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汞污染土壤修复技术概述

2018/5/29 14:39:28  来源:《农家参谋》  我要投稿

摘要:随着国民经济的迅速发展,土壤重金属污染问题成为环境污染的热点问题。目前,由于土壤重金属污染修复技术不够成熟,另外,汞污染具有积累效应、遗传毒性、潜伏性等特殊性,对土壤环境安全和人体健康存在巨大的隐患。因此,对土壤修复技术的科研工作提出迫切要求。结合土壤修复技术研究的现状,本文从汞的来源、修复方法进行了详细的概述,重点对稳定剂/钝化剂法、生物修复法、纳米技术法等国内外最新研究进展进行介绍,并为今后汞污染土壤的修复技术提出展望,为从事土壤修复、环境保护与治理的科研工作者提供有效的参考。

关键字:汞;土壤污染;修复技术等

1危害与来源

汞是环境中危害最大的重金属元素之一,是非生命需要且对生物体具有极强的生理毒性和神经毒性。汞是唯一可以以气态形式通过大气进行全球性的运输,现在已被美国列为优先控制的重金属污染物之一。主要汞甲基化的趋势较为严重[1]。对汞污染土壤的修复方法大多数尚处于研究阶段。阅读国内外汞污染土壤修复技术的有关文献,分析各种技术的利弊性,最后对今后修复技术提出展望,以期望对日后的土壤修复事业提供帮助。

2常见的汞污染土壤的修复方法

2.1稳定化修复技术

此技术采用不同材料将重金属钝化在土壤中,并且长时间的保持在土体中。钝化材料可分为无机材料、有机材料和氧化还原材料,达到了一定的修复效果。近几年有关此方面的研究工作有,袁俊等[2]不同形态的硫对木榄吸收汞与甲基汞的影响,实验研究表明硫形态对木榄吸收MeHg的影响主要在根部,施硫能促进植物提高根部的MeHg含量,对茎叶吸收MeHg的影响较为复杂且无规律;金岑研究了小麦对的吸收与水溶及离子交换态的汞有直接关系,并用Na2S钝化剂研究了汞形态的稳定效率,得出了钝化土壤中汞的最优条件[3]。谢园燕等[4]以汞矿区污染农田为试验田,研究添加膨润土、磷酸氢二铵、膨润土+磷酸氢二铵混施对土壤中汞的形态分布以及四季菜心得产量和汞含量的影响,结果表明,与对照土壤想不,三种稳定剂均能增加四季菜心的地上部分和根系的干重,与对照相比,膨润土+磷酸氢二铵混施能显著降低四季菜心地上部分和根系汞含量,并降低土壤中的有效态汞,其他处理无明显降低趋势。任丽英等将两种铁氧化物(铁铝、铁锰)分别添加到两种污染的土样,有效态为2.10mg˙kg-1、3.58mg˙kg-1,14天后,土壤中的有效态降低了94.6%和93.11%(铁铝氧化物)、88.69%和87.85%(铁锰氧化物)[5]。

总结,稳定化技术针对不同的污染物选择不同的材料尤为重要。不足之处是需要长时间的观察,并且材料使用量较大。

2.2热解吸修复技术

此方法通过将土壤中的污染物加热其一定的温度,使污染物能够从土壤中挥发出来,然后收集起来,再统一处理污染物。利用汞的易挥发性,热解吸技术是一种有效的修复汞污染土壤的方法。但是汞在土壤中的形态复杂,如Hg2S的沸点较高,采用的温度高至600℃~800℃。高温热解破坏土壤性质,无法种植庄稼。

另外,高温热解耗能严重,增加修复成本。那么降低热解温度成为关注的重点,众多学者尝试添加不同的试剂来优化低温条件下对汞污染土壤进行热解吸修复,主要为氯盐来强化低温去除土壤汞的效率[5-8]。但是效果不明显。

此技术适用于高浓度的汞污染土壤,研发更有效的试剂,来降低热解温度才是此技术的关键。

2.3电动修复技术

此技术是指在受污染的土壤和地下水区域插入电极,形成低压直流电场,利用电动力学效应使土壤中污染物发生定向的迁移,从而达到去除土壤中污染物的目的。郑燊燊选取我国西南地区贵州省的水稻土和旱作土进行了Hg在土壤中的解吸动力学特征和电动修复研究,开发出KI+I2氧化-络合逼近阴极电动修复技术,为贵州汞污染土壤提供了一种高效的修复技术[9]。总结,在电动修复技术实际应用中存在一定的问题,例如:一,土壤是复杂的环境,在修复过程中,电场作用下可能会产生有毒的副产物(如丙酮、三氯甲烷等);二,电动后土壤系统被严重破坏,不满足农业作物生产的基本需求;三,对污染物浓度的选择性问题。

2.4土壤化学淋洗技术

此技术是在被重金属汞污染的土壤中施加人工配置的淋洗剂,重金属能够被淋洗液转移到液相中去,再把含有重金属的废液通过收集装置加以处理的土壤修复方法。常见的淋洗液主要有盐酸、草酸、EDTA和DTPA等。研究者的重点主要在表面活性剂的研发,例如:林凯重点研究了表面活性剂和EDTA对严重汞污染土壤区的汞去除效果[10],但EDTA市场价格较高,不适用于大规模的推广;Gpei等人采用胶束溶液(皂苷、烷基糖苷)合成的一种表面活性剂(Tween80)修复二氯苯(DCB)污染的土壤,Tween80对o-DCB和p-DCB污染的土壤有潜在的促进作用[11]。另外,农田土壤中采用此技术,可能破坏土壤结构,导致土壤肥力严重退化,淋洗液易造成二次污染。

2.5生物修复技术

此技术具有成本低、不破坏土壤性质、不引起二次污染且保护生态环境等优点。此方法由美国科学家CHaney等提出,引起学者的高度重视[12]。樊政等人[13]通过测定万山植物汞含量,经过实地调研和实验室模拟法筛选对汞富集效果好的植物,发现了苣荬菜和艾蒿对于汞浓度为27.6-4.54mg/kg的低浓度富集系数分别为0.53和0.83,但是对于高浓度汞污染土壤富集效果没有研究,但不属于Brooks提出的超富集植物。可见植物修复尚没有发现汞的超富集植物,添加螯合剂增加土壤汞的生物有效性是一条提高植物修复的有效途径。另外,微生物修复技术。常见的微生物主要指细菌,细菌可以利用Hg还原酶把Hg2+还原成Hg分子,例如铁氧化细菌、菌丝体真菌、芽孢杆菌、恶臭假单胞菌[14,15]。

总结汞污染土壤植物提取技术有以下两点问题,一、土壤中汞的生物可利用性低;二、尚未发现汞的超富集植物。

2.6修复技术展望

面对日益严重的汞污土壤问题,迫切需要一种经济、有效和环保的较为理想的修复技术。但由于土壤环境的复杂性、多变性和重金属汞的特点,理想的修复技术还需学者不懈努力。本论文就现有修复技术发展现状,提出以下几点展望:1)修复技术要以保护土壤破坏结构,土壤肥力为前提;2)发展新的材料,才可能有新突破;3)多种技术相结合,发挥各技术的优势。

文章关键词:汞污染 土壤重金属污染 土壤修复技术

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