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关键词:土壤;重金属;污染;宁波
中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2017)2-0052-03
1 引言
土壤是环境要素的重要组成部分。由于人口资源和环境之间矛盾的日益增长,土壤污染越发受人们关注。同时,随着经济的快速发展,工业“三废”、城市生活垃圾、农药化肥等的无节制排放或使用,导致土壤重金属积累,甚至造成土壤重金属污染[1]。宁波作为5个开放性城市之一,改革开放以来宁波市工业和经济发生了翻天覆地的变化,成为宁波最新发展起来的鄞州区也不例外,早在1996年就被列为全国百强县。为了了解鄞州土壤重金属含量的变化及污染状况,防治土壤重金属污染,改善居住环境,以鄞州创投工业园区为例做了相关调查研究。
2 材料与方法
2.1 样品采集及处理
2014年2月至2015年3月,分别在鄞州创投工业园区的东南西北以及中心位置进行土样采集。按“S”型采样,取表层土壤(0~20 cm),每个样点取10个混合样品,混匀后以四分法留取样品1 kg左右,共采集100份样品。风干、研磨后,用100目过筛备用。
2.2 样品分析
样品用HNO3-HCLO4混合酸消化,用原子吸收分光光度计(3510)测定。其中,Pb、Cd、Cr测定采用石墨炉法,Cu、Fe、Zn采用火焰法测定,Hg、As用原子荧光分光光度计(海天-230)测定。分析所用水为超纯水,试剂均为优级纯。
3 结果与分析
3.1 宁波市土壤重金属含量变化
由表1可知,1983~2005年宁波市土壤重金属总体含量呈增加趋势。其中,Pb平均值比1983年显著增加16.21 mg/kg;Hg平均含量基本没有变化;Cr平均含量从62.13 mg/kg增加到100.1mg/kg,达到显著水平;Cd 2005年平均含量为0.158 mg/kg,比1983年@著增加了32.5%;As略有增加,未达到显著水平。
由表2可以看出,除Hg以外,其他四种重金属变化都较大。其中,Pb变化最大,达到55.2%,表明宁波市各土壤中Pb含量差异加大[1]。
3.2 鄞州创投工业园区金属含量变化
由表3可以得知,重金属元素在鄞州创投工业园区土壤中已形成一定含量的累积,部分土壤中重金属元素
含量较高。总体看来,Cr、 As平均含量均小于宁波市土壤背景值;Pb和Cd 平均含量均超过宁波市土壤背景值,分别是土壤背景值的1.4和1.7倍;Hg平均含量基本没有变化。同时从表4可以看出,研究区域的土壤中5种重金属变异系数最大的是Hg,达到79.51%; Pb变化幅度最小仅是23.69%,说明Pb在该区分布相对均匀。
3.3 土壤污染重金属评价
本研究以国家土壤环境质量标准(GB 15168―1995)中自然背景值 [2]作为各种污染物的含量限值,采用单项污染指数法进行评价[3],其计算公式为:
P i =C i /S i,
式中:P i 为土壤中污染物 i 的单项污染指数; C i 为土壤中污染物 i 的实测值;S i 为土壤中污染物 i 的评价。基于污染物指数,对土壤重金属污染分级,具体为:P i ≤0. 7,等级是安全,说明土壤清洁; 0. 7 < P i ≤1. 0,等级是警戒线,表示土壤尚清洁;1. 0 < P i ≤2. 0,等级为轻度污染,表示污染物超过其背景值,2. 0 < P i ≤3. 0,等级为中度污染,表示土壤已受到中度污染; P i ≥3. 0,土壤等级为重度污染,表示土壤受污染程度已相当严重。
如表4所示,经统计发现Pb和Cd的单项污染指数分别是1.25和1.64,属于轻度污染。其他三种重金属平均单项污染指数均小于0.7,未受污染。
4 讨论
在宁波工业高度发到的地区,尤其是像鄞州创投工业园区,随着经济的发展,环境污染成为无法避免的事实,特别是土壤污染,给人类的生活造成非常大的危害。从1983年和2005年宁波市土壤背景值来看,Pb含量显著增加,造成轻微污染,可能是伴随人们生活水平的提高汽车的使用量增加,导致铅排放增多,引起轻微污染。2005 年汞平均值为 0.257 mg/kg,与1983年汞的背景值持平,全国背景值的 0.065 mg/kg,宁波市1983年背景值要高国家背景值 2.92 倍。说明早期鄞州区土壤已被汞污染,主要来源除火力发电厂、冶炼厂、砖瓦厂等燃煤引起汞沉降的工业污染源以外,还与稻田施用西力生、赛力散等含汞农药有关。后来虽然分布在各乡镇的砖瓦厂已关闭,禁止使用这些农药,但由于汞在土壤中高的残留性,致使仍保留较高水平,进一步说明土壤污染的不可逆性[4]。
有研究发现,宁波市土壤重金属中Cd污染比较突出,人类活动对土壤重金属污染影响较大[5]。本检测表明,在鄞州创投工业园区内造成土壤污染的重金属是Pb和Cd,属于轻度污染。这与宁波市土壤污染的结果相一致。在宁波市饮水[6]、农业用地都发现Cd污染比较突出,这可能是在生产电池、染料或橡胶稳定剂时随着废气、废水、废渣进入环境,造成污染。造成宁波鄞州创投工业园区铅污染主要来源于汽油燃烧产生的废气、含铅涂料采矿、冶炼、铸造等工业生产活动等。铅及其化合物是一种不可降解的环境污染物,其性质稳定,可通过废水、废气、废渣大量流入环境,产生污染,人体健康造成危害[7]。
总体来看,该区土壤环境质量良好,对宁波市市民健康风险较低,适合从事工业生产和制造。但土壤重金属污染有隐蔽性、长期性和不可逆性这样的特点。同时,人们缺乏对土壤重金属污染给人体健康带来的潜在危害的认识。因此,应加强宣传,提高环保意识,尤其是工业生产者,使其充分认识到环境污染造成的严重性。要加强企业对工业“三废”的排放管理,严格按照排放标准执行。对于已经污染的土壤,根据其污染程度做相应的修复技术,最大程度降低土壤重金属的污染,保证人们生活安全。
参考文献:
[1]中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].北京:中国环境科学出版社,1990:330~369.
[2]国家环保局.土壤环境质量标准:GB 15618―1995[S].北京:中国标准出版社,1995.
[3]王 佳,田素凤,冯雨顺. 天津市国家级蔬菜基地土壤重金属调查及评价[J]. 环境科学与技术,2006,29 (5):72~74.
[4]陈怀满. 环境土壤学[M]. 北京: 科学出版社,2005:216~255.
[5]周金波,汪 峰,楼一鼎,等. 宁波市农田土壤重金属污染状况调查 [J]. 浙江农业科学,2016,57 (8): 1301~1303.
[6]王 斌. 宁波市鄞州区农业土壤重金属含量变化及评价[J]. 农业环境与发展 2010(5):85~87.
[7]滕丽华. 宁波市饮用水中重金属污染物镉健康风U评价[J]. 广东微量元素科学,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)
关键词:农村;饮用水源地;重金属;污染特征;江西省
中图分类号:X502 文献标识码:A 文章编号: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
实验部分
1仪器及分析方法
分析仪器分别为:PE-AAnalyst原子吸收分光光度计,砷化氢发生装置。砷采用二乙氨基二硫代甲酸银光度法,镍、铜、铅、镉采用原子吸收分光光度法。
2数据处理与质量控制
数据统计分析采用均值型污染指数法,评价标准采用清洁对照点监测值进行评价。质量控制是保证监测结果准确可靠的必要措施。在监测过程中,根据质控程序对所用仪器参数进行校准。对实验室分析采用带国家标准样品和加标回收措施进行准确度控制。结果表明,曲线斜率b、截距a和相关系数r均在规定的范围内,标准样品和加标回收率实验均符合要求。
结果与分析
1蔬菜基地环境空气中重金属污染特征
按照环境空气综合污染指数法,对环境空气中重金属污染分级(分级依据为国家环境监测总站环境质量报告书编写技术规定)。即:P<4轻污染;4<P<6中污染;6<P<8重污染;P>8严重污染。环境空气质量分级见表1。环境空气中重金属污染区域特征为:西湾、东湾、下四分、中盘一带远郊区(蔬菜种植区)为轻污染区;白家嘴一带近郊区为中污染区;高崖子近城区为重污染区。环境空气中重金属监测指标污染特征主要以Ni、Cu污染为主,Cd、Pb污染为辅,并且Ni、Cu污染为重污染,Cd为中污染,Pb为轻度污染,As无污染。
2蔬菜基地土壤中重金属污染特征
依据中国文化书院《环境影响评价》中关于土壤环境质量评价方法中的土壤分级方法,由于土壤本身尚无分级标准,所以土壤的分级一般都按综合污染指数而定。P<1定为未受污染,P>1为已污染,P值越大,污染越严重。根据这一分级规则,由表2可见,新华、东湾、西湾一带的土壤未受重金属污染,土壤环境质量较好;其余测点均为轻度污染。土壤重金属污染特征表现为以Cd污染为主,其次为Ni,两项指标均为轻度污染,其它三项指标无污染,但Cu却处于将要污染的临界值。由此可见,金昌市土壤中重金属污染表现出很强的地域特征,即以冶炼厂为座标,沿东南方向,从高崖子至西湾、东湾,污染程度依次减轻。
3蔬菜中重金属污染特征
由于蔬菜中无重金属评价标准和分级标准,故本次评价是参照土壤的分级方法,采用对照点新华测点监测值作为评价标准的,其污染特征具有一定的区域性。根据土壤的分级规则,城郊蔬菜种植区西湾与东湾所采集的四种最常见蔬菜中,重金属含量相对新华而言均属轻度污染,且污染水平基本相当,其中西红柿相对而言污染偏高,辣椒与豆角偏低。蔬菜的区域污染特征为:离市区较近的西湾蔬菜中重金属污染重于离市区较远的东湾,即离市区越近,重金属污染越重。蔬菜中各项重金属指标的污染特征为:各项指标中重金属污染特征不十分显著,表现为As污染略高于其它指标,Cd污染略低于其它指标,其余指标污染水平相当。
污染原因分析
1环境空气
从环境空气中重金属污染特征分析,可清楚地看到,环境空气中重金属污染地域特征很明显是以冶炼厂为中心,向东南、西北两个方向展开,并且呈逐渐减弱之势,由此也说明造成环境空气中重金属污染的原因,主要是冶炼烟气中排放的大量金属粉尘。其次气象因素也是很重要的原因之一,这两个方向区域的环境空气中重金属污染严重,是因为金昌市夏季的主导风向为西北风与东南风,因此,导致这部分区域环境空气中重金属污染加重。
2土壤
根据土壤中重金属污染特征,再加上这一带灌溉用水为金川峡水库地表水,而金昌市地表水中重金属指标均达到《地表水环境质量标准》GB3838-2002中二级标准,不会对土壤造成污染,由此可以得出造成高崖子一带土壤中重金属污染的主要原因是金川公司冶炼烟气所致。
3蔬菜
根据蔬菜中重金属污染特征,各区域蔬菜中重金属监测结果同清洁对照点相比,相差不是很大,但还是表现出了地域特点,即离冶炼厂越近,蔬菜中重金属污染越重,可以说造成蔬菜中重金属污染的原因是由冶炼烟气造成的。
结语
通过对金昌市蔬菜基地环境空气、土壤、蔬菜中重金属污染特征研究,得出蔬菜基地环境空气已不同程度受到重金属的污染,且表现为离城区越近重金属污染程度越重;而土壤、蔬菜未受重金属污染,但仍表现出很明显的污染地域特征,即离市区较近区域土壤及蔬菜中重金属含量高于离市区较远的区域。表明金川公司冶炼烟气对金昌市蔬菜基地环境质量造成了不同程度的影响,应引起各方面的关注。
防治措施
1制定污染防治规划
金昌市有关部门应结合市区环境空气中重金属污染现状,划定重金属污染规划区,制定规划区重金属污染防治规划,确定目标,逐年实施,控制污染。
2形成各部门齐抓共管机制
污染防治工作涉及部门广泛,如环保、城建、林业、水利等部门,应建立起由政府对规划区环境空气质量负责,环保部门统一组织协调、监督管理,各部门通力合作,齐抓共管的管理运行机制。
3建立制度,规范管理
环境空气中重金属污染防治工作,技术难度大,没有成熟的管理经验可以借鉴。因此,要建立切实可行的管理制度,使污染防治工作有章可循,有法可依,逐步走上法制化轨道。
4强化源头管理,推行清洁生产
金昌市的环境污染与生产工艺技术落后、管理不善密切相关。冶炼过程的采掘率和金属回收率较低,这样,既浪费了资源,又污染了环境。因此,要依靠科技进步,积极探索研究冶炼烟气中重金属回收利用的新途径,推行清洁生产工艺,以减少污染物排放。
5加强“菜篮子”产品产地环境管理
在所划定的“菜篮子”产地设置必要的防治污染的隔离带或缓冲区,在其周边要严格控制工业污染源的排放,对已经投产的有污染且不达标的建设项目,必须严格监管,依法停产治理,对逾期不能达标的企业,建议政府对其关闭。加强对“菜篮子”产品产地的环境监督管理力度,及时调查处理“菜篮子”产地环境污染事故与纠纷,并对“菜篮子”产品产地环境质量实施动态监测与评价,为政府选择划定“菜篮子”产品产地提供依据。
6充分发挥环境监测的技术监督作用
环境监测要充分发挥其技术监督、技术支持、技术服务的作用,根据国家和省、市环保部门的实际需求,进一步补充完善环境监测技术路线,组织制定“菜篮子”产品产地专项环境监测规划或方案,开展对“菜篮子”产品产地大气、水质、土壤等环境要素的监测,为市政府决策并加强污染防治提供科学依据。