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土壤和地下水中重金属和多环芳烃复合污染和修复研究进展

北极星环境修复网  来源:农业环境科学  作者:杨悦锁 等  2017/5/6 11:06:36  我要投稿  

北极星环境修复网讯:随着人们对环境污染调查研究的不断深入,对其认识也不断加深。目前,仅对某单一污染物的研究已经无法解决日趋复杂的环境污染问题,多种污染物的复合污染得到越来越多的关注。

重金属和多环芳烃是环境中常见的污染物,其复合污染的情况在环境中广泛存在,而且二者之间复杂的相互作用,增加了复合污染的修复难度。土壤和地下水是重金属和多环芳烃的主要富集场所,同时也是生物生存的重要依托,一旦被污染将严重威胁人类及其他生物的生存。

本文对重金属和多环芳烃复合污染的来源、分布、迁移、转化及其生态毒性进行了介绍,简要概括了重金属和多环芳烃复合污染之间的相互作用机理及其修复方法,并对重金属和多环芳烃复合污染的进一步研究提出展望。

引言

复合污染是指生态系统中多种化学污染物同时存在,且各污染物之间发生相互作用或反应,从而影响它们在环境中的各种行为及毒性的污染现象。

土壤和地下水是我国经济和社会发展以及人民生活不可替代的重要资源,近年来随着人类社会生产活动的高速发展,土壤和地下水环境均面临着严重污染的现状。而且土壤和地下水的污染具有持久性、隐蔽性、复杂性和难以治理等特点,因此受到国内外科研人员和政府机构的高度关注。对此,我国分别于2015 年和2016 年制定了《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)和《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)对土壤和地下水污染进行控制和修复。因此,对土壤和地下水复合污染的特性及其修复手段的了解具有重要的理论与实际意义。

重金属(Heavy Metals,HMs)作为典型的无机污染物,不能被降解,只能被转化;多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)属于持久性有机污染物,具有性质稳定,难降解,毒性强等特点;二者均易被土壤颗粒吸附,并能长期存在于土壤与水环境中,不断累积,具有很强的生态毒性。同时,二者可以通过食物链转移与富集,最终威胁人类的健康。HMs 和PAHs 作为土壤和地下水污染中典型的污染物,其物理化学性质相差较大,且二者复合时存在着阳离子-π 作用、竞争吸附和氧化还原等复杂的相互作用,使得彼此的行为特性发生变化,增加了其复合污染特征研究和修复的难度。HMs 和PAHs 可由矿山开采和化石燃料燃烧等分别产生,先后进入环境中,或通过电子垃圾处理和污水灌溉等途径同时进入环境中形成复合污染,二者的复合污染在环境中普遍存在。

随着环境污染的日益严重化、复杂化,复合污染问题也逐渐为人们所关注。在前人的努力下,HMs 和PAHs 复合污染的研究已有了长足的发展。近年来,该领域的研究工作也逐渐从表观的现象、结果研究深入到内在机理层面,尤其是二者之间相互作用的机理。对于二者复合污染的修复,也逐渐转向不同学科多手段的组合修复。

本文以HMs 和PAHs 复合污染为代表,从二者的来源、分布,及其复合污染的特征、迁移转化规律和生态毒性等几个方面进行概述,总结了近年来相关研究中发现的HMs 和PAHs 之间相互作用及其作用机理,以及HMs 和PAHs 复合污染的修复手段,最后对于HMs 和PAHs 复合污染的进一步研究提出展望。希望通过本文的综述,为今后有关HMs 和PAHs 复合污染的系统研究及其修复方法和修复效率的进一步提升提供理论基础和技术支撑。

1HMs 和PAHs 复合污染来源和分布

1.1

主要污染来源

1.1.1 HMs 来源

HMs 在工业生产和日常生活中都有广泛的应用,无论是点源污染还是非点源污染,HMs都是较典型的污染物,在水体和土壤中被频繁检出。HMs 的点源污染主要来源于工业三废的排放,包括采矿、冶炼、塑料、印刷、制药、电池等工业,非点源则包括农业活动中化肥、农药的使用、污水灌溉、汽车尾气、公路扬尘、化石燃料的燃烧等。Chen 等利用多元统计和地质统计手段,对西安北部灌溉区HMs 污染来源进行了分析,发现该区域土壤中的Hg 主要来源于长期的污水灌溉,而Cr、Ni 和Zn 则主要来源于附近的工业活动和大气沉降,汽车尾气和汽车泄露等是Pb 和Cu 的主要来源。Turner 检测了英格兰西南海滨漂浮的塑料垃圾中HMs 的浓度,发现Pb、Cd 超标,主要是因为在塑料生产过程中使用了含HMs 的稳定剂。

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