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重金屬污染防治措施范文1
隨著我國經濟和社會的快速發展,交通在國民生活中日趨顯示出它的重要性,高速公路的建設也勢在必行。大規模地修建高速公路,有效地促進了國家經濟快速發展,方便了人民生活;然而,與此同時,在高速公路建設及營運過程中也給我們帶來了嚴重的生態破壞與環境污染問題。土壤是大氣、水體及固體廢棄物中污染物在環境中遷移、滯留和沉積的目標,是長期環境污染的承受者。隨著社會經濟的飛速發展和人口的不斷增加,土壤作為人類賴以生息的資源,越來越暴露出不堪重負的跡象。因此,研究高速公路建設所帶來的土壤污染問題及其防治對策就顯得尤為重要,對于保護環境、促進我國高速公路的建設與發展具有重要的指導意義,同時也可為我國高速公路建設環境治理和管理提供科學依據。
1. 高速公路建設對環境的影響
高速公路作為人類生存和發展所必需的開發建設活動,會對周圍的環境產生直接或間接的影響,這些影響一般可分為兩大類:一類是對自然環境的破壞,如水土流失、植被破壞等,嚴重時引起生態平衡失調、氣候異常;另一類是環境污染,如噪聲、廢水、廢氣和塵埃等。總的說來,主要有以下幾個方面的影響。
1.1對社會、經濟的影響。高速公路建成后,會對沿線的社會結構、經濟發展、文化環境等產生影響:首先,公路建成后會增大沿線地區的交通量,增加該地區的交通事故,在一定程度上干擾附近居民的出行,割裂了村莊間的原有聯系;其次,公路建成后,使沿線各地區的土地功能發生變化,將單一的農業用地、開發用地或商業用地轉變為多行業提供服務的特殊用地,同時也促進了沿線土地資源的開發。公路建設會造成一定數量居民的拆遷,使沿線居民人口結構及需求發生變化,改變了原有居民的聯系及交往方式;對沿線兩側居民交往產生阻隔,影響區域經濟布局和產業結構;高速公路的修建,會破壞一些原有的歷史文化遺址、名勝風景及保護區,產生視覺污染。高速公路建設在對沿線區域環境產生上述影響的同時,也提供了良好的交通條件,加速農產品、礦產、林業產品的輸送,信息交流及勞動人口流動,提高了區域的工業產值,推動城鄉的商品交換、文化交流及農業的綜合開發,使城鄉逐漸一體化[1]。
1.2對環境的污染
1.2.1廢氣污染。
(1)以汽油、柴油為燃料的汽車在發動和行駛過程中會排放大量廢氣和固體微粒,廢氣中含有水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、硫化物、甲烷、乙烯、醛和鉛顆粒等污染物[2],這些污染物排放到大氣中,滲透到水、土壤中,并逐漸積累,會對沿線的人類和動植物產生不良影響,使其生活環境進一步惡化,甚至會造成全球氣候異常,這種污染的程度隨著公路運營時間的增長及交通量的增加而不斷加重。
(2)隨著運輸市場的放開,汽車產量和擁有量的增加,汽車排放物對大氣的污染已成為主要公害,汽車排放物危害人體健康、污染環境、破壞生態平衡,已引起世界各國的普遍重視。
1.2.2噪聲污染。
(1)高速公路的噪聲源主要包括兩個方面:一是在施工過程中,由于挖掘機、推土機、平地機、攪拌機以及各種運輸車輛的使用而產生的噪聲污染,這些噪聲較強,對當地居民和施工人員影響嚴重,造成區域聲學環境質量短期內惡化;二是在運營過程中,汽車車體振動、發動機運轉、輪胎與路面摩擦、鳴喇叭以及公路沿線提供各種服務的設施、設備均會產生噪聲,在公路沿線形成一條噪聲帶,這些噪聲會對附近的人群產生心理和生理上的影響,降低人們的工作效率,尤其對公路兩側人口密度較大的敏感區域(學校、住宅區、商業區、醫院等)干擾較為突出,而野外區域的干擾則相對較小[3]。
(2)隨著高速公路建設速度的加快,交通噪聲污染問題日趨嚴重,人們對于道路兩側環境的改善也越來越迫切。
1.3對生態環境的影響。高速公路建設對生態環境的影響可分為兩個階段:一是施工期間對自然環境造成的非污染性破壞,因施工機械的使用及大量的開挖取土破壞了土體原有的自然結構和水的循環路徑,相應地改變了生物的生存環境,影響其生長、活動的規律,阻礙生態系統漫延[4];二是公路建成運營后,路體分割了生物的生存空間,使公路附近的動物容易被汽車撞傷、壓死;而且,由于汽車廢氣、噪聲、有害物質的產生,會使生物棲息的生態環境(空氣、水、土壤)逐漸惡化,引起生物發育不良、繁殖機能減退、疾病增多、抗病能力下降,從而造成種群數量減少(特別是珍稀物種),有時可能會影響整個生物群落。
1.4對工程地質、水文地質條件的影響。
1.4.1對工程地質條件的影響。高速公路施工時,由于填方和挖方對地表擾動較大,并改變了原有的地形、地貌,尤其是隧道的進出口及仰面坡的開挖,對局部山體穩定不利,可能會引發塌方滑坡、軟土層滑移等不良地質病害;又因土表、土質松軟,增加了水土沖刷量,造成河流、溝渠淤積,積水淹漫農田。此外,臨時施工用地在機械碾壓、人員踩踏下土壤結構發生了變化,一定時期內土壤的肥沃程度難以恢復。
1.4.2對水環境的影響。高速公路對水環境的影響主要包括施工、生活服務區污水和洗車等對公路沿線自然水系的影響。高速公路定距離設置加油站、收費站及洗車等配套設施,生活服務區污水和洗車廢水都會對高速公路沿線自然水系產生影響[5]。由于公路建設阻隔原有水系的循環,影響地表水和地下水的流通路徑,汽車尾氣的排放和生活服務區的廢物進入河道也會對水源造成污染;化學危險品運輸中的泄露或交通事故的發生,則可對環境水質造成災難性的破壞。另外,由于橋梁的修建減小了河床的過水斷面,造成橋前局部堵水,水流速度減慢,泥砂下沉淤積、阻塞河道,從而容易引發洪澇災害。
2. 高速公路兩側的土壤重金屬污染
土壤是人類生態環境的重要組成部分,是人類賴以生存的基礎。由于重金屬在土壤中易蓄積,殘留時間長,因而已成為土壤的主要污染。
2.1土壤重金屬污染的特點及來源。
2.1.1土壤重金屬污染的特點。
2.1.1.1持久性:重金屬污染物進入土壤后,通過土壤對懸浮污染物的物理機械吸收、阻留、膠體的物理化學吸附、化學沉淀、生物吸收等過程,不斷在土壤中積累。當達到一定數量時,便引起土壤成分、結構、性質和功能的變化,造成土壤污染。土壤污染以后很難消除,其凈化過程需要相當長的時間,而且重金屬污染是不可逆的持久積累過程。
2.1.1.2間接傷害性:首先,重金屬污染物通過食物鏈危害動物和人體健康;其次,土壤污染物還能危害自然環境,污染地下水、地表水和大氣,成為水和大氣的污染源。
2.1.1.3高速公路重金屬污染以公路為中心在其兩側呈帶狀順公路延伸,污染程度自公路向其兩側逐漸減弱[6],且主要分布在公路兩側50m范圍內。
2.1.2高速公路土壤重金屬污染的來源及影響因素。
2.1.2.1土壤重金屬污染的來源:目前公認的高速公路土壤重金屬污染的主要來源是交通工具使用的油料燃燒所排放的尾氣以及油料的揮發、泄漏等。事實上,油料中除了含有鉛和錫外,尚含多種微量重金屬元素,公路旁重金屬污染以Pb、Cd污染為主。這些重金屬污染物不但不易被自然凈化,而且可通過食物鏈得以富集而對人體、家畜、農業生態及自然生態產生嚴重的潛在影響和危害。
2.1.2.2影響因素:影響土壤重金屬污染的因素很多,也比較復雜。土壤受重金屬污染的程度主要取決于交通量、土壤類型、植被、降雨、風力、風向以及公路兩側是否有影響重金屬顆粒運動的障礙物,如樹木、建筑物等。
2.2土壤重金屬污染的危害。重金屬污染物進入土壤后不能為土壤微生物所降解,易被作物吸收、在土壤中積累,甚至在土壤中可能轉化為毒性更大的甲基化合物,影響農作物的產量和質量,也可以導致大氣和水環境質量的進一步惡化。重金屬污染物的長期積累、富集會使生物地球化學平衡遭到破壞,隨食物鏈富集,也會對人體健康產生潛在危害。據報道,我國每年因土壤重金屬污染而減產糧食1000多萬t,另外被重金屬污染的糧食每年也多達1200萬t,合計經濟損失至少200億元人民幣。
3. 重金屬污染的預防及治理措施
由于重金屬在土壤中不被微生物降解,且遷移性小,重金屬污染具有長期性、潛伏性、累計性和不可逆轉性[7]。一旦土壤中重金屬含量超過環境容量,要清除污染則相當困難,故對重金屬引起的土壤污染需要采取預防和治理相結合的措施。
3.1高速公路土壤重金屬污染的預防措施。
3.1.1通過國家立法,健全有關環境保護的法律、標準和制度,制定相關的高速公路汽車尾氣排放標準,加強汽車尾氣排放管理,控制汽車尾氣排放必須有法可依,有標準可據。
3.1.2管理部門要加強監管力度,減少交通事故的發生。加強對有害物資的運輸管理,制定此類突發事件預案,防止有害物質泄漏事故的發生。加強防范措施,控制事態的發展,將損害減少到最小。
3.1.3完善汽車的自身結構,改進發動機,采用電子控制燃油噴射;研制和推廣廢氣減毒裝置,完善汽車保養和修理制度,推廣節油裝置。
3.1.4優先使用無鉛汽油,推廣應用氣體燃料,使用符合規定的劑或燃油添加劑。
3.1.5公路設計部門在設計時應充分考慮汽車尾氣排放對環境的影響,在普通路段加強綠化設計,隧道路段增加部分通風設備。
3.2重金屬污染土壤的治理方法。污染土壤的治理是根據污染物和土壤的物理、化學性質及存在狀態,進行有效分離或其它處理,使土壤特性得以恢復和利用,減輕或消除污染物對生態環境的不良影響。
3.2.1重金屬以其在土壤中難降解、毒性強、具有積累效應等特征受到科學家們的廣泛關注,已成為多學科研究的活躍領域。重金屬污染的治理途徑主要有兩種:一是改變重金屬形態,使其由活化態轉變為穩定態;二是從土壤中去除重金屬,使其存留濃度接近或達到背景值?,F有的重金屬污染土壤修復技術主要包括換土法、化學修復、生物修復、電修復和熱修復等。常用的物理及物理化學方法有熱解法、電化學法和提取法等[8]。
3.2.2化學治理就是向污染土壤中投入改良劑、抑制劑,增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量,改變土壤的物理化學性質,使土壤重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制等作用,以降低重金屬的生物有效性。化學治理措施的優點是治理效果和費用適中,缺點是容易再度活化。
3.2.3生物措施是利用某些特定的動、植物和微生物,較快的吸收或降解土壤中的重金屬污染物,從而達到凈化土壤的目的。生物修復的途徑主要有兩條:(1)植物修復技術:利用金屬超累積植物,通過植物自身具有的特定的吸收、揮發、根濾、穩定等作用,對重金屬加以吸收、富集或與重金屬結合成不具有生物活性的化合物,來清除或降低土壤中的重金屬元素,從而達到凈化土壤的目的。但其重金屬生物載體可能產生二次污染,至今也未能找到有效的解決途徑。(2)利用微生物沉積、氧化和還原等作用,降低或消除重金屬對土壤的污染,該研究是目前環境科學研究中比較活躍的領域之一。
3.2.4在西方發達國家,為了降低污染土壤修復的成本并提高修復的效率,對原位微生物修復更為重視。目前,主要的技術包括:(1)生物啜食法,它主要采用本地微生物或實驗室培養的具有特異功能的菌株降解污染物,采用把污染的地下水抽出加人營養物質和氧氣(通常是過氧化氫或過氧化氫化合物)后再回灌到污染土壤中,或經垂直井的慢速滲漏,加人營養物質和氧氣到污染土壤中,以優化降解生態條件,特別是加入表面活性物質等一些化學物質,以降低污染物的毒性來達到提高污染物的生物降解能力;(2)生物通氣法,它結合了蒸汽浸取技術的優點,采用真空梯度井等方法把空氣注人污染土壤中,以達到氧氣的再補給,可溶性營養物質和水則經垂直井或表面滲入的方法予以補充。這兩種方法結合了微生物修復和化學修復的內涵和優點,符合生態化學修復的原理和發展方向。更確切地說,這兩種方法更趨于向生態化學修復領域邁進。
4. 結論與建議
長期以來,人類對土地資源的不合理開發、利用已造成比較嚴重的土壤污染,直接或間接地危及人類健康,因此,探討合理的、有效的土壤重金屬污染預防和治理措施顯得尤為迫切。對于高速公路兩側土壤的重金屬污染問題,要采取防與治相結合的處理措施:首先,應加強高速公路汽車尾氣排放管理,嚴格控制尾氣排放標準;其次,對于已經受到重金屬污染的土壤,則應采取相應的治理措施進行治理。
開展高速公路旁土壤中重金屬污染、富集程度的監測和評價,研究土壤重金屬污染的預防和治理措施,對于保護生態環境、促進我國高速公路的建設和發展都具有重要的指導意義。
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重金屬污染防治措施范文2
關鍵詞:土壤污染;重金屬;蔬菜基地
收稿日期:2011-05-20
基金項目:國家自然科學基金項目(編號:40963001)資助
作者簡介:金聯平(1985―),男,安徽潁上人,碩士研究生,主要從事熱帶海島地表過程與環境評價的學習與研究。
中圖分類號:X852
文獻標識碼:A
文章編號:1674-9944(2011)06-0001-02
1 引言
重金屬是指密度4.0以上的約60種元素或密度在5.0以上的45 種元素。As 和Se是非金屬,但是它們的毒性及某些性質與重金屬相似,所以將砷和硒列入重金屬污染物范圍內[1]。重金屬污染已成為全世界人們極為關注的焦點之一。隨著全球經濟化的迅速發展,重金屬的污染物通過各種途徑進入土壤,造成土壤嚴重污染。重金屬在土壤中的高富集直接影響農作物的產量并使其品質下降[2],并可通過食物鏈危害人類的健康; 也可導致大氣和水環境質量的進一步惡化; 即使重金屬富集程度不高,亦可能阻礙土壤中微生物群體的多樣性和活力,從而嚴重影響作為營養循環和持續農業基礎的土壤的生物量和肥力[3]。蔬菜基地的健康發展關系著人們的飲食安全和我國蔬菜的正常出口,因此治理蔬菜基地土壤重金屬污染具有重要的理論意義和現實意義。
2 蔬菜基地土壤重金屬污染物來源
土壤中重金屬元素的來源主要有兩種方式:自然因素來源,主要受成土母質和成土過程對土壤重金屬含量的影響;受人為因素的影響,在各種人為因素中,則主要包括工業、農業和交通等來源引起的土壤重金屬污染。
2.1 大氣降塵污染
大氣中的有害氣體主要是由工廠排出的有毒廢氣,因其成分復雜,遷移擴散污染面大,長期對土壤造成嚴重污染。工業廢氣的污染大致分為兩類,氣體污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氫化合物等; 氣溶膠污染,如工業粉塵、煙塵等固體粒子及煙霧、霧氣等液體粒子,它們通過沉降或降水進入土壤,造成污染[4]。公路、鐵路兩側農田土壤中的重金屬污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染為主,它們來自于含鉛汽油的燃燒,汽車輪胎磨損產生的含Zn 粉塵等,汽油中添加的抗暴劑烷基鉛會隨著汽車尾氣污染公路兩側100m范圍內的土壤[5]。
2.2 農藥、化肥等農用物資的不合理使用
農藥能防治病、蟲、草害,如果使用得當,可保證作物的增產,但它是一類危害性很大的土壤污染物,施用不當,會引起土壤污染。施用化肥是農業增產的重要措施,但不合理的使用,也會引起土壤污染[6]。長期大量使用氮肥,會破壞土壤結構,造成土壤板結,生物學性質惡化,影響農作物的產量和質量。
2.3 固體廢物對土壤的污染
工業廢物和城市垃圾是土壤的固體污染物。例如,各種農用塑料薄膜作為大棚、地膜覆蓋物被廣泛使用,如果管理、回收不善,大量殘膜碎片散落田間,會造成蔬菜基地“白色污染”。還有一些固體廢棄物被直接或通過加工作為肥料施入農田,造成土壤重金屬污染,如磷鋼渣作為磷源施入農田時,土壤中發現有Cr 的累積[7]。
2.4 污水灌溉和污泥施肥
污水中的重金屬隨著污水灌溉進入農田后以不同的方式被土壤截留固定從而引起污染。污泥中含有大量的有機質和N、P、K等營養元素,但同時也含有大量的重金屬,隨著大量的污泥進入農田,農田中的重金屬的含量在不斷增高,導致農作物中的重金屬殘留過多,如施用污泥和污水是造成蔬菜重金屬殘留的一個主要原因[8]。
3 蔬菜基地土壤重金屬污染的特點
3.1 潛伏性和滯后性
重金屬在土壤中不易隨水淋溶,不能被微生物分解,具有明顯的生物富集作用,重金屬主要通過對作物的產量和品質的影響來表現其危害。因此,土壤污染具有較長潛伏期。由于土壤、污染物及地域的復雜性,土壤一旦受到污染,其治理不僅見效慢、費用高,而且受到多種因素的制約[9]。
3.2 單向性和難治理性
進入土壤中的重金屬不能被微生物降解,易積累,所以一旦土壤被重金屬污染,很難恢復。某些被重金屬污染的土壤可能要100~200年時間才能夠恢復,因此土壤的重金屬污染一旦發生通常很難治理,而且其治理成本較高、治理周期較長。
3.3 間接性和綜合性
土壤重金屬對人的危害主要是通過食物鏈或者滲濾進入地下水體實現的。在生態環境中,往往是多種重金屬污染同時發生,形成復合污染,且污染強度顯示出放大性[10]。
4 蔬菜基地土壤重金屬污染的危害
4.1 直接危害農產品的產量和質量,造成經濟損失
土壤重金屬污染物直接危害農作物的正常生長和發育,導致產量下降,品質降低[11],造成經濟損失。中國每年因重金屬污染導致的糧食減產超過1 000萬t,被重金屬污染的糧食多達1 200萬t,合計經濟損失至少200億元[12]。加入WTO之后,農產品的重金屬超標問題對我國農業沖擊更大。
4.2 威脅生態環境安全與人類的生存健康
土壤一旦被重金屬污染后,其危害性遠遠大于大氣和水體的污染。有研究表明,重金屬污染能明顯影響土壤微生物群落,降低土壤微生物量和活性細菌量,對土壤重金屬綜合污染指數的相關分析表明,在土壤綜合污染較輕的情況下,土壤微生物多樣性較高,隨著重金屬綜合污染指數的增加,微生物多樣性呈指數式迅速下降[13]。土壤重金屬污染使污染物在植物、蔬菜、水果等食物中Cd、Pb、Cr 、As 等重金屬含量超標或接近臨界值,從而使重金屬通過食物鏈富集到動物和人體,最終危害人類健康[14]。
5 蔬菜基地土壤重金屬污染的治理
由于農田土壤重金屬污染的特點,其治理應立足于“防重于治”的基本方針[15],堅持“預防為主、防治結合、綜合治理”。對未被污染的土壤采取預防措施,要控制或消除污染源;對已經污染的土壤則要采取積極治理措施,將污染控制在最低限度。目前,大多數治理方法尚處于探索階段,治理方法各有利弊[16]。
5.1 控制污染源,減少污染的排放
控制污染源,即控制進入農田土壤中的污染物的數量和速度,使其在土體中緩慢地自然降解,而不致迅速而大量地進入農田,超過土壤的承受能力,引起土壤污染[17,18]。嚴格做好蔬菜基地的規劃,做到土壤的合理安全有效利用,按規劃的目標實施,防患于未然。合理使用化肥、農藥,重視開發高效低毒低殘留的化肥、農藥。
5.2 修復被重金屬污染的蔬菜基地土壤
修復措施主要包括客土、換土和深耕翻土等。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[19]。對土壤重金屬污染嚴重的地段,依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復,有時要靠深耕客土、淋洗土壤等方法才能解決問題。另外開展植物修復技術的研究及培養抗性微生物等。其他治理技術見效較慢、成本較高、治理周期較長。
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重金屬污染防治措施范文3
關鍵詞:土壤;重金屬污染;防治
Abstract: such as rapid development of modern agriculture and industry at the same time, the situation of soil heavy metal pollution has become increasingly serious. This article mainly from the soil heavy metal pollution sources and present situation analysis, points out the harm of soil heavy metal pollution at the same time, puts forward some prevention measures, and provides a certain reference for environmental protection, promote the sustainable development and utilization of the soil.
Key words: soil; Heavy metal pollution; The prevention and control
中圖分類號:文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
引言
土壤是城市生態系統的有機組成部分,是土壤圈中受人類活動影響最為強烈的部分,這類土壤廣泛分布于公園、道路、體育場、城郊、垃圾填埋場、廢棄工廠、礦山周圍,有著不同于自然土壤的理化性質。重金屬是有害元素,可通過吞食、吸入和皮膚吸收等主要途徑進入人體,損害造血系統、消化系統,嚴重時則損害神經系統,直接對人特別是兒童的健康造成危害,還可通過污染食物、大氣和水環境間接影響城市環境質量,危害人類健康。城市人口與土壤直接或間接接觸的幾率很高,相比于自然土壤或農用土壤而言,這類土壤的重金屬污染更容易對人體健康造成危害。城市化所導致的環境惡化已成為影響居民健康的一個重要因素。因此,關注城市土壤的重金屬污染來源及危害,有針對性采取污染治理措施,具有重要的科學價值和現實意義。
一、土壤中重金屬污染的現狀
在自然界的循環過程中,環境中的污染物很大一部分都會進入或者經過土壤。因為土壤中的重金屬元素可能會通過食物鏈在生物體中聚集,從而造成人體內長期積蓄對人體造成危害。土壤中重金屬的來源是多種途徑的,除了大氣干濕沉降的來源之外,農業生產、污水農用灌溉、等也可能會造成重金屬對大氣、土壤和水體的環境污染。
1.大氣干濕沉降污染
伴隨著社會的快速發展,工業生產、大量的石油以及汽車等排放的尾氣等,它們燃燒之后的尾氣進入大氣后,使得空氣中含有大量的重金屬元素,它們主要是經自然沉降和雨淋沉降進人土壤,并且分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側,這些重金屬元素既可以直接沉降到土壤中或者被土壤吸附,也可以被植物吸收后,通過植物傳輸土壤而引起土壤重金屬污染。
2.農業生產污染
在農作物的成長過程中,為了促進生物的快速結果,往往會采用現代農業生產的方法,大量使用化肥、農藥。而在使用含有鉛、汞、福、砷等的農藥的時候,由于重金屬元素的長期積累,造成土壤中重金屬元素的含量不斷上升,導致土壤中重金屬的污染。并且在有些地區,污水作為農田的常用水,因為工業污染的成分比較復雜,里面不同程度地含有重金屬等有害物質,常常會引起一定的危害。
3.污水農用灌溉污染
由于城市工業化的快速發展,大量的工業污水成為農田灌溉的常用水。但是因為污水灌溉一般是屬于面源污染,一旦污染,收到污染的面積就會很大。含有許多重金屬離子的城市污水,進入河道,而進入土壤,從而引起水體污染,惡性循環,給人們帶來無法估計的傷害,對農業及其人們的日常生活帶來影響。
二、土壤重金屬污染的危害
1.對城市生態景觀植物危害
城市土壤受重金屬污染后會形成土壤結塊,同時重金屬在土壤—植物系統中遷移會直接影響植物的生理生化和生長發育,從而引發土壤生物和植被退化等一系列較為嚴重的城市環境問題,直接危及城市居民的健康和安全。例如,鎘是危害植物生長的有毒元素,如果土壤中鎘含量過高, 植物葉片的葉綠素結構會遭到破壞,同時根系對水分和養分的吸收會減少, 根系生長受到抑制,從而阻礙植物生長,甚至引起植物死亡。
2.對人體的危害
受污染的土壤暴露在城市環境中,形成粉塵直接或間接進入動物和人體中,對人類產生危害。此外,郊區蔬菜基地土壤受到污染,重金屬容易被植物利用而進入食物鏈,最終通過食物鏈影響人類的健康。如Pb 能傷害人體的神經系統, 特別對幼兒的智力發育有極其不良的影響;鎘的毒性很大,在人體內蓄積會引起泌尿系統功能變化,還會影響骨骼發育。
三、土壤中重金屬污染的防治
土壤的重金屬污染防治要想取得一定的成效,必須從預防和防治相結合的方式進行實施。也就是說要做到,預防為主,防治結合的方法。從某種意義上來說,治理重金屬的污染一方面可以通過物理化學的方法去除土壤中的重金屬污染物,另一方面可以改變重金屬在土壤中的存在形態。
1.工程治理方法
工程治理的治理方法主要是依據物理和化學的原理來治理土壤中重金屬污染的途徑。一般是運用客土、換土、去表土和深耕翻土等措施來達到這種目的??屯林饕窃诒晃廴镜耐寥乐屑尤霙]有被污染的新土;換土是將以污染的土壤移去,換上未污染的新土;翻土是將污染的表土翻至下層;去表土是將污染的表土移去等。沖洗絡合法是用清水沖洗被重金屬污染的土壤,使重金屬遷移至較深的根外層,減少作物根區重金屬的離子濃度。另外,為了避免出現土壤的再次污染,可以利用一定比例的化合物進行土壤沖淋,使其能與重金屬形成比較穩定的化合物,或者是利用帶有陰離子的溶液,常用的是碳酸鹽和磷酸鹽進行,這樣能收到比較好的效果,使重金屬能形成多需要的沉淀。而對于低滲透性的粘土和淤泥土,我們可以用電動修復方法來完成,這樣的重金屬可以用到汞等。
這種工程治理的方法可以說收到的效果比較明確,而且具有較強的穩定性,但是往往實行以來會比較復雜,容易引起土壤肥力的降低。
2.農業治理方法
在治理土壤重金屬污染的方法時,用到的農業治理方法一般是要改變一些耕作的管理來減輕重金屬的含量和危害。這樣就會對進入土壤中的有害物質有所降低。因為在污染土壤時,只要不進入食物鏈對人體的傷害就不會那么大。生活中我們可以利用控制土壤中的水分,來達到降低重金屬污染的目的;在選擇化肥時,選擇最能降低土壤重金屬污染的化肥,增加施加有機肥的利用,使其能夠固定土壤中多種重金屬以及降低土壤中重金屬污染;還可以選擇比較抗污染的植物并且不能在已經被污染的土壤上種植所需要的植物,以防止通過食物鏈的植物進入人體,對人體造成傷害。合理的利用農業生態系統工程措施,也可以保持土壤的肥力,改良和防治土壤重金屬污染,提高土壤質量,并能與自然生態循環和系統協調運作。比如可以在污染區公路的兩邊種樹、種花和種草,這樣不但可以使得環境變得清新,還可以凈化土壤,還可以進行農業的改良,就是在被污染的地區繁殖種子,然后在沒有污染的地方種植,收獲后把它們提取酒精,殘渣壓制纖維板,并提取糠醛,或將殘渣制作沼氣作能源。這種農業治理措施的比較切合實際,也比較容易實現,而且費用比較低,但是做起來的時間要求比較高,效果不會太顯著。
3.物理修復
(1)電動修復
通過電流使土壤中的重金屬離子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和無機離子以電透滲和電遷移的方式向電極運輸,再集中收集處理。該方法適用于低滲透的粘土和淤泥土,可以控制污染物的流動方向。在沙土上的實驗,土壤中Pb2+、Cr3+等重金屬離子的除去率也可達90%以上。電動修復不攪動土層,修復時間短,是一種經濟可行的原位修復技術。
(2)電熱修復
利用高頻電壓產生的電磁波對土壤進行加熱,使污染物從土壤顆粒內解吸出來,加快一些易揮發性重金屬從土壤中分離,從而達到修復的目的。該技術可以修復被Hg和Se等重金屬污染的土壤。
(3)土壤淋洗
利用淋洗液把土壤固相中的重金屬轉移到土壤液相中去,再把富含重金屬的廢水進一步回收處理。該技術要求尋找一種既能提取各種形態的重金屬,又不破壞土壤結構的淋洗液。目前用于淋洗土壤的淋洗液,包括有機或無機酸、堿、鹽和螯合劑。
4.化學修復
化學修復就是向土壤投入改良劑,將重金屬吸附、氧化還原、拮抗或沉淀,降低重金屬的生物有效性。常用改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進還原作用的有機物質,不同改良劑對重金屬的作用機理不同?;瘜W修復簡單易行,但它只改變了重金屬在土壤中的存在形態,金屬元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物。
結 語
重金屬污染土壤的治理是一個整體性的工程,需要多種治理技術。植物修復加上化學、微生物及農業生態措施,增加重金屬的生物有效性,促進植物的生長和吸收,能更好地提高土壤重金屬修復的效率。因此,生物修復綜合技術前景廣闊。
參考文獻
[1]崔德杰,張玉龍.土壤重金屬污染現狀與修復技術研究進展[N].土壤通報,2004,35(3)
重金屬污染防治措施范文4
[關鍵詞]農村耕地 重金屬污染 來源 治理
[中圖分類號] S341.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-1-161-1
0前言
科學技術的發展,帶動了經濟的發展,同時也促進了人們生活水平的提高。但是,粗放型的經濟發展方式也造成了嚴重的污染,尤其是重金屬對于農田土壤的污染,使得我國的耕地面積不斷縮減,影響到了農作物的生長,同時還可能對人體造成相應的危害。因此,要充分重視起來,加強對于農田重金屬污染的治理力度,切實保障農業生產的順利進行。
1重金屬污染概述
重金屬污染,指由重金屬或其化合物造成的環境污染,其產生的主要原因是人們的生產活動,如采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素造成的。重金屬污染的危害程度并不是固定的,而是取決于其在環境、物體中存在的化學形態和濃度。通常情況下,重金屬污染主要表現在水污染方面,氣體污染和固體廢棄物污染相對較少。
重金屬具有富集性,很難在環境中降解,因此,容易造成嚴重的環境污染,加上其具有不易移動溶解的特性,進入生物體后不能被排出,會造成慢性中毒。例如,日本爆發的骨痛病,就是由于重金屬元素鎘與人體內部的蛋白質和各種類型的酶發生強烈的相互作用,從而導致其失去活性,造成重金屬中毒,對骨骼產生了嚴重的影響,引發劇烈的疼痛。
2農村耕地中重金屬污染的來源
目前已經發現的,自然界存在的重金屬元素有45種,而對于農村耕地影響較為嚴重的重金屬,則主要集中在汞、鎘、鉛、鉻、砷物種元素,其并稱為“五毒”。每年因重金屬污染所造成的農業經濟損失不計其數,不僅阻礙了經濟的發展,更使得糧食產量大幅下降,影響社會的穩定。對于農村的耕地而言,重金屬污染的主要來源包括:
2.1污水
重金屬污染主要表現在水污染方面,因此污水是導致農田重金屬污染最主要的原因。由于粗放型經濟發展方式的影響,許多企業并沒有對排放的污水進行處理,而是直接排入河流或者土地之中,一方面,使得河流污染嚴重,農民在引水灌溉的過程中,將污水中的重金屬帶入農田,從而引發重金屬污染;另一方面,污水深入地下后,重金屬元素卻不會很快講解,在不斷的富集過程中,使得土壤中的重金屬含量不斷增加,對農作物的生長造成影響。
2.2大氣
大氣中的重金屬主要來自于工業生產排放的廢氣、汽車尾氣等,如果沒有對其進行相應的處理,重金屬就會以氣溶膠的形態,進入大氣之中,在自然沉降和降水的作用下,最終進入土壤,從而造成農田的重金屬污染。一般來說,大氣污染對于農田的影響程度取決與當地的經濟增長方式和工業化程度,以及人口的密度和經濟發展程度等。
2.3固體廢棄物
主要指來自含有重金屬的工業企業以及礦業企業廢棄物,也包括城市的生活垃圾。這些固體廢棄物含有的重金屬元素會在存放和處理的過程中,進入土壤,造成污染。例如,重金屬礦業企業在對礦渣進行處理時,通常都是采用統一處理或掩埋的方式。在堆放的過程中,會受到雨水沖刷等的影響,使得重金屬元素流入水體或土壤;而在掩埋后,礦渣中含有的重金屬元素也不會分解,而是逐漸向周圍的土壤擴散,不斷的富集,進而導致土體中重金屬含量超標,造成污染。
2.4化學農藥和肥料
一方面,部分化學農藥的質量不達標,含有超標的重金屬元素,在使用的過程中會隨之進入土壤,從而引發重金屬污染;另一方面,為了保證農作物的產量,往往會長期使用化學肥料,提供農作物生長需要的微量元素,但是肥料中的重金屬元素卻在不斷富集的過程中,出現污染現象。例如,如果某塊農田長期使用磷肥,則可能導致土壤中的鎘含量超標,從而引發重金屬污染。
3農村耕地中重金屬污染的治理對策
3.1對污染源進行控制
對于農村耕地中重金屬污染的治理,首先必須采取必要的措施,對污染進行控制,減少污染源,之后才能對其進行處理,以免污染的重復發生。對于重金屬污染源的控制,需要做到以下幾點:
①對廢水、廢氣、固體廢棄物的排放進行控制,確保處理后排放,將其產生的污染降到最低。針對含有重金屬元素的污染物,更要加強管理力度。
②對農藥肥料等的使用進行限制,對其成分進行改良和創新,盡可能減少農藥中重金屬元素的殘留。
③對農田土壤進行質量監測,及時發現潛在的風險,做到防患于未然。
3.2物理換土法
由于重金屬的治理成本大、耗時長,難度大,從經濟角度出發,對于污染較為嚴重的農田土壤而言,可以采用換土的方式進行處理,其優點在于徹底、穩定,雖然施工量較大,但是相對而言速度較快,而且操作簡單,不影響農作物的種植。
3.3化學調節法
主要是利用相應的化學藥劑等,對農田土壤的有機質、水分、pH值等進行調節,改變重金屬的水溶性和擴展性,從而降低污染的擴展速度以及其對于農作物的影響。
3.4生物修復法
指利用植物、動物、微生物等,對土壤中的重金屬進吸收和轉化等,從而消減重金屬污染對于農田的影響。例如,向日葵可以吸收重金屬,進而通過自身的作用將其排入空氣中,降低土壤重金屬的含量;部分藻類和蚯蚓等動物也可以對重金屬進行吸收。
4結語
總之,重金屬污染對于農村耕地的影響是十分巨大的,農業技術人員要加強對于重金屬污染來源的分析,通過預防和治理相結合的方式,解決土壤重金屬污染的問題。
參考文獻
[1]蔣利萍.國內土壤重金屬污染現狀及治理修復[J].內江師范學院學報,2010,25(z2):471-473.
重金屬污染防治措施范文5
關鍵詞:土壤污染;現狀;危害;治理措施
1土壤污染概念
土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層,其厚度一般在2m左右。土壤不但為植物生長提供機械支撐能力,并能為植物生長發育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素。近年來,由于人口急劇增長,工業迅猛發展,固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒,有害廢水不斷向土壤中滲透,汽車排放的廢氣,大氣中的有害氣體及飄塵不斷隨雨水降落在土壤中。
農業化學水平的提高,使大量化學肥料及農藥散落到環境中,導致土壤遭受非點源污染的機會越來越多,其程度也越來越嚴重,在水土流失和風蝕作用等的影響下,污染面積不斷擴大。因此,凡是妨礙土壤正常功能,降低農作物產量和質量,通過糧食、蔬菜、水果等間接影響人體健康的物質都叫做土壤污染物[1-2]。
當土壤中有害物質過多,超過土壤的自凈能力,引起土壤的組成、結構和功能發生變化,微生物活動受到抑制,有害物質或其分解產物在土壤中逐漸積累,通過“土壤植物人體”,或通過“土壤水人體”間接被人體吸收,達到危害人體健康的程度,就是土壤污染。
2我國土壤污染現狀與危害
2.1土壤污染的現狀
目前,我國土壤污染的總體形勢嚴峻,部分地區土壤污染嚴重,在重污染企業或工業密集區、工礦開采區及周邊地區、城市和城郊地區出現了土壤重污染區和高風險區。土壤污染類型多樣,呈現出新老污染物并存、無機有機復合污染的局面。土壤污染途徑多,原因復雜,控制難度大。土壤環境監督管理體系不健全,土壤污染防治投入不足,全社會防治意識不強。由土壤污染引發的農產品質量安全問題和逐年增多,成為影響群眾身體健康和社會穩定的重要因素[3]。
2.2土壤污染的危害
2.2.1土壤污染導致嚴重的直接經濟損失。初步統計,全國受污染的耕地約有1000萬hm2,有機污染物污染農田達3600萬hm2,主要農產品的農藥殘留超標率高達16%~20%;污水灌溉污染耕地216.7萬hm2,固體廢棄物堆存占地和毀田13.3萬hm2。每年因土壤污染減產糧食超過1000萬t,造成各種經濟損失約200億元。
2.2.2土壤污染導致生物產品品質不斷下降。因農田施用化肥,大多數城市近郊土壤都受到不同程度的污染,許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、砷、鉻、鉛等重金屬含量超標或接近臨界值。每年轉化成為污染物而進入環境的氮素達1000萬t,農產品中的硝酸鹽和亞硝酸鹽污染嚴重。農膜污染土壤面積超過780萬hm2,殘存的農膜對土壤毛細管水起阻流作用,惡化土壤物理性狀,影響土壤通氣透水,影響農作物產量和農產品品質。
2.2.3土壤污染危害人體健康。土壤污染會使污染物在植物體內積累,并通過食物鏈富集到人體和動物體中,危害人體健康,引發癌癥和其他疾病。
2.2.4土壤污染導致其他環境問題。土壤受到污染后,含重金屬濃度較高的污染土容易在風力和水力作用下分別進入到大氣和水體中,導致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態系統退化等其他次生生態環境問題。
3造成土壤污染的原因
3.1過量施用化肥
我國每年化肥施用量超過4100萬t。雖然施用化肥是農業增產的重要措施,但長期大量使用氮、磷等化學肥料,會破壞土壤結構,造成土壤板結、耕地土壤退化、耕層變淺、耕性變差、保水肥能力下降、生物學性質惡化,增加了農業生產成本,影響了農作物的產量和質量;未被植物吸收利用和根層土壤吸附固定的養分,都在根層以下積累或轉入地下。殘留在土壤中的氮、磷化合物,在發生地面徑流或土壤風蝕時,會向其他地方轉移,擴大了土壤污染范圍。過量使用化肥還使飼料作物含有過多的硝酸鹽,妨礙牲畜體內氧氣的輸送,使其患病,嚴重導致死亡[4]。
3.2農藥是土壤的主要有機污染物
全國每年使用的農藥量達50萬~60萬t,使用農藥的土地面積在2.8億hm2以上,農田平均施用農藥13.9kg/hm2。直接進入土壤的農藥,大部分可被土壤吸附,殘留于土壤中的農藥,由于生物和非生物的作用,形成具有不同穩定性的中間產物或最終產物無機物。噴施于作物體上的農藥,除部分被植物吸收或逸入大氣外,約有1/2左右散落于農田,又與直接施用于田間的農藥構成農田土壤中農藥的基本來源。農作物從土壤中吸收農藥,在植物根、莖、葉、果實和種子中積累,通過食物、飼料危害人體和牲畜的健康。
3.3重金屬元素引起的土壤污染
全國320個嚴重污染區約有548萬hm2土壤,大田類農產品污染超標面積占污染區農田面積的20%,其中重金屬污染占80%,糧食中重金屬鎘、砷、鉻、鉛、汞等的超標率占10%。被公認為城市環境質量優良的公園存在著嚴重的土壤重金屬污染。汽油中添加的防爆劑四乙基鉛隨廢氣排出污染土壤,使行車頻率高的公路兩側常形成明顯的鉛污染帶。砷被大量用作殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑,硫化礦產的開采、選礦、冶煉也會引起砷對土壤的污染。汞主要來自廠礦排放的含汞廢水。土壤組成與汞化合物之間有很強的相互作用,積累在土壤中的汞有金屬汞、無機汞鹽、有機絡合態或離子吸附態汞,所以,汞能在土壤中長期存在。鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車尾氣沉降,磷肥中有時也含有鎘[5]。
3.4污水灌溉對土壤的污染
我國污水灌溉農田面積超過330萬hm2。生活污水和工業廢水中,含有氮、磷、鉀等許多植物所需要的養分,所以合理地使用污水灌溉農田,有增產效果。未經處理或未達到排放標準的工業污水中含有重金屬、酚、氰化物等許多有毒有害的物質,會將污水中有毒有害的物質帶至農田,在灌溉渠系兩側形成污染帶。
3.5大氣污染對土壤的污染
大氣中的二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等有害物質,在大氣中發生反應形成酸雨,通過沉降和降水而降落到地面,引起土壤酸化。冶金工業排放的金屬氧化物粉塵,則在重力作用下以降塵形式進入土壤,形成以排污工廠為中心、半徑為2~3km范圍的點狀污染。
3.6固體廢物對土壤的污染
污泥作為肥料施用,常使土壤受到重金屬、無機鹽、有機物和病原體的污染。工業固體廢物和城市垃圾向土壤直接傾倒,由于日曬、雨淋、水洗,使重金屬極易移動,以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤擴散。
3.7牲畜排泄物和生物殘體對土壤的污染
禽畜飼養場的廄肥和屠宰場的廢物,其性質近似人糞尿。利用這些廢物作肥料,如果不進行物理和生化處理,則其中的寄生蟲、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染,并通過水和農作物危害人群健康。
3.8放射性物質對土壤的污染
土壤輻射污染的來源有鈾礦和釷礦開采、鈾礦濃縮、核廢料處理、核武器爆炸、核實驗、燃煤發電廠、磷酸鹽礦開采加工等。大氣層核試驗的散落物可造成土壤的放射性污染,放射性散落物中,90Sr、137Cs的半衰期較長,易被土壤吸附,滯留時間也較長。
4我國土壤污染的治理措施
4.1施用化學改良劑,采取生物改良措施,增加土壤環境容量,增強土壤凈化能力
向土壤中施用石灰、堿性磷酸鹽、氧化鐵、碳酸鹽和硫化物等化學改良劑,加速有機物的分解,使重金屬固定在土壤中,降低重金屬在土壤及土壤植物體的遷移能力,使其轉化成為難溶的化合物,減少農作物的吸收,以減輕土壤中重金屬的毒害。針對有機物污染,用植物、細菌、真菌聯合加速有機物降解。針對無機物污染,利用植物修復可以把一部分重金屬從土壤中帶走。
增加土壤有機質含量、砂摻粘改良性土壤,增加和改善土壤膠體的種類和數量,增加土壤對有害物質的吸附能力和吸附量,從而減少污染物在土壤中的活性。發現、分離和培養新的微生物品種,以增強生物降解作用。
4.2強化污染土壤環境管理與綜合防治,大力發展清潔生產
控制和消除土壤污染源,組織有關部門和科研單位,篩選污染土壤修復實用技術,加強污染土壤修復技術集成,選擇有代表性的污灌區農田和污染場地,開展污染土壤治理與修復。重點支持一批國家級重點治理與修復示范工程,為在更大范圍內修復土壤污染提供示范、積累經驗。合理利用污染土地,嚴重污染的土壤可改種非食用經濟作物或經濟林木以減少食品污染??茖W地進行污水灌溉,加強土壤污灌區的監測和管理,了解水中污染物的成分、含量及其動態,避免帶有不易降解的高殘留污染物隨機進入土壤。
增施有機肥,提高土壤有機質含量,增強土壤膠體對重金屬和農藥的吸附能力。強化對農藥、化肥、除草劑等農用化學品管理。增施有機肥同時采取防治措施,不僅可以減少對土壤的污染,還能經濟有效地消滅病、蟲、草害,發揮農藥的積極效能。在生產中合理施用農藥、化肥,控制化學農藥的用量、使用范圍、噴施次數和噴施時間,提高噴灑技術,改進農藥劑型,嚴格限制劇毒、高殘留農藥的使用,大力發展高效、低毒、低殘留農藥。大力發展生物防治措施。
大力推廣閉路循環、無毒工藝,以減少或消除污染物的排放。對工業“三廢”進行回收凈化處理,化害為利,嚴格控制污染物的排放量和濃度。大力推廣和發展清潔生產。
針對土壤污染物的種類,種植有較強吸收能力的植物,降低有毒物質的含量,或通過生物降解凈化土壤,通過改變耕作制度、換土、深翻等手段,施加抑制劑改變污染物質在土壤中的遷移轉化方向,減少農作物的吸收,提高土壤pH值,促使鎘、汞、銅、鋅等形成氫氧化物沉淀。
根據土壤的特性、氣候狀況和農作物生長發育特點,既要防治病蟲害對農作物的威脅,又要把化肥、農藥對環境和人體健康的危害限制在最低程度。利用物理、物理化學原理治理污染土壤。大力開展植樹造林,提高森林覆蓋率,維護森林生態系統平衡。
4.3調控土壤氧化還原條件
調節土壤氧化還原電位,使某些重金屬污染物轉化為難溶態沉淀物,控制其遷移和轉化,降低污染物的危害程度。調節土壤氧化還原電位主要是通過調節土壤水分管理和耕作措施實現。
4.4改變耕作制度,實行翻土和換土
改變耕作制度會引起土壤環境條件的變化,消除某些污染物的危害。對于污染嚴重的土壤,采取鏟除表土和換客土的方法;對于輕度污染的土壤,采取深翻土或換無污染客土的方法。
4.5采用農業生態工程措施
在污染土壤上繁殖非食用的種子、種經濟作物,從而減少污染物進入食物鏈的途徑;或利用某些特定的動植物和微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質,從而達到凈化土壤的目的。
4.6工程治理
利用物理(機械)、物理化學原理治理污染土壤,是一種最為徹底、穩定、治本的措施,但投資大,適于小面積的重度污染區,主要有隔離法、清洗法、熱處理、電化法等。近年來,把其他工業領域,特別是污水、大氣污染治理技術引入土壤治理,為土壤污染治理研究開辟了新途徑。
5參考文獻
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重金屬污染防治措施范文6
摘 要:畜禽糞便在中國農業生產中一直得到廣泛應用,但現代集約化養殖導致畜禽糞便產量大幅增加,成為土壤最主要的污染源之一。本文綜述了畜禽糞便中重金屬的主要來源以及對土壤重金屬的污染狀況。總結了近20a施用畜禽糞肥農業生產用地重金屬的累積規律,為畜禽糞肥合理使用提供科學依據方法。
關鍵詞:畜禽糞便; 重金屬; 土壤
中圖分類號:X53 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20170230214
畜禽糞便作為傳統有機肥料,可獲取途徑廣、施用方便,在農業生產中被大力推廣使用,成為新一代農作物生產的重要有機肥料來源。畜禽有機肥可改善土壤結構,增加土壤養分,提高土壤肥力[1]。因此,現代有機農業、綠色食品生產都非常重視畜禽糞便等有機肥的施用[2]。
在規?;笄蒺B殖過程中,重金屬微量元素添加劑被大量使用以防止動物疾病,促進畜禽生長[14]。據統計,我國畜禽飼料添加劑每年的重金屬添加量為10~15萬t,能被畜禽吸收的重金屬不足5萬t,未能完全吸收的重金屬只有通過糞便的形式直接排出體外[17]。因此,調查分析畜禽糞便重金屬來源,深入研究畜禽糞便對土壤重金屬污染具有重要意義。
1 畜禽糞便中重金屬的來源及污染狀況
1.1 飼料重金屬的來源
1.1.1 生產活動造成的農作物污染
農田施肥、農藥施用以及污水灌溉等如果管理不當,均可造成重金屬直接污染農作物,或通過土壤積累,隨之被作物吸收[16]。對于廣泛存在于農村的農業生產活動污染,制定對于養殖場自制畜禽營養飼料重金屬含量標準如表1所示。
1.1.2 工業區造成的原料污染
礦區是我國飼料原料重要產地,飼料原料污染是畜禽養殖重金屬污染的源頭。由于采礦及冶煉污染防治措施不當,會向環境中排出含有重金屬的氣體、液體以及固體污染物。例如Zn、Cd是2種常伴成礦元素,在Zn礦開采中,產生的廢棄物里會含有大量Cd元素。Zn礦含Cd約0.1%~0.5%,高時可達2.0%~5.0%。Cd在土壤中的環境容量比Pb、Cu、As等要小得多,只要土壤中Cd含量增加,就會使農作物中Cd含量富集指數增大。
1.1.3 加工造成的飼料污染
飼料以及飼料添加劑是畜禽糞便中各類重金屬最主要來源[15]。減少飼料中重金屬含量,就能有效控制畜禽糞便造成的環境重金屬污染。配合飼料生產時,為了改善飼料適口性、防霉、提高飼料質量等,往往添加一些酸性物質[16]。酸性物質會使機器表面鍍鋅、鍍鎘溶出,造成飼料重金屬Zn、Cd污染,含量過多會導致動物急性中毒。
研究人員研究結果表明,中國大部分省份商品豬飼料重金屬含量已經超出了國家標準。造成這種現狀的原因,可能是在畜禽養殖中沒有依據科學指導,憑飼養經驗添加飼料添加劑??梢詮母黝愌芯恐锌闯觯斍拔覈笄蒺B殖業的重金屬元素添加應用較為普遍,存在管理不規范的問題。
1.2 畜禽糞肥中重金屬污染狀況
目前我國尚未制定畜禽糞便中重金屬的限量標準,如表2所示,大部分研究對畜禽糞便中重金屬含量評價參照有機肥料行業標準(NY 525-2012)、有機-無機復混肥料國家標準(GB 18877-2009)、農用污泥中污染物控制標準(GB 4284-1984)和德國腐熟堆肥中部分重金屬含量標準[11]。
據單英杰等[2]研究發現,規模化養殖場產生的豬糞、雞糞、牛糞和鴨糞Cd平均含量在0.02~4.87mg/kg之間,均高于相應農戶家庭,其中牛糞中Cd含量明顯低于其他畜禽糞便。據譚曉冬和董文光[18]研究,北京市有機肥商品存在Cd超標問題。梁金鳳等[5]調查表明,北京市商品有機肥和傳統有機肥中重金屬元素Cd、As、Pb和Hg超標問題較為嚴重。周焱、董占榮等[6-7]研究發現,杭州市畜禽有機肥料存在Cd超標問題。據劉榮樂等[12]我國雞糞中 Zn、Cu、Cr、Cd、Ni的超標率為21.3%~66.0%,豬糞超標率為10.3%~69.0%,牛糞超標率為2.4%~38.1%等。
2 畜禽糞便重金屬對土壤的污染
2.1 畜禽糞便重金屬進入土壤的途徑
畜禽糞便從古至今就是中國農業上重要的肥料資源,被廣為使用。畜禽糞便利用方式的差異會導致重金屬直接或間接進入土壤。例如畜禽糞便中Cd直接進入土壤的利用方式:堆漚肥處理作為農家肥料、直接排放到田間地頭、作為沼氣池填料處理[13],這些方法將畜禽糞便做簡單粗處理直接投入農業生產,但畜禽糞便有機污染依舊存在,以及畜禽糞便重金屬直接進入土壤二次污染;投放魚池作為魚飼料、曬干作為家用燃料、微生物發酵生產有機肥料,此類處理會減少畜禽糞便對土壤的直接污染,但其加工產物沒能去除重金屬污染,再次投入田間會產生間接污染。
2.2 畜禽糞便對土壤重金屬形態及有效性的影響
與重金屬無機鹽不同,畜禽糞便中的重金屬存在于有機物中,隨有機物在土壤中的逐步分解,其中的重金屬在土壤中的行為、與有機物結合的形態及生物有效性與重金屬無機鹽有明顯區別[8]。據董同喜等[9]研究發現,在水稻土上未培養的雞糞和豬糞中Cd的生物有效性低于等量Cd無機鹽,而培養6個月的雞糞和豬糞中Cd的生物有效性高于等量Cd無機鹽,施用后4~6 個月時雞糞中Cd的生物有效性最高,施用后6個月時豬糞中Cd的生物有效性最高。水稻土施入畜禽糞便有機肥后30~60d內,畜禽糞便有機肥處理土壤溶液中重金屬含量顯著低于等量重金屬無機鹽處理處理溶液,重金屬無機鹽處理土壤溶液中Cu、Zn、Cd、Pb的含量分別是雞糞處理的2.4 倍、3.1倍、3.9倍和327.3倍,分別是豬糞處理的2.0倍、2.2倍、15.6 倍和4.0 倍。60d后畜禽糞便有機肥處理和對應等量重金屬無機鹽處理土壤溶液中Cu、Zn、Cd、Pb的含量變的無差異。
2.3 畜禽糞便引起的土壤重金屬污染狀況
研究表明,畜禽糞肥的施用是我國農田土壤中重金屬重要來源之一(Luo et al.,2009)。目前有C肥被大規模施用,未經處理、處理但不徹底的重度污染畜禽糞便仍將導致土壤二次污染,有機物污染、重金屬污染都直接影響土壤健康狀況。據同延安等[3]研究結果得知,有機肥及其根茬腐解,降低土壤pH值,促進土壤全Zn、Fe、Mn的分解與礦化,使其轉化為有效成分。
長期施用有機肥促使土壤中Zn、Fe、Cu元素有效態含量以及總量呈明顯上升趨勢,對微量元素平衡有顯著影響。韓曉日等[4]在棕壤上進行的長期定位試驗表明,連續施用有機肥既能補充 Zn 又能提高土壤pH、增加有機質含量;隨著土壤pH和有機質值增加土壤有效 Mn 明顯減少;不同施肥處理土壤pH和有機質含量的變化對土壤有效Cu沒有明顯作用;土壤pH對有效鐵的影響與對有效錳影響相似,但土壤有效鐵含量與有機質含量呈正相關。葉必雄等[10]的研究表明雞糞農用區土壤單項污染指數中Cd的污染情況較重,均值達到了警戒級,其中很多樣品點達到中污染。
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