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土壤重金属污染修复技术特点及前景分析

北极星环境修复网  来源:基层建设  作者:牛艳华  2020/3/3 9:42:06  我要投稿  

北极星环境修复网讯:摘要:本文对土壤重金属污染修复技术特点以及前景进行简单的分析介绍。

关键词:重金属;土壤污染;修复技术

引言

土壤是人类以及其他生物赖以生存的基础,但是伴随着人类的生产生活活动,排放进入土壤的重金属含量超过土壤环境容量,从而造成土壤重金属污染。由于土壤重金属污染存在的隐蔽性、滞后性、不可逆性和后果严重性等特点,破坏了土壤正常结构,扰乱了土壤正常功能,并且通过作物产品间接影响人类以及其他生物的健康。

1重金属污染的成因

我国土壤重金属污染主要成因有:①工矿企业生产运营处理过程中排放的“三废”污染周边土壤,其中废气中重金属进入大气,通过干、湿沉降进入土壤,废水、废渣直接进入土壤造成污染;②用各类不达标废水灌溉土地;③某些流域或者区域自然背景值高,造成一些重金属超标等。

2重金属土壤污染危害性

从相关科研机构公布的数据来看,我国受到Pb、Hg等重金属污染的耕地面积为2000万hm2,约占总体耕地面积的五分之一。重金属对于人体有着极大的威胁,极易诱发癌症等各类恶性疾病,例如20世纪60年代日本富山县爆发的“痛痛病”,就是较为典型的重金属中毒案件,而痛痛病的爆发与当地土壤污染有着直接关系。近些年来我国重金属土壤污染事件频发,广东韶关镉超标、湖南株洲镉污染、湖南武冈市百名儿童铅超标,重金属土壤污染的危害性及高频性,要求政府主管部门及相关企业必须做好污染治理与土壤修复工作。与其他土壤污染不同,重金属土壤污染具有隐蔽性、长期性及不可逆转性等特征,重金属在土壤中的不断富集,不仅造成土壤肥力下降,影响农作物产量,同时还会对地下水体造成污染。

3重金属土壤污染治理方式概述

目前重金属土壤污染的治理大致可以划分为两种方式,一种为去除,一种为固化。去除是指通过一定的技术手段,将重金属从土壤中分离,达到修复土壤的目的;固化则是将重金属限制在某一区域,以降低污染的危害性。近些年来,随着技术水平的不断提升,重金属土壤污染治理逐步呈现出多元化的发展趋势,化学、物理、生物等治理方法不断涌现,大大提升了重金属土壤污染修复能力,有效控制了重金属土壤污染的分布范围,降低了环境风险与健康风险。为了进一步做好重金属土壤污染修复工作,技术人员应当在吸收借鉴目前治理方法的基础上,以现有的技术手段为支撑,持续优化技术方案,构建高效的重金属土壤污染治理机制。

4土壤重金属污染修复技术

4.1物理/化学修复技术

物理/化学修复技术借助于土壤的性质及重金属的属性特征,借助于物理/化学的手段,对重金属进行分离或固化处理,以此来达到土壤修复的目的。物理/化学修复技术操作流程较少,修复周期较短,满足多种重金属土壤污染修复工作的客观要求。对于污染面积较小的土壤,可以采取换土、去土、深耕翻土等方式,这类处理方式,通常将受污染的土壤进行更换,或将重金属的覆盖范围进行扩大,以降低重金属浓度,将其控制在合理的范围内。这种方法被英国、美国等国家广泛采纳。土壤淋洗法通过淋洗药剂对土壤的重金属进行剥离,淋洗法适用于污染面积较大、污染程度较深的土壤,尤其是在砂质土的修复环节,有着极佳的效果。从过往情况来看,影响淋洗法修复效果的因素主要有淋洗液的种类、土壤性质、污染程度等,在实际的修复环节,技术人员应当根据实际情况,来调整淋洗药剂的类别、浓度,以确保修复效果。热解吸法是通过加热的方式,对重金属进行处理,从而达到土壤修复的目的。从相关研究来看,在温度低于土壤沸点的情况下,使用热解吸法能够有效去除土壤中99.8%的Hg,修复效果较为显著,但是与其他物理/化学修复技术相对比,热解吸法的成本较高,在加热土壤中需要消耗大量的能量,无形之中,增加了重金属土壤污染修复成本。

电动修复在土壤污染区域插入电极,土壤中的重金属在直流电压下,发生重金属离子的迁移、渗透、电泳的情况,重金属元素富集于电极周围,然后借助于必要的物理或者化学的处理方式,对污染部分进行清洁处理。

4.2生物修复技术

包括植物修复、微生物修复和生物联合修复等技术,不会破坏土壤的有机质,不会对土壤结构做太大扰动,成本比较低。但是生物修复同样存在局限性,例如植物修复周期长,适用于污染浓度不高、污染范围较大的农林业土壤。由于植物自身生长需要,此技术易受气候因素的影响,同时由于植物根系生长有限,对于土壤深处的修复有困难。微生物修复技术,一方面,当环境条件发生变化时,可能降低微生物活性甚至造成死亡,微生物处理的重金属又回到土壤中,效果不稳定;另一方面,微生物在修复过程结束之后难与土壤分离。

4.3农业生态修复技术

农业生态修复技术主要是通过农业手段,通过改变土壤水分含量、耕作制度以及农药使用等方式,完成对土壤污染的修复工作。在农业生态修复环节,技术人员可以采取控制土壤中水分的方式,来有效控制土壤Eh值,一些重金属在氧化还原下其迁移性不断发生变化,而造成土壤氧化还原的主要因素在于水分含量,因此在修复环节,可以通过调控水分含量的方式,来有效增强氧化还原效能,从而来降低重金属的迁移,确保土壤修复工作的顺利开展。

目前,各类修复技术各自具有其修复优点,但是同时也存在着局限性,对于受污染场地而言,仅使用某一种技术,可能达不到修复预期,因此联合修复技术凭借其优势可能是以后重金属污染修复研究工作的重点。

5土壤重金属污染修复前景分析

根据二次调查数据,我国人均耕地少、耕地质量总体不高,在近年的发展当中,土壤污染防治相较于水体、大气的污染防治,它的理论基础和实践研究都相差甚远,不过同样为当务之急。在未来的重金属修复工作进程中,应努力做好以下几点:

(1)努力完善土壤环境保护法律体系,落实责任,真正实现由末端治理向源头治理的转变。

(2)因地、因情况来选择合适的修复技术,必要时运用多种修复技术联合修复的方法进行修复。

(3)土壤重金属污染防治工作任重而道远,要加强修复技术的完善和研究,不断寻求更加高效、环保的修复技术。

(4)完善土壤重金属污染防治相关标准,修订不同地区不同流域关于化肥、农药、灌溉用水中重金属物质限量和农用污泥中重金属控制限量等标准。

6重金属土壤污染修复实践

重金属土壤污染修复技术在发展及长期的实践中,取得了一系列成就,土壤修复效能不断提升,修复成本得到管控。对重金属土壤污染修复实践的探讨,有助于进一步理清修复技术的应用方式,理顺重金属土壤污染修复的基本流程,明确修复技术的应用重点,为后续相关修复工作的开展提供了参考。西班牙学者通过6年时间,使用生物固体堆肥、糖酸盐等改良剂,完成了对重金属污染土壤的改良,并在改良过程中发现,部分改良剂有效提升了修复效率,明显降低土壤重金属的有效含量,降低重金属的危害性。我国湘江水环境重金属污染整治关键技术研究与综合示范项目作为重金属污染土壤修复国家级研究课题,广泛开展了湘江流域重金属土壤污染区域的修复工作,其中对于某稻田的修复工作效果明显,水稻中Cd含量下降63.8%,修复效果极为显著,这些修复实践活动充分证明重金属土壤修复技术有着极好的实用性,切实满足土壤保护的需求。

结语

未来土壤重金属污染修复工作势必会投入更多的科研力量,提高监管力度,并且土壤污染防治的势头可能会赶上甚至超过大气、水体的治理。土壤重金属污染修复涉及到多种学科相互关联,但无论是理论研究还是实践投入都存在着很大的不足,未来的土壤重金属污染修复工作是个长期并且艰难的过程,今后的科研工作应予以足够的重视。

原标题:土壤重金属污染修复技术特点及前景分析

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