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试析土壤重金属污染修复技术研究进展

北极星环境修复网  来源:知识-力量  作者:马晓晓  2020/2/28 10:45:57  我要投稿  

北极星环境修复网讯:摘要:近年来,重金属污染对生态环境造成了不可逆的损害,同时也对人们的身体健康构成潜在威胁。为此,如何修复遭受重金属污染的土壤成为社会各界关注的焦点。基于此,本文简要介绍了土壤重金属污染源与危害,并论述了物理修复、化学修复与生物修复的核心理念与优势特征。

关键词:土壤;重金属污染;生物修复

伴随不可再生能源供应的匮乏与生态环境污染的恶化,土壤重金属污染已成为全世界关注的焦点。重金属的潜伏期较长,自然降解时间长,一旦被人体吸收,难以代谢排出,严重情况下,会影响身体机能。

1土壤污染来源与危害

据相关社会调查结果显示,全国范围内约有六分之一的土地遭受了重金属污染,而这些遭受污染的土地所培育的瓜果蔬菜或直接进入供销市场,或作为原材料加工成食品,成为日常饮食的一部分,将重金属毒素带入人体。与雾霾污染、扬尘污染等污染类型相比,土壤重金属污染不易察觉,极易受到忽视。我国土壤重金属污染不断恶化,超标率约为16.1%,其中无机污染物超标首当其冲,镉的超标率高达7.0%。这些重金属被农作物吸收后,变成食物进入人体,而人体无法代谢分解这些重金属元素,久而久之,过量沉积在体内,降低代谢速度,影响生理机能。

如今,瓜果蔬菜重金属超标问题愈演愈烈。不同的重金属元素对人体生理机能的损害部位与程度不同。例如,铅会损害大脑,干扰神经系统,抑制儿童生长发育;镉是癌症的元凶;汞会损伤脏器,降低皮肤抵抗能力。

2土壤重金属污染的修复技术

2.1物理修复技术的核心理念与优势特征

按照核心原理与运作机理差异,土壤重金属污染的物理修复技术包括客土工程、电动修复、电热修复和土壤淋洗四类。

客土工程是指使用质地松软、肥力充足且污染物质含量低的土壤替换已经遭受重金属污染的土壤,同时,将受污土壤转运到指定区域进行修复处理。客观来说,客土工程具有修复处理简便化,处理效果良好等优势特征,具有极高的实用价值。但是,客土工程的投资成本较高,不适用于大面积污染的土壤修复处理,而且,一旦受污土壤转运管理不到位,极易造成二次污染。

电动修复技术是指在土壤中插入电极,导入低强度直流电,土壤重金属随着毛细孔溶液以电渗透方式定向移动至土壤表层,有效排除土壤中的重金属离子。以某示范园区的土壤重金属污染修复处理工程为例,该技术将实验土壤的电阻从1500欧姆降至15欧姆左右,既提高了受污土壤的修复处理效率,又节约时间成本与人力成本。

电热修复技术主要针对熔点低、易挥发的重金属。该技术是指利用高频电压对土壤实施加热处理,促使土壤中重金属离子受热挥发,进而达到净化土壤的目的。由于重金属离子挥发的控制难度较大,因此,电热修复技术极易造成土壤的二次污染。

土壤淋洗法是指利用特制的淋洗剂与重金属离子相结合,通过萃取、离析、降活与分解等一系列特殊处理方式,将重金属离子转移到溶液中,再利用洗脱、隔离与降解等方式进行净化处理。当下,土壤重金属污染修复治理方面应用频率较高的淋洗剂包括硝酸、盐酸、硫酸与EDTA。选择适宜的淋洗液是保证土壤淋洗法应用效果的关键环节。淋洗液具有分解能力强、投资成本低、易回收降污等优势特征。

2.2化学修复技术的核心理念与优势特征

化学修复技术是指在受污土壤中加入适量的化学稳定剂,通过氧化还原、螯合反应与凝聚沉淀等方式,调节土壤中的重金属状态,削弱活性,降低对农作物的毒害作用。按照成分与作用机理差异,化学稳定剂可划分为有机药剂、无机药剂与有机、无机混合药剂三类。

应用频率较高的无机药剂包括磷酸盐类、粘土矿物、碱性物质与金属氧化物。相较而言,有机药剂更加廉价,包括废弃秸秆、动物粪便与草木碳灰等。经相关实验证实,将含硫物质加入到土壤中,可以将镉离子、汞离子转化为硫化镉与硫化汞,形成沉淀物,进而削弱重金属对土壤的毒害。化学修复技术具有操作流程简便、投资成本低、修复处理效果好等优势。但是,化学修复技术无法彻底清除重金属离子,而且重金属的形态极易受到外界环境的影响而发生转变,释放到土壤环境中,造成二次污染。

2.3生物修复技术的核心理念与优势特征

当下,较为常见的生物修复技术包括植物修复、动物修复与微生物修复三类。

植物修复技术是指利用植物对特殊化学元素的强忍耐性、强积累性与强分解性的生理特征,对污染源进行吸附、降活与分解。

结合野外调查与栽培实验可知,蜈蚣草对砷元素具有超富集作用,且羽片含砷量高达5070mg/kg;东南景天对锌元素具有极强的忍耐性、吸收性,且地上部分的含锌量为4515mg/kg;遏蓝菜对铬元素具有极强的超富集作用;车前草对镍元素有极强的超富集作用;苋菜、裂叶荆芥对铅元素有极强的超富集作用。

植物修复新型绿色生物技术,具有操作简便、成本低廉、见效性好等优势特征。同时,超富集能力较强的植物,还可以有效预防水土流失,起到保护植被的作用。

动物修复技术是利用动物的生命活动富集土壤中的重金属离子,以达到降低重金属含量,净化土壤的目的。蚯蚓是一种土壤环境中较为常见的动物。据相关研究证实,赤子爱胜蚓偏好在水稻土中活动,对水稻土中的镉例子有着极强的富集作用;而蚯蚓对Cd2+、Cr3+、Pb2+具有极强的富集作用。

动物修复技术具有操作简便、投资成本低等优势特征,但是,由于动物的超富集作用能力有限,因此,动物修复技术仅适用于重金属污染程度较轻的土壤环境,且治理时效性较长。

微生物修复技术是指利用重金属螯合物(如肽聚糖、脂多糖等),对重金属离子进行吸附、沉淀、降活与氧化还原,达到净化土壤的目的。结合相关实验论证可知,大肠杆菌、枯草杆菌对铜离子、铬离子与镉离子具有极强的吸附能力。若铜离子、镉离子浓度低于5mg/L,重金属的去除率可到25%-60%。

微生物修复技术具有对土壤理化性质破坏小,投资成本低,处理成效好等优势特征,但微生物极易受到各类环境因素的干预,其对土壤处理效果一般。

3结语

综上所述,随着现代科技的快速发展,土壤重金属污染防治修复技术也在不断完善,这有助于改善土壤品质,提高农作物产量及农产品安全等级,进而维护人们的身体健康。


原标题:试析土壤重金属污染修复技术研究进展

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