库区污染（精选6篇）
库区污染 篇1
0 引言
作为举世闻名的特大型水利工程,三峡工程的生态环境效应成为国内外关注的重大问题,尤以库区水质为焦点所在,而面源污染则是受纳水体水质恶化的重要原因之一[1,2]。随着三峡工程的竣工与运营,其生态环境效应亦随之逐步突现,部分支流出现“水华”现象,库区农业面源污染问题日益突出[1,2,3,4]。因此,根据库区生态环境特点和农业面源污染发生特征,结合库区农户生活生产方式以及地形地貌、土地利用、种植作物等条件,提出了既能有效控制污染发生,又能使经济投入最小化,也适宜库区的控制技术体系,具有十分重要的现实意义。因此,本文针对三峡库区生态环境特点和农业面源污染发生特征,紧扣农业面源污染发生来源,采取源头控制、过程阻断和末端调控相结合的综合防控思路,以“水、土、热、气、肥”5要素的综合控制为主线,根据农村生活区—农业生产区—消落带生态屏障区3个空间层次,提出了农村居民点—旱坡地—水田—消落带多重拦截与消纳农业面源污染技术体系,以期对三峡库区农业面源污染控制战略决策提供科学依据,从而有力地促进库区生态与经济的同步建设和协调发展,形成经济发展与环境保护的良性循环。
1 国内外农业面源污染控制已有研究成果
随着水环境污染问题的日趋严重、农业面源污染形成机理及其危害研究的逐步深入,农业面源污染问题研究成为环境科学、水文学、生态学、土壤学以及土地科学等学科的研究热点[5]。目前,国内外一些国家和地区已把农业面源污染防控作为水质管理的必要组成部分,并提出了各种行之有效的控制措施。综观已有研究成果,当前国内外面源污染控制总体思路比较一致,即通过利益相关者等控制主体,采用工程措施、技术措施、科学规划、政策法规、管理和监测等多种控制手段,从源头、过程和终端等不同环节来控制不同类型的农业面源污染。
随着对农业面源污染研究的深入,可以发现,仅靠单一的控制措施无法彻底防控农业面源污染,因而对农业面源污染防控措施的研究开始从单一措施演变到多方法、多角度、多层次的综合措施,即通过建立污染控制措施体系进行控制。在这方面,美国最具代表性,其在20世纪70年代提出的“最佳管理措施”(Best Management practices, BMPs)是典型代表。BMPs使得农业面源污染控制摆脱了单一手段难以应对的困境,它已由一种确定的手段、方法演化成一种思想、理念。目前,BMPs是一个日趋完善的关于预防、应对、控制农业面源污染的措施集对于具体区域和问题的响应[6]。
相比之下,我国农业面源污染及其防控研究较晚、认识较少,但也发展了一些具有区域特色的控制措施[5]。更为重要的是,一些综合化的控制理念或模式相继涌现,如农业面源污染立体化削减体系[7]、生态拦截型沟渠系统[8]、农业立体污染的防治技术体系[9]和农田生态系统管理措施[10]等。
2 三峡库区农业面源污染发生特征
结合当前已有研究成果和笔者实地调查,三峡库区农业面源污染主要来源自农业生产和农村生活,主要包括农田种植、畜牧养殖和居民点生活污染,具体有化肥、农药等农用化学品的使用,农田地表径流,农作物秸秆和旱坡地水土流失,畜禽养殖废物、农村生活污水以及农村生活垃圾等固体废物污染,具体发生过程如图1所示。
3 农业面源污染控制技术体系构建
3.1 构建原则和目标
农业面源污染控制技术体系构建是一项复杂的系统工程,需要充分考虑库区自然生态和社会经济差异、农户生活生产方式和环境意识差异和对生活质量要求等因素;要遵循因地制宜的原则,结合库区生态环境特点和农业面源污染发生特征,以“水、土、热、气、肥”5要素的综合控制为主线,来构建农业面源污染控制技术体系。
3.2 构建思路
众所周知,三峡库区地形地貌是以山地、丘陵夹沟谷为主,旱坡地分布在山地、丘陵的中上部,水田分布在丘陵的下部与沟谷,由于“蓄清排浊”的运行方案,将在库区145~175m水位之间形成一个水位落差达30m的消落带,加之库区农户居住分散,生活污染日益严重,分散型畜禽、种植业废弃物污染大量存在,则可以根据这一特征:一方面在居民点和农田等源头减少面源污染物输出;另一方面构建旱坡地和水田生态系统的生态工程拦截与消纳面源污染物,最后利用消落带多功能复合系统重建和植被恢复削减氮磷库存,使进入库区水体的面源污染物降低至最低水平。基于此,针对库区农户生活生产方式和地形地貌、土地利用空间分布、种植作物等情况,采取源头控制、过程阻断和终端调控相结合的综合防控思路,在农村生活区—农业生产区—消落带生态屏障区三个空间层次,构建了农村居民点—旱坡地—水田—消落带多重拦截与消纳农业面源污染技术体系,如图2所示。
3.3 构建内容
1)旱坡地面源污染物生态工程拦截技术研究。众所周知,三峡库区旱坡地较多,由于垦殖过度、复种指数高与耕作管理粗放,使其成为该区养分流失和水土流失的主要发生地以及江河泥沙的主要来源[5]。因此,从旱坡地降水的就地拦蓄,实现降水资源化的生态工程研究着手,并以建设3大水库(土壤水库、生物水库和工程水库)为基础,利用条带植物篱、保护性耕作、高分子调控剂等构建旱坡地生态工程拦截体系,同时采用旱地作物专用缓/控释复合肥料产品、清洁生产施肥技术体系,进行旱坡地水肥耦合高效利用技术研究。
2)水田生态系统农业面源污染物拦截和消纳关键技术研究。水田生态系统是具有较高生产力和养分吸纳能力的人工湿地生态系统,其独特的结构体系使其具有拦截流域水、土、养分流失之功能[11]。只要配置科学,加之水肥管理措施得当,该生态系统可有效减少拦截和消纳农业面源污染物。鉴于此,则采用水田免耕技术,并结合水稻清洁生产施肥技术体系,进行提高水田生态系统拦截和消纳农业面源污染物能力的关键技术和水田生态系统消纳农村生活污水与农业废弃物的关键技术的研究并进行集成。
3)消落带氮磷生物消纳技术研究。消落带既是三峡库区水体氮磷的“源”,又是库区径流氮磷的“汇”,是面源污染物进入库区水体的最后一道生态屏障防线[12]。因此,要对消落带进行科学管理、规划并合理利用,并通过植被恢复等途径削减控制面源污染物,从而实现治理库区水体污染的目的。考虑到库区实际情况,选择适宜物种,恢复或重建消落带植被,是该区植被恢复重建和生态环境保护的关键环节。众所周知,根据“蓄清排浑”的运行方案,消落带落干期为每年的5-10月,此时正是本地光、热丰裕之时,利用该有利条件,筛选奢侈吸收氮磷生物,并研究配套管理技术,以消纳最后汇入消落带中的氮磷;并据此构建库岸生物拦截带,结合消落带利用和管理,建立消落带氮磷生物消纳技术体系。
4)农村生活、分散型畜禽、种植业废弃物污染负荷削减与资源化利用技术体系研究。三峡库区农户生活、分散型畜禽、种植业废弃物等污染严重,可针对此情况进行农村生活垃圾分类收集、集中储存、定期清运;分散型畜禽粪便的资源化利用技术及模式,如沼气农业生态循环利用技术、生物废水生物挂膜处理技术、高效安全土地处理技术、堆肥处理技术;秸秆资源综合利用的关键技术及循环利用模式,如秸秆生物质气化利用技术、秸秆碳化、膨化以及表面改性利用技术研究。
4 应用与示范
本研究选择在涪陵区珍溪镇王家沟小流域,其为长江的一级支流,包含珍溪镇渠溪村2社和3社两个村民小组,幅员面积1.52km2,旱坡地、水田、桑园、柑橘园、蔬菜地等各种土地利用类型完备,出口处是大面积的消落带。小流域内居民居住分散,农业面源污染问题突出,为三峡库区农村居民点—旱坡地—水田—消落带多重拦截与消纳农业面源污染技术体系集成与示范提供较好的支撑。
通过研究与示范,核心试验区内氮磷肥投入量降低20%,化肥利用率提高5个百分点;畜禽粪便减少排放60%以上。技术示范区内氮磷肥投入量降低10%,化肥利用率提高3个百分点,农业面源径流氮磷损失量减少30%。泥沙流失降低80%,径流损失降低40%,富营养化物质的流失量控制在临界值内;面源污染物截纳率,总氮为60%、总磷为70%。农业废弃物资源化回收率达到60%以上。
同时,示范区土壤保蓄水分能力提高20%,水分利用效率提高5%以上,肥料利用效率提高3%~5%;化学肥料使用量降低20%;土地生产率提高10%~20%,农民人均可支配收入增长8%以上,每公顷直接生产成本降低10%以上,农业废弃物利用率提高60%以上,直接经济效益提高20%以上,间接经济效益提高30%以上。
5 结论
三峡库区农业面源污染问题日益突出,根据该区生态环境特点和农业面源污染发生特征,提出了适宜的控制技术体系,意义重大。本文结合国内外农业面源污染研究的已有成果,结合库区农户生活生产方式以及地形地貌、土地利用、作物种植等条件,以“水、土、热、气、肥”5要素的综合控制为主线,提出了三峡库区农村居民点—旱坡地—水田—消落带多重拦截与消纳农业面源污染技术体系。同时,以王家沟小流域为例,进行实证研究和集成示范。结果表明,该技术体系环境、经济和社会效益很好。但也应看到,鉴于资料收集和时间有限等原因,该研究工作仍处于“点”上的研究,整体性和系统性较差,多数研究尚停留在试验使用阶段,规模应用较少。因此,该技术体系整体控制效果还有待于进一步评价分析,示范推广应用还需要进一步加强,这些工作都是下一步需要继续加强之处。
摘要：三峡库区生态环境敏感且脆弱,是我国长江流域和西部地区生态环境建设的重点地区。近年来该区面源污染尤其是农业面源污染问题日益突出,并引起人们的高度重视。如何根据库区生态环境特点和农业面源污染发生特征,提出既能有效控制污染发生,又能使经济投入最小化的控制技术体系,具有十分重要的现实意义。为此,结合国内外农业面源污染控制的已有研究成果,根据库区农户生活生产方式以及地形地貌、土地利用、种植作物等条件,以“水、土、热、气、肥”5要素的综合控制为主线,在农村生活区—农业生产区—消落带生态屏障区3个空间层次构建了库区农业面源污染控制系统,并提出了三峡库区农村居民点—旱坡地—水田—消落带多重拦截与消纳农业面源污染技术体系。该体系已在三峡库区典型区域农业面源污染控制的实践案例中进行了验证,实践证明,其所涉及的诸多关于农业面源污染控制思想和技术体系对其它类似流域的农业面源污染控制具有积极的借鉴意义。
关键词：农业面源污染,农村居民点—旱坡地—水田,消落带多重拦截与消纳,三峡库区
参考文献
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库区污染 篇2
三峡库区重庆段汞污染现状分析
摘要：通过分析三峡库区上游重庆段的汞污染现状及特点,表明三峡库区水域特别是重庆主城区水域中汞的污染已经较为严重,三峡水域水质基本为Ⅲ类水状态,部分江段处于Ⅳ类水,个别断面的超标因子就是汞含量.探讨了造成库区重庆段汞污染的主要原因,其污染主要来源有面源、城区点源、汞矿开采和固体废物等.面源主要是水土流失、库区燃煤;点源主要是主城区、长寿以及涪陵等沿江两岸工业、生活废水排污口;汞矿主要是乌江以及武陵地区,固体废弃物主要是沿江堆积的工业废物和生活垃圾.提出了防治汞污染的.一系列技术、法规、政策措施,从源头控制汞污染,采取有效的汞污染治理方法,建立水库水质监管体系,健全机制及制定相关法规,为三峡水库的水质安全与保护提供参考.作 者：杨振宁 YANG Zhen-ning 作者单位：重庆蓬威石化有限责任公司,重庆,408121 期 刊：重庆师范大学学报（自然科学版） ISTIC Journal：JOURNAL OF CHONGQING NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)：2008, 25(3) 分类号：X502 X522 关键词：汞 水污染 三峡库区 重庆库区污染 篇3
1 污染现状
1.1 工业污染
三峡库区消落带最重要的污染是铅、镉污染[2], 其主要来自工业废水、废渣。铅能使土壤肥效退化、土质降低, 从而让农作物不能有效顺利地生长。此外, 被农作物吸收后, 这些有害元素将会通过生态平衡中的食物链传送到人体内。镉在环境中具有稳定、积累和不易消除的特点, 通过食物链富集使人体产生慢性中毒。镉污染可能最终引发“痛痛病”。
有研究报道, 通过多种方法评价三峡库区消落带的沉积物重金属污染状况, 结果表明主要污染因子为镉, 生态风险影响因子的顺序为镉>锌>铅>铜>铬, 潜在生态风险因子的顺序为镉>铅>铜>锌>铬, 消落带地段大部分断面存在中等潜在生态风险[3,4]。
1.2 生活污水污染
由于三峡库区消落带附近地区居民的生活水平提高, 生活中洗菜、洗衣服、冲洗厕所等产生的污水排放量逐渐加大, 造成生活用水对消落带水环境的污染逐渐加大。为了库区消落带区域的经济快速发展, 必须加快库区消落带地区生活污水处理的基础设施建设, 减少污染物的排放量[5]。
1.3 库水的影响
消落带的形成是由于库水的季节性水位涨落, 这样就会使消落带地区的土壤受到很多负面的影响, 主要是库水的污染物通过一系列的物理变化与化学变化不断地在土壤中富集, 进而对土壤的生理性能产生影响。土壤被淹没时, 土壤中的养分、污染物就会被溶解和吸附在水体中, 它是一个复杂的过程。被淹没的土壤中的污染物的释放量在第1天达到最大值, 大约占10d内释放总量的80%~90%, 随着时间的增长, 释放量就越来越少。水中的有机物质及部分固体颗粒经过物理或化学变化之后到土壤中, 在一定的条件下可以补充土壤的有机物质, 进而改良土性。污水中也有氮、磷等有机元素, 在一定的程度上也可以增加土壤中养分的含量, 保持肥力。但这种情况下也有不利的一面, 就是当污染物在土壤中积累达到一定的程度后, 就会引起土壤的成分、结构、性质和功能的变化, 造成土壤污染[6]。在被浸泡过的土壤上栽种的农作物的产量也明显低于正常水平[7]。水对于岩石中矿物质及营养元素的释放、运动、扩散起着至关重要的作用。而在不同的水分条件下, 母岩养分的运输存在差异。根据试验研究表明, 8%和12%的水分处理与自然状态下氮、磷、钾释放比较, 其增幅均达显著水平[8]。因此, 库水会加快库区消落带紫色母岩养分的释放, 使大量的营养物质转移到水体中, 从而造成水体的富营养化。库区消落带主要土壤类型中, 紫色土壤占有相当大的比例, 而紫色土壤保肥能力差也是消落带农作物产量低的一个原因。季节性的水位涨落会加剧水土流失的趋势, 使土壤中的养分向水体转移[9]。
2 潜在问题
2.1 生态环境问题
一是易引发地质灾害。整个三峡水库大部分区域地形陡峻, 河岸地层稳定性差, 加上库区沿岸人多地少、人类活动频繁, 是我国环境地质灾害的多发区[10]。三峡大坝的建成后, 水库的蓄水量增多, 库岸两侧岩石周期性地浸泡在水中, 使库岸山体吃水比重加大, 造成两岸坡地稳定性减弱, 从而诱发滑坡、崩塌和泥石流[11], 严重威胁库岸人民的生命财产和库区安全。例如1998年的长江流域发生特大洪水时, 就在库区云阳县形成了近10处崩塌和滑坡。三峡水库恢复正常蓄水后, 每年11月至翌年3月有5个月的高水位, 长时间江水浸泡, 再加上三峡水库在春、夏两季蓄水位在175、145m近30m的落差, 必然会造成沿库岸大面积坍塌、滑坡, 引发地形变异[12]。二是易暴发流行性病疫。消落带是水位的涨落地带, 会受到水陆的交替性污染。低水位时, 垃圾、杂草等污染物直接滞留在消落带上;高水位时, 水流速度慢, 污染物不易扩散[13]。这2种环境都易引起各种相关的病原体、致病菌滋生, 特别是在夏季高温高湿的环境条件下, 污染严重的消落带将成为各种相关病菌、寄生虫的滋生源及异味和恶臭的散发地, 并很可能导致大规模疫情的发生和流行[14]。
2.2 植被问题
植物是生态系统的生产者, 为整个系统提供物质能量来源, 是系统稳定的基础。科学植树种草是优化消落带生态环境的一种方式, 是减轻地质灾害的有效措施, 可以更好地发挥消落带植被的社会经济和生态效益。消落带植被的功能很多, 具体的可以分为4个功能:一是减灾功能。三峡水库蓄水后, 垂直距离几十米的陆地被水淹没, 而库岸多是残坡积物, 含水量的增加就会减少其稳定性, 导致崩塌、滑坡等地质灾害的发生;水位的升降导致干湿变化从而引起岩土体的膨胀, 导致库岸失稳。二是经济功能。消落带的植树种草及后期的维护都需要大量的劳动力, 提供了很多就业岗位。此外, 果树、蔬菜的种植可为农民创收。三是净化环境。三峡水库蓄水后, 流速减缓, 扩散能力减弱, 水流自净能力降低, 环境污染加剧。某些草本植物可以吸收水体中的一些有害物质, 待到一定时段将其收割, 就可将污染物带出水库。四是美化功能。草木具有美学价值, 可以给人带来视觉享受[15]。目前, 三峡库区的众多支流及支流入干流的库湾区可以利用的消落带区域较大。因此, 有足够的消落带土地可以用于植被生态保护。
2.3 渔业问题
三峡库区消落带能够有效利用的地段多位支流河口区域淹没后形成的“猪肚”形成湾, 部分水域已受到一定程度的污染, 加之支流河道蜿蜒, 水体交换受“肚头”制约, 在此类水域从事养殖, 若生产方式不当或生产规模失控, 很容易出现局部水质富营养化污染。因此, 在规划、实施消落带渔业开发时, 必须根据有关部门针对各类水域确定的水质标准和区域, 认真评估不同养殖方式和生产规模的影响, 采取一定的技术措施, 以控制污染[16]。
3 建议
库区污染 篇4
情况报告
为扎实推进化州市人民政府2014年《政府工作报告》决定事项责任分工安排工作，切实加强辖区内水库库区水源地的环境保护，确保水库库区饮用水源安全。我镇特制定《新安镇开展辖区内水库库区水源地环境污染整治工作方案》，将水库库区整治作为一项重中之重的工作来抓，采取有效措施，进一步明确部门职责，调动镇、村干部积极性，加大工作力度，落实水库库区集中整治工作。现将工作情况汇报如下：
（一）强化组织领导，明确管理职责。为确保水库库区综合整治工作取得实效，我镇专门成立以王云龙镇长为组长，分管领导为副组长，相关部门负责人以及村委会主任为成员的水库库区水源地环境污染整治工作领导小组。印发了《新安镇开展辖区内水库库区水源地环境污染整治工作方案》，明确了指导思想、任务目标，工作步骤和工作要求，加强了对水库库区污染整治工作的组织领导，确保人员、精力和财力到位。
（二）深入调查摸底，具体制订整治方案。领导小组下设办公室多次组织开展调查摸底，为全面掌握库区环境污染源头情况，农林水利部门组织人员对库区14个村畜禽养殖、在建项目建设、生活垃圾堆放情况进行了逐家逐户的调查摸底。召开了2次由镇村干部、养殖户和有关部门负责人参加的座谈会，突出了生猪、鸡、鸭等养殖等污染整治重点、为有序推进库区畜禽养殖整治打下了基础。
（三）认真研究部署，广泛宣传发动。先后召开各类会议6次，研究部署水库库区环境污染整治工作。在充分调研的基础上，下发了《关于开展水库库区畜禽养殖集中整治的通告》，明确整治范围、整治对象和整治完成期限，并分发张贴到库区14条自然村。通过设立畜禽集中整治公告牌、公布举报电话、召开养殖户座谈会等形式，积极开展库区水资源保护宣传，重点讲解这次集中整治的具体政策，使库区大部分干部群众提高了认识，自觉配合支持整治工作。
（四）加大督查力度，建立长效机制。坚持每月召开一次水库库区整治工作例会，听取责任单位汇报，分析存在的问题，明确下阶段整治工作重点。在集中整治取得阶段性成效的基础上，计划研究制订《新安镇水库库区环境长效管理制度》，决定落实专门人员开展“一日两巡”库区巡查，依法打击畜禽养殖、游泳、垂钓、洗涤等各类有损水 质行为，进一步巩固扩大整治成果，逐步实现常态化、规范化管理。
目前，库区畜禽养殖关停和搬迁工作取得阶段性成效。经调查摸底，此次库区畜禽养殖关停和搬迁涉及养殖户33家。通过有关部门和镇村干部的共同努力以及库区群众的配合支持，已完成关停或迁养21家，自行拆除原栏舍面积3000平方米，污染严重的猪养殖整治取得显著成效，库区原有猪存栏1800多头，此次整治关停和搬迁了1200多头，关停和搬迁率达67%，为整治水库库区环境污染奠定了基础。同时，在摸底调查阶段发现的共25处生活垃圾倾倒点和5处建筑废料遗弃点，经过组织镇村干部共同努力，已全部清理完毕；原有6处村民洗涤衣物等生产生活用品的固定污染点，经劝说、解释和标立警告牌等，未再发现有污染水源的情况发生。
由于水库库区面积大，人员分散，群众环保意识滞后等原因，在相当一部分村庄还存在乱扔乱弃、乱倒乱排生活垃圾和污染物品的情况。同时，家庭式的小养殖间不时地抛弃禽畜尸体也给整治工作带 来相当大的压力。为进一步巩固前阶段的工作成果，根据出现的问题，下一阶段，我镇计划采取以下几方面措施：
（一）库区环卫工作实行经常化管理。库区附近14个村共配备保洁员14名，设置固定垃圾堆放点和投放点，摆放足够的垃圾桶，减少垃圾随处乱扔现象。
（二）加大库区巡查力度。抽调附近村庄干部，联系派出所人员，成立巡查班，开展定期库区巡查工作，加大违法违规行为的打击力度。按照“谁污染、谁治理”原则，发现一起，查处一起，威慑一片。
库区污染 篇5
1 材料
1.1 试剂
浓度为1 000μg/m L Pb、Cd、Cr、As的标准物, 由国家有色金属及电子材料分析测试中心提供;盐酸 (优级纯) 、硝酸 (优级纯) , 东莞市盛能化工有限公司生产;羊肉 (共100个样品) , 由三峡库区10个水产品批发市场提供, 每个市场采集10个;双蒸水, 由重庆三峡学院食品检测与分析实验室自制;纯净水, 杭州娃哈哈集团生产。
1.2 仪器与设备
安东帕微波消解装置 (型号为Multiwave 3000) , 奥地利安东帕有限公司生产;岛津原子吸收分光光度计 (型号为AA-6300) , 日本岛津公司生产;赶酸器 (型号为XJ-2) , 南京瑞尼科科技有限公司;冷冻干燥机 (型号为SL-12N) , 南京顺流仪器有限公司生产;电子分析天平 (型号为BSA224S) , 德国赛多利斯集团生产;空气压缩机 (型号为QSAC-106) , 北京安能天创仪器有限公司生产。
2 方法
2.1 样品消解方法
微波消解常用的消解剂有硝酸、盐酸以及过氧化氢。硝酸不仅具有强氧化性, 而且在微波能量的激发下能使有机质消解更为彻底[3,4], 因此试验选用硝酸与盐酸复配使用, 可以获得透明的消解溶液, 消化效果最佳。
准确称取冷冻干燥后的羊肉样品0.8 g置于聚四氟乙烯消解管内, 按照比例 (6∶1) 添加微波消解剂硝酸和盐酸共计7 m L, 然后将十六联体消解罐放入微波消解仪中, 按照预先设定好的微波消解程序 (见表1) 进行消解, 同时进行空白对照试验。消解结束后, 待样品冷却至室温后将消解液转移至100 m L容量瓶中, 并用1%硝酸溶液定容。
2.2 样品检测方法
2.2.1 标准曲线
取Pb、Cd、Cr、As的标准物经稀释后按照表2配制各元素的系列标准溶液, 然后利用原子吸收分光光度计 (型号为AA-6300) 测定后得到各元素相关工作方程及相关系数, 见表2。
2.2.2 样品检测
用原子吸收分光光度计 (型号为AA-6300) 测量消解液中重金属元素含量[5,6], 仪器工作条件, 见表3。
2.3 评价标准
依据国家和农业部关于羊肉或畜产品重金属元素的限量标准[7,8]对检测结果进行评价, 见表4。
mg·kg-1
2.4 评价方法
采用单向污染指数和综合污染指数相结合的方法[9,10]评估羊肉重金属元素的污染水平。
2.4.1 单项污染指数法
采用单项污染指数对羊肉中重金属元素污染程度进行评价, 单项污染指数计算方法如下:Pi=Ci/Si。式中:Pi为污染物i的污染指数;Ci为污染物i的实测值;Si为污染物i的评价标准 (见表4) 。
2.4.2 综合污染指数法
因为单因子指数只反映单个污染物的污染水平, 不能全面、综合地反映羊肉的污染程度, 而综合污染指数兼顾了单因子污染指数平均值和最高值, 可以突出污染较重的污染物的作用。综合污染指数计算方法如下:P=[ (P2imax+P2iave) /2]1/2。式中:P为质量综合指数;Pimax为污染物i所有单项污染指数中的最大值;Piave为污染物i所有单项污染指数的平均值。
2.4.3 畜禽肉质量分级标准
按照畜禽肉质量分级标准, 结合由检测结果计算得出单项污染指数和综合污染指数, 对三峡库区市售羊肉污染程度进行分级与评价, 见表5。
3 结果与分析
3.1 羊肉重金属元素富集特征
三峡库区市售羊肉中的重金属元素含量差异较大, 检测结果表明, Pb元素的含量范围为0.123~0.345 mg/kg, 平均值为0.145 mg/kg;Cd元素的含量范围为0~0.283 mg/kg, 平均值为0.039 mg/kg;Cr元素的含量范围为0.286~0.983 mg/kg, 平均值为0.454 mg/kg;As元素的含量范围为0~0.650 mg/kg, 平均值为0.386 mg/kg。由超标率可知, 三峡库区羊肉中存在Pb、Cd和As元素的污染。其中Pb元素的超标率为20%, 最大超标倍数1.73;Cd元素的超标率为13%, 最大超标倍数2.83;As元素的超标率为10%, 最大超标倍数1.30, 见表6。
3.2 羊肉重金属元素污染程度评价
依据实测值的平均值计算单项污染指数和综合污染指数, 然后按照畜禽肉质量分级标准进行污染程度评价, 结果见表7。Pb、As元素单项污染指数大于0.7且小于1, 说明其污染程度处于警戒级;Cd、Cr重金属元素单项污染指数均小于0.7, 说明其污染程度是安全的。羊肉重金属综合污染指数为0.68, 小于0.7, 说明其综合污染程度是安全的, 羊肉属于清洁等级。
4 结论
三峡库区市售羊肉重金属元素含量差异显著, 其中部分畜产品批发市场羊肉存在重金属元素含量Pb、Cd和As超标现象, 其超标率分别为20%、13%、10%;单项污染指数表明, 羊肉中Pb、As重金属元素污染程度处于警戒线, 尚在可控范围之内, Cd、Cr元素处于安全级别;综合污染指数表明, 羊肉属于安全级别, 消费者可以放心食用。
参考文献
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库区污染 篇6
三峡库区自建坝以来其水质便引起了广泛的关注,建坝后水动力条件改变,水库上游沉积作用增强,水循环动力减弱,大面积土壤被淹没,以及后靠移民所引起的生态负担增加都加剧了水质的恶化。重金属污染、水体富营养化等对库区生态系统的稳定和库区居民的健康造成了严重威胁。水质恶化所带来的恶果往往是不可修复的[1],因此,做好水污染的防治将关系到整个三峡工程的成败。
近年来,对三峡库区水质监测的研究很多,但多限于干流的水质监测。库区的补给来源于数条支流,其中大部分污染物质都来源于支流。因此,做好支流的防治才能从根本上解决库区水污染问题[2]。因此,开展库区小流域河水地球化学组成特征研究以及水质演化过程分析就显得尤为重要。
茅坪河位于秭归县东南,属长江的一条支流。发源于磨力山,流经新屋场、泗溪风景区、日月坪、建东村、向王洞大桥、张家冲、过河口、赵家坝、杨贵店,于三峡工程附坝附近与陈家冲水交汇后汇入长江。研究区河段长约14km。河流补给来源主要为大气降水,在泗溪风景区附近有岩溶地下水补给,径流量随季节变化较大。沿河流域分布有养鱼场、养猪场、养兔场和大片工业区,主要工厂类型有造纸厂、玻璃厂、纺织厂、服装厂、电子厂、建材厂、水泥厂和砖瓦厂等,工业的发展给水环境带来了不良影响。
本文旨在通过对茅坪河流域水文地球化学研究,达到以下几个目的:(1)对茅坪河的水文地球化学特征进行研究,从而为分析整个库区的水质演化机理提供参考;(2)调查微量元素锶的含量变化,分析锶的来源及影响因素;(3)通过分析重金属元素污染,为库区工业化发展过程中遇到的生态环境保护提供参考。
1 材料与方法
1.1 水文地质条件
茅坪河在进入泗溪风景区之前主要流经寒武系地层,包括覃家庙组、石龙洞组、天河版组、石牌组和水井沱组。其中流经覃家庙组结晶白云岩、硅质白云岩和角砾状白云岩段为大溪,流经途径最长,对水质影响很大,然后依次流经石龙洞组微晶白云岩、天河板组灰泥岩、石牌组粉砂岩和灰泥岩、水晶沱组灰岩。进入泗溪风景区,主要流经地层包括震旦系的灯影组、陡山沱组、南沱组。灯影组以白云岩为主,富含微古植物、藻类、黄铁矿及炭质,属台地相沉积,流经长度为500m左右;陡山沱组岩性为灰黑色灰质页岩、硅质页岩与深灰色中厚层白云质灰岩、白云岩、泥质灰岩、灰岩互层,属开阔海台地相沉积,流经长度为600m左右;南沱组岩性为灰绿色中厚层冰碛泥岩、冰碛砾岩,为陆地冰川堆积,流经长度150m左右。
本次取样段流经岩层为莲沱组、黄陵岩体及第四系沉积层,莲沱组岩性为灰红色中厚层石英砂岩,长石石英砂岩夹细砂岩、砂质页岩,底部为砂砾岩或砾岩,砾石成分为石英岩,含微古植物,为滨岸陆屑滩相,取样点1、2位于该地层;取样点3、4号位于黄陵岩体,端仿溪序列,寨包单元,岩性以细中粒英云闪长岩为主,流经长度500m左右。河流穿过第四系堆积物汇入长江,在第四系流经长度最长,从第5~14号取样点皆位于该层。茅坪河河谷为宽谷,发育I~Ⅶ级阶地,其中I级阶地为基座阶地,具二元结构,下部为砾石层,上部为粘质砂土层;Ⅱ~Ⅶ级阶地为侵蚀阶地,堆积物很少。
1.2 样品采集和实验分析
水样采于2011年7月,采样区域从泗溪风景区到入江口,共采集水样14个,其中1~12,14号水样属于茅坪河干流,13号水样取于陈家冲沟与茅坪河交汇处。采样期间处于丰水季节,河流以大气降雨补给为主。采样过程中,用Millipore公司生产的Swinnex可换膜针头过滤器进行过滤,滤膜为0.45μm混合纤维滤膜。过滤后的水样分装入2个用去离子水和过滤后水样润洗过的PET瓶,其中1个加入浓硝酸,将pH调至小于2,密封后用于阳离子监测。水体的温度、电导率、TDS、盐度、pH、溶解氧、浊度等参数采用雷磁DZB-718便携式多参数分析仪现场测定。离子测定工作在中国地质大学(武汉)环境学院实验中心完成,阳离子测试采用ICAP6000电感耦合等离子体光谱仪测试,K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Sr2+的测定精度分别为0.43%、1.28%、0.52%、3.48%和0.062%,其他微量元素的测定精度都在2%以内,阴离子采用ICS-1100离子色谱仪测试,Cl-、NO3-、NO2-、SO42-、F-测定精度分别为5.16%、1.53%、1.86%、4.21%和0.57%。
2 结果与讨论
2.1 河水主要元素组成特征
茅坪河水中的主要阴、阳离子组成见表1。
注:浊度的单位为度;电导率的单位为μS。
水样pH范围7.85~8.43之间,为偏碱性环境,pH在整条河流表现为先增大后减小。浊度在1~7号点较小,满足国家Ⅲ类谁标准,在7号点开始增大,特别是9号点之后急剧增大上百倍,分析原因是:7号点在养兔场下游,养兔场的排出物使水质恶化,浊度增加,而10号点位于造纸厂排污口下游,往下是工业区和生活区,这就不难理解浊度增加的原因。TDS在1~11号点较低,河水中溶解性固体含量较低,而12~14号点较高,超过世界主要河流水体中的TDS平均值283mg/L。12号点TDS增加的原因是附近建材公司生产所带来的污染。9号点开始,溶解氧逐渐降低,12~14号水样为国家IV类水标准,也表明下游污染严重。而对于13号点,通过电导率、浊度等比较可以发现,其水质与水流干流明显不同,水质较差。
为了研究茅坪河水质的演化过程,利用SPSS软件对水样主要离子进行了聚类分析。分析结果(图2)显示,13号水样与其他水样的离子组成有很大的差异,通过图1可以清楚的发现,13号点的水样发源于黄陵岩体,主要补给为云英闪长岩风化裂隙水,又受到污水处理厂的污染,与干流水样差异很大。1、2、3号水样为一类,取样点间距很近,又无支流汇入,水质很接近。4号水样与1、2、3号有差异,主要原因是莲沱组砂岩裂隙水汇入。5、6、7、8号水样为一类,5号水样出现变化的原因有以下几点:(1)4号点以后,河流进入第四系,第四系堆积物中的物质溶入河水;(2)5号点位于建东村中部,居民区的污水直接排入河流,水质受到了污染;(3)4号点与5号点之间有大片农田,农业适用的化肥和农药污染了水体;(4)取样点上游有支流汇入,支流源于寒武系和震旦系地层,矿化度较高。9号点水样与前后水样差别很大,主要原因是有大支流汇入,支流发源于何星水库,主要流经南沱组、莲沱组岩层和黄陵岩体。11号点后,由于工业区大量排污,水质恶化,因此,12、14号点为一类,与上游水质差别很大。
茅坪河水化学组成以Ca2+、Mg2+、Na+、K+和HCO3-、SO42-、Cl-为主。按苏林分类,除13号水样属于Na2SO4型水外,其他水样都属于MgCl2型水。除如图3所示,除13号点外,在阳离子组分中Ca2+>Mg2+>Na+>K+,其中Ca2+是主要的阳离子,占68.6%~77.2%,Mg2+占16%~23.4%,Ca2+和Mg2+的总和占到了86%以上,且表示为逐渐减小的趋势,如图4,主要原因是河水在流动过程中Na+和K+不断增加,Na+和K+含量从1.16mg/L增加到了12.85mg/L,10号点之前,增加幅度比较稳定,应该是流经途中岩石风化所致,从11号点开始明显增加,11号点处于工业聚集区,因此,工业对河水的离子组成影响很大。在阴离子组分里,HCO3->SO42->Cl-,其中HCO3-是主要的阴离子,占71.4%~80.3%,HCO3-和SO42-占到了阴离子总量的92.8%~97.9%。13号点阳离子组成与前者有很大差异,表现为Ca2+>Na+>K+>Mg2+,Na+和K+占到了41%,阴离子组分里,SO42-和Cl-含量也明显偏高,该点位于污水处理厂下游的陈家冲与茅坪河交汇处,水样呈褐色、有异味,其水质明显受到了污水处理厂排水的影响。
研究区河水中Si2+含量较高,为1.4~8.8mg/L,而且沿水流方向不断增大。这是因为Si元素在各种矿物中都广泛存在[3],如石英、正长石、斜长石、云母、角闪石中,在整个风化过程中都有不同程度的析出[4]。故Si2+在河水中含量高。
2.2 河水中Sr浓度变化及岩石风化特征
锶是人体必需微量元素之一,与维持人体正常生理功能有密切关系,在人体内的代谢与钙极为相似,与钙有同样的生理功能,影响神经肌肉的兴奋性和骨骼的发育成长。茅坪河水样具有较高的Sr含量,其含量变化范围在0.272~0.378mg/L之间,达到了我国天然锶矿泉水标准(>0.2mg/L),与世界河流平均值(0.078mg/L)相比,茅坪河的Sr含量高出5倍左右。由于Sr2+在常温下的溶解度可以高达39mg/L,水中Sr2+的浓度远低于含锶盐岩的溶解度界限[5],因此,河水中Si2+浓度主要决定于岩石中锶的含量以及水的循环条件[6]。分析锶与主要离子的相关系数矩阵(表2)可以发现,锶与阴离子中的HCO3-和SO42-的相关系数较高,与Si2+相关性很差,因此,硅酸盐岩风化来源的Sr较少,茅坪河水中Sr2+主要来自于SrCO3和SrSO4风化。由表2可以发现,HCO3-和SO42-是没有相关性的,而由表2和图5、图6都可以发现,Sr2+浓度的变化与HCO3-和SO42-浓度变化大体趋势一致,有很高的相关性,因此,可以推测,SrCO3和SrSO4在流域岩石中的含量是稳定的。
锶与阳离子中的Ca2+、Mg2+具有很高的相关性,其中,Mg2+与锶的相关性最好,达到了0.7233,这说明Sr2+主要来源于白云岩风化,这与研究区的地质条件是符合的。白云岩岩层分布地区,γM g/γCa比例系数[8]决定了锶含量的变化,由γM g/γCa比例系数的变化可以发现,1~4号点,γM g/γCa比例系数较稳定,锶含量波动也很小,第5个点,γM g/γCa比例系数增大,锶含量出现相应的上升。6号点开始,锶浓度又开始下降,主要原因是5~8点有大量的云英闪长岩风化裂隙水汇入,由于在岩层中锶的含量依次为灰岩>白云岩>花岗岩>砂岩,发源于白云岩岩层的水样中锶含量会明显高于云英闪长岩风化裂隙水,由13号点水样中锶含量也印证了这一点,因此,不难理解9号点由于支流的汇入而使锶含量降低。由以上可知,锶含量的变化主要取决于地层岩性。
通过观察表2,也可以发现,Si2+与Na+、K+的相关性很好,达到了0.9左右,因此Si2+与Na+、K+的风化来源相同,而Si2+与Mg2+呈负相关。因此,Mg2+与Si2+、Na+、K+不是同一种矿物风化的产物。可以排除Si2+、Na+、K+是来源于黑云母(KMg3AlSi3O10(OH)2)和角闪石(Ca2Na(Mg,Fe)(Al,Fe3+)[(Si,Al)4O11]2(OH)2)风化[9],而水样中硅酸含量与Na+K离子浓度有较明显的比例,表现为C(H4SiO4):C(Na++K+)=2:1,因此,Si2+与Na+、K+来源于钠长石和钾长石的风化[10]。由Na+与K+的高相关性(0.9636)可以看出,风化岩石中钠长石和钾长石在岩石中的组成比例是稳定的。Cl-与Na+、K+、Si2+含量的相关性很高,分别达到了0.9943、0.9420和0.8821,由此可知,氯元素主要来源于矿物风化,并且可以推知氯元素以Cl-或络合物的形式存在于硅酸盐造岩矿物中。
2.3 重金属污染特征
通过ICAP6000电感耦合等离子体光谱仪对Ag、Cu、Fe等16种重金属元素进行了测试,Al、Be、Cd、Co、Cr、V 6种元素在水样中未被检出,10种被检出的重金属元素如表3所示。由表3可以发现,1~10号点未出现明显的重金属污染,也就是养猪场、养兔场等畜牧业对河水重金属污染不明显,10号点除重金属Pb的含量有所升高,其他元素变化不明显,主要是10号点上游的造纸厂排污所致,但是Pb的含量低于城镇污水处理厂污染物排放标准[11]。10号点以后,由于工业区排污的影响,河水出现不同程度的重金属污染。按照重金属的含量和污染程度的不同,可以将重金属污染物分为两类。第一类是Cu、Fe、Mn、Ni、Ag,这5种重金属元素污染较重;第二类是Mo、Pb、Sn、Zn、Li,这5中元素,在河水中含量较小,污染不明显。
对于第一类重金属污染物,由图7可知,在10号点前,几乎没有变化,在11号点Cu、Ni、Ag陡然增大,其中Cu增大了380倍,超过了I类地表水标准[12](<0.1)46倍,Ni增大了100倍,超过欧盟应用水标准[13](20μg/L)12倍,Ag增大了140倍。分析取样点周围的环境条件发现,取样点附近为工厂聚集区,分布有3个造纸厂、2个玻璃厂、2个电子厂、1个纺织厂和1个鞋厂。工厂的排污导致上述三种重金属污染物增加了百倍以上。在12号点,Fe和Mn分别增大了450倍和65倍,该点位于居民区下游,并且在附近分布有电子厂、砖瓦厂、水泥厂和建材厂等,该点河水呈白色,浊度大于200,溶解氧低,污染严重。通过图7可以发现,在11号点Cu、Ni、Ag急剧增大后在12号点又减小了数百倍,回到了正常值,分析原因有以下两点:(1)由于Cu、Ni、Ag可被铁的水和氧化物和粘土矿物等吸附,而12号点出现的大量的铁和偏碱性的环境适宜Cu、Ni、Ag细粒沉积物多点吸附[14];(2)上游造纸厂等产生了大量的悬浮物,这些有机污染物形成带负电的络合物[15],使Cu、Ni、Ag发生沉淀。而后一种原因也可以解释Fe和Mn在14号点减小的原因。
第二类污染物对河水的污染程度较小,由图8可以知道,Mo、Pb、Li这3种重金属污染物没有明显的变化规律,例如Pb在10号点由于造纸厂排污,有一定增大,但是变化很微弱。Sn和Zn虽然含量很少,但是仍有明显的变化规律,Sn在11号点开始增加,在12号点达到最大,其来源主要为化工工厂排污。Zn的增加主要是电子工厂排污引起。
3 结论