沈陽市張士地區(qū)植物中重金屬污染現(xiàn)狀研究

辛宏斌

(錦州市環(huán)境監(jiān)測中心站，錦州 121001)

1 前 言

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，重金屬污染問題日趨嚴(yán)重。重金屬污染，不同于其它類型污染，具有隱蔽性、長期性和不可逆轉(zhuǎn)性等特點。重金屬可直接對環(huán)境中植物和蔬菜造成污染，致使作物產(chǎn)量品質(zhì)降低，并且在土壤中不易被淋濾，不能被微生物分解，有些重金屬元素還可以在土壤中轉(zhuǎn)化為毒性更大的有機金屬化合物。在遭受污染的土壤中種植農(nóng)產(chǎn)品或是用遭受污染的地表水灌溉農(nóng)產(chǎn)品，能使農(nóng)產(chǎn)品吸收大量有毒、有害物質(zhì)，由此形成土壤—植物—動物—人體之間的食物鏈，嚴(yán)重?fù)p害了人們的身體健康。

沈陽市是我國的重要工業(yè)城市，重金屬污染問題較為突出。特別是張士曾經(jīng)是鎘污染嚴(yán)重地區(qū)，經(jīng)過多年之后，查明該地區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀，對于防治重金屬污染具有重要的現(xiàn)實意義。本文主要通過對沈陽市張士地區(qū)植物和蔬菜樣品中重金屬元素污染現(xiàn)狀進(jìn)行研究，來分析該地區(qū)典型重金屬元素的污染程度，為環(huán)境預(yù)防做出積極的貢獻(xiàn)，為環(huán)境治理提供參考數(shù)據(jù)。

2 實驗部分

2.1 試驗材料

樣品是從該地區(qū)的農(nóng)作物、未開發(fā)的草地和植物上進(jìn)行采集的。如槐樹花、律草、禾本科、蓼科和錦葵科等。將采集來的新鮮植物樣品洗凈，涼干，用去離子水反復(fù)沖洗，在105℃烘干，以備用。

2.2 儀器與試劑

AAnalystAA400 型原子吸收分光光度計(美國PE 公司)。

硝酸、高氯酸均為優(yōu)級純，購自國藥集團化學(xué)試劑有限公司。所有用水均為二次去離子水。

2.3 樣品預(yù)處理

將準(zhǔn)備好的各種植物樣品，分別稱取5 克(準(zhǔn)確到0.1mg)置于坩堝內(nèi)，用1mol/L 硝酸潤濕，放入馬福爐，先在200℃炭化1 小時，隨后逐步升溫，(以50～80℃/小時速度升溫)控制在600℃繼續(xù)灰化，總灰化時間8～10h，待樣品灰化完全，取出放冷，加5mL 硝酸、2mL高氯酸，在電熱板上消化灰粉，蒸干，用1mol/L 硝酸溶解殘渣，轉(zhuǎn)入25mL 容量瓶，稀釋至刻度，以備測定銅、鉛、鎘含量。

2.4 儀器分析條件

用火焰原子吸收分光光度法直接測定植物和蔬菜樣品中的銅、鉛、鎘。AAS 測重金屬元素的分析條件詳見(表1)

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定

分別將配制好的鎘、銅、鉛標(biāo)準(zhǔn)樣品，放入六個100mL 容量瓶中。按其標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，用0.2%HNO3稀釋定容。

參數(shù)選擇分析線和調(diào)節(jié)火焰，儀器用0.2%HNO3調(diào)零，用空白樣校正后，測各組標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，按標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度所對應(yīng)的濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

表1 火焰原子吸收分光光度法測重金屬元素的分析條件

表2 鎘、銅、鉛的線性范圍

2.6 精密度的測定

以0.50mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測量7 次，鎘的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0133，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.6%;銅的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0066，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3%;鉛的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.0091，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%，詳見表3。

表3 鎘、銅、鉛的精密度

3 植物上重金屬元素的污染現(xiàn)狀

3.1 植物中重金屬元素含量

對張士未開發(fā)地區(qū)的植物進(jìn)行采集，得出植物樣品中重金屬元素含量，見表4。

表4 植物樣品中重金屬元素含量

3.2 銅在不同植物上的富集

銅為常見元素，且是植物生理的必需元素。銅是植物體內(nèi)許多輔酶的組成成分。所以植物體內(nèi)銅的含量皆大大高于鉛和鎘的含量。分析不同植物中銅的含量，發(fā)現(xiàn)菊科中銅的含量最高。

3.3 鉛在不同植物上的富集

市區(qū)大氣中鉛的最大污染源是機動車的尾氣排放，占城市大氣污染總排放量的88%，其次為含鉛固體廢棄物的焚燒和工業(yè)生產(chǎn)。市區(qū)植物上鉛富積量的高低與大氣中鉛含量密切相關(guān)，并受土壤中鉛濃度的制約。

對沈陽市張士地區(qū)植物(經(jīng)清洗處理)中鉛的含量分析發(fā)現(xiàn)，不同植物對鉛的富集能力存在顯著差異。在所調(diào)查的槐樹植物中，樹葉中鉛的含量明顯高于花中的鉛含量。樹葉之所以鉛的富積量明顯高于其它植物，其原因可能是:

(1)葉片為細(xì)小橢圓狀，表面粘稠，對大氣中含鉛的飄塵和粉塵具有很強的吸附能力。

(2)葉片的齡級大于其它植物。

(3)基因和生理水平的差異。

3.4 鎘在不同植物上的富集

鎘主要來源于鎘生產(chǎn)有關(guān)的礦業(yè)和冶金業(yè)，由于沈陽市張士地區(qū)排放鎘的污染源較少，所以環(huán)境中鎘的相對含量很低。植物內(nèi)鎘的富積量同樣受大氣和土壤中鎘含量水平的制約，在所調(diào)查的8 種植物中，以菊科鎘含量最高。禾本科植物對鎘的富集能力明顯高于藜科植物。

4 蔬菜中重金屬污染狀況

4.1 蔬菜樣品重金屬含量

蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚母笔称罚滟|(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的身體健康，人們對無污染蔬菜的要求越來越強烈。為了了解沈陽市張士地區(qū)蔬菜污染狀況，為生產(chǎn)無害蔬菜提供技術(shù)依據(jù)，現(xiàn)對幾種新鮮蔬菜進(jìn)行環(huán)境污染調(diào)查，結(jié)果見(表5)。

表5 蔬菜樣品中重金屬元素含量

表6 蔬菜中銅、鉛、鎘的限量指標(biāo)(mg/kg)

4.2 蔬菜污染程度

與沈陽郊區(qū)蔬菜中銅、鉛、鎘的背景值相比，本次調(diào)查的各種蔬菜均已受重金屬不同程度的污染。蔬菜中超標(biāo)較大的元素是鉛，其次是鎘，銅無污染。

(1)五種蔬菜鉛的平均值為1.419mg/kg，為標(biāo)準(zhǔn)的4.73 倍。在隨機抽取的蔬菜中，鉛含量均有不同程度的超標(biāo)，污染占所測定重金屬元素的首位。

(2)五種蔬菜中鎘的平均含量為0.137mg/kg，為標(biāo)準(zhǔn)的0.69 倍。

(3)五種蔬菜中銅的平均含量為6.197mg/kg，銅在隨機抽取的蔬菜中，其含量均在限量指標(biāo)以下，未受到污染。

4.3 污染主要原因分析

造成沈陽市張士地區(qū)蔬菜中鉛超標(biāo)的主要原因很可能是大氣污染。由于近年來交通運輸業(yè)快速發(fā)展，汽車尾氣排放相當(dāng)嚴(yán)重，沈陽又是重工業(yè)城市，大氣中重金屬含量較高。

張士地區(qū)多年來絕大多數(shù)用渾河水灌溉，而渾河在張士地區(qū)兩段城市及工業(yè)廢水的大量排放使水受到污染，雖然，近幾年對這兩段的污水進(jìn)行了處理，但并沒有徹底改善，有些蔬菜仍然使用未經(jīng)處理的水進(jìn)行灌溉。

4.4 防治污染措施

根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，合理布局蔬菜基地，蔬菜基地盡量選擇遠(yuǎn)離公路兩側(cè)的環(huán)境優(yōu)良的區(qū)域。重金屬污染防治的重點是控制鉛和鎘的污染，蔬菜中重金屬污染以輕污染為主，但個別污染物鉛等重金屬亦具有潛在的威脅，尤其是重金屬污染隨著工業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展而增加，應(yīng)引起重視。

5 結(jié) 論

通過對植物中重金屬元素的富集研究，在所調(diào)查的槐樹植物中，樹葉中鉛的含量明顯高于花中的鉛含量，菊科銅和鎘含量最高。通過對蔬菜樣品中重金屬元素的分析，得出蔬菜中各元素平均含量順序為Pb ＞Cu ＞Cd。