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华南电子垃圾回收区农田土壤重金属污染及其化学形态分布

2013-12-23 20:43 环卫科技网 作者:张朝阳 彭平安等

摘要:广东清远龙塘镇作为电子垃圾回收地区,已从事电子垃圾处置超过30年,可能给当地的农田土壤带来了严重的风险。为评价龙塘农田土壤中重金属污染程度,采集28个农田土壤样品,用于研究As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sn、Zn10种重金属含量及其不同存在形态。结果表明,与中国食用农产品产地环境质量标准比较,大多数当地农田土壤已在不同程度上受到重金属污染,85.7%的土壤样品中有一种或多种重金属的含量超过了相应的评价标准值。化学形态分析结果表明,除Hg外,人为来源的其她重金属更多地进入了可迁移形态部分(弱酸可溶态+可还原态+可氧化态),从而具有更高的毒害性和生物有效性,该电子垃圾处置区农田土壤已基本不适于食用农产品种植。大多数重金属在0.05或0.01水平上具有显著的相关性,这表明龙塘镇土壤重金属污染主要来源于不受控制的电子垃圾回收活动。对中国或其他国家具有类似的粗放式电子垃圾回收处置地区来说,有关龙塘镇农田土壤中重金属污染水平及其潜在的生物毒害性研究具有代表性意义。
关键词:农田土壤;电子垃圾;重金属污染;化学形态;BCR法
中图分类号:X131.3文献标志码:A文章编号:1674-5906(2012)10-1742-07

  电子废物(也称电子垃圾)是指各类报废的电子产品,包括电脑、复印机、电视机、移动电话、玩具等,是由塑料、金属和其他材料制成的复杂混合体[1]。由于中国、印度、越南、菲律宾等发展中国家劳动力低廉和对环境保护限制较宽松,发达国家50%~80%的电子垃圾被运往这些地区进行回收[2]。在过去30年中,中国工业取得了快速发展,不仅自身是个电子垃圾制造大国,同时也是发达国家电子垃圾的主要接收地。如具有代表性的美国回收工业数据表明,80%的电子垃圾被出口到亚洲,而其中的90%被运到中国进行回收和处置[3]。

  电子垃圾回收程序包括熔融电路板上的焊料,以及简单原始的回收方法,如火烧融、酸洗等,在家庭作坊中被普遍用来回收电子垃圾中有用的金属,而大量塑料及其他部分则被焚烧掉或倾倒进田地。在回收过程中,种种重金属通常并没有被适当处理,而是直接释放进入当地的地表水体中,从而成为毒害重金属或持久性毒害有机污染物的污染源[4]。因电子垃圾回收作坊排放灰尘的大气沉降和用污染的地表水进行灌溉,其附近农田中积累了高浓度的重金属,进而导致农产品存在污染风险[5]。正因为毒害重金属对环境和人体健康危害较大,很多研究者对中国典型电子垃圾回收区的水体、人体血液、大气、地表灰尘、沉积物及土壤中重金属进行了污染研究,并对其生态毒性进行环境评价[6-11]。

  然而,前人的研究主要针对重金属总量。重金属总量只能提供其对环境影响的初步信息,很少能提供有关其在环境中的潜在迁移性或生物有效性信息,重金属的潜在迁移性和生物有效性取决于其在土壤中的不同形态[12]。许多建立在Tessier连续提取法[13]基础之上或由其改进而来的连续提取流程被应用于重金属化学形态分析。但由于存在诸如提取剂缺乏选择性和被提取物的再吸附等缺陷,Tessier法在土壤重金属研究中具有一定局限性[14]。

  改进的BCR法是欧盟统一的重金属形态提取方法,带有系列标准参考物质,如BCR−601和BCR−701[15],该法克服了其他提取方法的诸多缺陷,既改善了方法的重现性,又便于国内外不同实验室之间数据和结果的验证和比对。改进BCR法已被许多学者应用于预测土壤中重金属的迁移能力[16-17]。但对电子垃圾回收区土壤重金属,目前用BCR法对其形态分布进行研究的不多,仅有少数学者应用Tessier法研究了电子垃圾处置区土壤和沉积物中重金属化学形态[10,18]。

  清远龙塘镇,位于广东省北部山区,是与广东汕头贵屿镇并列的中国电子垃圾回收主要地区[9],小作坊生产模式已经进行了大约30年[19]。本文分析龙塘镇电子垃圾拆解作坊周围28个农田土壤中重金属(As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sn和Zn)的含量,并以国家食用农产品产地环境质量标准和背景值对其进行污染评价。另外,用改进BCR法对其中15个样品的Cd、Cr、Cu、Hg、Cr、Pb和Zn进行深入的化学形态研究,以评估该电子垃圾处置区农田土壤重金属对环境的潜在影响及其生物有效性。

来源:生态环境学报

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