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重金属污染土壤处理大全11篇

时间:2024-01-29 17:35:52

重金属污染土壤处理

重金属污染土壤处理篇(1)

中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)22-0286-01

土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染[1]。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响,使其营养失调。重金属难以在生态系统中转化、处理,并通过食物链层层传递最终在人体内积累,严重危害人类健康[2-3]。

1.土壤重金属污染的来源

土壤重金属污染存在大气、污水、固体废物、农药化肥等多种来源,不同来源的污染治理方法也存在明显差异。我国土壤重金属污染来源主要有以下几种:

1)大气沉降。冶金、重化工等工业过程会产生含有重金属的粉尘或气体排放到空气中,通过自然沉降和降水污染土壤。

2)污水污染。工业、生活污水如果未经处理就进行排放,将携带铅、铜等重金属元素进入河流或地下水中,影响人类、牲畜、农作物安全用水。

3)固体废弃物。生活、医疗、工业产生的固体废弃物在堆放或处理过程中,由于日晒、雨淋、水洗,重金属极易移动,以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。

4)农用物资。农药、化肥和地膜长期不合理施用,导致土壤重金属污染。高毒农药含有铜和锌等重金属元素,一旦喷洒到农作物上难以转化、处理,造成粮食、水果重金属超标,造成食品不安全。

2.土壤重金属污染的地质因素分析

我国的南北方地理区域气候、经济发展差异,土壤地形、地质差异,将导致土壤重金属污染呈现地质因素特性。具体分析如下:

1)南北方差异

从污染分布情况看,南方土壤污染重于北方。我国南方地区经济较发达,尤其是有色金属产业、外贸加工业较为集中,导致土壤重金属超标严重。镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。

2)耕地土壤污染特点

耕地土壤污染主要由于含有重金属的农资使用、工矿企业重金属排放物迁移污染,并且前者具有全国普遍性,这主要因为我国农药、地膜安全标准较低所致。根据统计,我国耕地土壤重金属超标率超过1/5,主要污染物为砷、铜、汞、铅、铬等,并且呈现污染程度逐渐加剧的趋势。

3)酸碱地质差异

我国热带、亚热带地区,广泛分布着各种红色或黄色土壤的酸性土壤。南方土壤受到气高温高、强降雨量影响,pH一般低于6,较强的酸性土壤对铜、锌等金属元素具有天然的吸附能力。而我国北方地区多呈现盐碱地质。不同酸碱度土壤对重金属元素的吸附能力也不相同。

4)矿山矿区差异

我国中南地区分布较多的金属矿山,由于采矿长流程、大滞后、多变量耦合工艺的影响,导致矿山不同区域土壤具有差异的重金属污染特性,因此需要针对不同矿区进行有针对性的分析,以标定重金属污染元素以及量级程度。不同矿区的污染程度、重金属元素具有明显差异。

3.基于地质因素考虑的土壤重金属污染治理方案

1)农药污染土壤的治理

对于农药、化肥、地膜等农资污染的耕地土壤可以采用热脱附技术进行治理以提高土壤的自我更新能力,保持土壤的活性。在采用该技术时需要控制两个参数指标即加热温度和保持时间以控制污染物在不同相之间的迁移转变,尤其是将重金属通过蒸发、排放、冷凝、剔除等处理至达标后进行无危害转移与安全排放,以避免土壤的二次污染。

2)盐碱土壤污染治理

在盐碱地的耕作过程中,利用粉垄螺旋钻头设置底层粉垄暗沟系统,利用天然降水的下渗运动,使土壤中的盐分下沉,并借助粉垄土壤疏松在氧气、微生物等作用下,使土壤中的部分盐分下移,增加了微生物对重金属、有机污染物等的吸着和转化。

3)土壤污染的固化稳定处理

土壤污染的固化稳定处理其原理为削弱土壤金属元素的迁移扩散能力,避免重金属污染的传递与二次污染以降低其危害,消除其对生态环境的进一步影响。需要指出的是该技术并不是消除重金属,而是隔绝其对其它环境的影响。图1显示固化稳定化处理在土壤修复治理方案中使用率达到22.2%。

4)酸性土壤的治理特点

酸性土壤对重金属元素的易污染程度由高到低依次为As Ni Pb Cu Cd Zn Cr Hg,空间分布不均匀程度由大到小依次为Cd As Pb Zn Cu Cr Ni Hg。Cd的含量与pH值呈正相,As的含量与F的含量呈正相关性,Cr、Hg的含量与F的含量呈负相关性,Cr、Cd的含量与海拔高度呈正相关性,Cu与As、Cu与Ni、Hg与Cr呈正相关性,Zn与Pb、As与Ni呈负相关性。

5)矿区污染土壤的治理特点

针对金属矿区土壤污染特性,有针对性的对其Zn、Pb、Cd、Cu和As等金属元素进行吸收、转化与格力处理。并且,根据矿山不同区位的污染程度设定不同等级的重金属处理标准,在有限污染处理成本的前提下实现矿山土壤综合治理的最优化效果。可见,针对矿区污染土壤的特点需要设计有针对性的处理方案。

4.结论

土壤重金属污染严重危害人类健康,且其污染治理受到污染源多样化、异质性影响存在较大难度,因此该课题受到国内外广泛关注。针对不同地质因素重金属污染的形式存在差异这一特点,提出基于地质因素考虑的土壤重金属污染治理方案。所提方案对开展土壤重金属治理工作具有借鉴意义。

参考文献

重金属污染土壤处理篇(2)

土壤重金傥廴炯次人类在生产生活等社会活动中使得重金属进入土壤的行为,使得土壤中的重金属含量超标,进而导致危害生态环境。一般土壤重金属污染中重金属的种类主要有砷、锰、铬、铜、镉等,通常为多种重金属的复合污染情况。一旦土壤出现了重金属污染情况则会严重影响农作物的生长与收获,导致农作物产量减少、质量下降,严重者会危害人类健康。另外,土壤重金属还会对大气环境、水资源造成污染,影响范围十分广泛。因此,土壤重金属污染已经成为了世界各国重视的重大环保课题。

土壤重金属的来源包括以下几个方面:第一,在矿产开发过程中和冶炼过程中,由于矿区没有安设完善的环保治理装置,大量冶炼矿产废物直接抛弃户外,从而导致土壤出现重金属污染;第二,化肥农药的过度使用导致土壤出现重金属污染,重金属含量较多的磷肥、农药会导致土壤胶质结构改变,营养成分降低;第三,农作物肥料添加剂中含有大量的铜、锌,金属元素会伴随着肥料一同进入土壤,从而导致土壤出现重金属污染。

二、土壤重金属污染的修复技术

(一)生物修复技术

常见的生物修复技术有植物修复技术、动物修复技术等。植物修复技术主要是针对土壤重金属污染进行植物降解处理、植物挥发处理等,不同的处理方式拥有不同的处理机制。其中,植物降解主要是让重金属进入植物内部,通过植物生长机体演化过程转变重金属离子形态,从而降低其危害性。植物根系钝化是植物根系中的有机酸、多肽等物质与重金属离子融合,从而缓解重金属的移动性,降低重金属通过地下水或空气对土壤造成进一步污染的分析。并且,植物中富有的金属硫蛋白含有半胱氦酸,其能够与重金属结合形成无毒的络合物质,以改变重金属的离子形态。动物修复技术即为利用土壤动物经过吸收、分解等形式来转变土壤理化性质,丰富土壤肥力,使得植物与微生物在土壤中的生长,进而产生修复土壤重金属污染的作用。动物修复技术通常都是将土壤动物包括线虫、虹蝴饲养在受到重金属污染的土壤当中。

(二)化学修复技术

常见的化学修复技术有电力修复技术、土壤淋洗技术等。电力修复技术,其原理即为在土壤中插入电极,给土壤通电,从而使得土壤中存在的重金属物质能够在电力的作用下形成氧化还原反应,并且在迁移的作用下达到电极的阴极,进而实现去除土壤污染物的目的。电动修复技术在去除土壤重金属污染的过程中拥有能源消耗低、后续处理便捷、不会导致二次污染等优势,但是该技术仅仅适合在面积较小的土壤污染区域中应用,对于大面积的被污染土壤在技术可行性上仍然有待提升。土壤淋洗技术就是通过使用淋洗药剂来去除土壤中的重金属物质。此技术适用于大面积、污染程度严重的土壤,特别是在土质为轻质土与砂质土的土壤处理中效果更优。

(三)物理修复技术

常见的物理修复技术有改土技术、玻璃化技术等。改土技术包括客土、深耕翻土等方式。通常来说,土壤重金属污染一般都附着在土壤表层,而客土法则是将大量干净无污染的土壤与被污染的土壤相混合,以尽量降低土壤污染物的浓度,并且减少重金属污染物与土壤植物根系的直接接触,从而实现降低土壤重金属对植物的损伤。深耕翻土法则是将土壤进行深耕翻覆,让位于土壤表面的重金属能够在土壤中扩散,从而综合降低土壤中重金属的整体浓度。虽然改土技术是一种有效的土壤重金属污染修复技术,但是在实施过程中需要投入较大的人力物力,经济效益不佳,无法从本质上去除重金属,是一种非理想的修复技术。玻璃化技术,即为把重金属污染的土壤放置在高温下进行玻璃化处理,在完成处理温度下降冷却后变成坚硬的玻璃体物质,土壤中的重金属完成固定处理,将其从土壤中清除即可。经过玻璃化处理技术后,土壤中的重金属物质将会始终处于稳定状态,重金属将会被永久固定。

重金属污染土壤处理篇(3)

土壤是地球表面的疏松表层,它是人类赖以生存的重要自然资源,并且在生态环境中占有重要地位。而近年来,随着工业的快速发展和乡镇城市化,土壤重金属污染日益严重,由此会破坏人类生态环境,从而影响人们的健康,因此,土壤重金属污染的修复技术已成为一个研究热点。

一、土壤重金属污染的危害

随着工农业的快速发展,多种工业如采矿、冶炼、电镀、废电池处理、金属加工等的排放以及农业中各种农药,化肥的施用均是土壤重金属污染的来源。据报道,全世界平均每年排放Hg约1.5万吨,Cu 340万吨,Mn 1500万吨,Pb 500万吨,Ni 100万吨[1]。土壤重金属污染具有污染面积达、积累时间长、不易被微生物降解、有明显的生物富集作用等特点,被重金属污染的土壤会严重影响到农作物的生长和发育,从而导致农作物的减产并污染农作物。安志装等人[2]研究发现镉与巯基氨基酸和蛋白质的结合会引起氨基酸蛋白质的失活,甚至使植物死亡。另外,土壤中的重金属会被农作物吸收并在农作物体内富集,通过食物链进入人体,从而严重危害人体健康。

二、土壤重金污染修复技术

1.物理化学修复技术

1.1化学固化

化学固化法指的是通过在土壤中加入土壤固化剂来改变土壤的有机质含量、矿物组成、pH值和Eh值等理化性质,再经重金属的吸附或共沉淀作用来调节其在土壤中的移动性,从而降低其共生物有效性。固化剂将污染土壤中的重金属固定后,不仅可以减少重金属通过径流和淋洗作用对地表水和地下水的污染,而且被污染的土壤还有可能重建植被[3]。虽然化学固化法可以固化土壤中的重金属,但固化剂只是改变重金属在土壤中的存在形态,重金属仍留在土壤中,因而该方法还有待进一步的研究探讨。

1.2电动修复

电动修复是近年来快速发展的技术,其作用机理是将电极对插入被污染的土壤中,在通入微弱电流形成电场,使土壤中的重金属在电场形成的各种电动力学效应下定向移动,在电极区附近富集,从而将重金属处理或分离。

对于低渗透的粘土和淤泥土的修复,电动修复是常用的技术。郑喜坤等人[4]研究了电动修复技术对沙土中Pb2+、Cu3+等重金属离子的去除效果,结果表明,重金属离子的去除率达99%以上。电动修复技术是一种原位修复技术,它可以有效的去除土壤中的重金属离子,并且经济效益好,是一种可行的修复技术。

1.3土壤淋洗

土壤淋洗是一种适用于治理大面积重废污染土壤的方法。所谓淋洗,是指利用提取剂(包括有机或无机酸、碱、盐、表面活性剂和聚合剂等)将土壤中的固相重金属转化为液相,土壤在经水淋洗处理后可归回原位利用,而对于富含重金属的废水也可进行回收处理,从而达到修复土壤的目的[5]。吴华龙等人[6]研究了被铜污染土壤修复的有机调控机理,研究结果表明,外加EDTA对降低红壤对铜的吸收率与加入的EDTA量的对数量显著负相关。土壤淋洗法虽然处理量大,处理效率高,但会造成二次污染,因此,寻找一种既能提取各种形态重金属又不破坏土壤结构的提取剂将成为土壤淋洗法的研究热点。

2.植物修复

植物修复是指在被重金属污染的土壤中,种植某种特定的植物,利用该植物对重金属的耐性和超富集作用将重金属移出土壤,使土壤中的重金属降低到可接受的浓度,达到重金属污染修复的目的。

根据其修复过程和作用机理可将植物修复技术分为4种:①植物萃取技术,即利用超富集植物将重金属从土壤提取出来,并将其转移,贮存到地上部分,然后通过植物收割来对重金属进行集中处理的过程[7]。韦朝阳等人[8]研究发现了一种大叶井口草,它对As的富集有明显的效果,其地上部分最大含量可达694mg/Kg。②植物固化技术,即利用耐金属植物及其根系微生物的一些生物化学作用降低重金属的活性,使其固化,从而减少对土壤的危害。该方法主要适用于有机质含量的矿区污染土壤的修复。③根圈生物技术,即利用植物根际分泌物和根际脱落物刺激细菌和真菌的生长,通过细菌和真菌对重金属的吸附固定作用,是重金属矿化的过程。④植物挥发技术,即利用植物根系的吸收、积累和挥发作用减少土壤中一些挥发性污染物,及植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中[9]。

3.工程措施

工程措施是比较经典和传统的修复土壤重金属污染的方法,主要包括客土、换土及深耕翻土等方法。通过客土、换土或者将深耕翻土与污土混合,使土壤中重金属的含量降低,减少重金属对土壤植物的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准[10]。

客土法是将干净的土壤覆盖在已受污染的土壤上混匀,从而降低土壤中污染物的浓度;换土法是用干净的土壤代替受污染的的土壤,对于换出的土壤应进行处理,防止二次污染的发生;深耕翻土是将表层已受到污染的土壤翻至深层,从而使土壤中污染物的浓度降低。

三、结语

目前运用于修复土壤重金属污染的技术有很多,但每种修复技术对于土壤重金属污染修复均有一定的弊端,并且对于不同类型的土壤受重金属的污染的程度的不同,单一的使用某种技术并不能达到理想的效果,因此,在实际应用中,应综合多种修复技术的优点,互取优势,研究出新型的具有高效,低耗的修复技术。

参考文献

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[5]龙新宪,杨肖娥,倪吾钟. 重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望[J].应用生态学报,2002,13(6):757-762.

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重金属污染土壤处理篇(4)

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分[1-2]。随着近年来经济发展,工农业生产不断扩大,所产生的废水和废渣也不断增多,不但破坏地表植被,而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2,000万公顷,约占总耕地面积的1/5,其中工业“三废”污染耕地1,000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。

1. 土壤重金属污染的定义

在自然界,重金属以各种形态存在,常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等;其中既有对生命活动所需要的微量元素,如锰、铜、锌等;但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用,主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上,约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大,所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高,因而一般不太注意它们的污染问题,但在强还原条件下,铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。

土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属累积到一定程度,含量明显高于背景,并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素,如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此,只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度,作物才表现出受毒害症状,或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准,造成对人畜的危害时,才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值(GB15618-1995)[10]。

2. 土壤中重金属的来源、种类

土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲,土壤重金属污染源较广泛,即有自然来源,又有包括人类活动带入土壤的部分,目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。

2.1 污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺,部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量虽然不多,但由于我国工业发展迅速,许多工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放,从而造成污灌区土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上,往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重,远离污染源头和城市工业区,土壤几乎不受污水中的重金属污染。

污灌在北方比较严重,因为我国北方比较干旱,水资源短缺严重,并且许多大城市都是重工业大城市,所以农业用水更加紧张,污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计,我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小,仅占6%,其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加,而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒;鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著,污染严重;用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。

2.2 农药和化肥污染

农药和化肥是重要的农用物资,对农业生产发展起到重要的推动作用,但如果不合理施用,则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素,过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素,其中氮、钾肥料含量相对较低,而磷肥中则含有较多的有害重金属,另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥,都可能导致土壤中重金属的污染。

2.3 矿山开采和冶炼加工

我国重金属矿产相对丰富,在金属矿山的开采、冶炼过程中,会产生大量废渣及废水,而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中,便可直接地造成土壤重金属污染,这在我国南方地区表现得尤为突出。

3. 重金属污染的特点及危害

3.1 重金属元素污染土壤的主要特点

在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分:一是土壤环境中重金属自身的特点,二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下:(1)形态变换较为复杂,重金属多为过渡元素,有着较多的价态变化,且随环境Eh,pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同;(2)有机态比无机态的毒性大;(3)毒性与价态和化合物的种类有关;(4)环境中的迁移转化形式多样化;(5)生物毒性效应的浓度较低;(6)在生物体内积累和富集;(7)在土壤环境中不易被察觉;(8)在环境中不会降解和消除;(9)在人体内呈慢性毒性过程。(10)土壤环境分布呈区域性;

过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变,重金属不易被土壤微生物降解,可在土壤中累积,也可通过食物链在人体内积累,危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染,就很难彻底消除,污染物还会向地下水和地表水中迁移,从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。

3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]

(1)土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺;(2)土壤污染给农业发展带来很大的不利影响;(3)土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性,有可能继续造成新的土地污染;(4)土壤污染严重危及后代人的利益,不利于可持续发展;(5)土壤污染造成严重的经济损失;(6)土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁;(7)土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4. 对重金属污染的防治及修复

4.1 对土壤污染的预防

目前,仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法,但控制污染源,是防止土壤污染的根本措施之一,同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源,即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度,通过土体自身的净化作用,降低污染。

(1)控制和消除工业“三废”

尽量利用循环无毒工艺,减少和消除重金属污染物的排放,对工业“三废”进行回收改善,使其化害为利,并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度,使之符合排放标准。

(2)土壤污灌区的监测和管理

在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制,监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化,避免引起土壤污染。

(3)合理施用化肥和农药

对于农药和化肥的施用,应以环保无毒为准则,禁止或限制使用高残留农药,大力发展高效、低毒、低残留农药,发展生物防治措施。为保证农业的增产,合理施用化学肥料和农药是必需的,但需控制好施用量,否则会造成土壤或地下水的污染。

(4)土壤容量和土壤净化能力的提高

在农业生产过程中,施用有机肥,改良松散型沙土,改善土壤胶体的种类和数量,增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量,从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属,提高土壤净化能力。

4.2 土壤中重金属污染的修复方法

(1)工程措施

工程治理措施是指在土壤环境中,用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土,换土,翻土,淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底,但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较容易引起土壤肥力效果降低。

(2)生物措施

生物治理是指利用能够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理,微生物治理,植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小,而缺点是在短期内不易得到治理效果。

(3)化学措施

化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术,目前,在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变pH、Eh和电导等理化性质,使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显,而缺点是容易再度活化。

(4)农业措施

农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法,得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分,选择合适的农药、化肥,增施有机肥,选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高,而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。

参考文献

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重金属污染土壤处理篇(5)

中图分类号 X833 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)07-0103-03

Abstract:This paper describes the present situation of soil heavy metal pollution in our country,analyzes the sources of soil heavy metals from sewage irrigation,atmospheric deposition,industrial production and agricultural activities,and analyzes the heavy metal contaminated soil remediation technology briefly.

Key words:Soil;Heavy metal;Pollution;Present situation;Remediation technology

土壤是一个开放的缓冲动力学系统,承载着环境中50%~90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用,致使土壤中重金属含量逐年累积,明显高于其背景值,造成生态破坏和环境质量恶化,对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解,可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3],从而影响产出物的生长、产量和品质,潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析,概述了土壤中重金属的来源,简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展,以期为土壤重金属污染修复提供参考。

1 我国土壤重金属污染现状

随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展,一些企业盲目追逐经济利益,轻视环境保护,再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用,我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重,污染面积逐年扩大,危害人类和动物的生命健康。据报道,2008年以来,全国已发生100余起重大污染事故,其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部的全国土壤污染状况调查公报显示,全国土壤环境总状况体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548万hm2土壤调查结果显示,污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2,其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上,尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染尤为明显[5]。我国的一些主要水域如淮河流域、长江流域、太湖流域、胶州湾等也都出现了重金属污染[6]。

2 土壤重金属来源

土壤中重金属来源主要有内部来源和外部来源两种。在内部来源中,由于成土母质、地形地貌、水文气象及植被和土地利用类型等的不同,对土壤重金属含量的影响有很大差异[7],致使部分地区土壤背景值较高。外部原因主要是人为活动的影响,是土壤重金属污染的主要来源,主要包括以下几个方面:

2.1 随大气沉降进入土壤中的重金属 大气沉降是造成土壤重金属污染的一个重要途径[6]。工业生产、汽车尾气排放及轮胎摩擦可产生含有重金属的有毒气体和粉尘,经自然沉降和雨雪沉降进入土壤中,污染元素主要为Pb、Cu、Zn等。矿山开采和冶炼所带来的大气沉降也是土壤重金属的重要来源[5]。有毒气体和粉尘容易迁移和扩散,在工矿烟囱、废物堆和公路附近的土壤中,土壤重金属含量较高,向四周和两侧扩散减弱。研究人员对某铅锌冶炼厂的土壤重金属空间分布特征的研究发现,Zn、Pb、As的主要污染来源是废气的大气沉降,风力和风向是其空间分布的主要影响因子[7]。

2.2 随污水灌溉进入土壤中的重金属 污水灌溉一般是指利用经过一定处理的城市污水灌溉农田[6],利用污水灌溉是农业灌溉用水的重要组成部分。但由于污水中含有大量的重金属,随污水进入到土壤中,使得土壤中重金属含量不断富集。我国自20世纪60年代至今,污灌面积迅速扩大,以北方旱做地区污染最为普遍,约占全国污灌面积的90%以上,污灌导致农田重金属Hg、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb等含量的增加[7]。

2.3 工矿企业生产带入土壤中的重金属 工业生产中广泛使用重金属元素,工矿企业将未经严格处理的废水直接排放,导致废水中的重金属渗入到土壤中,使得土壤中有毒重金属含量增加[11]。矿业和工业固体废弃物露天堆放或处理过程中,经日晒、雨淋、水洗等作用,使重金属以射状、漏斗状向周围土壤扩散。南京某合金厂周围土壤中的Cr大大超过土壤背景值,Cr污染以工厂烟囱为中心,范围达到1.5km2[12]。电子废弃物在堆放和拆解过程中,会造成Pb、Cr等重金属进入农田土壤[13-14]。

2.4 农事活动带入土壤中的重金属 随着人们对农业产出物不断增长的需求,农药、化肥、地膜等使用量不断增加,导致土壤中的重金属不断富集,造成土壤重金属污染。农药中含有Hg、As、Zn等重金属,长期使用就会导致土壤中重金属的累积。磷肥天然伴有Cd,随着磷肥及复合肥的大量施用,土壤中有效Cd的含量不断增加,作物吸收Cd量也在增加[15]。地膜在生产过程中加入了含Cd、Pb等重金属的热稳定剂,也会造成土壤重金属含量的增加。当前有机肥肥源大多来源于集约化的养殖场,大多使用饲料添加剂,其中大多含有Cu和Zn[16],使得有机肥料中的Cu和Zn含量也明显增加,并随着施肥带入到土壤中。

3 土壤重金属污染修复技术

3.1 物理修复 一是客土、换土和深耕翻土等措施。通过这一措施,可以降低表层土壤重金属含量,减少土壤重金属对植物的毒害。深耕翻土适用于轻度污染的土壤,客土和换土适用于重度污染的土壤。工程措施具有稳定、彻底的有点,效果较好,但是需要大量的人力、物力,投资较大,并会破坏土体结构,降低土壤肥力。二是电动修复、电热修复、土壤淋洗等。物理修复效果好,但是成本高,还存在着造成二次污染的风险。

3.2 化学修复 化学修复是主要是采用化学的方法改变土壤中重金属的化学性质,来降低土壤中重金属的迁移性和生物可利用率,减少甚至去除土壤中的重金属,达到的土壤治理和修复的效果[17]。该技术的关键在于经济有效改良剂的选择,常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙等无机改良剂和堆肥、绿肥、泥炭等有机改良剂,不同的改良剂对重金属的作用机理不同。化学修复是在土壤原位上进行,不会破坏土地结构,简单易行。但是化学修复只是改变了重金属在土壤中的存在形态,并没有去除,在一定条件下容易活化,再度造成污染。

3.3 生物修复 生修复是利用微生物或植物的生命代谢活动,改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性。该方法效果好,易于操作,是目前重金属污染的研究重点。目前生物修复技术主要集中在植物和微生物2个方面[18-19],对植物修复方面研究的较多[20-23]。生物修复不会引起二次污染,成本低,易于推广,在技术和经济上都优于物理修复和化学修复,已经得到了广泛的研究和应用,是目前土壤重金属污染治理的研究热点。

3.4 农业生态修复 不同作物对重金属有不同的吸附作用,可以通过采取不同的耕作制度、作物品种和种植结构的调整、肥料种类的选取等措施,增加作物对土壤重金属的吸收,降低土壤中的重金属含量。研究表明,调节土壤水分、pH值以及土壤水分、养分等状况,实现对污染物所处环境介质的调控[24-25],可以改善土壤的理化性质,促使土壤中重金属被作物有效地吸收。

4 展望

土壤是人来赖以生存的重要自然资源之一,是人类生态环境的重要组成部分。土壤重金属污染问题已经成为当今社会的主要环境问题之一。2016年出台的《土壤污染防治行动计划》,无疑是我国土壤环境管理历史上里程碑式的文件,明确了我国土壤污染防治路线图和时间表。

土壤是一个复杂的生态系统,一旦受到污染,要将进入到土壤中的污染物清除,达到安全生产的目的是十分困难的。重金属对土壤的污染以现有的技术而言是不可逆的。因此,土壤污染预防要比土壤污染治理重要的多。要坚持源头预防和过程治理,以源头控制为主,杜绝污染物进入水体、土体,有效降低污染物的排放。在土壤重金属污染修复技术研究中,要把物理方法、化学方法、生物技术和农业生态修复措施综合起来处理污染题,研究出更加经济高效的治理措施,应该加大生物修复技术研究,减少物理和化学方法的使用,以免造成二次污染。

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重金属污染土壤处理篇(6)

1土壤重金属的来源

重金属通过多种渠道进入土壤。主要有含重金属的矿山开采、金属冶炼;过量使用含有重金属的农药、化肥,尤其是磷肥,比氮肥和钾肥含有更多的重金属;使用含铅及有机汞的农药,不但会改变土壤的团粒结构,造成土壤营养流失,而且也会使土壤重金属含量增加;饲养动物的饲料添加剂中,也常含有高含量的铜和锌,这会使有机肥料中铜和锌含量也明显增加,长期使用含有重金属的畜禽粪便作为有机肥也可能造成土壤重金属污染;大气沉降和汽车排放的尾气也会造成土壤重金属的含量增加;用含有重金属的污水进行污灌也会造成土壤重金属富集,造成污灌区土壤重金属中汞、镉、铅、铬等重金属含量逐年增加。

2土壤重金属污染的危害

土壤受镉、铬、汞、砷、铅等重金属元素的污染,能造成植物体的生长和发育障碍,而且会影响农产品的质量和产量,导致农产品味道变差、容易腐烂,甚至会出现难闻的气味。例如镉与巯基氨基酸和蛋白质的结合会引起植物体蛋白质失活,严重的甚至会引起植物体死亡;镉会参与形成氧自由基,影响植物体抗氧化酶活性,会破坏细胞膜系统、蛋白质、核酸等大分子物质,使水稻叶绿素合成和植株生长受到抑制。植物受锰、汞、铅等金属元素的污染,一般不引起生长发育障碍,但金属元素能在植物体可食用部位蓄积,并能进入食物链,人和动物食用受重金属污染的粮食后,重金属会富集到人体和动物体中,引发癌症等多种疾病。例如水俣病、骨痛病等典型例证。土壤重金属污染还会导致大气水体生态系统退化等次生生态问题,也会带来重大经济损失。

3土壤重中金属污染修复技术

治理方法主要有:换土土和深耕翻土法、隔离法、工程去除、覆盖法、客土法等。工程学方法适合于受金属污染严重的、面积较小的且集中处理的土壤,往往需要将土壤挖出后异地处理,不但耗资大,而且会破坏土壤结构和伤害土壤微生物,不适合于大规模、中强度的重金属土壤污染。与此同时还易造成重金属“二次污染”。最近30年,土壤的生物修复技术已经逐渐发展成为土壤污染修复研究的热点问题,植物修复技术显示了其处理土壤重金属污染的优势如成本低、对土壤影响小、具有美学特点。植物修复是指利用富集植物将重金属从土壤中萃取出来,并转移到植物的可收获的部分,收获季节,将植物灰化并且可以回收重金属,用此种方法可将该种重金属移出土体,这样就降低了土壤中重金属的浓度达到污染土壤的治理和生态修复的目的。本文主要介绍植物萃取、植物稳定、植物挥发和根际过滤四大类植物修复技术。

3.1植物提取

也叫植物萃取和积累,是由Chaney最早提出,它是富集植物的根系将重金属从土壤中吸收并转运到植物的地上部分存储起来,把植物的地上部分收获后集中处理或回收重金属,即可消除土壤中重金属污染。次方法是目前研究最多的,也是最有前景的方法。可以人工发现具有很强吸收重金属能力的超累积植物,或者采用向土壤中添加螯合剂的方法来诱导植物产生超累积的能力。目前已经发现的超积累植物共有700余种,其中积累铬、钴、镍等的量一般大于0.1%,锰、锌可大于1%。据报道,华南农大对重金属污染土壤进行了盆栽淋洗试验,而后种植东南景天,镉和锌的植物提取率分别可达土壤镉的30%~40%和土壤锌的6.5%~6.9%;此种方法对于植物的要求是植物体内能积累高浓度的重金属且能正常生长,不要只能积累单一的,要能同时积累多种的重金属,植物体生长速度快,生物量要大,抗病力要强。

3.2植物固定

通过植物的一些特性将土壤中的重金属转化为相对无毒或低毒的物质,降低土壤中重金属的流动性,降低生物利用性,减少重金属污染地下水并进入食物链的可能性。例如,植物的枝叶分解物、根系分泌物固定金属离子,腐殖质螯合固定重金属离子。此种方法没有将重金属从污染的土壤中去除,也没有彻底解决土壤污染问题,如果环境发生变化,重金属的有效性还会改变。此种方法对于废弃矿山处理、垃圾填埋场处理、污水厂污泥效果很好。目前常用的植物有一些野生植物和一些产量高的农作物,例如杨树、油菜、印度芥菜、苎麻等。该方法处理过的土壤可以种植一些低富集性的的农作物品种,来降低重金属污染食物链的风险。

3.3植物挥发

植物挥发指某些重金属通过植物根系的吸收转化为可挥发态,从土壤和植物表面挥发到大气中,从而减少土壤中的重金属含量。目前研究最多的是非金属元素硒、砷和类金属汞。例如,洋麻可以使土壤的47%的三价硒转化为甲基硒并从植物体挥发出去;烟草可以把毒性大的二价汞转化为气态的汞,挥发出去;海藻能吸收砷,把砷转化为(CH3)2ASO2后挥发出体外。该方法受植物根系范围等限制,处理能力不是很强。

3.4根际过滤

根际过滤是指,植物利用庞大的根系和巨大的根系表面积过滤、吸收污水中的重金属污染物并保存在植物根部。该技术主要适用于水生作物,用于旱生植物的有各种耐盐的野草如牙买加克拉莎草,向日葵、印度芥菜以及一些水生植物如宽叶香蒲等。

4植物修复技术的优点和缺点

4.1优点

1)修复成本低。无需专门的设备和专业技术人员,易于实施。在美国有实践数据表明,每年植物修复技术的种植费用及管理费用为200~10000$/hm2,也就是每年仅为0.02~1.00$/m2,费用要比传统的处理方法低几个数量级。2)是原位处理技术,保持土壤结构的同时还会提高肥力、增加有机质含量。有利于固定土壤,防止水土流失。3)对于收获的植物,进行集中处理,既避免二次污染,又可以从植物体中回收贵重金属,获得经济效益。

4.2缺点

重金属污染土壤处理篇(7)

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中,致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性,长期滞留性和不可分解性的特点,对土壤生态环境造成了极大破坏,同时食物通过食物链最终进入人体,严重危害人体健康,已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力,物力的投入逐年增加,土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势,例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3,处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害,可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用,因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物,降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1原位修复技术:

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2异位修复技术:

异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1污染物的性质:

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染),污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。

3.2环境因子:

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3生物体本身:

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用,

植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题:

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制;电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议:

随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳,并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述,我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件,严重制约了我国农业生产的加速发展,所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力,研发出更好的效率更高的修复治理技术,同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识,提高企业自我约束能力,始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓,把企业对环境的污染程度降到最低限度,形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围,逐步改善我们的土壤生态环境。

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重金属污染土壤处理篇(8)

土壤是人类赖以生存的必要条件,也是重金属元素在循环的过程中的必要环节。土壤的重金属污染是指在人类的生产活动中,排出重金属含量较高的物质散落在土壤中,在土壤中形成反应,超过一定时间后其土壤的微量金属含量值超过土壤本身的微量金属含量值,最终导致土壤重金属含量过高的一种现象。在重金属污染的土壤中耕作农作物,农作物也会受到重金属污染,人们长期食用后致使重金属在体内累积,严重危害了人们的身体健康,而降水、灌溉等使重金属从地表流入到地下水中,也可导致地下水重金属污染。铅污染是重金属污染之一,在治理铅污染的过程中,要以预防为主,防治兼施的方式进行治理。其治理方法包括物理方法、化学方法及生物方法。

一、土壤铅污染的治理方法

(一)物理方法

通过物理方法对土壤铅污染进行治理,主要以换土、隔离、客土以及电化学的方法进行处理,从而减轻土壤的铅污染并防止其扩散。

换土法是指将受到铅污染的土壤进行固定移除,移除后将没有被污染的土壤进行填补。隔离法是指以修建墙体的方式进行对铅污染区域的隔离,将其污染控制在一定的范围之内。受成本等方面的影响,隔离法只适用于受污染面积较小且污染相对严重的区域。客土法是将表层的土壤通过采用机器挖翻的方法与深层土壤调换,再向土壤调换处加入新土,从而降低被铅污染的土壤及植物的污染程度。电化学法是通过增加直流场,使土壤中的铅离子在直流场的作用下,发生氧化还原反应。从而达到去铅的目的。以上方法都能够对土壤铅污染进行有效的治理,但这些方法在实施的过程中会耗费大量人力物力和财力,而且对修复后的铅污染土壤进行处理的难度也很大,所以不适合广泛推广。

(二)化学方法

化学方法中主要采取化学修复的方法对铅污染的土壤进行治理。化学修复法是通过利用化学试剂加入到受铅污染的土壤中,使化学试剂与铅元素发生化学反应,而达到铅离子的降低或迁移。进行化学修复法的主要的方法有化学固定法、淋洗液洗脱法、螯合剂处理法、氧化还原法等方法。

化学固定法是通过固定剂与土壤中的铅元素进行化学反应,降低其生物有效性和迁移性,使土壤含铅程度降低,从而达到降低土壤铅污染的目的。淋洗液洗脱法是通过选取土壤淋洗液对铅污染的土壤进行淋洗,使铅离子由固体形态转化成液体形态,再将回收的淋洗液进行处理。螯合剂处理法也称为整合诱导修复技术,是通过促进植物对铅的超吸收而达到预期目的。常用的螯合剂主要有两种,分别是小分子有机酸类螯合剂和氨基多羧酸类螯合剂。此方法的优点在于能够快速降低土壤含铅量,缺点在于使用中存在水污染的风险,并能对植物产生危害。氧化还原法就是在受铅污染的土壤中添加还原剂,使其与土壤发生氧化还原反应,使土壤中的铅元素低化,从而降低土壤中铅的毒性和活性。

(三)生物方法

生物修复技术早在上世纪90年代初就已经兴起,它是一种新型治理土壤铅污染的技术,其方法旨在通过利用生物的一些特性来抑制土壤污染的生物方法,生物修复技术主要包括的内容有:植物修复技术、微生物修复技术、动物修复技术以及基因工程技术和细胞工程技术等。利用这些方法治理土壤铅污染的优势在于二次污染小、治理成本低、操作相对简单和治理效果显著。植物修复技术是指通过利用某些植物对土壤铅元素吸收的方法进行减少土壤中的铅含量,这种方法既快捷又简单方便,并且比较经济适用,符合生态发展要求,具有相当广泛的发展前景,其方法手段主要有植物挥发、植物提取和植物钝化三种。微生物修复技术是指通过利用微生物进行对土壤中铝元素进行化解,从而使土壤铝污染得以减轻。动物修复技术是指利用蚯蚓对矿山土壤污染进行治理,通过大量放养蚯蚓使之在土壤中对有毒物质进行体内分解,这种方法不仅治理成本低,而且还没有二次污染,是一种改良土壤的好方法。基因和细胞工程技术则是通过改变细胞内的关键酶或酶系统,可以提高微生物的降解速率,并形成降解有毒污染物的新型催化活性,从而对土壤铝污染进行治理。

(四)对污染源头的寻找与防治

如果土壤存在铝污染,则一定有其污染源,如果一昧的对铝污染进行治理,而不寻找其源头,那么治理也将毫无意义,所以,必须对造成土壤铝污染的污染源进行寻找,并杜绝铝污染现象的再次发生,而且找到污染源后必须通过以上方法去解决土壤铝污染问题,只有这样,土壤的铝污染才会得到根治。

二、土壤铅污染治理的意义

对土壤铝污染进行治理,具有重大的现实意义。

(一)对土壤铝污染进行治理可以使土壤的毒性减弱或消除,使土壤恢复正常的机能,从而适合植物的生长,为人类的生存环境的改善创造条件。

(二)污染是目前社会比较关注的公共话题,解决了土壤的铝污染,有利于可持续发展战略的实施。

(三)农作物的生长离不开优质的土壤,对土壤铝污染进行治理,利于农作物的种植,为人们的物质生活提供保障。从大的角度来讲,可以提升国家的粮食储备能力。

三、结束语

目前随着社会的不断发展,城市工业化不断加快,环境及土壤的污染也日益严重,因此对污染的治理工作显得尤为重要。针对污染的治理,需要我们采取适当的方法去进行,不要盲目的去进行治理,而导致土壤污染的状况恶化,要根据其污染的性质及污染的来源去进行综合治理,要利用科学技术进行对其改造,并以预防为主,防治兼施的原则去认真看待土壤的重金属污染。

参考文献:

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重金属污染土壤处理篇(9)

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中,致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性,长期滞留性和不可分解性的特点,对土壤生态环境造成了极大破坏,同时食物通过食物链最终进入人体,严重危害人体健康,已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力,物力的投入逐年增加,土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势,例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3,处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害,可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用,因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物,降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1原位修复技术:

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2异位修复技术:

异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1污染物的性质:

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染),污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。

3.2环境因子:

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3生物体本身:

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用,

植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题:

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制;电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议:

随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。

(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳,并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述,我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件,严重制约了我国农业生产的加速发展,所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力,研发出更好的效率更高的修复治理技术,同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识,提高企业自我约束能力,始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓,把企业对环境的污染程度降到最低限度,形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围,逐步改善我们的土壤生态环境。

参考文献:

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重金属污染土壤处理篇(10)

关键词:土壤污染;特点;类型;危害;治理策略

Keywords:soilpollution;characteristics;types;hazards;managementstrategies

中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:1006-4311(2018)08-0044-02

0引言

随着人类社会活动和农业生产的日益频繁,农村地区土壤污染越来越严重,对我国农业生产和农民生活造成了严重危害。近些年来,我国加大了土壤污染治理力度,特别是2014年推出的《环保法案修订案》为我国农村地区土壤治理指明了方向,确保土壤污染防治的相关工作落实,对我国环保工作展开起到了积极作用。

1农村土壤污染的特点、类型及危害

1.1特点

第一,累积性。大气、水体中的污染物容易扩散、转移,而土壤中的污染物不具备这样的特性,易积累在土壤中;第二,隐蔽性。大气、水体中的污染物一般通过视觉、嗅觉、触觉等方式可以直接感觉到,但是土壤中的污染物要经过样品检测、分析后才能发现,所以很难发现;第三,难逆转性。重金属是土壤污染的主要源头,其在土壤中很难消失、稀释,实现完全的降解需要很长时间;第四,不均匀性。由于土壤中的污染物转移速度慢,且土壤土质差异大,造成污染物分布不均匀;第五,治理任务艰巨。土壤污染一旦发生,治理难度十分大。仅仅是切断污染源头就要花费大量的资金和时间,后期恢复更是一个长期过程。

1.2污染类型

调查显示,农村地区土壤污染主要包含以下几个方面。第一,化肥、农药的不当使用污染土壤。化肥及农药的使用能大大提高粮食作物的产量。但是氮、磷等化学肥料的长期大量使用却能破坏土壤结构,造成土壤板结、耕地土壤退化、致使耕层变浅、耕性变差、保水肥能力下降、增加了农业生产成本,影响了农作物的产量和质量。第二,废水污染土壤。使用生活污水和工业废水灌溉农田是导致土壤污染的重要原因之一。但是这些污水中含有大量重金属、酚、氰化物等有毒有害的物质,它们会将污水中有毒有害的物质带至农田,在灌溉渠中形成污染带。第三,大气污染土壤。大气中的有害气体主要是由工业生产、汽车尾气和生活取暖排出的有毒气体,它的污染面大、覆盖范围广,会对土壤造成严重污染。废气污染大致分为两类:一是气体污染,如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、碳氫化合物等,在大气和水滴中转化为硫酸、硝酸等随雨雪落地,形成酸雨。酸雨不仅直接腐蚀农作物,而且降低土壤缓冲能力;第四,固体颗粒污染,如粉尘、烟尘等固体粒子及烟雾,雾气等液体粒子,它们通过沉降或降水进入土壤,造成污染。第四、生物残体和牲畜排泄物对土壤的污染。利用禽畜饲养场的粪便和屠宰场的废物作农业肥料,如果不进行物理和生化处理,则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可导致土壤和水域污染,并通过水和农作物危害人群健康。第五,固体污染物的污染。固体废弃物主要是农用地膜和工业、生活固体废弃物。一是各种农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用,如果管理、回收不善。大量残膜碎片散落田间,会造成农田“白色污染”。这样的固体污染物既不易蒸发、挥发,也不易被土壤微生物分解,是一种长期滞留土壤的污染物。土壤内非降解残留膜数量超过土壤自净容量时,会影响农田机械耕作,破坏土壤结构。二是工业废渣和生活垃圾如果不经有效处理,随意丢弃或简单深埋处理不仅占用大量土地资源,其产生的有毒物质还将严重污染土壤。在我国,有大量的城市垃圾都是采取深埋(或者露天处理)的方式简单处理,而垃圾填埋场大部分选择城市郊区。而且,由于农村经济发展落后,虽然垃圾数量相对较少,但有效处理率极低,垃圾基本是露天堆放。第六,重金属元素引起的污染。汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤,造成铅污染;各种大量使用杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂导致砷污染;铀矿开采和浓缩、钍矿开采、核实验、核废料处理、燃烧发电厂、磷酸盐矿开采及加工都是土壤辐射污染的来源。还有,铜、锰、镉等重金属长期潜伏在土壤中,随着时间的推移而慢慢累积,达到一定量后,就会出现重金属超标,给土壤造成严重污染。在重金属超标土壤中生长期起来的农作物也会含有重金属含量,人食用后,损伤人体肝脏等器官。此外,重金属污染降解慢,对土壤的污染是持续性的,难以治理。第七,其他有机物污染。部分化工企业多的农村地区,由于化工企业排放物中有大量的有机物,如硫化物、苯酚等,这些物质造成土壤中的微生物疯狂生长,破坏土壤结构,进入人体后可能致癌。

1.3污染危害

我国是农业大国,農业在国民经济中占据十分重要的地位。同时,我国也是人口大国,每年都需要数量庞大的粮食。农村土壤污染后,除了破坏农业生态环境,降农产品食品安全外,还会危及人体生命健康。从长远角度看,农村土地污染的难治理性会增加治理工作的难度,在漫长的治理过程中,污染土壤持续影响农业生产,不利于农业产业健康发展,可能引起食品安全危机。根据国土资源部统计表明,目前全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染。全国土壤总的点位超标率为16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。中国工程院院士罗锡文2011年10月份曾表示,全国3亿亩耕地正在受到重金属污染的威胁,占全国农田总数的1/6。环保部文件显示,在对我国30万公顷基本农田保护区土壤有害重金属抽样监测时发现,有3.6万公顷土壤重金属超标,超标率达12.1%。

2农村地区土壤治理策略

农村地区土壤污染,直接影响着农村地区生态安全和农作物食品安全,危及人体生命健康。一旦污染的农食品流入市场,极可能造成食品安全问题。针对这样的情况,我国政府部门一直高度重视农村土壤污染治理工作,加强防御保护,重点治理已经污染的土壤,恢复土壤层结构,为农作物生长提供安全的生长环境。

2.1清理污染土壤

由于土壤污染具有隐蔽性和难治理性,为了尽快恢复土壤结构组成,通过清理污染土壤将土壤中的重金属污染区和有机物污染区消除掉,降低土壤中的重金属和有机物含量,使污染土壤能够正常的重视农作物。这就是人们常说的物理还原法。如,部分地区通过物理还原法清理污染土壤区域后,将未污染的土壤换填在污染区上,避免重金属持续污染土壤,使土壤结构组分得以恢复。此外,有的地区在重污染土壤位置上浇筑水泥,用以固定污染物,防止污染物转移,进一步扩大污染面。待污染区域土壤测试合格后,继续种植农作物,可促进土壤结构恢复。

2.2对污染物进行化学反应处理

除了采用物理还原法外,还可以采用化学反应方法处理农村污染土壤。这种方法能够彻底解决土壤污染物污染问题,减少土壤修复过程中的环境破坏,特别是适合污染面积大区域的土壤污染治理工作。利用化学方法进行农村土壤污染治理的常用方法有化学氧化、化学还原、电化学修复、化学淋洗等。其中,化学氧化和化学还原主要是利用氧化剂、还原剂与污染物的化学反应来降解污染物,或降低污染物毒性,进而降低土壤污染严重程度。化学淋洗方法是通过化学溶剂把土壤中的污染物清转移出去,便于集中处理污染物,加快土壤污染治理和恢复。

2.3利用微生物进行土壤治理

有机物中的微生物虽然是造成土壤污染的主要根源,但是有些微生物以污染物作为事物,能够消耗和分解污染物。所以,农村土壤污染治理可以采用微生物修复法,将有益的微生物群落引入到污染土壤中,利用这些微生物吸附重金属离子,使重金属离子价态改变,进而降低重金属含量。

微生物不仅能降低土壤中的重金属含量,还能消耗土壤中的有机物,使复杂的有机物分解为成分比较简单的有机物,加快有机物污染降解速度,达到污染治理目的。目前,微生物治理土壤污染的方法已经有了很普遍应用,具体实践中要充分考虑土壤环境,根据土壤情况和污染程度高低选择适合的菌种群落,否则无法发挥出微生物的污染物分解作用。特别是污染程度严重区域,微生物可能出现死亡情况,所以需要进一步分析微生物污染治理法。

2.4在污染土壤上种植植被

很多植物具有污染物固定、分解、吸收等作用,在土壤污染地区种植植物,可以利用植物的特性、功能达到污染治理目的。目前,常用的植被修复主要强调污染物提取,即通过植物将污染物转移到植物内部,减少污染物在土壤中的累积,降低土壤污染严重程度。除了吸收污染物外,植物还能固定土壤,减少水土流失,改善土壤结构,使污染土壤逐渐恢复种植条件。

3结论

综上所述,农村地区土壤污染危害极大。为了降低土壤危害,各级政府部门和相关单位高度重视农村土壤污染治理工作,通过物理法、化学法、微生物法、植被法等一系列方法治理污染,并恢复土壤结构组分,尽快恢土壤种植条件。在这基础上,还应注重土壤污染防御,减少土壤污染源,保护农村土壤安全。

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重金属污染土壤处理篇(11)

矿产资源是人类生产和生活的基本源泉之一,是社会经济发展的重要基础,我国目前95%的能源和80%的原材料是依靠开发矿产资源来提供的,因此我国经济的发展离不开矿业,但是矿业又是个污染相当大的行业。随着我国经济的快速发展,矿山的开采不断加大,矿山的开采伴随着很多环境问题的产生,破坏了自然生态环境,其中矿业废水中含有大量的重金属,对环境污染严重,污染水源,对人体健康构成威胁。因此必须有效地处理矿山固废以及废水。

1、矿山重金属的来源

金属矿山开发的开采、选洗、冶炼都会向环境中排放重金属元素,原生硫化物矿床在开采利用过程中,废弃的硫化物经过长期的自然氧化、雨水淋滤而导致重金属元素大量进入矿区。硫化矿物的氧化反应速率除与反应时间、温度、硫化矿物的含量、种类有关外,还与外界环境如氧气、水、生物活动特别是氧化铁杆菌等有关。固体废物的风化可以导致重金属元素的淋滤释放,特别是铅锌矿、汞铊矿在开采利用过程中,尾矿废石中的铅、锌、砷、铊以及伴生组分如镉、铬、铜在地表水的冲洗和雨水的淋滤下进入土壤并累积起来。

土壤中重金属元素的迁移分布行为受到土壤pH值、有机质、矿物组成、阳离子代换量等性质的制约,如铊在土壤中的含量与有机质含量有明显的正相关性,而与土壤中的粘土矿物含量呈负相关性。通常情况下,表层土壤中含铊量较高,深层土壤与土壤下伏的基岩中含铊量低,锰矿物对重金属元素有着强烈的固定作用,这使得重金属元素在土壤中的含量明显高于河流沉积物。

2、重金属的危害分析

重金属在土壤一植物系统中迁移直接影响到植物的生理生化和生长发育,从而影响作物的产量和质量。当土壤被重金属污染后,重金属在土壤中累积,当达到一定程度便会对作物产生不良影响,不仅影响作物的产量和品质,而且通过食物链最终影响人类健康。如铅能伤害人的神经系统,特别对幼儿的智力发育有极其不良的影响;镉的毒性很大,在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化,还会影响骨骼发育,如1955年发生在日本神通川地区的“痛痛病”,就是因为该地区的土壤一植物系统受到镉的污染;1953年日本水俣氮肥厂的乙酸乙醛反应管排出含有氯化甲基汞的汞渣流入水体,有毒物质被鱼、虾、贝类食人后,由食物链进人人体,导致了“水俣事件”的发生。在中国,随着污灌面积不断扩大,土壤重金属的污染问题日趋严重,如沈阳、兰州、桂林、萍乡等地重金属污染均较明显;湖南株洲的冶炼厂和化工厂附近地区的重金属汞、镉、铅的含量均超标,对人和家禽健康危害很大。土壤重金属污染对人类健康造成的威胁已引起世界各国科学工作者的普遍关注,对其治理成为目前研究的难点和热点。

3、矿山重金属污染的生物修复技术

生物修复,指一切以利用生物为主体的环境污染的治理技术。它包括利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤中的污染物,使污染物的浓度降低到可接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质,也包括将污染物稳定化,以减少其向周边环境的扩散。这是一种利用各种天然生物过程而发展起来的现场处理各种环境污染的技术,生物修复的处理费用比较低,而且对环境的影响也比较小、生物处理的效率相对也比较高。

3.1植物修复

植物修复技术是利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称,也就是将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上,而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理后即可将该种重金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的。植物提取是目前研究最多并且最有前景的方法。目前发现的具有超累积能力的植物约400多种。植物提取技术首先要筛选出超累积植物,植物提取利用植物从土壤中吸收金属污染物,并在植物地上部分富集对植物体收获后进行处理,从而降低了土壤中重金属的含量。

植物修复技术目前已经广泛地应用于对土壤重金属污染的治理,但是在运用的过程中产生了很多的问题,比如植物修复技术并不能从根本上消除重金属污染的问题,而是将重金属从土壤中吸收或吸附到植物体内或根部.然而如何防止富集在植物中的重金属重新流入到环境和食物链中,怎样有效的处理植物中的重金属以及防止产生二次污染等。

3.2微生物修复

除了植物修复技术外,重金属污染的处理措施还包括有微生物技术。土壤重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物,从而降低重金属的污染程度。在长期受某种重金属污染的土壤上,生存着数量众多的、能适应重金属污染的环境并能氧化或还原重金属的微生物类群。对于某些重金属污染的土壤,可以利用微生物对重金属进行固定、移动或转化,改变它们在环境中的迁移特性和形态,从而进行生物修复。微生物主要通过生物吸附和富集作用、溶解和沉淀作用、氧化还原作用和菌根真菌与土壤重金属的生物有效性关系对土壤中重金属活性产生影响。

3.3动物修复

土壤中的某些低等动物(如蚯蚓和鼠类)能吸收土壤中的重金属,因而能一定程度地降低污染土壤中重金属的含量。随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。

4、结论

酸性矿山废水和尾矿是造成矿山重金属污染的主要原因,因此,在以后的矿山重金属污染研究中,测定矿区有毒、有害重金属元素的总量及其在不同环境介质中的赋存相态,区分重金属元素的来源及其在矿区的运移途径;综合利用重金属元素污染的评价方法,从环境地球化学工程学的原理和方法出发,加大矿山重金属元素的污染治理和生态修复工作等方面还有很大的发展空间。

参考文献:

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