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铅是一种有毒的重金属元素,是环境中主要的重金属污染物。铅是元素周期表ⅣA族中的一个污染元素,原子量为207.2,核电荷和电子数为82,电子层结构为[xe]4f<14>5d<10>6s<2>6p<2>,电负性为1.55,离子半径为1.21A(Pb<2+>)和0.84A(Pb<4+>)。铅作为离子可以+2和+4价存在,其正二价氧化态稳定,正四价氧化态不稳定。
铅是软的强度不高的金属,密度很大为11.34。新切开的铅有金属光泽,但很快变成暗灰色,因受空气中氧、水和二氧化碳作用,其表面迅速生成一层致密的碱式碳酸盐保护层,使金属表面钝化。
铅是我国古代最先使用的金属之一,在日常生活中用途广泛。铅有很强的毒性,已经成为重金属中的“五毒”(汞、铬、镉、铅、砷)之一,它能置换骨骼中的钙而储存在骨中,当其进入血液中将会引起许多疾病,如贫血、肝炎、肾炎、高血压、神经错乱等,甚至导致死亡。
随着工业化和城市化的进程,人类在改造自然、利用自然的同时使大量污染物进入环境,产生了许多环境问题,重金属就是常见的污染源之一。Pb的环境污染随着人类活动以及工业的发展而日趋加重,几乎在地球上每个角落都发现它的踪迹。
上世纪90年代以来,我国很多城市都开展了城市重金属调查,特别是对工矿企业的Pb等重金属污染研究已成为关注热点。湖北省某钢铁厂兴建至今已半个世纪,它为我国的钢铁工业发展做出了巨大的贡献,与此同时,半个世纪来钢铁厂的“三废”给周围的环境带来了严重的污染。本文旨在通过对钢铁厂周边Pb污染调查,摸清Pb污染的现状,找到Pb污染的主要源头,并提出相关治理措施。
本文共分为四章,具体如下:
第一章,主要介绍本文的研究目的和意义,以及与本文相关的研究进展,分为两节。第一节介绍了本文的研究目的和意义;第二节土壤中铅的存在形式、环境中铅的主要来源、Pb的背景值与环境质量标准、Pb的生态效应,以及武汉市Pb污染研究现状和武钢的发展现状,并针对目前武钢工业区及周边Pb污染问题提出了本文的研究思路。
第二章,主要介绍了本文的研究方法,分为两节。第一节介绍了武汉市的区域概况,包括武汉市地理位置、气候特点、地貌特征、土地类型和土地利用情况;第二节介绍了本文冲积物、土壤样品采样的方法、测试的单位、部分元素测试使用的方法和数据获得的途径。
第三章,为本文的重点,分为两节。第一节通过对武钢周边土壤中Pb元素含量及来源的探讨,论述了武钢工业区及周边Pb污染的现状;第二节通过对比土壤、蔬菜、人体中Pb元素的分布,探讨了Pb污染引起的生态效应。
第四章,总结了本文的研究方法和思路,提出了一些初步认识。
通过本文的研究,得到了以下初步结果:
1、武钢周围土壤中Pb等重金属的含量,均要大于机孔中相应元素的背景值含量,武钢工业港北排污渠底泥中Pb等重金属的含量是周围土壤(乡村)相应元素的几倍至十几倍,武钢烟尘中Pb元素的亦是土壤值的10倍;
2、排往排泄区的排污渠中重金属元素Pb含量是土壤值的20倍,排泄区(排泄区湖面由原来的几千亩萎缩至今近千亩)土壤明显受到了污染,Pb等重金属含量普遍比周围未纳污水区的土壤要高;
3、土壤中Pb等元素组合特征及高含量与武钢烟尘、排污渠中高含量与重金属元素组合完全一致,武钢工业区Pb等元素对土壤的污染的途径主要有两个:一是工业废气(烟尘)中Pb等元素扩散沉降累积于土壤中,Pb元素的含量随着距武钢距离的增加而急剧下降,距离较远处恢复到背景值,Pb通过烟尘等向大气排放,大气扩散影响范围有限,所以Pb在污染点周围呈环带分布,二是用含Pb等重金属元素的废水灌溉农田,致使土壤受到污染,相对于大气污染,可以迁移到较远的地方;
4、蔬菜中的Pb含量按GBl4935-94蔬菜限量卫生指标超标3~7倍,其中莴苣(茎)中Pb含量达到蔬菜标准的7.5倍,小白菜中亦达到4.5倍,其他重金属亦有不同程度超标,蔬菜中Pb等元素组合的高含量与武钢烟尘、排污渠中高含量重金属元素组合完全一致,可见其是最主要的污染源;
5、Pb在工业区的尿样含量(116-160ng/ml)均已超过正常人标准(20-80 ng/ml),尿样中铅含量已达到了危害值130-150ng/ml,其他重金属元素在工业区亦均比正常人值高出几倍;
6、Pb在工业区的头发样的含量(2.09-12.04ug/g),除45岁男头发样超出正常人标准(3.42±3.01 ug/g)外,其他均在正常范围以内;
7、人体尿样中Pb等元素组合的高含量与武钢烟尘、排污渠中高含量重金属元素组合基本一致,可见尿样比头发样更能显示人体中重金属元素的分布特征,居民在食用受Pb等重金属污染土壤上生长的蔬菜等食物,通过食物链进入人体,在人体的尿液和头发中发生聚集。
总之,由于武钢而导致的工业区及周边Pb污染已经引起生态问题,不可忽视,进一步加强环境监控、污染治理迫在眉睫。
在研究过程中我们体会到,以牺牲环境为代价的工业生产,已经产生了一系列隐患,转变生产观念,提倡科学发展观,建造和谐的新武钢应该成为一种共识,为当代谋福利,更要为子孙留一片净土。