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中圖分類號：X131 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374(2011)28-0125-03
伴隨著城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市重金屬污染問題已經(jīng)引起了社會各界的廣泛關(guān)注。重金屬污染的主要來源是工業(yè)污染，此外還有交通污染和生活污染等，簡而言之，主要是工業(yè)“三廢”的任意排放，汽車尾氣的排放和日常生活垃圾中重金屬的污染。重金屬污染的主要影響是對大氣、土壤和水體等帶來了很嚴重的污染，危害了人的健康。針對這種污染現(xiàn)狀，應(yīng)該減少或切斷重金屬污染源，控制土壤和水體的重金屬污染，減輕對于人體健康的危害。
一、城市重金屬污染的現(xiàn)狀及具體問題
(一)地面揚塵中重金屬超標(biāo)，空氣質(zhì)量變差
由于汽車尾氣的排放，很多重金屬顆粒進入空氣中，如鉛、汞等。此外城市土壤也受到了嚴重的重金屬污染，導(dǎo)致了地面揚塵直接被人們呼吸進體內(nèi)。針對顆粒物來源的有關(guān)分析表明，在重慶，城區(qū)道路的地面揚塵對大氣TSP的貢獻比為5％～13％，長春空氣顆粒物的來源中土壤占到36.7％。北方地區(qū)的春季容易刮大風(fēng)，每年沙塵暴天氣常常發(fā)生。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)沙塵暴發(fā)生時，來自土壤的元素和離子的濃度會迅速增加，主要污染的重金屬元素Pb，zn，cd，cu在沙塵暴發(fā)生期問的濃度會比平時高3～12倍，而且TSP和PMl0的質(zhì)量濃度相當(dāng)高，顯而易見，通過這樣的數(shù)據(jù)分析，我們能夠認知到地面揚塵中的重金屬超標(biāo)，導(dǎo)致空氣質(zhì)量變差，進而通過人們的呼吸進入人體，給健康帶來了很大的隱患和威脅。
(二)土壤重金屬含量過高，城市郊區(qū)的蔬菜不合格
郊區(qū)土壤重金屬含量過高的主要源頭就是城區(qū)，城區(qū)龐大的交通量帶來的尾氣污染和大量的工廠的“三廢”排放一定程度上也影響了郊區(qū)土壤重金屬含量。郊區(qū)是城市蔬菜食品的最主要的供給點，由于郊區(qū)土壤受到了污染，蔬菜食品中的重金屬含量也會上升。一些蔬菜中某些重金屬含量甚至已經(jīng)超出了上百倍，而這也是癌癥患者越累越多的原因之一。2003年烏魯木齊市蔬菜重金屬含量的調(diào)研表格，如下：
根據(jù)上表的分析得知，污染嚴重程度已經(jīng)嚴重超出了國家的安全標(biāo)準，對人們的生活健康帶來了很大的隱患。
(三)水體的重金屬污染，對于城市水體環(huán)境造成很大的威脅
城市水體是居民生活和生產(chǎn)的基礎(chǔ)，對于城市自身環(huán)境的調(diào)節(jié)也具有重要的作用。然而大量的工業(yè)用水、生活污水排入了城市水體，導(dǎo)致了城市水體的重金屬積累越來越多。一些專家針對長江沿岸的近水域中沉降物的污染元素含量進行研究，發(fā)現(xiàn)近岸水域沉降物中某些重金屬污染物的含量水平相對較高，超國家二級標(biāo)準的0.7～68.3倍，此外沉降物中的沉淀物污染輕于懸浮物。其污染順序為：zn、Pb、cd、cu、Ni、As、co、V、Ti、cr、Fe、Mn，其中zn的污染最嚴重。此外一些專家針對廣州城市水體和上海濱岸的水體沉積物中的重金屬進行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)上海濱岸潮灘表層沉積物中cu、Pb、zn和cr的平均含量均遠高于當(dāng)?shù)睾袜徑K州河中沉積物的各種重金屬元素的背景值，它們分別是背景值的5、2、4和3倍，這些元素中zn的污染毫無疑問是最為嚴重，同時廣州城市水體中重金屬含量也是zn的最高，然后依次為cu、cr和Pb。顯而易見，我國的大中型城市的水體重金屬含量均超標(biāo)，污染現(xiàn)象嚴重，對城市水體環(huán)境造成很大的威脅。
二、城市重金屬污染治理的對策及具體應(yīng)用
(一)嚴格控制工業(yè)“三廢”排放，減少和切斷重金屬污染源
工業(yè)“三廢”即廢水、廢氣、廢渣，它們含有大量的重金屬元素，當(dāng)排入道環(huán)境后，會在人、植物和動物的體內(nèi)富集，從而對環(huán)境和人的健康造成一定程度的危害。針對廢水、廢氣和廢渣中重金屬的排放問題，工廠必須采取一定的處理方案。首先，針對于工業(yè)廢水中重金屬的處理，通常會采用中和沉淀法、硫化物沉淀法和鐵氧體法三種化學(xué)沉淀的方法。工廠應(yīng)該積極引進這些科學(xué)的方法進行廢水的綜合治理，避免這些廢水進入城市水體中，對于城市的水體環(huán)境造成污染。其次，工業(yè)生產(chǎn)中排放的含Pb、As等重金屬的廢氣，工廠可以采用橢圓式噴淋吸收塔和雙塔式噴淋吸收設(shè)備，用氧化劑及堿液吸收的治理方法，在排放出去之前做一些凈化處理，分理出重金屬元素，避免排入空氣中，形成顆粒狀污染物，對城市居民的健康造成威脅。最后，對于在工業(yè)生產(chǎn)中含重金屬的廢渣的處理，應(yīng)該采用堿石灰、粉煤灰、活性炭和有機質(zhì)對重金屬元素廢渣來進行一定的吸附，以防止工業(yè)廢渣中的重金屬元素會在土壤里擴散和遷移，給城市的土壤造成嚴重污染，特別是郊區(qū)的一些工廠，應(yīng)該對于工業(yè)廢渣的處理有嚴格的流程。眾所周知，城市的蔬菜食品主要是郊區(qū)供給的，控制好重金屬對郊區(qū)農(nóng)田的污染意義重大。如果土壤中重金屬元素的含量超標(biāo)，會在蔬菜食品中富集，進而進入人體，帶來健康威脅。我國很多的工業(yè)區(qū)的環(huán)境監(jiān)制工作存在很多的缺陷，對于工廠廢水、廢氣、廢渣的監(jiān)管力度不夠，導(dǎo)致了很多工廠隨意排放，使城市的重金屬污染程度越來越嚴重。對于一些工廠的“三廢”處理設(shè)備落后和缺失的，有關(guān)部門應(yīng)該強制工廠進行安裝和完善。只有嚴格控制工業(yè)“三廢”的排放，減少和切斷重金屬污染源，才能維持城市環(huán)境的良性發(fā)展，減少人們的健康威脅。
(二)減少汽車尾氣的排放，鼓勵清潔能源的應(yīng)用
伴隨著城市的不斷發(fā)展，汽車也逐年遞增，同時汽車尾氣的排放量也猛增。汽車尾氣主要的重金屬元素就是Pb，過去，車用汽油是以四乙基鉛作為防爆劑的，即含鉛汽油，在汽車行駛過程中，排放的尾氣中會含有較高濃度的鉛，給人們的健康帶來了嚴重的危害。從1999年7月1日開始，國家明確規(guī)定要在全國范圍內(nèi)禁止使用含鉛汽油，由含鉛量為0.013g/L以下的無鉛汽油來代替。但是隨著汽車越來越多，汽車尾氣的排放量也大大增加，重金屬元素對于空氣的污染依然嚴重。
針對汽車尾氣中重金屬元素對于空氣的污染，應(yīng)該采取一定的治理途徑：第一，就是最有效和最終的途徑，即改變汽車的動力。比如說，開發(fā)代用的燃料汽車以及電動汽車等。這種途徑能夠在一定程度上使汽車只產(chǎn)生很少氣體或者不產(chǎn)生。第二，改善現(xiàn)有的燃油質(zhì)量和汽車動力裝置。采用改善燃燒室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)計更加高效的發(fā)動機、提高燃油的質(zhì)量、開發(fā)新能源等都能使汽車的尾氣污染程度降低。第三，也就是現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的汽車尾氣的凈化技術(shù)。通過采用先進的機外凈化技術(shù)來對 汽車在行駛中產(chǎn)生的廢氣進行凈化來減少一定的污染，此外，在汽車的排氣系統(tǒng)中來安裝凈化裝置，采用物理的和化學(xué)的方法減少尾氣的重金屬污染物，主要分為催化器、熱反應(yīng)器和過濾收集器等。實驗表明，甲醛樹丁醚也具有很好的抗爆性，作為汽油的摻合劑，不僅不含鉛元素，還能降低其他碳氫物的排放。在發(fā)達城市和地域，倡導(dǎo)和鼓勵人們乘坐公共交通出行，從汽車數(shù)量上面來減少尾氣的排放量，防止其中的重金屬元素在空氣中形成顆粒物，污染空氣，并沉降在地面，污染土壤。
(三)生活垃圾應(yīng)該分類處理，避免重金屬對土壤和水體污染
人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的各種垃圾，也不同程度的含有重金屬成分。比如說武漢市幾種垃圾成分中重金屬的含量，如下表：
指示生物又叫生物指示物(BiologicalIndicator，Bioindicator)，是指在一定地區(qū)范圍內(nèi)，能通過特性、數(shù)量、種類或群落等變化，指示環(huán)境或某一環(huán)境因子特征的生物［1］。使用生物體來對環(huán)境狀況進行監(jiān)測的歷史由來已久。早在古希臘時期，亞里士多德就把淡水魚放到鹽水中，觀察其行為。在工業(yè)革命時期，金絲雀被放到地下煤礦中，工人通過觀察金絲雀的特殊反應(yīng)，及時離開煤礦避險;20世紀初期，歐美生物學(xué)家為了應(yīng)對河流湖泊污染，開始研究利用水生生物監(jiān)測水環(huán)境污染。中國開展指示生物監(jiān)測河流污染研究是從20世紀80年代開始的，到目前還沒有完善的監(jiān)測指標(biāo)體系，尚需進一步發(fā)展研究。使用指示生物監(jiān)測方法，監(jiān)測水體重金屬污染狀況，有著傳統(tǒng)理化監(jiān)測不可比擬的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在［2］:(1)反映生物學(xué)效應(yīng)。常規(guī)分析技術(shù)只說明污染程度偏離正常值，常常忽視生物個體以及種群對外源性污染物的效應(yīng);(2)靈敏性。重金屬在一般水體中，濃度很低，Cu、As、Cd、Hg在水體中的濃度通常在1×10－2～10μg/L之間，甚至在檢測限以下。生物監(jiān)測利用生物對重金屬的靈敏性、富集、放大作用，準確快速監(jiān)測出水體中重金屬的污染狀況;(3)長期性。指示生物可以持續(xù)監(jiān)測水體，可以反映出劑量小，長期作用的慢性毒性效應(yīng);(4)綜合性。重金屬在生物體內(nèi)可以表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)或拮抗效應(yīng)等復(fù)合污染效應(yīng)，指示生物可以反映出重金屬對其的綜合效應(yīng);(5)范圍廣。(6)成本低。
2指示生物的分類
生物監(jiān)測是使用活著的生物獲得定量的環(huán)境變化信息，而這些環(huán)境變化往往來自于人為活動。指示生物是生物監(jiān)測的重要組成部分，根據(jù)物種不同，指示生物可以分為動物、植物、微生物。根據(jù)不同的環(huán)境介質(zhì)，指示生物又可分為土壤、大氣、水體生物。根據(jù)生態(tài)學(xué)層次不同，可以分為個體以及系統(tǒng)水平上的指示生物;種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)水平上的指示生物［3］。由于重金屬在不同的生態(tài)學(xué)層次中有不同的表達特征，掌握這些特征，對準確監(jiān)測重金屬污染有重要作用。
2．1個體、系統(tǒng)水平上的指示生物研究
2．1．1水生植物監(jiān)測重金屬研究水生植物是指能正常生長在水中的植物。按照水生植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活習(xí)性，水生植物可以分為三類:水生維管植物、水生蘚類、高等藻類。底棲植物長期暴露在水環(huán)境中，能直接吸收水體和沉積物中的污染物，而積累的重金屬元素在其體內(nèi)不表現(xiàn)出生物響應(yīng)［4］。然而，環(huán)境重金屬的壓力會導(dǎo)致部分水生植物出現(xiàn)生理變化和生理功能減弱［5］，對指示生物的監(jiān)測，就是監(jiān)測其生理變化和生理功能改變，以反映水體重金屬的污染狀況。水生維管植物通過發(fā)達的根系和葉子吸收水體中重金屬，結(jié)合其定棲的習(xí)性，使其適用于監(jiān)測水環(huán)境狀況的變化［6］。Fawzy等［7］研究6種水生維管植物富集重金屬能力，發(fā)現(xiàn)維管植物提供一種具有成本效益的方式來監(jiān)測水體重金屬污染。Magdalena等研究波蘭南部沿海地區(qū)多種水生植物對汞的累積性時，發(fā)現(xiàn)開花維管植物體內(nèi)汞濃度隨著河流中汞濃度上升而增加。苔蘚植物自1971年Goodman等人發(fā)明蘚袋法監(jiān)測重金屬開始，蘚袋法在世界范圍得到了廣泛應(yīng)用。有研究表明，蘚袋法對于河流重金屬的慢性污染有良好的監(jiān)測效果。藻類植物種類繁多，主要有硅藻、綠藻、藍藻等。藻類吸收重金屬后，將影響藻類蛋白質(zhì)合成以及酶活性，引起藻類生長代謝與生理功能紊亂、抑制光合作用、減少細胞色素、導(dǎo)致細胞畸變、組織壞死、甚至使機體死亡。同種重金屬由于價態(tài)、化合態(tài)和結(jié)合態(tài)的不同，藻類吸收后引起的毒性也不同，藻類監(jiān)測重金屬就是利用這種特異性。LalitK等利用硅藻監(jiān)測恒河重金屬Cu和Zn，發(fā)現(xiàn)細胞膜發(fā)生畸變，表明硅藻細胞膜形態(tài)異?？梢杂脕肀O(jiān)測水體重金屬污染。Chakraborty使用海底藻類監(jiān)測海洋重金屬污染，發(fā)現(xiàn)綠藻和褐藻能高度富集重金屬，可以作為潛在生物指示物用于指示重金屬污染。
2．1．2水生動物監(jiān)測重金屬研究水生動物是生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，最常見的是魚類，此外還有腔腸動物，如?？?、海蜇、珊瑚蟲;軟體動物，如烏賊、章魚;甲殼動物，如蝦、蟹;其他動物，如海豚、鯨(哺乳動物)、龜(爬行動物)等其他生物。水生動物往往能夠積累某些重金屬，對重金屬毒性作出相應(yīng)的行為反應(yīng)或表現(xiàn)出某種遺傳特征，因此，這一類水生動物能成為監(jiān)測重金屬污染的生物指示物。在突發(fā)性重金屬污染脅迫下，水生動物常常能作出生物學(xué)行為反應(yīng)。水生動物行為反應(yīng)能直觀、快速地反映水質(zhì)變化，常見的指標(biāo)有呼吸、生長、心率、求偶行為和游動行為等。Gendusa發(fā)現(xiàn)黑鱒暴露在Cr6+環(huán)境中時，快速的胸鰭運動能作為外部生物標(biāo)識監(jiān)測Cr。Svecevicius等研究虹鱒魚在Cr6+脅迫下的行為變化，發(fā)現(xiàn)虹鱒魚的游動行為隨著Cr6+濃度增加而增加。黃東龍對斑馬魚行為反應(yīng)進行研究發(fā)現(xiàn)在Zn2+和Cr6+的突發(fā)性脅迫下，其行為反應(yīng)快速而且敏感，表明斑馬魚的行為變化能對突發(fā)性重金屬污染進行監(jiān)測，提供早期預(yù)警。
2．2種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)水平上指示生物研究重金屬對生物的有害性研究往往側(cè)重個體或細胞水平，然而不同水平上的生物有害效應(yīng)具有非線性的層次性，即高一級的生物水平上的效應(yīng)可能具有不能從次一級水平上得到的預(yù)測的新特征。如生物標(biāo)志物的研究集中在細胞水平上，通常不能直接擴展到個體甚至種群水平上，因為細胞水平的毒性效應(yīng)可能被組織的補償機制所掩蓋。同樣，個體的重金屬濃度、行為特征等參數(shù)并不能直接推移到種群水平上，要監(jiān)測水體重金屬的生物效應(yīng)，更需要關(guān)注種群、群落甚至生態(tài)系統(tǒng)上的生物監(jiān)測研究。生物在重金屬脅迫作用下，群落內(nèi)不同生物具有不同的響應(yīng)，尤其是長時間低劑量暴露的情況下，群落種數(shù)發(fā)生變化，同時群落結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，敏感種減少，耐受性種成為優(yōu)勢種。常用的利用微生物群落監(jiān)測水體重金屬的方法是國標(biāo)PFU法(GB/T12990－91)。PFU(polyure-thanefoamunit，聚氨酯泡沫塑料塊)法就是將PFU浸沒在水中，利用PFU的小孔徑(約150μm)，采集微型生物群落，并評價水質(zhì)。研究表明，高濃度重金屬影響底棲生物和浮游生物的多樣性。
3對指示生物進行環(huán)境風(fēng)險評價的應(yīng)用研究
通過指示生物監(jiān)測獲得的環(huán)境狀況，往往是生物體內(nèi)重金屬濃度的數(shù)值，還需要使用適合的評價方法反映當(dāng)前環(huán)境的污染程度，以及后期可能帶來的環(huán)境風(fēng)險，提出合理的控制對策。當(dāng)前水體重金屬評價往往局限于對當(dāng)前濃度的評價達標(biāo)與否，忽視了長期低劑量暴露下造成的生態(tài)風(fēng)險和對人體的健康風(fēng)險。對指示生物的風(fēng)險評價有利于量化這一不確定性的風(fēng)險。風(fēng)險評價可分為生態(tài)風(fēng)險評價與健康風(fēng)險評價。生態(tài)風(fēng)險評價是一個預(yù)測環(huán)境污染物對生態(tài)系統(tǒng)或其中某些部分產(chǎn)生有害影響可能性的過程。環(huán)境健康風(fēng)險評價是以風(fēng)險度作為評價指標(biāo)，把人體健康和環(huán)境污染相聯(lián)系，通過定量描述在污染環(huán)境中人暴露所受危害的風(fēng)險。
3．1指示生物在生態(tài)風(fēng)險評價中的應(yīng)用目前，這些水生生物重金屬評價方法均能反映區(qū)域水質(zhì)生態(tài)風(fēng)險水平，實際應(yīng)用中，為了更全面評估各種風(fēng)險水平，常常同時使用多種評價方法。其次，還有基于種群、群落的生物評價方法，如對于水體物種種群豐度、敏感種的生態(tài)風(fēng)險評價，常采用生物評價指數(shù)。生物評價指數(shù)有很多，如基于敏感種和耐污種的出現(xiàn)與否構(gòu)建的指數(shù)BMWP(Bi-ologicalMonitoringWorkingParty)、基于物種的耐污值及其在群落中的重要性構(gòu)建的FBI(FamilyBioticIndex)指數(shù)、基于物種豐度和耐污值構(gòu)建的BI(Biot-icIndex)指數(shù)等。這些評價指數(shù)對各種環(huán)境問題的靈敏性不一，有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)BI指數(shù)可以有效指示酸污染與氨氮污染，BI指數(shù)可以評估流域土地利用和重金屬污染對河流生態(tài)的影響。
3．2指示生物在健康風(fēng)險評價中的應(yīng)用健康風(fēng)險評價將人體健康和環(huán)境污染聯(lián)系在一起，定量估算有害物質(zhì)對人體健康的危害程度，并提出減小環(huán)境健康風(fēng)險的對策。指示生物能用于評估重金屬對人體健康風(fēng)險水平，為食用水生生物、消費水產(chǎn)品人群提出早期預(yù)警以及安全指導(dǎo)。健康風(fēng)險評價的程序分為:危害鑒定、劑量反應(yīng)評估、接觸評估、風(fēng)險評定等四個階段。目前，健康風(fēng)險評價方法已被法國、荷蘭、日本、中國等許多國家和一些國際組織如經(jīng)濟發(fā)展與合作組織(OECD)、歐洲經(jīng)濟共同體(EEC)等所采用。計算生物體內(nèi)重金屬的潛在非致癌風(fēng)險值，通常使用目標(biāo)風(fēng)險系數(shù)(THQ)，而致癌風(fēng)險的計算，則使用致癌系數(shù)(CR)表示。在重金屬防治對策制定的過程中，必須考慮重金屬對人體的危害程度，指示生物的環(huán)境健康風(fēng)險評價能科學(xué)地評估其風(fēng)險值，從而指導(dǎo)決策的制定。
中圖分類號 x520.2 文獻標(biāo)識碼a文章編號 1007-5739(2010)01-0269-01
1重金屬在水體中的存在形態(tài)
1.1存在形態(tài)的類型
要分析污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,首先就要了解污染物在水體中以何種形式存在以及各存在形態(tài)之間的關(guān)系,對重金屬污染物的研究也不例外。湯鴻霄提出“所謂形態(tài),實際上包括價態(tài)、化合態(tài)、結(jié)合態(tài)和結(jié)構(gòu)態(tài)4個方面,有可能表現(xiàn)出來不同的生物毒性和環(huán)境行為”,這里所分析的存在形態(tài)主要指重金屬在水體中的結(jié)合態(tài)。水體中重金屬存在形態(tài)可分為溶解態(tài)和顆粒態(tài),即用0.45μm濾膜過濾水樣,濾水中的為溶解態(tài)(溶解于水中),原水樣中未過濾的為顆粒態(tài)(包括存在于懸移質(zhì)中的懸移態(tài)及存在于表層沉積物中的沉積態(tài))。用tessier等 [1]提出的逐級化學(xué)提取法又可將顆粒態(tài)重金屬繼續(xù)劃分為以下5種存在形態(tài):一是可交換態(tài),指吸附在懸浮沉積物中的黏土、礦物、有機質(zhì)或鐵錳氫氧物等表面上的重金屬;二是碳酸鹽結(jié)合態(tài),指結(jié)合在碳酸鹽沉淀上的重金屬;三是鐵錳水合氧化物結(jié)合態(tài),指水體中重金屬與水合氧化鐵、氧化錳生成結(jié)合的部分;四是有機硫化物和硫化物結(jié)合態(tài),指顆粒物中的重金屬以不同形式進入或包括在有機顆粒上,同有機質(zhì)發(fā)生螯合或生成硫化物;五是殘渣態(tài),指重金屬存在于石英、黏土、礦物等結(jié)晶礦物晶格中的部分。
1.2遷移性質(zhì)
不同存在形態(tài)的重金屬在水體中的遷移性質(zhì)不同。溶解態(tài)重金屬對人類和水生生態(tài)系統(tǒng)的影響最直接,是人們判斷水體中重金屬污染程度的常用依據(jù)之一。顆粒態(tài)重金屬組成復(fù)雜,其形態(tài)性質(zhì)各不相同?？山粨Q態(tài)是最不穩(wěn)定的,只要環(huán)境條件變化,極易溶解于水或被其他極性較強的離子交換,是影響水質(zhì)的重要組成部分;碳酸鹽結(jié)合態(tài)在環(huán)境變化,特別是ph值變化時最易重新釋放進入水體;鐵錳水合氧化物結(jié)合態(tài)在環(huán)境變化時也會部分釋放;有機硫化物和硫化物結(jié)合態(tài)不易被生物吸收,利用較穩(wěn)定;殘渣態(tài)最穩(wěn)定,在相當(dāng)長的時間內(nèi)不會釋放到水體中。
2遷移規(guī)律研究方法
不同存在形態(tài)的重金屬,從所結(jié)合的載體上分離下來的化學(xué)條件和難易程度也不同,即穩(wěn)定性存在差異,因此其對水體造成的污染程度也不相同。不同的重金屬污染物在水體中存在形態(tài)的分布規(guī)律存在差異,可以通過研究它們之間的分布差異以及相互轉(zhuǎn)化過程,研究重金屬遷移轉(zhuǎn)化過程,并作為判斷其對水體危害的依據(jù)。分析沉積物重金屬污染問題時,僅認識到重金屬的總量是不夠的,還需要分析其中的各組分含量和分布規(guī)律,進而討論沉積物中重金屬污染物的污染性質(zhì)、轉(zhuǎn)化機理以及對水體的潛在污染等問題[2,3]。在研究整個水體中重金屬污染問題,也常使用該方法分析重金屬水相和固相相互遷移的主要形式[4,5],據(jù)此得出重金屬不同形態(tài)在水體中的遷移的動態(tài)轉(zhuǎn)換以及最終歸宿等。
這種以分析化學(xué)為基礎(chǔ)研究重金屬遷移轉(zhuǎn)換規(guī)律的方法,其優(yōu)點在于能夠直觀地通過實測結(jié)果分析污染情況,不足之處是各種分析方法在技術(shù)上還存有明顯的缺陷。目前還沒有一種方便、有效的重金屬形態(tài)分析方法,因此尋求靈敏性高、選擇性強的分析方法對各種形態(tài)進行分離研究還有待進一步探索。
3水體中重金屬污染特征
3.1重金屬污染的作用機理
重金屬污染物為非降解性有毒污染物,進入水體后不僅不能被微生物降解,而且某些重金屬在微生物的作用下可轉(zhuǎn)化為金屬有機化合物,產(chǎn)生更大的毒性,細菌在甲基汞形成中的作用就是比較典型的例子[6]。重金屬元素主要是通過阻礙生物大分子的重要生理功能,取代大分子中的必需元素以改變其活性部位的組成來影響生物體的正常發(fā)育和新陳代謝。重金屬進入水體后會對整個水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響,即生態(tài)效應(yīng),水生動植物體內(nèi)積累到一定程度時,就會出現(xiàn)受害癥狀,影響到正常生長,并且也直接或間接地危害到人體健康。
3.2重金屬沉積物污染
重金屬在水體中遷移的最終歸宿是沉降到沉積物中,并有少部分被水生生物吸收蓄積,因此評價水體中重金屬污染問題時除分析水相重金屬污染物狀況外,還需研究沉積物的污染狀況。采用從沉積學(xué)角度提出的評價分析方法,最常用的如地積累指數(shù)法[7]、潛在生態(tài)危害指數(shù)法[8]以及臉譜圖法[9]等。沉積物是地球表面層儲存污染物的重要場所,一旦沉積物環(huán)境遭到嚴重的破壞,必然導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化。因此,重金屬污染問題的研究對于沉積物很有意義,同時結(jié)合沉積學(xué)內(nèi)容有助于該問題研究的全面性。
3.3不同價態(tài)的重金屬毒性
由于重金屬元素大多屬于過渡性元素,因此價態(tài)存在形式也多變,易通過氧化還原反應(yīng)在各種價態(tài)之間轉(zhuǎn)化。當(dāng)水環(huán)境條件變化時,各種價態(tài)之間相互轉(zhuǎn)化,產(chǎn)生的毒性效
應(yīng)也就不同。例如,鉻在水體中主要以三價鉻和六價鉻的化合物為主,六價鉻的毒性大,三價鉻次之。三價鉻大多數(shù)被底泥吸附轉(zhuǎn)為固相,少量溶于水,遷移能力弱;六價鉻多以溶解態(tài)存在,遷移能力強,兩者通過氧化還原反應(yīng)相互轉(zhuǎn)換。汞是重金屬中很讓人擔(dān)心的一類,無機汞鹽通常有一價和二價2種存在形式,同時還可以形成有機汞化合物。有些汞化合物基本上是無毒的,可以用作藥物;而另一些化合物特別是有機汞,如甲基汞和二甲基汞等,毒性極強。
整理
4參考文獻
[1] tessier a,campbell p g c,bisson m.sequential extraction pro-cedure for the speciation of particulate trace metals[j].analytical chemi-stry,1979,51(7):844-851.
[2] 張輝,馬東升.長江(南京段)現(xiàn)代沉積物中重金屬的分布特征及其形態(tài)研究[j].環(huán)境化學(xué),1997,16(5):429-434.
[3] 楊宏偉,焦小寶,王曉麗,等.黃河(清水河段)沉積物中重金屬的存在形式[j].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2002,25(3):24-26.
[4] 邵秘華,王正方.長江口水體中重金屬形態(tài)交換過程的研究[j].環(huán)境科學(xué),1995,16(6):69-72.
[5] 車越,何青,林衛(wèi)青.長江口南支重金屬分布研究[j].上海環(huán)境科學(xué),2002,21(4):220-223.
[6] 刁維萍,倪吾鐘,倪天華,等.水體重金屬污染的生態(tài)效應(yīng)與防治對策[j].廣東微量元素科學(xué),2003,10(3):1-5.
中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A
文章編號：1674-9944（2013）01-0035-03
1 引言
水體沉積物作為水環(huán)境中重金屬的主要蓄積庫[1]，可以反應(yīng)水體受重金屬污染的狀況。通過各種途徑進入水環(huán)境的重金屬絕大部分能迅速地轉(zhuǎn)移至沉積物與懸浮物中，而懸浮物在被水流搬運的過程中，當(dāng)其負荷量超過搬運能力時，也逐漸變?yōu)槌练e物。因此，無論是在未受污染或受污染嚴重的水體中，沉積物中重金屬含量比水中重金屬的含量要高許多倍。而累積在沉積物中的重金屬除了直接危害生物和通過食物鏈影響人類健康外，在環(huán)境條件的改變下（如遇到災(zāi)害性的天氣和風(fēng)浪條件），有可能再次釋放出來，導(dǎo)致水體環(huán)境質(zhì)量惡化。由于沉積物中重金屬對環(huán)境的危害作用，研究者已開始重視沉積物中重金屬污染的研究。沉積物環(huán)境的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、錫以及類金屬砷，其次是指毒性一般的重金屬鋅、銅、鎳、鉆、錫等，當(dāng)前最引起人類關(guān)注的是砷、汞、鉻、錫、鉛等。本文通過對“十五期間”太湖無錫水域的底泥數(shù)據(jù)統(tǒng)計，選用地積累指數(shù)法對沉積物的重金屬污染程度進行了評價。
2 太湖無錫水域底質(zhì)
2.1 太湖概況
太湖位于江蘇省南部，長江三角洲中部；全部水域在江蘇省境內(nèi)，湖水南部與浙江省湖州市相連。它是中國東部近海區(qū)域最大的湖泊，也是中國第二大淡水湖，是中國著名的風(fēng)景名勝區(qū)。太湖地處平原地區(qū)，是一個淺水湖，太湖水位較穩(wěn)定，平均水深1.94m，至深處2.6m。
2.2 重金屬來源
目前，太湖除氮、磷等元素偏高對水體產(chǎn)生富營養(yǎng)化，造成夏季藍藻爆發(fā)外，水質(zhì)尚好，但重金屬污染仍不容忽視。筆者初步分析，太湖流域無錫水域的重金屬污染可能來自以下幾個方面包括：電鍍行業(yè)產(chǎn)生的含重金屬酸性廢水；城市工業(yè)排污；水土流失過程造成的重金屬污染等。
2.3 評價范圍
太湖無錫水域底質(zhì)監(jiān)測是在枯水期與太湖水質(zhì)監(jiān)測同步進行，監(jiān)測點點位與太湖水質(zhì)監(jiān)測點位相同。監(jiān)測項目為砷、汞、鉛、鉻、鎘、銅、鋅、硫化物及有機質(zhì)。同時為了便于太湖底質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價，將太湖無錫水域分為四個區(qū)：五里湖區(qū)、梅梁湖區(qū)、貢湖無錫水域和宜興沿岸區(qū)，點位圖見圖1。
2.4 評價方式
地積累指數(shù)（Igeo）是德國海德堡大學(xué)沉積物研究所的科學(xué)家Muller提出的一種研究水環(huán)境沉積物中重金屬污染的定量指標(biāo)。由于其不僅考慮到人為污染因素、環(huán)境地球化學(xué)背景值等，特別是注意到自然造巖作用可能引起背景值變動的因素（常數(shù)），一時在歐洲被廣泛采用。計算公式見公式（1）：
（1）
式中：C是指元素n在沉積物中的含量（指質(zhì)量比，實測值），mg/kg；B是指沉積巖（普通頁巖）中該元素的地球化學(xué)背景值，mg/kg（表1）；k為修正系數(shù)（一般取值為1.5），考慮成巖作用可能會引起背景值的變動。
根據(jù)地積累指數(shù)（Igeo）的大小將污染等級分為7級，即0～6級，表示污染程度由無污染至極強污染，地積累指數(shù)（Igeo）與重金屬污染程度的關(guān)系見表1。
3 重金屬污染評價
（1）太湖地區(qū)重金屬地球化學(xué)背景值見表2[2]。
（2）2005年太湖無錫水域重金屬地積累指數(shù)及污染分級見表3。
五里湖：底質(zhì)中砷、銅、鋅含量處于無-中污染狀態(tài)，汞、鉻和鉛處于清潔狀態(tài)。
梅梁湖：底質(zhì)中鋅含量處于無-中污染狀態(tài)，其余指標(biāo)均處于清潔狀態(tài)。
貢湖無錫水域：指標(biāo)均處于清潔狀態(tài)，這與無錫市將貢湖作為水源地相對應(yīng)，確實貢湖無論是水質(zhì)還是底質(zhì)都是處于污染較輕的狀態(tài)。
宜興沿岸區(qū)：底質(zhì)中砷、銅和鋅含量處于無-中污染狀態(tài)，汞、鉛和鉻處于清潔狀態(tài)；
從整個太湖無錫水域看：從平均值來說，無錫水域的底泥重金屬都處于無污染狀態(tài)下。但是環(huán)境保護仍不容忽視，一旦出現(xiàn)污染，治理將是非常困難的。
（3）“十五”期間太湖無錫水域底質(zhì)重金屬變化分析。從整個“十五”期間太湖無錫水域底質(zhì)含量的變化趨勢看，鉛和銅含量處于輕污染狀態(tài)，并有逐年上升趨勢；汞和鉻處于清潔狀態(tài)，并有逐年下降趨勢；底質(zhì)中砷的含量逐年降低，已由2001年的輕污染下降為清潔，見圖2。
當(dāng)然，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平不斷得到改善，食品安全問題已越來越受到國家的重視。近年來，重金屬成為漁業(yè)環(huán)境污染的公害之一，水體環(huán)境一旦受到嚴重的重金屬污染，生物的食用衛(wèi)生質(zhì)量就會受到影響。濃度嚴重超標(biāo)的一些重金屬離子對魚類有毒害作用，對魚類正常的生理活動產(chǎn)生一定的影響，甚至引起魚類中毒而死亡。
目前，國內(nèi)外水產(chǎn)科研者對水生生態(tài)系統(tǒng)中的重金屬污染物進行了廣泛深入的研究，例如1999年吳賢漢等在幾種重金屬對青島文昌魚毒性及生長的影響中指出：海水重金屬離子（鋅、銅、鉻）含量超過一定濃度便會引起文昌魚中毒，使其身體漸成彎曲狀而死亡；2001年賈秀英研究了銅、鉛、汞、鋅4種重金屬對泥鰍幼魚呼吸強度和鎘對泥鰍幼魚的急性和亞急性毒性的影響；董緒燕等在2006年對武漢淡水魚中重金屬含量研究中表明野芷湖和東湖湖水中銅和鎘含量分別為10.0ug/L和5.4ug/L，超過了國家規(guī)定的淡水養(yǎng)殖水域的水質(zhì)標(biāo)準； 2009年周彥鋒等在重金屬鋅脅迫下鯽魚不同組織中金屬硫蛋白的動態(tài)變化中，以鯽魚為試驗材料，研究了在一定環(huán)境條件下重金屬鋅（Zn）的脅迫對鯽魚不同組織中金屬硫蛋白（MT）含量的影響等。
本實驗主要采用微波消解法對蒙自市農(nóng)貿(mào)市場尼羅羅非魚各組織器官進行預(yù)處理，采用火焰原子吸收分光光度計對重金屬含量進行測定，初步評價蒙自市區(qū)農(nóng)貿(mào)市場尼羅羅非魚的食用安全性，為以后的研究提供參考。
一、材料與方法
（一）實驗材料，試劑及儀器
本次實驗所用尼羅羅非魚購買于蒙自市區(qū)農(nóng)貿(mào)市場（即文萃市場、九龍市場和縣農(nóng)貿(mào)市場），每個市場購買規(guī)格一致的尼羅羅非魚3-6尾，。
實驗所用濃硝酸為優(yōu)級純；H2O2為優(yōu)級純；蒸餾水；超純水。BSA224S型電子天平；MD6C-4H型微波消解儀；PAS-990型原子吸收分光光度計；鑷子，手術(shù)剪，手術(shù)刀，解剖盤，移液管（2ml、10ml），50ml容量瓶，50ml、100ml三角瓶等。
（二）實驗方法
1.取樣
將實驗魚用手術(shù)刀解剖，然后用手術(shù)剪刀、鑷子分別取肌肉（肌肉取其兩側(cè)）、鰓、肝、皮、鰓蓋骨，將其放入5ml EP管中，并標(biāo)記，最后放入冰箱中冷藏保存?zhèn)溆谩?/p>
2. 消解前準備
（1）用水清洗所用容器（移液管、容量瓶、消解罐）；（2）用蒸餾水清洗（3）配制1% HNO3溶液浸泡所需容器24 h；（4）用超純水清洗。
3.樣品預(yù)處理及測定
采用微波消解法對樣品進行預(yù)處理，消解后的透明溶液轉(zhuǎn)移至50.0 mL容量瓶中用超純水定容，搖勻后放入冰箱冷藏保存待測，同時做試劑空白實驗。采用原子吸收分光光度計測定魚體各組織器官中重金屬Cu、Zn含量。
4. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
本實驗采用SPSS 13.0分析各器官組織的重金屬平均含量及標(biāo)準差并分析各市場和各器官組織之間的差異性。
二、結(jié)果與分析
（一）魚類重金屬含量國家評價標(biāo)準
本文所采用的國家標(biāo)準是文獻中國與歐盟水產(chǎn)品污染物與獸藥殘留限量指標(biāo)研究報告。
（二）同一市場尼羅羅非魚各組織器官重金屬含量測定結(jié)果
1. 文萃市場魚樣測定結(jié)果
由表1可知：文萃市場尼羅羅非魚中各組織器官重金屬平均含量與國家評價標(biāo)準相比較，Zn、Cu含量均在國家標(biāo)準內(nèi)（鰓蓋骨除外）；同一組織器官中不同重金屬含量各不相同，在鰓蓋骨中兩種重金屬含量均較高，在肌肉中兩種重金屬含量相對較低，在皮和肝中Zn含量相對較高。
2.九龍市場魚樣測定結(jié)果
由表2可以看出：九龍市場尼羅羅非魚中各組織器官重金屬平均含量與附錄表1國家評價標(biāo)準相比較，Zn、Cu含量均在國家標(biāo)準內(nèi)（鰓蓋骨除外）；同一組織器官中不同重金屬含量各不相同，在鰓蓋骨中兩種重金屬含量均較高，在肌肉中兩種重金屬含量相對較低，在皮和肝中Zn含量相對較高。
3.縣農(nóng)貿(mào)市場魚樣測定結(jié)果
據(jù)表3可知：縣農(nóng)貿(mào)市場尼羅羅非魚中各組織器官重金屬平均含量與國家評價標(biāo)準相比，Zn、Cu含量均在國家標(biāo)準內(nèi)（鰓蓋骨除外）；同一市場尼羅羅非魚不同重金屬在不同組織器官中的含量具有差異性，兩種重金屬在鰓蓋骨中含量最高，且超過國家標(biāo)準，肌肉中兩種重金屬含量相對較低，在皮中Zn含量相對較高。
（三）差異性分析
同一市場尼羅羅非魚肌肉、皮、鰓蓋骨三種組織中重金屬含量存在顯著差異性（P
三個市場尼羅羅非魚肌肉、皮、鰓蓋骨三種組織中相同重金屬含量差異性（P
三、討論
（一）同一市場尼羅羅非魚不同組織器官的重金屬平均含量的比較
三個農(nóng)貿(mào)市場尼羅羅非魚中各組織器官重金屬平均含量與表2國家評價標(biāo)準相比，Zn、Cu含量均在國家標(biāo)準內(nèi)（鰓蓋骨除外）；兩種重金屬在鰓蓋骨中含量最高，且超過國家標(biāo)準；其余組織重金屬含量相對較低；同一市場尼羅羅非魚不同重金屬在不同器官部位中的含量具有差異性。由于尼羅羅非魚來源不同，不同地方水域環(huán)境不同或者生物體本身的不同特性，對金屬元素的積累情況也有所不同，因此存在差異性。
（二）三個市場中相同組織器官的重金屬平均含量比較
同一類組織器官中重金屬的含量存在差異性：在肌肉和皮中重金屬含量高低趨勢呈：Zn>Cu；鰓蓋骨中含量高低趨勢：Cu>Zn。本實驗僅是對蒙自市區(qū)農(nóng)貿(mào)市場尼羅羅非魚體內(nèi)重金屬含量進行初步研究，為以后進一步研究魚類體內(nèi)重金屬含量提供參考。
參考文獻：
[1] 陳道海，宋紹珠.3種經(jīng)濟螺體內(nèi)4種重金屬元素含量及評價[J].臺灣海峽，2009，28（1）：66-67.
[2] ，周文斌，肖化云，等.鄱陽湖區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體重金屬污染研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（7）： 3697- 3700.
[3] 劉曉燕，王化敏.銅、鋅在鯽魚幼魚組織中的積累與分布[J].知識與經(jīng)驗，2009，45（2）：234-235.
[4] 吳賢漢，江新霽，張寶錄，等.幾種重金屬對青島文昌魚毒性及生長的影響[J].海洋與湖沼，1999，30（6）：604-608.
[5] 賈秀英.四種重金屬對泥鰍呼吸強度的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2001，27（5）：225 -226.
[6] 賈秀英.鎘對泥鰍幼魚的急性和亞急性毒性研究[J].環(huán)境污染與防治，2001，23（5） ：227 -228.
0 引言（Introduction）
隨著城市化進程的快速發(fā)展，城市成為人類活動最為強烈的地區(qū)。而且隨著科學(xué)技術(shù)及環(huán)保措施的提高，城市面源污染卻日益嚴重。其中地表徑流成為僅次于農(nóng)業(yè)面源污染的第二大面源污染；路面徑流是地表徑流中污染最嚴重的部分。甚至美國環(huán)境保護署（ EPA） 把城市地表徑流列為導(dǎo)致全美河流和湖泊污染的第三大污染源。城市路面徑流進入受納水體是導(dǎo)致水體水環(huán)境惡化的主要原因之一。此外，城市化進程的提高促使城市的交通事業(yè)飛速發(fā)展，交通的頻繁活動導(dǎo)致路面徑流攜帶的污染物越來越多，除了顆粒物、有機物、營養(yǎng)鹽等常規(guī)污染物外，有毒有害的重金屬也日益增多，嚴重影響我國的生態(tài)和環(huán)境。重金屬與有機物不同，不易降解，容易在生物體內(nèi)富集，導(dǎo)致重金屬污染持久，難以治理；長期會通過食物鏈的傳遞到人體，并在人體內(nèi)富集，對人體產(chǎn)生毒害作用。國外對路面徑流中重金屬污染的研究方興未艾，國內(nèi)也有相關(guān)報道，探明重金屬的特性非常必要，可為解決城市路面徑流重金屬對環(huán)境的污染提供科學(xué)依據(jù)。
1 路面徑流中重金屬的主要來源
在城市路面上，主要活動的是機動車輛。城市路面徑流中的重金屬主要來源于公路瀝青、輪胎、燃料、尾氣、制動器、車體、油等各方面。
研究表明：路面徑流中Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Ni的污染非常嚴重，其中Zn來源于輪胎磨損、油泄漏、防腐鍍鋅汽車板的脫落。Pb主要來源于含鉛汽油的燃燒、剎車片及車漆脫落。Cr來源于用于汽車構(gòu)件的各種合金。Ni來源于汽車尾氣、剎車片及引擎的磨損和公路瀝青。Cd鹽主要作為含鋅添加劑的雜質(zhì) ，因此Cd主要來源于輪胎磨損和油泄漏。Cu污染物主要來源于剎車里襯的磨損。
探明了路面徑流中重金屬的來源后可以采取有效措施減弱重金屬的污染。
2 路面徑流中重金屬的分布及賦存形態(tài)
目前，有毒有害重金屬的分布及形態(tài)已經(jīng)成為研究的熱點，國外研究說明路面徑流中的重金屬與顆粒物有顯著地相關(guān)性，尤其與細顆粒（
對這一現(xiàn)象有兩種解釋：
（1）是因為細顆粒本身的比表面積大，能吸附更多的重金屬；
二是因為細顆粒物上附著著細小的有機物，有機物對重金屬的吸附能力也很強。
北京城區(qū)北三環(huán)的研究表明：路面徑流中的重金屬主要附著在
重金屬在徑流中的賦存狀態(tài)有顆粒態(tài)和溶解態(tài)，但顆粒態(tài)和溶解態(tài)的比重不同。如，Pb主要以顆粒態(tài)存在，而Zn、Cu、Cd主要以溶解態(tài)存在。分析清楚重金屬與細顆粒物之間的相關(guān)關(guān)系，就能夠理清重金屬在路面徑流中的賦存形態(tài)及分布特征。
3結(jié)論
（1）路面徑流中重金屬主要來源于公路瀝青、輪胎、燃料、尾氣、制動器、車體、油等各方面。
（2）路面徑流中的重金屬賦存狀態(tài)分為顆粒態(tài)和溶解態(tài)，重金屬與細顆粒物之間的相關(guān)關(guān)系顯著；重金屬的濃度分布呈現(xiàn)偏態(tài)分布。
參考文獻
[1] 孟飛，等.上海中心城區(qū)地表灰塵與土壤中重金屬累積及污染評價[J].華東師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2007（4）.
[2] 左小俊，傅大放，李賀.高速公路路面徑流沉降過程中重金屬去除特性[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報.2009，29（12）.
[3] 李立青，尹澄清，何慶慈，孔玲莉.武漢市城區(qū)降雨徑流污染負荷對受納水體的貢獻[J].中國環(huán)境科學(xué)，2007，27（3）.
1引言
隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，工業(yè)化進程不斷加快，工業(yè)廢水排放量與日劇增，增加了污水處理的壓力。工業(yè)廢水中有的含有Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Mn、Cr、Ag、Ni等重金屬，其比重大于4，如果處理不當(dāng)，會產(chǎn)生因重金屬造成的重金屬污染。目前我國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤，引起嚴重的環(huán)境污染。如隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成嚴重的危害。因此，加強對重金屬的監(jiān)測，不斷創(chuàng)新重金屬監(jiān)測技術(shù)，對于保持水體、土壤免受污染危害，保護環(huán)境和人民群眾生命財產(chǎn)安全具有十分重要的現(xiàn)實意義。
2重金屬污染的主要危害分析
目前我國重金屬污染主要從地表水（飲用水源水、湖水、河水）、地下水、還有大氣降水、以及底質(zhì)（江、河、湖、海等水體底部的表層沉積物質(zhì)）中來掌握重金屬的污染情況。重金屬污染與其他有機化合物的污染不同。不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學(xué)的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。
水體中的金屬元素按其對人體健康的影響可分為三類：一是人體健康必須的常量元素如：鈉、鉀、鈣、鎂和微量元素如：鐵、錳、銅、鋅、鎳、鈷、硒、釩、鉬、硅、錫，他們的缺乏或過量都于人體健康不利。二是對人體健康有害的金屬元素如：鉛、鎘、汞、砷、鉻、鈹、鉈、鋇等。三是在人體中確有存在，但生理功能尚不明的元素如：鋰、硼、鋁、鈦、鋯等。
水體中金屬有利或有害不僅取決于金屬的種類、理化性質(zhì)，而且還取決于金屬的濃度及存在的價態(tài)和形態(tài)，即使有益的金屬元素濃度超過某一數(shù)值也會有劇烈的毒性，使動植物中毒，甚至死亡。金屬有機化合物(如有機汞、有機鉛、有機砷、有機錫等)比相應(yīng)的金屬有機化合物毒性要強得多；可溶態(tài)的金屬又比顆粒態(tài)金屬的毒性要大；六價鉻比三價鉻毒性要大等等。
重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害，例如，日本發(fā)生的水俁病(汞污染)和骨痛病(鎘污染，等公害病，都是由重金屬污染引起的。
重金屬在大氣、水體、土壤、生物體中廣泛分布，而底泥往往是重金屬的儲存庫和最后的歸宿。當(dāng)環(huán)境變化時，底泥中的重金屬形態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)化并釋放造成污染。重金屬不能被生物降解，但具有生物累積性，可以直接威脅高等生物包括人類，有關(guān)專家指出，重金屬對土壤的污染具有不可逆轉(zhuǎn)性，已受污染土壤沒有治理價值，只能調(diào)整種植品種來加以回避。因此，底泥重金屬污染問題日益受到人們的重視。
3重金屬監(jiān)測技術(shù)創(chuàng)新探討
重金屬檢測方法:目前可用于微量元素檢測的方法有同位素稀釋質(zhì)譜法、分子光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜分析法、中子活化分析法、生化法、電化學(xué)分析法等。
3.1重金屬原子吸收光譜技術(shù)
原子吸收光譜法是依椐處于氣態(tài)的被測元素基態(tài)原子對該元素的原子共振輻射有強烈的吸收作用而建立的。該法具有檢出限低準確度高，選擇性好,分析速度快等優(yōu)點。
在溫度吸收光程，進樣方式等實驗條件固定時，樣品產(chǎn)生的待測元素相基態(tài)原子對作為銳線光源的該元素的空心陰極燈所輻射的單色光產(chǎn)生吸收，其吸光度（A）與樣品中該元素的濃度（C）成正比。即 A=KC 式中，K為常數(shù)。據(jù)此，通過測量標(biāo)準溶液及未知溶液的吸光度，又巳知標(biāo)準溶液濃度，可作標(biāo)準曲線，求得未知液中待測元素濃度。
石墨爐原子化與火焰原子化相比，石墨爐分析檢測限低，耗樣量少，配合石墨爐自動進樣器可以方便全自動測定地表水, 飲用水, 雨水, 工業(yè)廢水等水樣中多種重金屬元素。儀器測試過程校準，保證測量精度，內(nèi)置多條曲線，可滿足多種元素的分析需要。儀器建立了專門的數(shù)據(jù)庫，用于分析結(jié)果數(shù)據(jù)和曲線的打印、儲存及查詢，其數(shù)據(jù)及曲線的修改和增刪均十分方便。電腦元素分析儀內(nèi)存更大，可測元素更多。金屬多元素分析儀是一種多元素分析儀，可檢測Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti等多種元素。共五個大通道，每個通道各有三十個小通道（可儲存30條工作曲線），原則上共可檢測150個元素，可由計算機進行控制,全中文菜單式操作,臺式打印機打印結(jié)果。利用原子吸收光譜儀進行Cd測定結(jié)果如圖1所示。同時，該儀器還為認證實驗室提供一套完整的自動執(zhí)行的校驗包，使用獨特的CVU工具自動運行OQ測試，按照日志簿容易地完成校驗，以電子格式打印報告和在將來測試中使用，提供所有系統(tǒng)的校驗，全向?qū)津?qū)動，按標(biāo)準操作程序(SOP)進行測試，帶數(shù)據(jù)日志和跟蹤審核的自動結(jié)果鑒定和規(guī)范符合演示。
圖1利用原子吸收光譜儀進行Cd測定
3.2重金屬分析技術(shù)
用一個恒定電位的參比電極和測量電極組成一個原電池，原電池電動勢的大小取決于氫離子的濃度，也取決于溶液的酸堿度。重金屬分析技術(shù)可同時進行溫度、pH、ORP、電導(dǎo)率或TDS、溶解氧濃度和飽和度的測試。儀器采用模塊化結(jié)構(gòu)，各測量參數(shù)使用獨立的在線實時測量板，除溫度測量板必需外，其它各參數(shù)可任意組合。可選配自動清洗功能，通過加清潔劑并沖洗的辦法清洗電極和流通池。在Windows系統(tǒng)平臺開發(fā)的儀器操作軟件具備了數(shù)據(jù)處理功能，可以手動或自動記錄測量數(shù)據(jù)并以曲線圖和表格的形式顯示記錄的數(shù)據(jù)，以Access數(shù)據(jù)庫格式進行保存，也可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到Word文檔的表格或Excel電子表格。儀器操作軟件具有曲線圖復(fù)制功能，將曲線圖復(fù)制到剪貼板中，供其他軟件粘貼使用。計算機通過RS－232、RS－485數(shù)字線路或網(wǎng)絡(luò)接口可以遠程操作儀器。
關(guān)鍵詞：蔬菜富集重金屬污染
導(dǎo)言
蔬菜是人們?nèi)粘ｏ嬍持斜夭豢缮俚氖澄?可提供人體所必需的多種維生素和礦物質(zhì),也是十分重要的經(jīng)濟作物，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染加劇，含重金屬的農(nóng)藥、除草劑、化肥的不合理使用，含重金屬廢水的污灌等農(nóng)業(yè)措施，重金屬對土壤和農(nóng)作物的污染問題越來越突出。土壤、水體一旦被重金屬污染，不僅對植物生長和發(fā)育產(chǎn)生直接影響，而且重金屬在植物根、莖、葉及籽粒中的大量積累會通過食物鏈進人人體，危及人類健康。因此，全面、系統(tǒng)的了解蔬菜重金屬的污染現(xiàn)狀以及不同種類蔬菜對重金屬吸收的的差異，合理進行蔬菜的生產(chǎn)布局，掌握降低和控制蔬菜重金屬污染的對策，不僅對蔬菜生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展具有積極的指導(dǎo)意義，而且對保障食品安全具有廣泛的現(xiàn)實意義，還能指導(dǎo)人們科學(xué)的合理地食用蔬菜。
1、蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀
據(jù)估測，目前我國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積近2000萬hm3，約占耕地總面積的1／51，每年因土壤污染而減產(chǎn)糧食1000萬噸，另外還有1200萬噸糧食，其污染物超標(biāo)，兩者的直接經(jīng)濟損失達200多億元。
我國的各大中城市如北京、上海、杭州、天津、等都曾較為系統(tǒng)地對郊區(qū)菜園土壤、蔬菜中重金屬污染狀況做過調(diào)查，基本摸清了蔬菜重金屬的污染現(xiàn)狀。
北京市污水灌溉影響的耕地面積為80萬公頃，占北京市耕地面積的23％，其中有70％~80％受到輕度污染，5％~10%受到中度污染；20世紀90年代對上海市蔬菜的研究結(jié)果表明，上海市蔬菜受到重金屬的污染，尤以鎘和鉛污染為甚，超標(biāo)率分別為13.29％和12.0％。在天津市郊檢測的大白菜、薺菜、水蘿卜、小白菜4種蔬菜36個樣品中，重金屬的檢出率為100％，鎘超標(biāo)40％。2002年魏秀國等調(diào)查了廣州市蔬菜地的重金屬污染情況，結(jié)果表明，蔬菜的鉛污染比較普遍，但就污染程度而言，鎘污染最為嚴重，其次為砷、汞?？偟膩砜矗鶕?jù)中國的蔬菜食品衛(wèi)生標(biāo)準，我國主要大、中城市郊區(qū)的蔬菜都已受到一定程度的重金屬污染。盡管各城市采用的評價標(biāo)準不一，但是重金屬元素在蔬菜中的積累明顯，部分已達較高的殘留水平，有的甚至已超過食品衛(wèi)生標(biāo)準。
2、重金屬污染的危害
1）重金屬對植物生物膜傷害機理
重金屬是脂質(zhì)過氧化誘導(dǎo)劑,當(dāng)重金屬處理植物時,細胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除之間的平衡受到破壞,導(dǎo)致大量的活性氧自由基產(chǎn)生,自由基引發(fā)膜中不飽和脂肪酸產(chǎn)生過氧化反應(yīng),破壞膜的結(jié)構(gòu)和功能。
2）重金屬對植物生長代謝的影響
雖然有些重金屬是植物生長必需元素，在一定濃度范圍內(nèi)可促進植物的生長發(fā)育，但所有重金屬在較高濃度時對植物都會產(chǎn)生毒害作用。重金屬毒害造成氧化脅迫、葉綠素和糖及蛋白質(zhì)合成受阻、養(yǎng)分失調(diào)，引起光合強度和呼吸強度下降、碳水化合物代謝失調(diào)及其它一系列生理代謝紊亂，阻礙植物根系生長．影響種子萌發(fā)以及植株生長，最終導(dǎo)致生長量和產(chǎn)量的下降。
3、蔬菜重金屬富集規(guī)律
1）蔬菜重金屬富集系數(shù)
蔬菜中對土壤重金屬元素的吸收是有選擇性的，蔬菜種類不同其吸收各種重金元素的量與土壤中該元素的存在量是不一致的。因此可以用富集系數(shù)來衡量蔬菜吸收和富集土壤重金屬元素的能力。所謂富集系數(shù)是指：蔬菜可食部位中某污染物含量占土壤中該污染物含量的百分率。富集系數(shù)愈大，表明蔬菜愈易從土壤中吸收該元素，也表明重金屬的活動性強。
2）蔬菜不同品種間吸收積累重金屬的差異
同一種蔬菜的不同基因型對重金屬的吸收積累也存在差異。McLaughlin等發(fā)現(xiàn)不同品種馬鈴薯塊莖的鎘濃度相差 2~3倍。Michalik，B等(1995)的研究發(fā)現(xiàn)，胡蘿卜肉質(zhì)根吸收重金屬存在基因型差異。他們把4個變種的胡蘿卜播種在3個不同程度重金屬污染的地方，發(fā)現(xiàn)無論在何處，變種“Kama”肉質(zhì)根中的Ph、Ni、Cr、Cu、Mn等重金屬含量為最高。
3）蔬菜不同部位重金屬累積差異
蔬菜從土壤中吸收的重金屬在其體內(nèi)的分布并不均勻，蔬菜不同的器官組織對重金屬的富集能力是有差異的。
葉菜類蔬菜各部位重金屬含量普遍為：莖，葉
4、蔬菜和土壤中重金屬含量之間的關(guān)系
植物從土壤中吸收重金屬的量和土壤中重金屬的總量有一定關(guān)系，土壤中重金屬含量是造成蔬菜重金屬污染的主要因素。但士壤重金屬總量并不是植物吸收程度的一個可靠指標(biāo)。有研究表明，植物體內(nèi)鉻的累積量與土壤總鉻量往往并不具有明顯正相關(guān)。由于土壤組成的復(fù)雜性和土壤理化性狀(pH，Eh等)的可變性，造成了重金屬在土壤環(huán)境中形態(tài)的復(fù)雜和多樣性。重金屬的存在形態(tài)才是決定其危害的關(guān)鍵因素。研究表明，重金屬在土壤環(huán)境中的存在形態(tài)分為水溶態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、沉淀念，有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)七種形態(tài)。這七種不同賦存形態(tài)的重金屬，其生理活性和毒性均有差異。其中水溶態(tài)、交換態(tài)的活性、毒性最大，殘留態(tài)的活性、毒性最小，其它態(tài)的活性、毒性居中。
5、合理利用蔬菜對重金屬的富集規(guī)律
根據(jù)不同蔬菜對不同重金屬具有不同的富集特性，重金屬元素在不同種類的蔬菜中累積量不同，葉菜類富集量最高，根莖類次之，瓜果類最低。針對菜地重金屬污染狀況選擇相應(yīng)種植模式和蔬菜品種，對一些易受污染的根莖類和葉菜類蔬菜，如萵苣、蔥、青菜、生菜等，可安排在土壤質(zhì)量較好的地區(qū)種植；而西紅柿、刀豆等瓜果類蔬菜，其抗污染性能較強，可在輕度或中度污染的土壤中種植，在鉻高污染區(qū)盡量避開種植葉菜，可選擇種植瓜果類蔬菜；對污染較重的土壤，應(yīng)改為綠化用地或建筑用地,汪雅各等人在上海寶山區(qū)進行蔬菜重金屬的富集輪作試驗，他們根據(jù)各種蔬菜的重金屬富集率強弱不一的特點，合理安排蔬菜輪作茬口。結(jié)果表明低富集輪作與普通輪作相比，可使污染田塊的蔬菜鎘含量降低50％～80％，有明顯減少鎘進入食物鏈的效果，而且還可明顯提高蔬菜產(chǎn)量和產(chǎn)值。
參考文獻:
一、方案提出的背景和必要性
1.解決我國淡水資源短缺的矛盾
目前我國淡水資源缺乏，污染嚴重，尤其是重金屬對水體造成了嚴重污染，威脅著人類的身心健康。中國屬于缺水國家，人均水資源占有量約為世界第88位，隨著我國人口迅猛增長和工業(yè)的高速發(fā)展，導(dǎo)致我國缺水矛盾日益突出。而冶煉和采選業(yè)所排重金屬廢水對水體造成嚴重污染，進一步加劇了淡水資源缺乏的問題，為了解決淡水資源缺乏的問題，對冶金及采選行業(yè)的重金屬污染廢水深度治理及回用迫在眉睫。
2.保護人身健康
重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染，主要由采礦、冶煉、使用重金屬制品等人為因素所致，重金屬污染目前已嚴重影響著人們的健康。以各種化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)形態(tài)存在的重金屬，在進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移，對動植物及人體造成危害。
3.對提高水環(huán)境及大氣環(huán)境質(zhì)量有重要意義
重金屬多為非降解型有毒物質(zhì)，不具備自然凈化能力，一旦進入環(huán)境就很難從環(huán)境中去除。我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質(zhì)的污染率高達80%，重金屬在水體中積累到一定的限度就會對水體-水生植物-水生動物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重危害，對人體健康造成嚴重威脅。
二、設(shè)計方案
目前比較常用的除重金屬的方法如下:
1.化學(xué)沉淀法
1.1和中沉淀法：氫氧化物中和沉淀處理方法的依據(jù)是重金屬氫氧化物的溶度積?？刂苝H值，可以對廢水中的重金屬離子進行分級沉淀，實現(xiàn)回收。
1.2硫化物沉淀法：在廢水中投加硫化劑，使Pb2+與S2- 形成硫化物沉淀而去除。與中和沉淀法相比，此方法優(yōu)點是：鉛的硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，只需加入少量的沉淀劑就可使廢水中鉛離子濃度達到排放標(biāo)準。
2.氧化還原處理
2.1化學(xué)還原法：電鍍廢水中的鉻主要以Cr（VI）離子形態(tài)存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr（VI）還原成微毒的Cr（III）后，投加石灰或NaOH產(chǎn)生Cr（OH）3沉淀分離去除。
2.2鐵氧體法：鐵氧體技術(shù)是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來的。在含鉻廢水中加入過量的FeSO4，使Cr（VI）還原成Cr（III），F(xiàn)e2+氧化成Fe3+，調(diào)節(jié)pH值至8左右，使鐵離子和鉻離子產(chǎn)生氫氧化物沉淀。
3.電解法
電解法處理含鉻廢水在我國已經(jīng)有二十多年的歷史，具有去除率高、無二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等優(yōu)點。大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進行電沉積。不過電解法成本比較高，一般經(jīng)濃縮后再電解經(jīng)濟效益較好。
4.溶劑萃取分離法
溶劑萃取法是分離和凈化物質(zhì)常用的方法。由于液-液接觸，可連續(xù)操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，并且需要控制適宜的酸堿度。然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應(yīng)用受到很大的限制。
5.吸附法
吸附法是利用吸附劑的獨特結(jié)構(gòu)去除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等。
6.離子交換法
離子交換法是在離子交換器中進行，此方法借助離子交換劑來完成，在交換器中按要求裝入不同類型的離子交換劑，重金屬離子的溶液通過交換劑時，交換劑上的離子同水中的重金屬離子進行交換，達到除去水中重金屬離子的目的。
7.生物處理法
利用微生物從溶液中分離金屬離子，但該方法還處于研究階段。
8.電化學(xué)法
電化學(xué)法是在電場的作用下，金屬電極產(chǎn)生電子形成“微凝劑”（鐵或鋁的氫氧化物），水中的懸浮顆粒、膠體污染物在絮凝劑作用下失穩(wěn)，脫穩(wěn)后的污染物顆粒與微絮凝劑之間相互碰撞，結(jié)合成大絮體而沉淀。
9.膜分離法
利用特殊的半透膜將溶液隔開，以壓力為驅(qū)動力，廢水流經(jīng)膜面時，其中的污染物被截留，而水分子透過膜，廢水得到凈化。利用膜分離法處理含重金屬廢水的方法有電滲析、反滲透和超濾等方法。用電滲析法處理電鍍工業(yè)廢水，處理后廢水組成不變，有利于回槽使用。反滲透法已大規(guī)模用于鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。膜技術(shù)具有高效、無相變、節(jié)能、設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點。適用于處理濃度較低的廢水，截留率較高，處理后的水可以回用。
三、工藝路線選擇設(shè)計
工程上必須根據(jù)具體的進水水質(zhì)和處理要求，采用多種方法相結(jié)合，才能得到較好的效果?？紤]到一般企業(yè)現(xiàn)有實際情況為堿中和，很多種重金屬離子都超標(biāo)。
1.本次設(shè)計以下三種工藝路線：
1.1硫化沉淀 + 氧化沉淀 + 精濾 ：企業(yè)已經(jīng)采用石灰中和法除去多種重金屬和硫酸根；如果提標(biāo)處理工藝采用硫化物沉淀工藝，根據(jù)重金屬硫化物的溶度積計算，各種重金屬在溶液中的含量都非常小，只要把金屬硫化物的沉淀物和膠體完全過濾下來，達標(biāo)就沒有問題。硫化物沉淀工藝之后加入氧化劑，可以除去廢水中的過量硫化劑、把廢水中殘余的As（III）氧化為As（V）經(jīng)進一步絮凝、沉淀和過濾除去，可以達到《鉛鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準》（GB25446-2010）特殊流域水質(zhì)標(biāo)準。
1.2電化學(xué)工藝 + 精濾：該法優(yōu)點是不需要添加任何藥劑，操作易于實現(xiàn)自動化控制。近幾年，電化學(xué)重金屬廢水處理技術(shù)已成功應(yīng)用。
1.3微濾 + 反滲透：廢水中重金屬離子基本去除以后，但廢水中含有大量的可溶解性離子，如Ca2+、SO42-、Na+等，硬度很大，該水仍然難以回用。為了能夠使廢水達到回用目的，必須采用反滲透技術(shù)進行深度處理，采用兩級反滲透系統(tǒng)的回收率可以達到75%。
綜合考慮本方案選擇工藝路線為：硫化 + 氧化 + 精濾 + 反滲透，目標(biāo)可基本實現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放。
2.重金水廢水深度處理工藝流程
原企業(yè)污水處理站排出廢水流入調(diào)節(jié)池，然后通過提升泵進入硫化混合、反應(yīng)池，在混合池加入硫化劑，硫化劑與重金屬發(fā)生反應(yīng)形成沉淀，廢水通過1號絮凝混合池和1號絮凝反應(yīng)池后進入1號沉淀池。
中圖分類號：R155文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-0432（2012）-02-0141-1
1 蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚氖澄铮卟速|(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的身體健康
影響蔬菜質(zhì)量的最大危害是重金屬污染。蔬菜中重金屬污染主要來自工業(yè)“三廢”，城鎮(zhèn)生活垃圾、污水及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身。按蔬菜被污染的途徑，可有以下幾個方面的來源。
1.1 污水的灌溉
城市工業(yè)的發(fā)展和城市化進程的加快，水資源逐漸匱乏，污水灌溉已成為農(nóng)業(yè)灌溉用水的重要組成部分，工業(yè)廢水中往往含有重金屬。大量的不加處理的工業(yè)廢水和廢渣排放江河、湖中，使水資源受到不同程度的污染，蔬菜生產(chǎn)和增產(chǎn)主要靠灌溉。城市工礦區(qū)，郊區(qū)菜田不得不大量使用工業(yè)廢水和生活污水灌溉菜田。所以，我國主要的土壤重金屬污染區(qū)都是由于污水灌溉引起的。
1.2 工業(yè)廢渣
據(jù)不完全統(tǒng)計；全國75個城市歷年積累的工業(yè)廢渣和尾礦達715.72億t，1980年統(tǒng)計78個省市工業(yè)廢渣共4.8億t。這些廢渣不僅占用了大片土地，而且造成更多的土壤污染。特別是城市近郊區(qū)和工礦企業(yè)附近的蔬菜地受重金屬污染愈來愈嚴重。
1.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動
（1）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中人們?yōu)榱似娴淖非蟾弋a(chǎn)，增加效益，大量的施用含有Hg、Cd、Pb、As等不合格的化肥，城市垃圾不經(jīng)任何處理直接當(dāng)作肥料施用，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)和作物必需的營養(yǎng)元素含量降低，重金屬含量超標(biāo)，從而影響蔬菜的；（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，農(nóng)用塑料薄膜，生產(chǎn)應(yīng)用的穩(wěn)定劑等都含有重金屬Cd和As，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可能造成土壤重金屬的污染，從而對蔬菜等農(nóng)作物的生長、產(chǎn)量、品質(zhì)均有較大的危害。
1.4 其他方面來源
隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，含Pb汽油的大量使用、汽車尾氣的排放、汽車輪胎磨損產(chǎn)生的大量重金屬、有毒有害氣體、粉塵等，都會引起交通干線附近土壤和蔬菜等作物的重金屬污染。還有油中的Cd、鍍Cd的工藝等生產(chǎn)或排放過程均將含有Cd廢物排入土壤造成污染。此外，還有微生物的污染。
2 重金屬對人體健康最直接的影響之一就是對食品安全造成威脅
大多數(shù)消費者的食品安全觀念僅僅在農(nóng)藥殘留和食品變質(zhì)上，對土壤重金屬污染影響食品安全的問題知之甚少。而且重金屬污染具有潛在性，普通消費者無法從外觀上判斷農(nóng)產(chǎn)品是否受重金屬污染而避開它。
（1）不同重金屬對身體危害不同，對人體危害最大的是有機汞，它不僅毒性高，能傷害大腦，而且比較穩(wěn)定，在人體內(nèi)停留的半壽命長達70d之久，所以即使劑量很少也可累積致毒。可見，重金屬給人類帶來的危害是無法估量的，因此，無污染蔬菜的生產(chǎn)正日益受到人們的重視。
（2）目前，菜地和蔬菜遭受到污染是十分嚴重的，已經(jīng)暴露出來的重金屬和硝酸鹽的污染必須給以足夠的重視。土壤污染對蔬菜影響較大的重金屬有Cd、Hg、Cr、As等。
3 治理土壤中重金屬的方法
我們通過對各種蔬菜做實驗找到不同蔬菜超標(biāo)時的土壤臨界濃度，通過控制和治理土壤中的重金屬含量來控制蔬菜中重金屬的含量。由于蔬菜重金屬的主要來源是土壤，我們可以通過以下幾個方面對土壤中的重金屬進行治理。
3.1 土壤污染的防治
土壤污染可采用工程措施，它包括：（1）客土法：就是在污染土壤上加入凈土。但客人的土應(yīng)盡量選擇比較粘重或有機質(zhì)含量高的土壤，以增加土壤容量，減少客土量。本法適應(yīng)于淺根植物和移動性較差的污染物。（2）換土法：就是將已污染的土壤移去，換上新土；而換土法對小面積嚴重污染且污染物是有放射性或易擴散難分解的土壤是必須的，以防止擴大范圍，危害人畜健康。
3.2 加強對工業(yè)“三廢”的治理和綜合利用
（1）禁止使用未經(jīng)處理的工業(yè)污水灌溉農(nóng)田。在積極慎重地推廣污水灌溉的同時，對灌溉農(nóng)田的污水，必須進行嚴格的監(jiān)測和控制。（2）減少工業(yè)廢水和生活污水的排放量，發(fā)展區(qū)域性污染防治系統(tǒng)，包括制定區(qū)域性水質(zhì)管理規(guī)劃，合理利用自然凈化能力，實行排放污染物的總量控制，調(diào)整工業(yè)布局，改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，除此之外，還應(yīng)有完善的管理措施。工業(yè)布局要合理，改變?nèi)剂系娜紵椒ǎG化造林，采用高煙囪和高效除塵設(shè)備，采取集中供熱，減少交通廢氣污染，施用低毒、低殘留的農(nóng)藥等。（3）選擇未受工業(yè)廢水、廢渣、廢氣污染的農(nóng)田，在遠離城市的工礦企業(yè)、醫(yī)院、生活垃圾、生活用水等污染源的地區(qū)建立蔬菜生產(chǎn)基地。
中圖分類號：X705
文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：16749944（2017）10000303
1 引言
生活垃圾焚燒處理憑借其設(shè)施占地少、減量效果明顯等特點，在土地資源稀缺的大背景下，已成為城市垃圾處置的主要方式。但其燃燒過程中會產(chǎn)生含有二f英類和易于浸出的Pb、Zn、Cr、Cd等多種重金屬有害物質(zhì)的飛灰，其污染問題也引起了廣泛的關(guān)注。由于焚燒飛灰中含有對周圍環(huán)境和人體健康具有潛在危害，《國家危險廢物名錄》已將生活垃圾焚燒飛灰列為危險廢物。飛灰在滲濾液或酸雨作用下，會導(dǎo)致重金屬浸入土壤或水體中，不僅會污染周圍環(huán)境，而且會被植物或動物吸收，通過食物鏈在各個營養(yǎng)級上富集、放大，造成對動植物的巨大傷害，而評價重金屬對生物的危害，就涉及到對其生物可利用性的相關(guān)研究。筆者對垃圾焚燒飛灰的污染特性進行了說明，對現(xiàn)有飛灰內(nèi)重金屬浸出影響因素進行了探討，對其生物可利用性的研究方法進行了對比和總結(jié)，可為控制焚燒飛灰中重金屬的浸出和探究浸出重金屬對生物的危害提供參考依據(jù)。
2 生活垃圾焚燒飛灰的污染特性
城市垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生相當(dāng)于原垃圾質(zhì)量3%～5%的垃圾焚燒飛灰，生活垃圾焚燒飛灰的粒徑基本分布在10～50 μm，比表面積為4.08 m2/g[1]。飛灰中除了含Ca、K、Si、Al、Mg等金屬元素的氧化物及氯化物和含硫化合物等其他復(fù)雜組分外[2]，還富集了二f英和呋喃等有機污染物。
2.1 重金屬
焚燒飛灰中重金屬含量一般占飛灰總量的0.5%～3%，有的甚至達到了9.3%，其中Zn、Pb、Cu和Cr的含量較高[3]，主要來源于廢舊電池、電器、鍍金材料等原件。我國典型生活垃圾焚燒飛灰中Zn一般范圍為2088～14129 mg/kg；Pb為782.6～9901 mg/kg；Cu為728.0～2162 mg/kg；Cr為232.0～716.23 mg/kg[4]。重金屬不能被生物降解，一旦進入動植物體內(nèi)，在食物鏈的生物放大作用下，成倍進行富集，最后進入人體，與人體內(nèi)的酶及蛋白質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)，使其失去活性，或在人體某器官內(nèi)積累，引起慢性中毒。
2.2 二f英
垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生二f英類及其他痕量有機污染物，飛灰對二f英排放的貢獻占總排放源的58%～88%[7]，且二f英的形成起著重要作用，飛灰上吸附的各種金屬元素，及其氯化物和氧化物為二f英形成的所需物質(zhì)及催化劑。二f英中主要污染物為多氯聯(lián)苯并二f英（PCDDs）和多氯聯(lián)苯并呋喃（PCDFs）[5]，長期在人體內(nèi)累積會對人體免疫功能和生殖功能造成巨大損傷。
3 焚燒飛灰中重金屬的浸出
焚燒飛灰堆積過程中，在浸出液或酸雨影響下，其中含有的重金屬會浸出，重金屬浸出過程受多種因素的影響，如pH值、飛灰粒徑、液固比、重金屬形態(tài)等。
3.1 浸提液pH值
飛灰中的大多數(shù)重金屬易在酸性條件下浸出，而且這種規(guī)律性與飛灰一般呈堿性有關(guān)，飛灰中重金屬的浸出受到浸提液pH值和飛灰本身的pH值二者間的共同作用。張喬等[6]改變浸提液的pH值，得到Cd、As、Cr等重金屬在浸取液pH值≤4.89時的浸出濃度遠遠大于pH值≥4.89時的，即在中性和堿性條件下均小于酸性條件下的浸出量。丁世敏等[7]使用水平振蕩法研究也得到了相似的結(jié)果，重金屬的浸出量隨初始pH值升高而減小。
3.2 焚燒飛灰粒徑
一般而言，飛灰孔隙率較高，比表面積越大，其重金屬吸附能力越強，所浸出重金屬量越多，而飛灰比表面積與粒徑呈現(xiàn)了一種相關(guān)性。鄺薇等[8]研究得到焚燒飛灰中含量較高的重金屬均呈現(xiàn)像小顆粒富集的趨勢，而含量較少的與粒徑未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性；王春峰等[9]通過TCLP實驗，得到Cu、Pb、Zn的浸出量隨飛灰粒徑增大先增大后p小，而As和V的浸出量逐漸增大；以歐盟標(biāo)準進行實驗時，Cu和Pb的浸出量隨粒徑增大而減小，As和V隨粒徑增大而增大。
3.3 液固比
液固比也是影響重金屬浸出的因素之一，席北斗等[10]研究得到在醋酸緩沖溶液中，重金屬浸出質(zhì)量濃度隨液固比的增加而先升高再降低，且均在液固比為40 L/kg時達到最大浸出量。譚中欣等[11]將液固比從10∶1上升至20∶1時，重金屬Cd、Cr、Pb、Cu、Hg、Mn的浸出率都呈現(xiàn)增加的趨勢。
3.4 焚燒飛灰中重金屬形態(tài)
焚燒飛灰中的重金屬形態(tài)會直接影響重金屬的浸出行為和自然界中的遷移轉(zhuǎn)化，一般將重金屬化學(xué)形態(tài)分成可交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、有機結(jié)合態(tài)、原生硫化態(tài)和殘渣態(tài)[12]。對焚燒飛灰中重金屬形態(tài)分析，不僅可以研究其浸出特性，還可以根據(jù)其中幾種主要重金屬的形態(tài)含量分布，對焚燒飛灰做出風(fēng)險評價。當(dāng)某種重金屬主要以可交換態(tài)存在時，代表此重金屬易于浸出，危險性高；飛灰中以殘渣態(tài)存在的重金屬不易在強酸性溶液中浸出，最為穩(wěn)定、危害性最小[13]。
4 焚燒飛灰中重金屬的生物可利用性研究
焚燒飛灰中浸出的重金屬，會進入土壤和水體，土壤和水體中的動植物在進行生命活動時，會將重金屬吸收至體內(nèi)，在食物鏈的作用下，最終進入人體，對人體產(chǎn)生不利影響。焚燒飛灰中重金屬的危害最終體現(xiàn)在對生物體的影響上，被生物利用吸收的部分為污染的有效部分，即重金屬的生物可利用性，焚燒飛灰中重金屬的生物可利用性研究方法主要有生物模擬法和植物指示法[14]。
4.1 生物模擬法
健康風(fēng)險評價中，土壤或焚燒飛灰重金屬的生物可利用性通常是指經(jīng)口無意攝入的污染物質(zhì)中重金屬被消化道吸收的最大量，需要準確判定重金屬在胃腸階段不同A段的溶出動態(tài)。體外實驗方法操作簡單、費用低，結(jié)果較為準確，發(fā)展技術(shù)也相對較為成熟，常用的體外實驗方法包括PBET（physiologically based extraction test）、IVG（in vitro gastrointesinal method）、SBET（simplified bioaccessibility extraction test）、UBM（the unified bioaccessibility method ）等[15]（表1）。
表1 研究重金屬生物可利用性的幾種體外提取法
名稱胃液及腸液組分胃液及腸液pH 提取時間
PBET胃液中含有胃蛋白酶、蘋果酸鹽、檸檬酸鹽、乙酸等有機酸；腸液中含有膽汁鹽和胰液素胃液pH為1.3；腸液pH為7.02h，2hSBET胃液組分為甘氨酸胃液pH為1.51h
IVG胃液中含有氯化鈉和胃蛋白酶；腸液中含有胰酶和膽汁；并整個過程中通入氬氣胃液pH為1.8；腸液pH為5.51h，1h
UBM胃相階段加入唾液（ 包含氯化鉀、磷酸二氫鈉、尿素等），胃液（ 包含粘液素、胃蛋白酶等；腸相階段加入腸液（ 包括胰酶、脂肪酶、牛血清蛋白等），膽汁（包含氯化鈉、碳酸氫鈉、尿素、氯化鈣、膽汁鹽等）胃液pH為1.2；腸液pH為6.5 1h，4h
由于不同體外提取方法都是參考人體消化液組成設(shè)定的，而其模擬液組成存在很大的差異，每種方法都對不同的重金屬有較好的相關(guān)性，且試用于不同的環(huán)境。吳小飛等[17]使用SBET、PBET、IVG和UBM四種體外提取法，對不同酸堿度土壤中幾種主要重金屬的生物可給性進行了分析，得出IVG和PBET適用于酸性土壤，SBET和UBM適用于偏堿性土壤（表1）[16]。
4.2 植物指示法
為更好表現(xiàn)植物與土壤或焚燒飛灰中重金屬之間的相關(guān)性，可用植物指示法來驗證。植物指示法包括田間試驗法和植物盆栽法2 種，前者在田間條件下，以植物吸收土壤中重金屬的量來表示土壤中重金屬的生物有效性，其試驗結(jié)果能較客觀地反應(yīng)大田的真實情況；后者是將供試土壤裝入試驗盆缽中，并植入試驗的植物，在控制溫度及濕度條件下進行培養(yǎng)，培養(yǎng)結(jié)束后，通過測定全株植物或植物不同部位的重金屬含量來判斷重金屬的生物有效性以及植物對它們的累積情況[14]。
植物指示法實驗周期長，易受周圍環(huán)境的影響，導(dǎo)致有許多不可控因素，而且不同植物對重金屬吸收種類有所不同，油菜容易吸收Cd，而對Zn、Cr的吸收卻較少；藕對Pb的吸收明顯，而對Cr、Cd和Zn的吸收相對較少[18]。對于重金屬的生物可利用性研究，不能只選用一種植物進行，其結(jié)果不具有代表性，并不適用于大多數(shù)的植物類型。
5 結(jié)論
（1） 浸出液pH值、飛灰粒徑、液固比和重金屬形態(tài)均會影響重金屬浸出，為使實驗更嚴謹，可以控制重金屬浸出的某些影響因素，根據(jù)飛灰的不同性質(zhì)改變相應(yīng)的浸提條件。
（2） 在選擇浸提液濃度和種類時，也需考慮焚燒飛灰本身的pH值，根據(jù)其調(diào)節(jié)浸出液pH值，以得到重金屬的最大浸出量；重金屬有向小顆粒飛灰富集的趨勢，故在進行重金屬浸出實驗時，最好選擇較小粒徑的焚燒飛灰；液固比的改變，實際上也是浸出液pH值的間接改變，在進行浸出實驗時，液固比和pH值兩者可作為協(xié)同因素。
（3） 研究焚燒飛灰中重金屬的生物可利用性，使用較多的方法為生物模擬法和植物指示法。體外模擬胃腸法是模擬將含有重金屬的土壤或焚燒飛灰直接由口攝入，進入胃腸的吸收過程，但和真實通過食物鏈進入人體的過程有所差別。在用植物指示法研究重金屬的生物可利用性時，不同植物對于不同種類的重金屬吸收能力有所差異，需考慮到研究的重金屬和選擇的植物種類。
參考文獻：
[1]
楊立波.生活垃圾焚燒飛灰中二f英與汞的分布特性研究[D].上海：上海大學(xué)，2013.
[2]余純麗，龍良俊，魏星躍，等.自然堆存下的飛灰污染物浸出毒性研究[J].環(huán)境工程學(xué)報.2009，3（6）.
[3]葉pF，王 偉，高興保，等.我國垃圾焚燒飛灰性質(zhì)及其重金屬浸出特性[J].環(huán)境科學(xué)，2017，28（11）.
[4]武志明.我國典型區(qū)域生活垃圾焚燒飛灰污染特性及環(huán)境安全評價研究[D].上海：上海大學(xué)，2013.
[5]吳衛(wèi)東，蔡 歡，李合義，等.垃圾焚燒飛灰中二f英類的研究概況[J].干旱環(huán)境檢測，2010，24（4）.
[6]張 喬，夏鳳毅，田一光，等.垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰浸出毒性的研究[J].溫州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，28（4）.
[7]丁世敏，幸元會，封享華，等.重慶垃圾焚燒飛灰中重金屬浸出特征研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報，2009，34（1）.
[8]鄺 薇，鐘 山，陳孟林，等.垃圾焚燒飛灰中重金屬的污染特性[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012，35（8）.
[9]王春峰，陳冠飛，朱艷臣，等.不同粒徑垃圾焚燒飛灰重金屬浸出及生物可給性[J].環(huán)境科學(xué)，2016，37（12）.
[10]席北斗，王 琪，張曉萱，等.不同浸出毒性鑒別方法對垃圾焚燒飛灰浸出毒性鑒別的適宜性[J].環(huán)境科學(xué)研究，2005（18）.
[11]陸泗進，何立環(huán)，孫 聰.2種連續(xù)提取法提取三種類型土壤中重金屬研究[J].北方環(huán)境，2013，29（1）.
[12]李國臣，李澤琴，高 嵐.土壤重金屬生物可利用性的研究進展[J].土壤通報，2012，43（6）.
[13]Jiao Facun，Zhang Lian，Dong Zhongbing，et al.Study on the species of heavy metal in MSW incineration fly ash and their leaching behavior[J].Fuel Processing Technology，2016（13）：108～115.
[14]蔡美芳，吳仁人，李開明，等.植物性食物中重金屬生物可利用性研究進展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014，37（11）.
[15]姜 林，彭 超，鐘茂生，等.基于污染場地土壤中重金屬人體可給性的健康風(fēng)險評價[J].環(huán)境科學(xué)研究，2014，27（4）.
