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土壤重金属污染修复技术探究

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发布日期:2020-01-15 浏览次数:33
核心提示:近年来,土壤重金属污染愈发严重,本文通过分析土壤重金属污染的成因、危害 、重金属污染土壤修复技术发展过程和研究进展术进行了详尽的介绍以期为土壤污染修复技术发展及政府相关部门决策提供支持和借鉴。

1、土壤重金属污染的成因

重金属污染主要是指在人类生产生活过程中,重金属给人体健康或自然环境带来损害的现象和过程。重金属污染来源有人为和自然2个方面。随着经济的发展,人为方面导致环境重金属污染的问题愈发明显,工业生产中如矿产开采、矿产冶炼、电镀、机 械加工、化工、燃煤发电、皮革制造等生产过程中排放的废水和废渣直接或间接地进入土壤,以及露天堆放的废矿、尾矿被雨水淋溶,导致土壤中重金属含量超标。

工业化过快的发展导致有很多企业对于污水的处理排放措施并不达标,导致含有重金属的工业废气废水大量排放,直接或间接污染土壤,造成土壤 重金属污染。农业生产中使用含有重金属的污水浇灌作物,或使用含有重金属的化肥、农药、大棚 薄膜,从而使土壤中的重金属含量累积超标。生活过程中如汽车尾气排放所产生的污染已成为目前城市重金属污染的主要来源,汽车轮胎、刹车、汽油等释放出的重金属元素在道路两侧富集造成严重的重金属污染重金属污染自然来源主要是某些地区的自然背景值较高同样是我国造成土壤重金属污染的主要成因之一。如我国西南岩溶地区成土母岩为碳酸盐岩,在土壤沉淀形成中岩石中含量很低的镉、铅、汞等元素强烈聚集导致土壤中镉、铅、汞等元素含量比成土母岩聚集10倍甚20倍,最后造成土壤的重金属化。

2、重金属污染的危害

土壤中的重金属滞留时间长,且具有隐匿性。渗入土壤的重金属,没有外力的作用,其移动性差,难以被微生物降解。一则降低农产品产量和品质,二则通过食物链进入人的身体。植物能够吸收和富集空金属,但重金属浓度一旦超出其耐受程度,植物的生理代谢和生长发育则会受到抑制,表现为生长发育不良、光合作用能力减弱、抑制叶绿素合成、叶片枯斑等症状。在重金属污染环境中,绿化树种根部最先受到毒害,重金属元素会抑制植物对介质环境中养分和水分的转运和吸收,从而导致植物叶片变黄、萎蔫,最后引发植株产量和生长量同时下降。同时,重金属对人类也会造成巨大的伤害。近年来国内的重金属污染事件时有报道,中国河南沈丘近2004年左右的癌症死亡率占总死亡率的89%,主要原因是由重金属Cd和As的污染所造成;2003年湖南安化受重金属Cd的污染导致当地60%的新生儿患畸形癌;强调了重金属污染的防治问题迫在眉睫。

3、重金属污染土壤修复技术发展过程

目前,世界上重金属污染土壤修复技术较为先进的是欧美国家。欧美国家土壤修复技术的发展过程主要经历了两个阶段:前期土壤修复技术主要为物理、化学生物修复技术为主;后期土壤修复技术主要为高效环保的生物修复技术。 我国重金属污染土壤修复技术的发展主要分为以下几个阶段:前期土壤修复技术应用较多的是物理修复技术,如填埋、刮土、复土等;后期应用较广的是生物、物理和化 学修复技术,修复技术趋于多样化,如植物、动物、微生物、氧化还原、淋洗、化学萃取等,以植物修复为应用重点。

4、重金属污染土壤修复技术研究进展

4.1 物理修复

物理修复即采取物理方法将重金属移除,主要有客土、热解吸等。对于污染不严重、取土方便的污染土壤,可以将适 量清洁土壤添加到污染土壤中,从而降低污染土壤的 重金属污染物的浓度。客土时,尽量选择与污染土壤 理化性质相近的清洁土壤,以便植物能较快适 应 生 长;热解吸方法仅适用于挥发性重金属污染土壤的治理,如受汞污染的土壤,但该方法适用范围较窄,仅适用于去除低熔 点、易挥发重金属,并且挥发出的重金属元素若收集和处置不当,极易污染空气。该方法适用于小面积重污染土壤修复,成本高,该法备受争议。

4.2 化学修复

化学修复技术是指利用化学试剂、化学反应或化学原理来降低土壤中重金属的迁移性和生物可利用率,降低植物对重金属的吸收。主要包括化学淋洗修复法、固化技术等。淋洗是用具有重金属水溶性的提取液对被污染土壤进行洗涤,将重金属离子以离子态或形成金属络合物后溶解至淋洗液等方式分离出土壤中的重金属,再对淋洗液进行处理以去除重金属。用淋洗液一般为 水、无机酸、无机盐、螯合剂和表面活性剂,淋洗液的注入可以改变土壤与污染物的吸附脱附特性、界面张力、溶解沉淀状态、酸碱特性等,从而增大污染物的 溶解度,使其呈乳液或可迁移状态,便于从土壤中去除。但土壤中的肥力因子如氮、 磷、钾等有机质也会随着淋洗剂的去除而去除,使得土壤的肥力下降,最终使得土壤生产力下降。同时可能破坏土壤的微团聚体结构,且淋洗剂的处理易造成二次污染污染地下水。固化技术是在土壤中添加固化剂形成渗透性很低的固体混合物从而 降低土壤中重金属的活性,常用的添加剂有磷酸盐、石灰、生物炭等,该法易破坏土壤结构,造成土壤结块硬化、失去肥力,且固化的重金属因子可能会随着外界环境的变化而重新获取活性。

 

4.3生物修复

生物修复技术是指利用植物、动物和微生物吸收、降解和转化土壤中污染物,使污染物浓度降低到可接受的水平,生物修复技术与物理、化学修复技术相比,具有成本低、效率高、操作简单、可处理复合型污染土壤、不产生二次污染且重金属可回收至地球循环系统等优点,已成为当今重金属污染土壤修复领域的研究热点,为目前土壤修复技术中最适合推广应用的技术方向。生物修复技术包括植物修复、动物修复、微生物修复等3类。植物修复技术是指非人工却在自然条件下生长的植物或者人工条件下通过遗传培养的植物对于被重金属所污染的土壤进行提取、转移、吸收、分 解、转化或固定土壤中的污染物,达到去除污染物的目的。利用超富集植物对土壤 中重金属进行吸收和转化是由Chaney 和Baker等提出。目前已经发现约有700多 种超富集植物通过根系吸收后转运到茎、叶、果 等部位对一种或多种重金属发挥富集作用,如蜈蚣草对重金属砷、镉有较佳的富集作用,褐蓝菜对镉具有较强的富集能力。动物修复技术是指利用某些动物的吸收、转化、分解等直接或间接地改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进动物、植物和微生物在污染土壤环境的生长,从而修复土壤。将类似于蚯蚓这类的低等动物投放到需要修复的土壤中去,既能吸收土壤中的重金属物质,又能够改善土壤结构、提高土壤透气性、增加土壤肥力,从而有利于超富集植物的生长。微生物修复技术是指利用土壤中的藻类、细菌、真菌等微生物对污染土壤中的重金属进行吸收、沉淀、转化等,以此来降低土壤中重金属的含量,虽然微生物修复技术已经得到了广泛的关注与认可,但是大部分还是停留在试验阶段,真正应用在实践中的并不多,微生物修复技术中,固定化技术是未来重点发展的方向。

土壤是人们生存的重要条件,也是我国生态环境中极其重要的一部分,当前土壤重金属污染问题已经受到了相关部门和广大群众的广泛关注,采用正确的方法对重金属土壤进行修复成为当务之急,重金属土壤修复技术能够有效减少土壤污染问题,从而提高人民群众的健康,促进我国生态环境可持续发展。如何将环境土壤重金属污染修复的技术有新的突破,任重而道远。

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