沈阳市土壤和地表灰尘重金属研究现状及治理对策

2016-12-18董莉莉

防护林科技 2016年6期

关键词：灰尘沈阳市沈阳

董莉莉

(辽宁省林业科学研究院，辽宁沈阳 110032)

沈阳市土壤和地表灰尘重金属研究现状及治理对策

董莉莉

(辽宁省林业科学研究院，辽宁沈阳 110032)

摘要通过对沈阳市土壤和地表灰尘重金属污染物的空间分布特征、赋存形态和来源进行分析，提出沈阳市土壤和地表灰尘重金属污染的有效防治对策，以期能够为改善沈阳城市土壤生态环境质量，建立良好的城市生态系统提供科学依据。

关键词重金属污染；土壤；地表灰尘；沈阳

城市土壤是具有人为的、非农业作用形成的，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的城区或郊区土壤[1]。城市地表灰尘是城市生态环境中具有环境指示作用的地表颗粒物，是含有重金属、多环芳烃等多种污染物的源与汇[2]。随着工业的发展，城市化进程加快，大量的重金属污染物进入城市土壤和地表灰尘中，且在土壤和地表灰尘中的重金属污染物具有难降解和持久性，对城市居民的健康造成潜在的威胁。

沈阳市是我国东北老重工业基地之一，汽车及零部件、装备制造、有色金属冶炼、机械加工等为沈阳的重要支柱性产业，然而在这些工业生产的同时，也向环境中排放了大量的重金属污染物，给环境造成了严重的污染。有研究表明，沈阳约有40%的儿童血铅水平超标，与大气、土壤和灰尘中铅含量相关性很大[3]，且在沈阳土壤中镉的含量已经超过国家土壤二级治理标准[4]。鉴于此，本文就沈阳城市土壤和地表灰尘重金属污染物的空间分布特征、赋存形态和来源进行全面的整理分析，并对如何有效防治城市土壤和地表灰尘重金属污染提出相应的对策，以期对改善沈阳城市土壤生态环境，建立良好的城市生态系统提供借鉴。

1土壤和地表灰尘重金属空间分布特征

1.1土壤重金属空间分布特征

沈阳城市表土中铅、镉含量整体表现出西高东低的趋势，铅含量峰值分别出现在皇姑崇山西路一带、铁西与和平交界的砂阳路一带、大东大北关街一带，其中以铁西与和平交界的砂阳路一带铅含量最高含量值为93.9 mg.kg-1；镉含量峰值主要集中在铁西区,在铁西兴工北街一带达到最高,含量为5.28 mg.kg-1[5]。按照不同功能区划分土壤中铅的含量表现为工业区>商业区>居民文教区[6]。

1.2地表灰尘重金属空间分布特征

沈阳市地表灰尘重金属主要有Pb、Cu、Zn、Cd、Ni、Cr等。在空间分布上表现为西部含量高于东部，一环路东、西部均高于中部和南北部，Cu、Pb、Zn含量的最高值均位于铁西区东北部，Cd的高值点多分布于大东区,Cd、Pb的空间分布差异较大，Zn的空间分布差异最小[7]。不同功能区地表灰尘中的重金属含量表现为交通区的Cu、Cd、Ni、Cr含量较高，一般干道区域的Pb、Zn含量较高，总体表现为交通区、商业区和一般干道的重金属含量高于住宅区、文教区和公园区[8]，值得的一提的是，大东区的Cd含量已经超出土壤环境背景值的30倍，属于重度污染水平。

2土壤和地表灰尘重金属赋存形态

土壤和地表灰尘重金属污染的毒性和环境行为并不完全取决于其总量，而取决于其化学形态，其化学形态的不同，其环境行为和生物有效性不同，对环境的效应也不同[9]。目前对于土壤和灰尘中重金属形态，还没有统一的定义及分类方法，较为常见的分析方法是Tessier连续提取法和BCR 提取法。Tessier连续提取法将土壤中重金属元素的形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态5种形态。BCR 提取法把重金属形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机结合态、残余态[10]。王晓春等[11]对沈阳细河沿岸土壤中重金属的形态分析表明：Cr、As、Zn、Hg、Cu和Pb主要以残渣态存在；Cd主要以离子交换态存在，残渣态所占的比例较低，其潜在迁移能力较强。冯琦丽等[12]对沈阳城市土壤Pb的化学形态分析也表明，沈阳城市土壤Pb主要以残渣态为主,平均占87.73%，活性态比例较小。

3土壤和地表灰尘重金属来源

3.1工业污染

工业污染主要表现为冶炼厂、电镀厂、制革厂等工业生产企业在生产过程向环境中释放的重金属，有的直接进入土壤，有的则通过水体和大气再进入土壤，从而导致土壤中重金属富集而带来严重的危害。多数研究表明沈阳市铁西区的土壤和灰尘中的重金属含量较其他区高，这是由于铁西区原为工业区，以前集中多家排Cu、Pb的企业，虽然现在已经全部迁走，但仍有大量的重金属残留在土壤中[5,6,8]；马溪平等[13]对铁西区长期受原某冶炼厂排放重金属污染的区域进行研究，结果表明，该区土壤表层中的Cd、Pb、Cu、Zn 4 种重金属浓度超过国家土壤质量二级标准的数倍到数十倍。虽然该冶炼厂已迁出，但其残留在土壤中的重金属仍然不可忽视。

3.2交通活动

城市的交通活动是城市土壤和地表灰尘中重金属污染的重要来源之一。交通活动对土壤和地表灰尘重金属污染主要表现在汽车尾气排放、机车刹车块、轮胎及汽车尾气催化转换器的磨损及油类润滑剂的使用等。汽车轮胎磨损、轴承摩擦、制动衬面摩擦都会释放出锌、铅、镉、铜。润滑油在高温下与空气接触氧化醇、酮和醛等有机物会腐蚀金属也回放出锌、铜、镉、镍和钼[14]。虽然现在已经使用无铅汽油，但汽油中添加锰基抗爆剂会向环境中释放锰。另外，温度很高的汽车尾气通过催化转换器时，会使催化转换器表层的催化剂薄层老化和磨损，从而导致铂族元素向环境大量排放[15]。

3.3生活垃圾

城市生活垃圾产生重金属污染主要来源于垃圾体中金属制品或镀金属制品中金属离子溶出、含重金属成分的各类原材料在使用与废弃过程中的重金属离子的释放及生物链富集食物等。这些重金属元素经由自然降水、淋洗、溶解等途径进入土壤，造成土壤表层重金属污染。Srme 等人研究了瑞典Stockholm 的重金属城市代谢后发现，通过垃圾代谢的重金属占城市总输入量的15%～45%[16]。另外，生活垃圾在填埋、堆肥、焚烧等处理过程中也会产生较多的重金属污染。有学者曾对垃圾填埋场渗滤液的有害成分监测,发现存在着数十种重金属元素,并属于毒性较大的优先污染物，其中Cr 和 Zn的质量浓度都超过了100 g.L[17]。

4治理对策

4.1严格控制工业“三废” 排放

城市土壤和地表灰尘中重金属污染很大一部分是由于工业生产中排放的废水、废气、废渣造成的，因此应严格控制重金属污染物的排放，从源头减少重金属污染物进入土壤。首先，应全面关闭生产工艺和装备落后、污染严重的企业；其次，加大对排污企业的监管力度，严格控制工业生产企业的重金属排放总量；大力发展清洁能源，加大对清洁生产技术的支持力度，大力推广使用先进的工艺、技术与设备，促进企业使用清洁的能源和原料，从源头削减污染，减少和避免生产、服务和新产品使用过程中污染物的产生和排放。

4.2加强对交通与生活污染源的控制

针对交通活动和生活污染源对城市土壤造成的重金属污染可以采取以下治理措施:①淘汰高污染汽车，实行严格的汽车排放限值，对重型柴油车辆进行监管。②提高机动车燃油质量，推广使用清洁燃料汽车。③大力发展公共交通、轨道交通，鼓励人们乘坐公共交通出行，减少汽车使用数量。④生活垃圾应进行分类收集。例如将废旧电子产品、印刷制品、废旧电池、塑料包装物等含有重金属的垃圾与其他垃圾进行分类收集。

4.3加大对土壤重金属污染的治理力度

对于已经污染的土壤，应采取土壤治理和修复技术，清除土壤中重金属或改变其在土壤中存在形态，降低其迁移性和生物可利用性。土壤重金属污染治理的方法有客土法、玻璃化技术、电动修复、电磁修复等物理方法以及化学钝化技术、土壤淋洗技术等化学方法，适合于污染重、面积小的土壤。对于面积大的污染土壤可以采用植物修复、微生物修复和低等动物修复等生物修复方法。

参考文献：

[1] 和莉莉,李冬梅，吴钢.我国城市土壤重金属污染研究现状和展望[J].土壤通报，2008，39(5)：1210-1216

[2] 王济，张一修，高翔.城市地表灰尘重金属研究进展及展望[J].地理研究，2012，31(5)：821-830

[3] 王春梅，欧阳华，王金达，等.沈阳市环境铅污染对儿童健康的影响[J].环境科学，2003，24(5):17-22

[4] 刘琴.东北地区主要城市土壤和松针中重金属污染研究[D].大连：大连理工大学,2006

[5] 依艳丽，王义，张大庚.沈阳城市土壤—旱柳—降尘系统中铅、镉的分布迁移特征研究[J].土壤通报，2010，41(6):1466-1470

[6] 王金达，刘景双，于君宝，等.沈阳市城区土壤和灰尘中铅的分布特征[J].中国环境科学，2003,23(3):300-304

[7] 李崇，李法云，张营，等.沈阳市街道灰尘中重金属的空间分布特征研究[J].生态环境，2008，17(2): 560-564

[8] 张朝星.沈阳市地表灰尘重金属含量分析及其大气污染效应[D].沈阳：辽宁大学，2013

[9] 韩春梅，王林山，巩宗强，等.土壤中重金属形态分析及其环境学意义[J].生态学杂志，2005，24(12):1499-1502

[10] 关天霞，何红波，张旭东，等.土壤中重金属元素形态分析方法及形态分布的影响因素[J].土壤通报，2011,42(2):503-512

[11] 王晓春，路国慧，刘晓端，等.沈阳细河沿岸土壤中重金属垂直分布特征与形态分析[J].岩矿测试，2012，29(2)：97-103