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土壤中汞的来源及土壤汞污染修复技术概述

2017/10/10 11:21:46  来源:现代化工   作者:王立辉等   我要投稿

摘要:介绍了土壤中汞的来源,综述了土壤汞污染修复技术,包括2种常用修复技术——固化稳定化技术、热解析修复技术,3种新兴修复技术——植物修复技术、基因工程技术、纳米修复技术。最后对土壤汞污染及其修复技术发展前景进行了展望。

关键词:汞污染;土壤;来源;修复技术

汞,尤其是有机汞,由于具有极强的毒性和高度的生物富集性,会对人类健康和生态环境造成很大危害。与其他重金属不同,汞能够在大气中长期滞留,并进行远距离迁移,最终通过干湿沉降等方式进入水陆生态系统。汞进入土壤之后,在硫酸盐还原 菌(SRB)、铁还原菌等δ-变形菌纲作用下, Hg2+能被转化成毒性更强的甲基汞,并通过迁移等方式,最终通过食物链放大进入人体 。土壤中汞的来源 十分广泛,包括土壤母质、大气汞的干湿沉降、含汞废水排放、含汞固体废弃物堆积等。土壤通过物理净化、化学净化、生物净化等方式,对进入土壤中的汞污染物有一定自净能力,但在很多情况下,土壤净化能力十分有限,要想去除土壤中的汞污染,必须依靠相应的修复技术。本文中简介了土壤中汞的来源,并对目前国内外土壤汞污染修复技术进行概述,以期为后续进行该类研究提供参考与借鉴。

1 土壤汞污染的来源

1.1 土壤母质

汞在地壳中自然形成。汞具有亲硫性、易形成 络合离子等特性,常以硫化物等形式存在于岩石中。地表岩石经过风化作用,形成土壤母质,岩石中的汞部分残留在土壤母质中,构成了土壤中汞最基本来源。研究表明,全球不同类型土壤中汞的背景含量有所不同,一般介于0.58~1.8mg/kg,平均值估计为1.1mg/kg,并且,有机质土和新成土中汞含量偏高。土壤母质中汞的来源复杂多样,形成周期 长,且容易受到自然环境的影响,因此目前很难精确估算出此来源汞的释放量。

1.2 工农业生产及含汞废弃物排放

随着科学技术的发展,人类在创造自身文明的同时,也对自然环境造成破坏。汞在自然界中分布广泛,几乎所有的矿物都含有汞,大规模的矿山开采和金属冶炼必然产生大量含汞废矿渣和冶炼炉渣,侵占周边耕地,进而对矿区土壤产生污染。随着人类城市化进程的加剧,城市产生了大量的含汞固体废弃物,包括温度计、血压计、电池、荧光灯泡以及一些废弃电子产品,这些废弃物大多进入垃圾填埋场进行处理,从而导致填埋场周围土壤遭受汞的污染。Li等对贵阳等城市垃圾填埋场废弃物含汞 浓度进行研究。研究发现,废弃物中汞浓度为0.17~46.22mg/kg,平均值为0.57mg/kg。Cheng等 对我国31个大城市土壤汞含量进行分析研究。 研究发现,中国北部和西北部城市表层土壤汞含量较低,东部和东南沿海地区城市土壤汞含量偏高,一些城市表层土汞含量高于深层土汞含量,这说明人类在进行工农业生产时,的确造成了周围土壤汞的污染。

目前,针对工农业生产及固废堆积土壤汞污染问题,欧美等西方发达国家已经采取措施控制人为因素对土壤汞的排放,但广大发展中国家由于资金、技术缺失等因素,在控制汞排放源方面落后于发达国家。2014年中央发布《国家新型城镇化规划(2014—2020)》指出,我国到2020年城镇化率将达到60%,届时城市必将产生大量含汞垃圾,势必给我国汞污染控制带来巨大压力。

1.3 大气干湿沉降

自工业革命以来,随着人类活动的加剧,大气中的汞含量已经增加了3倍左右,当前,人为源每年约向大气中排放1960t汞。大气中的汞通过干湿沉降进入地表土壤,可以被有机质吸附,从而在土 壤表层富集。目前,已经有许多学者对大气汞干湿沉降进行研究(见表1)。研究表明,与气态单质 汞相比,活性气态汞与颗粒汞具有更高的水溶性和沉降速率,它们往往是大气汞干沉降主要来源。Lynam等对美国伊利诺伊州中部大气汞沉降进行研究,发现大气汞湿沉降量是干沉降量的3.4倍,说明湿沉降占大气汞沉降的主体部分;汞的湿沉降在 夏天表现更为显著,这是因为夏天大气中的Hg0 更易被氧化成Hg2+ ,加上夏天雨量较大,汞更易于进入地表部分,这些发现与Sheu等在台湾彭佳屿研 究结果具有一致性。

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国内氯碱行业汞污染现状与防治对策

文章关键词:汞污染修复 土壤汞污染 修复技术

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