沈陽市土壤和地表灰塵重金屬研究現狀及治理對策

董莉莉

(遼寧省林業科學研究院，遼寧 沈陽 110032)

沈陽市土壤和地表灰塵重金屬研究現狀及治理對策

董莉莉

(遼寧省林業科學研究院，遼寧 沈陽 110032)

摘要通過對沈陽市土壤和地表灰塵重金屬污染物的空間分布特征、賦存形態和來源進行分析，提出沈陽市土壤和地表灰塵重金屬污染的有效防治對策，以期能夠為改善沈陽城市土壤生態環境質量，建立良好的城市生態系統提供科學依據。

關鍵詞重金屬污染；土壤；地表灰塵；沈陽

城市土壤是具有人為的、非農業作用形成的，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的城區或郊區土壤[1]。城市地表灰塵是城市生態環境中具有環境指示作用的地表顆粒物，是含有重金屬、多環芳烴等多種污染物的源與匯[2]。隨著工業的發展，城市化進程加快，大量的重金屬污染物進入城市土壤和地表灰塵中，且在土壤和地表灰塵中的重金屬污染物具有難降解和持久性，對城市居民的健康造成潛在的威脅。

沈陽市是我國東北老重工業基地之一，汽車及零部件、裝備制造、有色金屬冶煉、機械加工等為沈陽的重要支柱性產業，然而在這些工業生產的同時，也向環境中排放了大量的重金屬污染物，給環境造成了嚴重的污染。有研究表明，沈陽約有40%的兒童血鉛水平超標，與大氣、土壤和灰塵中鉛含量相關性很大[3]，且在沈陽土壤中鎘的含量已經超過國家土壤二級治理標準[4]。鑒于此，本文就沈陽城市土壤和地表灰塵重金屬污染物的空間分布特征、賦存形態和來源進行全面的整理分析，并對如何有效防治城市土壤和地表灰塵重金屬污染提出相應的對策，以期對改善沈陽城市土壤生態環境，建立良好的城市生態系統提供借鑒。

1土壤和地表灰塵重金屬空間分布特征

1.1土壤重金屬空間分布特征

沈陽城市表土中鉛、鎘含量整體表現出西高東低的趨勢，鉛含量峰值分別出現在皇姑崇山西路一帶、鐵西與和平交界的砂陽路一帶、大東大北關街一帶，其中以鐵西與和平交界的砂陽路一帶鉛含量最高含量值為93.9 mg.kg-1；鎘含量峰值主要集中在鐵西區,在鐵西興工北街一帶達到最高,含量為5.28 mg.kg-1[5]。按照不同功能區劃分土壤中鉛的含量表現為工業區>商業區>居民文教區[6]。

1.2地表灰塵重金屬空間分布特征

沈陽市地表灰塵重金屬主要有Pb、Cu、Zn、Cd、Ni、Cr等。在空間分布上表現為西部含量高于東部，一環路東、西部均高于中部和南北部，Cu、Pb、Zn含量的最高值均位于鐵西區東北部，Cd的高值點多分布于大東區,Cd、Pb的空間分布差異較大，Zn的空間分布差異最小[7]。不同功能區地表灰塵中的重金屬含量表現為交通區的Cu、Cd、Ni、Cr含量較高，一般干道區域的Pb、Zn含量較高，總體表現為交通區、商業區和一般干道的重金屬含量高于住宅區、文教區和公園區[8]，值得的一提的是，大東區的Cd含量已經超出土壤環境背景值的30倍，屬于重度污染水平。

2土壤和地表灰塵重金屬賦存形態

土壤和地表灰塵重金屬污染的毒性和環境行為并不完全取決于其總量，而取決于其化學形態，其化學形態的不同，其環境行為和生物有效性不同，對環境的效應也不同[9]。目前對于土壤和灰塵中重金屬形態，還沒有統一的定義及分類方法，較為常見的分析方法是Tessier連續提取法和BCR 提取法。Tessier連續提取法將土壤中重金屬元素的形態分為可交換態、碳酸鹽結合態、鐵-錳氧化物結合態、有機物結合態和殘渣態5種形態。BCR 提取法把重金屬形態分為酸可提取態、氧化物結合態、有機結合態、殘余態[10]。王曉春等[11]對沈陽細河沿岸土壤中重金屬的形態分析表明：Cr、As、Zn、Hg、Cu和Pb主要以殘渣態存在；Cd主要以離子交換態存在，殘渣態所占的比例較低，其潛在遷移能力較強。馮琦麗等[12]對沈陽城市土壤Pb的化學形態分析也表明，沈陽城市土壤Pb主要以殘渣態為主,平均占87.73%，活性態比例較小。

3土壤和地表灰塵重金屬來源

3.1工業污染

工業污染主要表現為冶煉廠、電鍍廠、制革廠等工業生產企業在生產過程向環境中釋放的重金屬，有的直接進入土壤，有的則通過水體和大氣再進入土壤，從而導致土壤中重金屬富集而帶來嚴重的危害。多數研究表明沈陽市鐵西區的土壤和灰塵中的重金屬含量較其他區高，這是由于鐵西區原為工業區，以前集中多家排Cu、Pb的企業，雖然現在已經全部遷走，但仍有大量的重金屬殘留在土壤中[5,6,8]；馬溪平等[13]對鐵西區長期受原某冶煉廠排放重金屬污染的區域進行研究，結果表明，該區土壤表層中的Cd、Pb、Cu、Zn 4 種重金屬濃度超過國家土壤質量二級標準的數倍到數十倍。雖然該冶煉廠已遷出，但其殘留在土壤中的重金屬仍然不可忽視。

3.2交通活動

城市的交通活動是城市土壤和地表灰塵中重金屬污染的重要來源之一。交通活動對土壤和地表灰塵重金屬污染主要表現在汽車尾氣排放、機車剎車塊、輪胎及汽車尾氣催化轉換器的磨損及油類潤滑劑的使用等。汽車輪胎磨損、軸承摩擦、制動襯面摩擦都會釋放出鋅、鉛、鎘、銅。潤滑油在高溫下與空氣接觸氧化醇、酮和醛等有機物會腐蝕金屬也回放出鋅、銅、鎘、鎳和鉬[14]。雖然現在已經使用無鉛汽油，但汽油中添加錳基抗爆劑會向環境中釋放錳。另外，溫度很高的汽車尾氣通過催化轉換器時，會使催化轉換器表層的催化劑薄層老化和磨損，從而導致鉑族元素向環境大量排放[15]。

3.3生活垃圾

城市生活垃圾產生重金屬污染主要來源于垃圾體中金屬制品或鍍金屬制品中金屬離子溶出、含重金屬成分的各類原材料在使用與廢棄過程中的重金屬離子的釋放及生物鏈富集食物等。這些重金屬元素經由自然降水、淋洗、溶解等途徑進入土壤，造成土壤表層重金屬污染。Srme 等人研究了瑞典Stockholm 的重金屬城市代謝后發現，通過垃圾代謝的重金屬占城市總輸入量的15%～45%[16]。另外，生活垃圾在填埋、堆肥、焚燒等處理過程中也會產生較多的重金屬污染。有學者曾對垃圾填埋場滲濾液的有害成分監測,發現存在著數十種重金屬元素,并屬于毒性較大的優先污染物，其中Cr 和 Zn的質量濃度都超過了100 g.L[17]。

4治理對策

4.1嚴格控制工業“三廢” 排放

城市土壤和地表灰塵中重金屬污染很大一部分是由于工業生產中排放的廢水、廢氣、廢渣造成的，因此應嚴格控制重金屬污染物的排放，從源頭減少重金屬污染物進入土壤。首先，應全面關閉生產工藝和裝備落后、污染嚴重的企業；其次，加大對排污企業的監管力度，嚴格控制工業生產企業的重金屬排放總量；大力發展清潔能源，加大對清潔生產技術的支持力度，大力推廣使用先進的工藝、技術與設備，促進企業使用清潔的能源和原料，從源頭削減污染，減少和避免生產、服務和新產品使用過程中污染物的產生和排放。

4.2加強對交通與生活污染源的控制

針對交通活動和生活污染源對城市土壤造成的重金屬污染可以采取以下治理措施:①淘汰高污染汽車，實行嚴格的汽車排放限值，對重型柴油車輛進行監管。②提高機動車燃油質量，推廣使用清潔燃料汽車。③大力發展公共交通、軌道交通，鼓勵人們乘坐公共交通出行，減少汽車使用數量。④生活垃圾應進行分類收集。例如將廢舊電子產品、印刷制品、廢舊電池、塑料包裝物等含有重金屬的垃圾與其他垃圾進行分類收集。

4.3加大對土壤重金屬污染的治理力度

對于已經污染的土壤，應采取土壤治理和修復技術，清除土壤中重金屬或改變其在土壤中存在形態，降低其遷移性和生物可利用性。土壤重金屬污染治理的方法有客土法、玻璃化技術、電動修復、電磁修復等物理方法以及化學鈍化技術、土壤淋洗技術等化學方法，適合于污染重、面積小的土壤。對于面積大的污染土壤可以采用植物修復、微生物修復和低等動物修復等生物修復方法。

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文章編號：1005-5215(2016)06-0061-03

收稿日期：2016-03-08

基金項目：遼寧省科學事業公益研究基金項目(2014003022，2013002013)

作者簡介：董莉莉(1982-)，女，碩士，工程師，主要從事森林生態研究，Email:donglili_1982@126.com

中圖分類號：S718.516

文獻標識碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.06.022