德州城区街道尘土中重金属含量检测及污染防治对策研究
近年来，随着现代工业和城市的发展，人类与土壤的相互作用显得越来越重要。过去由于人们的环保意识薄弱，只追求经济利益和近期目标，忽视对环境的保护，使得各种对环境污染严重的重工业出现。工业生产中产生的废气、废水、废料等未经严格处理就进行排放，必然会对当地的环境特别是对土壤环境造成严重的破坏[1]。
重金属污染具有隐蔽性和潜伏性、不可逆性和长期性以及后果的严重性等特点，治理难度很大。目前，国际上还没有成熟的土壤重金属污染的治理办法，因此预防和监测显得尤为重要。笔者对德州市德城区街道尘土中铅、镉、砷、铬、和汞进行了测定与评价，并提出了相应的污染防治对策。
1 实验过程
1.1 土壤采集
在德州市德城区的4条主要街道现场采集尘土样品，分别隔500 m设置采样点，每条街道设3个采样点，共计12个采样点，详细记录各个尘土样品的采集地点、采集时间等数据。采样点编号分别为：①天衢路(A)，包括德州农校(A1)、十三局幼儿园(A2)、中国银行(A3)3个样品点；②湖滨北路(B)，包括湖滨北路派出所(B1)、德州财政局(B2)、德州百货大楼(B3)3个样品点；③三八路(C)，包括齐鲁证券(C1)、德州卫校(C2)、美食城(C3)3个样品点；④大学路(D)，包括保龙仓(D1)、萧何庄(D2)、德州学院(D3)3个样品点。街道尘土采样按多点混合法，采样深度为0～2 cm。
1.2 主要仪器及药品
火焰原子吸收分光光度计；聚四氟乙烯杯；100目尼龙筛，20目尼龙筛；具塞三角瓶；电炉等。
铅、镉、砷、铬、汞的标准溶液均以光谱纯金属(99.99%以上)配成；浓硝酸、氢氟酸、高氯酸、盐酸等均为分析纯；浓硫酸、硼氢化钾、氢氧化钾、硫脲均为化学纯；实验用水为二次蒸馏水。
1.3 测定过程
1.3.1 土壤前处理
取风干后的土壤样品200 g碾碎，过1mm的尼龙筛。筛选出的土壤样品继续碾碎，过0.25 mm的尼龙筛。称取筛选出的土壤样品1 .00 g，加浓硝酸20 mL，高氯酸5 mL，电炉上微火加热消煮，蒸发至约5 mL时取下冷却，加氢氟酸5 mL，电炉上继续消煮，蒸发至近干。消化完毕用1∶2（盐酸与水的体积比）盐酸10 mL溶解，然后用二次蒸馏水洗入100 mL容量瓶中，冷却后稀释至刻度，过滤于150 mL具塞三角瓶中，吸取10 mL于25 mL容量瓶中，用二次蒸馏水定容后用于测定。
1.3.2 铅、汞、铬、镉、砷的测定 (标准曲线法)
将镉、铬、铜、铅、锌标准储备液配成一系列浓度(10、20、40、80 ug/L)的混合标准溶液(含体积分数10%的盐酸)，用原子吸收分光光度计分别测定其吸光度值，绘制标准曲线。然后测定样品中各待测元素的吸光度，从相应标准曲线上得出元素含量。
原子吸收分光光度计工作条件见表1。
表1 仪器工作条件
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2 结果与讨论
2.1 测定结果
德州市德城区街道尘土样品中5种金属元素测定结果见表2和表3。
2.2 讨 论
土壤环境质量评价一般采用单因子指数法[2]。通过单因子评价，可以确定主要污染物
表2 德州市德城区街道尘土重金属质量浓度1） mg/kg-
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注：1）“－”表示质量浓度在检测限以下。
表3 德州市德城区街道尘土中重金属平均质量浓度1） mg/kg-
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注：1）质量浓度在检测限以下的以0计。
以及污染程度。它一般以污染指数表示，借以消除量纲，便于各污染物之间的比较分析。
单因子指数法： Pi = Ci / Si
式中：Pi为污染物i的单项污染指数；Ci为污染物i的实测质量浓度，mg/kg；Si为污染物i的评价标准，mg/kg。
当Pi?1时，为污染；Pi?1时，为无污染。
从表3可以看出，不同街道尘土中5中重金属的平均含量有着显著差异，不繁华路段尘土中重金属的平均含量比繁华路段低，其中最高的是湖滨北路，尘土中铅含量是天衢路铅含量的1.3倍，镉含量则是大学路的２倍以上。经单因子指数法计算得出铅和镉属于轻微污染，砷、铬和汞均无污染。此外，其中铅和铬、汞和镉含量相似，其中前者含量较大，均在20 mg/kg以上，后者含量均在0.30 mg/kg以下。可见市内各街道的环境受到不同程度的重金属污染，以商业繁华的湖滨北路最为严重，其生态环境状况值得人们关注。
综合以上分析，得出以下结论：
（1） 在调查的4条街道中，尘土中铅和镉属于轻微污染，砷、铬和汞均属无污染，其中以湖滨北路污染最为严重，大学路铅污染较严重，其他街道尘土重金属含量相对较低。
（2）尘土中5种重金属含量可归为三类：汞和镉、铬和铅的含量分别相似，而铬的含量为最大，且与前两者相差较大，这5种重金属在尘土中的含量大小依次为：{铬}>{铅，砷}>{镉，汞}。
（3）4条街道中湖滨北路处于最繁华地段，尘土重金属污染最为严重，铅、镉、铬和砷的含量均为最高；大学路接近郊区，尘土重金属污染最轻，汞、镉、铬和砷的含量均为最低。
（4）湖滨北路尘土重金属污染偏重，应该与其作为商业繁华中心有关；大学路作为交通干道，尤其是大型货车较多，表现出偏重的铅污染水平。
3 污染防治对策
德州市德城区街道尘土中以铅、镉污染为主，属于中轻度生态危害，污染源为交通、工厂、医院等。主要来源于汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。本次4条街道调查结果表明，市区内车流量大并且经常堵车的街道二侧土壤中铅、镉测定结果比较高，而车流量虽大但交通比较顺畅的街道二侧土壤中铅、镉测定结果相对低。汽车废气是造成城市交通要道二侧土壤中铅污染的主要来源。汽车含铅废气排出后，随着空气中的颗粒物沉降于地表。防止铅污染的根本措施是禁止生产和使用含铅低标号汽油，尽量使用洁净能源。此外，在城市市区路网改造中避免形成瓶颈路段，减少阻塞，保持交通通畅。同时提高道路绿化面积，种植耐旱耐铅尘的植物和树种。
从以上分析评价结果可看出，德州市德城区街道尘土受到了一定程度的重金属污染，虽然污染较轻，但存在潜在污染可能，应加强防范。
3.1 控制“三废”排放量，消除污染源
（1）加强乡镇企业工业“三废”排放量的管理，对工业“三废”进行回收处理、变废为宝，加强污染物净化处理，实现达标排放，限制污染物的排放量及浓度。
（2）谨慎利用固体废弃物，在采用工业废渣作改土剂时，要检测其中重金属的含量，工业废弃物与生活垃圾分开处理、堆放。
（3）合理安排工业基地布局，工业区的设置应远离居住区、商业区，在城区下风向且远离城区的郊区开发新工业区，以保证市区环境质量达到国家标准，减少工业污染对人民生活的影响。
3.2 农业生态修复
德城区街道尘土重金属污染日益突出、污染源多而分散，导致污染的主要是工业和交通，因此污染防治难度较大。笔者认为，解决污染问题主要应从两方面着手，即一是“防”，二是“治”。
“防”的目的在于控制污染源，即通过调整产业结构、促进企业技术改造和推行清洁生产。针对德州市区污染区，应对工业“三废”进行规范化管理，实现达标排放。
“治”即对目前已造成重金属污染的街道表土进行治理，如适量施用石灰增加土壤的pH。该方法只能改变重金属在土壤中的存在形式，不能降低其实际含量。通过化学淋滤法、电化学等方法可清除和回收土壤中的重金属，但此类方法因成本高、操作不便、处理不完全或造成二次污染等原因而限制了其推广应用。
笔者认为，植物修复技术治理城市街道土壤重金属污染具有广阔的应用前景。国外示范性实验表明，十字花科植物遏蓝菜（Thlaspcarulescens）具有很大的吸收锌、镉的潜力[4]，这是一种可在富含锌、铅、镉和镍的土壤上生长的野生草本植物。在中国，1999年陈同斌等首次发现了砷的超富集植物蜈蚣草，其叶片含砷高达5 000 mg/kg[5]。刘小梅等[6]研究认为，在汞污染的稻田中种苎麻对汞的净化率达41%。印度芥菜适合锌 500 mg/kg、铅500 mg/kg、铜250 mg/kg中等污染土壤的修复，但在镉250 mg/kg时，印度芥菜发生绿黄化中毒症状，说明镉与中等浓度的锌、铜、铅共存时毒害更严重[7]；苏德纯等[7]研究发现油口花籽对镉的吸收能力远大于印度芥菜。
4 展望
土壤重金属来源复杂，土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其他污染物的相互作用产生各种复合污染的复杂性增加了对重金属研究的难度，且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性。解决土壤重金属的污染无论在深度还是广度上都尚欠缺，许多问题尚有待进一步的研究，例如重金属的土壤生态化学行为、修复技术的研究，包括动物、植物和微生物修复技术，如何综合运用多种治理和修复技术，如何通过政策与科学技术的协调控制和治理土壤重金属污染。因此，解决土壤重金属的污染，还需要科研工作者不懈的努力。
参考文献
[1] 马耀华, 刘树应.环境土壤学[M].西安：陕西科学技术出版社，1998：198-201.
[2] 陈怀满, 郑春荣.中国土壤重金属污染现状与防治对策[J].AMBIO：人类环境杂志，1999，28(2)：130-134.
[3] GB 15618－1995，土壤环境质量标准[S].
[4] DEACON J R.Distribution of trace elements in streambed sediment associated with mining activities in the upper Colorado river basin, Colorado, USA, 1995-1996[J].Arch. Environ. Contam. Toxicol.，1999，37(1)：7-18.
[5] 韦朝阳，陈同斌．重金属超富集植物及植物修复技术研究进展[J]．生态学报，2001，7：1 196－1203.
[6] 刘小梅，吴启堂，李秉滔．超富集植物治理重金属污染土壤研究进展．农业环境科学学报，2003，22(5)：636－640.
[7] 苏德纯，黄焕忠．油菜作为超累积植物修复Cd 镉污染土壤的潜力[J]．中国环境科学，2002，22（1）：48－51.
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