土壤重金属污染监测方案

成都市某地土壤重金属污染环境监测方案环境科学2班 李杨敏袁钊肖凡摘要：土壤中重金属的过量与不足都是人们十分关心的问题，因为对于一些动植物来说，它 们的不足与过量均可能引起生长和发育障碍。同时，土壤中的重金属长期停留和积累在环境 中，对生态环境和人体健康也存在诸多现实和潜在风险受到越来越多的关注。因此，评价土壤 中的重金属污染程度对于环境和健康问题有着重要意义。据统计，在过去的50年里，全球 排放到环境中的镉、铜、铅和锌分别达22 000t、939 000t、783 000t和135 000t ,其 中有相当一部分进入了土壤。随着工业化进程的加快和农业生产中化肥和农药不合理施用使 得农用土壤重金属污染风险逐渐增大。本文对成都某蔬菜地土壤运用原子吸收光谱法和原子 荧光光谱法，对土壤中Cd、Pb、As、Hg、Zn、Cu重金属污染制定了环境监测方案，同时也 分析了农用土壤重金属污染的主要原因，让人们能更好的了解和进行研究，治理。关键词：土壤；重金属；监测国土资源部曾公开表示，中国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失超 过200亿元。而这些粮食足以每年多养活4000多万人，同样，如果这些粮食流入市场，后 果将不堪设想。由于土壤受到重金属的污染，破坏了土壤自身生态系统的平衡，造成现存的 或潜在的土壤质量退化，耕地面积逐渐减少。再者，重金属在植物体内富集，通过食物链流 入体内，对人类健康构成威胁。土壤污染的事件：1、2009年4月13日，云南阳宗海砷污染事件。2、2008年，湘江中下游农田土壤和蔬菜重金属污染调查实验结果全部出炉，结果证明，从 衡阳到长沙段的湘江中下游沿岸，蔬菜中的砷、镉、镍、铅含量与国家食品中污染物限量 标准比较，超标率分别为95.8%、68.8%、10.4%和95.8%。3、20世纪中期，发生在日本震惊世界的镉污染事件，引发水俣病。4、2001年，广西环江毛南族自治县遭遇了百年一遇的洪水，突如其来的天灾摧毁了家园， 可是，更大的痛苦却在洪水之后。洪水冲垮了上游废弃的尾砂坝，导致下游万余亩农田有害 元素最高超标246倍，农作物基本绝收，临近的刁江100多公里河段鱼虾绝迹，沿河地区全 部污染。直到2004年，仍有60%的农田寸草不生，成为荒漠，刁江下游的河池市长老乡多 年来报名应征入伍的青年，竟没有一个能通过体检关。土壤重金属污染的危害1. 土壤重金属污染使原本紧张的耕地资源日趋短缺。我国18亿亩耕地红线已受到严重的冲 击。而且，这种冲击尚未出现减缓的迹象。2. 土壤重金属污染是造成其他环境污染的重要原因。土壤污染物随地表径流和土层迁移， 从而导致地表水和地下水受到污染，而且还可能造成新的土壤污染，部分有机污染物还会因 挥发导致大气污染。3. 土壤污染给人们的身体健康带来极大的直接或间接威胁。土壤污染物通过食物、饮水、 大气灰尘等途径进入人体并威胁到人们的健康。其中，食物是最主要的途径。4. 重金属对土壤中的微生物的活性和数量均有影响。从而影响土壤的活性，例如某些重金 属抑制共生固氮作用，从而降低了豆科作物的产量。5. 重金属抑制土壤中的酶的活性，甚至导致酶失去活性。6. 土壤污染对农业的可持续发展影响巨大。土壤污染导致农作物产量下降，甚至绝收。同 时，由于从土壤中吸收了污染物，农产品中的污染物超标严重，部分污染区的农产品可能不 再适于食用。近年来有关蔬菜中的重金属污染问题倍受关注，我国有少数重要城填对其蔬菜基地蔬 菜进行了相关的研究。成都平原位于四川盆地西部，是我国西南部开发较早的地区之一，素 享“天府之国”的美誉，是我国著名的农业生产基地。在经济发达，长期的人类活动下，给 土壤环境质量带来了不可小视的影响。土壤重金属污染具有持久性，隐蔽性和不可逆性等特 点，一旦遭受重金属污染，便难以消除。重金属可以在土壤中积累和在作物体内残留，进而 通过食物链进入人体并在人体内积累，构成对人体的潜在危害。因此，制定土壤重金属污染 监测方案，从而了解和研究成都平原农用状况，对于政府制定针对性措施，保护土壤环境质 量，保障农产品的安全和人类健康具有非常重要的现实意义。本文对成都市某区蔬菜基地，重点选取主要春季蔬菜7个品种，对主要的环境重金属元 素Cd、Pb、A s、Hg、Zn、Cu进行了监测，并分析了土壤重金属污染的主要原因，为进一步 保护农用土壤环境质量和防治土壤重金属污染提出了监测方案的制定。监测土壤中的重金属可以用生物监测也可以用化学监测。我们可以根据植物生长情况 来判断土壤中是否含有过量重金属，根据不同植物对不同污染物的敏感度来监测污染物的种 类。化学方法可以用原子吸收分光光度法，火焰原子吸收光谱法，冷原子吸收光谱法等等。1.1样品的采集研究区蔬菜基地蔬菜种植方式有温室、露天、温室无土栽培。因此，样品的采集分大棚、 露天、大棚无土，及不同的品种，按梅花布点采混合样。共采集新鲜蔬菜样品共7个品种（茄 子、黄瓜、西葫芦、韭菜、豆腐菜、空心菜、莴苣）,35件样品。土壤样品的采集，以基地总置面积进行均匀布点，用竹铲或竹片直接采集，以免造成样 品污染。1.2样品的制备采集回来的新鲜蔬菜样品立即处理，分别去离子水洗净，自然水风干；再次用去离子水洗 净，然后将样品放入烘箱中，在8090r条件下烘干蔬菜样品表面水，用玛瑙研钵进行研 磨至过0. 25 cm的筛，贮于磨口瓶中备用。采回来的土壤样品进行自然风干、压碎，除去异 物。再用木棒碾碎后，过2 cm孔筛，以除去2 cm以上的砂石和植物残根，再用四分法处理。 将处理后的土壤样品与蔬菜样品充分混匀后，贮于磨口瓶中备用。1.3 被测元素的测定对蔬菜样品，选取Cd、Pb、As、Hg、Zn、Cu这6种主要环境元素，测定方法采用国家标 准方法。表1国家标准方法主 元素方法代号消化方法测定方法ZnBG/T 5009. 14- 1996马弗炉原子吸收光谱法CuBG/T 5009. 14- 1996马弗炉原子吸收光谱法PbBG/T 5009. 14- 1996马弗炉原子吸收光谱法CdBG/T 5009. 14- 1996马弗炉原子吸收光谱法HgBG/T 5009. 14- 1996140 r砂浴原子荧光光谱法As原子荧光光谱法土壤中重金属元素的测定，采用HClO 4-HF消化法，反映温度较高，不适于Hg、As含量的测定，因而，对土壤样品仅分析其镉、铅、锌、铜4种元素。原子吸收光谱仪主要又光源，原子化系统，分光系统和检测系统四部分组成。由锐线光 源发射出的待测元素的特征光谱线，通过原子化器，被火焰中待测元素基态原子吸收后，进 入单色器，经分光后，由检测器转化为电信号，最后经放大在读数系统读出。1.4测定结果与讨论根据实验监测，可得数据，作出如下表格。表2成都市某蔬菜基地蔬菜中重金属元素的含量（mg/k g,干重）样品采样点八、样品数CdPbA sHgZuCuH2O(% )黄瓜温室500.240.430.0344438.43.7895豆腐菜温室30.300.0020.001205.0392茄子温室40.3700.0020.00212.87.194茄子露天30.750.150.0020.00212.827.294西葫芦露天50.3320.170.0030.00310.817.2295空心菜露天50.540.840.450284.892韭菜露天50.320.20.00310.00218.77.3392莴笋茎露天50.461.10.40.03543.625.496含量总平均（干重）0.380.340.1620.00123.148.4893.97国家标准（鲜重）5 W0.05W0. 2W0. 5W0. 25W20W10茄子成都平原蔬菜含量背景值0. 2940. 60. 540. 02314. 46. 6:4 莴笋茎0. 0990. 680. 400. 02246. 319. 3:4 表3 土壤中重金属元素测定结果（mg/kg）测试项目样品数xX平均值RZn553. 6035. 25 70. 32Cu528. 04820. 40849. 39Cd50. 2480 0. 372Pb522. 6515. 3 33. 52可见，本次研究所分析测试的七种蔬菜中，有关重金属元素Cd、Pb、As、Hg、Zn、Cu含 量均未超过国家标准。其中仅莴笋茎中的量高，Cd镉含量为0. 80 mg/k g (干重),换算 为鲜重含量为0. 048 mg/kg,接近国家标准的最低含量0. 05 mg/kg。将温室蔬菜与露天种 植的蔬菜比较，其重金属元素Cd、Hg、Zn、Cu含量变化不大，Pb、A s含量则有显著的差 异。结论：(1) 从实验结果可以看出，该蔬菜基地中Zn、Cu、Hg、As、Pb的含量都没有超过国家标准。(2) 蔬菜中重金属元素Cd、Hg、Zn、Cu主要来、自土壤，而Pb、A s则来源于大气飘尘。土壤重金属污染有多种来源：1. 大气沉降：主要的大气污染源有电厂、黑色冶金、石油开采和加工、运输、有色冶金以及 建筑材料开采和生产等，进入大气的重金属通过干、湿沉降输入土壤和水体中。2. 污灌：用城市下水道污水、工业废水、排污河污水以及超标的地下水等进行灌溉。在我国 很多地区，存在严重的因灌溉引起的农田土壤和农作物的重金属污染。3. 采矿和冶炼：工矿地区重金属污染主要由采矿和冶炼中的废水、废渣以及降尘所造成的。4. 农药、化肥和塑料薄膜的使用：用含有Pb、Cd、Hg、As等的农药和不合理地施用化肥都 可以导致土壤中重金属的污染。一般过磷酸盐中含有高量的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb， 磷肥次之，氮肥和钾肥含量较低，但氮肥中Pb、As和Cd含量较高。农用薄膜生产中应用 到的热稳定剂中含有Cd、Pb，在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可以造成土壤重金属污 染。5. 污泥施肥：泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同时污泥中也含有大量的 重金属元素，随着市政污水处理产生的大量污泥被施加于农田，农田中的重金属含量也会不 断增高。污泥施肥可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越 多，污染就越严重。6. 交通运输污染：汽车轮胎及排放的废气是重金属主要交通污染源。含Pb汽油的燃烧是城 市Pb污染的重要来源。Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等为道路两侧土壤中的主要污染物。现有的土壤重金属污染的治理方法1.热处理法：热处理技术应用于工业企业场地土壤苯系物、多环芳烃、多氯联苯和二 嗯英等有机污染土壤的修复。热修复的原理是利用污染物的热挥发性，利用高频电压产生电 磁波，产生热能，对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来从而达到修复的目的。2 .淋洗络合法：淋洗法是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中，再用络合或沉淀的方法，使重金属富集并进一步回收处理的土壤修复方法。3. 化学修复：化学修复是根据土壤中重金属易与一些配位化合物反应形成稳定的络合物, 易与一些酸根离子反应形成沉淀的特点，向土壤中投加改良剂来降低土壤中重金属的迁移性 和生物可利用率，减少直至清除土壤中的重金属，从而达到治理和修复污染土壤的目的。4. 生物修复生物修复法主要是利用某些特殊的植物和微生物等通过新陈代谢作用吸收去除 土壤中的重金属或使重金属形态转化，降低毒性，净化土壤。5. 微生物修复。土壤微生物种类繁多，数量庞大。有些微生物具有嗜重金属性，如动胶菌、 蓝细菌、硫酸还原菌及某些藻类，能够产生胞外聚合物，与重金属离子形成络合物。耿春女 等利用菌根吸收和固定重金属Fe、Mn、Zn、Cu ,取得了良好的效果。6. 植物修复。植物修复技术指利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、 污泥或地表和地下水中有毒有害污染物技术的总称。据Reeves等统计，迄今已发现超积累 植物700种,广泛分布于约50个科中，但绝大多数属于镍超积累植物。参考文献：(1) 李富华，四川环境(环境对策)，2009.8,第28卷第4期(2) 李泽琴，程温莹，罗丽，蔡怀鸿，符新妃，地质灾害与环境保护，2002.12，第13 卷第4期(3) 奚旦立，孙裕生，环境监测(第四版)(4) 华东理工大学分析化学教研组，四川大学工科化学基础课程教学基地，分析化学(第 六版)(5) 周启星，宋玉芳，污染土壤(修复原理与方法)