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土壤重金属污染现状及其治理进展

北极星环境修复网  来源:防护工程  作者:韩立杰  2020/3/13 16:25:00  我要投稿  

北极星环境修复网讯:摘要:土壤作为人类赖以生存的关键资源,在人类的生产生活中占据着至关重要的位置。然而,现阶段我国土壤重金属污染问题日渐严重,引起社会各界的广泛关注。毋庸置疑,土壤重金属污染一方面严重影响农作物的正常产量,另一方面对人类的身体健康造成了严重的威胁。因此,怎样合理治理土壤重金属污染问题成为当前重点研究的对象。本文针对现阶段我国土壤重金属污染现状加以分析,并提出相应的解决策略,希望能够保护我国土壤资源的良性发展。

关键词:土壤;重金属污染;污染现状;治理方法

1、何为重金属污染

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。重金属指比重大于 5 的金属,(一般指密度大于 4.5 克每立方厘米的金属),约有 45 种,如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素,但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须,而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒,汞,镉,铅,砷,铬称为“五毒”元素,含有汞、镉、铬、铅及砷等生物毒性显著的重金属元素及其化合物对环境的污染较大。

2 重金属污染的特点

2.1重金属污染的特点

重金属产生毒性的浓度范围较低;一般情况下,重金属不能被微生物降解,只能发生形态的转化;毒性与存在的形态和价态有关;重金属污染多为复合污染,来源较为复杂,常以无机和有机混合物的形式进入环境,同时含有多种金属,共同产生一定的协同作用或拮抗作用,对生物和生态系统产生影响;重金属通过食物链进行生物放大,进入人体,对人体产生慢性中毒。

2.2 重金属污染在土壤中的特点

在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分:一是土壤环境中重金属自身的特点,二是区别与水体和大气等介质中的特点。重金属在土壤中形态变换较为复杂,多为过渡元素,有着较多的价态变化,且随环境 Eh,pH 配位体[2]的不同呈现不同的价态、化合态和结合态,毒性与价态和化合物的种类有关,有机态比无机态的毒性大;重金属在土壤环境不易被察觉,不会降解和消除,迁移转化形式多样化,分布呈区域性;在生物体内积累和富集,在人体内呈慢性毒性过程。

3 土壤重金属污染的现状

根据相关调查研究表明,现阶段我国约有近 20% 的土地已经受到了严重的重金属污染,其总计面积约为 0.11 亿 km2,其将引起的后果不堪设想。不仅如此,我国农业粮食产量正在以每年一千万吨产量的速度持续锐减,遭受重金属污染的粮食产量达到了上千万吨,直接导致经济损失达到 200 亿余元。土壤重金属污染详细的表现如下:

3.1 土壤重金属污染呈现区域性分布

根据可靠数据调查表明,我国土壤重金属污染总体呈现区域性分布的现象。其中,我国的东、中、西部地区由于区域不同,污染程度存在一定的差异性,以中部地区污染较为严重,东部与西部地区的污染相对较弱。究其原因在于,中部地区的煤炭矿区与金属矿区较多,其开采过程中导致土壤受到重金属的污染。

3.2 以无机元素作为主要污染物

现阶段,就我国土壤污染现状来说,存在土壤点位超标的情况,主要以无机元素作为主要污染源,其中主要包括铅、铬、锌、砷、汞、镉、镍、铜等无机元素。

其中,以镉元素超标点位最多。按照地区分布情况来说,污染物在地区间的分布仍然存在一定的差异性。如华南地区受到砷、汞等重金属污染较为严重;东北地区如吉林、辽宁等老工业基地,受到铬、砷、汞等重金属污染较为严重;西部地区如云南等地受到砷、汞、镉等金属污染物较为严重。

3.3 土壤重金属污染治理相对复杂

一旦土壤遭受重金属污染以后,是难以轻易降解的,而耕地如果遭受重金属污染,基本无法恢复。与此同时,由于土壤之中富含胶体,使重金属不断富集,长此以往,重金属污染会越发严重。随着人类的正常生产与生活等,耕地 PH 值会发生一定的变化,土壤中重金属含量会因化学反应使其价态与形态都受到不同的影响。除此之外,因土壤重金属污染是无法通过感官进行轻易识别的,因此重金属污染往往是长时间以后才被发现,这使土壤重金属污染治理难度不断加大。

4 土壤重金属污染的治理策略

4.1 采用工程法治理金属污染

所谓工程治理法,主要是指替换土壤、客土、深耕翻土等方法。在实际的土壤治理过程中,可以按照土壤的污染程度不同而选择不同的治理方法。对于轻度土壤污染来说,可以运用深耕翻土法;对于重度土壤污染来说,可以运用客土或者换土法。工程治理法是一种原始型的土壤重金属污染治理法,具备治理效果高、治理彻底等优势;缺点在于:破坏土质结构、治理成本高、治理工程量大、换土无法处理等,使得土壤水肥严重失衡。

4.2 采用物理化学法治理金属污染

对于土壤重金属污染,采用的物理化学治理法有:热解修复、土壤淋洗、电动修复以及化学改良等。其中,电动修复技术是一种创新性的原位复原技术,主要是运用低功率电流在土壤中引导金属离子不断向电极运输,进而消除土壤重金属污染物。这一技术的优势有:治理成本低、技术原理简易;缺点在于:治理过程繁琐、土壤性质复杂,技术不成熟。而热解修复技术,主要是加热土壤,使土壤达到温度沸点后充分发挥气体,然后经过冷却处理隔离出土壤污染物。这种方法治理质量与处理效率较高,但是工艺繁琐,需要较高的处理成本。

4.3 运用生物治理技术治理金属污染

对于土壤重金属污染来说,生物治理技术主要是借助于植物、微生物等生物来降低土壤中的金属含量或者金属毒性等,主要分为植物治理与微生物治理等两种方法。其中,植物治理技术是针对积累于土壤中的重金属污染物,培育可以吸附重金属的植物来治理污染,实现对土壤重金属污染的治理。这种方法总体来看,成本投入较低,技术工艺较为简易,适用范围相对广泛,是一种被广泛应用的土壤治理手段。但是,这种技术对于植物的要求相对较高,治理期限相对较长,甚至存在一定的潜在风险。

5 土壤重金属污染修复技术研究展望

工程措施、物理修复和化学修复重金属污染土壤,缺点多,大规模处理污染土壤不现实,并且会破坏土壤结构,降低生物活性,使土壤肥力退化,而农业生态措施又周期长,效果不明显。生物修复以其高效性,良好的社会、生态综合效益而被大众接受,应用前景广阔。以下几点将成为未来研究的热点:

5.1 超累积植物筛选与培育

超累积植物一般生长缓慢,生物量低,环境适应能力差,且只能吸收一种重金属。因此,筛选与培育吸收能力强,吸收重金属种类多,且生物量大的植物是生物修复的一个重点。

5.2 基因工程技术的应用

将筛选与培育出的超累积植物和微生物基因导入生物量大、生长速度快、适应性好的植物中去已经实现,所以利用基因工程技术提高植物修复能力将取得突破性进展。

5.3 生物修复综合技术的研究

重金属污染土壤的修复是一个整体性的工程,需要多种修复技术。植物修复加上化学、微生物及农业生态措施,增加重金属的生物有效性,促进植物的生长和吸收,能更好地提高土壤重金属修复的效率。因此生物修复综合技术前景广阔。

总之,生态环境是时代永恒的话题,其保护情况与人类生存有着不可分割的联系,而土壤作为农作物成长的必要资源,在人类生活中至关重要。因此,相关部门应该高度重视土壤重金属污染问题,及时发现污染源头,并采取相应的策略加以解决。同时,应该建立健全法律法规制度等,对工矿行业的排污情况加以控制,提升人们的环保意识,促进土壤污染的防治,进而恢复土壤健康,确保环境可持续发展。

原标题:土壤重金属污染现状及其治理进展

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