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土壤重金属污染治理方法探讨

北极星环境监测网  来源:《基层建设》  作者:雷湘  2019/10/22 15:08:45  我要投稿  

北极星环境监测网讯:摘要:土壤重金属污染(heavy metal pollution of the soil)是指土壤中金属含量超过土壤自然背景值,继而导致的金属过量沉积的过程,如Fe(铁)、Mn(锰)、Zn(锌)、Hg(汞)等。从当前情况来看,土壤重金属污染与人类活动存在极大的关系,而所谓的重金属主要是指比重≥5.0的金属;例如As(砷)是作为一种常见的准金属,但由于它的化学性质和环境行为与重金属的相似性极高,故人们常将As(砷)归属于重金属范畴。

人类在日常生活、劳动活动中,将金属加入到土壤中,明显高于正常土壤中重金属的含量,最终造成人类活动周边环境质量恶化的的现象就叫做土壤重金属污染。土壤重金属污染的主要来源包括农药、废水、污泥和大气沉降等。它的主要特征是形态多变,降解难度高等。借此笔者这从治理方法的角度对土壤重金属污染进行研究与分析,以便提出更加科学、合理、有效的解决措施与办法,最终达到预防和降低重金属污染的程度,还给我们的子孙后代一个更加健康、生态、文明的生存环境。

一、重金属污染的经过分析

通常情况下,土壤重金属污染的来源主要包括自然因素和认为干涉两方面。其中自然因素主要两点,一是土壤的成土母质逐渐发生风化时,土壤重金属本底含量则会逐渐受到影响;二是成土母质在长期受到以自然物理和化学迁移为主的风力和水力搬运。人为干涉主要包括以下三点,人类活动中不同的工矿企业在进行工业生产时向土壤输出额外的重金属,如镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)等;二是人类在农业生产过程中向土壤输入额外的重金属;三是随着现代交通运输的逐渐发展,交通运输中产生的各种重金属对土壤的影响。从工业角度来看,真正划入重金属范畴的金属有铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋等10种。但从土壤-植物系统的角度来看,对人类在生命健康和动植物的危害极大的金属主要有(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)等等金属为主。

二、重金属的主要特征、危害与污染特点分析

2.1 特征分析:土壤重金属污染的特征主要包括两点,一是形态多变,二是降解难度高;其中形态多变主要是指随着Eh、Ph、配位体的变化,重金属的价态、化合态和结合态也会存在极大差异,当这些因素发生变化是时,重金属的有效性与毒性也会随之改变。降解难度高主要是指重金属在土壤中的只发生单一的形态转变和迁移,降解难度较高。

2.2 重金属的危害分析:根据2013年年底中国国土资源部副部长王世元的相关调查报告表明,我国内地发生重毒污染的更低面积占比大约在5000万亩,重金属污染的占比大约在75%左右,同时重金属污染也极大程度的威胁到我国粮食生产。从危害角度而言,重金属的不仅会影响植物根、叶的正常发育,当达到一定程度时,还有会破坏人体神经系统、免疫系统、骨骼系统等,继而诱发各种疾病,甚至诱发死亡。

2.3 土壤重金属污染特点分析:从当前土壤中重金属污染情况来看,土壤重金属污染的特点主要包括以下几点:一是由于重金属被微生物降解的难度极高,因此重金属常常以污染物的角色潜伏在自然环境中;二是由于受到土壤胶体和颗粒物的吸附,重金属在土壤中的浓度常呈现出垂直递减分布状态;三是重金属与氯离子、硫酸离子、氢氧离子等常见的土壤配位体相互作用,继而生成络合物或螯合物,使重金属在土壤中的溶解度和迁移活性更活跃,且不易溶解;四是重金属常常通过食物链富集于土壤中的各种生物上,放大生物;五是由于重金属的形态、活性与毒性不同,它在土壤pH、Eh、颗粒物等影响下容易产生迁移和转化。

三、土壤重金属污染治理方法探讨

根据中科院院士周志炎2012年5月17日所做的银杏叶和果实的变化来看,由于全球气温变暖,二氧化碳浓度增高,银杏叶子的气孔密度不仅会随着气温的变化而变化,同时还会随着二氧化碳浓度而逐渐发生改变,而当二氧化碳浓度增高时银杏叶的气孔密度也在增多,同时叶子形态也会发生略微的改变,从周志炎先生的研究还发现1.7亿年来,银杏叶和果实的变化来看,银杏的叶子越来越小,果实却越来越大。从这个事业中我们可以从一个侧面看出,环境污染对自然的改变是极其明显的。那么,在面对土壤土壤重金属污染时,我们应该采取怎样的治理措施呢?

3.1 积极修复农业生态环境:首先,加强对土壤重金属污染物的检测分析,根据土壤重金属污染程度制定科学、合理、有效的土壤重金属的治理方法。其次,土壤重金属污染作为当前全球性污染的主要污染源之一,它不仅会给自然造成极大的危害,还会通过农作物进入人类食物链,最终危害人类的生命健康;因此为了更好的降低土壤重金属污染则可积极的推行农业生态环境修复:

3.1.1 换土、客土、和深耕翻土:换土主要是指换掉被重金属污染的土壤,并对被污染的土壤进行安全处理;客土主要是指将别处的未收到污染的土壤运到被重金属污染的地方;深耕翻土主要是指对被重金属污染的土壤进行深耕,并翻出被重金属污染的土壤;

3.1.2 积极引进植物修复技术:利用绿色植物转移、容纳或转化重金属污染物给被污染的土壤造成的伤害,使其逐步恢复为无害,通过相关的研究数据表明,通过植物的吸收、挥发、根滤等作用,不仅能有效净化土壤,还能有效的降低污染物比例,重金属也不例外。

3.1.3 植物提取和富集:将具有较强富集能力的特殊植物种植到被重金属污染的土壤中,继而将重金属转移、贮存到植物的地上部位,最终实现去除土壤中的重金属物质,如去除Pb、Cd、Ni、Cu、 Cr等;根据曹树青教授的研究结果发现利用新型植物修复基因工程技术治理土壤重金属污染已经取取得了较好的效果,方面取得进展。其原理主要在于当植物收到某些重金属的胁迫限号转导时,植物的分子调控机制则会发挥它的积极作用,而在这种环境下植物岁受到重金属的污染,在其正常生长的同时,并将这些重金属吸收后储存至液泡中,如镉等;然后在对这些植物进行处理,则可以降低降低土壤中的重金属含量。

3.2 物理修复:从当前土壤重金属污染治理情况来看,物理修复技术的应用主要包括电动修复、土壤淋溶等技术;

3.2.1 电动修复:电动修复技术的应用原理主要是指通过电迁移和电渗流的方式将土壤重的重金属去除,其方法主要是指在在重金属污染的土壤中设置电极对,当向电极上施加滞留电压时,电极则会逐渐形成直流电场,土壤中的重金属则会通过电迁移的方式向相反的电极移动,最终迁移出被污染的土体。

3.2.2 土壤淋溶:对积极引进原位治理和异位治理,降低环境风险,根据被污染土壤的实际情况制定科学、合理、有效的土壤淋溶措施,在积极借助下渗水流通过溶解、水化、水解、碳酸化等作用,将被污染土壤表层中的部分重金属带走。并根据土壤的淋溶强度,制定各种不容的淋溶措施,如K、Na淋溶,Ca、Mg淋溶,粘粒淋溶等。但应注意的问题是,由于当前土壤淋溶后土层逐步酸化较为明显。例如,湿润度较高的地区的土壤上部由于长时间水分自地表向下淋溶,其可溶性物质和细微土粒被淋洗的概率较大,逐渐形成土色变浅、质地变粗等性质的淋溶层。因此在实施土壤淋溶时,应积极的借助耕作、施肥等来改善被重金属污染的土壤的不良性状。

参考文献

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