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關鍵詞:土壤;重金屬;污染;寧波
中圖分類號:X522 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9944(2017)2-0052-03
1 引言
土壤是環境要素的重要組成部分。由于人口資源和環境之間矛盾的日益增長,土壤污染越發受人們關注。同時,隨著經濟的快速發展,工業“三廢”、城市生活垃圾、農藥化肥等的無節制排放或使用,導致土壤重金屬積累,甚至造成土壤重金屬污染[1]。寧波作為5個開放性城市之一,改革開放以來寧波市工業和經濟發生了翻天覆地的變化,成為寧波最新發展起來的鄞州區也不例外,早在1996年就被列為全國百強縣。為了了解鄞州土壤重金屬含量的變化及污染狀況,防治土壤重金屬污染,改善居住環境,以鄞州創投工業園區為例做了相關調查研究。
2 材料與方法
2.1 樣品采集及處理
2014年2月至2015年3月,分別在鄞州創投工業園區的東南西北以及中心位置進行土樣采集。按“S”型采樣,取表層土壤(0~20 cm),每個樣點取10個混合樣品,混勻后以四分法留取樣品1 kg左右,共采集100份樣品。風干、研磨后,用100目過篩備用。
2.2 樣品分析
樣品用HNO3-HCLO4混合酸消化,用原子吸收分光光度計(3510)測定。其中,Pb、Cd、Cr測定采用石墨爐法,Cu、Fe、Zn采用火焰法測定,Hg、As用原子熒光分光光度計(海天-230)測定。分析所用水為超純水,試劑均為優級純。
3 結果與分析
3.1 寧波市土壤重金屬含量變化
由表1可知,1983~2005年寧波市土壤重金屬總體含量呈增加趨勢。其中,Pb平均值比1983年顯著增加16.21 mg/kg;Hg平均含量基本沒有變化;Cr平均含量從62.13 mg/kg增加到100.1mg/kg,達到顯著水平;Cd 2005年平均含量為0.158 mg/kg,比1983年@著增加了32.5%;As略有增加,未達到顯著水平。
由表2可以看出,除Hg以外,其他四種重金屬變化都較大。其中,Pb變化最大,達到55.2%,表明寧波市各土壤中Pb含量差異加大[1]。
3.2 鄞州創投工業園區金屬含量變化
由表3可以得知,重金屬元素在鄞州創投工業園區土壤中已形成一定含量的累積,部分土壤中重金屬元素
含量較高。總體看來,Cr、 As平均含量均小于寧波市土壤背景值;Pb和Cd 平均含量均超過寧波市土壤背景值,分別是土壤背景值的1.4和1.7倍;Hg平均含量基本沒有變化。同時從表4可以看出,研究區域的土壤中5種重金屬變異系數最大的是Hg,達到79.51%; Pb變化幅度最小僅是23.69%,說明Pb在該區分布相對均勻。
3.3 土壤污染重金屬評價
本研究以國家土壤環境質量標準(GB 15168―1995)中自然背景值 [2]作為各種污染物的含量限值,采用單項污染指數法進行評價[3],其計算公式為:
P i =C i /S i,
式中:P i 為土壤中污染物 i 的單項污染指數; C i 為土壤中污染物 i 的實測值;S i 為土壤中污染物 i 的評價。基于污染物指數,對土壤重金屬污染分級,具體為:P i ≤0. 7,等級是安全,說明土壤清潔; 0. 7 < P i ≤1. 0,等級是警戒線,表示土壤尚清潔;1. 0 < P i ≤2. 0,等級為輕度污染,表示污染物超過其背景值,2. 0 < P i ≤3. 0,等級為中度污染,表示土壤已受到中度污染; P i ≥3. 0,土壤等級為重度污染,表示土壤受污染程度已相當嚴重。
如表4所示,經統計發現Pb和Cd的單項污染指數分別是1.25和1.64,屬于輕度污染。其他三種重金屬平均單項污染指數均小于0.7,未受污染。
4 討論
在寧波工業高度發到的地區,尤其是像鄞州創投工業園區,隨著經濟的發展,環境污染成為無法避免的事實,特別是土壤污染,給人類的生活造成非常大的危害。從1983年和2005年寧波市土壤背景值來看,Pb含量顯著增加,造成輕微污染,可能是伴隨人們生活水平的提高汽車的使用量增加,導致鉛排放增多,引起輕微污染。2005 年汞平均值為 0.257 mg/kg,與1983年汞的背景值持平,全國背景值的 0.065 mg/kg,寧波市1983年背景值要高國家背景值 2.92 倍。說明早期鄞州區土壤已被汞污染,主要來源除火力發電廠、冶煉廠、磚瓦廠等燃煤引起汞沉降的工業污染源以外,還與稻田施用西力生、賽力散等含汞農藥有關。后來雖然分布在各鄉鎮的磚瓦廠已關閉,禁止使用這些農藥,但由于汞在土壤中高的殘留性,致使仍保留較高水平,進一步說明土壤污染的不可逆性[4]。
有研究發現,寧波市土壤重金屬中Cd污染比較突出,人類活動對土壤重金屬污染影響較大[5]。本檢測表明,在鄞州創投工業園區內造成土壤污染的重金屬是Pb和Cd,屬于輕度污染。這與寧波市土壤污染的結果相一致。在寧波市飲水[6]、農業用地都發現Cd污染比較突出,這可能是在生產電池、染料或橡膠穩定劑時隨著廢氣、廢水、廢渣進入環境,造成污染。造成寧波鄞州創投工業園區鉛污染主要來源于汽油燃燒產生的廢氣、含鉛涂料采礦、冶煉、鑄造等工業生產活動等。鉛及其化合物是一種不可降解的環境污染物,其性質穩定,可通過廢水、廢氣、廢渣大量流入環境,產生污染,人體健康造成危害[7]。
總體來看,該區土壤環境質量良好,對寧波市市民健康風險較低,適合從事工業生產和制造。但土壤重金屬污染有隱蔽性、長期性和不可逆性這樣的特點。同時,人們缺乏對土壤重金屬污染給人體健康帶來的潛在危害的認識。因此,應加強宣傳,提高環保意識,尤其是工業生產者,使其充分認識到環境污染造成的嚴重性。要加強企業對工業“三廢”的排放管理,嚴格按照排放標準執行。對于已經污染的土壤,根據其污染程度做相應的修復技術,最大程度降低土壤重金屬的污染,保證人們生活安全。
參考文獻:
[1]中國環境監測總站.中國土壤元素背景值[M].北京:中國環境科學出版社,1990:330~369.
[2]國家環保局.土壤環境質量標準:GB 15618―1995[S].北京:中國標準出版社,1995.
[3]王 佳,田素鳳,馮雨順. 天津市國家級蔬菜基地土壤重金屬調查及評價[J]. 環境科學與技術,2006,29 (5):72~74.
[4]陳懷滿. 環境土壤學[M]. 北京: 科學出版社,2005:216~255.
[5]周金波,汪 峰,樓一鼎,等. 寧波市農田土壤重金屬污染狀況調查 [J]. 浙江農業科學,2016,57 (8): 1301~1303.
[6]王 斌. 寧波市鄞州區農業土壤重金屬含量變化及評價[J]. 農業環境與發展 2010(5):85~87.
[7]滕麗華. 寧波市飲用水中重金屬污染物鎘健康風U評價[J]. 廣東微量元素科學,2007,14(9):44~46.
Analysis on Heavy Metal Pollution in Soil of Yinzhou Venture
Capital Industrial Park in Ningbo
Lu Jin, Fang Chen, Wang Yangfang, Li Cheng, Zhang Yin
(Ningbo College of Health Sciences, Ningbo, Zhenjiang 315100,China)
關鍵詞:農村;飲用水源地;重金屬;污染特征;江西省
中圖分類號:X502 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2012)16-3597-04
Analysis on Heavy Metal Contamination at Drinking Water Source of Countryside in Typical Mineral Region of Jiangxi Province
WANG Tao1,LIU Zu-gen1,CHEN Hong-wen1,XU Qiu-jin2,PENG Kun-guo1
(1. Jiangxi Academy of Environmental Sciences, Nanchang 330029, China;
2. Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)
Abstract: Two enterprises concerning with heavy metals in typical mineral region of Jiangxi province were chosen as pollution sources where sampling sites were set and samples were collected. The contents of heavy metals in surface water/underground water and soils were determined, and it would provided scientific basis for the division and protection of drinking water source in countryside. The results showed that drinking water was protected well near pollution source A and not subjected to the contamination of heavy metals; near pollution source B, the surface water had been contaminated by Cd and Pb, while underground water was slightly contaminated by Pb; as for the investigated area, the contamination of Zn and Pb in dry season needed more attention, while in wet season, the contamination of Cr and Cd needed more attention; Zn and Pb in the soils near drinking water sources could be detected easily in dry season, especially Zn, which couldn’t be detected in wet seasons, but in dry season, the contents were over 100 mg/kg; except for some sites, the contents of Cu in soils were higher in dry seasons; the contents of Cr in the soil of some sites were higher in dry seasons, while that in some sites were higher in wet seasons.
Key words: countryside; drinking water source; heavy metal; contamination characteristics; Jiangxi province
實驗部分
1儀器及分析方法
分析儀器分別為:PE-AAnalyst原子吸收分光光度計,砷化氫發生裝置。砷采用二乙氨基二硫代甲酸銀光度法,鎳、銅、鉛、鎘采用原子吸收分光光度法。
2數據處理與質量控制
數據統計分析采用均值型污染指數法,評價標準采用清潔對照點監測值進行評價。質量控制是保證監測結果準確可靠的必要措施。在監測過程中,根據質控程序對所用儀器參數進行校準。對實驗室分析采用帶國家標準樣品和加標回收措施進行準確度控制。結果表明,曲線斜率b、截距a和相關系數r均在規定的范圍內,標準樣品和加標回收率實驗均符合要求。
結果與分析
1蔬菜基地環境空氣中重金屬污染特征
按照環境空氣綜合污染指數法,對環境空氣中重金屬污染分級(分級依據為國家環境監測總站環境質量報告書編寫技術規定)。即:P<4輕污染;4<P<6中污染;6<P<8重污染;P>8嚴重污染。環境空氣質量分級見表1。環境空氣中重金屬污染區域特征為:西灣、東灣、下四分、中盤一帶遠郊區(蔬菜種植區)為輕污染區;白家嘴一帶近郊區為中污染區;高崖子近城區為重污染區。環境空氣中重金屬監測指標污染特征主要以Ni、Cu污染為主,Cd、Pb污染為輔,并且Ni、Cu污染為重污染,Cd為中污染,Pb為輕度污染,As無污染。
2蔬菜基地土壤中重金屬污染特征
依據中國文化書院《環境影響評價》中關于土壤環境質量評價方法中的土壤分級方法,由于土壤本身尚無分級標準,所以土壤的分級一般都按綜合污染指數而定。P<1定為未受污染,P>1為已污染,P值越大,污染越嚴重。根據這一分級規則,由表2可見,新華、東灣、西灣一帶的土壤未受重金屬污染,土壤環境質量較好;其余測點均為輕度污染。土壤重金屬污染特征表現為以Cd污染為主,其次為Ni,兩項指標均為輕度污染,其它三項指標無污染,但Cu卻處于將要污染的臨界值。由此可見,金昌市土壤中重金屬污染表現出很強的地域特征,即以冶煉廠為座標,沿東南方向,從高崖子至西灣、東灣,污染程度依次減輕。
3蔬菜中重金屬污染特征
由于蔬菜中無重金屬評價標準和分級標準,故本次評價是參照土壤的分級方法,采用對照點新華測點監測值作為評價標準的,其污染特征具有一定的區域性。根據土壤的分級規則,城郊蔬菜種植區西灣與東灣所采集的四種最常見蔬菜中,重金屬含量相對新華而言均屬輕度污染,且污染水平基本相當,其中西紅柿相對而言污染偏高,辣椒與豆角偏低。蔬菜的區域污染特征為:離市區較近的西灣蔬菜中重金屬污染重于離市區較遠的東灣,即離市區越近,重金屬污染越重。蔬菜中各項重金屬指標的污染特征為:各項指標中重金屬污染特征不十分顯著,表現為As污染略高于其它指標,Cd污染略低于其它指標,其余指標污染水平相當。
污染原因分析
1環境空氣
從環境空氣中重金屬污染特征分析,可清楚地看到,環境空氣中重金屬污染地域特征很明顯是以冶煉廠為中心,向東南、西北兩個方向展開,并且呈逐漸減弱之勢,由此也說明造成環境空氣中重金屬污染的原因,主要是冶煉煙氣中排放的大量金屬粉塵。其次氣象因素也是很重要的原因之一,這兩個方向區域的環境空氣中重金屬污染嚴重,是因為金昌市夏季的主導風向為西北風與東南風,因此,導致這部分區域環境空氣中重金屬污染加重。
2土壤
根據土壤中重金屬污染特征,再加上這一帶灌溉用水為金川峽水庫地表水,而金昌市地表水中重金屬指標均達到《地表水環境質量標準》GB3838-2002中二級標準,不會對土壤造成污染,由此可以得出造成高崖子一帶土壤中重金屬污染的主要原因是金川公司冶煉煙氣所致。
3蔬菜
根據蔬菜中重金屬污染特征,各區域蔬菜中重金屬監測結果同清潔對照點相比,相差不是很大,但還是表現出了地域特點,即離冶煉廠越近,蔬菜中重金屬污染越重,可以說造成蔬菜中重金屬污染的原因是由冶煉煙氣造成的。
結語
通過對金昌市蔬菜基地環境空氣、土壤、蔬菜中重金屬污染特征研究,得出蔬菜基地環境空氣已不同程度受到重金屬的污染,且表現為離城區越近重金屬污染程度越重;而土壤、蔬菜未受重金屬污染,但仍表現出很明顯的污染地域特征,即離市區較近區域土壤及蔬菜中重金屬含量高于離市區較遠的區域。表明金川公司冶煉煙氣對金昌市蔬菜基地環境質量造成了不同程度的影響,應引起各方面的關注。
防治措施
1制定污染防治規劃
金昌市有關部門應結合市區環境空氣中重金屬污染現狀,劃定重金屬污染規劃區,制定規劃區重金屬污染防治規劃,確定目標,逐年實施,控制污染。
2形成各部門齊抓共管機制
污染防治工作涉及部門廣泛,如環保、城建、林業、水利等部門,應建立起由政府對規劃區環境空氣質量負責,環保部門統一組織協調、監督管理,各部門通力合作,齊抓共管的管理運行機制。
3建立制度,規范管理
環境空氣中重金屬污染防治工作,技術難度大,沒有成熟的管理經驗可以借鑒。因此,要建立切實可行的管理制度,使污染防治工作有章可循,有法可依,逐步走上法制化軌道。
4強化源頭管理,推行清潔生產
金昌市的環境污染與生產工藝技術落后、管理不善密切相關。冶煉過程的采掘率和金屬回收率較低,這樣,既浪費了資源,又污染了環境。因此,要依靠科技進步,積極探索研究冶煉煙氣中重金屬回收利用的新途徑,推行清潔生產工藝,以減少污染物排放。
5加強“菜籃子”產品產地環境管理
在所劃定的“菜籃子”產地設置必要的防治污染的隔離帶或緩沖區,在其周邊要嚴格控制工業污染源的排放,對已經投產的有污染且不達標的建設項目,必須嚴格監管,依法停產治理,對逾期不能達標的企業,建議政府對其關閉。加強對“菜籃子”產品產地的環境監督管理力度,及時調查處理“菜籃子”產地環境污染事故與糾紛,并對“菜籃子”產品產地環境質量實施動態監測與評價,為政府選擇劃定“菜籃子”產品產地提供依據。
6充分發揮環境監測的技術監督作用
環境監測要充分發揮其技術監督、技術支持、技術服務的作用,根據國家和省、市環保部門的實際需求,進一步補充完善環境監測技術路線,組織制定“菜籃子”產品產地專項環境監測規劃或方案,開展對“菜籃子”產品產地大氣、水質、土壤等環境要素的監測,為市政府決策并加強污染防治提供科學依據。