銅陵市重金屬污染研究進(jìn)展①

摘 要：工業(yè)化的發(fā)展促進(jìn)了涉重企業(yè)的快速發(fā)展，伴隨而來的是重金屬污染呈蔓延趨勢，污染事件出現(xiàn)高發(fā)現(xiàn)象。對(duì)歷年學(xué)者對(duì)典型礦產(chǎn)城市—— 銅陵市重金屬污染研究報(bào)道進(jìn)行了回顧，研究主要集中在銅陵市礦區(qū)土壤、尾礦庫、水及水體沉積物和大氣沉降物及城區(qū)表土與灰塵重金屬污染等幾個(gè)方面，綜述了目前我國重金屬污染控制措施。針對(duì)銅陵市重金屬污染的現(xiàn)狀，提出一些切實(shí)的重金屬污染防治建議。

關(guān)鍵詞：銅陵市 重金屬污染 研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（c）-0137-03

隨著我國工業(yè)化的不斷加速，開發(fā)利用的重金屬種類、數(shù)量和方式越來越多，涉及重金屬的行業(yè)越來越多，再加上一些污染企業(yè)的違法開采、超標(biāo)排污等問題突出，使重金屬污染呈蔓延趨勢，污染事件出現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢，表現(xiàn)出長期積累和近期集中爆發(fā)、歷史遺留問題和新出現(xiàn)問題相交織的特點(diǎn)[1]。2011年2月，國務(wù)院批復(fù)了《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》。體現(xiàn)了我國對(duì)重金屬污染防治的高度重視。

銅陵市是一個(gè)有著三千多年開采歷史的極具特色的有色多金屬礦區(qū)，是我國重要的有色金屬工業(yè)基地，有著悠久的采冶銅歷史[2]。目前已形成以采、選、煉、加工為一體的“銅”產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)推動(dòng)銅陵地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了巨大作用.但也帶來了一系列的重金屬環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題，對(duì)公眾身體健康構(gòu)成了潛在或現(xiàn)實(shí)的危害。銅陵縣、銅官山區(qū)是國家60個(gè)重金屬砷控制區(qū)之一，46家企業(yè)被列為環(huán)保部重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)，重金屬污染防治任務(wù)十分艱巨[3]。

1 銅陵重金屬污染研究分布

目前有關(guān)銅陵重金屬污染的研究，主要集中在礦區(qū)土壤、尾礦庫、水及水體沉積物污染、大氣沉降物及城區(qū)表土與灰塵和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估。

1.1 礦區(qū)土壤

土壤中的重金屬，在自然情況下，主要來源于成土母巖和殘落的生物物質(zhì)。但是近代以來，工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，人類活動(dòng)加劇了土壤重金屬的污染，污染程度越來越重，范圍越來越廣。胡圓圓等[4]對(duì)銅陵銅官山銅礦區(qū)土壤重金屬含量進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，銅官山銅礦區(qū)土壤Cu、Zn、As、Hg平均含量高于銅陵市土壤背景值，土壤已受Cu、Zn、As重污染，受Hg輕污染。

楊西飛[5]運(yùn)用Matlab軟件模糊推理系統(tǒng)（FIS）對(duì)銅陵礦區(qū)農(nóng)田表層土壤重金屬污染進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)農(nóng)田表層土壤普遍受到了重金屬不同程度的污染，其中Cd污染最嚴(yán)重，其次是Cu，其它各元素依次為Pb>ffl7bzFNysy5MiCXBcpfKw==As>Zn>Hg。土壤中Hg、Cd、Cu和Pb元素在表層明顯富集，各元素總量在不同深度均明顯高于土壤自然背景值，Hg、Cd、Cu、Pb和Zn在垂向上呈遞減趨勢，且在橫向上主要以洋河、順安河和新橋河為中心向四周遞減。不同形態(tài)重金屬在總量中的百分含量隨深度變化明顯不同。

王嘉[6]對(duì)銅陵的兩個(gè)礦區(qū)（獅子山區(qū)朝山金礦主井和銅陵縣順安鎮(zhèn)新橋礦業(yè)公司主井）土壤重金屬污染問題進(jìn)行了較詳細(xì)的研究，運(yùn)用內(nèi)梅羅指數(shù)法和地質(zhì)累積指數(shù)法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，研究表明，As和Cd為嚴(yán)重超標(biāo)污染物；As的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)都大，Cr的致癌風(fēng)險(xiǎn)最大；Cd、Hg、As對(duì)生態(tài)危害的潛在風(fēng)險(xiǎn)很大；所研究的兩礦區(qū)均存在很高的致癌風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，朝山金礦區(qū)相對(duì)更高些。

白曉宇等[7]運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析手段對(duì)銅陵礦區(qū)土壤中若干重金屬元素進(jìn)行空間變異分析及空間插值和污染分析，結(jié)果表明，As、Cd、Pb、Zn元素的變異函數(shù)表現(xiàn)為各向異性，其方向性可能主要受礦床分布控制；Hg元素因受小尺度因子影響較大而呈現(xiàn)塊金效應(yīng)較大。As元素污染的主要是由于銅礦、鉛鋅礦、褐鐵礦礦床及其開發(fā)；Cd元素的污染與鉛鋅礦床及其開發(fā)，以及農(nóng)業(yè)污灌有關(guān)；Pb、Zn元素的污染與鉛鋅礦床及其開發(fā)密切相關(guān)。

1.2 尾礦庫

銅陵市是安徽省境內(nèi)重要的銅生產(chǎn)基地。在銅礦生產(chǎn)的同時(shí)，產(chǎn)出了大量尾礦堆存于附近的尾砂庫中。尾礦庫多建于山間谷地、河流上游地區(qū)，其下游是經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)。近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市的擴(kuò)容，部分郊區(qū)的尾礦庫已經(jīng)進(jìn)入市區(qū)，尾礦庫的環(huán)境效應(yīng)及其安全性令人關(guān)注。徐曉春等[8]對(duì)安徽銅陵林沖尾礦庫復(fù)墾土壤采樣檢測的結(jié)果表明復(fù)墾土壤中Cu的污染極其嚴(yán)重，As、Zn、Pb的污染較輕。徐曉春[9]還對(duì)銅陵鳳凰山礦林沖尾礦庫中重金屬元素的空間分布特征及相關(guān)土壤、水系沉積物和植物中重金屬元素含量變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)長期堆存的尾礦會(huì)發(fā)生元素的次生淋濾與富集。

惠勇[10]等對(duì)銅陵市鳳凰山尾礦庫三個(gè)不同鳳丹種植地進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，尾礦土壤中的Cu、Zn、Cd含量均較高，其中Cu、Cd的含量分別是國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的1.04～1.30倍和6.58～9.34倍。礦區(qū)近年來種植的作物對(duì)重金屬的吸收富集作用不明顯。

王少華[11]等采集了銅陵市楊山?jīng)_尾礦庫、尾礦庫周邊及較遠(yuǎn)距離土壤、水、植物樣品，測定了其中的重金屬含量，發(fā)現(xiàn)所采集的土壤、水和植物中都存在不同程度的As，Hg，Cu，Zn和Pb等元素的富集現(xiàn)象，且不同元素之間的富集程度也有所差異；重金屬元素含量隨著遠(yuǎn)離尾礦庫，有逐漸遞減的趨勢。周元祥[12]等對(duì)楊山?jīng)_尾礦庫尾砂重金屬元素的遷移規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在自然風(fēng)化條件下，Cu、As、Hg、Cd和Pb的淋濾遷移速度相對(duì)較快，Zn略慢；Zn、Pb、Hg和Cd在50～60 cm深處會(huì)發(fā)生二次富集；風(fēng)化后尾砂中Cu、Pb、As和Hg以殘?jiān)鼞B(tài)為主要賦存形式，其次為鐵錳氧化態(tài)，其中Zn和Cd以鐵錳氧化態(tài)含量在表層最高。

1.3 水及水體沉積物

水體及沉積物因其獨(dú)特的環(huán)境特點(diǎn)，往往會(huì)成為重金屬元素的“源”和“匯”，學(xué)者們也因此對(duì)其進(jìn)行了眾多研究。張敏[13]等通過測定長江銅陵段枯、豐水期江水中Cu、Pb、Zn和Cd不同形態(tài)的含量，分析了四種金屬在江水中的存在形態(tài)分布，不同水期含量變化，水中懸浮物對(duì)金屬吸附能力大小，以及近20年來含量的變化情況。發(fā)現(xiàn)長江銅陵段江水中各重金屬總量豐水期時(shí)大于枯水期，重金屬各形態(tài)含量之間均有差異。與近20年江水中的重金屬背景值比較，長江銅陵段重金屬含量有普遍升高的趨勢。

徐曉春[14]等對(duì)相思河的重金屬污染情況進(jìn)行了調(diào)查和研究，采用潛在危害指數(shù)法對(duì)沉積物中重金屬進(jìn)行了評(píng)價(jià)。研究表明，相思河中下游受到的重金屬污染明顯比上游嚴(yán)重，Cu和Cd的富集系數(shù)和生態(tài)危害高。

李如忠[15]等對(duì)惠溪河濱岸帶土壤重金屬形態(tài)分布及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了研究，研究表明，惠溪河濱岸帶土壤中Cd和As達(dá)到極高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，Cu為中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；根據(jù)綜合污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率水平，初步判定As和Cd為惠溪河濱岸土壤重金屬污染治理和修復(fù)的優(yōu)先控制對(duì)象。

王嵐[16]等對(duì)長江水系表層沉積物重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究中表明，安徽順安河位點(diǎn)為極強(qiáng)生態(tài)危害范疇。

葉宏萌[17]對(duì)銅陵礦區(qū)的新橋至順安河沉積物中五種重金屬的全量和形態(tài)進(jìn)行了研究，并結(jié)合環(huán)境條件分析了它們的橫向和縱向遷移變化特征，研究表明該區(qū)域沉積物重金屬中Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆遠(yuǎn)超長江下游沉積物背景值，其中以Cu和Cd最顯著。對(duì)重金屬橫向遷移分析發(fā)現(xiàn)，礦山重金屬會(huì)隨著沉積物的距離增加而顯著降低，新橋河沉積物的遷移變化顯著高于順安河沉積物。在遷移過程中，Cu、Zn、Cr殘?jiān)鼞B(tài)逐步增加，毒性減弱，Pb、Cd的活性態(tài)比例增大。重金屬的縱向遷移分析結(jié)果表明，離礦山的位置遠(yuǎn)近對(duì)沉積柱金屬的總量和形態(tài)起決定作用，礦區(qū)下游河流沉積物既受尾礦的影響，也受河流流域物質(zhì)本身的影響。

1.4 大氣沉降物及城區(qū)表土與灰塵

隨著城市化進(jìn)程的加快，而帶來的交通污染以及其他方面的污染使得大氣環(huán)境質(zhì)量越來越差，大氣環(huán)境污染問題越來越引起人們的注意。李如忠[18]利用美國國家環(huán)保局（US EPA）推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)銅陵市區(qū)表土與灰塵重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究。研究表明，銅陵城區(qū)土壤和地表灰塵已遭受較為嚴(yán)重的重金屬污染；不同功能用地的致癌風(fēng)險(xiǎn)均顯著超過US EPA推薦的可接受風(fēng)險(xiǎn)閾值范圍和國際輻射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)值；銅陵市表土與地表灰塵已對(duì)公眾身體健康構(gòu)成危害；其中主導(dǎo)致癌與非致癌風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)的主要污染因子是As，主要暴露途徑是手-口攝入途徑。

吳開明[19]用蘚袋法對(duì)銅陵市大氣重金屬污染進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)銅陵市Cu污染最嚴(yán)重，有色金屬冶煉工業(yè)是銅陵市最主要的污染源，交通運(yùn)輸對(duì)大氣重金屬污染也日趨嚴(yán)重。

殷漢琴[20]對(duì)銅陵市大氣降塵中銅元素的污染特征進(jìn)行了研究，采用富集因子法定性地判斷各采樣點(diǎn)銅元素的來源，研究表明，銅陵市大氣降塵中銅元素污染嚴(yán)重并且形成了以銅開采和冶煉企業(yè)為中心的污染區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)銅礦石的開采和冶煉對(duì)大氣降塵中的銅元素污染貢獻(xiàn)較大， 是主要的污染源。

2 重金屬污染修復(fù)技術(shù)與控制措施研究

重金屬在土壤、水體、大氣、生物體中廣泛分布。由于大氣和生物體中重金屬的特殊性及其主要直接或間接來源于土壤和水體，所以對(duì)于重金屬的污染修復(fù)技術(shù)主要集中在對(duì)土壤和水體中的重金屬污染進(jìn)行修復(fù)。

重金屬在土壤中不易隨水淋溶，不能被微生物分解，具有明顯的生物富集作用且土壤污染具有較長潛伏期；由于土壤、污染物及地域的復(fù)雜性，土壤一旦受到污染，其治理不僅見效慢、費(fèi)用高，而且受到多種因素的制約。目前，治理土壤重金屬污染的途徑主要有兩種：（1）改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)、使其固定，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性；（2）從土壤中去除重金屬[21]。圍繞這兩種途徑展開的土壤重金屬治理措施有物理及物化措施、化學(xué)措施、農(nóng)業(yè)生態(tài)措施、生物修復(fù)等[21～23]。

王華等[24]對(duì)我國底泥重金屬污染防治研究做了相應(yīng)綜述，提出目前我國底泥重金屬污染治理的常用方法有工程治理方法、生物治理方法和化學(xué)治理方法。

重金屬污染物進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng)后對(duì)水生植物和動(dòng)物均產(chǎn)生影響，并通過食物鏈發(fā)生富集，引起人體病變，危害人類。目前水體重金屬污染治理修復(fù)方法主要有物理方法、化學(xué)方法、物理化學(xué)方法、集成技術(shù)、生物方法等[25]。

為控制銅陵市重金屬污染、提高環(huán)境質(zhì)量，銅陵市環(huán)保局組織編制了《銅陵市重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，該規(guī)劃以國家《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》為指導(dǎo)，落實(shí)源頭預(yù)防、過程阻斷、清潔生產(chǎn)、末端治理的全過程綜合防治理念，提出了一系列重金屬污染防治措施，以求能遏制重金屬污染趨勢，改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)人民身體健康和環(huán)境權(quán)益。

3 結(jié)語

對(duì)銅陵市重金屬污染研究情況進(jìn)行了介紹，對(duì)重金屬污染防治措施與修復(fù)技術(shù)經(jīng)行了總結(jié)。根據(jù)目前研究結(jié)果表明，銅陵市重金屬污染已比較嚴(yán)重。Cd、As、Cu和Pb為主要的污染元素，Hg雖然含量較低，但因?yàn)槠涠拘暂^大，亦當(dāng)引起足夠的重視。礦石的開采和冶煉以及尾礦的堆積成為銅陵市重金屬污染的主要來源，所以首先應(yīng)控制源頭，治理礦石的開采和冶煉，清理尾礦的堆積。由于植被等生物體對(duì)重金屬具有良好的吸附阻攔作用，可在采礦廠四周設(shè)置重金屬吸收強(qiáng)防護(hù)帶，阻止污染向更遠(yuǎn)擴(kuò)散。對(duì)于已經(jīng)受到污染的土壤，可以采用生物方法、物理或化學(xué)方法去除。

健全重金屬污染防治法律體系、做好污染綜合防治規(guī)劃和強(qiáng)化行政管理是防治重金屬污染的重要管理手段。《銅陵市重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》的提出對(duì)銅陵市重金屬污染防治具有重要的指導(dǎo)和實(shí)踐意義。健全重金屬污染防治法律體系，實(shí)施清潔生產(chǎn)，監(jiān)督實(shí)施環(huán)境影響評(píng)價(jià)驗(yàn)收工作，開發(fā)研究重金屬污染防治技術(shù)等是目前重金屬污染防治的重要任務(wù)。

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