重金屬污染的特征范文

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第1篇

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第2篇

（臺州學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 臺州 318000）

摘 要：本文以浙江省臺州市路橋區(qū)峰江地區(qū)電子廢物拆解回收場地為對象，主要考察了電子廢物拆解地土壤中重金屬污染的分布特征.結(jié)果表明，在考察的5種（Cu、Zn、Pb、Cr、Cd）重金屬中，除了Cr和Zn外均在一定程度上超過《國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二類土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，污染最嚴(yán)重的是Cu、Cd，其次為Pb.以國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)計算該典型區(qū)Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的綜合污染指數(shù)為4.3，已達(dá)嚴(yán)重污染程度.表明該電子廢物回收跡地土壤存在嚴(yán)重的重金屬復(fù)合污染問題，已不適合農(nóng)業(yè)耕作.

關(guān)鍵詞 ：電子廢物；重金屬污染；土壤；分布特征

中圖分類號：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-260X（2015）01-0140-03

1 前言

電子廢物，又稱電子垃圾，是指各類報廢的電子產(chǎn)品，包括各種廢舊電腦、通信設(shè)備、電視機、電冰箱以及被淘汰的精密電子儀器儀表等[1,2].20世紀(jì)以來，隨著電子信息等高科技產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，電子技術(shù)的更新不斷加快，全球越來越多的廢舊電子和電器設(shè)備被淘汰.在許多發(fā)達(dá)國家，電子廢物已成為增長最快的垃圾流[2,7,9,10].世界上約80%的電子廢物被轉(zhuǎn)運到亞洲，其中有90%以“回收”等名義輸入到中國[11].

電子廢物中含有大量的銅、鎳、鉛、鎘等重金屬，電子廢物的拆解回收可以帶來廉價的原材料和豐厚的利潤[3,4].但是電子廢物不合適的處理方式，同時也導(dǎo)致有害重金屬進(jìn)入環(huán)境，對人類的身體健康和生存環(huán)境造成嚴(yán)重的危害[5-8].浙江臺州地區(qū)是中國最大的電子廢物拆解回收處理中心之一.當(dāng)?shù)鼐用癫捎秒娋€電纜的露天焚燒、電路板的烤制熔化酸洗等原始粗放的方式進(jìn)行電子廢物的拆解，嚴(yán)重污染了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境[4,5].

在電子廢物回收活動對環(huán)境和人類造成的巨大環(huán)境危害引起國際關(guān)注的情況下，國內(nèi)環(huán)保部門嚴(yán)令禁止電子垃圾的公開焚燒和隨意傾倒，但在暴利的驅(qū)使下，收效甚微[5,6,12].雖然路橋地區(qū)環(huán)保部門對當(dāng)?shù)仉娮訌U物拆解回收進(jìn)行了集中的整治與規(guī)劃，將所有電子廢物拆解回收作坊集中在同一條街道進(jìn)行，但是由于拆解方式相對比較落后，拆解活動所帶來的環(huán)境污染問題還在繼續(xù).因此，本研究選擇浙江省臺州路橋地區(qū)典型電子廢物不當(dāng)處置地區(qū)峰江開展研究工作，通過對該地區(qū)電子廢物回收跡地土壤中重金屬的含量水平、分布特征的研究，對該地區(qū)電子廢物回收活動帶來的重金屬污染進(jìn)行了初步的評價.

1 材料與方法

1.1 土壤樣采集

選取峰江地區(qū)某一拆解時間為20多年的電子廢物拆解地.其拆卸的電子廢物主要成分為家用電器的外殼、電板以及廢舊的電線等.采樣時，以電子廢物拆解地為中心，在離電子廢物拆解點邊緣0m、100m、200m、300m處分別采集3個平行樣.梅花狀采樣，分別取約1kg土壤(取距離地表2cm以下的混合土樣)，將所取土壤均勻混合，土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，用瑪瑙棒研壓，通過200目尼龍篩，混勻后備用.

1.2 樣品的處理

稱取備用的土壤樣品0.5000±0.0005g,置于大玻璃管中,采用硝酸-高氯酸-氫氟酸全量消解法處理土壤樣品[13].采用ICP-OES測定土壤處理液中Cu、Cd、Zn、Pb、Cr的含量.實驗所用試劑均為分析純，所用水均為去離子水.并采用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)土壤標(biāo)準(zhǔn)參考樣GSS24、GSS25參比進(jìn)行分析質(zhì)量控制，分析誤差均在允許范圍內(nèi)，并設(shè)置空白樣品同步分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 電子垃圾拆解點土壤性質(zhì)

本文對路橋電子產(chǎn)品拆解地周邊土壤的pH、總有機碳TOC(mg/g)、總氮(mg/g)、總磷(μg/g)及銨態(tài)氮(μg/g)含量做了測試分析，結(jié)果如表1所示.該地區(qū)土壤pH、總有機碳、總氮、銨態(tài)氮及總磷無顯著差異，表明各個采樣點土壤基本物理化學(xué)性質(zhì)無顯著差異.與全國第二次土壤普查中該地區(qū)水稻土養(yǎng)分含量平均值(有機碳:24.5g/kg；總氮:2.45g/kg；總磷:0.41g/kg)相比，土壤養(yǎng)分含量均有所增加，而該地區(qū)土壤的pH則略低于該區(qū)全國土壤第二次普查結(jié)果(pH為6.0).可見，研究區(qū)電子廢物拆解活動并未降低其周邊農(nóng)田土壤的肥力質(zhì)量，卻降低了土壤的pH值，使得該地區(qū)土壤有一定的酸化.這可能與周邊電子廢物拆解的重金屬回收工藝流程有關(guān).該工藝是將含貴金屬的廢舊電子產(chǎn)品以濃酸處理，取得貴金屬的剝離沉淀物，再分別將其還原成金、銀、鈀等金屬產(chǎn)品.而在該典型區(qū)，多半企業(yè)采用傳統(tǒng)的手工作坊式生產(chǎn)，很少集中處理剩余的大量殘留酸液，而是直接排于周邊溝渠、農(nóng)田等場地，大量酸性廢水的灌溉破壞了土壤的緩沖能力從而造成土壤的酸化[10].而土壤酸化一方面會破壞土壤結(jié)構(gòu)，使得土壤板結(jié)，抗逆能力下降，另一方面更為重要的是土壤酸化有利于土壤中重金屬向水溶態(tài)、交換態(tài)的轉(zhuǎn)化[7-9]，增加重金屬在生物環(huán)境介質(zhì)的移動性及其污染風(fēng)險，從而降低土壤的環(huán)境功能，因此，該地區(qū)農(nóng)田土壤環(huán)境問題應(yīng)該引起我們高度重視[10].

2.2 電子廢物拆解地周邊重金屬的分布特征

表2為該電子廢物回收跡地土壤中重金屬的含量.該地區(qū)表層土壤Cu、Cd、Pb、Zn、Cr的全量均明顯高于浙江省該地區(qū)土壤背景值(Cu:19.77mg kg-1，Cd：0.20mg kg-1，Pb:24.49mg kg-1，Zn:84.84mg kg-1，Cr:58.51mg kg-1)[13,14].由表1可見，該地區(qū)土壤中Cu和Cd的污染最為嚴(yán)重，Cu的最大濃度為519.3mg/kg，最小濃度為249.0mg/kg，最大濃度為《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-2008)中農(nóng)業(yè)用地二級標(biāo)準(zhǔn)50mg/kg的10.4倍，最低濃度為《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-2008)中農(nóng)業(yè)土地二級標(biāo)準(zhǔn)的5.0倍.其次，該地區(qū)土壤中Cd最大濃度和最小濃度分別為4.5mg/kg和0.8mg/kg，為《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-2008)中農(nóng)用土地二級標(biāo)準(zhǔn)0.3mg/kg的9.0倍和2.7倍.調(diào)查還發(fā)現(xiàn)Pb的最大濃度達(dá)到56.9mg/kg，這個值已經(jīng)超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-2008)中水田、旱地、菜地的二級標(biāo)準(zhǔn)，表明不適合耕種，尚可作為果園用地.Cr和Zn的含量較低，沒有超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-2008)中農(nóng)業(yè)用地標(biāo)準(zhǔn)，主要是該拆解場地中幾乎不含或含有少量含Cr、Zn較多的電子垃圾, 如磁帶、錄像帶等.

由表1，各采樣點處Cu和Cd的含量均超出《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-2008)中的二級標(biāo)準(zhǔn),而Pb則是在回收跡地中心超出《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-2008)中水田、旱地、菜地的二級標(biāo)準(zhǔn)，這說明電子產(chǎn)品回收活動隊對周圍土壤污染比較嚴(yán)重.在電子產(chǎn)品回收基地周圍300m范圍的土壤中,Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量隨距離增加快速降低.以國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)計算該典型區(qū)Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的綜合污染指數(shù)為4.3，已達(dá)嚴(yán)重污染程度,表明該電子廢物回收跡地土壤存在嚴(yán)重的重金屬復(fù)合污染問題，已不適合農(nóng)業(yè)耕作.

徐莉等[10]調(diào)查了浙江東部廢舊電子產(chǎn)品拆解場地周邊農(nóng)田土壤重金屬污染特，發(fā)現(xiàn)檢測土壤中存在Cu、Cd總量超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，Cu和Pd的濃度范圍與本研究相當(dāng)，而Cd的濃度則是本研究的2~3倍，而相應(yīng)地區(qū)土壤酸化很明顯（3.8~4.4），可能是導(dǎo)致Cd濃度較高的原因.潘紅梅等[11]于2006年考查了同一地區(qū)重金屬污染的狀況，發(fā)現(xiàn)Cu含量為435.67mg/kg,與本研究的結(jié)果比較接近.羅勇等[13]考察了廣東省龍?zhí)伶?zhèn)和石角鎮(zhèn)的電子廢物堆場附近農(nóng)田土壤重金屬含量，發(fā)現(xiàn)Cu的超標(biāo)率為63.7%,Pd的超標(biāo)率為48.5%，Cd的超標(biāo)率為78.8%，這與研究的結(jié)果也比較相近，可能是這兩地與本研究地所回收的電子廢物的種類和回收工藝比較接近.鄭茂坤等[12]考察了同一地區(qū)廢舊電子產(chǎn)品拆解區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染特征及空間分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)Cu、Zn、Pb、Cd含量分別為Cu 118 mg kg-1、Pb 47.9 mg kg-1、Zn 169.0 mg kg-1、Cd 1.21 mg kg-1，其中Cu的含量為本調(diào)查結(jié)果的1/2~1/5,明顯較小,Cd的含量也較本研究低,可能是由于Cu、Cd的富集速度比較快，經(jīng)過近兩年電子廢物的拆解回收，Cu、Cd的含量明顯增加了.

3 結(jié)論和討論

電子廢物回收活動，由于回收方式的粗放化，導(dǎo)致重金屬在周圍環(huán)境中不斷積累.電子產(chǎn)品回收跡地土壤中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn中，除了Cr和Zn外均超過《國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二類土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，污染最嚴(yán)重的是Cu、Cd，其次為Pb.以國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)計算該典型區(qū)Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的綜合污染指數(shù)為4.3，已達(dá)嚴(yán)重污染程度.表明該電子廢物回收跡地土壤存在嚴(yán)重的重金屬復(fù)合污染問題，已不適合農(nóng)業(yè)耕作.

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第3篇

摘 要：針對貴州省不同污染區(qū)進(jìn)行土壤重金屬污染特征對比、總結(jié)，探究導(dǎo)致土壤重金屬受到污染的原因，以及影響污染程度的主要因素。本文首先對貴州省污染區(qū)做了簡要介紹，具體分析了污染區(qū)土壤重金屬污染特征，從而提供良好的解決措施。

關(guān)鍵詞：貴州?。煌寥?；重金屬

前言：近年來，我國耕地受重金屬污染比例范圍在逐漸擴(kuò)大，一旦重金屬受到污染，則土壤的穩(wěn)定性會相應(yīng)降低，同時，土壤肥力也會受到不利影響，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量會隨之下降。貴州省土壤重金屬污染存在地區(qū)差異性，對此展開化學(xué)特征探究，能夠在掌握污染現(xiàn)狀、原因的基礎(chǔ)上，提出有效治理措施，進(jìn)而優(yōu)化食物鏈結(jié)構(gòu)，保障人體健康。

1污染區(qū)基本介紹

1.1研究區(qū)域

本文所選貴州省研究對象主要有畢節(jié)赫章野馬川（a區(qū)）、開陽縣金中鎮(zhèn)（b區(qū)）、白云區(qū)曹關(guān)村（c區(qū)）、六盤水市水城縣倮摩村（d區(qū)）、清鎮(zhèn)市后午（e區(qū)）、幸福村（f區(qū)）、花溪區(qū)久安鄉(xiāng)（g區(qū)）、大灣鎮(zhèn)安樂村（h區(qū)）、青巖鎮(zhèn)二關(guān)村（i區(qū)）、烏當(dāng)區(qū)新莊（j區(qū)）。

1.2樣品收集

由于樣品采集存在明顯的地域差異性，應(yīng)用蛇形布點法進(jìn)行樣點采集活動，每一樣點采集樣品數(shù)量為8――17個，每一樣品采集0――19厘米耕層土壤，選取最少6個點的混合樣，應(yīng)用四分法取1.5千克后放入標(biāo)好號碼的試驗袋。然后使其自然風(fēng)干，待風(fēng)干后研磨、篩選、均勻混合，樣品處理的過程中常用瑪瑙、木質(zhì)用具，同時避免用具污染[1]。

1.3樣品分析

取0.11克樣品數(shù)量于26毫升比色容器中，加入2.5毫升王水將其消溶，消融世間120分鐘后，靜置定容，然后用X2型號的ICP-MS對其進(jìn)行重金屬測量，樣品回收率在91%――106%之間，證明回收率較好。在規(guī)格為55毫升的燒杯中加入6克過篩風(fēng)干土，然后加入不含二氧化碳的純凈水，土水比例為1：4，將燒杯均勻搖晃，靜置半小時后，用PUS-3C型酸度計檢測。

2污染區(qū)土壤重金屬污染特征分析

2.1含量水平及風(fēng)險評估

不同區(qū)域土壤樣品研究結(jié)構(gòu)顯示，不同區(qū)域土壤重金屬Zn、Cr、Pb、Cu、Cd、As含量不相一致，并且超標(biāo)情況也不盡相同。其中，超標(biāo)情況最嚴(yán)重的為d區(qū)，Zn超標(biāo)達(dá)10倍，Pb超標(biāo)達(dá)5倍，Cd超標(biāo)達(dá)75倍，Cu超標(biāo)達(dá)4倍，As超標(biāo)達(dá)5倍，d區(qū)不適宜種植農(nóng)作物。應(yīng)用內(nèi)梅羅綜合指標(biāo)法進(jìn)行風(fēng)險評估，當(dāng)單因子污染指數(shù)小于等于0.9時，則說明樣品未被污染，反之，則證明樣品已受污染。評估結(jié)果表示，b區(qū)受污染程度最小，污染因子為0.889，但是也應(yīng)予以重視，該地土壤鎘含量較高；C區(qū)、e區(qū)、g區(qū)、i區(qū)屬于輕度污染區(qū)；j區(qū)屬于中度污染區(qū)，該區(qū)域受污灌影響Cd含量較高；a區(qū)和d區(qū)主要受鉛鋅礦冶煉影響，Cd、Zn等含量較高；f區(qū)和h區(qū)的重金屬含量均超耍主要受煤礦開采影響。從個別污染指數(shù)來講，除e區(qū)和g區(qū)以外的其他區(qū)域的Cd含量較高[2]。

2.2聚類及成分分析

聚類分析：即對不同數(shù)據(jù)應(yīng)用DPS軟件進(jìn)行分組，同組區(qū)域存在較多相似度，不同組別間相似度較少。其中，b區(qū)、c區(qū)、e區(qū)、g區(qū)、i區(qū)為一組，除g區(qū)外，其余四個區(qū)域的污染情況較輕，污染指數(shù)小于1.5；a區(qū)、d區(qū)、j區(qū)為一組，分別為中度污染、重度污染、重度污染，污染指數(shù)在2.5和9之間；f區(qū)和h區(qū)污染指數(shù)均大于9，分別受鉛鋅冶煉廠和煤礦開采影響。

成分分析：應(yīng)用數(shù)學(xué)降維法進(jìn)行成分分析，探究污染源以及污染變化情況。重金屬主成分被分為兩組，其中，Zn、Cr、Pb、Cu、As為一組，Cd元素為另一組。兩組間的變化趨勢存在差異性，第一組變化趨勢呈現(xiàn)一致性，第二組則與外源污染存在聯(lián)系。e區(qū)污染源來自土壤自身和煤灰堆放；g區(qū)主要污染源來自酸性礦山廢水和煤矸石堆放，Pb含量較高；j區(qū)受生活污水以及養(yǎng)殖場排放廢水影響嚴(yán)重。其余區(qū)域主要受工業(yè)冶煉和煤礦開采影響，導(dǎo)致重金屬污染量增加。a區(qū)Cr較高主要煙氣沉降影響；d區(qū)Pb含量較高主要受煉鋅廢渣影響；f區(qū)污染源主要來自煤礦開采[3]。

2.3污染區(qū)分布與土壤酸堿值關(guān)系分析

土壤酸堿度（PH）類型主要有五種，分別是強酸、強堿、中性、酸性、堿性。本研究參與研究的土壤PH值呈酸性，其中強酸性為16.2%、中性為23.3%、酸性為60.4%。g區(qū)PH值最低為3.0，屬于強酸性，這主要是因為灌溉水來自酸性礦山；c區(qū)和j區(qū)PH值呈中性，分別受赤泥堆濾液和鈣鎂沉積影響較大；a區(qū)和f區(qū)PH值呈強酸性，后者主要是煤礦開采導(dǎo)致的。從不同區(qū)域酸堿值分析可知，重金屬污染與其存在的相關(guān)性較小，在一定程度上受污染源影響較大。以污染源為中心，距離污染源由近到遠(yuǎn)的區(qū)域重金屬污染數(shù)值分別為76.72/20.32/13.05/1.605mg/kg，并且Cd含量也隨之減少。

結(jié)論：綜上所述，貴州省不同區(qū)域存在重金屬污染情況存在差異性，同時，主成分分析所得到的結(jié)果也有區(qū)域性，即研究區(qū)域不僅存在重金屬背景值，而且還有疊加污染源。此外，重金屬污染受污染源距離影響顯著，即污染源越近，重金屬污染情況越嚴(yán)重。

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