沈陽市土壤和地表灰塵重金屬研究現(xiàn)狀及治理對(duì)策

董莉莉

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110032)

沈陽市土壤和地表灰塵重金屬研究現(xiàn)狀及治理對(duì)策

董莉莉

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110032)

摘要通過對(duì)沈陽市土壤和地表灰塵重金屬污染物的空間分布特征、賦存形態(tài)和來源進(jìn)行分析，提出沈陽市土壤和地表灰塵重金屬污染的有效防治對(duì)策，以期能夠?yàn)楦纳粕蜿柍鞘型寥郎鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量，建立良好的城市生態(tài)系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞重金屬污染；土壤；地表灰塵；沈陽

城市土壤是具有人為的、非農(nóng)業(yè)作用形成的，由于土壤的混合、填埋或污染而形成的厚度大于或等于50 cm的城區(qū)或郊區(qū)土壤[1]。城市地表灰塵是城市生態(tài)環(huán)境中具有環(huán)境指示作用的地表顆粒物，是含有重金屬、多環(huán)芳烴等多種污染物的源與匯[2]。隨著工業(yè)的發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，大量的重金屬污染物進(jìn)入城市土壤和地表灰塵中，且在土壤和地表灰塵中的重金屬污染物具有難降解和持久性，對(duì)城市居民的健康造成潛在的威脅。

沈陽市是我國東北老重工業(yè)基地之一，汽車及零部件、裝備制造、有色金屬冶煉、機(jī)械加工等為沈陽的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，然而在這些工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，也向環(huán)境中排放了大量的重金屬污染物，給環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。有研究表明，沈陽約有40%的兒童血鉛水平超標(biāo)，與大氣、土壤和灰塵中鉛含量相關(guān)性很大[3]，且在沈陽土壤中鎘的含量已經(jīng)超過國家土壤二級(jí)治理標(biāo)準(zhǔn)[4]。鑒于此，本文就沈陽城市土壤和地表灰塵重金屬污染物的空間分布特征、賦存形態(tài)和來源進(jìn)行全面的整理分析，并對(duì)如何有效防治城市土壤和地表灰塵重金屬污染提出相應(yīng)的對(duì)策，以期對(duì)改善沈陽城市土壤生態(tài)環(huán)境，建立良好的城市生態(tài)系統(tǒng)提供借鑒。

1土壤和地表灰塵重金屬空間分布特征

1.1土壤重金屬空間分布特征

沈陽城市表土中鉛、鎘含量整體表現(xiàn)出西高東低的趨勢(shì)，鉛含量峰值分別出現(xiàn)在皇姑崇山西路一帶、鐵西與和平交界的砂陽路一帶、大東大北關(guān)街一帶，其中以鐵西與和平交界的砂陽路一帶鉛含量最高含量值為93.9 mg.kg-1；鎘含量峰值主要集中在鐵西區(qū),在鐵西興工北街一帶達(dá)到最高,含量為5.28 mg.kg-1[5]。按照不同功能區(qū)劃分土壤中鉛的含量表現(xiàn)為工業(yè)區(qū)>商業(yè)區(qū)>居民文教區(qū)[6]。

1.2地表灰塵重金屬空間分布特征

沈陽市地表灰塵重金屬主要有Pb、Cu、Zn、Cd、Ni、Cr等。在空間分布上表現(xiàn)為西部含量高于東部，一環(huán)路東、西部均高于中部和南北部，Cu、Pb、Zn含量的最高值均位于鐵西區(qū)東北部，Cd的高值點(diǎn)多分布于大東區(qū),Cd、Pb的空間分布差異較大，Zn的空間分布差異最小[7]。不同功能區(qū)地表灰塵中的重金屬含量表現(xiàn)為交通區(qū)的Cu、Cd、Ni、Cr含量較高，一般干道區(qū)域的Pb、Zn含量較高，總體表現(xiàn)為交通區(qū)、商業(yè)區(qū)和一般干道的重金屬含量高于住宅區(qū)、文教區(qū)和公園區(qū)[8]，值得的一提的是，大東區(qū)的Cd含量已經(jīng)超出土壤環(huán)境背景值的30倍，屬于重度污染水平。

2土壤和地表灰塵重金屬賦存形態(tài)

土壤和地表灰塵重金屬污染的毒性和環(huán)境行為并不完全取決于其總量，而取決于其化學(xué)形態(tài)，其化學(xué)形態(tài)的不同，其環(huán)境行為和生物有效性不同，對(duì)環(huán)境的效應(yīng)也不同[9]。目前對(duì)于土壤和灰塵中重金屬形態(tài)，還沒有統(tǒng)一的定義及分類方法，較為常見的分析方法是Tessier連續(xù)提取法和BCR 提取法。Tessier連續(xù)提取法將土壤中重金屬元素的形態(tài)分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)5種形態(tài)。BCR 提取法把重金屬形態(tài)分為酸可提取態(tài)、氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘余態(tài)[10]。王曉春等[11]對(duì)沈陽細(xì)河沿岸土壤中重金屬的形態(tài)分析表明：Cr、As、Zn、Hg、Cu和Pb主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在；Cd主要以離子交換態(tài)存在，殘?jiān)鼞B(tài)所占的比例較低，其潛在遷移能力較強(qiáng)。馮琦麗等[12]對(duì)沈陽城市土壤Pb的化學(xué)形態(tài)分析也表明，沈陽城市土壤Pb主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主,平均占87.73%，活性態(tài)比例較小。

3土壤和地表灰塵重金屬來源

3.1工業(yè)污染

工業(yè)污染主要表現(xiàn)為冶煉廠、電鍍廠、制革廠等工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程向環(huán)境中釋放的重金屬，有的直接進(jìn)入土壤，有的則通過水體和大氣再進(jìn)入土壤，從而導(dǎo)致土壤中重金屬富集而帶來嚴(yán)重的危害。多數(shù)研究表明沈陽市鐵西區(qū)的土壤和灰塵中的重金屬含量較其他區(qū)高，這是由于鐵西區(qū)原為工業(yè)區(qū)，以前集中多家排Cu、Pb的企業(yè)，雖然現(xiàn)在已經(jīng)全部遷走，但仍有大量的重金屬殘留在土壤中[5,6,8]；馬溪平等[13]對(duì)鐵西區(qū)長期受原某冶煉廠排放重金屬污染的區(qū)域進(jìn)行研究，結(jié)果表明，該區(qū)土壤表層中的Cd、Pb、Cu、Zn 4 種重金屬濃度超過國家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)倍到數(shù)十倍。雖然該冶煉廠已遷出，但其殘留在土壤中的重金屬仍然不可忽視。

3.2交通活動(dòng)

城市的交通活動(dòng)是城市土壤和地表灰塵中重金屬污染的重要來源之一。交通活動(dòng)對(duì)土壤和地表灰塵重金屬污染主要表現(xiàn)在汽車尾氣排放、機(jī)車剎車塊、輪胎及汽車尾氣催化轉(zhuǎn)換器的磨損及油類潤滑劑的使用等。汽車輪胎磨損、軸承摩擦、制動(dòng)襯面摩擦都會(huì)釋放出鋅、鉛、鎘、銅。潤滑油在高溫下與空氣接觸氧化醇、酮和醛等有機(jī)物會(huì)腐蝕金屬也回放出鋅、銅、鎘、鎳和鉬[14]。雖然現(xiàn)在已經(jīng)使用無鉛汽油，但汽油中添加錳基抗爆劑會(huì)向環(huán)境中釋放錳。另外，溫度很高的汽車尾氣通過催化轉(zhuǎn)換器時(shí)，會(huì)使催化轉(zhuǎn)換器表層的催化劑薄層老化和磨損，從而導(dǎo)致鉑族元素向環(huán)境大量排放[15]。

3.3生活垃圾

城市生活垃圾產(chǎn)生重金屬污染主要來源于垃圾體中金屬制品或鍍金屬制品中金屬離子溶出、含重金屬成分的各類原材料在使用與廢棄過程中的重金屬離子的釋放及生物鏈富集食物等。這些重金屬元素經(jīng)由自然降水、淋洗、溶解等途徑進(jìn)入土壤，造成土壤表層重金屬污染。Srme 等人研究了瑞典Stockholm 的重金屬城市代謝后發(fā)現(xiàn)，通過垃圾代謝的重金屬占城市總輸入量的15%～45%[16]。另外，生活垃圾在填埋、堆肥、焚燒等處理過程中也會(huì)產(chǎn)生較多的重金屬污染。有學(xué)者曾對(duì)垃圾填埋場滲濾液的有害成分監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)存在著數(shù)十種重金屬元素,并屬于毒性較大的優(yōu)先污染物，其中Cr 和 Zn的質(zhì)量濃度都超過了100 g.L[17]。

4治理對(duì)策

4.1嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢” 排放

城市土壤和地表灰塵中重金屬污染很大一部分是由于工業(yè)生產(chǎn)中排放的廢水、廢氣、廢渣造成的，因此應(yīng)嚴(yán)格控制重金屬污染物的排放，從源頭減少重金屬污染物進(jìn)入土壤。首先，應(yīng)全面關(guān)閉生產(chǎn)工藝和裝備落后、污染嚴(yán)重的企業(yè)；其次，加大對(duì)排污企業(yè)的監(jiān)管力度，嚴(yán)格控制工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的重金屬排放總量；大力發(fā)展清潔能源，加大對(duì)清潔生產(chǎn)技術(shù)的支持力度，大力推廣使用先進(jìn)的工藝、技術(shù)與設(shè)備，促進(jìn)企業(yè)使用清潔的能源和原料，從源頭削減污染，減少和避免生產(chǎn)、服務(wù)和新產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放。

4.2加強(qiáng)對(duì)交通與生活污染源的控制

針對(duì)交通活動(dòng)和生活污染源對(duì)城市土壤造成的重金屬污染可以采取以下治理措施:①淘汰高污染汽車，實(shí)行嚴(yán)格的汽車排放限值，對(duì)重型柴油車輛進(jìn)行監(jiān)管。②提高機(jī)動(dòng)車燃油質(zhì)量，推廣使用清潔燃料汽車。③大力發(fā)展公共交通、軌道交通，鼓勵(lì)人們乘坐公共交通出行，減少汽車使用數(shù)量。④生活垃圾應(yīng)進(jìn)行分類收集。例如將廢舊電子產(chǎn)品、印刷制品、廢舊電池、塑料包裝物等含有重金屬的垃圾與其他垃圾進(jìn)行分類收集。

4.3加大對(duì)土壤重金屬污染的治理力度

對(duì)于已經(jīng)污染的土壤，應(yīng)采取土壤治理和修復(fù)技術(shù)，清除土壤中重金屬或改變其在土壤中存在形態(tài)，降低其遷移性和生物可利用性。土壤重金屬污染治理的方法有客土法、玻璃化技術(shù)、電動(dòng)修復(fù)、電磁修復(fù)等物理方法以及化學(xué)鈍化技術(shù)、土壤淋洗技術(shù)等化學(xué)方法，適合于污染重、面積小的土壤。對(duì)于面積大的污染土壤可以采用植物修復(fù)、微生物修復(fù)和低等動(dòng)物修復(fù)等生物修復(fù)方法。

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文章編號(hào)：1005-5215(2016)06-0061-03

收稿日期：2016-03-08

基金項(xiàng)目：遼寧省科學(xué)事業(yè)公益研究基金項(xiàng)目(2014003022，2013002013)

作者簡介：董莉莉(1982-)，女，碩士，工程師，主要從事森林生態(tài)研究，Email:donglili_1982@126.com

中圖分類號(hào)：S718.516

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.06.022