城市土壤重金属污染的检测及治理对策和污染治理.docx

托普云农致力于中国农业信息化的发展！城市土壤重金属污染的检测及治理对策和污染治理 城市化的进程加速了城市土壤的重金属污染，对人类的健康及生命造成威胁。文中分析讨论了土壤重金属污染的来源、空间分布特征及其影响人体健康的途径，并从环境化学的角度提出了相应的污染治理的对策以实现城市可持续发展。一、引言城市是人类社会经济发展的必然产物。从18世纪以来人口不断向城市集中。如今随着各国工业迅猛增长，社会经济飞速发展，城市的数目和规模均不断扩大。而城市环境是一个以人为中心的城市经济、社会生态的复合生态系统。目前，城市人口剧增，人类活动频繁污染治理，使得组成这个环境的水、空气和土壤时刻处于被污染的状况之下，影响着城市的可持续性发展中国。所以，建设一个绿色健康的城市环境是城市可持续发展的必然方向。城市土壤是指受多种人为活动的强烈影响，原有继承特性遭到强烈改变的厚度大于或等于50cm的城区或郊区土壤，是城市环境的重要组成部分，是城市生态系统地球化学循环的重要环节，也是城市赖以存在发展的物质基础。当大量的重金属随着各种各样的人类活动进入城市土壤中，便造成这些元素在土壤中的积累。一般认为，土壤中污染物累积总量达到土壤环境背景值的2或3倍标准差时，说明土壤中该污染元素或化合物含量异常，已属土壤轻度污染;当土壤污染物含量达到或超过土壤环境基准或环境标准时污染治理，说明该污染物的输入、富集的速度和强度已超过土壤环境的净化和缓冲能力，则属重度土壤污染。由于城市人口密集，人类活动频繁，与土壤接触的机率很高，所以城市土壤的重金属污染更容易通过大气、水体或食物链而直接或间接地进入人体，威胁着人类的健康甚至生命。因此，研究城市土壤重金属污染现状并提出相应的治理对策是可持续发展城市所必需进行的重要的基础工作。1.城市土壤重金属污染的现状2.1 空间分布特征由于城市土壤受人类各种活动的强烈影响，因此其重金属污染分布也呈现出显著的空间差异。一般地，人口聚集的城市中心区域土壤重金属含量明显高于郊区和农田。对纽约市“市区-郊区-农区”土壤研究发现，重金属离子总量、重金属离子多样性等随着距市中心距离的增加而降低，重要污染重金属Pb、Cu、Ni、Cr的含量下降非常明显。在城市不同的功能区污染治理，重金属分布呈现出一定的规律性。一般的规律表现为：Pb的浓度为老工业区老居民区商业区开发区其它;Zn的浓度为老居民区商业区老工业区其它;Cu的浓度为老居民区商业区其它;Cd的浓度为老工业区老居民区其它。城市公园是人们与土壤直接接触较多的特殊区域。北京城区三十多个公园土壤Pb质量分数调查表明，尽管大多数公园土壤污染程度轻，但客流量大的故宫、颐和园等著名公园污染指数却远远高于其它公园。城市土壤重金属污染的另一特征是公路两侧一般为城市土壤重金属污染最严重的地带，且呈明显的带状分布。在50 m80 m内公路两侧土壤中铅污染相当严重，100 m外土壤中的铅含量没有明显增加。此外，建筑物的建设、垃圾的堆积填埋等严重破坏了自然土壤结构，土壤层次凌乱，重金属在其垂直剖面方向分布变异较大，不同功能区重金属元素在土壤中各层的聚集状况没有规律可循 。2.2城市土壤重金属污染的来源矿产冶炼加工、电镀、塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源，其排放的重金属可以气溶胶形式进入到大气，经过干湿沉降进入土壤;另一方面污染治理，含有重金属的工业废渣随意堆放或直接混入土壤，潜在地危害着土壤环境。随着城市化发展，大量污染企业搬出城区，原有的企业污染用地成为城市土壤重金属污染的突出问题。燃煤释放也是土壤重金属重要来源之一， 195年中国燃煤排放汞302.9吨，其中向大气排放量为213.8吨，北京、上海等超大城市排汞强度较高。虽然近些年燃料使用及供暖方式的改变已明显改善这些城市的空气污染状况，但过去燃煤释放并已沉降至城市土壤中的重金属对城市生态系统、环境及人体健康仍会产生长期效应。随着城市化发展，交通工具的数量急剧增加，汽车轮胎及排放的废气中含有Pb、Zn、Cu等多种重金属元素16,17，进入周围的土壤环境污染治理，成为土壤重金属污染的主要来源之一。此外，雨水淋洗也会使市区内堆放的垃圾中的重金属以有效态形式18渗漏释放到土壤中，使城市土壤局部重金属含量增加中国网。而表生条件下以有效态形式存在的金属元素几乎不可能再结合为残渣态，重金属在土壤中迁移能力增加，进而污染地下水。2.3城市土壤重金属污染影响人体健康的途径城市郊区是市区蔬菜的主要供应基地。因此，土壤-蔬菜系统是城市人群暴露土壤重金属污染的主要途径之一。目前研究发现中国城郊菜地土壤已受到不同程度的重金属污染，其供应的许多蔬菜中重金属含量已超过相应的标准。而西班牙的Nadal等通过建立评价模型发现工业地区甜菜中Cr的积累与摄入有可能导致癌症发生率增加。城区内，土壤中主要种植的是观赏性或净化空气的植物，通过土壤-植物食物链对人体造成健康危害的可能性不大。但公园土壤与游人皮肤接触、儿童摄取、风起扬尘被人体直接吸入等成为城市土壤直接接触人体危害健康的又一个主要途径。研究发现沙尘暴时，扬尘中来源于土壤的重金属元素Pb、Zn、Cd、Cu等的浓度比平常高出312倍，可吸入颗粒物的质量浓度极高污染治理，人体吸入重金属的量因此增加。2.城市土壤重金属污染的治理对策城市土壤是城市生态环境的重要组成部分，是地球环境中进行物质、能量、信息交换的重要环节。当其中的重金属含量超过其环境承载力后，将通过地表径流、淋溶、大风扬尘等途径对地表水、地下水和大气环境产生危害。为了保证人类和谐地生活在高速发展的城市中和人类社会的可持续发展，寻找控制治理城市土壤重金属污染的有效方法势在必行中国网。3.1减少或切断重金属污染源，提高城市环境质量在可持续发展理论和生态优先的原则下，改进生产工艺，实现绿色生产和循环经济，充分回收转换工业生产过程中产生的重金属有害物质，减少三废排放，禁止任意堆放工业生产的废渣，防止其中的重金属物质下渗到土壤或挥发到大气中。减少煤的使用污染治理，开发清洁能源新技术，调整能源结构及能源供给方式，也是有效降低城市土壤重金属污染的有效措施。分类收集处理城市垃圾，回收其中有用的重金属元素，在垃圾重金属不超标的情况下才能进行填埋、堆肥和焚烧。仪器界面显示3.2修复污染土壤，降低对人体的危害由于土壤扬尘已成为城市大气重金属污染的主要来源。因此，可采取化学方法去除土壤中重金属。实验研究发现采用EDTA溶液淋溶去除土壤重金属的同时还可以回收利用这些物质，因此其成为去除城市土壤重金属的一种极有应用前景的方法。当然，生物修复污染土壤有着工程措施无法相比的优势。种植植物不仅可以覆盖城市土壤，减少土壤扬尘的机会，而且还美化城市景观污染治理，净化空气，同时根据污染城市土壤的重金属元素种类有目的地选择植物种类合理搭配，可切实有效地从根源上修复城市土壤中的重金属污染。3.3 建立城市土壤重金属健康评价标准我国尚未制定出城市土壤重金属健康评价标准，不易界定城市土壤重金属污染，这不利于城市土壤不同功能的开发，因此应结合人体健康评估、土地利用方式和土壤中重金属赋存状态加大对城市土壤重金属健康评价体系研究的力度，尽快建立相应完整的评价标准，实现对城市土壤正确的评价，以便帮助政府相关部门制定出合理的法规，有效地保护、管理城市土壤和正确指导城市土壤的合理开发。4、土壤重金属快速检测仪原理托普云农土壤重金属快速检测仪由于X射线的能量较高，原子的内层电子吸收X射线的能量后会激发成为自由电子。然后，外层的电子会填补内层电子的空位，这就是电子迁跃，电子跃迁的同时会放射X射线荧光。电子跃迁的能量等于两电子能级之间的能量差，因此，X射线荧光的能量或波长是具有特征性的，与元素有一一对应的关系。只要测出荧光X射线的波长,就可以知道元素的种类。此外，荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此可以进行元素的定量分析。其他关键字：土壤重金属快速检测仪、土壤重金属测试仪、土壤重金属分析仪、重金属检测仪、便携式重金属检测仪 仪器型号：TPJS-B5、托普云农土壤重金属快速检测仪标准元素；1、 仪器体积小、重量轻，方便携带，可直接带到野外检测；2、 可对各类土壤，大田土壤，沙粒、污泥、固体废弃物、泥土、泥浆等分析；3、 在野外，不需准备样品就可直接对土壤分析，整个分析过程仅需80秒；4、 可自动感知仪器前方有无样品，可自动根据外部环境亮度调节显示器亮度；5、 工业电阻触摸屏，优异的背光性能，在野外强光下依然清晰可见；6、 元素符号中英显示，精度高，速度快，接近实验室级的分析水平，可直观显示元素百分比含量（元素可达到小数点后三位）及ppm含量；7、 可结合内置的GPS经纬度数据及海拔高度数据，通过导入第三方GIS分析软件，构建元素含量地理三维分布图，快速评估出环境灾害区域；8、 无损检测，不损害、不影响被检测样品使用性能，整个测试过程无任何损伤；9、 仪器不工作时待机，拿起时恢复，降低仪器功耗，延长仪器工作时间；此外手持式土壤分析仪的重力感应能力使得仪器不小心跌落时，自动关机，提供仪器使用的安全性；10、 可通过USB、蓝牙、WIFI进行数据传输，可将设备联入互联网，远程对仪器进行设置及检修；11、 数据可采用 EXCEL，PDF 格式输出，用户可自定义创建专业报告：包括公司标志、公司地址、检测结果、光谱谱图及其他样品信息（如产品描述、产地、批号等）；12、 可提供数据云服务，数据可自动上传到云服务端，数据永不丢失，结合第三方软件可导入 ERP 系统、仓储管理系统等；13、 适应-20到50各种恶劣环境；当温度湿度超出应用范围时，会自动警报。6、托普云农土壤重金属快速检测仪标准配置：仪器主机1台防水、防尘、防震手提箱1套电池充电器1个电池2块标准校准块1块标准样1个样品杯4个迈拉膜1盒7、托普云农土壤重金属快速检测仪技术参数：重 量1.6Kg（配置电池）外形尺寸254 x 79 x 280mm（L*W*H）激发源新型一体化微型 X 射线管，6-50KV 管压/0-200uA 管流可自由调节，Ag 靶材(标准)，Au、W、Rh 靶（可选配）探测器配置高灵敏度硅漂移探测器，分辨率125 eV检测范围镁(Mg)到铀(U)之间的所有元素显示系统工业电阻触摸屏，屏幕尺寸:4.3，也可带手套操作；操作语言包括中文、英语在内的多国语言；自动根据外部环境亮度调节显示器亮度；数据处理内置 32G 存储器，可存储 300K 个光谱数据及谱图；散热性仪器配有专用的 T 型槽式散热装置，提高仪器散热性能，无需频繁等待探测器冷却；安全性防水、防尘、防震手提箱；电源系统具有 MSBUS 总线的智能电池、实时监控电池、备用电池。可直接查看电池剩余容量，电池符合航空危险品运输条例，符合 FCC 认证、CE 认证，UN 认证；单个电池可持续工作 8 小时。8、托普云农土壤重金属快速检测仪可选配功能及选配件： 仪器支架如在实验室内进行测试，可增加平板电脑（带系统），可将仪器放置在仪器支架上进行检测，实现远程控制，控制系统同仪器主机控制功能一致，更方便安全。选配件：平板电脑（带系统）、仪器支架其他相关仪器：土壤养分速测仪、便携式无线墒情综合监测仪、土壤酸度计、土壤水分测定仪、土壤水分、温度、盐分三参数速测仪、土壤水势测定仪、土壤容重测定仪、土壤硬度计、土壤紧实度测定仪9、托普云农土壤重金属快速检测仪功能特点：可分析钾（K），钙（Ca），钛（Ti），钒（V），铬（Cr），锰（Mn），铁（Fe），钴（Co），镍（Ni），铜（Cu），锌（Zn），砷（As），硒（Se），铷（Rb），锶（Sr），钇（Y），锆（Zr），铌（Nb），钼（Mo），银（Ag），镉（Cd），锡（Sn），锑（Sb），钨（W），铼（Re），钯（Pd），金（Au），汞（Hg）,铅（Pb），铋（Bi），铯（Cs），钡（Ba），钍（Th）