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摘 要:隨著我國工業現代化的發展,很多工廠在生產過程中會產生很多重金屬,在排水污水、廢物時沒有達到環保標準,導致土壤重金屬污染非常嚴重。為了解決這一問題,保護周圍土壤,提高農產品質量,在處理中應用了化學固化方法,該方法價格成本低,處理方便,應用范圍廣。下面就對這些方面進行分析,希望給有關人士一些借鑒。
關鍵詞:重金屬污染;治理;化學固化
中圖分類號:X53 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20170230222
1 土壤重金屬污染危害
1.1 重金屬污染導致的危害分析
重金屬對土壤和水生態環境會造成嚴重的危害,在自然環境中,重金屬是不能被降解的,植物在生長過程中,會吸收到植物內部,這樣對植物的生長發育帶來很大影響[1],不僅如此,人和自然是一個統一的整體,形成一個完整的食物鏈,如果人類誤食了這些植物,就會對人體造成傷害,重金屬危害性非常大,人體的微量元素含量都是有限的,如果超標,對人體是致命的傷害,人體中的蛋白質,核酸會和重金屬發生作用,進而導致人體酶活性的下降,嚴重的情況還會消失,最終導致核酸結構發生很大變化,甚至會出現基因突變的問題[2]。
1.2 分析當前土壤中的污染情況
通過調查研究得知,農業、工業、以及城市事故污染是重金屬主要的污染來源。比如在農業生產過程中,如果使用含有重金屬的水體進行農作物的灌溉,或者使用含有重金屬的化肥農藥,對周圍的土壤都會造成嚴重的重金屬污染。而在工業方面,比如選礦采礦,還有冶煉和鍛造過程中,其操作的每一個過程都會產生重金屬,在排放的廢水廢氣以及廢渣中,如果不能很好的過濾消毒處理,那么水體進入土壤中,也會有嚴重的重金屬污染[3]。在這種重金屬濃度嚴重超標的情況下,會對周圍的空氣,水體,以及土壤造成嚴重的危害。而在城市當中,污水處理廠是重金屬污染的主要來源,有關部門監管不力,導致污水沒有達到國家標準就進行了排放,大量的污水引入生活用水中造成污染。
2 土壤重金屬污染治理的化學固化分析
2.1 分析重金屬固化的原理
為了避免重金屬對土壤、地下水造成持續的污染,在應用化學固化方法中,先要向被污染的土壤中添加固化劑,土壤中的活性就會被改變,這樣重金屬和土壤中的移釉素會相互結合,在外在形式下出現一定的固化現象,為了保證土壤有記性,遷移性等,必須進行化學處理,恢復土壤的活性?;瘜W固化作用后,土壤中的元素都有很大的改變,最終做到對污染土壤的修復。
2.2 沉淀在化學固化中的作用分析
在土壤中放入固化原料后,在不斷溶解中產生一定的陰離子,這些陰離子和重金屬相互結合,之后就開始出現重金屬沉淀,生物有效性等都開始降低。最為常用的固化劑有石灰石,作用機理是將土壤中的pH提高,這樣在其中重金屬元素發生沉淀,重金屬在土壤中其毒性會隨時浸出,石灰石可以減少浸出量,這樣重金屬就會被固定,不會將污染范圍繼續擴大,控制污染的進一步惡化。
2.3 吸附在化學固化中的作用分析
通過應用化學固化方式,使用的化學元素作用在土壤層中后,這些固化材料對重金屬有一定的吸附作用,原理是吸附劑對吸附質的質點有很強的吸引作用,但是處理中分為化學吸附和物理吸附,其中的沸石是主要的添加劑,經過科學人員的研究,沸石具有特殊的Si-O四面體結構,該結構吸附性非常好,在物理吸附作用下可以將 Pb 、Cd等重金屬吸附到表面上,這樣重金屬就被固定減少土壤中的重金屬污染。
2.4 分析配位在其中的作用
在固化過程中,會出現配位問題,不同配位表現的情況也不同,黏土礦物中層和層利用分子之間的作用相結合,這樣在實際應用中,被重金屬污染的土壤中,其金屬離子可以進入到這些化學元素的內部,和層間元素結合,之后會和SiO元素發生晶間的配合,黏土礦物添加到污染土壤中后,就可以有效降低重金屬生物性和遷移性,這樣就對這些污染土壤進行了一定程度的化學修復。除此之外,這些改良劑還能和重金屬離子發生很好的配位作用,將 Pb,Cd等重金屬吸收,控制其對土壤的污染。
3 總結
通過以上對土壤重金屬污染治理的化學固化研究,發現化學固化的作用非常大,其對重金屬污染的處理非常強,效果非常好,在以后的發展中,要深入研究這一技術,進一步完善和提高,推動我國對處理重金屬污染的技術和水平,為以后的發展奠定基礎。
參考文獻
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1 土壤重金屬污染現狀
人為活動或自然作用釋放的重金屬經過物理、化學或生物過程,在土壤中逐漸積累從而造成土壤重金屬污染。據統計,全國造成重金屬污染的耕地面積已約占全國耕地面積的1/5,其中以Pb、Cd、Hg污染最為嚴重。
2 土壤重金屬污染危害屬
(1)對農作物的危害;污染土壤中的重金屬通過農作物根系進入作物內,積累到一定程度后會對作物產生毒害。當灌溉水中含 2.5mg/L的Hg時,水稻就發生明顯的抑制生長作用,表現為生長矮小,根系發育不良;當Cd含量超過30μmol/L時,小白菜明顯抑制生長,表現為株高、主根長度下降、葉面積銳減等。(2)對土壤微生物和土壤酶有影響;重金屬對土壤微生物有明顯的影響,重金屬的增加會減少土壤中微生物的種類和數量。當Hg為0.7mg/Kg、Cd為3mg/Kg、Pb為100mg/Kg、Cr為50mg/Kg時土壤中細菌總數開始下降。(3)對人體有危害;重金屬對土壤污染后,人們通過食物鏈不斷攝取有害物質。大腦對Pb、Cd、Br、Al積累較多,胃對As、Se、Si、Pb、Cd積累較多,肺對Sn、Se、Pb、Cr積累較多,骨骼對Pb、Cd積累較多。
3 重金屬土壤的植物修復技術
重金屬類污染的植物修復技術按其修復的機理和過程可分為植物萃取、植物穩定、植物揮發和根系過濾。
(1)植物萃??;指種植一些特殊植物, 利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物質并運移至植物地上部,通過收割地上部物質帶走土壤中污染物的一種方法。植物萃取技術利用的是一些對重金屬具有較強富集能力的特殊植物。(2)植物穩定;指利用植物根際的一些特殊物質使土壤中的污染物轉化為相對無害物質的一種方法。其中包括了分解、沉淀、螯合、氧化還原等多種過程。(3)植物揮發;是指利用植物根系分泌的一些特殊物質或微生物使土壤中的汞、硒轉化為揮發形態以去除其污染的一種方法。如煙草能使毒性大的二價汞轉化為氣態的汞,洋麻可使土壤中47%的三價硒轉化為甲基硒揮發去除。(4)根系過濾;是利用植物根系過濾沉淀水體中重金屬的過程。例如水科植物浮萍和水葫蘆可有效吸收清除水體中的鎘、銅和硒。
4 耐性和超富集植物
耐性植物是指能夠適應高含量的重金屬土壤環境而生長的一類特殊植物。人們很早就發現某些植物能夠生長在重金屬含量異常高的土壤上,這些植物無一例外地對重金屬具有一定的耐性。大量研究發現,很多耐性植物僅分布于某些重金屬含量較高的土壤上,為地方性的物種。如海州香薷、鴨跖草就分布在中國長江中下游銅礦區含銅較高的土壤上。
5 植物修復技術的運用
美國依阿華大學利用雜交楊樹修復了位于南達科達州一塊受砷污染的土地。該地區有130a的金礦開采歷史。試驗共種植了3100棵雜交楊樹,深入尾礦中達1.6m。通常要加入各種改良劑以改善土壤的物理化學性,促進植物生長,增強植物修復的效果。除了必要的氮、磷、鉀肥料外,常用的改良劑包括石灰、磷礦物、鐵錳氧化物、粉煤灰、生物活性污泥、豬糞、堆肥、合成鋯石等。通常這些改良劑本身可降低重金屬在土壤中的活性,在植物穩定中起著重要的作用。
6 植物修復技術的優點和不足
優點:植物修復技術的顯著優點是其在工程中可以原位實施,從而減小了對土壤性質的破壞和對周圍生態環境的影響,可稱是真正意義上的“綠色修復技術”;植物修復技術無需專門作人員 ,因而工程上易于推廣和實設備和專業操施;植物修復技術的最大優勢是其運行成本大大低于傳統方法。
不足:植物修復技術也具有一些自身的不足。主要表現在:超富集植物個體矮小,生長緩慢,修復重金屬污染土地需時太長;植物修復土壤只能局限在植物根系所能延伸的范圍內,一般不超過20cm土層厚度;超富集植物對重金屬具有一定的選擇性,難以全面清除土壤中的所有污染物;富集了重金屬的超富集植物需收割并作為廢棄物妥善處置;異地引種對生物多樣性的威脅。
7 展望
植物對重金屬的清除效率取決于其耐性、地上部重金屬含量、生物量、生長速度及生物富集系數。因此,在修復重度重金屬污染時,耐性是一個關鍵因素。目前植物修復技術大多停留于實驗室模擬研究階段。但必須引起注意的是從實驗室獲得的超富集植物生物富集系數、最大富集量等并不能簡單地換算成實際工程中的植物修復系數和單位面積重金屬去除量。因此繼續在全球范圍內尋找生物量大、富集能力強的超富集植物是超富集植物研究獲得突破的選擇途徑之一。植物修復技術作為一種新的污染治理替代技術業已被證明具有極大的潛力和市場前景,從實驗室走向產業化應用還需假以時日。未來研究需從以下方面深入以獲得突破:(1)繼續尋找和培育新的超富集植物。(2)對超富集植物深入開展有關重金屬富集機理的研究,揭示植物超量富集重金屬的生態生理過程,為培育高效低選擇性的“ 超富集植物”奠定基礎。(3)深入研究超富集植物修復污染土壤和水體的過程及其調控機理。
參考文獻:
【關鍵詞】重金屬;納米材料;傳感器;氣溶膠
在過去的一段較長時間內,我國的一些企業只顧著一味地追求經濟利益最大化,卻忽視了其發展過程中對環境造成的負面影響,形成了“以環境換發展”的發展模式。有許多細小的傷害是我們用肉眼無法發現的,如重金屬對我們身體的傷害,長年累月的積存,才能檢測出重金屬離子的存在,等到發現時時卻為時已晚。
談及目前科學研究的熱點,我們首先想到的就是納米材料,相對應的納米技術亦一直走在科技的前列。由于納米具有特殊結構,因此人們將其制備成納米管、納米傳感器、納米薄膜等應用與各種領域。所制備的納米材料的比表面積大、吸附性能強,因此被應用于環境保護事業,并為其做出了卓絕的貢獻。
1 重金屬污染現狀在國內的表現
自2005年開始,截止2015年,重金屬污染事件頻發,一次比一次嚴重。目前,我國受鉻、砷、鉛等重金屬污染的耕地面積近2000萬平方公頃,約占耕地總面積的五分之一。除了耕地受重金屬污染外,我國部分地區的地表水、食品等也不同程度地收到重金屬污染。近幾年,我國還相機發生了砷污染事件以及兒童血鉛超標等事件,這些事件成為了人們關注和討論重金屬污染的導火索。
2 重金屬污染源及對人類生活的危害
重金屬一般以及其微量的濃度存在于我們所生活的自然界中,但由于人們的過度開采、冶煉等活動日益增多,造成了重金屬進入大氣、水、土壤等環境介質中,富集在植物或動物體內,對人類健康造成嚴重威脅。重金屬來源廣泛,可以通過多種途徑進入環境介質,再通過和人體的皮膚接觸、呼吸等途徑進入我們的身體,還會富集在各種環境中的植物內,最終進入我們的身體,對我們的身體帶來了極大的傷害。現如今,重金屬的來源主要分為三個方面:自然來源、農業污染源和工業污染源。
2.1 水中的重金屬
水體中的重金屬來源廣泛,有自然狀態下進入水體的,比如說巖石風化、降雨侵蝕等,會給水體帶來一定的重金屬,然而這一般不會對水體造成污染。從對人體健康的角度對水體中金屬元素進行分類:其一是人體健康必需的常量元素,如鈉、鉀、鈣、鎂和微量元素等;其二是對人體健康影響非常嚴重的金屬元素,如鉛、鎘、汞、砷等,它們對人體的健康甚至生命有著極其嚴重的危害。
2.2 固體污染物中的重金屬
重金屬進入土壤的途徑有很多,有大氣沉降、農業污水灌溉、化肥的使用、工業廢水廢渣和生活垃圾。重金屬污染會控制土壤微生物群落量的多少、降低土壤微生物量并,在植物系統中遷移,會對植物的產量和質量有一定的影響,使植物的生長受到破壞,嚴重時造成植物死亡。
2.3 氣體中的重金屬
大氣中重金屬污染情況復雜,包含多種來源和途徑,例如工廠制造產品、汽車的尾氣排放等。由于接觸面積大以及接觸范圍廣,因此重金屬大氣污染對環境生態系統的影響最大。例如,大氣中的鐵離子和錳離子催化氧化酸性氣體二氧化硫,使得大氣中的強酸性物質濃度增加。大氣中的重金屬污染可以造成植物葉片中重金屬的富集,但重金屬污染物超過一定閾值就會導致植物毒害或死亡。
3 重金屬樣品分析中的納米技術
離子交換作用是碳納米管吸附重金屬離子的先決條件,其表面的官能團或配合物也起到重要的作用。在修飾碳納米管時,可以引入大量羥基、羧基、羰基等官能團,使之與重金屬離子表面發生配位作用,提高吸附量,或者展開碳納米管兩端和管壁上的五元環及七元環結構缺陷,增大碳納米管的開口率和比表面積,提高分散性,吸附量隨之增加。有研究者用酸洗多壁碳納米管對鎳離子進行吸附。結果表明:當鎳離子的濃度為0.2mg/L時,經HNO3氧化過的碳納米管對鎳離子的吸附量可達75mg/g。這主要是由于經HNO3氧化過的碳納米管,不僅比表面積比原來增大了,而且表面引入了許多含氧官能團,從而其離子交換的能力增強。
很久以前人們就懂得了,固體、液體或固液混合物在高熱作用下會發發。經過科學家們的反復試驗,最終研制成了人工合成的發光化合物魯米諾的化學發光行為。隨著科技的發展,人們已經將這種化學發光法應用于光導納米纖維傳感器上,可以更容易地檢測到重金屬離子,并大大降低了檢測線。盧建忠、章竹君發展了一種全固態模式的消耗型錳離子化學發光傳感器,可以將一定量的化學發光試劑從固定化試劑上洗脫,應用于水樣中痕量錳離子的測定(表1)。
碳氣凝膠,是一種輕質、多孔、納米級非晶碳材料,由于其較大的比表面積大,優良的導電性以及較優異的機械性能,很適合作電極材料。大的比表面積導致了碳氣凝膠的孔隙量也很大,內部大部分存在的都是空氣,使其像一種“凝固了的煙”。有人有碳氣凝膠制備了一種電極,想要去除水溶液中的重金屬離子,結果證明,該裝置對氯、鉻、銨、鎘、鉛、錳、鈾等離子都有很好的去除效果。2007年,美國阿貢國家實驗室的Santanu Bag等人又合成了一種多孔硫氣凝膠。這種多孔凝膠物質的比表面為327m2/g且具有很寬的孔徑分布。由此可見,此凝膠物質非常適合作為重金屬離子的吸附劑。
4 結論
面對生活中日益嚴重的重金屬污染,我們必須要有所重視。隨著納米技術的發展,一定會出現更多更方便的方法,來迅速檢測出環境中的重金屬離子,并對其進行有效去除。
參考文獻:
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關鍵詞:重金屬專項監測;污染;現狀;監管
中圖分類號:X703
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)12012303
1引言
為了解湖南省重金屬污染源廢水排放情況,檢查國家“十二五”重金屬總量減排考核工作成效,湖南省環境保護廳組織開展了重金屬廢水專項核查監測。
2專項監測范圍
重金屬專項監測工作范圍是對湖南省轄區范圍內涉重金屬企業的廢水總排口、車間排口、生活廢水排口、雨水排口及其它以各種形式存在的外排口開展核查監測工作。對于廢水循環使用不外排的企業,則監測車間排口及廢水循環池。監測因子主要有總鉛、總鎘、總砷、總鉻、總汞、六價鉻、總銻及總鋅。
3專項監測結果分析
3.1污染物超標情況
2015年重金屬污染源專項監測工作中,全年分三期對327家、340家、346家企業開展核查監測,分別發現超標企業15家、10家、8家,超標率分別為11.4%、6.94%、5.93%,具體情況見表1。
為確保市(州)監測站在專項監測工作中監測數據的代表性,湖南省環境監測中心站(以下簡稱省站)隨機在14個市(州)對101家企業開展現場核查監測工作,其中13家企業存在超標情況,超標率為12.9%。具體情況見表2。
3.2重點區域重金屬污染情況分析
3.2.1衡陽水口山地區重金屬污染情況
2015年重金屬專項監測工作中,省站對衡陽水口山地區11家涉重金屬企業進行專項監測,其中有4家企業廢水循環使用,7家企業廢水外排至曾家溪或康家溪。監測的6家外排廢水中僅發現1家企業總排口廢水存在超標現象。
曾家溪、康家溪作為水口山地區主要納污水體[1],水質中重金屬含量是集中反映水口山地區涉重金屬企業外排水質情況的載體。根據2010年監測資料,曾家溪、康家溪水質中鉛在不同水期超標倍數在3~17倍之間。在2015年專項核查監測工作中,對這兩條溪水水質進行了監測,結果表明砷、鉛、鋅均未出現超標。
將2015年專項監測工作中的曾家溪、康家溪水質監測結果與歷史數據進行對比[2],結果表明,該兩條溪水水質已經出現明顯好轉,也充分顯示這幾年湖南省對湘江流域重金屬專項治理工作成效,已得到充分體現[3]。
3.2.2婁底錫礦山地區重金屬污染情況
婁底錫礦山主要涉重金屬行業為常用有色金屬冶煉、常用有色金屬礦采選,目前主要是10家銻冶煉企業。在這10家銻冶煉企業中,除1家企業有廢水排放外,其它9家企業的廢水均循環使用。經監測部分企業循環水池廢水,其總砷、總銻含量非常高。如某公司鼓風爐車間廢水收集池廢水中總砷濃度為10.26 mg/L、總銻濃度為11.6 mg/L;另一公司雨水收集池廢水中總砷濃度為3.94 mg/L、總銻濃度為11.4 mg/L。
對婁底錫礦山周邊水體多次跟蹤監測,發現企業周邊地表水船山水庫、漣溪河民主橋、青豐河萬民橋等監測點位砷、銻存在超標現象。該地區在主要重金屬企業的廢水不外排情況下,根據監測情況分析,導致該周邊地表水砷、銻仍出現超標。分析原因,一是由于該地區為含銻礦產品比較豐富,地下水中砷、R本底值較高;二是婁底錫礦山地區為全國的銻產品開采、冶煉中心,由于歷史原因該地區環境問題未受到足夠重視,導致其周邊水體底泥中砷、銻濃度比較高,從而引發地表水中砷、銻濃度比較高;三是該地區相關企業廢水未能完全做到廢水循環使用、企業雨、污分流情況不夠徹底,從而引發周邊地表水砷、銻濃度比較高。
3.2.3“錳三角”地區重金屬污染情況
湘西錳三角及周邊地區的花垣縣是湘、黔、渝交界“錳三角”地區的三縣之一[4],初步形成了以錳鋅礦石采選、電解錳和鉛鋅冶煉為主的工業生產格局。2015年重金屬專項監測工作中,對“錳三角”地區7家重點電解錳企業進行了專項檢查,檢查發現,電解錳企業工藝廢水、酸浸渣尾礦庫廢水均全部循環使用,僅部分企業的冷卻水外排。監測結果表明外排的冷卻水均未出現超標情況。但對“錳三角”湖南地區部分地表水斷面進行采樣監測,發現地表水中錳濃度均存在不同程度超標情況。
在對“錳三角”專項監測工作中,監測的電解錳企業廢水均循環使用,而相應的其受納水體水質中錳出現超標情況。分析原因,一是由于輸入性污染造成,可能是來自外省涉錳企業的超標廢水[5];二是由于近幾年來,電解錳企業由于市場行情萎靡,為節省成本,將酸浸渣尾礦庫廢水或工藝廢水偷排入酉水,從而引起水質中錳超標現象。三是自2009年開展“錳三角”地區環境綜合整治工作后,部分地區可能出現小型、非法涉錳企業,這些企業廢水偷排至酉水中,對酉水水質造成很大的影響。
4存在問題與對策建議
4.1廢水循環使用的企業較多,監管較困難
2015年在重金屬專項監測工作中,共監測了1013家?次企業,其中將近500家?次企業在環境監測部門開展監測時廢水循環使用,不外排。廢水不外排時,環保部門不能對監測結果進行評價,從而不能獲得有效的監測結論,使環境監管部門不能較好的進行監管。建議環境管理部門應加強涉重金屬企業廢水循環使用企業的認定,如在進行清潔生產審核時,嚴格把控企業廢水循環使用關,以防假借部分企業利用廢水循環使用之名,實施偷排。
2017年6月綠色科技第12期
李啟武:湖南省涉重金屬企業污染狀況分析及治理對策探討
環境與安全
4.2循環使用的廢水重金屬含量較高,環境安全隱患較大
在開展監測的循環使用的廢水中,一類重金屬污染物濃度含量較高,甚至某涉鉛企業的循環水池中鉛濃度達到100 mg/L;如果含高濃度重金屬循環廢水未及時進行處理,當企業因事故或管理不善時,造成廢水外排至外環境,將嚴重污染周邊環境。建議環境管理部門下發相關文件,對于涉重企業采取廢水循環使用的,必需配套建設相應的重金屬處理設施,及時將高濃度的重金屬廢水處理后,才能進行回用,杜絕廢水僅靠簡單沉淀后就回用的現象。
4.3部份涉重金屬重點區域地表水重金屬存在超標情況
2015年涉重金屬專項監測工作中,對婁底錫礦山、衡陽水口山、湘西“錳三角”地區企業周邊環境水體進行了監測,發現部分重金屬因子存在超標,而這些地區的涉重金屬企業基本處于廢水循環使用狀態。分析企業周邊水體重金屬超標原因,一是涉重金屬的重點區域由于歷史原因,造成其周邊水體重金屬因子本底值較高[6];二是周邊水體可能遭受到涉重金屬企業氣型污染,導致部分重金屬因子超標;三是部分涉重金屬企業雨、污未分流或分流效果不佳,造成初期雨水直接外排至周邊水體,也勢必會造成水體部分重金屬因子超標;四是部分企業借廢水循環使用之名,實施偷排,僅是在環保部門檢查時廢水實施循環使用。建議加大對涉重金屬企業周邊環境的監測頻次,防止企業排污對周邊環境造成污染。
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Discussion and Countermeasures on Pollution Situation of
Metal Enterprises Involved in Hunan Province
Li Qiwu
關鍵詞水產品;鎘;危害;安全評估;現狀;對策
中圖分類號TS254.7文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2011)11-0326-02
SecurityAssessmentofMetalCadmiumPollutioninAquaticProducts
WANG WeiLIU Guo-qing
(Dongguan Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Dongguan Guangdong 523072)
AbstractThe metal cadmium harm to the body was briefly introduced in this paper,through the security assessment of aquatic products in Zhejiang,Fujian and Guangdong three provinces,the method of determination and removal of cadmium in aquatic products was expatiated and countermeasures and advices about cadmium pollution of aquatic products were proposed.
Key wordsaquatic products;cadmium;harm;security assessment;status;countermeasures
隨著我國人們生活水平的提高,人們的飲食結構正在發生著變化,水產品具有低脂肪、高蛋白、營養平衡性好、味道鮮美等特點,深受消費者的喜愛。正因如此,水產品的安全性愈來愈受到人們廣泛關注。我國是水產養殖和水產品生產大國,水產品質量安全對于保護消費者的健康和安全、促進社會穩定、促進水產品的外貿出口、保持漁業經濟可持續發展具有重大意義。
由于現代工農業的發展,水質污染日益嚴重,重金屬超標是尤為突出的部分,重金屬對人體的危害很大,尤其是鎘屬于劇毒物質,對人體各系統、臟器都有毒性作用。浙江、福建、廣東3個省是我國沿海重要的水產品生產及進出口貿易地區,通過對上述3個省水產品中鎘污染安全現狀進行評估分析,總結其檢測與去除方法,提出了如何防范水產品鎘污染問題的對策。
1重金屬鎘對人體的危害
鎘是劇毒元素,對人體產生的危害十分巨大,急性鎘中毒通常經10~20 min后,即可發生惡心嘔吐腹痛腹瀉等癥狀,嚴重者伴有眩暈大汗虛脫上肢感覺遲鈍,甚至出現抽搐休克。
慢性鎘中毒可以通過食物水和空氣而進入人體內蓄積下來。吸入含鎘氣體可致呼吸道癥狀,經口攝入鎘可致肝腎癥狀。長期食用遭到鎘污染的食品,可能導致體內積聚過量的鎘而損壞腎小管功能,造成體內蛋白質從尿中流失,久而久之形成軟骨癥和自發性骨折。長期飲用含鎘離子的水,鎘離子就會沉積在骨骼中,阻止鈣離子的吸收,導致人體鈣離子大量流失,引起骨質疏松、骨折、骨痛、骨骼病變。動物試驗和人群的流行病學調查中發現,鎘還可使溫血動物和人的染色體發生畸變。鎘的致畸作用和致癌作用(主要致前列腺癌),也經動物試驗得到證實,但尚未得到人群流行病學調查材料的證實。攝入硫酸鎘20 mg就可以造成死亡。
2水產品中重金屬鎘污染現狀
我國各海域江河普遍受到不同程度的重金屬污染,其中浙江、廣東、福建海域底質的污染率高達80.1%[1],而且已經影響到水體的質量。我國水產品產地主要分布于東、南沿海,水產品產地集中程度高,且多數集中在海洋大省。下面就將從浙江、福建、廣東3個省,分別簡述其區域內水產品中重金屬污染情況并按行業標準NY5073-2001無公害食品水產品中有毒有害物質限量規定:鎘含量(以Cd計)軟體動物≤1.0 mg/kg,甲殼類≤0.5 mg/kg,魚類≤0.1 mg/kg,按GB2762-2005中魚類鎘的限量為0.1 mg/kg,按GB2733-2005中規定,魚類鎘的限量≤0.1 mg/kg進行評估。
2.1浙江省水產品中重金屬鎘污染現狀
張永志等[2]對浙江省主要城市市場中的水產品重金屬含量進行調查研究,所取樣的水產品品種為:鳊魚、大黃魚、凍蝦仁、南美白對蝦、河蟹、黑魚、黃鱔、鯽魚、甲魚、青蟹、梭子蟹、沼蝦,按GB/T 5009.45-1996水產品衛生標準的分析方法的要求進行樣品的消解,重金屬鎘采用石墨爐原子吸收儀測定,結果鎘含量較高的種類為:梭子蟹、青蟹、河蟹、大黃魚、凍蝦仁等,其中梭子蟹超過了行業標準NY5073-2001的限量要求。
2.2福建省水產品中重金屬鎘污染現狀
陸秋艷等[3]對福建省水產品中鎘蓄積量進行檢測,在莆田、泉州、廈門、連江等 9個地區的集貿市場及養殖場隨機抽取一定數量的水產品,將所采集的樣品分為:甲殼類、魚類、貝類和軟體類4類。所采集的水產品中,魚類取背部肌肉,蝦類取蝦仁,蟹類及貝類取可食部分,樣品消化采用微波消解法,重金屬 鎘的分析采用 Agilent 7500電感耦合等離子體質譜儀測定,按國家農產品安全質量無公害水產品安全要求標準、食品中污染物限量標準及農業部無公害水產品中有毒有害物質限量標準進行評估,結果甲殼類和貝類的超標率分別為16.70%和24.55%,魚類和軟體類符合標準,未超標。
2.3廣東省水產品中重金屬鎘污染現狀
王許諾等[4]對廣東沿海貝類4種重金屬含量分析和評價,在廣東沿海的柘林灣、深澳白沙灣、長沙灣、大灣4個貝類養殖海域進行采樣,樣品采集后現場用海水沖洗干凈,若殼上有附著物,用硬毛刷去除,然后切開閉殼肌清除體內雜物,用有機塑料板取出所有軟組織和體液,冰凍保存帶回實驗室。按《食品中鎘的測定方法》(GB/T 5009.15-2003),采用日立2000原子吸收分光光度計進行分析,調查結果的鎘以《中華人民共和國農業行業標準無公害食品:水產品中有毒有害物質限量》[5]衡量,調查樣品都符合要求。
牛顯春等[6]對水東港及其近岸海域食用水產品重金屬污染進行評價,在茂名水東港口養殖區布設4個點進行采樣,所采的樣分別為甲殼類、魚類和軟體類3個大類。結果與國家農業行業標準NY5051-2001《無公害食品:產品有毒有害物質限量標準》中“無公害食品水產品中有毒有害物質限量”(簡稱“限量標準”)進行對比,其比值(即質量指數)>1的,視為超標。結果水東港及其近岸海水中海洋生物體內重金屬的含量均低于海洋生物污染評價標準。
黃長江等[7]對湛江港海域海產品中重金屬殘留進行評價,在南三島與東海島之間海域向魚排養殖區及潮間帶趕海漁民購得新鮮活體墨吉對蝦(Penaeus merguiensis)、口蝦蛄(Oratosquilla oratoria)、雜色蛤(Venerupisvariegata)、長蛸(Octopus variabilis)、美國紅魚(Sciaenops ocellatus)、紅笛鯛(Lutjanussanguineus)和尖吻鱸(Lates calcarrifer)等。樣品甲殼類、雙殼類、頭足類和魚類等共7個品種,采用石墨爐-火焰原子吸收分光光度法進行檢測分析,調查結果表示湛江港海產品中鎘的污染程度加重趨勢非常明顯。同時,湛江港魚蝦類組織內鎘含量也明顯高于國內其他海域,其污染形勢比較嚴重,其中口蝦蛄肌肉鎘含量已接近嚴重污染水平。
3水產品中鎘的檢測與去除方法
水產品中鎘的檢測嚴格按照國家標準《食品中鎘的測定》(GB/T5009.16-2003)執行。水產養殖中為降低重金屬的污染,生產出無公害水產品,養殖戶應挑選符合《農產品安全質量無公害水產品產地環境要求》(GB/T18407.4-2001)的場地建設養殖場。建場時,必須預留10%~15%面積的池塘作為水質凈化儲水池。若檢測到進入儲水池的水體受重金屬污染,應及時進行處理,經處理的池水才能通過渠(管)道放入養殖池塘。處理方法如下。
3.1藥物處理
采用EDTA對水體進行處理。此種方法對水體中重金屬的消除較徹底,但成本較大,一般多用于魚苗的孵化育種和科研中。
3.2生物吸附
有些水生生物對重金屬具有吸收和蓄積的作用。如剛毛藻對含汞廢水的忍耐度較大,并可吸附蓄積去除水中的汞。因此,可利用這些生物凈化水體。
3.3淤泥吸附
混濁的淤泥能吸附水體中大量的重金屬,淤泥沉淀后可降低水中的重金屬含量。其處理方法有以下3種:一是用水底增氧機。其管道都安裝在塘底,可泛起塘底表面的淤泥,消除水底中的有害氨氮和硫化物,增加水中的含氧量,降低水中的重金屬含量。二是出魚后降低魚塘的水位至60~80 cm,把增氧機全開,可泛蓋塘底表面的淤泥,然后立刻進水,這樣利用濁水中淤泥的吸附作用可降低水中重金屬的含量。三是用黃泥開漿全池潑灑,用黃泥375~600 kg/hm2,同樣利用其吸附作用以降低水中重金屬的含量。
4水產品鎘污染問題的對策
要降低水產養殖中的重金屬污染,最好的辦法是從根源上著手,減少重金屬等污染物排放,為漁業生產提供一個健康的大氣環境、水環境。近幾年來,水產品質量安全問題得到了人們空前的重視,各級漁業行業主管部門采取了一系列措施來提高水產品質量,取得了一定的效果。目前的措施主要針對漁藥、飼料等投入品,而對重金屬污染沒有引起足夠的重視,采取的有力措施也少。
4.1防止漁業水域污染,從源頭上保證水產品質量安全
積極治理工業“三廢”,消除其對漁業水域的有毒化學物質污染,有關工礦企業要積極改革工藝。受污染的水不能作為養殖用水,漁場周圍3 km范圍禁止建設嚴重污染企業[8]。減少重金屬鎘超標對人體的危害,大力治理水污染,從源頭上減少江、河、湖泊中重金屬鎘的含量。
4.2加大對水產養殖的用藥管理和專項整治
建立水產品安全追溯制度,加強對劇毒農藥生產、使用的管理,積極研制高效、低毒、低殘留農藥新品種,以減少水產品中的重金屬鎘的殘留量。積極開展水產品重金屬鎘的污染和殘留的檢測工作,嚴格執行我國食品衛生標準中重金屬鎘限量的規定,對不符合規定的企業或經銷商堅決予以關閉和取締。
4.3全面調查養殖區域重金屬鎘污染情況,做好養殖區域布局規劃與調整
定期監測江河水質,建立預警制度,及時向全社會監測結果,以指導養殖生產。支持研究與推廣養殖新模式,大力發展可持續漁業即綠色水產品,以應對水產養殖中重金屬鎘的污染。
4.4健全水產品質量安全的監管體系
各部門應明確分工、協同共管,漁業監管部門應發揮監管的主體作用,積極主動地與食品藥品監督、衛生、工商行政、檢驗檢疫等部門加強溝通、相互配合,從而形成監管合力,保證水產品安全。
5參考文獻
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【關鍵詞】重金屬;植物修復;土壤修復
前言
韶關市是重要的“有色金屬之鄉”,土壤重金屬本底值濃度明顯較高,根據2007年對韶關市的土壤抽樣調查結果[1],韶關市土壤中重金屬的超標率為22.77%,8種主要重金屬元素(Pb、Cd、As、Cr、Hg、Cu、Zn和Ni)均有不同程度超標,其中超標最嚴重的是Cd和As。加上韶關市的采礦、冶煉等有色金屬行業發達,造成嚴重的工業重金屬污染。大寶山區域就是典型的礦山重金屬污染重點區域,重金屬污染帶來的環境影響和社會反響較大。
1.目的
本研究結合大寶山區域礦山土壤的特點,選擇多個耐重金屬/超富集能力的樹種,確保和推廣更為環保和高效的土壤修復工藝和方法,完成對土壤重金屬污染修復的本土化試點示范研究。主要目的是研究植物修復重金屬污染土壤的最優化工藝方法,并推廣工程經驗,同時,也為礦山修復植物的資源化利用進行前期探索研究。
2.方法選擇
進行土壤重金屬污染防治的工藝技術方案包括生物法、化學法和物理法。
(1)物理修復:通過客土、換土和深耕翻土與污土混合,可以降低土壤中重金屬的含量,減少重金屬對土壤—植物系統產生的毒害,從而使農產品達到食品衛生標準。深耕翻土用于輕度污染的土壤,而客土和換土則是用于重污染區的常見方法。具有徹底、穩定的優點,但實施工程量大、投資費用高,破壞土體結構,引起土壤肥力下降,并且還要對換出的污土進行堆放或處理。
(2)化學修復:化學修復就是向土壤投入改良劑,通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用,以降低重金屬的生物有效性?;瘜W修復是在土壤原位上進行的,簡單易行。但并不是一種永久的修復措施,因為它只改變了重金屬在土壤中存在的形態,金屬元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物。
(3)生物修復:包括植物修復和微生物修復,以植物修復為主。植物修復是利用綠色植物來轉移、容納或轉化污染物使其對環境無害。植物修復的對象是重金屬、有機物或放射性元素污染的土壤及水體。研究表明,通過植物的吸收、揮發、根濾、降解、穩定等作用,可以凈化土壤或水體中的污染物,達到凈化環境的目的,因而植物修復是一種很有潛力、正在發展的清除環境污染的綠色技術。
從成本、處理效果和生態環境效益等角度綜合考慮,植物修復法具有成本投入少、收效快、環境效益大、能改善土壤結構、無二次污染等優點,是最優的土壤修復方法。同時,考慮到植物修復的缺點,本研究擬采用“植物修復為主,化學修復和物理修復為輔”的工藝方法。
3.修復措施和內容
主要措施包括土地平整、化學修復、物理修復、植物修復以及日常管理和監測等內容[2]。
①土地平整是將高低不平的地面通過移土和覆土填平;②化學修復是在進行土地平整時,要及時往污染土壤中投加化學修復劑(石灰),以中和土壤酸性,固化部分重金屬;③物理修復措施主要是客土,由于礦區原為銅尾礦庫遺址,為保證植物生長需要,在進行土地平整時,須進行客土覆土作業,工程實際覆土達1.5m以上,保證了植物根部與原礦區污染土壤的有效隔離;④植物修復:通過種植麻瘋樹[3]、東南景天[4]等超富集植物[5]和當地常見樹種,采取喬灌草混交模式密植,對原荒地實現全面綠化。主要植物種植量如表1所示。⑤日常維護和保養:主要是對植物進行給水、防蟲、施肥和病枯死細苗的補種,工期為1年。
表1 植物修復措施工程量
草樹種 苗木 株距×行距(m) 種苗量(株/hm2或kg/hm2)
年齡 種類
麻瘋樹 1年 實生苗 5.0×2.5 800株/hm2
桉樹、雙莢槐 1年 實生苗 1.5×5 800-1300株/hm2
東南景天 扦插 2m株距 500株/km
狗牙根 撒播 50kg/hm2
蜈蚣草 撒種 0.2×0.2 800 kg/hm2
4.修復效果
通過開展一系列的修復治理工作,試驗區域取得良好的效果。如表2所示,通過開展土壤修復試點示范研究,水土流失得到治愈,綠化率明顯提高,固定了土壤中的重金屬,大幅削減重金屬外排量,礦區由原來的不毛之地變成“生態綠洲”。
表2 重金屬污染土壤修復前后對照一覽表
類別 修復前 修復后
土壤pH值 4.7~7.1不等,最低達到2.0 可穩定維持中性水平(5.5~7.0)
綠化和景觀建設 土地,沒有植被覆蓋 除混凝土工程以外,其它土地全部植物種草,覆蓋率至少達到85%以上(目標值65%),人工景觀和自然景觀相互搭配,風景宜人
重金屬排放 隨水土流失進入河水,污染下游生態環境 重金屬通過富集和固定,排放量銳減,每年減少水土流失帶來的重金屬削減量為Cu0.967kg/a、Pb 0.084kg/a、Zn 2.592kg/a和Cr 0.028kg/a
土地使用狀況 水土流失,寸草不生,土地荒漠化,土地功能極低 土壤得到改良,植被茂盛,土地功能較高,提高了后續的可開發利用水平
說明:重金屬減排量是根據《廣東省大寶山區域土壤修復項目前期工程(2010~2011)的竣工驗收報告》的數據按治理面積類比得出的,數據僅供參考。
5.結論
(1)以“植物修復為主,化學修復和物理修復為輔”的工藝方法對礦區酸性土壤的修復切實可行,可在礦區土壤修復工程中推廣應用;(2)成功選取了適應南方礦區環境生長的植物修復物種(東南景天和麻瘋樹);(3)該修復方法提高了礦區綠化率,減少了重金屬排放量,并改善了土壤結構。
參考文獻
關鍵詞:重金屬;泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus);SOD;濃度
中圖分類號:S949;X503.225文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2011)13-2710-03
Effects of Cu2+ and Hg2+ on Superoxide Dismutase Acticity in
Misgurnus anguillicaudatus
YANG Hong-chao,WU Yan-li
(Department of Life Science, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000, Henan, China)
Abstract: The effects of Cu2+ and Hg2+ on activity of superoxide dismutase(SOD) were detected in liver and kidney of Misgurnus anguillicaudatus; and the differences of SOD activity between liver and kidney were compared. M. anguillicaudatus was exposed to different concentration solutions with Cu2+(1.00, 1.50, 2.00, 2.50, 3.00 mg/L)or Hg2+(0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25 mg/L) under laboratory conditions; and the tissue SOD activity was detected after 24, 48, and 72 hours. It was found that the SOD activity showed similar tendency when exposed to Cu2+ or Hg2+ in liver or kidney. SOD activity was induced when exposed to the low concentration of heavy metals, while suppressed in high concentration of heavy metals. The inhibition effect of high concentration was more and more severe with the prolongation of time.
Key words: heavy metal; Misgurnus anguillicaudatus; SOD; concentration
近年來,由于工業的發展,大量含重金屬的廢水被直接或間接排入江河湖泊,水環境污染日益嚴重[1],銅和汞是水環境中常見的重金屬污染物,在有機體中有累積作用,并具有器官和組織毒性[2,3]。超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)是機體防御過氧化損傷系統的關鍵酶之一,其活性變化在一定程度上可反映污染物對生物體的影響,是一類敏感的分子生態毒理學指標[4,5]。
泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)屬鯉形目(Cypriniformes)鰍科(Cobitidae)花鰍亞科(Cobitinae),是我國常見的經濟魚類。以泥鰍為對象,研究在不同質量濃度的Hg2+、Cu2+影響下,不同暴露時間其肝臟和腎臟組織SOD活性的變化,從而了解重金屬離子對水生動物SOD的影響及其產生的生化毒害作用,以期為進一步探討重金屬污染對水生動物的毒害機理積累科學資料,為淡水魚的養殖生產提供理論依據。
1材料與方法
1.1供試材料
實驗所用泥鰍為購自河南省商丘310農貿市場的泥鰍成體,平均體長15 cm,平均質量25 g。
1.2實驗方法
1.2.1飼養條件購買的泥鰍在實驗室水缸中先暫養7 d,所用水為曝氣48 h的自來水,pH值7.2~7.4,水溫16 ℃以上,暫養期間泥鰍活動正常,無病,死亡率小于5%。實驗前1 d停止喂食,選擇身體健康、反應敏捷、大小基本一致的泥鰍用于實驗。
1.2.2染毒采用靜水法對泥鰍進行染毒[6]。在預實驗的基礎上,分別設置0.05、0.10、0.15、0.20和0.25 mg/L 5個Hg2+質量濃度,1.00、1.50、2.00、2.50和3.00 mg/L 5個Cu2+質量濃度。將泥鰍隨機分為10個染毒實驗組,每組30尾,分別暴露在以上10種溶液中。飼養容器為20 L的玻璃缸,每24 h更換1次相同質量濃度的實驗液,實驗期間水體其他環境與馴養環境相同,不投餌,隨時清除死泥鰍和排泄物。實驗設置1個空白對照組,不添加Hg2+、Cu2+。
1.2.3酶樣的制備分別于染毒后24、48和72 h采樣,每次每組隨機取泥鰍5尾,解剖后取出肝、腎臟置研缽內,稱取質量,然后加入預冷的0.05 mol/L的磷酸緩沖液(pH值7.8),用組織研磨器磨成勻漿,定容到1 mL刻度離心管中,于4 ℃、3 000 r/min離心10 min,上清液即為SOD酶粗提液,分別測定各上清液體積并記錄。
1.2.4SOD活性的測定采用抑制NBT光化還原的方法[7]測定SOD活性。
1.3數據處理
實驗數據采用平均數±標準差(n=3)表示,進行單因素方差分析(ANOVA),各實驗組與對照組之間的兩兩比較采用最小顯著差數法(LSD法),P<0.05時為差異顯著,P<0.01時為差異極顯著。
2結果與分析
對照組實驗結果表明:在不添加Hg2+、Cu2+的情況下,泥鰍的SOD活性分別為肝臟(463.68±19.60) U/(g?h),腎臟(1 684.39±53.50)U/(g?h),且暴露后24、48和72 h SOD活性沒有顯著差異。
2.1Cu2+對泥鰍肝臟和腎臟SOD活性的影響
由圖1可見,處理24 h,1.00~2.00 mg/L染毒組泥鰍肝臟SOD活性被誘導,其中1.00 mg/L染毒組肝臟SOD活性升高極顯著(P<0.01),2.00 mg/L染毒組肝臟SOD活性稍有增高(P>0.05);而2.50和3.00 mg/L染毒組肝臟SOD活性則均被抑制。處理48 h,1.00和1.50 mg/L染毒組SOD活性仍高于對照組,但已呈下降趨勢;而2.50和3.00 mg/L染毒組SOD活性下降則達到極顯著水平(P<0.01)。處理72 h,1.00 mg/L染毒組SOD活性與對照組無顯著差異,其他染毒組SOD活性均顯著或極顯著降低(P<0.05或P<0.01)??梢姷蜐舛鹊腃u2+在一定時間內對泥鰍肝臟SOD活性具有顯著或極顯著的誘導作用(P<0.05或P<0.01),但隨著處理時間的延長,泥鰍肝臟SOD活性由被誘導逐漸變為被抑制;高濃度的Cu2+抑制泥鰍肝臟SOD活性,且處理時間越長,抑制越明顯。
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處理時間為24 h時,1.00 mg/L染毒組泥鰍腎臟SOD活性略高于對照組,其余4個處理濃度SOD活性均顯著或極顯著低于對照組(P<0.05或P<0.01);處理48 h后,各染毒組腎臟SOD活性均極顯著低于對照組(P<0.01)。可見,Cu2+濃度對泥鰍腎臟SOD活性沒有明顯的誘導作用,處理時間越長,SOD活性越低。
2.2Hg2+對泥鰍肝臟和腎臟SOD活性的影響
由圖2可見,處理24 h,0.05 mg/L染毒組泥鰍肝臟SOD活性被誘導,但升高不顯著(P>0.05);而0.10~0.25 mg/L染毒組肝臟SOD活性則均被抑制,其中0.20和0.25 mg/L染毒組SOD活性被抑制達到極顯著水平(P<0.01)。處理48 h,0.05 mg/L染毒組泥鰍肝臟SOD活性仍略高于對照組,但已呈下降趨勢;0.10~0.25 mg/L染毒組肝臟SOD活性均低于對照組,且0.15~0.25 mg/L 3個染毒組SOD活性顯著或極顯著低于對照(P<0.05或P<0.01)。處理72 h,各染毒組SOD活性均被抑制(P<0.01)??偟膩碚f,低濃度Hg2+在短時間內對泥鰍肝臟SOD活性具有一定誘導作用;高濃度的Hg2+抑制泥鰍肝臟SOD活性,且處理時間越長,抑制越明顯。
處理24 h,0.05 mg/L染毒組泥鰍腎臟SOD活性略高于對照組(P>0.05),其余4個處理濃度SOD活性均低于對照組,且0.15~0.25 mg/L 3個染毒組活性降低達到極顯著水平(P<0.01)。處理48 h和72 h,0.10~0.25 mg/L 4個染毒組腎臟SOD活性均極顯著低于對照組(P<0.01),且均呈下降趨勢。綜上,Hg2+對泥鰍腎臟SOD活性沒有明顯的誘導作用;高濃度的Hg2+抑制泥鰍腎臟SOD活性,且處理時間越長,抑制越明顯。
3討論
SOD廣泛存在于生物體內,對生物體的氧化與抗氧化平衡起著至關重要的作用,其功能是將O2ˉ歧化為H2O2和O2,是生物體防御內、外環境中超氧離子對生物體侵害的重要酶,能夠很靈敏地反映外界對生物體的損傷,SOD清除O2ˉ的能力與SOD的含量和相對活性有關。研究表明,在其耐性限度內,隨著重金屬離子濃度的增加,SOD活性會被誘導;當超過它的耐性閾值時,SOD的活性通常會受到抑制[8-10]。
本實驗表明,泥鰍肝臟、腎臟SOD活性隨重金屬離子質量濃度和時間的變化表現出明顯的時間和劑量效應。當Cu2+質量濃度低于2.00 mg/L或Hg2+的質量濃度低于0.10 mg/L時,泥鰍肝臟SOD活性被誘導;當Cu2+的質量濃度低于1.00 mg/L或Hg2+質量濃度低于0.05 mg/L時,腎臟SOD活性被誘導。肝臟或腎臟SOD活性在高于以上質量濃度的染毒組中則受到抑制,抑制作用隨著染毒時間的延長和濃度的增高而增強。低濃度的Cu2+、Hg2+脅迫時,SOD活性出現一定的“毒物興奮效應”[11],泥鰍體內產生過量的O2ˉ,誘導泥鰍SOD活性提高;但當處理濃度過大,時間過長時,泥鰍體內產生大量的O2ˉ,超過泥鰍體的SOD清除能力,就會對組織細胞造成損傷,影響泥鰍的正常生理活動,使SOD活性降低和喪失,甚至導致細胞死亡。
比較Hg2+和Cu2+對泥鰍不同組織的SOD活性的影響,在相同的處理時間,Hg2+對同種組織SOD活性的抑制作用強于Cu2+,由此可初步判斷,Hg2+的毒性比Cu2+的毒性大。但重金屬對魚類的毒性還受水環境中許多物理、化學以及生物因素的影響,包括pH、無機陰離子、水的硬度、其他金屬離子、絡合物等[12,13],如水的硬度可以降低某些重金屬的毒性;而在弱酸性條件下(pH值5~6),某些重金屬的毒性會增強[14]。在人工培養液或天然水體中,重金屬的形態和數量都不是單一或固定不變的,重金屬間還可能存在協同作用或拮抗作用。此外,不同的魚類對金屬離子的毒性反應程度可能有變化,在魚生長的不同階段和不同季節,SOD的活性也會不一樣,也不能排除魚類本身體內含有多種重金屬對實驗結果造成的影響。
在各處理條件下,肝臟和腎臟SOD活性對重金屬離子敏感性存在一定的差異,表現在低濃度的Cu2+(1.00 mg/L)和Hg2+(0.05 mg/L)脅迫下肝臟的SOD活性被誘導程度大于腎臟,這表明,泥鰍肝臟中SOD活性的敏感性高于腎臟。這可能是由于腎臟和肝臟的生理功能不同所致,肝臟是魚體的主要解毒器官,能將進入體內的毒物在肝臟內氧化、還原或水解,將毒物轉化成為無毒或低毒易溶的代謝物排出體外,該過程中會產生大量的O2ˉ,因而肝臟中SOD的活性較高[15];而腎臟幾乎沒有解毒功能,因此其SOD的敏感性要低得多。
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關鍵詞:化工企業;土壤;重金屬;污染;研究
中圖分類號:X833
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)12011802
1引言
工業企業的廢水、廢氣排放對周邊環境質量均有不同程度影響,但相較于人們感官比較強烈的空氣和水體污染,土壤環境狀況往往受關注程度不夠。重金屬由于在土壤中不能被微生物分解,因而會在土壤中不斷積累,影響土壤性質,甚至可以轉化為毒性更大的烷基化合物,被植物和其他生物吸收、富集,進而通過食物鏈在人、畜體內蓄積,直接影響植物、動物甚至人類健康[1]。同時,由于其污染狀況不易察覺,其危害效果潛伏期較長,發現時往往已經造成較大程度的危害。
重金屬物質作為人們日常生產生活中的重要物資原材料,其應用范圍非常廣泛,從被開采、加工到作為原輔材料用于各種工業生產活動中,涉及眾多行業類別[2]。相應的,其以多種化合物形式伴隨生產過程中產生的廢水、廢氣排放到外環境中,并經由大氣沉降和土壤吸附等過程進入到土壤環境中[3]。化工行業作為東北老工業基地的重要支柱產業之一,其周邊土壤的重金屬污染情況,一定程度上反應了該地區的總體污染水平。因此,以遼寧某地化工企業為具體研究對象,分析其周邊土壤中重金屬含量及其污染狀況,有助于對化工企業的重金屬排放及控制提供參考。
2研究方法
在遼寧某地選取兩個具有代表性的化工企業A及B,在每個企業周邊分別布設5~7個監測點位,采集0~20 cm表層土壤,進行樣品制備后,分析其中Cd、Hg、As、Pb、Cr等5項主要重金屬物質的含量。
2.1點位布設
在被選取企業周邊800 m范圍內,按照區域面積和周邊耕地等農用地分布情況,布設5~7個監測點位。為了剔除本地區土壤中重金屬本底值的影響,在企業主導上風向場界2000 m以外布設1個對照監測點位。
2.2采樣方法及樣品制備
點位布設完成后,在每個監測點位采集0~20 cm表層土壤,每份土壤樣品采樣量2 kg。樣品采集后,經過風干、粗磨、分樣、細磨等程序制備成干樣,以備消解等進一步處理及上機分析。
2.3樣品前處理及分析
土壤干樣制備完成后,需要根據分析重金屬成分不同,采用不同的前處理方法及分析方法。為了使獲得的分析數據具有更好的可靠性,5種重金屬物質的分析均采用現有國標方法。各項重金屬物質的前處理及分析方法見表1。
2.4評價方法
分別采用土壤單項污染指數法和綜合污染指數法對企業周邊的土壤重金儻廴咀純黿行分析,并按照《土壤環境質量標準》(GB 15618-1995)二級標準對其污染狀況進行評價。土壤綜合污染指數因其具有形式簡單、易懂、易學、易操作等特點,成為目前評價土壤重金屬污染的優選方法。[4]各評價指標及標準見表2。相關計算公式如下:
土壤單項污染指數=土壤污染物實測值污染物質量標準,
土壤綜合污染指數=(平均單項污染指數)2+(最大單項污染指數)22。
3分析及評價結果
分別對A企業及B企業周邊土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr等5項主要重金屬含量狀況進行采樣分析,發現各項重金屬在土壤中的含量有一定差異,含量均值范圍為0.09~85.1 mg/kg,跨度較大(表3)。其中Cd、Hg兩項重金屬含量較低,Pb、Cr兩項重金屬含量較高。各項重金屬含量均不同程度的高于對照點,表明上述化工企業的生產經營活動對周邊土壤環境質量均造成了一定影響。
分別對比分析A、B兩企業土壤中的重金屬含量,A企業的Cd、Hg、As三項重金屬含量要明顯高于B企業;而B企業Pb、Cr兩項重金屬的含量均略高于A企業,但其對照點的土壤中的Pb、Cr含量要明顯高于A企業。
查看A、B兩企業的土地利用使用情況發現,B企業所在地原為污水灌溉區。馬祥愛等的研究表明,長期的污水灌溉會導致土壤中的Pb、Cr的含量有所增加[5]。盧桂蘭等的研究也表明,農業生產中的污水灌溉、化肥、農藥等不合理使用,也可顯著影響到土壤重金屬的存在形式和含量。[6]因此綜合B企業周邊土壤尤其是對照點土壤中Pb、Cr兩項重金屬含量顯著偏高的情況,以及原屬污水灌溉區的土地使用類型,推測B企業周邊土壤的重金屬污染狀況與其原土地利用類型有較大關系。
按照土壤綜合污染指數對各企業的重金屬污染情況進行計算,并參照《土壤環境質量標準》(GB 15618-1995)進行評價。結果表明,A企業周邊土壤環境質量狀況為輕度污染,其主要污染物為Cd;B企業周邊土壤環境質量狀況為清潔,雖然也有重金屬累積,但其污染狀況明顯要好于A企業。可見企業的污染物排放狀況對周邊土壤的污染貢獻,要高于其原始土地利用情形對其的影響,在對已受污染影響的土地進行修復再利用的同時,應該更加關注后續利用過程中污染物的產生及排放。
2017年6月綠色科技第12期
邢樹威:遼寧某地化工企業土壤重金屬污染狀況研究
環境與安全
4結論
對遼寧中部某地A、B兩個企業周邊土壤中的重金屬含量進行監測分析,結果表明:①化工類企業,其廢水、廢氣排放以及固體廢物等的堆積,經過長期積累,會對周邊土壤質量造成一定影響;②重金屬由于其難降解、轉化的特性,其累積效應明顯;②除企業本身的污染物質排放外,其所在地的原土地利用情況,對其土壤中重金屬物質的含量也有一定影響。
建議各級環保部門應加強對化工企業等重點排污單位的監管,督促企業合理、守法經營,按照相關法律法規要求,保證其廢水、廢氣穩定達標排放,固體廢物得到有效處理處置,并進一步開展企業自行監測及信息公開,重點對周邊環境的影響情況進行監測,接受公眾和社會的監督。同時,由于污水灌溉對土壤的污染狀況[7],政府管理部門應更多關注原有污水灌溉區土地利用類型的變更及后續修復、使用,進一步降低土壤污染風險。
⒖嘉南祝
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Study on Heavy Metal Pollution of Chemical Enterprises Soil in Liaoning
Xing Shuwei
(Liaoning Province Environmental Monitoring &Experiment Center, Shenyang 110161, China)
我國福建省西部某農村十幾年間新生兒竟是清一色的“千金”;無獨有偶,英國威爾士北部的戴姆韋恩村莊也是一個令人焦慮不安的“女兒國”。四川成都的一名16歲少女,一覺醒來驚奇地發現枕頭上堆滿了頭發,即便是頭上的秀發,用手一摸也一縷縷地掉落;而這種現象也曾出現在貴州省興仁縣的一個小山村里,不同的是,那里的脫發是全村范圍的……
這種種令人百思不得其解的現象,其罪魁禍首就是――“水污染”。
水環境令人擔憂
水是重要的環境要素之一,也是人體的重要組成成分。成年人體內含水量約占體重的65%,每人每日生理需水量約2~3升。人體的一切生理活動,如體溫調節、營養輸送、廢物排泄等都需要水的參與來完成。然而,目前水污染日趨嚴重,每年上百億噸的生活、工業廢水排入江河湖泊,使水體遭受極度污染,從而對人體健康也造成極大危害,嚴重威脅著人類的生存。世界衛生組織調查指出,人類疾病80%與水污染有關,據統計,50%兒童的死亡是由飲用被污染的水造成的;12億人因飲用被污染的水而患上多種疾病。
1984年頒布的《中華人民共和國水污染防治法》中為“水污染”下了明確的定義,即水體因某種物質的介入,而導致其化學、物理、生物或者放射性等方面特征的改變,從而影響水的有效利用,危害人體健康或者破壞生態環境,造成水質惡化的現象稱為水污染。
水污染通??煞譃槿箢悾瓷镄?、物理性和化學性污染。生物性污染物包括細菌、病毒和寄生蟲;物理性污染物包括懸浮物、熱污染和放射性污染;化學性污染物包括有機和無機化合物??膳碌闹亟饘俸筒豢山到馕镔|
這其中,以重金屬和一些不可降解的有機化合物為主要污染物,通過飲水或食物鏈進入人體,對人體健康的影響可謂十分巨大,后果也是非常嚴重的,對這些物質的過量攝入,都會引起急性或慢性中毒。
重金屬對水體的污染,會導致人類對這些有毒元素中毒,比如:鉛進入人體會引起貧血,神經錯亂等,目前鉛污染已被世界衛生組織視為環境污染中人類健康的頭號威脅,鉛污染還會影響人類的生殖能力、和神經系統,并且,鉛污染對兒童的危害更為嚴重,因為兒童對鉛的吸收能力要比成人高5倍。除了鉛以外,鋇、氟也可對人體造成危害。
難以降解的有機污染物對水的污染包括了:有機磷農藥會造成神經中毒;有機氯農藥會在脂肪中蓄積,對人和動物的內分泌、免疫功能、生殖機能等均造成危害;氰化物也是劇毒物質,進入血液后,與細胞的色素氧化酶結合,使呼吸中斷,造成呼吸衰竭而窒息死亡。
除此之外,還有甲基汞中毒、多氯聯苯中毒、鎘中毒、鉻中毒、砷中毒等,這些急性中毒和慢性中毒都是水污染對人體健康危害的主要方面,而且受此危害的人群并不是少數。諸如前面提到的“女兒國”事件的這種性別異常的現象,就是源于飲用水中鎘含量的嚴重超標。鎘不但對生殖系統產生危害,還能引起腎臟障礙,導致軟骨癥,使人渾身劇烈疼痛,大家所熟知的世界公害之一“骨痛病”的元兇也是鎘。鎘這種重金屬,是人體非必需元素,在正常環境狀態下,不會影響人體健康,它對人體健康的危害主要是由于水中的鎘經過了生物富集,進入人類的食物鏈而引起的中毒。鎘對腎、肺、肝、、腦、骨骼及血液系統均可產生毒性,已被美國毒物管理委員會(ATSDR)列為第6位危及人體健康的有毒物質。由鎘所造成的水污染已經威脅人類的正常生活和繁衍,決不可等閑視之。
而令人疑惑的“脫發事件”經有關部門的多方努力,事情終于水落石出。原來是水遭到了重金屬“鉈”污染。鉈是一種稀有金屬元素,鉈和鉈的氧化物都有毒,能使人的中樞神經系統、腸胃系統及腎臟等部位發生病交,“脫發”就是慢性鉈中毒的一種表現。
加拿大歐斯峽角灣小漁村的漁民們曾目睹過鯨集體擱淺,為什么這些可愛的生命要選擇“自殺”呢?原來,除了噪聲污染,更多的證據表明有機錫是此“自殺事件”的元兇。有機錫對海洋生物的損害過程主要是由于航海公司為解決海洋生物寄生于船底這一問題而在船底涂上了含有三丁基錫的有機錫涂料,因此在航行過程中,就有相當量值的有機錫溶入海水中。而鯨和海豚這類特別喜歡在輪船駛過的路線上出沒、嬉戲的海洋生物受到毒害的機會也就隨之增多。有機錫涂料的毒性主要表現為損害神經細胞和內臟,使動物的方向感喪失。鯨和海豚都有集體行動的習性,追隨頭領,如果有一條因中毒而沖上海灘,其他的也會盲目尾隨,后果不堪設想。有機錫化合物對海洋環境有很大的破壞作用,必須要嚴格控制其使用和生產。
另外,六價鉻也有很大毒性,能引起皮膚潰瘍,有致癌作用;飲用含砷的水,會發生急性或慢性中毒,砷使許多酶受到抑制或失去活性,造成機體代謝障礙,皮膚角質化,引發皮膚癌;鎳、鈹、苯、胺、苯并(a)芘和其他的鹵代烴污染水體后,可以在懸浮物、底泥和水生生物體內蓄積,長期飲用含有這類物質的水或食用體內蓄積有這類物質的生物就可能誘發癌癥。
更加潛在的危害
水體遭受污染后,常可引起水的感官性狀惡化,如某些污染物在一般濃度下,對人的健康雖無直接危害,但可使水發生異臭、異味、異色,呈現泡沫和油膜等,妨礙水體的正常利用。比如銅、鋅、鎳等物質在一定濃度下能抑制微生物的生長和繁殖,從而影響水中有機物的分解和氧化,使水體的天然自凈能力受到抑制,影響水體的衛生狀況。