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中图分类号：X131 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)28-0125-03
伴随着城市经济的不断发展，城市重金属污染问题已经引起了社会各界的广泛关注。重金属污染的主要来源是工业污染，此外还有交通污染和生活污染等，简而言之，主要是工业“三废”的任意排放，汽车尾气的排放和日常生活垃圾中重金属的污染。重金属污染的主要影响是对大气、土壤和水体等带来了很严重的污染，危害了人的健康。针对这种污染现状，应该减少或切断重金属污染源，控制土壤和水体的重金属污染，减轻对于人体健康的危害。
一、城市重金属污染的现状及具体问题
(一)地面扬尘中重金属超标，空气质量变差
由于汽车尾气的排放，很多重金属颗粒进入空气中，如铅、汞等。此外城市土壤也受到了严重的重金属污染，导致了地面扬尘直接被人们呼吸进体内。针对颗粒物来源的有关分析表明，在重庆，城区道路的地面扬尘对大气TSP的贡献比为5％～13％，长春空气颗粒物的来源中土壤占到36.7％。北方地区的春季容易刮大风，每年沙尘暴天气常常发生。相关研究发现当沙尘暴发生时，来自土壤的元素和离子的浓度会迅速增加，主要污染的重金属元素Pb，zn，cd，cu在沙尘暴发生期问的浓度会比平时高3～12倍，而且TSP和PMl0的质量浓度相当高，显而易见，通过这样的数据分析，我们能够认知到地面扬尘中的重金属超标，导致空气质量变差，进而通过人们的呼吸进入人体，给健康带来了很大的隐患和威胁。
(二)土壤重金属含量过高，城市郊区的蔬菜不合格
郊区土壤重金属含量过高的主要源头就是城区，城区庞大的交通量带来的尾气污染和大量的工厂的“三废”排放一定程度上也影响了郊区土壤重金属含量。郊区是城市蔬菜食品的最主要的供给点，由于郊区土壤受到了污染，蔬菜食品中的重金属含量也会上升。一些蔬菜中某些重金属含量甚至已经超出了上百倍，而这也是癌症患者越累越多的原因之一。2003年乌鲁木齐市蔬菜重金属含量的调研表格，如下：
根据上表的分析得知，污染严重程度已经严重超出了国家的安全标准，对人们的生活健康带来了很大的隐患。
(三)水体的重金属污染，对于城市水体环境造成很大的威胁
城市水体是居民生活和生产的基础，对于城市自身环境的调节也具有重要的作用。然而大量的工业用水、生活污水排入了城市水体，导致了城市水体的重金属积累越来越多。一些专家针对长江沿岸的近水域中沉降物的污染元素含量进行研究，发现近岸水域沉降物中某些重金属污染物的含量水平相对较高，超国家二级标准的0.7～68.3倍，此外沉降物中的沉淀物污染轻于悬浮物。其污染顺序为：zn、Pb、cd、cu、Ni、As、co、V、Ti、cr、Fe、Mn，其中zn的污染最严重。此外一些专家针对广州城市水体和上海滨岸的水体沉积物中的重金属进行了相关研究，发现上海滨岸潮滩表层沉积物中cu、Pb、zn和cr的平均含量均远高于当地和邻近苏州河中沉积物的各种重金属元素的背景值，它们分别是背景值的5、2、4和3倍，这些元素中zn的污染毫无疑问是最为严重，同时广州城市水体中重金属含量也是zn的最高，然后依次为cu、cr和Pb。显而易见，我国的大中型城市的水体重金属含量均超标，污染现象严重，对城市水体环境造成很大的威胁。
二、城市重金属污染治理的对策及具体应用
(一)严格控制工业“三废”排放，减少和切断重金属污染源
工业“三废”即废水、废气、废渣，它们含有大量的重金属元素，当排入道环境后，会在人、植物和动物的体内富集，从而对环境和人的健康造成一定程度的危害。针对废水、废气和废渣中重金属的排放问题，工厂必须采取一定的处理方案。首先，针对于工业废水中重金属的处理，通常会采用中和沉淀法、硫化物沉淀法和铁氧体法三种化学沉淀的方法。工厂应该积极引进这些科学的方法进行废水的综合治理，避免这些废水进入城市水体中，对于城市的水体环境造成污染。其次，工业生产中排放的含Pb、As等重金属的废气，工厂可以采用椭圆式喷淋吸收塔和双塔式喷淋吸收设备，用氧化剂及碱液吸收的治理方法，在排放出去之前做一些净化处理，分理出重金属元素，避免排入空气中，形成颗粒状污染物，对城市居民的健康造成威胁。最后，对于在工业生产中含重金属的废渣的处理，应该采用碱石灰、粉煤灰、活性炭和有机质对重金属元素废渣来进行一定的吸附，以防止工业废渣中的重金属元素会在土壤里扩散和迁移，给城市的土壤造成严重污染，特别是郊区的一些工厂，应该对于工业废渣的处理有严格的流程。众所周知，城市的蔬菜食品主要是郊区供给的，控制好重金属对郊区农田的污染意义重大。如果土壤中重金属元素的含量超标，会在蔬菜食品中富集，进而进入人体，带来健康威胁。我国很多的工业区的环境监制工作存在很多的缺陷，对于工厂废水、废气、废渣的监管力度不够，导致了很多工厂随意排放，使城市的重金属污染程度越来越严重。对于一些工厂的“三废”处理设备落后和缺失的，有关部门应该强制工厂进行安装和完善。只有严格控制工业“三废”的排放，减少和切断重金属污染源，才能维持城市环境的良性发展，减少人们的健康威胁。
(二)减少汽车尾气的排放，鼓励清洁能源的应用
伴随着城市的不断发展，汽车也逐年递增，同时汽车尾气的排放量也猛增。汽车尾气主要的重金属元素就是Pb，过去，车用汽油是以四乙基铅作为防爆剂的，即含铅汽油，在汽车行驶过程中，排放的尾气中会含有较高浓度的铅，给人们的健康带来了严重的危害。从1999年7月1日开始，国家明确规定要在全国范围内禁止使用含铅汽油，由含铅量为0.013g/L以下的无铅汽油来代替。但是随着汽车越来越多，汽车尾气的排放量也大大增加，重金属元素对于空气的污染依然严重。
针对汽车尾气中重金属元素对于空气的污染，应该采取一定的治理途径：第一，就是最有效和最终的途径，即改变汽车的动力。比如说，开发代用的燃料汽车以及电动汽车等。这种途径能够在一定程度上使汽车只产生很少气体或者不产生。第二，改善现有的燃油质量和汽车动力装置。采用改善燃烧室的内部结构、设计更加高效的发动机、提高燃油的质量、开发新能源等都能使汽车的尾气污染程度降低。第三，也就是现在被广泛应用的汽车尾气的净化技术。通过采用先进的机外净化技术来对 汽车在行驶中产生的废气进行净化来减少一定的污染，此外，在汽车的排气系统中来安装净化装置，采用物理的和化学的方法减少尾气的重金属污染物，主要分为催化器、热反应器和过滤收集器等。实验表明，甲醛树丁醚也具有很好的抗爆性，作为汽油的掺合剂，不仅不含铅元素，还能降低其他碳氢物的排放。在发达城市和地域，倡导和鼓励人们乘坐公共交通出行，从汽车数量上面来减少尾气的排放量，防止其中的重金属元素在空气中形成颗粒物，污染空气，并沉降在地面，污染土壤。
人们日常生活当中的各种垃圾，也不同程度的含有重金属成分。比如说武汉市几种垃圾成分中重金属的含量，如下表：
指示生物又叫生物指示物(BiologicalIndicator，Bioindicator)，是指在一定地区范围内，能通过特性、数量、种类或群落等变化，指示环境或某一环境因子特征的生物［1］。使用生物体来对环境状况进行监测的历史由来已久。早在古希腊时期，亚里士多德就把淡水鱼放到盐水中，观察其行为。在工业革命时期，金丝雀被放到地下煤矿中，工人通过观察金丝雀的特殊反应，及时离开煤矿避险;20世纪初期，欧美生物学家为了应对河流湖泊污染，开始研究利用水生生物监测水环境污染。中国开展指示生物监测河流污染研究是从20世纪80年代开始的，到目前还没有完善的监测指标体系，尚需进一步发展研究。使用指示生物监测方法，监测水体重金属污染状况，有着传统理化监测不可比拟的优点，主要表现在［2］:(1)反映生物学效应。常规分析技术只说明污染程度偏离正常值，常常忽视生物个体以及种群对外源性污染物的效应;(2)灵敏性。重金属在一般水体中，浓度很低，Cu、As、Cd、Hg在水体中的浓度通常在1×10－2～10μg/L之间，甚至在检测限以下。生物监测利用生物对重金属的灵敏性、富集、放大作用，准确快速监测出水体中重金属的污染状况;(3)长期性。指示生物可以持续监测水体，可以反映出剂量小，长期作用的慢性毒性效应;(4)综合性。重金属在生物体内可以表现为协同效应或拮抗效应等复合污染效应，指示生物可以反映出重金属对其的综合效应;(5)范围广。(6)成本低。
2指示生物的分类
生物监测是使用活着的生物获得定量的环境变化信息，而这些环境变化往往来自于人为活动。指示生物是生物监测的重要组成部分，根据物种不同，指示生物可以分为动物、植物、微生物。根据不同的环境介质，指示生物又可分为土壤、大气、水体生物。根据生态学层次不同，可以分为个体以及系统水平上的指示生物;种群、群落、生态系统水平上的指示生物［3］。由于重金属在不同的生态学层次中有不同的表达特征，掌握这些特征，对准确监测重金属污染有重要作用。
2．1个体、系统水平上的指示生物研究
2．1．1水生植物监测重金属研究水生植物是指能正常生长在水中的植物。按照水生植物的形态结构和生活习性，水生植物可以分为三类:水生维管植物、水生藓类、高等藻类。底栖植物长期暴露在水环境中，能直接吸收水体和沉积物中的污染物，而积累的重金属元素在其体内不表现出生物响应［4］。然而，环境重金属的压力会导致部分水生植物出现生理变化和生理功能减弱［5］，对指示生物的监测，就是监测其生理变化和生理功能改变，以反映水体重金属的污染状况。水生维管植物通过发达的根系和叶子吸收水体中重金属，结合其定栖的习性，使其适用于监测水环境状况的变化［6］。Fawzy等［7］研究6种水生维管植物富集重金属能力，发现维管植物提供一种具有成本效益的方式来监测水体重金属污染。Magdalena等研究波兰南部沿海地区多种水生植物对汞的累积性时，发现开花维管植物体内汞浓度随着河流中汞浓度上升而增加。苔藓植物自1971年Goodman等人发明藓袋法监测重金属开始，藓袋法在世界范围得到了广泛应用。有研究表明，藓袋法对于河流重金属的慢性污染有良好的监测效果。藻类植物种类繁多，主要有硅藻、绿藻、蓝藻等。藻类吸收重金属后，将影响藻类蛋白质合成以及酶活性，引起藻类生长代谢与生理功能紊乱、抑制光合作用、减少细胞色素、导致细胞畸变、组织坏死、甚至使机体死亡。同种重金属由于价态、化合态和结合态的不同，藻类吸收后引起的毒性也不同，藻类监测重金属就是利用这种特异性。LalitK等利用硅藻监测恒河重金属Cu和Zn，发现细胞膜发生畸变，表明硅藻细胞膜形态异常可以用来监测水体重金属污染。Chakraborty使用海底藻类监测海洋重金属污染，发现绿藻和褐藻能高度富集重金属，可以作为潜在生物指示物用于指示重金属污染。
2．1．2水生动物监测重金属研究水生动物是生态系统重要组成部分，最常见的是鱼类，此外还有腔肠动物，如海葵、海蜇、珊瑚虫;软体动物，如乌贼、章鱼;甲壳动物，如虾、蟹;其他动物，如海豚、鲸(哺乳动物)、龟(爬行动物)等其他生物。水生动物往往能够积累某些重金属，对重金属毒性作出相应的行为反应或表现出某种遗传特征，因此，这一类水生动物能成为监测重金属污染的生物指示物。在突发性重金属污染胁迫下，水生动物常常能作出生物学行为反应。水生动物行为反应能直观、快速地反映水质变化，常见的指标有呼吸、生长、心率、求偶行为和游动行为等。Gendusa发现黑鳟暴露在Cr6+环境中时，快速的胸鳍运动能作为外部生物标识监测Cr。Svecevicius等研究虹鳟鱼在Cr6+胁迫下的行为变化，发现虹鳟鱼的游动行为随着Cr6+浓度增加而增加。黄东龙对斑马鱼行为反应进行研究发现在Zn2+和Cr6+的突发性胁迫下，其行为反应快速而且敏感，表明斑马鱼的行为变化能对突发性重金属污染进行监测，提供早期预警。
2．2种群、群落、生态系统水平上指示生物研究重金属对生物的有害性研究往往侧重个体或细胞水平，然而不同水平上的生物有害效应具有非线性的层次性，即高一级的生物水平上的效应可能具有不能从次一级水平上得到的预测的新特征。如生物标志物的研究集中在细胞水平上，通常不能直接扩展到个体甚至种群水平上，因为细胞水平的毒性效应可能被组织的补偿机制所掩盖。同样，个体的重金属浓度、行为特征等参数并不能直接推移到种群水平上，要监测水体重金属的生物效应，更需要关注种群、群落甚至生态系统上的生物监测研究。生物在重金属胁迫作用下，群落内不同生物具有不同的响应，尤其是长时间低剂量暴露的情况下，群落种数发生变化，同时群落结构也发生变化，敏感种减少，耐受性种成为优势种。常用的利用微生物群落监测水体重金属的方法是国标PFU法(GB/T12990－91)。PFU(polyure-thanefoamunit，聚氨酯泡沫塑料块)法就是将PFU浸没在水中，利用PFU的小孔径(约150μm)，采集微型生物群落，并评价水质。研究表明，高浓度重金属影响底栖生物和浮游生物的多样性。
3对指示生物进行环境风险评价的应用研究
通过指示生物监测获得的环境状况，往往是生物体内重金属浓度的数值，还需要使用适合的评价方法反映当前环境的污染程度，以及后期可能带来的环境风险，提出合理的控制对策。当前水体重金属评价往往局限于对当前浓度的评价达标与否，忽视了长期低剂量暴露下造成的生态风险和对人体的健康风险。对指示生物的风险评价有利于量化这一不确定性的风险。风险评价可分为生态风险评价与健康风险评价。生态风险评价是一个预测环境污染物对生态系统或其中某些部分产生有害影响可能性的过程。环境健康风险评价是以风险度作为评价指标，把人体健康和环境污染相联系，通过定量描述在污染环境中人暴露所受危害的风险。
3．1指示生物在生态风险评价中的应用目前，这些水生生物重金属评价方法均能反映区域水质生态风险水平，实际应用中，为了更全面评估各种风险水平，常常同时使用多种评价方法。其次，还有基于种群、群落的生物评价方法，如对于水体物种种群丰度、敏感种的生态风险评价，常采用生物评价指数。生物评价指数有很多，如基于敏感种和耐污种的出现与否构建的指数BMWP(Bi-ologicalMonitoringWorkingParty)、基于物种的耐污值及其在群落中的重要性构建的FBI(FamilyBioticIndex)指数、基于物种丰度和耐污值构建的BI(Biot-icIndex)指数等。这些评价指数对各种环境问题的灵敏性不一，有研究发现，FBI指数可以有效指示酸污染与氨氮污染，BI指数可以评估流域土地利用和重金属污染对河流生态的影响。
3．2指示生物在健康风险评价中的应用健康风险评价将人体健康和环境污染联系在一起，定量估算有害物质对人体健康的危害程度，并提出减小环境健康风险的对策。指示生物能用于评估重金属对人体健康风险水平，为食用水生生物、消费水产品人群提出早期预警以及安全指导。健康风险评价的程序分为:危害鉴定、剂量反应评估、接触评估、风险评定等四个阶段。目前，健康风险评价方法已被法国、荷兰、日本、中国等许多国家和一些国际组织如经济发展与合作组织(OECD)、欧洲经济共同体(EEC)等所采用。计算生物体内重金属的潜在非致癌风险值，通常使用目标风险系数(THQ)，而致癌风险的计算，则使用致癌系数(CR)表示。在重金属防治对策制定的过程中，必须考虑重金属对人体的危害程度，指示生物的环境健康风险评价能科学地评估其风险值，从而指导决策的制定。
中图分类号 x520.2 文献标识码a文章编号 1007-5739(2010)01-0269-01
1重金属在水体中的存在形态
1.1存在形态的类型
要分析污染物在水体中的迁移转化规律,首先就要了解污染物在水体中以何种形式存在以及各存在形态之间的关系,对重金属污染物的研究也不例外。汤鸿霄提出“所谓形态,实际上包括价态、化合态、结合态和结构态4个方面,有可能表现出来不同的生物毒性和环境行为”,这里所分析的存在形态主要指重金属在水体中的结合态。水体中重金属存在形态可分为溶解态和颗粒态,即用0.45μm滤膜过滤水样,滤水中的为溶解态(溶解于水中),原水样中未过滤的为颗粒态(包括存在于悬移质中的悬移态及存在于表层沉积物中的沉积态)。用tessier等 [1]提出的逐级化学提取法又可将颗粒态重金属继续划分为以下5种存在形态:一是可交换态,指吸附在悬浮沉积物中的黏土、矿物、有机质或铁锰氢氧物等表面上的重金属;二是碳酸盐结合态,指结合在碳酸盐沉淀上的重金属;三是铁锰水合氧化物结合态,指水体中重金属与水合氧化铁、氧化锰生成结合的部分;四是有机硫化物和硫化物结合态,指颗粒物中的重金属以不同形式进入或包括在有机颗粒上,同有机质发生螯合或生成硫化物;五是残渣态,指重金属存在于石英、黏土、矿物等结晶矿物晶格中的部分。
1.2迁移性质
不同存在形态的重金属在水体中的迁移性质不同。溶解态重金属对人类和水生生态系统的影响最直接,是人们判断水体中重金属污染程度的常用依据之一。颗粒态重金属组成复杂,其形态性质各不相同。可交换态是最不稳定的,只要环境条件变化,极易溶解于水或被其他极性较强的离子交换,是影响水质的重要组成部分;碳酸盐结合态在环境变化,特别是ph值变化时最易重新释放进入水体;铁锰水合氧化物结合态在环境变化时也会部分释放;有机硫化物和硫化物结合态不易被生物吸收,利用较稳定;残渣态最稳定,在相当长的时间内不会释放到水体中。
2迁移规律研究方法
不同存在形态的重金属,从所结合的载体上分离下来的化学条件和难易程度也不同,即稳定性存在差异,因此其对水体造成的污染程度也不相同。不同的重金属污染物在水体中存在形态的分布规律存在差异,可以通过研究它们之间的分布差异以及相互转化过程,研究重金属迁移转化过程,并作为判断其对水体危害的依据。分析沉积物重金属污染问题时,仅认识到重金属的总量是不够的,还需要分析其中的各组分含量和分布规律,进而讨论沉积物中重金属污染物的污染性质、转化机理以及对水体的潜在污染等问题[2,3]。在研究整个水体中重金属污染问题,也常使用该方法分析重金属水相和固相相互迁移的主要形式[4,5],据此得出重金属不同形态在水体中的迁移的动态转换以及最终归宿等。
这种以分析化学为基础研究重金属迁移转换规律的方法,其优点在于能够直观地通过实测结果分析污染情况,不足之处是各种分析方法在技术上还存有明显的缺陷。目前还没有一种方便、有效的重金属形态分析方法,因此寻求灵敏性高、选择性强的分析方法对各种形态进行分离研究还有待进一步探索。
3水体中重金属污染特征
3.1重金属污染的作用机理
重金属污染物为非降解性有毒污染物,进入水体后不仅不能被微生物降解,而且某些重金属在微生物的作用下可转化为金属有机化合物,产生更大的毒性,细菌在甲基汞形成中的作用就是比较典型的例子[6]。重金属元素主要是通过阻碍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变其活性部位的组成来影响生物体的正常发育和新陈代谢。重金属进入水体后会对整个水生生态系统产生影响,即生态效应,水生动植物体内积累到一定程度时,就会出现受害症状,影响到正常生长,并且也直接或间接地危害到人体健康。
3.2重金属沉积物污染
重金属在水体中迁移的最终归宿是沉降到沉积物中,并有少部分被水生生物吸收蓄积,因此评价水体中重金属污染问题时除分析水相重金属污染物状况外,还需研究沉积物的污染状况。采用从沉积学角度提出的评价分析方法,最常用的如地积累指数法[7]、潜在生态危害指数法[8]以及脸谱图法[9]等。沉积物是地球表面层储存污染物的重要场所,一旦沉积物环境遭到严重的破坏,必然导致生态环境的恶化。因此,重金属污染问题的研究对于沉积物很有意义,同时结合沉积学内容有助于该问题研究的全面性。
3.3不同价态的重金属毒性
由于重金属元素大多属于过渡性元素,因此价态存在形式也多变,易通过氧化还原反应在各种价态之间转化。当水环境条件变化时,各种价态之间相互转化,产生的毒性效
应也就不同。例如,铬在水体中主要以三价铬和六价铬的化合物为主,六价铬的毒性大,三价铬次之。三价铬大多数被底泥吸附转为固相,少量溶于水,迁移能力弱;六价铬多以溶解态存在,迁移能力强,两者通过氧化还原反应相互转换。汞是重金属中很让人担心的一类,无机汞盐通常有一价和二价2种存在形式,同时还可以形成有机汞化合物。有些汞化合物基本上是无毒的,可以用作药物;而另一些化合物特别是有机汞,如甲基汞和二甲基汞等,毒性极强。
整理
4参考文献
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[4] 邵秘华,王正方.长江口水体中重金属形态交换过程的研究[j].环境科学,1995,16(6):69-72.
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中图分类号：X703 文献标识码：A
文章编号：1674-9944（2013）01-0035-03
1 引言
水体沉积物作为水环境中重金属的主要蓄积库[1]，可以反应水体受重金属污染的状况。通过各种途径进入水环境的重金属绝大部分能迅速地转移至沉积物与悬浮物中，而悬浮物在被水流搬运的过程中，当其负荷量超过搬运能力时，也逐渐变为沉积物。因此，无论是在未受污染或受污染严重的水体中，沉积物中重金属含量比水中重金属的含量要高许多倍。而累积在沉积物中的重金属除了直接危害生物和通过食物链影响人类健康外，在环境条件的改变下（如遇到灾害性的天气和风浪条件），有可能再次释放出来，导致水体环境质量恶化。由于沉积物中重金属对环境的危害作用，研究者已开始重视沉积物中重金属污染的研究。沉积物环境的重金属主要是指生物毒性显著的汞、锡以及类金属砷，其次是指毒性一般的重金属锌、铜、镍、钻、锡等，当前最引起人类关注的是砷、汞、铬、锡、铅等。本文通过对“十五期间”太湖无锡水域的底泥数据统计，选用地积累指数法对沉积物的重金属污染程度进行了评价。
2 太湖无锡水域底质
2.1 太湖概况
太湖位于江苏省南部，长江三角洲中部；全部水域在江苏省境内，湖水南部与浙江省湖州市相连。它是中国东部近海区域最大的湖泊，也是中国第二大淡水湖，是中国著名的风景名胜区。太湖地处平原地区，是一个浅水湖，太湖水位较稳定，平均水深1.94m，至深处2.6m。
2.2 重金属来源
目前，太湖除氮、磷等元素偏高对水体产生富营养化，造成夏季蓝藻爆发外，水质尚好，但重金属污染仍不容忽视。笔者初步分析，太湖流域无锡水域的重金属污染可能来自以下几个方面包括：电镀行业产生的含重金属酸性废水；城市工业排污；水土流失过程造成的重金属污染等。
2.3 评价范围
太湖无锡水域底质监测是在枯水期与太湖水质监测同步进行，监测点点位与太湖水质监测点位相同。监测项目为砷、汞、铅、铬、镉、铜、锌、硫化物及有机质。同时为了便于太湖底质环境质量评价，将太湖无锡水域分为四个区：五里湖区、梅梁湖区、贡湖无锡水域和宜兴沿岸区，点位图见图1。
2.4 评价方式
地积累指数（Igeo）是德国海德堡大学沉积物研究所的科学家Muller提出的一种研究水环境沉积物中重金属污染的定量指标。由于其不仅考虑到人为污染因素、环境地球化学背景值等，特别是注意到自然造岩作用可能引起背景值变动的因素（常数），一时在欧洲被广泛采用。计算公式见公式（1）：
（1）
式中：C是指元素n在沉积物中的含量（指质量比，实测值），mg/kg；B是指沉积岩（普通页岩）中该元素的地球化学背景值，mg/kg（表1）；k为修正系数（一般取值为1.5），考虑成岩作用可能会引起背景值的变动。
根据地积累指数（Igeo）的大小将污染等级分为7级，即0～6级，表示污染程度由无污染至极强污染，地积累指数（Igeo）与重金属污染程度的关系见表1。
3 重金属污染评价
（1）太湖地区重金属地球化学背景值见表2[2]。
（2）2005年太湖无锡水域重金属地积累指数及污染分级见表3。
五里湖：底质中砷、铜、锌含量处于无-中污染状态，汞、铬和铅处于清洁状态。
梅梁湖：底质中锌含量处于无-中污染状态，其余指标均处于清洁状态。
贡湖无锡水域：指标均处于清洁状态，这与无锡市将贡湖作为水源地相对应，确实贡湖无论是水质还是底质都是处于污染较轻的状态。
宜兴沿岸区：底质中砷、铜和锌含量处于无-中污染状态，汞、铅和铬处于清洁状态；
从整个太湖无锡水域看：从平均值来说，无锡水域的底泥重金属都处于无污染状态下。但是环境保护仍不容忽视，一旦出现污染，治理将是非常困难的。
（3）“十五”期间太湖无锡水域底质重金属变化分析。从整个“十五”期间太湖无锡水域底质含量的变化趋势看，铅和铜含量处于轻污染状态，并有逐年上升趋势；汞和铬处于清洁状态，并有逐年下降趋势；底质中砷的含量逐年降低，已由2001年的轻污染下降为清洁，见图2。
当然，随着我国经济的发展，人们的生活水平不断得到改善，食品安全问题已越来越受到国家的重视。近年来，重金属成为渔业环境污染的公害之一，水体环境一旦受到严重的重金属污染，生物的食用卫生质量就会受到影响。浓度严重超标的一些重金属离子对鱼类有毒害作用，对鱼类正常的生理活动产生一定的影响，甚至引起鱼类中毒而死亡。
目前，国内外水产科研者对水生生态系统中的重金属污染物进行了广泛深入的研究，例如1999年吴贤汉等在几种重金属对青岛文昌鱼毒性及生长的影响中指出：海水重金属离子（锌、铜、铬）含量超过一定浓度便会引起文昌鱼中毒，使其身体渐成弯曲状而死亡；2001年贾秀英研究了铜、铅、汞、锌4种重金属对泥鳅幼鱼呼吸强度和镉对泥鳅幼鱼的急性和亚急性毒性的影响；董绪燕等在2006年对武汉淡水鱼中重金属含量研究中表明野芷湖和东湖湖水中铜和镉含量分别为10.0ug/L和5.4ug/L，超过了国家规定的淡水养殖水域的水质标准； 2009年周彦锋等在重金属锌胁迫下鲫鱼不同组织中金属硫蛋白的动态变化中，以鲫鱼为试验材料，研究了在一定环境条件下重金属锌（Zn）的胁迫对鲫鱼不同组织中金属硫蛋白（MT）含量的影响等。
本实验主要采用微波消解法对蒙自市农贸市场尼罗罗非鱼各组织器官进行预处理，采用火焰原子吸收分光光度计对重金属含量进行测定，初步评价蒙自市区农贸市场尼罗罗非鱼的食用安全性，为以后的研究提供参考。
一、材料与方法
（一）实验材料，试剂及仪器
本次实验所用尼罗罗非鱼购买于蒙自市区农贸市场（即文萃市场、九龙市场和县农贸市场），每个市场购买规格一致的尼罗罗非鱼3-6尾，。
实验所用浓硝酸为优级纯；H2O2为优级纯；蒸馏水；超纯水。BSA224S型电子天平；MD6C-4H型微波消解仪；PAS-990型原子吸收分光光度计；镊子，手术剪，手术刀，解剖盘，移液管（2ml、10ml），50ml容量瓶，50ml、100ml三角瓶等。
（二）实验方法
1.取样
将实验鱼用手术刀解剖，然后用手术剪刀、镊子分别取肌肉（肌肉取其两侧）、鳃、肝、皮、鳃盖骨，将其放入5ml EP管中，并标记，最后放入冰箱中冷藏保存备用。
2. 消解前准备
（1）用水清洗所用容器（移液管、容量瓶、消解罐）；（2）用蒸馏水清洗（3）配制1% HNO3溶液浸泡所需容器24 h；（4）用超纯水清洗。
3.样品预处理及测定
采用微波消解法对样品进行预处理，消解后的透明溶液转移至50.0 mL容量瓶中用超纯水定容，摇匀后放入冰箱冷藏保存待测，同时做试剂空白实验。采用原子吸收分光光度计测定鱼体各组织器官中重金属Cu、Zn含量。
4. 数据统计分析
本实验采用SPSS 13.0分析各器官组织的重金属平均含量及标准差并分析各市场和各器官组织之间的差异性。
二、结果与分析
（一）鱼类重金属含量国家评价标准
本文所采用的国家标准是文献中国与欧盟水产品污染物与兽药残留限量指标研究报告。
（二）同一市场尼罗罗非鱼各组织器官重金属含量测定结果
1. 文萃市场鱼样测定结果
由表1可知：文萃市场尼罗罗非鱼中各组织器官重金属平均含量与国家评价标准相比较，Zn、Cu含量均在国家标准内（鳃盖骨除外）；同一组织器官中不同重金属含量各不相同，在鳃盖骨中两种重金属含量均较高，在肌肉中两种重金属含量相对较低，在皮和肝中Zn含量相对较高。
2.九龙市场鱼样测定结果
由表2可以看出：九龙市场尼罗罗非鱼中各组织器官重金属平均含量与附录表1国家评价标准相比较，Zn、Cu含量均在国家标准内（鳃盖骨除外）；同一组织器官中不同重金属含量各不相同，在鳃盖骨中两种重金属含量均较高，在肌肉中两种重金属含量相对较低，在皮和肝中Zn含量相对较高。
3.县农贸市场鱼样测定结果
据表3可知：县农贸市场尼罗罗非鱼中各组织器官重金属平均含量与国家评价标准相比，Zn、Cu含量均在国家标准内（鳃盖骨除外）；同一市场尼罗罗非鱼不同重金属在不同组织器官中的含量具有差异性，两种重金属在鳃盖骨中含量最高，且超过国家标准，肌肉中两种重金属含量相对较低，在皮中Zn含量相对较高。
（三）差异性分析
同一市场尼罗罗非鱼肌肉、皮、鳃盖骨三种组织中重金属含量存在显著差异性（P
三个市场尼罗罗非鱼肌肉、皮、鳃盖骨三种组织中相同重金属含量差异性（P
三、讨论
（一）同一市场尼罗罗非鱼不同组织器官的重金属平均含量的比较
三个农贸市场尼罗罗非鱼中各组织器官重金属平均含量与表2国家评价标准相比，Zn、Cu含量均在国家标准内（鳃盖骨除外）；两种重金属在鳃盖骨中含量最高，且超过国家标准；其余组织重金属含量相对较低；同一市场尼罗罗非鱼不同重金属在不同器官部位中的含量具有差异性。由于尼罗罗非鱼来源不同，不同地方水域环境不同或者生物体本身的不同特性，对金属元素的积累情况也有所不同，因此存在差异性。
（二）三个市场中相同组织器官的重金属平均含量比较
同一类组织器官中重金属的含量存在差异性：在肌肉和皮中重金属含量高低趋势呈：Zn>Cu；鳃盖骨中含量高低趋势：Cu>Zn。本实验仅是对蒙自市区农贸市场尼罗罗非鱼体内重金属含量进行初步研究，为以后进一步研究鱼类体内重金属含量提供参考。
参考文献：
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0 引言（Introduction）
随着城市化进程的快速发展，城市成为人类活动最为强烈的地区。而且随着科学技术及环保措施的提高，城市面源污染却日益严重。其中地表径流成为仅次于农业面源污染的第二大面源污染；路面径流是地表径流中污染最严重的部分。甚至美国环境保护署（ EPA） 把城市地表径流列为导致全美河流和湖泊污染的第三大污染源。城市路面径流进入受纳水体是导致水体水环境恶化的主要原因之一。此外，城市化进程的提高促使城市的交通事业飞速发展，交通的频繁活动导致路面径流携带的污染物越来越多，除了颗粒物、有机物、营养盐等常规污染物外，有毒有害的重金属也日益增多，严重影响我国的生态和环境。重金属与有机物不同，不易降解，容易在生物体内富集，导致重金属污染持久，难以治理；长期会通过食物链的传递到人体，并在人体内富集，对人体产生毒害作用。国外对路面径流中重金属污染的研究方兴未艾，国内也有相关报道，探明重金属的特性非常必要，可为解决城市路面径流重金属对环境的污染提供科学依据。
1 路面径流中重金属的主要来源
在城市路面上，主要活动的是机动车辆。城市路面径流中的重金属主要来源于公路沥青、轮胎、燃料、尾气、制动器、车体、油等各方面。
研究表明：路面径流中Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Ni的污染非常严重，其中Zn来源于轮胎磨损、油泄漏、防腐镀锌汽车板的脱落。Pb主要来源于含铅汽油的燃烧、刹车片及车漆脱落。Cr来源于用于汽车构件的各种合金。Ni来源于汽车尾气、刹车片及引擎的磨损和公路沥青。Cd盐主要作为含锌添加剂的杂质 ，因此Cd主要来源于轮胎磨损和油泄漏。Cu污染物主要来源于刹车里衬的磨损。
探明了路面径流中重金属的来源后可以采取有效措施减弱重金属的污染。
2 路面径流中重金属的分布及赋存形态
目前，有毒有害重金属的分布及形态已经成为研究的热点，国外研究说明路面径流中的重金属与颗粒物有显著地相关性，尤其与细颗粒（
对这一现象有两种解释：
（1）是因为细颗粒本身的比表面积大，能吸附更多的重金属；
二是因为细颗粒物上附着着细小的有机物，有机物对重金属的吸附能力也很强。
北京城区北三环的研究表明：路面径流中的重金属主要附着在
重金属在径流中的赋存状态有颗粒态和溶解态，但颗粒态和溶解态的比重不同。如，Pb主要以颗粒态存在，而Zn、Cu、Cd主要以溶解态存在。分析清楚重金属与细颗粒物之间的相关关系，就能够理清重金属在路面径流中的赋存形态及分布特征。
3结论
（1）路面径流中重金属主要来源于公路沥青、轮胎、燃料、尾气、制动器、车体、油等各方面。
（2）路面径流中的重金属赋存状态分为颗粒态和溶解态，重金属与细颗粒物之间的相关关系显著；重金属的浓度分布呈现偏态分布。
参考文献
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1引言
随着我国经济社会的快速发展，工业化进程不断加快，工业废水排放量与日剧增，增加了污水处理的压力。工业废水中有的含有Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Mn、Cr、Ag、Ni等重金属，其比重大于4，如果处理不当，会产生因重金属造成的重金属污染。目前我国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤，引起严重的环境污染。如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成严重的危害。因此，加强对重金属的监测，不断创新重金属监测技术，对于保持水体、土壤免受污染危害，保护环境和人民群众生命财产安全具有十分重要的现实意义。
2重金属污染的主要危害分析
目前我国重金属污染主要从地表水（饮用水源水、湖水、河水）、地下水、还有大气降水、以及底质（江、河、湖、海等水体底部的表层沉积物质）中来掌握重金属的污染情况。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。
水体中的金属元素按其对人体健康的影响可分为三类：一是人体健康必须的常量元素如：钠、钾、钙、镁和微量元素如：铁、锰、铜、锌、镍、钴、硒、钒、钼、硅、锡，他们的缺乏或过量都于人体健康不利。二是对人体健康有害的金属元素如：铅、镉、汞、砷、铬、铍、铊、钡等。三是在人体中确有存在，但生理功能尚不明的元素如：锂、硼、铝、钛、锆等。
水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。金属有机化合物(如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等)比相应的金属有机化合物毒性要强得多；可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大；六价铬比三价铬毒性要大等等。
重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害，例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染，等公害病，都是由重金属污染引起的。
重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染。重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，可以直接威胁高等生物包括人类，有关专家指出，重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，只能调整种植品种来加以回避。因此，底泥重金属污染问题日益受到人们的重视。
3重金属监测技术创新探讨
重金属检测方法:目前可用于微量元素检测的方法有同位素稀释质谱法、分子光谱法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法、X射线荧光光谱分析法、中子活化分析法、生化法、电化学分析法等。
3.1重金属原子吸收光谱技术
原子吸收光谱法是依椐处于气态的被测元素基态原子对该元素的原子共振辐射有强烈的吸收作用而建立的。该法具有检出限低准确度高，选择性好,分析速度快等优点。
在温度吸收光程，进样方式等实验条件固定时，样品产生的待测元素相基态原子对作为锐线光源的该元素的空心阴极灯所辐射的单色光产生吸收，其吸光度（A）与样品中该元素的浓度（C）成正比。即 A=KC 式中，K为常数。据此，通过测量标准溶液及未知溶液的吸光度，又巳知标准溶液浓度，可作标准曲线，求得未知液中待测元素浓度。
石墨炉原子化与火焰原子化相比，石墨炉分析检测限低，耗样量少，配合石墨炉自动进样器可以方便全自动测定地表水, 饮用水, 雨水, 工业废水等水样中多种重金属元素。仪器测试过程校准，保证测量精度，内置多条曲线，可满足多种元素的分析需要。仪器建立了专门的数据库，用于分析结果数据和曲线的打印、储存及查询，其数据及曲线的修改和增删均十分方便。电脑元素分析仪内存更大，可测元素更多。金属多元素分析仪是一种多元素分析仪，可检测Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti等多种元素。共五个大通道，每个通道各有三十个小通道（可储存30条工作曲线），原则上共可检测150个元素，可由计算机进行控制,全中文菜单式操作,台式打印机打印结果。利用原子吸收光谱仪进行Cd测定结果如图1所示。同时，该仪器还为认证实验室提供一套完整的自动执行的校验包，使用独特的CVU工具自动运行OQ测试，按照日志簿容易地完成校验，以电子格式打印报告和在将来测试中使用，提供所有系统的校验，全向导式驱动，按标准操作程序(SOP)进行测试，带数据日志和跟踪审核的自动结果鉴定和规范符合演示。
图1利用原子吸收光谱仪进行Cd测定
3.2重金属分析技术
用一个恒定电位的参比电极和测量电极组成一个原电池，原电池电动势的大小取决于氢离子的浓度，也取决于溶液的酸碱度。重金属分析技术可同时进行温度、pH、ORP、电导率或TDS、溶解氧浓度和饱和度的测试。仪器采用模块化结构，各测量参数使用独立的在线实时测量板，除温度测量板必需外，其它各参数可任意组合。可选配自动清洗功能，通过加清洁剂并冲洗的办法清洗电极和流通池。在Windows系统平台开发的仪器操作软件具备了数据处理功能，可以手动或自动记录测量数据并以曲线图和表格的形式显示记录的数据，以Access数据库格式进行保存，也可将数据转换到Word文档的表格或Excel电子表格。仪器操作软件具有曲线图复制功能，将曲线图复制到剪贴板中，供其他软件粘贴使用。计算机通过RS－232、RS－485数字线路或网络接口可以远程操作仪器。
关键词：蔬菜富集重金属污染
导言
蔬菜是人们日常饮食中必不可少的食物,可提供人体所必需的多种维生素和矿物质,也是十分重要的经济作物，随着现代工业的发展，环境污染加剧，含重金属的农药、除草剂、化肥的不合理使用，含重金属废水的污灌等农业措施，重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出。土壤、水体一旦被重金属污染，不仅对植物生长和发育产生直接影响，而且重金属在植物根、茎、叶及籽粒中的大量积累会通过食物链进人人体，危及人类健康。因此，全面、系统的了解蔬菜重金属的污染现状以及不同种类蔬菜对重金属吸收的的差异，合理进行蔬菜的生产布局，掌握降低和控制蔬菜重金属污染的对策，不仅对蔬菜生产的持续发展具有积极的指导意义，而且对保障食品安全具有广泛的现实意义，还能指导人们科学的合理地食用蔬菜。
1、蔬菜重金属污染现状
据估测，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm3，约占耕地总面积的1／51，每年因土壤污染而减产粮食1000万吨，另外还有1200万吨粮食，其污染物超标，两者的直接经济损失达200多亿元。
我国的各大中城市如北京、上海、杭州、天津、等都曾较为系统地对郊区菜园土壤、蔬菜中重金属污染状况做过调查，基本摸清了蔬菜重金属的污染现状。
北京市污水灌溉影响的耕地面积为80万公顷，占北京市耕地面积的23％，其中有70％~80％受到轻度污染，5％~10%受到中度污染；20世纪90年代对上海市蔬菜的研究结果表明，上海市蔬菜受到重金属的污染，尤以镉和铅污染为甚，超标率分别为13.29％和12.0％。在天津市郊检测的大白菜、荠菜、水萝卜、小白菜4种蔬菜36个样品中，重金属的检出率为100％，镉超标40％。2002年魏秀国等调查了广州市蔬菜地的重金属污染情况，结果表明，蔬菜的铅污染比较普遍，但就污染程度而言，镉污染最为严重，其次为砷、汞。总的来看，根据中国的蔬菜食品卫生标准，我国主要大、中城市郊区的蔬菜都已受到一定程度的重金属污染。尽管各城市采用的评价标准不一，但是重金属元素在蔬菜中的积累明显，部分已达较高的残留水平，有的甚至已超过食品卫生标准。
2、重金属污染的危害
1）重金属对植物生物膜伤害机理
重金属是脂质过氧化诱导剂,当重金属处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏,导致大量的活性氧自由基产生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应,破坏膜的结构和功能。
2）重金属对植物生长代谢的影响
虽然有些重金属是植物生长必需元素，在一定浓度范围内可促进植物的生长发育，但所有重金属在较高浓度时对植物都会产生毒害作用。重金属毒害造成氧化胁迫、叶绿素和糖及蛋白质合成受阻、养分失调，引起光合强度和呼吸强度下降、碳水化合物代谢失调及其它一系列生理代谢紊乱，阻碍植物根系生长．影响种子萌发以及植株生长，最终导致生长量和产量的下降。
3、蔬菜重金属富集规律
1）蔬菜重金属富集系数
蔬菜中对土壤重金属元素的吸收是有选择性的，蔬菜种类不同其吸收各种重金元素的量与土壤中该元素的存在量是不一致的。因此可以用富集系数来衡量蔬菜吸收和富集土壤重金属元素的能力。所谓富集系数是指：蔬菜可食部位中某污染物含量占土壤中该污染物含量的百分率。富集系数愈大，表明蔬菜愈易从土壤中吸收该元素，也表明重金属的活动性强。
2）蔬菜不同品种间吸收积累重金属的差异
同一种蔬菜的不同基因型对重金属的吸收积累也存在差异。McLaughlin等发现不同品种马铃薯块茎的镉浓度相差 2~3倍。Michalik，B等(1995)的研究发现，胡萝卜肉质根吸收重金属存在基因型差异。他们把4个变种的胡萝卜播种在3个不同程度重金属污染的地方，发现无论在何处，变种“Kama”肉质根中的Ph、Ni、Cr、Cu、Mn等重金属含量为最高。
3）蔬菜不同部位重金属累积差异
蔬菜从土壤中吸收的重金属在其体内的分布并不均匀，蔬菜不同的器官组织对重金属的富集能力是有差异的。
叶菜类蔬菜各部位重金属含量普遍为：茎，叶
4、蔬菜和土壤中重金属含量之间的关系
植物从土壤中吸收重金属的量和土壤中重金属的总量有一定关系，土壤中重金属含量是造成蔬菜重金属污染的主要因素。但士壤重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标。有研究表明，植物体内铬的累积量与土壤总铬量往往并不具有明显正相关。由于土壤组成的复杂性和土壤理化性状(pH，Eh等)的可变性，造成了重金属在土壤环境中形态的复杂和多样性。重金属的存在形态才是决定其危害的关键因素。研究表明，重金属在土壤环境中的存在形态分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、沉淀念，有机结合态和残渣态七种形态。这七种不同赋存形态的重金属，其生理活性和毒性均有差异。其中水溶态、交换态的活性、毒性最大，残留态的活性、毒性最小，其它态的活性、毒性居中。
5、合理利用蔬菜对重金属的富集规律
根据不同蔬菜对不同重金属具有不同的富集特性，重金属元素在不同种类的蔬菜中累积量不同，叶菜类富集量最高，根茎类次之，瓜果类最低。针对菜地重金属污染状况选择相应种植模式和蔬菜品种，对一些易受污染的根茎类和叶菜类蔬菜，如莴苣、葱、青菜、生菜等，可安排在土壤质量较好的地区种植；而西红柿、刀豆等瓜果类蔬菜，其抗污染性能较强，可在轻度或中度污染的土壤中种植，在铬高污染区尽量避开种植叶菜，可选择种植瓜果类蔬菜；对污染较重的土壤，应改为绿化用地或建筑用地,汪雅各等人在上海宝山区进行蔬菜重金属的富集轮作试验，他们根据各种蔬菜的重金属富集率强弱不一的特点，合理安排蔬菜轮作茬口。结果表明低富集轮作与普通轮作相比，可使污染田块的蔬菜镉含量降低50％～80％，有明显减少镉进入食物链的效果，而且还可明显提高蔬菜产量和产值。
参考文献:
一、方案提出的背景和必要性
1.解决我国淡水资源短缺的矛盾
目前我国淡水资源缺乏，污染严重，尤其是重金属对水体造成了严重污染，威胁着人类的身心健康。中国属于缺水国家，人均水资源占有量约为世界第88位，随着我国人口迅猛增长和工业的高速发展，导致我国缺水矛盾日益突出。而冶炼和采选业所排重金属废水对水体造成严重污染，进一步加剧了淡水资源缺乏的问题，为了解决淡水资源缺乏的问题，对冶金及采选行业的重金属污染废水深度治理及回用迫在眉睫。
2.保护人身健康
重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、冶炼、使用重金属制品等人为因素所致，重金属污染目前已严重影响着人们的健康。以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，对动植物及人体造成危害。
3.对提高水环境及大气环境质量有重要意义
重金属多为非降解型有毒物质，不具备自然净化能力，一旦进入环境就很难从环境中去除。我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80%，重金属在水体中积累到一定的限度就会对水体-水生植物-水生动物系统产生严重危害，对人体健康造成严重威胁。
二、设计方案
目前比较常用的除重金属的方法如下:
1.化学沉淀法
1.1和中沉淀法：氢氧化物中和沉淀处理方法的依据是重金属氢氧化物的溶度积。控制pH值，可以对废水中的重金属离子进行分级沉淀，实现回收。
1.2硫化物沉淀法：在废水中投加硫化剂，使Pb2+与S2- 形成硫化物沉淀而去除。与中和沉淀法相比，此方法优点是：铅的硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，只需加入少量的沉淀剂就可使废水中铅离子浓度达到排放标准。
2.氧化还原处理
2.1化学还原法：电镀废水中的铬主要以Cr（VI）离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将Cr（VI）还原成微毒的Cr（III）后，投加石灰或NaOH产生Cr（OH）3沉淀分离去除。
2.2铁氧体法：铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含铬废水中加入过量的FeSO4，使Cr（VI）还原成Cr（III），Fe2+氧化成Fe3+，调节pH值至8左右，使铁离子和铬离子产生氢氧化物沉淀。
3.电解法
电解法处理含铬废水在我国已经有二十多年的历史，具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。不过电解法成本比较高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。
4.溶剂萃取分离法
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液-液接触，可连续操作，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在，并且需要控制适宜的酸碱度。然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。
5.吸附法
吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。
6.离子交换法
离子交换法是在离子交换器中进行，此方法借助离子交换剂来完成，在交换器中按要求装入不同类型的离子交换剂，重金属离子的溶液通过交换剂时，交换剂上的离子同水中的重金属离子进行交换，达到除去水中重金属离子的目的。
7.生物处理法
利用微生物从溶液中分离金属离子，但该方法还处于研究阶段。
8.电化学法
电化学法是在电场的作用下，金属电极产生电子形成“微凝剂”（铁或铝的氢氧化物），水中的悬浮颗粒、胶体污染物在絮凝剂作用下失稳，脱稳后的污染物颗粒与微絮凝剂之间相互碰撞，结合成大絮体而沉淀。
9.膜分离法
利用特殊的半透膜将溶液隔开，以压力为驱动力，废水流经膜面时，其中的污染物被截留，而水分子透过膜，废水得到净化。利用膜分离法处理含重金属废水的方法有电渗析、反渗透和超滤等方法。用电渗析法处理电镀工业废水，处理后废水组成不变，有利于回槽使用。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。膜技术具有高效、无相变、节能、设备简单、操作方便等优点。适用于处理浓度较低的废水，截留率较高，处理后的水可以回用。
三、工艺路线选择设计
工程上必须根据具体的进水水质和处理要求，采用多种方法相结合，才能得到较好的效果。考虑到一般企业现有实际情况为碱中和，很多种重金属离子都超标。
1.本次设计以下三种工艺路线：
1.1硫化沉淀 + 氧化沉淀 + 精滤 ：企业已经采用石灰中和法除去多种重金属和硫酸根；如果提标处理工艺采用硫化物沉淀工艺，根据重金属硫化物的溶度积计算，各种重金属在溶液中的含量都非常小，只要把金属硫化物的沉淀物和胶体完全过滤下来，达标就没有问题。硫化物沉淀工艺之后加入氧化剂，可以除去废水中的过量硫化剂、把废水中残余的As（III）氧化为As（V）经进一步絮凝、沉淀和过滤除去，可以达到《铅锌工业污染物排放标准》（GB25446-2010）特殊流域水质标准。
1.2电化学工艺 + 精滤：该法优点是不需要添加任何药剂，操作易于实现自动化控制。近几年，电化学重金属废水处理技术已成功应用。
1.3微滤 + 反渗透：废水中重金属离子基本去除以后，但废水中含有大量的可溶解性离子，如Ca2+、SO42-、Na+等，硬度很大，该水仍然难以回用。为了能够使废水达到回用目的，必须采用反渗透技术进行深度处理，采用两级反渗透系统的回收率可以达到75%。
综合考虑本方案选择工艺路线为：硫化 + 氧化 + 精滤 + 反渗透，目标可基本实现生产废水零排放。
2.重金水废水深度处理工艺流程
原企业污水处理站排出废水流入调节池，然后通过提升泵进入硫化混合、反应池，在混合池加入硫化剂，硫化剂与重金属发生反应形成沉淀，废水通过1号絮凝混合池和1号絮凝反应池后进入1号沉淀池。
中图分类号：R155文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-02-0141-1
1 蔬菜是人们日常生活中必不可少的食物，蔬菜质量的优劣直接关系到人们的身体健康
影响蔬菜质量的最大危害是重金属污染。蔬菜中重金属污染主要来自工业“三废”，城镇生活垃圾、污水及农业生产本身。按蔬菜被污染的途径，可有以下几个方面的来源。
1.1 污水的灌溉
城市工业的发展和城市化进程的加快，水资源逐渐匮乏，污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分，工业废水中往往含有重金属。大量的不加处理的工业废水和废渣排放江河、湖中，使水资源受到不同程度的污染，蔬菜生产和增产主要靠灌溉。城市工矿区，郊区菜田不得不大量使用工业废水和生活污水灌溉菜田。所以，我国主要的土壤重金属污染区都是由于污水灌溉引起的。
1.2 工业废渣
据不完全统计；全国75个城市历年积累的工业废渣和尾矿达715.72亿t，1980年统计78个省市工业废渣共4.8亿t。这些废渣不仅占用了大片土地，而且造成更多的土壤污染。特别是城市近郊区和工矿企业附近的蔬菜地受重金属污染愈来愈严重。
1.3 农业生产活动
（1）在农业生产活动中人们为了片面的追求高产，增加效益，大量的施用含有Hg、Cd、Pb、As等不合格的化肥，城市垃圾不经任何处理直接当作肥料施用，导致土壤有机质和作物必需的营养元素含量降低，重金属含量超标，从而影响蔬菜的；（2）农业生产活动中，农用塑料薄膜，生产应用的稳定剂等都含有重金属Cd和As，在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可能造成土壤重金属的污染，从而对蔬菜等农作物的生长、产量、品质均有较大的危害。
1.4 其他方面来源
随着汽车工业的迅速发展，含Pb汽油的大量使用、汽车尾气的排放、汽车轮胎磨损产生的大量重金属、有毒有害气体、粉尘等，都会引起交通干线附近土壤和蔬菜等作物的重金属污染。还有油中的Cd、镀Cd的工艺等生产或排放过程均将含有Cd废物排入土壤造成污染。此外，还有微生物的污染。
2 重金属对人体健康最直接的影响之一就是对食品安全造成威胁
大多数消费者的食品安全观念仅仅在农药残留和食品变质上，对土壤重金属污染影响食品安全的问题知之甚少。而且重金属污染具有潜在性，普通消费者无法从外观上判断农产品是否受重金属污染而避开它。
（1）不同重金属对身体危害不同，对人体危害最大的是有机汞，它不仅毒性高，能伤害大脑，而且比较稳定，在人体内停留的半寿命长达70d之久，所以即使剂量很少也可累积致毒。可见，重金属给人类带来的危害是无法估量的，因此，无污染蔬菜的生产正日益受到人们的重视。
（2）目前，菜地和蔬菜遭受到污染是十分严重的，已经暴露出来的重金属和硝酸盐的污染必须给以足够的重视。土壤污染对蔬菜影响较大的重金属有Cd、Hg、Cr、As等。
3 治理土壤中重金属的方法
我们通过对各种蔬菜做实验找到不同蔬菜超标时的土壤临界浓度，通过控制和治理土壤中的重金属含量来控制蔬菜中重金属的含量。由于蔬菜重金属的主要来源是土壤，我们可以通过以下几个方面对土壤中的重金属进行治理。
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净土。但客人的土应尽量选择比较粘重或有机质含量高的土壤，以增加土壤容量，减少客土量。本法适应于浅根植物和移动性较差的污染物。（2）换土法：就是将已污染的土壤移去，换上新土；而换土法对小面积严重污染且污染物是有放射性或易扩散难分解的土壤是必须的，以防止扩大范围，危害人畜健康。
3.2 加强对工业“三废”的治理和综合利用
（1）禁止使用未经处理的工业污水灌溉农田。在积极慎重地推广污水灌溉的同时，对灌溉农田的污水，必须进行严格的监测和控制。（2）减少工业废水和生活污水的排放量，发展区域性污染防治系统，包括制定区域性水质管理规划，合理利用自然净化能力，实行排放污染物的总量控制，调整工业布局，改变产品结构，除此之外，还应有完善的管理措施。工业布局要合理，改变燃料的燃烧方法，绿化造林，采用高烟囱和高效除尘设备，采取集中供热，减少交通废气污染，施用低毒、低残留的农药等。（3）选择未受工业废水、废渣、废气污染的农田，在远离城市的工矿企业、医院、生活垃圾、生活用水等污染源的地区建立蔬菜生产基地。
中图分类号：X705
文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10000303
1 引言
生活垃圾焚烧处理凭借其设施占地少、减量效果明显等特点，在土地资源稀缺的大背景下，已成为城市垃圾处置的主要方式。但其燃烧过程中会产生含有二f英类和易于浸出的Pb、Zn、Cr、Cd等多种重金属有害物质的飞灰，其污染问题也引起了广泛的关注。由于焚烧飞灰中含有对周围环境和人体健康具有潜在危害，《国家危险废物名录》已将生活垃圾焚烧飞灰列为危险废物。飞灰在渗滤液或酸雨作用下，会导致重金属浸入土壤或水体中，不仅会污染周围环境，而且会被植物或动物吸收，通过食物链在各个营养级上富集、放大，造成对动植物的巨大伤害，而评价重金属对生物的危害，就涉及到对其生物可利用性的相关研究。笔者对垃圾焚烧飞灰的污染特性进行了说明，对现有飞灰内重金属浸出影响因素进行了探讨，对其生物可利用性的研究方法进行了对比和总结，可为控制焚烧飞灰中重金属的浸出和探究浸出重金属对生物的危害提供参考依据。
2 生活垃圾焚烧飞灰的污染特性
城市垃圾焚烧过程中会产生相当于原垃圾质量3%～5%的垃圾焚烧飞灰，生活垃圾焚烧飞灰的粒径基本分布在10～50 μm，比表面积为4.08 m2/g[1]。飞灰中除了含Ca、K、Si、Al、Mg等金属元素的氧化物及氯化物和含硫化合物等其他复杂组分外[2]，还富集了二f英和呋喃等有机污染物。
2.1 重金属
焚烧飞灰中重金属含量一般占飞灰总量的0.5%～3%，有的甚至达到了9.3%，其中Zn、Pb、Cu和Cr的含量较高[3]，主要来源于废旧电池、电器、镀金材料等原件。我国典型生活垃圾焚烧飞灰中Zn一般范围为2088～14129 mg/kg；Pb为782.6～9901 mg/kg；Cu为728.0～2162 mg/kg；Cr为232.0～716.23 mg/kg[4]。重金属不能被生物降解，一旦进入动植物体内，在食物链的生物放大作用下，成倍进行富集，最后进入人体，与人体内的酶及蛋白质等发生反应，使其失去活性，或在人体某器官内积累，引起慢性中毒。
2.2 二f英
垃圾焚烧过程中会产生二f英类及其他痕量有机污染物，飞灰对二f英排放的贡献占总排放源的58%～88%[7]，且二f英的形成起着重要作用，飞灰上吸附的各种金属元素，及其氯化物和氧化物为二f英形成的所需物质及催化剂。二f英中主要污染物为多氯联苯并二f英（PCDDs）和多氯联苯并呋喃（PCDFs）[5]，长期在人体内累积会对人体免疫功能和生殖功能造成巨大损伤。
3 焚烧飞灰中重金属的浸出
焚烧飞灰堆积过程中，在浸出液或酸雨影响下，其中含有的重金属会浸出，重金属浸出过程受多种因素的影响，如pH值、飞灰粒径、液固比、重金属形态等。
3.1 浸提液pH值
飞灰中的大多数重金属易在酸性条件下浸出，而且这种规律性与飞灰一般呈碱性有关，飞灰中重金属的浸出受到浸提液pH值和飞灰本身的pH值二者间的共同作用。张乔等[6]改变浸提液的pH值，得到Cd、As、Cr等重金属在浸取液pH值≤4.89时的浸出浓度远远大于pH值≥4.89时的，即在中性和碱性条件下均小于酸性条件下的浸出量。丁世敏等[7]使用水平振荡法研究也得到了相似的结果，重金属的浸出量随初始pH值升高而减小。
3.2 焚烧飞灰粒径
一般而言，飞灰孔隙率较高，比表面积越大，其重金属吸附能力越强，所浸出重金属量越多，而飞灰比表面积与粒径呈现了一种相关性。邝薇等[8]研究得到焚烧飞灰中含量较高的重金属均呈现像小颗粒富集的趋势，而含量较少的与粒径未表现出明显的相关性；王春峰等[9]通过TCLP实验，得到Cu、Pb、Zn的浸出量随飞灰粒径增大先增大后p小，而As和V的浸出量逐渐增大；以欧盟标准进行实验时，Cu和Pb的浸出量随粒径增大而减小，As和V随粒径增大而增大。
3.3 液固比
液固比也是影响重金属浸出的因素之一，席北斗等[10]研究得到在醋酸缓冲溶液中，重金属浸出质量浓度随液固比的增加而先升高再降低，且均在液固比为40 L/kg时达到最大浸出量。谭中欣等[11]将液固比从10∶1上升至20∶1时，重金属Cd、Cr、Pb、Cu、Hg、Mn的浸出率都呈现增加的趋势。
3.4 焚烧飞灰中重金属形态
焚烧飞灰中的重金属形态会直接影响重金属的浸出行为和自然界中的迁移转化，一般将重金属化学形态分成可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态、有机结合态、原生硫化态和残渣态[12]。对焚烧飞灰中重金属形态分析，不仅可以研究其浸出特性，还可以根据其中几种主要重金属的形态含量分布，对焚烧飞灰做出风险评价。当某种重金属主要以可交换态存在时，代表此重金属易于浸出，危险性高；飞灰中以残渣态存在的重金属不易在强酸性溶液中浸出，最为稳定、危害性最小[13]。
4 焚烧飞灰中重金属的生物可利用性研究
焚烧飞灰中浸出的重金属，会进入土壤和水体，土壤和水体中的动植物在进行生命活动时，会将重金属吸收至体内，在食物链的作用下，最终进入人体，对人体产生不利影响。焚烧飞灰中重金属的危害最终体现在对生物体的影响上，被生物利用吸收的部分为污染的有效部分，即重金属的生物可利用性，焚烧飞灰中重金属的生物可利用性研究方法主要有生物模拟法和植物指示法[14]。
4.1 生物模拟法
健康风险评价中，土壤或焚烧飞灰重金属的生物可利用性通常是指经口无意摄入的污染物质中重金属被消化道吸收的最大量，需要准确判定重金属在胃肠阶段不同A段的溶出动态。体外实验方法操作简单、费用低，结果较为准确，发展技术也相对较为成熟，常用的体外实验方法包括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 研究重金属生物可利用性的几种体外提取法
名称胃液及肠液组分胃液及肠液pH 提取时间
PBET胃液中含有胃蛋白酶、苹果酸盐、柠檬酸盐、乙酸等有机酸；肠液中含有胆汁盐和胰液素胃液pH为1.3；肠液pH为7.02h，2hSBET胃液组分为甘氨酸胃液pH为1.51h
IVG胃液中含有氯化钠和胃蛋白酶；肠液中含有胰酶和胆汁；并整个过程中通入氩气胃液pH为1.8；肠液pH为5.51h，1h
UBM胃相阶段加入唾液（ 包含氯化钾、磷酸二氢钠、尿素等），胃液（ 包含粘液素、胃蛋白酶等；肠相阶段加入肠液（ 包括胰酶、脂肪酶、牛血清蛋白等），胆汁（包含氯化钠、碳酸氢钠、尿素、氯化钙、胆汁盐等）胃液pH为1.2；肠液pH为6.5 1h，4h
由于不同体外提取方法都是参考人体消化液组成设定的，而其模拟液组成存在很大的差异，每种方法都对不同的重金属有较好的相关性，且试用于不同的环境。吴小飞等[17]使用SBET、PBET、IVG和UBM四种体外提取法，对不同酸碱度土壤中几种主要重金属的生物可给性进行了分析，得出IVG和PBET适用于酸性土壤，SBET和UBM适用于偏碱性土壤（表1）[16]。
4.2 植物指示法
为更好表现植物与土壤或焚烧飞灰中重金属之间的相关性，可用植物指示法来验证。植物指示法包括田间试验法和植物盆栽法2 种，前者在田间条件下，以植物吸收土壤中重金属的量来表示土壤中重金属的生物有效性，其试验结果能较客观地反应大田的真实情况；后者是将供试土壤装入试验盆钵中，并植入试验的植物，在控制温度及湿度条件下进行培养，培养结束后，通过测定全株植物或植物不同部位的重金属含量来判断重金属的生物有效性以及植物对它们的累积情况[14]。
植物指示法实验周期长，易受周围环境的影响，导致有许多不可控因素，而且不同植物对重金属吸收种类有所不同，油菜容易吸收Cd，而对Zn、Cr的吸收却较少；藕对Pb的吸收明显，而对Cr、Cd和Zn的吸收相对较少[18]。对于重金属的生物可利用性研究，不能只选用一种植物进行，其结果不具有代表性，并不适用于大多数的植物类型。
5 结论
（1） 浸出液pH值、飞灰粒径、液固比和重金属形态均会影响重金属浸出，为使实验更严谨，可以控制重金属浸出的某些影响因素，根据飞灰的不同性质改变相应的浸提条件。
（2） 在选择浸提液浓度和种类时，也需考虑焚烧飞灰本身的pH值，根据其调节浸出液pH值，以得到重金属的最大浸出量；重金属有向小颗粒飞灰富集的趋势，故在进行重金属浸出实验时，最好选择较小粒径的焚烧飞灰；液固比的改变，实际上也是浸出液pH值的间接改变，在进行浸出实验时，液固比和pH值两者可作为协同因素。
（3） 研究焚烧飞灰中重金属的生物可利用性，使用较多的方法为生物模拟法和植物指示法。体外模拟胃肠法是模拟将含有重金属的土壤或焚烧飞灰直接由口摄入，进入胃肠的吸收过程，但和真实通过食物链进入人体的过程有所差别。在用植物指示法研究重金属的生物可利用性时，不同植物对于不同种类的重金属吸收能力有所差异，需考虑到研究的重金属和选择的植物种类。
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