由于重金属在土壤中不被微生物降解,且迁移性小,重金属污染具有长期性、潜伏性、累计性和不可逆转性[7]。一旦土壤中重金属含量超过环境容量,要清除污染则相当困难,故对重金属引起的土壤污染需要采取预防和治理相结合的措施。
3.1高速公路土壤重金属污染的预防措施。
3.1.1通过国家立法,健全有关环境保护的法律、标准和制度,制定相关的高速公路汽车尾气排放标准,加强汽车尾气排放管理,控制汽车尾气排放必须有法可依,有标准可据。
3.1.2管理部门要加强监管力度,减少交通事故的发生。加强对有害物资的运输管理,制定此类突发事件预案,防止有害物质泄漏事故的发生。加强防范措施,控制事态的发展,将损害减少到最小。
3.1.3完善汽车的自身结构,改进发动机,采用电子控制燃油喷射;研制和推广废气减毒装置,完善汽车保养和修理制度,推广节油装置。
3.1.4优先使用无铅汽油,推广应用气体燃料,使用符合规定的剂或燃油添加剂。
3.1.5公路设计部门在设计时应充分考虑汽车尾气排放对环境的影响,在普通路段加强绿化设计,隧道路段增加部分通风设备。
3.2重金属污染土壤的治理方法。污染土壤的治理是根据污染物和土壤的物理、化学性质及存在状态,进行有效分离或其它处理,使土壤特性得以恢复和利用,减轻或消除污染物对生态环境的不良影响。
3.2.1重金属以其在土壤中难降解、毒性强、具有积累效应等特征受到科学家们的广泛关注,已成为多学科研究的活跃领域。重金属污染的治理途径主要有两种:一是改变重金属形态,使其由活化态转变为稳定态;二是从土壤中去除重金属,使其存留浓度接近或达到背景值。现有的重金属污染土壤修复技术主要包括换土法、化学修复、生物修复、电修复和热修复等。常用的物理及物理化学方法有热解法、电化学法和提取法等[8]。
3.2.2化学治理就是向污染土壤中投入改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变土壤的物理化学性质,使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施的优点是治理效果和费用适中,缺点是容易再度活化。
3.2.3生物措施是利用某些特定的动、植物和微生物,较快的吸收或降解土壤中的重金属污染物,从而达到净化土壤的目的。生物修复的途径主要有两条:(1)植物修复技术:利用金属超累积植物,通过植物自身具有的特定的吸收、挥发、根滤、稳定等作用,对重金属加以吸收、富集或与重金属结合成不具有生物活性的化合物,来清除或降低土壤中的重金属元素,从而达到净化土壤的目的。但其重金属生物载体可能产生二次污染,至今也未能找到有效的解决途径。(2)利用微生物沉积、氧化和还原等作用,降低或消除重金属对土壤的污染,该研究是目前环境科学研究中比较活跃的领域之一。
3.2.4在西方发达国家,为了降低污染土壤修复的成本并提高修复的效率,对原位微生物修复更为重视。目前,主要的技术包括:(1)生物啜食法,它主要采用本地微生物或实验室培养的具有特异功能的菌株降解污染物,采用把污染的地下水抽出加人营养物质和氧气(通常是过氧化氢或过氧化氢化合物)后再回灌到污染土壤中,或经垂直井的慢速渗漏,加人营养物质和氧气到污染土壤中,以优化降解生态条件,特别是加入表面活性物质等一些化学物质,以降低污染物的毒性来达到提高污染物的生物降解能力;(2)生物通气法,它结合了蒸汽浸取技术的优点,采用真空梯度井等方法把空气注人污染土壤中,以达到氧气的再补给,可溶性营养物质和水则经垂直井或表面渗入的方法予以补充。这两种方法结合了微生物修复和化学修复的内涵和优点,符合生态化学修复的原理和发展方向。更确切地说,这两种方法更趋于向生态化学修复领域迈进。
4.结论与建议
长期以来,人类对土地资源的不合理开发、利用已造成比较严重的土壤污染,直接或间接地危及人类健康,因此,探讨合理的、有效的土壤重金属污染预防和治理措施显得尤为迫切。对于高速公路两侧土壤的重金属污染问题,要采取防与治相结合的处理措施:首先,应加强高速公路汽车尾气排放管理,严格控制尾气排放标准;其次,对于已经受到重金属污染的土壤,则应采取相应的治理措施进行治理。
开展高速公路旁土壤中重金属污染、富集程度的监测和评价,研究土壤重金属污染的预防和治理措施,对于保护生态环境、促进我国高速公路的建设和发展都具有重要的指导意义。
参考文献
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一、土壤重金属污染及其来源
土壤重金傥廴炯次人类在生产生活等社会活动中使得重金属进入土壤的行为,使得土壤中的重金属含量超标,进而导致危害生态环境。一般土壤重金属污染中重金属的种类主要有砷、锰、铬、铜、镉等,通常为多种重金属的复合污染情况。一旦土壤出现了重金属污染情况则会严重影响农作物的生长与收获,导致农作物产量减少、质量下降,严重者会危害人类健康。另外,土壤重金属还会对大气环境、水资源造成污染,影响范围十分广泛。因此,土壤重金属污染已经成为了世界各国重视的重大环保课题。
土壤重金属的来源包括以下几个方面:第一,在矿产开发过程中和冶炼过程中,由于矿区没有安设完善的环保治理装置,大量冶炼矿产废物直接抛弃户外,从而导致土壤出现重金属污染;第二,化肥农药的过度使用导致土壤出现重金属污染,重金属含量较多的磷肥、农药会导致土壤胶质结构改变,营养成分降低;第三,农作物肥料添加剂中含有大量的铜、锌,金属元素会伴随着肥料一同进入土壤,从而导致土壤出现重金属污染。
二、土壤重金属污染的修复技术
(一)生物修复技术
常见的生物修复技术有植物修复技术、动物修复技术等。植物修复技术主要是针对土壤重金属污染进行植物降解处理、植物挥发处理等,不同的处理方式拥有不同的处理机制。其中,植物降解主要是让重金属进入植物内部,通过植物生长机体演化过程转变重金属离子形态,从而降低其危害性。植物根系钝化是植物根系中的有机酸、多肽等物质与重金属离子融合,从而缓解重金属的移动性,降低重金属通过地下水或空气对土壤造成进一步污染的分析。并且,植物中富有的金属硫蛋白含有半胱氦酸,其能够与重金属结合形成无毒的络合物质,以改变重金属的离子形态。动物修复技术即为利用土壤动物经过吸收、分解等形式来转变土壤理化性质,丰富土壤肥力,使得植物与微生物在土壤中的生长,进而产生修复土壤重金属污染的作用。动物修复技术通常都是将土壤动物包括线虫、虹蝴饲养在受到重金属污染的土壤当中。
(二)化学修复技术
常见的化学修复技术有电力修复技术、土壤淋洗技术等。电力修复技术,其原理即为在土壤中插入电极,给土壤通电,从而使得土壤中存在的重金属物质能够在电力的作用下形成氧化还原反应,并且在迁移的作用下达到电极的阴极,进而实现去除土壤污染物的目的。电动修复技术在去除土壤重金属污染的过程中拥有能源消耗低、后续处理便捷、不会导致二次污染等优势,但是该技术仅仅适合在面积较小的土壤污染区域中应用,对于大面积的被污染土壤在技术可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技术就是通过使用淋洗药剂来去除土壤中的重金属物质。此技术适用于大面积、污染程度严重的土壤,特别是在土质为轻质土与砂质土的土壤处理中效果更优。
(三)物理修复技术
常见的物理修复技术有改土技术、玻璃化技术等。改土技术包括客土、深耕翻土等方式。通常来说,土壤重金属污染一般都附着在土壤表层,而客土法则是将大量干净无污染的土壤与被污染的土壤相混合,以尽量降低土壤污染物的浓度,并且减少重金属污染物与土壤植物根系的直接接触,从而实现降低土壤重金属对植物的损伤。深耕翻土法则是将土壤进行深耕翻覆,让位于土壤表面的重金属能够在土壤中扩散,从而综合降低土壤中重金属的整体浓度。虽然改土技术是一种有效的土壤重金属污染修复技术,但是在实施过程中需要投入较大的人力物力,经济效益不佳,无法从本质上去除重金属,是一种非理想的修复技术。玻璃化技术,即为把重金属污染的土壤放置在高温下进行玻璃化处理,在完成处理温度下降冷却后变成坚硬的玻璃体物质,土壤中的重金属完成固定处理,将其从土壤中清除即可。经过玻璃化处理技术后,土壤中的重金属物质将会始终处于稳定状态,重金属将会被永久固定。
三、结语
关键词:铅污染重金属污染治理方法
土壤是人类赖以生存的必要条件,也是重金属元素在循环的过程中的必要环节。土壤的重金属污染是指在人类的生产活动中,排出重金属含量较高的物质散落在土壤中,在土壤中形成反应,超过一定时间后其土壤的微量金属含量值超过土壤本身的微量金属含量值,最终导致土壤重金属含量过高的一种现象。在重金属污染的土壤中耕作农作物,农作物也会受到重金属污染,人们长期食用后致使重金属在体内累积,严重危害了人们的身体健康,而降水、灌溉等使重金属从地表流入到地下水中,也可导致地下水重金属污染。铅污染是重金属污染之一,在治理铅污染的过程中,要以预防为主,防治兼施的方式进行治理。其治理方法包括物理方法、化学方法及生物方法。
一、土壤铅污染的治理方法
(一)物理方法
通过物理方法对土壤铅污染进行治理,主要以换土、隔离、客土以及电化学的方法进行处理,从而减轻土壤的铅污染并防止其扩散。
换土法是指将受到铅污染的土壤进行固定移除,移除后将没有被污染的土壤进行填补。隔离法是指以修建墙体的方式进行对铅污染区域的隔离,将其污染控制在一定的范围之内。受成本等方面的影响,隔离法只适用于受污染面积较小且污染相对严重的区域。客土法是将表层的土壤通过采用机器挖翻的方法与深层土壤调换,再向土壤调换处加入新土,从而降低被铅污染的土壤及植物的污染程度。电化学法是通过增加直流场,使土壤中的铅离子在直流场的作用下,发生氧化还原反应。从而达到去铅的目的。以上方法都能够对土壤铅污染进行有效的治理,但这些方法在实施的过程中会耗费大量人力物力和财力,而且对修复后的铅污染土壤进行处理的难度也很大,所以不适合广泛推广。
(二)化学方法
化学方法中主要采取化学修复的方法对铅污染的土壤进行治理。化学修复法是通过利用化学试剂加入到受铅污染的土壤中,使化学试剂与铅元素发生化学反应,而达到铅离子的降低或迁移。进行化学修复法的主要的方法有化学固定法、淋洗液洗脱法、螯合剂处理法、氧化还原法等方法。
化学固定法是通过固定剂与土壤中的铅元素进行化学反应,降低其生物有效性和迁移性,使土壤含铅程度降低,从而达到降低土壤铅污染的目的。淋洗液洗脱法是通过选取土壤淋洗液对铅污染的土壤进行淋洗,使铅离子由固体形态转化成液体形态,再将回收的淋洗液进行处理。螯合剂处理法也称为整合诱导修复技术,是通过促进植物对铅的超吸收而达到预期目的。常用的螯合剂主要有两种,分别是小分子有机酸类螯合剂和氨基多羧酸类螯合剂。此方法的优点在于能够快速降低土壤含铅量,缺点在于使用中存在水污染的风险,并能对植物产生危害。氧化还原法就是在受铅污染的土壤中添加还原剂,使其与土壤发生氧化还原反应,使土壤中的铅元素低化,从而降低土壤中铅的毒性和活性。
(三)生物方法
生物修复技术早在上世纪90年代初就已经兴起,它是一种新型治理土壤铅污染的技术,其方法旨在通过利用生物的一些特性来抑制土壤污染的生物方法,生物修复技术主要包括的内容有:植物修复技术、微生物修复技术、动物修复技术以及基因工程技术和细胞工程技术等。利用这些方法治理土壤铅污染的优势在于二次污染小、治理成本低、操作相对简单和治理效果显著。植物修复技术是指通过利用某些植物对土壤铅元素吸收的方法进行减少土壤中的铅含量,这种方法既快捷又简单方便,并且比较经济适用,符合生态发展要求,具有相当广泛的发展前景,其方法手段主要有植物挥发、植物提取和植物钝化三种。微生物修复技术是指通过利用微生物进行对土壤中铝元素进行化解,从而使土壤铝污染得以减轻。动物修复技术是指利用蚯蚓对矿山土壤污染进行治理,通过大量放养蚯蚓使之在土壤中对有毒物质进行体内分解,这种方法不仅治理成本低,而且还没有二次污染,是一种改良土壤的好方法。基因和细胞工程技术则是通过改变细胞内的关键酶或酶系统,可以提高微生物的降解速率,并形成降解有毒污染物的新型催化活性,从而对土壤铝污染进行治理。
(四)对污染源头的寻找与防治
如果土壤存在铝污染,则一定有其污染源,如果一昧的对铝污染进行治理,而不寻找其源头,那么治理也将毫无意义,所以,必须对造成土壤铝污染的污染源进行寻找,并杜绝铝污染现象的再次发生,而且找到污染源后必须通过以上方法去解决土壤铝污染问题,只有这样,土壤的铝污染才会得到根治。
二、土壤铅污染治理的意义
对土壤铝污染进行治理,具有重大的现实意义。
(一)对土壤铝污染进行治理可以使土壤的毒性减弱或消除,使土壤恢复正常的机能,从而适合植物的生长,为人类的生存环境的改善创造条件。
(二)污染是目前社会比较关注的公共话题,解决了土壤的铝污染,有利于可持续发展战略的实施。
(三)农作物的生长离不开优质的土壤,对土壤铝污染进行治理,利于农作物的种植,为人们的物质生活提供保障。从大的角度来讲,可以提升国家的粮食储备能力。
三、结束语
目前随着社会的不断发展,城市工业化不断加快,环境及土壤的污染也日益严重,因此对污染的治理工作显得尤为重要。针对污染的治理,需要我们采取适当的方法去进行,不要盲目的去进行治理,而导致土壤污染的状况恶化,要根据其污染的性质及污染的来源去进行综合治理,要利用科学技术进行对其改造,并以预防为主,防治兼施的原则去认真看待土壤的重金属污染。
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【关键词】土壤重金属植物修复经济美观
随着现代工业的发展和农业的现代化,工业三废的排放,农业化肥与有机农药的大量施用,生活污水的不断排放,城市污泥,矿床的开采等大量的污染物进入土壤环境,土壤污染日益严重。其中重金属污染在土壤污染中不仅面积大,并且残留时间长。当土壤中的重金属含量积累到一定程度,会对土壤―植物系统产生毒害作用,导致土壤退化、农作物的产量和品质下降,每年因重金属污染带来的粮食减产达1000多万吨,被重金属污染的粮食每年达1200万吨,年经济损失在200亿以上[1]。另外,重金属可以通过植物的吸附作用进入植物体内,另外还可以通过径流和淋洗等作用污染地表水和地下水,最终能通过接触和食物链等途径危害人们的生命健康[2]。
1重金属的概念及土壤重金属的来源
1.1重金属的概念
重金属是在工业生产和生物学效应方面均具有重要意义的一大类元素,在化学概念上,还没有明确的的定义,但是目前还是有了广为接受的概念,那就是元素的密度大于6g/cm3,具有金属性质(延展性、导电性、稳定性、配位特性等,且原子数目大于20的元素)。其中常见的重金属有镉、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡等。重金属离子(如Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Ni2+和Co2+等)是植物代谢必需的微量元素,但如果它们过量则具有相当毒性。环境污染方面所涉及的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷,还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等。土壤一旦受到外界污染就相当难治理,通常具有以下几个特点:累积性;隐蔽性和滞后性;不可逆转性[3]。
1.2土壤重金属的来源
伴随着工业化和城市化的发展,重金属在土壤中的含量日益增加,重金属侵入土壤的主要途径有:
(1)矿产资源的开采。由于现代化发展的需要和技术的发展,各种矿藏不断的被发现、开采、加工和利用,产生了大量的采矿废弃场地,大量的采矿废水,废气,进而引起了土壤的重金属污染。(2)化肥和农药的大量使用。现代农业生产中,不节制的随意滥用化肥和农药,导致农业土壤中重金属含量急剧增加,进而形成农业土壤的重金属污染。(3)污水灌溉和污泥的利用。城市污泥的农业利用和含有重金属的污水的农业灌溉都对是引起土壤重金属污染的来源。(4)汽车尾气的排放。由于汽车工业的发展,越来越多的汽车进入家庭,汽车排放的尾气对公路两旁的土壤重金属污染尤为严重[4]。
2植物修复的概念和类型
对土壤重金属污染的治理,目前常用的有淋滤法、客土法、吸附固定法等物理方法以及生物还原法、络合浸提法等化学方法。但这些方法往往投资昂贵、需用复杂设备条件或打乱土层结构,对大面积的污染更是无可奈何。如据报道,对1hm2面积的污染土壤进行工程法治理(客土),每1m深度土体的耗费高800~2400万美元。如此惊人的代价迫使人们不得不寻求另外途径。近年来出现的植物修复恰恰为人们提供了一种价廉且有效的土壤重金属污染治理方法。“植物修复”是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上,而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的[5]。
3结合地理位置合理种植植物使作用发挥到极致
(1)在服务期满的矿区,由于所处的位置是比较偏僻的山区。种上可以修复受重金属污染的土壤并据有利用价值的林木,而且在被利用时,不挥发所富集的重金属。以免产生第二次污染,造成对人体的伤害。(2)在城市公路两边旁和重金属污染的企业厂界的围边绿化方面,种上具有观赏价值又能富集重金属的植物。在美化城市的同时减少汽车尾气和企业排放的废气废水对土壤带来的重金属污染,并且修复已被污染的土壤。(3)由于大量的化肥和农药,污水灌溉和污泥的利用,导致重金属污染土壤的。是否能在农作物轮耕时,选择一种既有利于均衡利用土壤养分和防治病、虫、草害;能有效地改善土壤的理化性状,调节土壤肥力,又能吸附或富集重金属的植物。从而减少其对环境和人类健康的风险。
4植物修复技术的展望
植物修复技术是一种支持可持续性发展的环境修复技术,并以其高效、经济、清洁、美观等优势解决了环境中的持久性污染物问题,占领了世界重金属污染土壤的修复市场。植物修复技术虽然也存在一些诸如生物量小、影响因素较多等不足。但通过适当的强化措施可以使其扬长避短,更好地为修复重金属污染土壤服务。今后很长一段时间植物修复的研究热点仍将集中在超富集植物的筛选与优化上。为提高植物修复效率可以尝试将植物修复技术和其它修复技术联合以发挥各自的优势。例如:化学试剂加强、电刺激、磁感应等,这将有助于拓展植物修复的实施领域和应用前景。
我国土壤重金属污染的来源更加广泛,污染形态日趋多样。重金属污染土壤的面积在逐渐扩大,程度在不断加深,急切需要有成熟高效的植物修复技术加以市场化应用。虽然我国对植物修复的研究起步较晚,但我国是一个植物资源丰富的国家,植物类型众多,通过大量的筛选工作肯定能找到适合本土推广种植的超富集植物。加上丰富的农业经验和传统的精耕细作,对重金属污染土壤植物修复的大规模使用将会起到更大的促进作用[6]。
参考文献:
[1]武正华.土壤重金属污染植物修复研究进展[J].盐城工业学院学报,2002(6).
[2]肖鹏飞,李法云等.土壤重金属污染及其植物修复研究[J].辽宁大学学报(自然科学版),2004(31).
[3]高利娟,蒋代华等.重金属污染土壤的植物修复及展望[J].甘肃农业,2006(4).
[4]郭彬,李许明等.土壤重金属污染及植物修复金属研究[J].安徽农业科学,2007(33).
关键词:农田土壤;重金属污染;监测技术;空间估值方法
中图分类号:X833文献标识码:ADOI:10.11974/nyyjs.20170133031
农田土壤为各种粮食作物提供了基本生长环境,一旦受到污染就会直接威胁到人们的身体健康。但就目前来看,农田土壤已经遭受了铅、汞、镉等重金属元素的污染。而这些污染物具有毒性大、难降解和易积累的特点,还会伴随作物被人体吸收。加强农田土壤重金属污染的监测,并对污染进行空间估值,则能够更好的进行农田土壤污染的监管,进而为人们的生产、生活提供更多安全保障。
1农田土壤重金属污染监测技术分析
1.1实验室监测技术
在农田土壤重金属污染监测方面,实验室监测为传统监测技术,包含原子荧光光谱法、电化学仪器分析法、分光光度法和极谱分析法等多种方法,都需要完成样本田间采样,然后对土样进行处理、分析,以完成土壤重金属污染监测。使用实验室监测法,具有基体干扰小、检出限低、准确度高和分析范围宽等特点。但是,采取该种监测方法需完成监测区土壤|量现状调查和重金属污染土壤修复试验等工作,采样工作量较大,并且监测成本较高,需要的分析时间较长。此外,只要样品在采集、运输、存储和测定过程中出现差错,就会导致测量结果失真。
1.2现场监测技术
为克服实验室监测的局限性,现场监测技术在农田土壤重金属污染监测中得到了应用。目前,可以连续完成土壤重金属监测的技术主要包含土壤磁化率监测技术和激光诱导击穿光谱技术等。应用前一种技术,可以利用土壤在外磁场中受感应产生的磁化强度和外加磁场强度比重完成土壤中重金属污染的监测。因为,重金属污染将导致土壤磁性增强,所以能够利用土壤磁化率和地球化学元素含量进行重金属污染表征。该技术具有无破坏性、快速、经济和灵敏的特点,在土壤研究工作中得到了广泛应用。但是,由于会对土壤磁化率产生影响的因素较多,因此使用该技术也无法完成污染程度及污染来源的准确判断[1]。应用后一种技术,主要是利用原子发射光谱分析法对土壤重金属污染进行快速、实时探测,可同时完成多种元素分析,并且只有很小几率会对研究对象造成再污染。但作为半定量测量手段,其在监测灵敏度和检测限上仍然有一定的局限性。
2农田土壤重金属污染空间估值方法
2.1局部高值分布区划分
在完成农田土壤重金属污染监测的基础上,还要对影响土壤重金属含量变化的外源因素的空间分布信息进行获取,以便更好的完成土壤重金属含量分布规律的描述。为此,还要采取关联规则、统计对比和回归分析等方法确定外源因素,然后进行有直接影响的外源因子的提取。在此基础上,需利用统计的半方差函数完成土壤重金属历史样点空间结构提取,以便对不同元素空间变异范围进行判断。而通过实地取样调查,则能完成土壤重金属含量的局部高值分布区的划分。
2.2土壤单元类获取
不同于全局地理空间的土壤重金属空间分布,局部地理空间的土壤重金属空间分布具有一定连续性。通过获取土壤单元类,则能够将全局异质空间的重金属含量空间估值问题转化为局部空间最优估值问题。为此,还应采取自收敛分类方法完成环境变量分类。使用谱分割方法,则可以完成景观要素特征向量分类,从而获得土壤单元分类。但获得的单元类仅为粗略分类结果,还应将同为空间异质的单元类进行归并子类,以减少分类数目。为此,还应对2个单元类包含的监测样点的重金属含量数据展开方差分析,以确定2个单元类是否为空间异质。
2.3重金属污染空间估值
针对获得的多个土壤空间分类集,需利用土壤单元分类图将在相同单元类中的监测样点划分为一类,以获得监测样点集。利用二分树索引方法,则能完成空间估值方法的构建。在估值操作前,需输入参与估值的最小估值单元数和最大搜索半径,以完成已知位点数的估值单元搜索,用于进行未知单元的属性值的估算。利用土壤单元类包含样点的已知观测值和所有样点观测值的均值之差和对应的权重,就可以得到未知位点的估算值。
3结论
使用科学的土壤重金属污染监测技术进行农田土壤重金属污染监测,然后结合监测样点数据进行重金属污染的空间估值,则能进一步了解农田土壤重金属空间分布规律,继而更好的完成农田土壤重金属污染的调查评估工作。