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土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分。但是随着工矿业的迅速发展,土壤重金属污染已日益严重,污染土壤中的重金属主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等,本文将以重金属铬污染为例来介绍土壤重金属污染的危害和修复技术。
1.土壤中重金属铬的来源
铬和铬盐作为重要的工业原料,主要用于化工、冶金、制革、电镀等行业,在国民经济的建设中起着重要的作用,这些工业部门分布点多而广,每天排出大量含铬废水和废气,因此污染环境的铬主要来自于含铬金属工业部门排放的“三废”,其中,大气和水是污染土壤的媒介,大气污染物通过降水、沉降、溶解进人土壤,水中的污染物通过排污、灌溉及地下水污染土壤。土壤中重金属铬的污染来源主要有以下几种:
1.1大气中重金属格的沉降
从工业区吹来的大气中含铬颗粒的沉降或被含铬污染物被雨水冲刷到土壤中是土壤中铬污染的主要来源之一。
1.2农药、化肥和塑料薄膜的使用
由于传统无机磷肥的使用,进而导致土壤重金属Cd、Cu、Cr、Zn、Ni的污染。此外,重金属元素是肥料中报道最多的污染物,我国磷肥中含有较多的有害重金属,肥料中Cr、Pb、As元素的含量较高,而土壤的环境容量(Cr、As)又较低,因而使用这些废料可能会引起土壤中Cr、As的较快积累,引起土壤中重金属铬的污染。
1.3污水灌溉
河水和灌溉用水中铬的沉淀被土壤吸附是土壤中铬的来源之一,含铬灌溉用水中的铬只有0.28%~15%为作为吸收,而85%~95%累积在土壤中,并肌肤全部集中于表土中。
1.4其他来源
污泥及城市垃圾中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素,但同时也含有大量的重金属,随着市政污泥进人农田,使得农田中的重金属的含量在不断提高;此外,金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等,都有可能被溶出,形成含重金属离子的废水,随着废水的排放或降雨而使其带人到水环境(如河流等)中或直接进人土壤,这些都可以直接或间接地造成土壤重金属污染。
2.壤重金属铬污染的危害
2.1 对人体健康的危害
铬在土壤中主要有两种价态:Cr6+和Cr3+。两种价态的行为极为不同,前者活性低而毒性高,后者恰恰相反。Cr3+主要存在于土壤与沉积物中,Cr6+主要存在于水中,但易被Fe2+和有机物等还原。铬的毒性与其赋存形态有极大关系, 环境中Cr (III ) 由于不易进人细胞, 被认为是基本无毒的, 因此铬的毒性及危害主要来自于Cr (VI ),Cr (VI ) 化合物毒性比Cr (III ) 高10 倍左右, 水溶性Cr (VI ) 被列为对人体危害最大的八种化学物质之一, 是美国EPA 公认的129 种重点污染物之一, 同时也是国际公认的三种致癌金属物之一。工人在接触、吸人或摄人Cr (VI )或其化合物后, 会出现以下毒性危害: 如皮炎、过敏性和湿疹性皮肤反应、皮肤和粘膜溃疡、鼻中隔穿孔、过敏性哮喘、支气管癌、肺癌、胃肠炎、咽炎及肝、肾的损害 。实验表明, 六价铬化合物具有免疫毒性、神经毒性、生殖毒性、肾脏毒性及致癌性等。
2.2 对植物的影响
铬在植物中的存在具有普遍性。微量元素Cr 是植物生长发育所必需的, 缺乏Cr 元素会影响植物的正常发育, 但体内积累过量又会引起毒害作用。通过对叶绿蛋白、叶绿素中铬的研究发现一定形式、一定数量的铬对植物生长可起到促进作用, 能增强光合作用并提高产量; 但过量的铬将引起花叶症、黄瓜癌、雍菜瘤、菠萝瘤等, 此外, 过量的铬会抑制水稻、玉米、油菜、棉花、萝卜等作物的生长。在铬污染条件下,小白菜的叶绿素值的下降趋势最为明显,如图1所示,随着土壤中铬浓度的升高,小白菜叶绿素的合成逐渐受抑制。
3.土壤中重金属铬污染修复技术
目前土壤中重金属铬的污染治理主要有两条思路:一是改变铬在土壤或沉积物中的存在形态,将Cr(Ⅵ)还原为毒性相对较小的Cr(Ⅲ),降低其在土壤环境中的生物可利用性;二是将铬从土壤或沉积物中清除。围绕这两条思路,国内外发展出一系列修复技术,如固定化/稳定化、淋洗法、洗土法、电动力学修复法、化学还原法、植物修复、微生物修复。
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