土壤重金屬污染的現狀范文

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土壤重金屬污染的現狀

篇1

摘 要:一直以來,治理土壤中的重金屬污染都是全球各國亟待解決的一項難題。當前我國土壤重金屬污染問題相對較為嚴峻,且引發這一問題的因素相對也比較復雜。而此種污染問題的出現,不僅會對生物的生長帶來極大的危害,還會降低作物的總產量,并對人的生命健康造成極大的威脅。對此,本文以土壤的重金屬污染為立足點,通過對我國土壤污染現狀和危害的分析,從而就緩解和解決土壤污染問題的策略展開研究。

關鍵詞:土壤重金屬污染;危害;修復技術

中圖分類號:X53 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20170230224

就土壤本身來看,其之所以會產生重金屬污染,主要是因為人類在活動期間將重金屬物質帶入到土壤內部,使得土壤內的重金屬含量增多,破壞生態環境。隨著農村人口數量的增長和農業生產過程中對化肥和農藥使用量的增加,導致土壤中有害物含量增多,自身生態結構和環境質量被破壞。其中,重金屬是對土壤生態結構影響最大的一種元素。為了重塑土壤生態結構,提高土壤內部環境質量,解決土壤存在的重金屬污染問題勢在必行。

1 土壤污染現狀和危害

1.1 重金屬污染現狀

在2005年到2013年的12月,我國土地管理局第一次開展了有關全國土壤污染情況的調查研究。按照我國在2014年由國土資源部和環保部共同的有關《全國土壤污染狀況調查公報》所公示的調查結果看:當前我國土壤生態環境的狀況整體來講十分嚴峻,特別是重金屬污染問題,更是極為嚴重。在我國一些廢棄工礦所在區域的周邊位置,土壤的重金屬污染問題十分的突出。其中,我國有16.1%的土壤,重金屬污染總超標率相對較重,11.2%超標率屬于輕微范圍;而輕度超標率和中度以上的超標率分別達到了2.3%和2.6%。

1.2 重金屬污染的危害

同其他土壤污染類型相比,重金屬污染本身的隱匿性、長期性、不可逆性較強,且這種污染問題一旦出現,則很難消逝。一旦重金屬污染存在于土壤中,不僅很難被移動,還會長時間滯留在其產生區域,不斷污染周邊土壤。與此同時,重金屬污染物不僅無法被微生物有效降解,還會借助植物、水等介質,被動植物所吸收,而后進入到人類食物鏈之中,對人體健康a生威脅。從具體的情況來看,重金屬污染主要存在以下幾種危害類型:對作物生產造成不利影響。因為重金屬污染物在土壤與作物系統遷移的過程中,會對作物正常的生長發育和生理生化產生直接影響,從而降低作物的品質與產量。例如,鎘屬于對植物生長危害性較大的重金屬,如果土壤鎘含量較高,植物葉片上的葉綠素結構就會被破壞,根系生長被抑制,阻礙根系吸收土壤中的養分與水分,降低產量;會對人體生命健康帶去影響。土壤中存在的重金屬污染物可以借助食物鏈對人體健康造成危害。例如,汞進入人體后被直接沉入到肝臟中,破壞大腦的視神經。

2 解決重金屬污染問題的方法

2.1 工程治理法

所謂的工程治理法,是通過利用化學或者是物理學中的相關原理,對土壤中的重金屬污染問題展開有效治理的一種方法?,F階段,工程治理法主要包括了熱處理法、淋洗法與電解法等[1]。在眾多重金屬污染處理方法中的處理效果更好、處理工藝的穩定性更高。但該項方法處理過程和處理工藝復雜,需要花費的成本高,且經過該方法處理后的土壤,其本身的肥力會有所降低。

2.2 生物治理法

該方法指的是借助生物在生長過程中的一些習性,來達到改良、抑制、適應重金屬污染的目的。在該項治理方法中最為常見的就是微生物、植物和動物治理法。生物治理是利用鼠類和蚯蚓等動物能夠吸收重金屬的特性;植物治理則是利用植物積累到一定程度可以清除重金屬污染,對重金屬具有忍耐力的特質。工程治理法相比,生物治理方式投資相對較小、管理便利、對環境破壞性小等優勢,但治理時間較長[2]。

2.3 化學治理法

化學治理法是通過向已經被重金屬污染的土壤中投入適量的抑制劑和改良劑等其他化學物質的方式,增加有機質、陽離子等在土壤中代換量和粘粒含量,來改變被污染土壤電導、Eh、pH等其他理化性質,使重金屬可以通過還原、氧化、拮抗、吸附、沉淀、抑制等化學作用被有效消除[3]。

3 結束語

在社會經濟發展水平不斷提升,重金屬對土壤污染程度逐漸加深的今天,對重金屬污染現狀,以及其可能會造成的危害等問題展開細致的分析與研究,并利用工程、生物、化學等方式來有效的緩解和治理土壤當前存在的重金屬嚴重污染問題,能夠對我國土壤的生態環境和內部結構進行重構,為我國城市發展和社會建設提供充足的土壤資源。

參考文獻

[1]崔德杰,張玉龍.土壤重金屬污染現狀與修復技術研究進展[J].土壤通報,2004(3):366-370.

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關鍵詞:危害 重金屬污染 土壤修復

土壤是地球表面的疏松表層,它是人類賴以生存的重要自然資源,并且在生態環境中占有重要地位。而近年來,隨著工業的快速發展和鄉鎮城市化,土壤重金屬污染日益嚴重,由此會破壞人類生態環境,從而影響人們的健康,因此,土壤重金屬污染的修復技術已成為一個研究熱點。

一、土壤重金屬污染的危害

隨著工農業的快速發展,多種工業如采礦、冶煉、電鍍、廢電池處理、金屬加工等的排放以及農業中各種農藥,化肥的施用均是土壤重金屬污染的來源。據報道,全世界平均每年排放Hg約1.5萬噸,Cu 340萬噸,Mn 1500萬噸,Pb 500萬噸,Ni 100萬噸[1]。土壤重金屬污染具有污染面積達、積累時間長、不易被微生物降解、有明顯的生物富集作用等特點,被重金屬污染的土壤會嚴重影響到農作物的生長和發育,從而導致農作物的減產并污染農作物。安志裝等人[2]研究發現鎘與巰基氨基酸和蛋白質的結合會引起氨基酸蛋白質的失活,甚至使植物死亡。另外,土壤中的重金屬會被農作物吸收并在農作物體內富集,通過食物鏈進入人體,從而嚴重危害人體健康。

二、土壤重金污染修復技術

1.物理化學修復技術

1.1化學固化

化學固化法指的是通過在土壤中加入土壤固化劑來改變土壤的有機質含量、礦物組成、pH值和Eh值等理化性質,再經重金屬的吸附或共沉淀作用來調節其在土壤中的移動性,從而降低其共生物有效性。固化劑將污染土壤中的重金屬固定后,不僅可以減少重金屬通過徑流和淋洗作用對地表水和地下水的污染,而且被污染的土壤還有可能重建植被[3]。雖然化學固化法可以固化土壤中的重金屬,但固化劑只是改變重金屬在土壤中的存在形態,重金屬仍留在土壤中,因而該方法還有待進一步的研究探討。

1.2電動修復

電動修復是近年來快速發展的技術,其作用機理是將電極對插入被污染的土壤中,在通入微弱電流形成電場,使土壤中的重金屬在電場形成的各種電動力學效應下定向移動,在電極區附近富集,從而將重金屬處理或分離。

對于低滲透的粘土和淤泥土的修復,電動修復是常用的技術。鄭喜坤等人[4]研究了電動修復技術對沙土中Pb2+、Cu3+等重金屬離子的去除效果,結果表明,重金屬離子的去除率達99%以上。電動修復技術是一種原位修復技術,它可以有效的去除土壤中的重金屬離子,并且經濟效益好,是一種可行的修復技術。

1.3土壤淋洗

土壤淋洗是一種適用于治理大面積重廢污染土壤的方法。所謂淋洗,是指利用提取劑(包括有機或無機酸、堿、鹽、表面活性劑和聚合劑等)將土壤中的固相重金屬轉化為液相,土壤在經水淋洗處理后可歸回原位利用,而對于富含重金屬的廢水也可進行回收處理,從而達到修復土壤的目的[5]。吳華龍等人[6]研究了被銅污染土壤修復的有機調控機理,研究結果表明,外加EDTA對降低紅壤對銅的吸收率與加入的EDTA量的對數量顯著負相關。土壤淋洗法雖然處理量大,處理效率高,但會造成二次污染,因此,尋找一種既能提取各種形態重金屬又不破壞土壤結構的提取劑將成為土壤淋洗法的研究熱點。

2.植物修復

植物修復是指在被重金屬污染的土壤中,種植某種特定的植物,利用該植物對重金屬的耐性和超富集作用將重金屬移出土壤,使土壤中的重金屬降低到可接受的濃度,達到重金屬污染修復的目的。

根據其修復過程和作用機理可將植物修復技術分為4種:①植物萃取技術,即利用超富集植物將重金屬從土壤提取出來,并將其轉移,貯存到地上部分,然后通過植物收割來對重金屬進行集中處理的過程[7]。韋朝陽等人[8]研究發現了一種大葉井口草,它對As的富集有明顯的效果,其地上部分最大含量可達694mg/Kg。②植物固化技術,即利用耐金屬植物及其根系微生物的一些生物化學作用降低重金屬的活性,使其固化,從而減少對土壤的危害。該方法主要適用于有機質含量的礦區污染土壤的修復。③根圈生物技術,即利用植物根際分泌物和根際脫落物刺激細菌和真菌的生長,通過細菌和真菌對重金屬的吸附固定作用,是重金屬礦化的過程。④植物揮發技術,即利用植物根系的吸收、積累和揮發作用減少土壤中一些揮發性污染物,及植物將污染物吸收到體內后將其轉化為氣態物質釋放到大氣中[9]。

3.工程措施

工程措施是比較經典和傳統的修復土壤重金屬污染的方法,主要包括客土、換土及深耕翻土等方法。通過客土、換土或者將深耕翻土與污土混合,使土壤中重金屬的含量降低,減少重金屬對土壤植物的毒害,從而使農產品達到食品衛生標準[10]。

客土法是將干凈的土壤覆蓋在已受污染的土壤上混勻,從而降低土壤中污染物的濃度;換土法是用干凈的土壤代替受污染的的土壤,對于換出的土壤應進行處理,防止二次污染的發生;深耕翻土是將表層已受到污染的土壤翻至深層,從而使土壤中污染物的濃度降低。

三、結語

目前運用于修復土壤重金屬污染的技術有很多,但每種修復技術對于土壤重金屬污染修復均有一定的弊端,并且對于不同類型的土壤受重金屬的污染的程度的不同,單一的使用某種技術并不能達到理想的效果,因此,在實際應用中,應綜合多種修復技術的優點,互取優勢,研究出新型的具有高效,低耗的修復技術。

參考文獻

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[6]吳龍華,駱永明,黃煥忠. 銅污染土壤修復的有機調控研究I.可溶性有機物和EDTA對污染紅壤的釋放作用[J].土壤,2000,(2):62-66.

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土壤重金屬污染研究進展

重金屬有多種不同的定義。在環境化學領域中,重金屬是指比重大于4或5的金屬。重金屬污染物不但包括生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷,還包括毒性較弱的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等重金屬元素。土壤重金屬污染隱蔽性強、毒性大、難降解且能沿食物鏈富集,是人們優先考慮去除的污染物。

1污染來源

土壤重金屬污染來源大體可以分為工業來源、農業來源、交通來源。

1.1工業來源。煤和石油等化石燃料燃燒釋放大量含有重金屬的有害氣體和粉塵,工廠排放的煙氣、粉塵等氣體污染物經大氣環流擴散,以干、濕的沉降方式進入到水體與土壤中,造成土壤重金屬污染。工業生產過程如采礦、選礦、礦物加工等排放的廢水、廢氣、廢渣是土壤中汞、鉛、鎘、砷等重金屬污染的主要來源。

1.2農業來源。主要來源于農田污水灌溉、污泥利用,化肥、有機肥、農藥和殺蟲劑的濫用以及塑料薄膜的大量使用等。農用物資施用和農業污灌是農田土壤中汞、鉻、砷、銅、鋅等重金屬污染的重要來源。

1.3城市交通來源。主要來源于汽車排放的尾氣及輪胎磨損產生的粉塵。汽油、油的燃燒和發動機及其他鍍金部件磨損可釋放出鉛、鎘、銅、鋅等重金屬粉塵。

2污染危害

重金屬一旦進入土壤,就很難被微生物降解或者從土壤中去除,因此重金屬對土壤的理化性質、生物特性和微生物群落結構都產生重大危害。受到重金屬污染的土壤,其物理結構和化學性質都會發生變化,危害極大。

2.1導致經濟損失。土壤的重金屬污染會造成耕地面積持續減少、土壤質量下降和生物毒害增多,導致農作物大幅度減產,從而影響到糧食供給、農業可持續發展和區域經濟增長。

2.2危害人體健康。酸雨、土壤添加劑等外界環境條件的變化,提高了土壤中重金屬的活性和生物有效性,使得重金屬較易被植物吸收利用,重金屬污染物難以降解,直接或間接地危害到處于食物鏈頂端的人類的身體健康,引發骨痛病、兒童血鉛、高血壓、心腦血管,癌癥等疾病。

2.3導致其他污染。土壤受到污染后,含重金屬濃度較高的污染表土容易在水力和風力的作用下分別進入到水體和大氣中,導致水污染、大氣污染和其他衍生環境問題。

3治理途徑

重金屬污染土壤的治理途徑主要有兩種:一種是將重金屬污染物清除,削減土壤重金屬總量;另一種是固化土壤重金屬,降低其遷移性和生物可利用性,削減有效態重金屬含量。具體來講包括工程措施,化學措施,農業措施和生態措施。

3.1工程措施。工程措施包括排土、客土和淋洗等方法。排土法剝離表層受污染的土壤,客土法是在被污染的土壤上覆蓋未被污染的土壤,淋洗法是通過清水灌溉稀釋或洗去重金屬離子。工程措施效果較為徹底,能使耕作層土壤中重金屬的濃度降至臨界濃度以下,或減少重金屬污染物與植物根系的接觸來控制危害。

3.2化學措施。第一,通過添加表面活性劑、有機螯合劑等一系列調控措施,改良土壤的理化性狀,提高土壤重金屬的生物有效性,使其易于被其他植物吸收,以達到修復土壤的目的。第二,通過添加固化材料,降低重金屬的遷移性和生物有效性。

3.3農業措施。農業措施是因地制宜的修正和完善耕作管理制度來減輕重金屬的危害,或者在受污染土壤上種植不進入食物鏈的植物。農業措施適合治理中、輕度受污染土壤。

3.4生物措施。生物措施:一是通過生物作用改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性;二是通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。通過一些特殊的微生物與植物、動物去除或者轉化土壤中的重金屬,降低重金屬的毒性。

3.4.1微生物修復。微生物修復技術主要有兩種:原位修復技術和異位修復技術。受到重金屬污染的土壤,往往富集多種耐重金屬的真菌和細菌,微生物可通過多種作用方式降低土壤中重金屬的毒性。

3.4.2植物修復。植物修復是利用植物吸收、富集、降解或固定土壤中重金屬離子或其他污染物,以降低或消除污染程度,修復土壤。

3.4.3動物修復。動物修復是利用土壤中的某些鼠類等低等動物吸收土壤中的重金屬。例如在受重金屬污染的土壤中放養蛆蟲,待其富集重金屬后,采用電激、灌水等方法驅出蛆蟲集中處理。

4展望

土壤重金屬污染來源趨于多樣化、綜合性,對人類的危害也日趨嚴重。在未來很長時間內重金屬污染仍將是我國所面臨的重大環境問題之一,迫切需要解決。但對于不同種類、不同性質的重金屬污染事件,應將物理、化學、生物等修復手段綜合應用以便更好地治理土壤重金屬污染,同時研制復合材料,已解決土壤重金屬復合污染的問題。

參考文獻:

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[5]章明奎.污染土壤重金屬的生物有效性和移動性評價:四種方法比較[J].應用生態學報,2006,(8):1501-1504.

[6]祖艷群,李元昆明市蔬菜及其土壤中鉛、鎘、銅和鋅含量水平及污染評價[J].云南環境科學,2003,(8):35.

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[8]夏家淇.土壤環境質量標準詳解[M].北京:中國環境科學出版社,1998.70-75.

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關鍵詞:公路;路域;土壤;重金屬

中圖分類號:X734;X131.3 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2012)18-3934-03

Research Progress of the Heavy Metals Pollutions in the Soil beside the Roadside

LI Ji-feng

(College of Chemistry and Life Science,Weinan Teachers University/ Shaanxi Province Key Laboratory of the Joinment Research of Yellow River,Weihe River and Luohe River,Weinan 714000, Shaanxi,China)

Abstract: The research progress of the heavy metal pollution in the soil beside the roadside was reviewed. The pollution status, the contamination distribution and the infections for the contamination distribution were discussed. The restore suggestions for the pollution were given too.

Key words: road; area; soil; heavy metal

1 公路路域土壤污染現狀

近年來,隨著經濟的快速發展,交通運輸業也相應發展迅猛。其中公路交通對中國經濟發展做出了巨大貢獻。但是,公路交通在促進經濟發展的同時,也引起了很多環境問題,包括噪聲污染、大氣污染和土壤污染等,土壤污染中以重金屬污染較為嚴重。中國是一個農業大國,許多公路鄰近農田,公路汽車尾氣和灰塵中的重金屬通過自然沉降或者經雨水沖刷后進入農田土壤,長期存在并累積。一方面會影響農作物生長,另一方面重金屬進入農作物后,通過食物鏈在生物體內富集,對食品安全和人類健康造成影響。重金屬污染具有隱蔽性和滯后性,往往在發現時已經造成了很大的影響。公路土壤重金屬污染以鉛為主,其次是鋅、鎘、鉻、銅、鎳和錳等[1,2],其中鉛污染主要來源于汽車尾氣。自1932年四乙基鉛被作為汽油抗暴劑使用以來,公路路域鉛污染便不斷加劇,對人類健康造成威脅。這一問題引起了各國政府的注意并采取了相應措施。中國于2000年7月1日起全國所有汽車停止使用含鉛汽油,改用無鉛汽油。但是,一方面含鉛汽油已經使用了幾十年,公路路域土壤中的鉛短期內無法消除,另一方面無鉛汽油并不是絕對無鉛,含鉛汽油是指鉛含量不大于0.013 g/L,無鉛汽油是指鉛含量不大于0.005 g/L,所以即使使用無鉛汽油,經過汽車大流量、長時間累積后,仍然會對公路路域土壤形成鉛污染。據報道,京珠高速[3]、滬寧高速[4]、312國道[5]、316國道[6]等公路路域土壤已經受到嚴重的鉛污染。其他重金屬污染主要來自汽車輪胎等零部件磨損產生的碎屑。汽車輪胎和剎車片中含有鋅,輪胎中含有鎘、鉛和銅等重金屬,汽車皮帶輪、制動器等處含有鉻。實際上在公路路域土壤重金屬中鋅的含量超過鉛,只不過其危害不如鉛明顯,所以人們關注較少。國外對于公路重金屬污染的研究從鉛開始,20世紀90年代開始研究重金屬復合污染[7],包括對污染物分布規律與影響因素研究[8]。中國對公路路域重金屬污染的研究主要是重金屬污染的分布規律和影響因素研究,但目前缺少較為系統全面的資料,多限于對某一小段公路路域進行研究,而且對于鉛污染的研究較多,對于其他重金屬污染的研究相對較少。隨著汽車保有量的增加,公路路域土壤重金屬污染問題會日益突出,農產品所受污染也會日漸嚴重。在大力提倡生態農業和綠色農產品的現代社會,研究公路路域土壤重金屬污染可以為安全農產品生產基地規劃與農業、農村的可持續發展提供科學依據。

2 公路路域土壤污染物分布規律

2.1 隨著公路垂直距離增加,重金屬污染程度下降

研究發現,在距離公路35~150 m[3,4,9-11]范圍以內,土壤中重金屬含量相對較高,隨著垂直距離的增加,污染程度下降,在150 m以外,土壤中重金屬污染物含量較低,接近背景值。對于鉛污染,一般認為對土壤污染程度明顯的是在距離公路0~100 m范圍內,且隨著距公路的垂直距離的增加而急劇降低。黃忠臣等[12]研究發現,隨著距離公路垂直距離增加,重金屬污染程度下降。李湘南等[13]研究認為,在距離公路100 m范圍內,污染程度隨離公路距離增加而降低,相當多的污染物是在距離公路50 m以內,以5~80 m范圍內的污染最為嚴重。但也有研究發現,公路路域土壤重金屬含量隨著離公路垂直距離的增加并不是一直下降,而是先逐漸升高,至某一峰值后再下降,最后接近背景值。詹鳳平等[14]研究發現,在距離公路10~15 m處鉛的污染最為明顯,而后逐漸下降。甄宏[11]研究沈大高速公路時發現,公路路域土壤鎘含量在距離公路20~40 m處出現峰值,而后逐漸下降,在距離公路50 m范圍內污染明顯,距離公路100 m以外污染接近背景值。

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土壤重金屬污染的概述

在經濟和社會發展的過程中產生了許多有毒有害物質,這些物質來源于生活垃圾、工業廢物、礦山廢渣等生活和生產的多個環節,這些物質往往含有多種重金屬。隨著沉淀和富集,無法被凈化的重金屬慢慢滲透并富集到土壤中。

土壤是環境中的重要組成部分,承受著環境中約90%的污染物。同大氣和水體環境中的污染物相比,土壤中的污染物更不易遷移,更易集中富集。由于重金屬大多對人體有毒害作用,這種毒害作用隨著含量的增多而增大;當重金屬的濃度在一定范圍下時,其毒害作用因在短時間內無法發現而容易被忽略;當重金屬對人體的毒害作用顯著發生時,多數是屬于無法治愈且不可逆轉的。

土壤中的重金屬一般是通過食物鏈進而在人體內富集,當某種重金屬的量超過安全閾值時就會嚴重危害人體健康。研究表明,人體內的有70%鎘來源于大米和蔬菜,而大米和蔬菜中積累的鎘大部分來源于土壤,少量來源于灌溉水和空氣。鎘會影響酶的活性,影響人正常的新陳代謝,可引發貧血、高血壓、骨痛病等疾病,其危害長達數十年。陜西省華縣龍嶺村,這是一個有名的“癌癥村”。該村的土壤被多種重金屬所污染,種植的芹菜中汞、鎘、鉛、鉻、砷等重金屬含量極高,其中鉛超出國家標準限值83.5倍;生產的面粉中鎘的含量超出國家標準限值1.6倍、鉛超出國家標準限值2.98倍。富含重金屬的糧食使得該村的居民備受癌癥、肺心病、腦血管等病痛的折磨。

值得注意的是,土壤中的重金屬除了會通過植物吸收進而對生物產生毒害作用外,還會經由雨水淋濾及地表徑流作用轉移進入地表水系統,通過地表水和地下水的交互作用污染地下水體,進而對飲用水的安全構成威脅;土壤中的重金屬還可能會緩慢的、微量的釋放到空氣中,對大氣環境造成污染。

土壤中重金屬的來源及我國的污染現狀

工業“三廢”排放、采礦和冶煉、家庭燃煤、生活垃圾滲出、汽車尾氣排放等是我國重金屬污染的主要來源。工業廢水、礦坑涌水、垃圾滲濾液等液體成分復雜,是土壤重金屬污染物的主要來源。

目前我國受污染的耕地約1.5億畝,固廢堆存地約300萬畝,合計超過1.8億畝。這些受污染的土地大多數集中在經濟較發達的地區。全國每年受重金屬污染的糧食多達1200萬噸、因重金屬污染而導致糧食減產高達1000多萬噸,合計經濟損失至少200億元。農業部環保監測系統曾對全國24省、市320個嚴重污染區土壤調查發現,大田類農產品超標面積占污染區農田面積的20%,其中重金屬超標占污染土壤和農作物的80%。農業部調查發現:我國污灌區面積約140×104公頃,遭受重金屬污染的土地面積占污染總面積的64.8%,其中輕度污染占46.7%,中度污染占9.7%,嚴重污染占8.4%,其中以汞和鎘的污染面積最大。全國目前約有1.3×104公頃耕地受到鎘的污染,涉及11個省市的25個地區;約有3.2×104公頃的耕地受到汞的污染,涉及15個省市的21個地區。國內蔬菜重金屬污染調查結果顯示:中國菜地土壤重金屬污染形勢更為嚴峻。珠三角地區近40%菜地重金屬污染超標,其中10%屬“嚴重”超標。重慶蔬菜重金屬污染程度為鎘>鉛>汞,經調查其近郊蔬菜基地土壤重金屬汞和鎘均出現超標,超標率分別為6.7%和36.7%。廣州市蔬菜地鉛污染最為普遍,砷污染次之。保定市污灌區土壤中鉛、鎘、銅和鋅的檢出超標率分別為50.0%、87.5%、27.5%和100%,蔬菜中鎘的檢出超標率為89.3% 。

3 環境監測為土壤環境質量的整治提供技術支持

隨著我國經濟迅速發展,環境污染越來越重。來自生產和生活的各種污染已經造成多數地區土壤遭受重金屬的污染。

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【關鍵詞】重金屬污染 防治 法律

一、重金屬污染概述

重金屬污染是指由于人類活動產生的重金屬及其化合物累積在環境中,含量超出環境承載力而引起的環境質量惡化,進而威脅人類健康的現象,常見的重金屬有汞、鎘、鉻、鉛及砷等生物毒性顯著的元素。不同于其他污染,重金屬污染具有潛在性,持續性,累積性,不可降解性等特點。這就使得重金屬污染一旦發生,很難治理。它廣泛存在于大氣,土壤,水等自然介質中,與人類生活接觸密切,一旦進入人體,便會在人體內部累積,不能通過分泌和排泄等方式將其排出體外。

我國重金屬污染形勢嚴峻,一組數據將這種狀況展露無遺:國土部數據顯示,中國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染,直接經濟損失超過200億元;2009年中國食品安全高層論壇報告上的數據顯示,我國1/6的耕地受到重金屬污染,重金屬污染土壤面積至少有2000萬公頃;國家疾控中心曾對1000余名0~6歲兒童鉛中毒情況進行免費篩查、監測。結果顯示,23.57%的兒童血鉛水平超標。

二、我國重金屬污染防治法律現狀及存在的問題

(一)法律現狀

迄今為止,我國已出臺的關于重金屬污染防治最具針對性的文件是2011年國務院正式批復的《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》(下稱《規劃》),這是我國第一個十二五專項規劃。相關法律法規有《環境保護法》,《大氣污染防治法》,《水污染防治法》,《固體廢物污染防治法》,《土地管理法》,《化學品管理條例》,《土壤質量環境標準》等。相關的政策性文件有:《關于加強重金屬污染防治工作的指導意見》([2009]61號),《重金屬污染綜合整治實施方案》(2009.8.28),《關于深入開展重金屬污染企業專項檢查的通知》(環發[2009]112合)《防治規劃編制技術指南》(2010.2),《關于加強鉛蓄電池及再生鉛行業污染防治工作的通知》(2011)等等。

(二)存在問題

1.立法缺失。我國目前還沒有重金屬污染防治方面的專門立法,重金屬污染防治規定只有一些通知,意見等文件,或者籠統適用其他相關法律法規,缺乏適用法律的強制力和執行力。

2.執法不嚴。在對重金屬污染企業的監督和查處中,普遍存在執法力度不夠,查處不嚴,沒有嚴格按照法律,法規要求對企業實現審批,整治或關停。地方政府在對重金屬污染企業的管理上,往往為了經濟利益,而放松其環境保護標準要求。如沭陽當地政府為了追求經濟利益而容忍天能電池公司排出超標的重金屬鉛。環保部門在對污染企業的查處中,往往有心無力,有些企業往往會繞過本級環保部門而直接獲得上級環保部門的審批,而上級部門對其情況不了解,這就導致環保部門權力行使混亂,對企業沒有約束力。

3.責任機制欠缺。我國對重金屬污染企業的責任規定缺乏。對企業的污染后果經常是在通知或政策性文件中規定,具有運動式執法的特點,對企業的環保責任往往是以行政責任處罰,比如限期整改,罰款金額較低,沒有起到對企業的懲戒作用。

我國法律對政府機關和主要領導的環境責任也沒有常態規定。在重金屬污染事件發生后,當地政府和負責人往往以行政責任的承擔息事寧人,沒有承擔重大決策失誤的刑事責任。這就造成地方政府對環境保護不重視,出了問題也盡量隱瞞,隱瞞不了簡單以行政責任了結。

三、日本重金屬污染防治經驗及借鑒

上世紀六七十年代,日本經濟快速增長,環境保護讓位于工業和礦產開掘,環境污染事件在全國各地都有發現,其中被稱為四大公害的環境病癥,就有三起和重金屬污染有關。中國正在經歷和日本上個世紀同樣迅速的經濟增長期,污染也在同步增長,新世紀以來,和重金屬有關的環境事件愈見頻繁。中國此時和上世紀經濟快速增長時期的日本即為相似?;诖耍疚南M麑θ毡镜闹亟饘傥廴痉乐芜M行介紹歸納,對我國重金屬污染防治法律的完善得出可為借鑒的經驗教訓。

(一)日本政府為控制公害事件,制定一系列法律法規

1967年,日本政府制定了公害對策基本法,把大氣、水源、噪音、震動、地震、惡臭確立為公害,1968年,這一屆日本國會隨后被記入歷史,稱為“防公害國會”。1970年,國會又增補了土壤污染這一條。

日本還制定了專門性法律法規和政策,來應對重金屬污染。主要有:1970年《農用地土壤污染防治法》,1986年《市街地土壤污染暫定對策方針》,1991年《土壤污染環境標準》,1999年《與重金屬有關的土壤污染調查·對策方針》,1999年《關于土壤·地下水污染調查·對策方針》,1999年《二噁英類物質對策特別措施法》,2001年《農藥取締法》,2002年《土壤污染對策法》。

為防治電子廢棄物造成的重金屬污染,日本出臺了一系列法律、法規,包括:1970年《廢棄物處理法》,1991年《促進再生資源利用的相關法律》,2000年《推進循環型社會形成基本法》的綱領性法律,2001年4月《家電再生利用法》,推動了電子廢棄物處理由“大量廢棄型”向“循環型”處理模式轉變。

(二)建立公眾參與機制

1970年前后,四大公害事件都集中提起了訴訟。經過公害事件的洗禮,當事人取得共識:類似問題要用法律手段解決。而公害事件的訴訟恰好和污染防治法的出臺和修訂發生在同一個時期,訴訟推動了立法,公害基本法的完善又促進了事件解決,立法和司法互相推動。

在四大公害事件的訴訟過程中,受害者也得到了公眾的聲援。當時電視、報紙、廣播、雜志社都對受害者慘痛經歷進行詳細報道,激起了受害者之外全國人民的反對公害運動,令執政黨和在野黨無法不正視。

日本的公害基本法制定也非一帆風順,也遭遇了來自財團的壓力,在全國公害反對運動的推動下,反對意見被削弱,多項公害規則和法規被制定。

從經濟發展到注重環境的轉折點,不是某個案件的審判結果,而應是全體國民的意識轉換。因此,要重視環境保護中的公民參與,有了強大的公眾力量,相關法律才能沖破阻力,順利制定和實施,對污染事件的法律途徑解決提供依據。

(三)政府決策依據轉變

1971年,日本環境省從各部門中獨立。政府的決策依據也發生轉變:與經濟發展相比,阻斷環境污染的可能性無疑更為重要。政府科學決策不意味科學證明,在公害基本法制定過程中,時任厚生省公害科科長說,科學證明和地方政府決策是兩回事情。政府如果發現可能引起公害的污染事件,即使不能完全確定,也要及時介入并且制止。

四大公害事件對日本的影響,最重要的在于社會公眾的廣泛參與和政府的反思。經過四大公害對社會的洗禮,1970年后日本再也沒有發生嚴重的公害事件。先污染后治理的老路,在任何國家都會被證明需要付出巨大的經濟代價。而日本環境省官員則總結經驗,政府與其后期介入污染事件,不如提前以立法的方式進行引導。由于環境問題的外部性,企業的逐利性,企業污染環境的情況時有發生。發生問題的責任在企業,受害者和企業的個別談判往往效率都很差,社會成本很高,最終都需要政府介入。政府應該用提前立法的方式進行引導,最終讓受害者和企業通過法律方式解決。

我國要充分利用法律對社會行為的引導和規范作用,建立完善的重金屬污染防治法律制度,防止和治理重金屬污染。

四、我國重金屬污染防治法律制度完善

針對我國目前重金屬污染防治法律制度的現狀,結合重金屬污染的特點,對我國重金屬污染防治法律制度完善提出以下建議。

(一)完善重金屬污染防治相關立法

我國應借鑒日本等發達國家的經驗,抓緊制定與重金屬污染防治有關的法律法規,實現對重金屬污染全方位,多維度,全過程的控制。首先,在已有的法律法規基礎上完善對重金屬污染防治的規定,在大氣污染防治法,水污染防治法等環境介質污染防治法中將重金屬污染作為專門一節,增加納入監控的重金屬種類,對重金屬污染控制改變以濃度排放為主,轉向總量控制。鑒于我國還未制定土壤污染防治法,而土壤,底泥等作為大多數重金屬的最終沉積場所,有必要制定土壤污染防治法,對土壤中的重金屬污染進行規制。其次,根據重金屬污染產生的不同根源,分別制定相應的農藥使用條例,礦山開采和保護條例以及企業排放重金屬管制條例等。最后,除了對重金屬污染從源頭控制,還要建立含有重金屬元素的產品在生活中的利用,回收體制,實現從生產到利用到回收的一整套流程都有法可依。

(二)樹立公眾參與原則,建立重金屬污染信息公開制度

重金屬污染由于其自身的隱蔽性,持久性和累積性,危害結果可能不是即時產生,等到污染已經發生,可能就會造成無法彌補的損失。這就需要樹立公眾參與原則,建立信息公開制度。

在發生重金屬污染時,政府不要一味的遮掩,媒體要充分發揮宣傳作用,如實報道事件進展,在得到更多的同時,也會普及大家的環保意識。環境問題不是某個人,某個群體,甚至某個政黨能夠進行決策的,它是全民性的社會問題,在我國要充分發揮媒體的宣傳監督作用,提高公民對環境問題的敏感度,使公民廣泛參與到環境決策中。

信息公開內容包括全國各個區域的重金屬污染狀況和企業重金屬廢棄物排放情況,新建企業的環境影響評價情況,不符合環境標準的企業整改情況等,當某一區域的環境承載力達到其上限時,就要暫時停止對新設立工廠,企業的審批。重金屬污染的信息公布也需要采取一定形式,如通過中國環境質量公報,這是一個官方權威的數據來源。另外,對于各區域具體的年度重金屬污染情況,作為政府的政務公開信息,在各地區的環保局網站上進行公布。公開的時候應該同步向公眾普及相關知識,除了向其說明重金屬污染的危害,還要對其數據標準進行說明,同時介紹針對重金屬污染的應對措施及解決方案,避免民眾過度恐慌及被人誤導。信息公開有助于民眾對其生活環境質量的知悉,增加其危機感和環境保護的責任感,可以借助公眾的力量實現對重金屬排放企業和政府決策的監督。

(三)提高政府科學決策能力,將環保部門意見納入考量

政府的任務是盡量實現社會利益最大化,防止可能危害社會利益事件的發生。在環境利益的地位已經不低于經濟利益的現在,政府決策除了要考慮經濟發展,更不要忽視環境保護。這對我國的政績評價體系改革是一個機遇,對地方行政長官實行環保一票否決制。在立法中,對地方環保工作負有失誤的責任人要對其追究責任,視其責任大小對其追究行政責任甚至刑事責任。

在我國,雖然環境保護部也已獨立,足見我國政府對環保工作的重視,但是我國傳統的重經濟發展輕環境保護的政府觀念嚴重影響了環境保護部門工作的開展。例如,在環境法修改草案中,環保部的許多建議不被采納,這就使得我國環境保護工作大打折扣;在環保部門依法對企業查處時,政府往往會考慮其經濟貢獻,大打人情牌,環保部門的地位就很尷尬。因此,我們要從立法上確立環保部門職能履行的基礎,保障其執法獨立性,不受相關政府和領導的干擾,從法律上確保其獨立開展環保督查工作的權力。在政府決策中,也要強調將環保部門的意見和建議納入考量,對其意見如不采納,應書面說明原因,環保部門對涉及環境保護的政府決策有質詢權。

參考文獻

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篇7

關鍵詞:化工,土壤污染,重金屬,防治

土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一,也是人類生態環境的重要組成部分。隨著工業、城市污染的加劇和農用化學物質種類、數量的增加,土壤重金屬污染日益嚴重,土壤重金屬是指由于人類活動將金屬加入到土壤中,致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態環境質量惡化的現象。

一、重金屬的來源、種類

1.土壤重金屬來源廣泛,主要包括有大氣降塵、污水灌溉、工業廢棄物得不當堆置、礦業 活動、農藥和化肥等。首先是成土母質本身含有重金屬,不同的母質、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。此外,人類工農業生產活動,也造成重金屬對大氣、水體和土壤的污染。

2.大氣中重金屬沉降、大氣中的重金屬主要來源于工業生產、汽車尾氣排放及汽車輪胎磨損產生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵等。它們主要分布在工礦的周圍和公路、鐵路的兩側。公路、鐵路兩側土壤中的重金屬污染,主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染為主。它們來自于含鉛汽油的燃燒,汽車輪胎磨損產生的含鋅粉塵等。它們成條帶狀分布,以公路、鐵路為軸向兩側重金屬污染強度逐漸減弱;隨著時間的推移,公路、鐵路土壤重金屬污染具有很強的疊加性。

3.農藥、化肥和塑料薄膜使用 施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農藥和不合理地施用化肥,都可以導致土壤中重金屬的污染。一般過磷酸鹽中含有較多的重金屬 Hg、Cd、As、Zn、Pb,磷肥次之,氮肥和鉀肥含量較低,但氮肥中鉛含量較高,其中 As 和 Cd 污染嚴重。農用塑料薄膜生產應用的熱穩定劑中含有 Cd、Pb,在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成土壤重金屬的污染。

4.污水灌溉 污水灌溉一般指使用經過一定處理的城市污水灌溉農田、森林和草地。城市污水 包括生活污水、商業污水和工業廢水。由于城市工業化的迅速發展,大量的工業廢水涌入河道,使城市污水中含有的許多重金屬離子,隨著污水灌溉而進入土壤。

5.含重金屬廢棄物堆積含重金屬廢棄物種類繁多,不同種類其危害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴散重金屬在土壤中的含量和形態分布特征受其垃圾中釋放率的影響,且隨距離的加大重金屬的含量而降低。由于廢棄物種類不同,各重金屬污染程度也不盡相同,如鉻渣堆存區的 Cd、Hg、Pb 為重度污染,Zn 為 中度污染,Cr、Cu 為輕度污染。

6.金屬礦山酸性廢水污染金屬礦山的開采、冶煉、重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等,可以被酸溶出含重金屬離子的礦山酸性廢水,隨著礦山排水和降雨使之帶入水環境(如河流等)或直接進入土壤,都可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。

二、土壤中重金屬污染物現行治理方法

1.工程治理方法

工程治理是指用物理或物理化學的原理來治理土壤重金屬污染。主要有:客土是 在污染的土壤上加入未污染的新土;換土是將以污染的土壤移去,換上未污染的 新土;翻土是將污染的表土翻至下層;去表土是將污染的表土移去等。

2.此外淋洗法

用淋洗液來淋洗污染的土壤;熱處理法是將污染土壤加熱,使土壤中的揮發性污染物(Hg)揮發并收集起來進行回收或處理;電解法是使土壤中重金屬在電解、電遷移、電滲和電泳等的作用下在陽極或陰極被移走。以上措施具有效果徹底、穩定等優點,但實施復雜、治理費用高和易引起土壤肥力降低等缺點。

3.生物治理方法

生物治理是指利用生物的某些習性來適應、抑制和改良重金屬污染。主要有:動物治理是利用土壤中的某些低等動物蚯蚓、鼠類等吸收土壤中的重金屬;微生物治理是利用土壤中的某些微生物等對重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用,降低土壤中重金屬的毒性,如原核生物(細菌、放線菌)比真核生物(真菌)對重金屬更敏感。

4.植物治理

利用某些植物能忍耐和超量積累某種重金屬的特性來清除土壤中的重金屬;目前已發現400多種,超積累植物積累Cr、 Co、 Cu的含量一般在 0.1% Ni、 Pb 以上,積累 Mn、Zn 含量一般在 1%以上。生物治理措施的優點是實施較簡便、投資較少和對環境破壞小,缺點是治理效果不顯著。

5.化學治理方法

化學治理就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑,增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量, 改變 pH、 和電導等理化性質,Eh 使土壤重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金屬的生物有效性。

三、總結

土壤重金屬污染首先應從源頭抓起,控制污染源,土壤重金屬的污染已經達到相當嚴重的程度,要充分認識土壤重金屬污染的長期性、隱匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特點。土壤質量問題是經濟可持續發展和社會全面進步的戰略問題,它直接影響土壤質別、水質狀況、作物生長、農業產量、農產品品質等,并通過食物鏈對人體健康造成危害。對土壤質量的保護便是對耕地生產能力的保護,更是提高土地利用效率的強有力措施之一。對于我國這樣一個人口眾多的農業大國,開展國土質量調查評價,對土壤重金屬污染物進行試驗研究,開發耕地污染的治理方法和技術,顯得更為必要和迫切。

參考文獻

[1]崔德杰,張玉龍.土壤重金屬污染現狀與修復技術研究進展[J].土壤通報, 2004,35

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關鍵詞:重金屬;土壤污染現狀;分析方法

1 引言

重金屬污染已成為全球性環境問題,尤其是重金屬對土壤的污染,因其隱蔽性、不可逆性和長期性的特點,不但能直接影響生態環境,還能通過皮膚接觸、呼吸吸入和通過食物鏈影響人體或動物的健康,所以造成的后果是非常嚴重的。土壤重金屬污染具有污染物在土壤中移動性差、滯留時間長、毒性大等特點,并可經水、植物等介質最終影響人類健康。在我國通常被優先關注和控制排放的重金屬有鎘(Cd),鉻(Cr)、砷(As)、鉛(Pb)和汞(Hg)。

根據我國的可持續發展戰略,“國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要”(2011~2015年)已將預防和控制重金屬污染作為一個重要的目標,2011年國務院批復了《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》,由于“重金屬”范圍包括大量的金屬和準金屬,所以對重金屬污染很難有一個全面的認識。因此,筆者對我國五個優先控制重金屬的來源、毒性、污染現狀進行了闡述。提出了一些防治策略及未來發展和管理的方向。

2 重金屬的來源

在自然因素中,成土母質和成土過程對土壤重金屬含量的影響很大[1]。自然來源包括火山、降解礦物、森林火災、土壤和水的表面蒸發。每年火山噴發的As量是1.72×107 kg,地殼含As量大約是4.01×1016 kg,海底火山噴發4.87×106 kg[2]。在我國的一些地區,由于特殊的地質環境,地殼中的重金屬含量本身就高,如山西省和As含量,這對該地區相關的重金屬高濃度有直接貢獻。

與自然來源相比,人為來源被認為是環境中重金屬污染的主要原因:①重金屬雜質的釋放,采礦和其他冶金活動,如火力發電和熱生產是大氣汞排放的最大來源;②有意提取重金屬和使用過程中的釋放,如重金屬礦開采,制革,電鍍生產,和含重金屬產品品制造;③垃圾焚燒與填埋過程中釋放。Wu Y,Streets D G等[3]認為,2003年我國汞的總排放量達695.6 t,其中大部分是來自于有色金屬冶煉、煤炭消費。1970年聯合國的調查表明,18050 t的鉛被釋放到大氣中,大多數都是由石油消費,粉塵排放和汽油添加劑使用釋放的。

3 重金屬污染現狀

我國的重金屬污染狀況嚴重,如在城市土壤、河口和沿海環境中[4],食用重金屬污染的食物或飲用未經凈化的地下水可能會導致重金屬中毒的高風險,許多事故是由于金屬非法或不安全的開采、冶煉和使用造成的。

3.1 鎘

我國近年來鎘污染事件時有發生,唐貞等[5]對湘潭工業園區水稻土鎘污染及其潛在風險做了調查,結果表明,土壤中鎘的濃度1.27~4.22 mg/kg,表明這些土壤遭受嚴重鎘污染。鄭袁明等[6]人研究了北京不同地區的土樣的鎘濃度,包括菜地、水田、果園、綠地、玉米田,土壤和自然土壤595個土壤樣品,與背景濃度相比,鎘在蔬菜、稻田和果園積累顯著,這表明工業活動、交通和垃圾填埋場可以影響土壤中鎘的濃度。

3.2 鉻

我國是鉻渣產生最多的國家,對周圍環境和人類健康構成高風險。Cr(Ⅵ)的土壤淋溶液的濃度與鉻渣距離成反比關系,而垃圾能影響下風側約350 m處。除了遷移到周邊地區,Cr(Ⅵ)會污染地下水。陳璐璐,周北海等[7]分析了太湖水中的鉻含量和相關的生態風險評估,結果表明,在所有水樣品中都可以檢測到鉻,濃度31.76~75.50 ng/mL,平均濃度為40.04 ng/mL。鉻已對太湖水生生物造成一定的生態風險。王玉強等[8]研究了渭河Cr(Ⅵ)的分布及其遷移特征,結果表明沿河流方向Cr(Ⅵ)濃度呈先上升后下降,Cr(Ⅵ)濃度可能受排污口的影響,沉積物對Cr濃度的降低起到了重要的作用。

3.3 砷

過去的幾十年里經常報道地方性慢性砷中毒,尤其是在新疆維吾爾自治區、、寧夏回族自治區和山西省。地下水受影響最嚴重的省份,砷濃度在220~2000 ng/mL,而最高濃度可達4440 ng/mL[9]。慢性砷中毒是新型的公共衛生問題,我國約有300萬高風險人口來源于飲用水暴露,而他們中的大多數是集中在農村地區。

目前我國已成為世界上最大的煤炭生產國和消費國,能源消費構成中煤炭占75%。東北煤礦、我國東部和北部主要煤礦中砷的濃度為55.7~156.7 mg/kg[10]。當地居民普遍使用炭的明火以及開放式爐灶進行烹調和取暖,這會污染室內空氣和增加食物中砷的濃度。廚房的空氣,干燥的玉米和辣椒中砷的濃度分別為160~760 μg/m3,1.52~11.3 mg/kg,52.5~1090 mg/kg。

3.4 鉛

最近幾年由于無鉛汽油的使用城市大氣中鉛的濃度在下降,但是大氣中鉛含量(100~180 ng-3)仍于高水平。由于交通排放、污水灌溉,公路兩側土壤和農田易受鉛污染,如果土壤和公路之間距離小于50 m則可能受到鉛的危害,而距離超過150 m,鉛的濃度水平一樣[11]。除了土壤自身性質,交通流、地形,綠化帶和天氣條件也影響路邊土壤鉛的分布。

一般來說,在路邊土壤鉛濃度要顯著高于公園,而工業區的鉛水平比住宅區和風景名勝區高得多。研究表明,污水灌區農田下層土壤鉛濃度顯著升高[12],約是背景環境中的4.53倍。戚其平等[13]人研究了生活在城市地區6502名兒童(3~5歲)血液中鉛水平,結果表明,與美國疾病控制和預防咨詢委員會中心規定的兒童血液平均鉛安全濃度88.3 mg/L高了29.9%,超過100 mg/L。

3.5 汞

2013年我國人為排放汞的總量約占全球排放量的40%,向大氣中排放的汞約占全球大氣汞排放的1/3。在我國貴州、廣東、山西和遼寧省的一些地方是汞污染最嚴重地區。貴州省是世界上最大的汞生產區域,貴州朱砂礦儲量中金屬汞儲量達到80000 t,占汞總量80%,地表水汞濃度高達10580 ng/L,在采空區的河岸土壤總汞和甲基汞的濃度范圍分別是5.1~790 mg/kg和0.13~15 ng/g[14]。水稻籽粒中汞總濃度可達到569 ng/g,其中145 ng/g是甲基汞。這表明,攝入汞污染的大米是人類甲基汞暴露的一個重要來源。

貴州省一些地方氣態汞濃度為1.70~146.75 ng/m3,平均濃度為7.39 ng/m3,顯著高于世界水平的1.5~2.0 ng/m3。季節和天氣明顯影響汞在大氣中的含量。一般來說,由于煤燃燒氣態汞總量冬季比夏季高得多。

土壤是汞的重要的源和匯,土壤中的汞主要來自土壤母質、大氣沉降、化肥和農藥的使用、污水灌溉及含汞廢物。1990年我國國家環境監測中心進行了一項調查,在我國表層土壤汞平均濃度為0.065 mg/kg。因為對水環境沒有系統的調查,且汞在水中時空分布不斷變化,很難在水系統中的汞濃度作總體評價,但大型河流中的汞濃度普遍高[15],而汞儲量相對影響較小。

3.6 錫

目前,我國海水和淡水環境中有機錫的污染比較嚴重,尤以近岸水域、港口以及內河碼頭污染最為嚴重。我國大陸水樣中三丁基錫(TBT)的濃度最高達到977ng(Sn)/L。由于減少了輸入、水流量和稀釋,丁基錫的濃度(BTS)隨海岸距離的增加降低。相對高含量的二丁基錫(DBT)和技術性貿易壁壘在渤海灣沿海水域出現,東南沿海的三個港口(廈門,汕頭,和惠陽)的積累量為0.3~174.7ng/g[16]。

4 重金屬污染的監測分析方法

4.1 重金屬的總濃度

在環境和生物樣品中開發和應用的重金屬測定方法很多,如火焰原子吸收光譜法,石墨爐原子吸收光譜法,原子熒光光譜法等。由于其能多元素同時檢測、分析時間短、高通量和樣品用量少的優點,電感耦合等離子體質譜和電感耦合等離子體原子發射光譜法被越來越多地應用在這一領域,特別是ICP-MS(電感耦合等離子體質譜儀)具有更多的優點,如靈敏度高,線性范圍寬、抗干擾能力強。

4.2 重金屬形態

重金屬的毒性取決于其化學形式,由于其不同的性質和毒性,有必要區分重金屬種類。研究表明,有機汞化合物尤其是甲基汞比無機汞的毒性更強,相反,有機砷化合物比無機砷毒性低。有機錫化合物的毒性取決于性質和烷基側鏈數的長度。重金屬形態可以用電分析、光譜分析、儀器中子活化分析、色譜分析聯用技術。聯用技術已被廣泛應用于汞、鉻、砷、錫的形態分析,以及其他環境樣品中的重金屬形態分析,具有廣闊發展前景。

4.3 重金屬生物監測

生物監測是監測環境和生物圈中重金屬污染和毒性的一N有效方法。環境矩陣化學分析是揭示重金屬污染狀況的最直接方法,雖然對生物和生態系統的綜合影響和可能毒性提供證據不足。基于個體生物組織和液體抽樣分析的生物監測是化學分析的有效補充。通過與國際衛生組織(WHO)規定暫定每周可耐受攝入量重金屬量比較,認為長期食用當地大米可能會造成對人體重金屬高危害風險。血液、尿液、唾液、指甲和頭發通常是化驗重金屬對人體健康潛在風險評估的生物材料。

5 毒性

重金屬易通過食物鏈而生物富集產生生物放大作用,構成對生物和人體健康的嚴重威脅,主要通過空氣、水、食物和直接接觸體表進入人體,這些方面的重金屬暴露是人類中毒的主要途徑,對人類健康產生各種威脅。根據靶器官重金屬毒性可分為以下幾類。

5.1 胃腸道(消化系統)的影響

重金屬攝入能刺激消化系統,伴隨癥狀如惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛等。鉛可能通過抑制胃腸功能紊亂胰腺、唾液腺和胃腺體分泌,甚至引起頑固性便秘。

5.2 腎功能的影響

腎臟是積累重金屬的重要器官,高水平鉛暴露可損傷腎近端小管和腎小球,腎小管重吸收障礙,甚至引起鉛中毒性腎病,如腎性高血壓。元素汞可在人體組織中的氧化為無機二價的形式,腎臟積累更多的二價汞比其他組織,高水平汞暴露可能導致腎小球腎炎蛋白尿、腎病綜合征,最早發現低水平汞暴露對腎小管的影響,增加低分子蛋白的排泄。

5.3 神經系統的影響

有研究報道,無論是偶然的或長期暴露于高濃度的汞蒸氣中可顯著影響人類的感官、認知、個性和運動功能。一般來說,去除暴露后這些癥狀消退。通過各種人類和動物的研究表明,甲基汞的毒性比無機汞更高,其作用于尚未出生的胎兒和新生兒的神經系統的發育。這種影響可以發生在汞暴露保持健康的母親(通過她們的孩子受到Hg)或與汞暴露有輕微癥狀的母親。一項關于父母接觸甲基汞,主要來自食用領航鯨肉的法羅群島約900個兒童的研究表明,產前甲基汞暴露會導致7歲兒童神經心理障礙。注意力、記憶力和語言似乎是影響較大的大腦功能,而視覺功能和執行力受汞增加的暴露影響較小。

5.4 癌癥

大量的研究集中在高風險人群甲基汞水俁病的死亡原因。肝癌和食道癌的風險增加,慢性肝病和肝硬化導致的超額死亡率是報道率最高的事件。在長期遭受慢性砷暴露地區皮膚癌、肺癌和膀胱癌的患病機率會增加。

5.5 其他影響

暴露的高濃度的重金屬可引起呼吸系統、心血管系統、免疫系統和生殖系統的功能障礙。尤其是小孩,攝入鉛可能通過抑制血紅蛋白的生成導致貧血。對那些長期接觸鉻(Ⅵ)的人群來說,患口腔炎,牙齦炎的風險,鼻中隔穿孔,皮膚潰瘍的風險比其他人高多了。有關調查表明,鉻電鍍車間的工人從事電鍍操作的一半受到了嚴重的鉻鼻病[17]。從事鍍鉻作業的電鍍廠工人長期接觸到鉻酸霧,容易發生職業性鉻鼻病。

6 結論與展望

除了自然來源,有意和無意的人為排放是重金屬的重要來源,過量重金屬暴露可能通過影響消化系統、神經系統、心血管系統和免疫系統,增加人類的健康風險,或增加患癌癥的風險。

為了充分了解重金屬污染現狀,我國應綜合調金屬問題,將重金屬潛在風險作為詳細的流行病學進行研究。相比其他污染控制,更理想的策略是使重金屬污染的最小化和消除。這些目標可以通過減少含重金屬物品的使用來實現,或回收對環境污染的排放物,同時,各種管末處理技術可以減少煤燃燒、垃圾填埋場和其他人為來源的重金屬排放,雖然在實際應用中有很多優點,但生物修復,特別是植物修復和微生物修復,由于其效率高、成本低應該受到更多的關注。重金屬原位鈍化修復方法可改變重金屬在土壤中的賦存狀態,降低土壤中重金屬的有效濃度、遷移性和生物有效性,并且因其成本較低、操作簡單、見效快且適合大面積推廣,在重金屬污染土壤修復中有著不可替代的作用。2015年,隨著《凹晶材料對重金屬污染土壤治理與修復的集成技術研究》項目通過甘肅省科技廳鑒定,并在白銀試驗成功,一項新的凹凸棒吸附技術將會逐漸推廣。

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Research Progressand Analyzing Methods of Heavy Metal Pollution

Gong Jianjun

(Wuwei Occupational College, Wuwei,Gansu 733000, China)

篇9

貴州科技學校 貴州省貴陽市 550001

【摘 要】中藥材制品在保證人類健康方面表現出重要意義。而中藥材中重金屬的限量針對藥材是否可以進入國際草藥市場發揮著至關重要的作用。本文主要針對中藥材重金屬污染的相關影響因素進行分析,并且針對當前污染現狀研究有效措施進行必要的干預,最終有效確保中藥材產業的快速發展。

關鍵詞 中藥材;重金屬污染;現狀統計

我國中草藥資源非常豐富,其針對推動經濟社會的快速發展具有重要的意義。因為農業污水灌溉以及工業廢水排放等因素的影響,導致一系列耕地土壤重金屬出現了嚴重污染的情況,最終導致諸多中藥材產品出現了重金屬含量超標的現象。對此,當前針對中藥材重金屬污染情況較為嚴重,我國在中藥出口方面也逐漸表現出一系列問題,為了能夠有效確保中藥材產業的順利發展,本文主要針對中藥材重金屬污染現狀予以綜述。

1 污染現狀

伴隨著中藥事業的快速發展,中藥以及相關制劑因為能夠發揮疾病預防的效果以及疾病治療效果被給予高度關注。當前重金屬污染的情況較為普遍,針對重金屬污染已成為國內外研究的重點。只有有效達到科學中藥質量標準,最終才能夠將中藥質量可控性有效提高。在研究有效方法將制劑內在質量進行提高的過程中,不但需要針對相關的有效成分的質量進行認真要求,針對制劑中含有的有毒物質以及有害成分,需要進行必要的了解并給予限制。當前對人體表現出有害作用常見的微量元素主要包括鉛元素、鎘元素、汞元素、砷元素以及鉍元素等[1]。對于此類有害元素在食品以及藥品中均做出了明確的限制。除此之外,諸多國家在設定重金屬限量管理過程中,鋅元素、銅元素、錫元素、鉻元素以及鋁元素也被列入。我國中藥材中重金屬均表現出程度有所不同的污染,屬于長時間并且較為復雜的一項難題,同中藥材產地、中藥材品種以及藥材生長環境等諸多因素均表現出密切的關系,對此需要引起社會的廣泛關注。

2 不同類別污染情況

2.1 植物藥污染情況

在中藥材中,植物藥屬于至關重要的組成部分,也是當前研究重金屬較多的一種藥材。因為植物藥受到產地、藥物品種以及對患者用藥部位等諸多因素的影響,從而導致在重金屬量方面表現出一定的差別。對于全草類、葉類以及地上部位的中藥材,表現出的重金屬污染現象較多,分析同全草類藥材需要長時間暴露于空氣中最終表現出污染現象存在諸多的關系。而對于種子類、花類以及果實類中藥材,表現出的重金屬污染現象較多,分析同其生長周期相對較短以及重金屬于體內只能夠進行短時間富集表現出一定的關系[2]。對于根類以及根莖類中藥材,表現出的重金屬污染水平相對居中,分析導致出現污染的原因為重金屬對中藥材灌溉用水以及土壤造成污染導致。對于植物藥而言,入藥部位的不同,表現出的重金屬污染情況有所不同,分析除因為中藥材同外界環境長時間接觸之外,同不同部位針對重金屬表現出的富集能力等均存在一定的關聯。

2.2 動物藥污染情況

動物藥主要指的是動物整體以及動物某一部分等供藥用的中藥。其因為受到生長環境以及相關因素的影響,導致重金屬污染的現象逐漸嚴重。因為動物藥來源主要為動物,而對于任何一種動物其生活環境以及生態系統較為恒定,對此無法利用植物藥重金屬限量標準對動物藥進行衡量。所以需要針對動物藥中重金屬污染情況進行認真分析,能夠確定有效的評價標準,為后期動物藥使用的安全性做出充分的保障。

2.3 礦物藥污染情況

礦物藥于我國的應用歷史較為長久,諸多中藥復方制劑中均含有礦物藥成分。但是因為礦物藥中重金屬的含量問題,導致諸多含有礦物的中成藥在市場上出現了排斥問題。因為重金屬的問題導致中藥產業的發展受到了嚴重阻礙。對于不同礦物藥中,在重金屬含量方面表現出一定的差異。針對礦物藥中含有的重金屬問題需要進行認真研究,確定有效方法對重金屬污染問題進行評價,最終有效確保臨床用藥的安全性[3]。

3 干預措施

伴隨著工業化進程的快速推進,中藥材中重金屬污染的現象日益嚴重,針對當前重金屬污染的情況,提出以下幾點干預措施:(1)對中藥材GAP 法規體系進行不斷完善。將GAP 基地覆蓋面積以及中藥材種植品種進行有效擴大,在進行中藥材種植以及中藥材栽培過程中,需要對生長環境進行密切檢測,最終保證中藥材繁育基地的生態環境良好。(2)研究中藥材快速檢測方法。有效研究中藥材快速檢測方法對中藥材重金屬進行測定,能夠做到實地檢測以及實時檢測。從而針對中藥材中包括的重金屬進行認真的監督管理,確保患者臨床用藥的安全性。(3)針對遭受污染的中藥材產地實施修復。選擇對應的措施對污染產地實施修復。例如選擇物理修復的方法、微生物修復的方法以及植物修復方法等。最終能夠獲得理想的修復效果。(4)對中藥材重金屬限定標準進行完善。有效創建合理以及科學的重金屬限量標準對中藥材用藥進行準確衡量,能夠針對重金屬風險進行仔細評估,最終有效確保中藥材的用藥安全。

4 總結

總而言之,針對中藥材重金屬安全進行認真評價,對中藥材安全用量進行認真分析,最終有效促進中藥材產業的快速發展。

參考文獻

[1] 韓小麗. 土壤重金屬污染及其化學修復對中藥材生長及質量的影響[D]. 河南大學,2013,59-60.

篇10

關鍵詞:中藥;重金屬;評價方法;述評 

DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2016.02.040 

中圖分類號:R282 文獻標識碼:A 文章編號:1005-5304(2016)02-0134-03 

Research Status of Heavy Metal Pollution and Evaluation Methods of Traditional Chinese Medicine ZHAO Rong, YANG Hui-xia, PU Jin, WANG Dan-jie, ZENG Guang (Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China) 

Abstract: Heavy metal pollution in traditional Chinese medicine has become a concerned hot issue both at home and abroad. Understanding and mastering the situation of heavy metal pollution in traditional Chinese medicine is not only beneficial to the general situation of judgment of heavy metal pollution, but also provides the data foundation for the development of relevant policies. In this article, the current heavy metal pollution of traditional Chinese medicine and its evaluation methods were summarized, in order to provide supports for the follow-up systemtic evaluation of heavy metal pollution in traditional Chinese medicine. 

Key words: traditional Chinese medicine; heavy metal; evaluation methods; review 

土壤是中藥材生長最基本的要素,為其生長提供了有機質和礦物營養元素。因此,一般說來土壤重金屬污染越嚴重,中藥材受重金屬污染也就越嚴重,其產量和品質也越差。為此,筆者對近十幾年的相關研究進行總結,為進一步系統評價我國中藥材重金屬污染提供參考。 

1 中藥材重金屬污染研究 

1.1 現狀 

近幾年的研究表明,我國中藥材重金屬超標的嚴峻形勢不容忽視。2011年,鄒氏等[1]對“浙八味”品種生長調查發現,浙貝母、溫郁金、白術、白芍鎘(Cd)超標情況相對嚴重,尤其溫郁金100%超標,有的甚至超過標準數倍。馮氏等[2]對100種中藥材進行測定,結果顯示鉛(Pb)、Cd、砷(As)等有害重金屬元素存在于大部分的中藥材中。王氏等[3]對金銀花、山楂、紅花等10種中藥材所含As、Cd、銅(Cu)、汞(Hg)、Pb進行了測定,發現除山楂外,其余9種中藥材均超標。其中金銀花As超標率為24%,Hg超標率為47%,Cd超標率為24%,Pb超標率為6%;積雪草Cd超標 

通訊作者:曾光,E-mail:zengg1234@163.com 

率為100%,As和Pb超標率為18%,Cu超標率為9%。楊氏等[4]對黔東南州9種中藥材重金屬污染情況進行了評價,結果7個品種重金屬超標,其中金銀花Pb和Cd含量超標、黃柏Pb含量超標。顏氏等[5]對陜西和山東產丹參進行了重金屬檢測,結果兩地產丹參均含As、Hg、Cu、Cd、Pb等,其中Cu超標相對較為普遍。陳氏等[6]對醫院藥房常用10種中藥飲片進行了As、Hg、Pb、Cd、鎳(Ni)測定,結果在35個樣本中有18個樣本的重金屬含量超標,占總樣品量的51.4%。其中澤瀉、白術Cd超標,黃芪、丹參、甘草、澤瀉Hg超標,丹參、柴胡、甘草、當歸Ni超標;按品種計,10個品種有7個受污染,比例達70%。采自藥店的10個樣品中有4個受重金屬污染,比例為40%。 

由此可見,目前我國中藥材重金屬污染形勢十分嚴峻,尤其是近30年來,隨著城市化和工業化的快速發展,大量未經處理的生活污水和工業廢棄物任意排放,以及不合理使用化肥農藥,導致我國中藥材重金屬超標現象嚴重,品質不斷下降。因此,解決中藥材重金屬污染的問題迫在眉睫。 

1.2 污染來源 

1.2.1 中藥材自身特性 中藥材對某些金屬元素具有生物富集能力,在按自身需要特定比例主動吸收同時,對土壤中富集元素也會相應地被動吸收,這是導致中藥材重金屬超標的重要途徑。如顧氏等[7]研究了川附子與土壤中重金屬元素的關系,發現重金屬的存在形態決定了川附子對土壤中重金屬的吸收。 

1.2.2 工業廢棄物 這是土壤重金屬污染的主要來源之一。工業廢棄物對中藥材重金屬污染主要表現為:一方面,工業生產將大量含重金屬的有害氣體排放到空氣中,植物葉面通過主動或被動吸收,將廢氣中的有害物質吸收;另一方面,含有重金屬的廢水、固體廢棄物通過灌溉,造成中藥材的間接污染[8]。

1.2.3 農藥和化肥 農藥一般含有As、Hg、Pb、Cu等重金屬元素,用于噴灑中藥材時,易被其吸收并滲透于根莖、葉片及果皮等組織內,造成重金屬污染。此外,中藥材在種植過程中需使用肥料,其中磷肥的大量使用,會明顯增加土壤Cu、Cd等重金屬元素的含量,導致中藥材被污染[9]。 

1.2.4 其他 因容器或輔料含有重金屬,中藥材在加工、炮制過程中也可能被污染。顧氏等[7]研究發現,炮制后的川附子在As、Cu等重金屬元素的含量高于炮制前。另外,為防治鼠害、霉變等,中藥材在存儲前會使用重金屬制品的熏蒸劑,這也是造成中藥材重金屬污染的原因之一。 

2 中藥材重金屬污染評價方法 

筆者通過查閱近十幾年文獻,發現目前對中藥材重金屬污染的常用評價方法有2種:一是以2001年國家頒布實施《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》[10]重金屬限量值或《中華人民共和國藥典》[11]重金屬限量值為標準,評價中藥材重金屬的超標率;另一種方法是評價中藥材重金屬污染程度的大小,因中藥材重金屬污染可能既是單一元素也是多元素共同作用的結果,因此,須相應采用單項污染指數或綜合污染指數法評價中藥材重金屬污染程度。 

2.1 超標率的計算 

中藥材重金屬超標率,是指所取樣本中重金屬含量超過了《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》或《中華人民共和國藥典》中重金屬限量值標準的樣本的百分數,是反映中藥材重金屬污染狀況的指標之一。評價標準參照《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》或《中華人民共和國藥典》重金屬的限量值,兩者關于重金屬限量值是一致的,即Pb≤5 mg/kg,As≤2 mg/kg,Hg≤0.2 mg/kg,Cd≤0.3 mg/kg,Cu≤20 mg/kg。 

在我國,計算重金屬超標率是評價中藥材重金屬污染普遍使用的一種方法。葉氏等[12]參照《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》,對貴州省4個種植基地的5種中藥材所含Pb、Cd、Hg、As、Cu等重金屬含量進行了測定分析。結果Cd的超標率最嚴重,莖葉類藥材Cd的超標率最高達84%;其次是Cu,莖葉類藥材超標率為76%,花果類藥材超標率為60%。李氏等[13]對中藥材41種無機元素的總含量進行了測定,并參照《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》分析了重金屬元素超標情況,結果Cu、Pb、As、Cd、Hg的超標率分別為5.2%、4.7%、2.4%、20.0%、1.3%。高氏[14]測定7個主產地甘草中Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb、鉍共8種重金屬的含量,并將測定結果與《中華人民共和國藥典》重金屬限量標準進行對比,結果發現As、Hg、Pb是造成甘草重金屬超標的主要因素。 

2.2 單項污染指數和綜合污染指數法 

中藥材的重金屬污染可能由單一重金屬元素所致,也可能是由多種重金屬元素共同作用的結果。目前單項污染指數是國內普遍采用的方法之一,但單項污染指數只能反映某一種重金屬元素對中藥材的污染。為了能夠全面反映各重金屬對中藥材的作用,并突出高濃度重金屬元素對中藥材質量的影響,還需采用綜合污染指數法對中藥材重金屬污染進行評價。 

2.2.1 單項污染指數法 單項污染指數定義為Pi=Ci÷Si,式中Pi為中藥材中重金屬元素i的污染指數,Ci為中藥材中重金屬元素i的實測濃度,Si為中藥材中重金屬元素i的限量標準值(通常以《藥用植物及制劑外經貿綠色行業標準》或《中華人民共和國藥典》重金屬的限量值為評價標準)。當Pi≤1時,表示中藥材未受污染;Pi>1時,表示中藥材受到污染,且Pi越大則中藥材受到的污染越嚴重。 

2.2.2 綜合污染指數法 綜合污染指數能全面反映重金屬對中藥材的污染,并突出了高濃度重金屬元素對中藥材的影響。其定義為P綜合= ,式中Pave為中藥材中各單項污染指數之和的平均值,Pmax為中藥材中各單項污染指數中的最大值。當P綜合≤1時,表示未受污染;P綜合>1時,表示受到污染,且P綜合越大則表示受到污染越嚴重。 

迄今,有不少學者采用單項污染指數和綜合污染指數法對中藥材重金屬污染情況進行過研究。如褚氏等[15]研究了河北省安國市種植區中藥材重金屬污染情況,結果發現As含量0.04~1.02 mg/kg,未發現超標樣品,但紫菀平均污染指數最高為0.28;Hg含量0~0.244 mg/kg,有一產地為安國北郊的白芷樣品超標,其污染指數為1.22;Pb含量0.06~7.10 mg/kg,有一產地為西王奇的北沙參樣品超標,其污染指數為1.42。楊氏等[4]對黔東南州9種中藥材重金屬污染情況進行了評價,結果顯示其重金屬平均污染指數相差較大,綜合污染指數相差較小。在平均污染指數中,Pb最大,其最大值高達4.94;其次為Cd,最大值2.40;而Hg和As的平均污染指數均<1.0。說明黔東南州部分地區中藥材的主要污染因子是Pb,其次是Cd,而Hg和As則基本無污染。另外,從綜合污染程度看,9種中藥材中鉤藤受到中度污染,杜仲、金銀花受到輕微污染,其余6種未受到污染。秦氏等[16]對貴州省11個“中藥材生產質量管理規范”(GAP)基地的26種155批道地中藥材樣品重金屬含量進行了測定與評價,結果平均污染指數大小順序為Cd>Cu>As>Pb>Hg,莖葉類的艾納香和塊根類的羊藿根綜合污染指數均>1,說明在所調查的樣品中只有艾納香和羊藿根受到重金屬輕微污染,大部分未受到污染。由此可見,單項/綜合污染指數法應用于評價中藥材重金屬污染程度是一種較為可靠的方法。 

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