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包頭市南郊污灌區(qū)鈰分布特征及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

2012-04-29 07:33:08張慶輝趙捷朱晉
湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012年3期
關(guān)鍵詞:分布特征包頭市

張慶輝 趙捷 朱晉

摘要:為了研究包頭市南郊污水灌溉區(qū)稀土元素鈰(Ce)分布特征,在研究區(qū)采集水系沉積物和土壤樣品分析Ce含量。結(jié)果表明,研究區(qū)主污水渠濱岸漫水地Ce含量為4 524.00 mg/kg;四道沙河河底沉積物Ce含量為581.20 mg/kg;工廠污水渠底部水系沉積物Ce含量為382.00 mg/kg, 渠道剖面中Ce含量為185.52 mg/kg;農(nóng)田土壤Ce平均含量為91.08 mg/kg。人類活動(dòng)已經(jīng)導(dǎo)致污灌區(qū)外源Ce在土壤、水系沉積物中的超量積累。外源Ce元素含量的高度異常,對(duì)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境有重大的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞:鈰(Ce);分布特征;生態(tài)環(huán)境影響;污灌區(qū);包頭市

中圖分類號(hào):X820.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0439-8114(2012)03-0478-03

Distribution and Environmental Impact of Cerium in Wastewater Irrigation Area of Baotou Southern Suburbs

ZHANG Qing-hui,ZHAO Jie,ZHU Jin

(College of Resources and Environmental Science, Baotou Teachers College,Baotou 014030, Inner Mongolia, China)

Abstract: The distribution of Cerium in wastewater irrigation area of Baotou southern suburbs(WIAB) was researched. Samples were collected to determine the content of Ce in stream sediment and agricultural soil. The results showed that the highest content of Ce in the main coastal inundation sewage drainage of the study area was 4 524.00 mg/kg; the content of Ce in river sediments of Sidaoshahe was 581.20 mg/kg; the content of Ce in the bottom of the stream sediment in sewers of plant was 382.00 mg/kg; the average content of Ce in sediment profile was 185.52 mg/kg; and the average content of Ce in soil of farmland was 91.08 mg/kg. Cerium from stream sediments and industrial wastewater were excessive accumulated in WIAB due to human activities; and the potential ecological risk of Ce pollution Ce should be paid attention to.

Key words: Cerium; distribution; environmental impact; wastewater irrigation area; Baotou ciyt

稀土元素鈰(Ce)對(duì)動(dòng)物體有很大的損傷力。動(dòng)物體對(duì)Ce表現(xiàn)出明顯的選擇性蓄積,Ce在眼球的蓄積性明顯高于其他臟器組織,其次是骨骼、睪丸、大腦和心臟[1]。Ce蓄積在大腦[2]對(duì)高級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)造成一定的損傷[3]。當(dāng)人體血液中的鈰離子進(jìn)入紅細(xì)胞后,能促進(jìn)羥自由基生成,使Fe2+氧化成Fe3+,而降低氧親和力[4]。徐清等[5]證實(shí)包頭表層土壤稀土含量分布具有高度的一致性,并與當(dāng)?shù)叵⊥廉a(chǎn)業(yè)和鋼廠的尾礦堆積、排放有密切關(guān)系。表層土壤中稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd也呈現(xiàn)局部富集或污染狀況,工業(yè)區(qū)附近已達(dá)到中度-重度污染水平。隨著工業(yè)污水進(jìn)入農(nóng)田土壤等生態(tài)環(huán)境中,稀土元素Ce將會(huì)通過生物鏈來影響人體健康。因此,本試驗(yàn)專門研究包頭市郊區(qū)麻池鄉(xiāng)城梁村連續(xù)多年污灌區(qū)Ce的分布特征及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

1研究區(qū)概況

包頭市是以冶金、稀土、機(jī)械工業(yè)為主的綜合性工業(yè)城市,研究取樣區(qū)位于包頭市南郊四道沙河流域污灌區(qū)。污灌區(qū)土質(zhì)多為砂壤土和砂土,滲透力強(qiáng),地下水易受污染。表層土(0~25 cm)pH 7.02[6]。研究區(qū)內(nèi)種植農(nóng)作物的灌溉用水都是污水渠的污水。研究區(qū)內(nèi)種植的糧食類作物主要有玉米、小麥等。

2樣品采集及研究方法

2.1樣品的采集

為了在四道沙河流域農(nóng)田污灌區(qū)選定重點(diǎn)取樣研究區(qū),預(yù)先采取踏勘采樣,取樣位置如圖1中的①、②、③所示。

第一階段取樣在平行于主污水渠東邊的小污水渠道中取T1號(hào)樣,流水以研究區(qū)附近的企業(yè)不定期的間斷性排水為主。在污水渠道干涸的底部10 m2范圍內(nèi)采取表層水系沉積物樣,由5個(gè)小樣組合成1個(gè)大樣(T1號(hào),如圖1中①所示)。自萬水泉南站南邊鐵路橋下四道沙河的河槽中?。裕蔡?hào)樣,在橋下河槽中沿河道寬度方向線狀布樣并縮分、組合為1個(gè)大樣(T2號(hào),如圖1中②所示)。主污水渠濱岸泛濫區(qū)農(nóng)田中?。裕程?hào)樣,按“梅花型”?。保皞€(gè)小樣,組合為1個(gè)大樣(T3號(hào),如圖1中③所示)。后又在1號(hào)樣取樣位置即污水渠底部挖1個(gè)剖面,在剖面上從上往下?。硞€(gè)樣,樣品PM1為褐黃色泥質(zhì)粉砂巖,與PM2接觸的底層界面上有褐鐵礦化;樣品PM2為灰黑、深灰色泥質(zhì)粉砂巖;樣品PM3為深灰色、灰黑泥質(zhì)粉砂巖,其中有0.5 cm厚的煤炭炭末層(取樣點(diǎn)東鄰煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng))。所取的剖面樣縮分到1 kg。

第二階段選定在重點(diǎn)研究區(qū)農(nóng)田中取樣,取樣范圍如圖1所示,布點(diǎn)采樣方法采用“梅花型”布局[7]。采樣使用竹鏟,將各點(diǎn)所采的土壤樣在塑料薄膜上均勻混合,用圓錐四分法逐次棄去多余部分,最后將1 kg樣品裝入樣袋。共采集污灌區(qū)農(nóng)田土壤樣品8?jìng)€(gè)組合樣(每10個(gè)小樣組合成1個(gè)大樣)。采集樣品先在室內(nèi)通風(fēng)、避光、室溫的條件下自然陰干。在陰干過程中為了防止樣品被黏土物質(zhì)膠結(jié)在一起,將半干燥的樣品用竹鏟或木棒輕輕擠壓使膠結(jié)的顆粒解體破碎。土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后,先用木棒碾細(xì),再用尼龍篩截?。保埃澳苛<?jí)樣品,用于分析測(cè)定稀土元素Ce。

2.2分析方法

對(duì)稀土元素Ce的分析采用等離子質(zhì)譜法,由中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成,儀器型號(hào)為Perkin-Elmer Elan 6000型等離子質(zhì)譜儀( ICP-MS)。

3結(jié)果與分析

3.1Ce含量特征分析

測(cè)定樣品Ce含量結(jié)果表明,污灌區(qū)農(nóng)田土壤Ce元素含量變化范圍如圖2所示,污水渠底部沉積物剖面Ce元素含量變化趨勢(shì)如圖3所示。

由圖2可知,污灌區(qū)農(nóng)田土壤樣品Ce含量最小值73.17 mg/kg,最大值132.60 mg/kg,平均含量為91.08 mg/kg,分別是Ce元素河套背景值58.29 mg/kg[8]的1.26、2.27、1.56倍。在垂直方向剖面上,Ce元素總含量為517.30 mg/kg,加權(quán)平均含量185.52 mg/kg。在垂直方向上,Ce元素含量隨著剖面深度增加而增加(圖3),Ce元素隨表層滲流水有良好的遷移富集能力。竺偉民等[9]研究認(rèn)為Ce在酸性土壤上每年下移約1 cm;在中性土壤中每年下移約0.2 cm;而在堿性土壤中幾乎不下移。研究區(qū)屬中性砂壤土,說明稀土元素的下移速度非常可觀。另一方面,污水pH的變化能引起稀土元素在垂直方向的擴(kuò)散下移速度。泥煤對(duì)Ce的吸附以物理吸附為主,對(duì)Ce的平衡吸附量明顯比銪和鏑高[10]。剖面第三層中有煤粉,碳的存在可能加強(qiáng)了對(duì)Ce的吸附和富集。

在取樣研究的各點(diǎn)、面上Ce含量分別為T3(4 524.00 mg/kg)>T2(581.20 mg/kg)>T1(382.00 mg/kg)>PM(185.52 mg/kg)>農(nóng)田土壤(91.08 mg/kg)。主污水渠濱岸漫水地Ce元素含量極高且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他樣品中Ce元素含量,說明經(jīng)過濱岸農(nóng)田的污水在此處漫流浸泡,土壤因含有豐富的團(tuán)聚體[11]而對(duì)污水中的外源稀土元素Ce具有淋濾、富集作用;T2>T1說明四道沙河河底沉積物中富集的Ce元素具有長(zhǎng)期的歷史繼承性。但另一方面,由于T1和PM是同一點(diǎn)不同方向的樣品,前者為水平方向上的表層沉積物,后者是垂直方向剖面上的沉積物,而且剖面上Ce的總含量為517.30 mg/kg,這也說明工廠污水渠中的污水對(duì)生態(tài)環(huán)境中稀土元素?cái)U(kuò)散或遷移富集的重大貢獻(xiàn),因而對(duì)于四道沙河上游河底T2點(diǎn)還需要再通過剖面詳細(xì)研究外源的稀土元素在水平方向上的遷移擴(kuò)散特征。

總之,上述各研究點(diǎn)、區(qū)樣品中的Ce元素富集,說明人類活動(dòng)導(dǎo)致了Ce元素在土壤、水系沉積物中的超量積累,水系沉積物樣品測(cè)定結(jié)果說明污水繼續(xù)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境中Ce元素的擴(kuò)散和遷移富集提供源源不斷地補(bǔ)充。可見,包頭市Ce元素污染很大程度上存在潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),提前進(jìn)行治理和預(yù)防非常必要,應(yīng)該引起重視。

3.2Ce對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

環(huán)境中超量積累的外源Ce將會(huì)對(duì)農(nóng)作物、地下水等產(chǎn)生如下不良影響。

3.2.1對(duì)玉米等農(nóng)作物的影響超量的稀土鈰對(duì)玉米有明顯的危害,高建國等[12]證實(shí)硫酸鈰銨對(duì)玉米根尖細(xì)胞具有一定的遺傳毒性;費(fèi)紅梅等[13]證實(shí)硝酸鈰濃度達(dá)到256 mg/L時(shí),能導(dǎo)致玉米根尖細(xì)胞損傷甚至凋亡;趙攀峰等[14]證實(shí)在氯化亞鈰(CeCl3·7H2O)濃度為15 g/L時(shí)對(duì)玉米種子的發(fā)芽、種子活力、種子電導(dǎo)率、種苗生長(zhǎng)指標(biāo)等有明顯的抑制作用??傊?,稀土元素與重金屬污染機(jī)制相似[15],均能在短時(shí)間、低濃度范圍內(nèi)對(duì)植物起刺激作用,但超過一定的時(shí)間和濃度范圍便對(duì)植物起毒害作用,如Ce3+對(duì)竹葉眼子菜的致死濃度為3~5 mg/L。

3.2.2對(duì)地下水和黃河的影響稀土元素141Ce具有強(qiáng)吸附性,易在土壤和底泥中積累[16];如果積累Ce的土壤和底泥中pH發(fā)生變化,就會(huì)使積累富集的Ce被釋放出來,進(jìn)而極大地影響地下水和黃河的生態(tài)環(huán)境。何江等[17]證實(shí)黃河沉積物對(duì)Ce3+的吸附受控于pH,隨pH的增加對(duì)離子吸附量逐漸增大,但弱堿性或堿性更有利于吸附,初步吸附競(jìng)爭(zhēng)能力大小依次為Sm3+、Nd3+、La3+、Ce3+。

4結(jié)論

研究區(qū)主污水渠濱岸漫水地(T3)Ce含量為4 524.00 mg/kg,四道沙河河底沉積物(T2)Ce含量為581.20 mg/kg,工廠污水渠底部水系沉積物(T1)Ce含量為382.00 mg/kg,其剖面(PM)Ce含量為185.52 mg/kg,農(nóng)田土壤Ce含量為91.08 mg/kg,分別是河套地區(qū)Ce元素背景值58.29 mg/kg的77.61、9.97、6.55、3.18和1.56倍。各研究點(diǎn)、區(qū)樣品中的Ce元素含量都大于背景值,說明人類活動(dòng)導(dǎo)致了Ce元素在土壤、水系沉積物中的超量積累。充分反映了研究區(qū)Ce元素的高度富集性,并與包頭市稀土產(chǎn)業(yè)具有高度一致性與繼承性。外源Ce對(duì)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境存在著重大的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),非常有必要提前進(jìn)行治理和預(yù)防,應(yīng)該引起全社會(huì)廣泛關(guān)注。

致謝:2009級(jí)地理科學(xué)班高將、張偉、郭力文、劉志杰、張東升、張利榮、杜麗君和資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理班胡洪樑等同學(xué)在采樣、加工樣品過程中給予的幫助,包頭師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院魏兵、耿師科、尚智慧老師和中科院廣州地球化學(xué)研究所涂湘林研究員在樣品化驗(yàn)中給予的幫助,在此一并致謝。

參考文獻(xiàn):

[1] 陳祖義,劉玉,王元興.稀土元素鈰(141Ce)在小鼠體內(nèi)的分布與蓄積動(dòng)態(tài)[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,23(3):101-103.

[2] 陳祖義.稀土元素的腦部蓄積性、毒性及其對(duì)人群健康的潛在危害[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,2005,21(4):72.

[3] 章子貴,申秀英,許曉路,等.稀土元素鈰對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶和抗氧化能力的影響[J]. 浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004, 27(2):4.

[4] 李榮昌,楊曉達(dá),王夔,等. 我國稀土生物無機(jī)化學(xué)研究進(jìn)展[J].中國稀土學(xué)報(bào),2004,22(1):3-4.

[5] 徐清,劉曉端,湯奇峰,等.包頭市表層土壤多元素分布特征及土壤污染現(xiàn)狀分析[J].干旱區(qū)地理,2011,34(1):91-99.

[6] 郭鵬然,賈曉宇,段太成,等.稀土工業(yè)污染土壤對(duì)外源釷的吸附行為研究[J].環(huán)境科學(xué),2009,30(10):3061.

[7] 張慶輝,王貴.包頭市農(nóng)田表層土壤重金屬含量綜合評(píng)價(jià)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(31):13527-13528.

[8] 徐清,劉曉端,湯奇峰,等.包頭市表層土壤多元素分布特征及土壤污染現(xiàn)狀分析[J].干旱區(qū)地理,2011,34(1):96.

[9] 竺偉民,張繼榛,章力干,等. 稀土在土壤中運(yùn)移數(shù)值模擬研究[J].中國稀土學(xué)報(bào),1996,14(4):341-346.

[10] 劉峙嶸,韋鵬,王云,等.泥煤對(duì)稀土元素鈰、鏑、銪的吸附性能研究[J].中國礦業(yè),2006,15(3):66.

[11] 任鎮(zhèn)江,羅友進(jìn),魏朝富.農(nóng)田土壤團(tuán)聚體研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(2):1101-1105.

[12] 高建國,李宗蕓,朱心才,等.硫酸鈰銨對(duì)玉米根尖細(xì)胞的遺傳毒性研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(2):9.

[13] 費(fèi)紅梅,楊素春,羅娟,等,稀土鈰誘導(dǎo)玉米根尖細(xì)胞hsp70%mRNA表達(dá)研究[J].玉米科學(xué),2010,18(3):103.

[14] 趙攀峰,王慶祥,蔣文舂,等.稀土元素La·Ce·Gd對(duì)玉米種子活力和發(fā)芽指標(biāo)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(21):5607.

[15] 王學(xué),施國新,徐勤松,等.鑭、鈰及重金屬元素鉻、鋅對(duì)竹葉眼子菜的毒害作用[J].中國稀土學(xué)報(bào),2004,22(5):682-686.

[16] 陳祖義,劉玉,程薇,等.稀土元素147Pm、141Ce、147Nd的環(huán)境毒理研究[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,2002,18(4):52.

[17] 何江,米娜,匡運(yùn)臣,等.黃河沉積物對(duì)稀土元素的吸附特性研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2004,24(4):607-612.

收稿日期:2011-11-03

基金項(xiàng)目:內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)??茖W(xué)研究項(xiàng)目(NJ09142)

作者簡(jiǎn)介:張慶輝(1961-),男,甘肅定西人,教授,主要從事自然資源開發(fā)與環(huán)境評(píng)價(jià)工作,(電話)13694720483(電子信箱)zhqh200549@126.com。

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