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中圖分類號：X131 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374(2011)28-0125-03
伴隨著城市經濟的不斷發展，城市重金屬污染問題已經引起了社會各界的廣泛關注。重金屬污染的主要來源是工業污染，此外還有交通污染和生活污染等，簡而言之，主要是工業“三廢”的任意排放，汽車尾氣的排放和日常生活垃圾中重金屬的污染。重金屬污染的主要影響是對大氣、土壤和水體等帶來了很嚴重的污染，危害了人的健康。針對這種污染現狀，應該減少或切斷重金屬污染源，控制土壤和水體的重金屬污染，減輕對于人體健康的危害。
一、城市重金屬污染的現狀及具體問題
(一)地面揚塵中重金屬超標，空氣質量變差
由于汽車尾氣的排放，很多重金屬顆粒進入空氣中，如鉛、汞等。此外城市土壤也受到了嚴重的重金屬污染，導致了地面揚塵直接被人們呼吸進體內。針對顆粒物來源的有關分析表明，在重慶，城區道路的地面揚塵對大氣TSP的貢獻比為5％～13％，長春空氣顆粒物的來源中土壤占到36.7％。北方地區的春季容易刮大風，每年沙塵暴天氣常常發生。相關研究發現當沙塵暴發生時，來自土壤的元素和離子的濃度會迅速增加，主要污染的重金屬元素Pb，zn，cd，cu在沙塵暴發生期問的濃度會比平時高3～12倍，而且TSP和PMl0的質量濃度相當高，顯而易見，通過這樣的數據分析，我們能夠認知到地面揚塵中的重金屬超標，導致空氣質量變差，進而通過人們的呼吸進入人體，給健康帶來了很大的隱患和威脅。
(二)土壤重金屬含量過高，城市郊區的蔬菜不合格
郊區土壤重金屬含量過高的主要源頭就是城區，城區龐大的交通量帶來的尾氣污染和大量的工廠的“三廢”排放一定程度上也影響了郊區土壤重金屬含量。郊區是城市蔬菜食品的最主要的供給點，由于郊區土壤受到了污染，蔬菜食品中的重金屬含量也會上升。一些蔬菜中某些重金屬含量甚至已經超出了上百倍，而這也是癌癥患者越累越多的原因之一。2003年烏魯木齊市蔬菜重金屬含量的調研表格，如下：
根據上表的分析得知，污染嚴重程度已經嚴重超出了國家的安全標準，對人們的生活健康帶來了很大的隱患。
(三)水體的重金屬污染，對于城市水體環境造成很大的威脅
城市水體是居民生活和生產的基礎，對于城市自身環境的調節也具有重要的作用。然而大量的工業用水、生活污水排入了城市水體，導致了城市水體的重金屬積累越來越多。一些專家針對長江沿岸的近水域中沉降物的污染元素含量進行研究，發現近岸水域沉降物中某些重金屬污染物的含量水平相對較高，超國家二級標準的0.7～68.3倍，此外沉降物中的沉淀物污染輕于懸浮物。其污染順序為：zn、Pb、cd、cu、Ni、As、co、V、Ti、cr、Fe、Mn，其中zn的污染最嚴重。此外一些專家針對廣州城市水體和上海濱岸的水體沉積物中的重金屬進行了相關研究，發現上海濱岸潮灘表層沉積物中cu、Pb、zn和cr的平均含量均遠高于當地和鄰近蘇州河中沉積物的各種重金屬元素的背景值，它們分別是背景值的5、2、4和3倍，這些元素中zn的污染毫無疑問是最為嚴重，同時廣州城市水體中重金屬含量也是zn的最高，然后依次為cu、cr和Pb。顯而易見，我國的大中型城市的水體重金屬含量均超標，污染現象嚴重，對城市水體環境造成很大的威脅。
二、城市重金屬污染治理的對策及具體應用
(一)嚴格控制工業“三廢”排放，減少和切斷重金屬污染源
工業“三廢”即廢水、廢氣、廢渣，它們含有大量的重金屬元素，當排入道環境后，會在人、植物和動物的體內富集，從而對環境和人的健康造成一定程度的危害。針對廢水、廢氣和廢渣中重金屬的排放問題，工廠必須采取一定的處理方案。首先，針對于工業廢水中重金屬的處理，通常會采用中和沉淀法、硫化物沉淀法和鐵氧體法三種化學沉淀的方法。工廠應該積極引進這些科學的方法進行廢水的綜合治理，避免這些廢水進入城市水體中，對于城市的水體環境造成污染。其次，工業生產中排放的含Pb、As等重金屬的廢氣，工廠可以采用橢圓式噴淋吸收塔和雙塔式噴淋吸收設備，用氧化劑及堿液吸收的治理方法，在排放出去之前做一些凈化處理，分理出重金屬元素，避免排入空氣中，形成顆粒狀污染物，對城市居民的健康造成威脅。最后，對于在工業生產中含重金屬的廢渣的處理，應該采用堿石灰、粉煤灰、活性炭和有機質對重金屬元素廢渣來進行一定的吸附，以防止工業廢渣中的重金屬元素會在土壤里擴散和遷移，給城市的土壤造成嚴重污染，特別是郊區的一些工廠，應該對于工業廢渣的處理有嚴格的流程。眾所周知，城市的蔬菜食品主要是郊區供給的，控制好重金屬對郊區農田的污染意義重大。如果土壤中重金屬元素的含量超標，會在蔬菜食品中富集，進而進入人體，帶來健康威脅。我國很多的工業區的環境監制工作存在很多的缺陷，對于工廠廢水、廢氣、廢渣的監管力度不夠，導致了很多工廠隨意排放，使城市的重金屬污染程度越來越嚴重。對于一些工廠的“三廢”處理設備落后和缺失的，有關部門應該強制工廠進行安裝和完善。只有嚴格控制工業“三廢”的排放，減少和切斷重金屬污染源，才能維持城市環境的良性發展，減少人們的健康威脅。
(二)減少汽車尾氣的排放，鼓勵清潔能源的應用
伴隨著城市的不斷發展，汽車也逐年遞增，同時汽車尾氣的排放量也猛增。汽車尾氣主要的重金屬元素就是Pb，過去，車用汽油是以四乙基鉛作為防爆劑的，即含鉛汽油，在汽車行駛過程中，排放的尾氣中會含有較高濃度的鉛，給人們的健康帶來了嚴重的危害。從1999年7月1日開始，國家明確規定要在全國范圍內禁止使用含鉛汽油，由含鉛量為0.013g/L以下的無鉛汽油來代替。但是隨著汽車越來越多，汽車尾氣的排放量也大大增加，重金屬元素對于空氣的污染依然嚴重。
針對汽車尾氣中重金屬元素對于空氣的污染，應該采取一定的治理途徑：第一，就是最有效和最終的途徑，即改變汽車的動力。比如說，開發代用的燃料汽車以及電動汽車等。這種途徑能夠在一定程度上使汽車只產生很少氣體或者不產生。第二，改善現有的燃油質量和汽車動力裝置。采用改善燃燒室的內部結構、設計更加高效的發動機、提高燃油的質量、開發新能源等都能使汽車的尾氣污染程度降低。第三，也就是現在被廣泛應用的汽車尾氣的凈化技術。通過采用先進的機外凈化技術來對 汽車在行駛中產生的廢氣進行凈化來減少一定的污染，此外，在汽車的排氣系統中來安裝凈化裝置，采用物理的和化學的方法減少尾氣的重金屬污染物，主要分為催化器、熱反應器和過濾收集器等。實驗表明，甲醛樹丁醚也具有很好的抗爆性，作為汽油的摻合劑，不僅不含鉛元素，還能降低其他碳氫物的排放。在發達城市和地域，倡導和鼓勵人們乘坐公共交通出行，從汽車數量上面來減少尾氣的排放量，防止其中的重金屬元素在空氣中形成顆粒物，污染空氣，并沉降在地面，污染土壤。
人們日常生活當中的各種垃圾，也不同程度的含有重金屬成分。比如說武漢市幾種垃圾成分中重金屬的含量，如下表：
指示生物又叫生物指示物(BiologicalIndicator，Bioindicator)，是指在一定地區范圍內，能通過特性、數量、種類或群落等變化，指示環境或某一環境因子特征的生物［1］。使用生物體來對環境狀況進行監測的歷史由來已久。早在古希臘時期，亞里士多德就把淡水魚放到鹽水中，觀察其行為。在工業革命時期，金絲雀被放到地下煤礦中，工人通過觀察金絲雀的特殊反應，及時離開煤礦避險;20世紀初期，歐美生物學家為了應對河流湖泊污染，開始研究利用水生生物監測水環境污染。中國開展指示生物監測河流污染研究是從20世紀80年代開始的，到目前還沒有完善的監測指標體系，尚需進一步發展研究。使用指示生物監測方法，監測水體重金屬污染狀況，有著傳統理化監測不可比擬的優點，主要表現在［2］:(1)反映生物學效應。常規分析技術只說明污染程度偏離正常值，常常忽視生物個體以及種群對外源性污染物的效應;(2)靈敏性。重金屬在一般水體中，濃度很低，Cu、As、Cd、Hg在水體中的濃度通常在1×10－2～10μg/L之間，甚至在檢測限以下。生物監測利用生物對重金屬的靈敏性、富集、放大作用，準確快速監測出水體中重金屬的污染狀況;(3)長期性。指示生物可以持續監測水體，可以反映出劑量小，長期作用的慢性毒性效應;(4)綜合性。重金屬在生物體內可以表現為協同效應或拮抗效應等復合污染效應，指示生物可以反映出重金屬對其的綜合效應;(5)范圍廣。(6)成本低。
2指示生物的分類
生物監測是使用活著的生物獲得定量的環境變化信息，而這些環境變化往往來自于人為活動。指示生物是生物監測的重要組成部分，根據物種不同，指示生物可以分為動物、植物、微生物。根據不同的環境介質，指示生物又可分為土壤、大氣、水體生物。根據生態學層次不同，可以分為個體以及系統水平上的指示生物;種群、群落、生態系統水平上的指示生物［3］。由于重金屬在不同的生態學層次中有不同的表達特征，掌握這些特征，對準確監測重金屬污染有重要作用。
2．1個體、系統水平上的指示生物研究
2．1．1水生植物監測重金屬研究水生植物是指能正常生長在水中的植物。按照水生植物的形態結構和生活習性，水生植物可以分為三類:水生維管植物、水生蘚類、高等藻類。底棲植物長期暴露在水環境中，能直接吸收水體和沉積物中的污染物，而積累的重金屬元素在其體內不表現出生物響應［4］。然而，環境重金屬的壓力會導致部分水生植物出現生理變化和生理功能減弱［5］，對指示生物的監測，就是監測其生理變化和生理功能改變，以反映水體重金屬的污染狀況。水生維管植物通過發達的根系和葉子吸收水體中重金屬，結合其定棲的習性，使其適用于監測水環境狀況的變化［6］。Fawzy等［7］研究6種水生維管植物富集重金屬能力，發現維管植物提供一種具有成本效益的方式來監測水體重金屬污染。Magdalena等研究波蘭南部沿海地區多種水生植物對汞的累積性時，發現開花維管植物體內汞濃度隨著河流中汞濃度上升而增加。苔蘚植物自1971年Goodman等人發明蘚袋法監測重金屬開始，蘚袋法在世界范圍得到了廣泛應用。有研究表明，蘚袋法對于河流重金屬的慢性污染有良好的監測效果。藻類植物種類繁多，主要有硅藻、綠藻、藍藻等。藻類吸收重金屬后，將影響藻類蛋白質合成以及酶活性，引起藻類生長代謝與生理功能紊亂、抑制光合作用、減少細胞色素、導致細胞畸變、組織壞死、甚至使機體死亡。同種重金屬由于價態、化合態和結合態的不同，藻類吸收后引起的毒性也不同，藻類監測重金屬就是利用這種特異性。LalitK等利用硅藻監測恒河重金屬Cu和Zn，發現細胞膜發生畸變，表明硅藻細胞膜形態異?？梢杂脕肀O測水體重金屬污染。Chakraborty使用海底藻類監測海洋重金屬污染，發現綠藻和褐藻能高度富集重金屬，可以作為潛在生物指示物用于指示重金屬污染。
2．1．2水生動物監測重金屬研究水生動物是生態系統重要組成部分，最常見的是魚類，此外還有腔腸動物，如?？⒑ｒ亍⑸汉飨x;軟體動物，如烏賊、章魚;甲殼動物，如蝦、蟹;其他動物，如海豚、鯨(哺乳動物)、龜(爬行動物)等其他生物。水生動物往往能夠積累某些重金屬，對重金屬毒性作出相應的行為反應或表現出某種遺傳特征，因此，這一類水生動物能成為監測重金屬污染的生物指示物。在突發性重金屬污染脅迫下，水生動物常常能作出生物學行為反應。水生動物行為反應能直觀、快速地反映水質變化，常見的指標有呼吸、生長、心率、求偶行為和游動行為等。Gendusa發現黑鱒暴露在Cr6+環境中時，快速的胸鰭運動能作為外部生物標識監測Cr。Svecevicius等研究虹鱒魚在Cr6+脅迫下的行為變化，發現虹鱒魚的游動行為隨著Cr6+濃度增加而增加。黃東龍對斑馬魚行為反應進行研究發現在Zn2+和Cr6+的突發性脅迫下，其行為反應快速而且敏感，表明斑馬魚的行為變化能對突發性重金屬污染進行監測，提供早期預警。
2．2種群、群落、生態系統水平上指示生物研究重金屬對生物的有害性研究往往側重個體或細胞水平，然而不同水平上的生物有害效應具有非線性的層次性，即高一級的生物水平上的效應可能具有不能從次一級水平上得到的預測的新特征。如生物標志物的研究集中在細胞水平上，通常不能直接擴展到個體甚至種群水平上，因為細胞水平的毒性效應可能被組織的補償機制所掩蓋。同樣，個體的重金屬濃度、行為特征等參數并不能直接推移到種群水平上，要監測水體重金屬的生物效應，更需要關注種群、群落甚至生態系統上的生物監測研究。生物在重金屬脅迫作用下，群落內不同生物具有不同的響應，尤其是長時間低劑量暴露的情況下，群落種數發生變化，同時群落結構也發生變化，敏感種減少，耐受性種成為優勢種。常用的利用微生物群落監測水體重金屬的方法是國標PFU法(GB/T12990－91)。PFU(polyure-thanefoamunit，聚氨酯泡沫塑料塊)法就是將PFU浸沒在水中，利用PFU的小孔徑(約150μm)，采集微型生物群落，并評價水質。研究表明，高濃度重金屬影響底棲生物和浮游生物的多樣性。
3對指示生物進行環境風險評價的應用研究
通過指示生物監測獲得的環境狀況，往往是生物體內重金屬濃度的數值，還需要使用適合的評價方法反映當前環境的污染程度，以及后期可能帶來的環境風險，提出合理的控制對策。當前水體重金屬評價往往局限于對當前濃度的評價達標與否，忽視了長期低劑量暴露下造成的生態風險和對人體的健康風險。對指示生物的風險評價有利于量化這一不確定性的風險。風險評價可分為生態風險評價與健康風險評價。生態風險評價是一個預測環境污染物對生態系統或其中某些部分產生有害影響可能性的過程。環境健康風險評價是以風險度作為評價指標，把人體健康和環境污染相聯系，通過定量描述在污染環境中人暴露所受危害的風險。
3．1指示生物在生態風險評價中的應用目前，這些水生生物重金屬評價方法均能反映區域水質生態風險水平，實際應用中，為了更全面評估各種風險水平，常常同時使用多種評價方法。其次，還有基于種群、群落的生物評價方法，如對于水體物種種群豐度、敏感種的生態風險評價，常采用生物評價指數。生物評價指數有很多，如基于敏感種和耐污種的出現與否構建的指數BMWP(Bi-ologicalMonitoringWorkingParty)、基于物種的耐污值及其在群落中的重要性構建的FBI(FamilyBioticIndex)指數、基于物種豐度和耐污值構建的BI(Biot-icIndex)指數等。這些評價指數對各種環境問題的靈敏性不一，有研究發現，FBI指數可以有效指示酸污染與氨氮污染，BI指數可以評估流域土地利用和重金屬污染對河流生態的影響。
3．2指示生物在健康風險評價中的應用健康風險評價將人體健康和環境污染聯系在一起，定量估算有害物質對人體健康的危害程度，并提出減小環境健康風險的對策。指示生物能用于評估重金屬對人體健康風險水平，為食用水生生物、消費水產品人群提出早期預警以及安全指導。健康風險評價的程序分為:危害鑒定、劑量反應評估、接觸評估、風險評定等四個階段。目前，健康風險評價方法已被法國、荷蘭、日本、中國等許多國家和一些國際組織如經濟發展與合作組織(OECD)、歐洲經濟共同體(EEC)等所采用。計算生物體內重金屬的潛在非致癌風險值，通常使用目標風險系數(THQ)，而致癌風險的計算，則使用致癌系數(CR)表示。在重金屬防治對策制定的過程中，必須考慮重金屬對人體的危害程度，指示生物的環境健康風險評價能科學地評估其風險值，從而指導決策的制定。
中圖分類號 x520.2 文獻標識碼a文章編號 1007-5739(2010)01-0269-01
1重金屬在水體中的存在形態
1.1存在形態的類型
要分析污染物在水體中的遷移轉化規律,首先就要了解污染物在水體中以何種形式存在以及各存在形態之間的關系,對重金屬污染物的研究也不例外。湯鴻霄提出“所謂形態,實際上包括價態、化合態、結合態和結構態4個方面,有可能表現出來不同的生物毒性和環境行為”,這里所分析的存在形態主要指重金屬在水體中的結合態。水體中重金屬存在形態可分為溶解態和顆粒態,即用0.45μm濾膜過濾水樣,濾水中的為溶解態(溶解于水中),原水樣中未過濾的為顆粒態(包括存在于懸移質中的懸移態及存在于表層沉積物中的沉積態)。用tessier等 [1]提出的逐級化學提取法又可將顆粒態重金屬繼續劃分為以下5種存在形態:一是可交換態,指吸附在懸浮沉積物中的黏土、礦物、有機質或鐵錳氫氧物等表面上的重金屬;二是碳酸鹽結合態,指結合在碳酸鹽沉淀上的重金屬;三是鐵錳水合氧化物結合態,指水體中重金屬與水合氧化鐵、氧化錳生成結合的部分;四是有機硫化物和硫化物結合態,指顆粒物中的重金屬以不同形式進入或包括在有機顆粒上,同有機質發生螯合或生成硫化物;五是殘渣態,指重金屬存在于石英、黏土、礦物等結晶礦物晶格中的部分。
1.2遷移性質
不同存在形態的重金屬在水體中的遷移性質不同。溶解態重金屬對人類和水生生態系統的影響最直接,是人們判斷水體中重金屬污染程度的常用依據之一。顆粒態重金屬組成復雜,其形態性質各不相同?？山粨Q態是最不穩定的,只要環境條件變化,極易溶解于水或被其他極性較強的離子交換,是影響水質的重要組成部分;碳酸鹽結合態在環境變化,特別是ph值變化時最易重新釋放進入水體;鐵錳水合氧化物結合態在環境變化時也會部分釋放;有機硫化物和硫化物結合態不易被生物吸收,利用較穩定;殘渣態最穩定,在相當長的時間內不會釋放到水體中。
2遷移規律研究方法
不同存在形態的重金屬,從所結合的載體上分離下來的化學條件和難易程度也不同,即穩定性存在差異,因此其對水體造成的污染程度也不相同。不同的重金屬污染物在水體中存在形態的分布規律存在差異,可以通過研究它們之間的分布差異以及相互轉化過程,研究重金屬遷移轉化過程,并作為判斷其對水體危害的依據。分析沉積物重金屬污染問題時,僅認識到重金屬的總量是不夠的,還需要分析其中的各組分含量和分布規律,進而討論沉積物中重金屬污染物的污染性質、轉化機理以及對水體的潛在污染等問題[2,3]。在研究整個水體中重金屬污染問題,也常使用該方法分析重金屬水相和固相相互遷移的主要形式[4,5],據此得出重金屬不同形態在水體中的遷移的動態轉換以及最終歸宿等。
這種以分析化學為基礎研究重金屬遷移轉換規律的方法,其優點在于能夠直觀地通過實測結果分析污染情況,不足之處是各種分析方法在技術上還存有明顯的缺陷。目前還沒有一種方便、有效的重金屬形態分析方法,因此尋求靈敏性高、選擇性強的分析方法對各種形態進行分離研究還有待進一步探索。
3水體中重金屬污染特征
3.1重金屬污染的作用機理
重金屬污染物為非降解性有毒污染物,進入水體后不僅不能被微生物降解,而且某些重金屬在微生物的作用下可轉化為金屬有機化合物,產生更大的毒性,細菌在甲基汞形成中的作用就是比較典型的例子[6]。重金屬元素主要是通過阻礙生物大分子的重要生理功能,取代大分子中的必需元素以改變其活性部位的組成來影響生物體的正常發育和新陳代謝。重金屬進入水體后會對整個水生生態系統產生影響,即生態效應,水生動植物體內積累到一定程度時,就會出現受害癥狀,影響到正常生長,并且也直接或間接地危害到人體健康。
3.2重金屬沉積物污染
重金屬在水體中遷移的最終歸宿是沉降到沉積物中,并有少部分被水生生物吸收蓄積,因此評價水體中重金屬污染問題時除分析水相重金屬污染物狀況外,還需研究沉積物的污染狀況。采用從沉積學角度提出的評價分析方法,最常用的如地積累指數法[7]、潛在生態危害指數法[8]以及臉譜圖法[9]等。沉積物是地球表面層儲存污染物的重要場所,一旦沉積物環境遭到嚴重的破壞,必然導致生態環境的惡化。因此,重金屬污染問題的研究對于沉積物很有意義,同時結合沉積學內容有助于該問題研究的全面性。
3.3不同價態的重金屬毒性
由于重金屬元素大多屬于過渡性元素,因此價態存在形式也多變,易通過氧化還原反應在各種價態之間轉化。當水環境條件變化時,各種價態之間相互轉化,產生的毒性效
應也就不同。例如,鉻在水體中主要以三價鉻和六價鉻的化合物為主,六價鉻的毒性大,三價鉻次之。三價鉻大多數被底泥吸附轉為固相,少量溶于水,遷移能力弱;六價鉻多以溶解態存在,遷移能力強,兩者通過氧化還原反應相互轉換。汞是重金屬中很讓人擔心的一類,無機汞鹽通常有一價和二價2種存在形式,同時還可以形成有機汞化合物。有些汞化合物基本上是無毒的,可以用作藥物;而另一些化合物特別是有機汞,如甲基汞和二甲基汞等,毒性極強。
整理
4參考文獻
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[3] 楊宏偉,焦小寶,王曉麗,等.黃河(清水河段)沉積物中重金屬的存在形式[j].環境科學與技術,2002,25(3):24-26.
[4] 邵秘華,王正方.長江口水體中重金屬形態交換過程的研究[j].環境科學,1995,16(6):69-72.
[5] 車越,何青,林衛青.長江口南支重金屬分布研究[j].上海環境科學,2002,21(4):220-223.
[6] 刁維萍,倪吾鐘,倪天華,等.水體重金屬污染的生態效應與防治對策[j].廣東微量元素科學,2003,10(3):1-5.
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A
文章編號：1674-9944（2013）01-0035-03
1 引言
水體沉積物作為水環境中重金屬的主要蓄積庫[1]，可以反應水體受重金屬污染的狀況。通過各種途徑進入水環境的重金屬絕大部分能迅速地轉移至沉積物與懸浮物中，而懸浮物在被水流搬運的過程中，當其負荷量超過搬運能力時，也逐漸變為沉積物。因此，無論是在未受污染或受污染嚴重的水體中，沉積物中重金屬含量比水中重金屬的含量要高許多倍。而累積在沉積物中的重金屬除了直接危害生物和通過食物鏈影響人類健康外，在環境條件的改變下（如遇到災害性的天氣和風浪條件），有可能再次釋放出來，導致水體環境質量惡化。由于沉積物中重金屬對環境的危害作用，研究者已開始重視沉積物中重金屬污染的研究。沉積物環境的重金屬主要是指生物毒性顯著的汞、錫以及類金屬砷，其次是指毒性一般的重金屬鋅、銅、鎳、鉆、錫等，當前最引起人類關注的是砷、汞、鉻、錫、鉛等。本文通過對“十五期間”太湖無錫水域的底泥數據統計，選用地積累指數法對沉積物的重金屬污染程度進行了評價。
2 太湖無錫水域底質
2.1 太湖概況
太湖位于江蘇省南部，長江三角洲中部；全部水域在江蘇省境內，湖水南部與浙江省湖州市相連。它是中國東部近海區域最大的湖泊，也是中國第二大淡水湖，是中國著名的風景名勝區。太湖地處平原地區，是一個淺水湖，太湖水位較穩定，平均水深1.94m，至深處2.6m。
2.2 重金屬來源
目前，太湖除氮、磷等元素偏高對水體產生富營養化，造成夏季藍藻爆發外，水質尚好，但重金屬污染仍不容忽視。筆者初步分析，太湖流域無錫水域的重金屬污染可能來自以下幾個方面包括：電鍍行業產生的含重金屬酸性廢水；城市工業排污；水土流失過程造成的重金屬污染等。
2.3 評價范圍
太湖無錫水域底質監測是在枯水期與太湖水質監測同步進行，監測點點位與太湖水質監測點位相同。監測項目為砷、汞、鉛、鉻、鎘、銅、鋅、硫化物及有機質。同時為了便于太湖底質環境質量評價，將太湖無錫水域分為四個區：五里湖區、梅梁湖區、貢湖無錫水域和宜興沿岸區，點位圖見圖1。
2.4 評價方式
地積累指數（Igeo）是德國海德堡大學沉積物研究所的科學家Muller提出的一種研究水環境沉積物中重金屬污染的定量指標。由于其不僅考慮到人為污染因素、環境地球化學背景值等，特別是注意到自然造巖作用可能引起背景值變動的因素（常數），一時在歐洲被廣泛采用。計算公式見公式（1）：
（1）
式中：C是指元素n在沉積物中的含量（指質量比，實測值），mg/kg；B是指沉積巖（普通頁巖）中該元素的地球化學背景值，mg/kg（表1）；k為修正系數（一般取值為1.5），考慮成巖作用可能會引起背景值的變動。
根據地積累指數（Igeo）的大小將污染等級分為7級，即0～6級，表示污染程度由無污染至極強污染，地積累指數（Igeo）與重金屬污染程度的關系見表1。
3 重金屬污染評價
（1）太湖地區重金屬地球化學背景值見表2[2]。
（2）2005年太湖無錫水域重金屬地積累指數及污染分級見表3。
五里湖：底質中砷、銅、鋅含量處于無-中污染狀態，汞、鉻和鉛處于清潔狀態。
梅梁湖：底質中鋅含量處于無-中污染狀態，其余指標均處于清潔狀態。
貢湖無錫水域：指標均處于清潔狀態，這與無錫市將貢湖作為水源地相對應，確實貢湖無論是水質還是底質都是處于污染較輕的狀態。
宜興沿岸區：底質中砷、銅和鋅含量處于無-中污染狀態，汞、鉛和鉻處于清潔狀態；
從整個太湖無錫水域看：從平均值來說，無錫水域的底泥重金屬都處于無污染狀態下。但是環境保護仍不容忽視，一旦出現污染，治理將是非常困難的。
（3）“十五”期間太湖無錫水域底質重金屬變化分析。從整個“十五”期間太湖無錫水域底質含量的變化趨勢看，鉛和銅含量處于輕污染狀態，并有逐年上升趨勢；汞和鉻處于清潔狀態，并有逐年下降趨勢；底質中砷的含量逐年降低，已由2001年的輕污染下降為清潔，見圖2。
當然，隨著我國經濟的發展，人們的生活水平不斷得到改善，食品安全問題已越來越受到國家的重視。近年來，重金屬成為漁業環境污染的公害之一，水體環境一旦受到嚴重的重金屬污染，生物的食用衛生質量就會受到影響。濃度嚴重超標的一些重金屬離子對魚類有毒害作用，對魚類正常的生理活動產生一定的影響，甚至引起魚類中毒而死亡。
目前，國內外水產科研者對水生生態系統中的重金屬污染物進行了廣泛深入的研究，例如1999年吳賢漢等在幾種重金屬對青島文昌魚毒性及生長的影響中指出：海水重金屬離子（鋅、銅、鉻）含量超過一定濃度便會引起文昌魚中毒，使其身體漸成彎曲狀而死亡；2001年賈秀英研究了銅、鉛、汞、鋅4種重金屬對泥鰍幼魚呼吸強度和鎘對泥鰍幼魚的急性和亞急性毒性的影響；董緒燕等在2006年對武漢淡水魚中重金屬含量研究中表明野芷湖和東湖湖水中銅和鎘含量分別為10.0ug/L和5.4ug/L，超過了國家規定的淡水養殖水域的水質標準； 2009年周彥鋒等在重金屬鋅脅迫下鯽魚不同組織中金屬硫蛋白的動態變化中，以鯽魚為試驗材料，研究了在一定環境條件下重金屬鋅（Zn）的脅迫對鯽魚不同組織中金屬硫蛋白（MT）含量的影響等。
本實驗主要采用微波消解法對蒙自市農貿市場尼羅羅非魚各組織器官進行預處理，采用火焰原子吸收分光光度計對重金屬含量進行測定，初步評價蒙自市區農貿市場尼羅羅非魚的食用安全性，為以后的研究提供參考。
一、材料與方法
（一）實驗材料，試劑及儀器
本次實驗所用尼羅羅非魚購買于蒙自市區農貿市場（即文萃市場、九龍市場和縣農貿市場），每個市場購買規格一致的尼羅羅非魚3-6尾，。
實驗所用濃硝酸為優級純；H2O2為優級純；蒸餾水；超純水。BSA224S型電子天平；MD6C-4H型微波消解儀；PAS-990型原子吸收分光光度計；鑷子，手術剪，手術刀，解剖盤，移液管（2ml、10ml），50ml容量瓶，50ml、100ml三角瓶等。
（二）實驗方法
1.取樣
將實驗魚用手術刀解剖，然后用手術剪刀、鑷子分別取肌肉（肌肉取其兩側）、鰓、肝、皮、鰓蓋骨，將其放入5ml EP管中，并標記，最后放入冰箱中冷藏保存備用。
2. 消解前準備
（1）用水清洗所用容器（移液管、容量瓶、消解罐）；（2）用蒸餾水清洗（3）配制1% HNO3溶液浸泡所需容器24 h；（4）用超純水清洗。
3.樣品預處理及測定
采用微波消解法對樣品進行預處理，消解后的透明溶液轉移至50.0 mL容量瓶中用超純水定容，搖勻后放入冰箱冷藏保存待測，同時做試劑空白實驗。采用原子吸收分光光度計測定魚體各組織器官中重金屬Cu、Zn含量。
4. 數據統計分析
本實驗采用SPSS 13.0分析各器官組織的重金屬平均含量及標準差并分析各市場和各器官組織之間的差異性。
二、結果與分析
（一）魚類重金屬含量國家評價標準
本文所采用的國家標準是文獻中國與歐盟水產品污染物與獸藥殘留限量指標研究報告。
（二）同一市場尼羅羅非魚各組織器官重金屬含量測定結果
1. 文萃市場魚樣測定結果
由表1可知：文萃市場尼羅羅非魚中各組織器官重金屬平均含量與國家評價標準相比較，Zn、Cu含量均在國家標準內（鰓蓋骨除外）；同一組織器官中不同重金屬含量各不相同，在鰓蓋骨中兩種重金屬含量均較高，在肌肉中兩種重金屬含量相對較低，在皮和肝中Zn含量相對較高。
2.九龍市場魚樣測定結果
由表2可以看出：九龍市場尼羅羅非魚中各組織器官重金屬平均含量與附錄表1國家評價標準相比較，Zn、Cu含量均在國家標準內（鰓蓋骨除外）；同一組織器官中不同重金屬含量各不相同，在鰓蓋骨中兩種重金屬含量均較高，在肌肉中兩種重金屬含量相對較低，在皮和肝中Zn含量相對較高。
3.縣農貿市場魚樣測定結果
據表3可知：縣農貿市場尼羅羅非魚中各組織器官重金屬平均含量與國家評價標準相比，Zn、Cu含量均在國家標準內（鰓蓋骨除外）；同一市場尼羅羅非魚不同重金屬在不同組織器官中的含量具有差異性，兩種重金屬在鰓蓋骨中含量最高，且超過國家標準，肌肉中兩種重金屬含量相對較低，在皮中Zn含量相對較高。
（三）差異性分析
同一市場尼羅羅非魚肌肉、皮、鰓蓋骨三種組織中重金屬含量存在顯著差異性（P
三個市場尼羅羅非魚肌肉、皮、鰓蓋骨三種組織中相同重金屬含量差異性（P
三、討論
（一）同一市場尼羅羅非魚不同組織器官的重金屬平均含量的比較
三個農貿市場尼羅羅非魚中各組織器官重金屬平均含量與表2國家評價標準相比，Zn、Cu含量均在國家標準內（鰓蓋骨除外）；兩種重金屬在鰓蓋骨中含量最高，且超過國家標準；其余組織重金屬含量相對較低；同一市場尼羅羅非魚不同重金屬在不同器官部位中的含量具有差異性。由于尼羅羅非魚來源不同，不同地方水域環境不同或者生物體本身的不同特性，對金屬元素的積累情況也有所不同，因此存在差異性。
（二）三個市場中相同組織器官的重金屬平均含量比較
同一類組織器官中重金屬的含量存在差異性：在肌肉和皮中重金屬含量高低趨勢呈：Zn>Cu；鰓蓋骨中含量高低趨勢：Cu>Zn。本實驗僅是對蒙自市區農貿市場尼羅羅非魚體內重金屬含量進行初步研究，為以后進一步研究魚類體內重金屬含量提供參考。
參考文獻：
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0 引言（Introduction）
隨著城市化進程的快速發展，城市成為人類活動最為強烈的地區。而且隨著科學技術及環保措施的提高，城市面源污染卻日益嚴重。其中地表徑流成為僅次于農業面源污染的第二大面源污染；路面徑流是地表徑流中污染最嚴重的部分。甚至美國環境保護署（ EPA） 把城市地表徑流列為導致全美河流和湖泊污染的第三大污染源。城市路面徑流進入受納水體是導致水體水環境惡化的主要原因之一。此外，城市化進程的提高促使城市的交通事業飛速發展，交通的頻繁活動導致路面徑流攜帶的污染物越來越多，除了顆粒物、有機物、營養鹽等常規污染物外，有毒有害的重金屬也日益增多，嚴重影響我國的生態和環境。重金屬與有機物不同，不易降解，容易在生物體內富集，導致重金屬污染持久，難以治理；長期會通過食物鏈的傳遞到人體，并在人體內富集，對人體產生毒害作用。國外對路面徑流中重金屬污染的研究方興未艾，國內也有相關報道，探明重金屬的特性非常必要，可為解決城市路面徑流重金屬對環境的污染提供科學依據。
1 路面徑流中重金屬的主要來源
在城市路面上，主要活動的是機動車輛。城市路面徑流中的重金屬主要來源于公路瀝青、輪胎、燃料、尾氣、制動器、車體、油等各方面。
研究表明：路面徑流中Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Ni的污染非常嚴重，其中Zn來源于輪胎磨損、油泄漏、防腐鍍鋅汽車板的脫落。Pb主要來源于含鉛汽油的燃燒、剎車片及車漆脫落。Cr來源于用于汽車構件的各種合金。Ni來源于汽車尾氣、剎車片及引擎的磨損和公路瀝青。Cd鹽主要作為含鋅添加劑的雜質 ，因此Cd主要來源于輪胎磨損和油泄漏。Cu污染物主要來源于剎車里襯的磨損。
探明了路面徑流中重金屬的來源后可以采取有效措施減弱重金屬的污染。
2 路面徑流中重金屬的分布及賦存形態
目前，有毒有害重金屬的分布及形態已經成為研究的熱點，國外研究說明路面徑流中的重金屬與顆粒物有顯著地相關性，尤其與細顆粒（
對這一現象有兩種解釋：
（1）是因為細顆粒本身的比表面積大，能吸附更多的重金屬；
二是因為細顆粒物上附著著細小的有機物，有機物對重金屬的吸附能力也很強。
北京城區北三環的研究表明：路面徑流中的重金屬主要附著在
重金屬在徑流中的賦存狀態有顆粒態和溶解態，但顆粒態和溶解態的比重不同。如，Pb主要以顆粒態存在，而Zn、Cu、Cd主要以溶解態存在。分析清楚重金屬與細顆粒物之間的相關關系，就能夠理清重金屬在路面徑流中的賦存形態及分布特征。
3結論
（1）路面徑流中重金屬主要來源于公路瀝青、輪胎、燃料、尾氣、制動器、車體、油等各方面。
（2）路面徑流中的重金屬賦存狀態分為顆粒態和溶解態，重金屬與細顆粒物之間的相關關系顯著；重金屬的濃度分布呈現偏態分布。
參考文獻
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1引言
隨著我國經濟社會的快速發展，工業化進程不斷加快，工業廢水排放量與日劇增，增加了污水處理的壓力。工業廢水中有的含有Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Mn、Cr、Ag、Ni等重金屬，其比重大于4，如果處理不當，會產生因重金屬造成的重金屬污染。目前我國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤，引起嚴重的環境污染。如隨廢水排出的重金屬，即使濃度小，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，產生食物鏈濃縮，從而造成嚴重的危害。因此，加強對重金屬的監測，不斷創新重金屬監測技術，對于保持水體、土壤免受污染危害，保護環境和人民群眾生命財產安全具有十分重要的現實意義。
2重金屬污染的主要危害分析
目前我國重金屬污染主要從地表水（飲用水源水、湖水、河水）、地下水、還有大氣降水、以及底質（江、河、湖、海等水體底部的表層沉積物質）中來掌握重金屬的污染情況。重金屬污染與其他有機化合物的污染不同。不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環境中降解。
水體中的金屬元素按其對人體健康的影響可分為三類：一是人體健康必須的常量元素如：鈉、鉀、鈣、鎂和微量元素如：鐵、錳、銅、鋅、鎳、鈷、硒、釩、鉬、硅、錫，他們的缺乏或過量都于人體健康不利。二是對人體健康有害的金屬元素如：鉛、鎘、汞、砷、鉻、鈹、鉈、鋇等。三是在人體中確有存在，但生理功能尚不明的元素如：鋰、硼、鋁、鈦、鋯等。
水體中金屬有利或有害不僅取決于金屬的種類、理化性質，而且還取決于金屬的濃度及存在的價態和形態，即使有益的金屬元素濃度超過某一數值也會有劇烈的毒性，使動植物中毒，甚至死亡。金屬有機化合物(如有機汞、有機鉛、有機砷、有機錫等)比相應的金屬有機化合物毒性要強得多；可溶態的金屬又比顆粒態金屬的毒性要大；六價鉻比三價鉻毒性要大等等。
重金屬在人體內能和蛋白質及各種酶發生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害，例如，日本發生的水俁病(汞污染)和骨痛病(鎘污染，等公害病，都是由重金屬污染引起的。
重金屬在大氣、水體、土壤、生物體中廣泛分布，而底泥往往是重金屬的儲存庫和最后的歸宿。當環境變化時，底泥中的重金屬形態將發生轉化并釋放造成污染。重金屬不能被生物降解，但具有生物累積性，可以直接威脅高等生物包括人類，有關專家指出，重金屬對土壤的污染具有不可逆轉性，已受污染土壤沒有治理價值，只能調整種植品種來加以回避。因此，底泥重金屬污染問題日益受到人們的重視。
3重金屬監測技術創新探討
重金屬檢測方法:目前可用于微量元素檢測的方法有同位素稀釋質譜法、分子光譜法、原子發射光譜法、原子吸收光譜法、X射線熒光光譜分析法、中子活化分析法、生化法、電化學分析法等。
3.1重金屬原子吸收光譜技術
原子吸收光譜法是依椐處于氣態的被測元素基態原子對該元素的原子共振輻射有強烈的吸收作用而建立的。該法具有檢出限低準確度高，選擇性好,分析速度快等優點。
在溫度吸收光程，進樣方式等實驗條件固定時，樣品產生的待測元素相基態原子對作為銳線光源的該元素的空心陰極燈所輻射的單色光產生吸收，其吸光度（A）與樣品中該元素的濃度（C）成正比。即 A=KC 式中，K為常數。據此，通過測量標準溶液及未知溶液的吸光度，又巳知標準溶液濃度，可作標準曲線，求得未知液中待測元素濃度。
石墨爐原子化與火焰原子化相比，石墨爐分析檢測限低，耗樣量少，配合石墨爐自動進樣器可以方便全自動測定地表水, 飲用水, 雨水, 工業廢水等水樣中多種重金屬元素。儀器測試過程校準，保證測量精度，內置多條曲線，可滿足多種元素的分析需要。儀器建立了專門的數據庫，用于分析結果數據和曲線的打印、儲存及查詢，其數據及曲線的修改和增刪均十分方便。電腦元素分析儀內存更大，可測元素更多。金屬多元素分析儀是一種多元素分析儀，可檢測Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti等多種元素。共五個大通道，每個通道各有三十個小通道（可儲存30條工作曲線），原則上共可檢測150個元素，可由計算機進行控制,全中文菜單式操作,臺式打印機打印結果。利用原子吸收光譜儀進行Cd測定結果如圖1所示。同時，該儀器還為認證實驗室提供一套完整的自動執行的校驗包，使用獨特的CVU工具自動運行OQ測試，按照日志簿容易地完成校驗，以電子格式打印報告和在將來測試中使用，提供所有系統的校驗，全向導式驅動，按標準操作程序(SOP)進行測試，帶數據日志和跟蹤審核的自動結果鑒定和規范符合演示。
圖1利用原子吸收光譜儀進行Cd測定
3.2重金屬分析技術
用一個恒定電位的參比電極和測量電極組成一個原電池，原電池電動勢的大小取決于氫離子的濃度，也取決于溶液的酸堿度。重金屬分析技術可同時進行溫度、pH、ORP、電導率或TDS、溶解氧濃度和飽和度的測試。儀器采用模塊化結構，各測量參數使用獨立的在線實時測量板，除溫度測量板必需外，其它各參數可任意組合。可選配自動清洗功能，通過加清潔劑并沖洗的辦法清洗電極和流通池。在Windows系統平臺開發的儀器操作軟件具備了數據處理功能，可以手動或自動記錄測量數據并以曲線圖和表格的形式顯示記錄的數據，以Access數據庫格式進行保存，也可將數據轉換到Word文檔的表格或Excel電子表格。儀器操作軟件具有曲線圖復制功能，將曲線圖復制到剪貼板中，供其他軟件粘貼使用。計算機通過RS－232、RS－485數字線路或網絡接口可以遠程操作儀器。
關鍵詞：蔬菜富集重金屬污染
導言
蔬菜是人們日常飲食中必不可少的食物,可提供人體所必需的多種維生素和礦物質,也是十分重要的經濟作物，隨著現代工業的發展，環境污染加劇，含重金屬的農藥、除草劑、化肥的不合理使用，含重金屬廢水的污灌等農業措施，重金屬對土壤和農作物的污染問題越來越突出。土壤、水體一旦被重金屬污染，不僅對植物生長和發育產生直接影響，而且重金屬在植物根、莖、葉及籽粒中的大量積累會通過食物鏈進人人體，危及人類健康。因此，全面、系統的了解蔬菜重金屬的污染現狀以及不同種類蔬菜對重金屬吸收的的差異，合理進行蔬菜的生產布局，掌握降低和控制蔬菜重金屬污染的對策，不僅對蔬菜生產的持續發展具有積極的指導意義，而且對保障食品安全具有廣泛的現實意義，還能指導人們科學的合理地食用蔬菜。
1、蔬菜重金屬污染現狀
據估測，目前我國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積近2000萬hm3，約占耕地總面積的1／51，每年因土壤污染而減產糧食1000萬噸，另外還有1200萬噸糧食，其污染物超標，兩者的直接經濟損失達200多億元。
我國的各大中城市如北京、上海、杭州、天津、等都曾較為系統地對郊區菜園土壤、蔬菜中重金屬污染狀況做過調查，基本摸清了蔬菜重金屬的污染現狀。
北京市污水灌溉影響的耕地面積為80萬公頃，占北京市耕地面積的23％，其中有70％~80％受到輕度污染，5％~10%受到中度污染；20世紀90年代對上海市蔬菜的研究結果表明，上海市蔬菜受到重金屬的污染，尤以鎘和鉛污染為甚，超標率分別為13.29％和12.0％。在天津市郊檢測的大白菜、薺菜、水蘿卜、小白菜4種蔬菜36個樣品中，重金屬的檢出率為100％，鎘超標40％。2002年魏秀國等調查了廣州市蔬菜地的重金屬污染情況，結果表明，蔬菜的鉛污染比較普遍，但就污染程度而言，鎘污染最為嚴重，其次為砷、汞。總的來看，根據中國的蔬菜食品衛生標準，我國主要大、中城市郊區的蔬菜都已受到一定程度的重金屬污染。盡管各城市采用的評價標準不一，但是重金屬元素在蔬菜中的積累明顯，部分已達較高的殘留水平，有的甚至已超過食品衛生標準。
2、重金屬污染的危害
1）重金屬對植物生物膜傷害機理
重金屬是脂質過氧化誘導劑,當重金屬處理植物時,細胞內自由基的產生和清除之間的平衡受到破壞,導致大量的活性氧自由基產生,自由基引發膜中不飽和脂肪酸產生過氧化反應,破壞膜的結構和功能。
2）重金屬對植物生長代謝的影響
雖然有些重金屬是植物生長必需元素，在一定濃度范圍內可促進植物的生長發育，但所有重金屬在較高濃度時對植物都會產生毒害作用。重金屬毒害造成氧化脅迫、葉綠素和糖及蛋白質合成受阻、養分失調，引起光合強度和呼吸強度下降、碳水化合物代謝失調及其它一系列生理代謝紊亂，阻礙植物根系生長．影響種子萌發以及植株生長，最終導致生長量和產量的下降。
3、蔬菜重金屬富集規律
1）蔬菜重金屬富集系數
蔬菜中對土壤重金屬元素的吸收是有選擇性的，蔬菜種類不同其吸收各種重金元素的量與土壤中該元素的存在量是不一致的。因此可以用富集系數來衡量蔬菜吸收和富集土壤重金屬元素的能力。所謂富集系數是指：蔬菜可食部位中某污染物含量占土壤中該污染物含量的百分率。富集系數愈大，表明蔬菜愈易從土壤中吸收該元素，也表明重金屬的活動性強。
2）蔬菜不同品種間吸收積累重金屬的差異
同一種蔬菜的不同基因型對重金屬的吸收積累也存在差異。McLaughlin等發現不同品種馬鈴薯塊莖的鎘濃度相差 2~3倍。Michalik，B等(1995)的研究發現，胡蘿卜肉質根吸收重金屬存在基因型差異。他們把4個變種的胡蘿卜播種在3個不同程度重金屬污染的地方，發現無論在何處，變種“Kama”肉質根中的Ph、Ni、Cr、Cu、Mn等重金屬含量為最高。
3）蔬菜不同部位重金屬累積差異
蔬菜從土壤中吸收的重金屬在其體內的分布并不均勻，蔬菜不同的器官組織對重金屬的富集能力是有差異的。
葉菜類蔬菜各部位重金屬含量普遍為：莖，葉
4、蔬菜和土壤中重金屬含量之間的關系
植物從土壤中吸收重金屬的量和土壤中重金屬的總量有一定關系，土壤中重金屬含量是造成蔬菜重金屬污染的主要因素。但士壤重金屬總量并不是植物吸收程度的一個可靠指標。有研究表明，植物體內鉻的累積量與土壤總鉻量往往并不具有明顯正相關。由于土壤組成的復雜性和土壤理化性狀(pH，Eh等)的可變性，造成了重金屬在土壤環境中形態的復雜和多樣性。重金屬的存在形態才是決定其危害的關鍵因素。研究表明，重金屬在土壤環境中的存在形態分為水溶態、交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、沉淀念，有機結合態和殘渣態七種形態。這七種不同賦存形態的重金屬，其生理活性和毒性均有差異。其中水溶態、交換態的活性、毒性最大，殘留態的活性、毒性最小，其它態的活性、毒性居中。
5、合理利用蔬菜對重金屬的富集規律
根據不同蔬菜對不同重金屬具有不同的富集特性，重金屬元素在不同種類的蔬菜中累積量不同，葉菜類富集量最高，根莖類次之，瓜果類最低。針對菜地重金屬污染狀況選擇相應種植模式和蔬菜品種，對一些易受污染的根莖類和葉菜類蔬菜，如萵苣、蔥、青菜、生菜等，可安排在土壤質量較好的地區種植；而西紅柿、刀豆等瓜果類蔬菜，其抗污染性能較強，可在輕度或中度污染的土壤中種植，在鉻高污染區盡量避開種植葉菜，可選擇種植瓜果類蔬菜；對污染較重的土壤，應改為綠化用地或建筑用地,汪雅各等人在上海寶山區進行蔬菜重金屬的富集輪作試驗，他們根據各種蔬菜的重金屬富集率強弱不一的特點，合理安排蔬菜輪作茬口。結果表明低富集輪作與普通輪作相比，可使污染田塊的蔬菜鎘含量降低50％～80％，有明顯減少鎘進入食物鏈的效果，而且還可明顯提高蔬菜產量和產值。
參考文獻:
一、方案提出的背景和必要性
1.解決我國淡水資源短缺的矛盾
目前我國淡水資源缺乏，污染嚴重，尤其是重金屬對水體造成了嚴重污染，威脅著人類的身心健康。中國屬于缺水國家，人均水資源占有量約為世界第88位，隨著我國人口迅猛增長和工業的高速發展，導致我國缺水矛盾日益突出。而冶煉和采選業所排重金屬廢水對水體造成嚴重污染，進一步加劇了淡水資源缺乏的問題，為了解決淡水資源缺乏的問題，對冶金及采選行業的重金屬污染廢水深度治理及回用迫在眉睫。
2.保護人身健康
重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環境污染，主要由采礦、冶煉、使用重金屬制品等人為因素所致，重金屬污染目前已嚴重影響著人們的健康。以各種化學狀態或化學形態存在的重金屬，在進入環境或生態系統后就會存留、積累和遷移，對動植物及人體造成危害。
3.對提高水環境及大氣環境質量有重要意義
重金屬多為非降解型有毒物質，不具備自然凈化能力，一旦進入環境就很難從環境中去除。我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫底質的污染率高達80%，重金屬在水體中積累到一定的限度就會對水體-水生植物-水生動物系統產生嚴重危害，對人體健康造成嚴重威脅。
二、設計方案
目前比較常用的除重金屬的方法如下:
1.化學沉淀法
1.1和中沉淀法：氫氧化物中和沉淀處理方法的依據是重金屬氫氧化物的溶度積?？刂苝H值，可以對廢水中的重金屬離子進行分級沉淀，實現回收。
1.2硫化物沉淀法：在廢水中投加硫化劑，使Pb2+與S2- 形成硫化物沉淀而去除。與中和沉淀法相比，此方法優點是：鉛的硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，只需加入少量的沉淀劑就可使廢水中鉛離子濃度達到排放標準。
2.氧化還原處理
2.1化學還原法：電鍍廢水中的鉻主要以Cr（VI）離子形態存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr（VI）還原成微毒的Cr（III）后，投加石灰或NaOH產生Cr（OH）3沉淀分離去除。
2.2鐵氧體法：鐵氧體技術是根據生產鐵氧體的原理發展起來的。在含鉻廢水中加入過量的FeSO4，使Cr（VI）還原成Cr（III），Fe2+氧化成Fe3+，調節pH值至8左右，使鐵離子和鉻離子產生氫氧化物沉淀。
3.電解法
電解法處理含鉻廢水在我國已經有二十多年的歷史，具有去除率高、無二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等優點。大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進行電沉積。不過電解法成本比較高，一般經濃縮后再電解經濟效益較好。
4.溶劑萃取分離法
溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由于液-液接觸，可連續操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，并且需要控制適宜的酸堿度。然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。
5.吸附法
吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等。
6.離子交換法
離子交換法是在離子交換器中進行，此方法借助離子交換劑來完成，在交換器中按要求裝入不同類型的離子交換劑，重金屬離子的溶液通過交換劑時，交換劑上的離子同水中的重金屬離子進行交換，達到除去水中重金屬離子的目的。
7.生物處理法
利用微生物從溶液中分離金屬離子，但該方法還處于研究階段。
8.電化學法
電化學法是在電場的作用下，金屬電極產生電子形成“微凝劑”（鐵或鋁的氫氧化物），水中的懸浮顆粒、膠體污染物在絮凝劑作用下失穩，脫穩后的污染物顆粒與微絮凝劑之間相互碰撞，結合成大絮體而沉淀。
9.膜分離法
利用特殊的半透膜將溶液隔開，以壓力為驅動力，廢水流經膜面時，其中的污染物被截留，而水分子透過膜，廢水得到凈化。利用膜分離法處理含重金屬廢水的方法有電滲析、反滲透和超濾等方法。用電滲析法處理電鍍工業廢水，處理后廢水組成不變，有利于回槽使用。反滲透法已大規模用于鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。膜技術具有高效、無相變、節能、設備簡單、操作方便等優點。適用于處理濃度較低的廢水，截留率較高，處理后的水可以回用。
三、工藝路線選擇設計
工程上必須根據具體的進水水質和處理要求，采用多種方法相結合，才能得到較好的效果?？紤]到一般企業現有實際情況為堿中和，很多種重金屬離子都超標。
1.本次設計以下三種工藝路線：
1.1硫化沉淀 + 氧化沉淀 + 精濾 ：企業已經采用石灰中和法除去多種重金屬和硫酸根；如果提標處理工藝采用硫化物沉淀工藝，根據重金屬硫化物的溶度積計算，各種重金屬在溶液中的含量都非常小，只要把金屬硫化物的沉淀物和膠體完全過濾下來，達標就沒有問題。硫化物沉淀工藝之后加入氧化劑，可以除去廢水中的過量硫化劑、把廢水中殘余的As（III）氧化為As（V）經進一步絮凝、沉淀和過濾除去，可以達到《鉛鋅工業污染物排放標準》（GB25446-2010）特殊流域水質標準。
1.2電化學工藝 + 精濾：該法優點是不需要添加任何藥劑，操作易于實現自動化控制。近幾年，電化學重金屬廢水處理技術已成功應用。
1.3微濾 + 反滲透：廢水中重金屬離子基本去除以后，但廢水中含有大量的可溶解性離子，如Ca2+、SO42-、Na+等，硬度很大，該水仍然難以回用。為了能夠使廢水達到回用目的，必須采用反滲透技術進行深度處理，采用兩級反滲透系統的回收率可以達到75%。
綜合考慮本方案選擇工藝路線為：硫化 + 氧化 + 精濾 + 反滲透，目標可基本實現生產廢水零排放。
2.重金水廢水深度處理工藝流程
原企業污水處理站排出廢水流入調節池，然后通過提升泵進入硫化混合、反應池，在混合池加入硫化劑，硫化劑與重金屬發生反應形成沉淀，廢水通過1號絮凝混合池和1號絮凝反應池后進入1號沉淀池。
中圖分類號：R155文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2012）-02-0141-1
1 蔬菜是人們日常生活中必不可少的食物，蔬菜質量的優劣直接關系到人們的身體健康
影響蔬菜質量的最大危害是重金屬污染。蔬菜中重金屬污染主要來自工業“三廢”，城鎮生活垃圾、污水及農業生產本身。按蔬菜被污染的途徑，可有以下幾個方面的來源。
1.1 污水的灌溉
城市工業的發展和城市化進程的加快，水資源逐漸匱乏，污水灌溉已成為農業灌溉用水的重要組成部分，工業廢水中往往含有重金屬。大量的不加處理的工業廢水和廢渣排放江河、湖中，使水資源受到不同程度的污染，蔬菜生產和增產主要靠灌溉。城市工礦區，郊區菜田不得不大量使用工業廢水和生活污水灌溉菜田。所以，我國主要的土壤重金屬污染區都是由于污水灌溉引起的。
1.2 工業廢渣
據不完全統計；全國75個城市歷年積累的工業廢渣和尾礦達715.72億t，1980年統計78個省市工業廢渣共4.8億t。這些廢渣不僅占用了大片土地，而且造成更多的土壤污染。特別是城市近郊區和工礦企業附近的蔬菜地受重金屬污染愈來愈嚴重。
1.3 農業生產活動
（1）在農業生產活動中人們為了片面的追求高產，增加效益，大量的施用含有Hg、Cd、Pb、As等不合格的化肥，城市垃圾不經任何處理直接當作肥料施用，導致土壤有機質和作物必需的營養元素含量降低，重金屬含量超標，從而影響蔬菜的；（2）農業生產活動中，農用塑料薄膜，生產應用的穩定劑等都含有重金屬Cd和As，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可能造成土壤重金屬的污染，從而對蔬菜等農作物的生長、產量、品質均有較大的危害。
1.4 其他方面來源
隨著汽車工業的迅速發展，含Pb汽油的大量使用、汽車尾氣的排放、汽車輪胎磨損產生的大量重金屬、有毒有害氣體、粉塵等，都會引起交通干線附近土壤和蔬菜等作物的重金屬污染。還有油中的Cd、鍍Cd的工藝等生產或排放過程均將含有Cd廢物排入土壤造成污染。此外，還有微生物的污染。
2 重金屬對人體健康最直接的影響之一就是對食品安全造成威脅
大多數消費者的食品安全觀念僅僅在農藥殘留和食品變質上，對土壤重金屬污染影響食品安全的問題知之甚少。而且重金屬污染具有潛在性，普通消費者無法從外觀上判斷農產品是否受重金屬污染而避開它。
（1）不同重金屬對身體危害不同，對人體危害最大的是有機汞，它不僅毒性高，能傷害大腦，而且比較穩定，在人體內停留的半壽命長達70d之久，所以即使劑量很少也可累積致毒?？梢姡亟饘俳o人類帶來的危害是無法估量的，因此，無污染蔬菜的生產正日益受到人們的重視。
（2）目前，菜地和蔬菜遭受到污染是十分嚴重的，已經暴露出來的重金屬和硝酸鹽的污染必須給以足夠的重視。土壤污染對蔬菜影響較大的重金屬有Cd、Hg、Cr、As等。
3 治理土壤中重金屬的方法
我們通過對各種蔬菜做實驗找到不同蔬菜超標時的土壤臨界濃度，通過控制和治理土壤中的重金屬含量來控制蔬菜中重金屬的含量。由于蔬菜重金屬的主要來源是土壤，我們可以通過以下幾個方面對土壤中的重金屬進行治理。
3.1 土壤污染的防治
土壤污染可采用工程措施，它包括：（1）客土法：就是在污染土壤上加入凈土。但客人的土應盡量選擇比較粘重或有機質含量高的土壤，以增加土壤容量，減少客土量。本法適應于淺根植物和移動性較差的污染物。（2）換土法：就是將已污染的土壤移去，換上新土；而換土法對小面積嚴重污染且污染物是有放射性或易擴散難分解的土壤是必須的，以防止擴大范圍，危害人畜健康。
3.2 加強對工業“三廢”的治理和綜合利用
（1）禁止使用未經處理的工業污水灌溉農田。在積極慎重地推廣污水灌溉的同時，對灌溉農田的污水，必須進行嚴格的監測和控制。（2）減少工業廢水和生活污水的排放量，發展區域性污染防治系統，包括制定區域性水質管理規劃，合理利用自然凈化能力，實行排放污染物的總量控制，調整工業布局，改變產品結構，除此之外，還應有完善的管理措施。工業布局要合理，改變燃料的燃燒方法，綠化造林，采用高煙囪和高效除塵設備，采取集中供熱，減少交通廢氣污染，施用低毒、低殘留的農藥等。（3）選擇未受工業廢水、廢渣、廢氣污染的農田，在遠離城市的工礦企業、醫院、生活垃圾、生活用水等污染源的地區建立蔬菜生產基地。
中圖分類號：X705
文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）10000303
1 引言
生活垃圾焚燒處理憑借其設施占地少、減量效果明顯等特點，在土地資源稀缺的大背景下，已成為城市垃圾處置的主要方式。但其燃燒過程中會產生含有二f英類和易于浸出的Pb、Zn、Cr、Cd等多種重金屬有害物質的飛灰，其污染問題也引起了廣泛的關注。由于焚燒飛灰中含有對周圍環境和人體健康具有潛在危害，《國家危險廢物名錄》已將生活垃圾焚燒飛灰列為危險廢物。飛灰在滲濾液或酸雨作用下，會導致重金屬浸入土壤或水體中，不僅會污染周圍環境，而且會被植物或動物吸收，通過食物鏈在各個營養級上富集、放大，造成對動植物的巨大傷害，而評價重金屬對生物的危害，就涉及到對其生物可利用性的相關研究。筆者對垃圾焚燒飛灰的污染特性進行了說明，對現有飛灰內重金屬浸出影響因素進行了探討，對其生物可利用性的研究方法進行了對比和總結，可為控制焚燒飛灰中重金屬的浸出和探究浸出重金屬對生物的危害提供參考依據。
2 生活垃圾焚燒飛灰的污染特性
城市垃圾焚燒過程中會產生相當于原垃圾質量3%～5%的垃圾焚燒飛灰，生活垃圾焚燒飛灰的粒徑基本分布在10～50 μm，比表面積為4.08 m2/g[1]。飛灰中除了含Ca、K、Si、Al、Mg等金屬元素的氧化物及氯化物和含硫化合物等其他復雜組分外[2]，還富集了二f英和呋喃等有機污染物。
2.1 重金屬
焚燒飛灰中重金屬含量一般占飛灰總量的0.5%～3%，有的甚至達到了9.3%，其中Zn、Pb、Cu和Cr的含量較高[3]，主要來源于廢舊電池、電器、鍍金材料等原件。我國典型生活垃圾焚燒飛灰中Zn一般范圍為2088～14129 mg/kg；Pb為782.6～9901 mg/kg；Cu為728.0～2162 mg/kg；Cr為232.0～716.23 mg/kg[4]。重金屬不能被生物降解，一旦進入動植物體內，在食物鏈的生物放大作用下，成倍進行富集，最后進入人體，與人體內的酶及蛋白質等發生反應，使其失去活性，或在人體某器官內積累，引起慢性中毒。
2.2 二f英
垃圾焚燒過程中會產生二f英類及其他痕量有機污染物，飛灰對二f英排放的貢獻占總排放源的58%～88%[7]，且二f英的形成起著重要作用，飛灰上吸附的各種金屬元素，及其氯化物和氧化物為二f英形成的所需物質及催化劑。二f英中主要污染物為多氯聯苯并二f英（PCDDs）和多氯聯苯并呋喃（PCDFs）[5]，長期在人體內累積會對人體免疫功能和生殖功能造成巨大損傷。
3 焚燒飛灰中重金屬的浸出
焚燒飛灰堆積過程中，在浸出液或酸雨影響下，其中含有的重金屬會浸出，重金屬浸出過程受多種因素的影響，如pH值、飛灰粒徑、液固比、重金屬形態等。
3.1 浸提液pH值
飛灰中的大多數重金屬易在酸性條件下浸出，而且這種規律性與飛灰一般呈堿性有關，飛灰中重金屬的浸出受到浸提液pH值和飛灰本身的pH值二者間的共同作用。張喬等[6]改變浸提液的pH值，得到Cd、As、Cr等重金屬在浸取液pH值≤4.89時的浸出濃度遠遠大于pH值≥4.89時的，即在中性和堿性條件下均小于酸性條件下的浸出量。丁世敏等[7]使用水平振蕩法研究也得到了相似的結果，重金屬的浸出量隨初始pH值升高而減小。
3.2 焚燒飛灰粒徑
一般而言，飛灰孔隙率較高，比表面積越大，其重金屬吸附能力越強，所浸出重金屬量越多，而飛灰比表面積與粒徑呈現了一種相關性。鄺薇等[8]研究得到焚燒飛灰中含量較高的重金屬均呈現像小顆粒富集的趨勢，而含量較少的與粒徑未表現出明顯的相關性；王春峰等[9]通過TCLP實驗，得到Cu、Pb、Zn的浸出量隨飛灰粒徑增大先增大后p小，而As和V的浸出量逐漸增大；以歐盟標準進行實驗時，Cu和Pb的浸出量隨粒徑增大而減小，As和V隨粒徑增大而增大。
3.3 液固比
液固比也是影響重金屬浸出的因素之一，席北斗等[10]研究得到在醋酸緩沖溶液中，重金屬浸出質量濃度隨液固比的增加而先升高再降低，且均在液固比為40 L/kg時達到最大浸出量。譚中欣等[11]將液固比從10∶1上升至20∶1時，重金屬Cd、Cr、Pb、Cu、Hg、Mn的浸出率都呈現增加的趨勢。
3.4 焚燒飛灰中重金屬形態
焚燒飛灰中的重金屬形態會直接影響重金屬的浸出行為和自然界中的遷移轉化，一般將重金屬化學形態分成可交換態、碳酸鹽態、鐵錳氧化態、有機結合態、原生硫化態和殘渣態[12]。對焚燒飛灰中重金屬形態分析，不僅可以研究其浸出特性，還可以根據其中幾種主要重金屬的形態含量分布，對焚燒飛灰做出風險評價。當某種重金屬主要以可交換態存在時，代表此重金屬易于浸出，危險性高；飛灰中以殘渣態存在的重金屬不易在強酸性溶液中浸出，最為穩定、危害性最小[13]。
4 焚燒飛灰中重金屬的生物可利用性研究
焚燒飛灰中浸出的重金屬，會進入土壤和水體，土壤和水體中的動植物在進行生命活動時，會將重金屬吸收至體內，在食物鏈的作用下，最終進入人體，對人體產生不利影響。焚燒飛灰中重金屬的危害最終體現在對生物體的影響上，被生物利用吸收的部分為污染的有效部分，即重金屬的生物可利用性，焚燒飛灰中重金屬的生物可利用性研究方法主要有生物模擬法和植物指示法[14]。
4.1 生物模擬法
健康風險評價中，土壤或焚燒飛灰重金屬的生物可利用性通常是指經口無意攝入的污染物質中重金屬被消化道吸收的最大量，需要準確判定重金屬在胃腸階段不同A段的溶出動態。體外實驗方法操作簡單、費用低，結果較為準確，發展技術也相對較為成熟，常用的體外實驗方法包括PBET（physiologically based extraction test）、IVG（in vitro gastrointesinal method）、SBET（simplified bioaccessibility extraction test）、UBM（the unified bioaccessibility method ）等[15]（表1）。
表1 研究重金屬生物可利用性的幾種體外提取法
名稱胃液及腸液組分胃液及腸液pH 提取時間
PBET胃液中含有胃蛋白酶、蘋果酸鹽、檸檬酸鹽、乙酸等有機酸；腸液中含有膽汁鹽和胰液素胃液pH為1.3；腸液pH為7.02h，2hSBET胃液組分為甘氨酸胃液pH為1.51h
IVG胃液中含有氯化鈉和胃蛋白酶；腸液中含有胰酶和膽汁；并整個過程中通入氬氣胃液pH為1.8；腸液pH為5.51h，1h
UBM胃相階段加入唾液（ 包含氯化鉀、磷酸二氫鈉、尿素等），胃液（ 包含粘液素、胃蛋白酶等；腸相階段加入腸液（ 包括胰酶、脂肪酶、牛血清蛋白等），膽汁（包含氯化鈉、碳酸氫鈉、尿素、氯化鈣、膽汁鹽等）胃液pH為1.2；腸液pH為6.5 1h，4h
由于不同體外提取方法都是參考人體消化液組成設定的，而其模擬液組成存在很大的差異，每種方法都對不同的重金屬有較好的相關性，且試用于不同的環境。吳小飛等[17]使用SBET、PBET、IVG和UBM四種體外提取法，對不同酸堿度土壤中幾種主要重金屬的生物可給性進行了分析，得出IVG和PBET適用于酸性土壤，SBET和UBM適用于偏堿性土壤（表1）[16]。
4.2 植物指示法
為更好表現植物與土壤或焚燒飛灰中重金屬之間的相關性，可用植物指示法來驗證。植物指示法包括田間試驗法和植物盆栽法2 種，前者在田間條件下，以植物吸收土壤中重金屬的量來表示土壤中重金屬的生物有效性，其試驗結果能較客觀地反應大田的真實情況；后者是將供試土壤裝入試驗盆缽中，并植入試驗的植物，在控制溫度及濕度條件下進行培養，培養結束后，通過測定全株植物或植物不同部位的重金屬含量來判斷重金屬的生物有效性以及植物對它們的累積情況[14]。
植物指示法實驗周期長，易受周圍環境的影響，導致有許多不可控因素，而且不同植物對重金屬吸收種類有所不同，油菜容易吸收Cd，而對Zn、Cr的吸收卻較少；藕對Pb的吸收明顯，而對Cr、Cd和Zn的吸收相對較少[18]。對于重金屬的生物可利用性研究，不能只選用一種植物進行，其結果不具有代表性，并不適用于大多數的植物類型。
5 結論
（1） 浸出液pH值、飛灰粒徑、液固比和重金屬形態均會影響重金屬浸出，為使實驗更嚴謹，可以控制重金屬浸出的某些影響因素，根據飛灰的不同性質改變相應的浸提條件。
（2） 在選擇浸提液濃度和種類時，也需考慮焚燒飛灰本身的pH值，根據其調節浸出液pH值，以得到重金屬的最大浸出量；重金屬有向小顆粒飛灰富集的趨勢，故在進行重金屬浸出實驗時，最好選擇較小粒徑的焚燒飛灰；液固比的改變，實際上也是浸出液pH值的間接改變，在進行浸出實驗時，液固比和pH值兩者可作為協同因素。
（3） 研究焚燒飛灰中重金屬的生物可利用性，使用較多的方法為生物模擬法和植物指示法。體外模擬胃腸法是模擬將含有重金屬的土壤或焚燒飛灰直接由口攝入，進入胃腸的吸收過程，但和真實通過食物鏈進入人體的過程有所差別。在用植物指示法研究重金屬的生物可利用性時，不同植物對于不同種類的重金屬吸收能力有所差異，需考慮到研究的重金屬和選擇的植物種類。
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