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關(guān)鍵詞:重金屬土壤污染土壤修復
Abstract: this paper analyzes the heavy metal pollution of soil bioremediation technology research status, and the future prospect.
Keywords: heavy metal pollution of soil soil repair
中圖分類號: Q938.1+3 文獻標識碼:A文章編號:
土壤中的重金屬污染有長期性、不可逆性和隱蔽性的特點。當有害重金屬累積到一定數(shù)量,不僅會使土壤發(fā)生退化,降低農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量,還會通過淋洗、徑流作用污染到地表水甚至地下水,甚至可能因為人類吃到了直接受到毒害的植物而危害到身體。一直以來,國內(nèi)外的技術(shù)人員都在積極研究對受重金屬污染土壤的修復技術(shù),并取得了不錯的成績。本文將具體介紹幾種修復技術(shù)并展望其未來的發(fā)展。
一、重金屬污染土壤修復技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析
(一)工程措施。主要分為深耕翻土、換土和客土。土壤僅受輕度污染時采用深耕翻土的方法, 而治理重污染區(qū)時則采用客土或者換土的方法。工程措施對于修復土壤的重金屬污染有很好的效果, 它的優(yōu)點在于穩(wěn)定和徹底, 但也存在實施工程較大、投資費用較高, 且容易破壞土體結(jié)構(gòu)使土壤肥力下降等問題。
(二)物理修復技術(shù)。主要分為電熱修復、土壤淋洗、電動修復等。針對面積小且污染重的土壤進行修復, 適應性廣,也是一種治本的措施, 但在操作中可能發(fā)生二次污染破壞土壤結(jié)構(gòu)并導致肥力下降。
1、電熱修復。電熱修復是指通過高頻電壓產(chǎn)生熱能和電磁波,加熱土壤, 將土壤顆粒中的污染物解吸出來, 并從土壤內(nèi)分離出易揮發(fā)的重金屬,達到修復的效果。主要針對修復土壤被Se或Hg等重金屬污染的情況。此外,也可以將土壤置于高溫高壓中,使之變成玻璃態(tài)物質(zhì), 最終從根本上修復了土壤中重金屬的污染。
2、土壤淋洗。淋洗法是指用淋洗液沖洗受到污染的土壤,將吸附在土壤顆粒中的重金屬變成金屬試劑絡(luò)合物或溶解性離子,再收集淋洗液并回收重金屬。此法適用于輕質(zhì)土壤,修復效果相對較好, 但其花費也相對較高。
3、電動修復。電動修復是指在電場的作用下, 用電遷移、電泳或電滲透的方式, 將污染物從土壤中帶至電極的兩端, 通過工程化的收集系統(tǒng)對其進行集中清理。目前該技術(shù)因其良好的修復效果已被發(fā)展進入商業(yè)化的階段。
(三)化學修復。化學修復是指將天然礦物、有機質(zhì)、固化劑以及化學試劑等物質(zhì)加入土壤, 改變其Eh、PH值等理化性質(zhì), 并通過氧化還原、吸附、沉淀、抑制、絡(luò)合螯合及拮抗等作用降低重金屬本身的生物有效性。
(四)生物修復。生物修復是一種通過生物技術(shù)來修復土壤的新方法。主要利用生物去削減、凈化重金屬或降低其毒性。此法效果好又易于操作, 因而越來越受到人們的青睞, 成為幾年來污染土壤修復研究中的熱點。
1、植物修復技術(shù)。這是一種通過自然生長和遺傳作用來培育植物對受重金屬污染的土壤進行修復的技術(shù)。根據(jù)機理和作用過程的不同, 此修復技術(shù)又可分為植物提取、植物穩(wěn)定和植物揮發(fā)三種類型。
⑴植物提取。用重金屬超積累植物把從土壤中吸收到的重金屬污染物轉(zhuǎn)移到地上的部分, 再收割地上部分并對其進行集中處理,從而降低土壤中的重金屬含量,并達到可以接受的水平。
⑵植物穩(wěn)定。用超累積植物或耐重金屬植物使重金屬的活性降低, 減少了重金屬通過空氣擴散而污染環(huán)境或是被淋洗入地下水中的可能性。
2、微生物修復技術(shù)。通過土壤中存在的某些微生物能氧化、沉淀、吸收或還原金屬物質(zhì), 從而降低了土壤中金屬的毒性。此外, 存在于微生物細胞中的金屬硫蛋白對Cu、Hg、Cd、Zn等重金屬有強烈的親和性,而且它對重金屬也有富集作用最終能抑制毒性的擴散。但微生物只能對小范圍污染的土壤進行修復,因此其能力有限。
二、對重金屬污染土壤修復技術(shù)未來發(fā)展的展望
防止污染最根本的措施是控制并消除污染土壤的源頭。所謂控制污染源,是指控制土壤中進入污染物的速度和數(shù)量,并通過自身的自然凈化作用消化污染物,消除土壤污染。其具體措施包括:①推廣閉路循環(huán)和無毒工藝,減少甚至消除排放污染物的行為,回收處理工業(yè)“三廢”,變害為利;②加強對污灌區(qū)中用于灌溉的污水的水質(zhì)監(jiān)測,掌握水中污染物的含量、成分及動態(tài),消除含有高殘留污染物且不易降解的污染物隨水流入土壤中的情況;③建立監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),對轄區(qū)內(nèi)土壤環(huán)境的質(zhì)量定期進行檢測,并建立檔案,按優(yōu)先次序開展調(diào)查研究并制定實施相應對策。
在過去的20 年里,我國對重金屬污染土壤修復技術(shù)的研究工程越來越重視,政府也一直致力于制定相應的策略來修復受到污染的土壤,但由于其高額的支出而難以被大規(guī)模應用在改良污染土壤的工作中。此外,實施中還常常因為措施不當而破壞了土壤結(jié)構(gòu),降低了生物活性,最終導致土壤肥力退化。鑒于我國國土寬廣,土壤類型復雜多樣,在對土壤污染現(xiàn)狀進行調(diào)查時,要著重制定重金屬在土壤中含量限額的環(huán)境質(zhì)量標準,積極出臺有關(guān)的土壤污染防止法,實施土壤污染的防治規(guī)劃及具體措施,修訂并貫徹開展污灌水質(zhì)、粉煤灰及其余廢棄物在農(nóng)田中施用的標準等相關(guān)的基礎(chǔ)研究。總之,當前我們迫切需要緊密結(jié)合土壤學、農(nóng)業(yè)、遺傳學、化學、微生物學、植物學、環(huán)境和生態(tài)學、微生物學等多種學科, 研究開發(fā)修復污染土壤的應用技術(shù),加快對重金屬污染土壤進行修復的步伐。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:銅陵市 重金屬污染 研究進展
中圖分類號:X5 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)07(c)-0137-03
隨著我國工業(yè)化的不斷加速,開發(fā)利用的重金屬種類、數(shù)量和方式越來越多,涉及重金屬的行業(yè)越來越多,再加上一些污染企業(yè)的違法開采、超標排污等問題突出,使重金屬污染呈蔓延趨勢,污染事件出現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢,表現(xiàn)出長期積累和近期集中爆發(fā)、歷史遺留問題和新出現(xiàn)問題相交織的特點[1]。2011年2月,國務(wù)院批復了《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》。體現(xiàn)了我國對重金屬污染防治的高度重視。
銅陵市是一個有著三千多年開采歷史的極具特色的有色多金屬礦區(qū),是我國重要的有色金屬工業(yè)基地,有著悠久的采冶銅歷史[2]。目前已形成以采、選、煉、加工為一體的“銅”產(chǎn)業(yè)鏈,對推動銅陵地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了巨大作用.但也帶來了一系列的重金屬環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題,對公眾身體健康構(gòu)成了潛在或現(xiàn)實的危害。銅陵縣、銅官山區(qū)是國家60個重金屬砷控制區(qū)之一,46家企業(yè)被列為環(huán)保部重點監(jiān)控企業(yè),重金屬污染防治任務(wù)十分艱巨[3]。
1 銅陵重金屬污染研究分布
目前有關(guān)銅陵重金屬污染的研究,主要集中在礦區(qū)土壤、尾礦庫、水及水體沉積物污染、大氣沉降物及城區(qū)表土與灰塵和潛在生態(tài)風險的評估。
1.1 礦區(qū)土壤
土壤中的重金屬,在自然情況下,主要來源于成土母巖和殘落的生物物質(zhì)。但是近代以來,工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,人類活動加劇了土壤重金屬的污染,污染程度越來越重,范圍越來越廣。胡圓圓等[4]對銅陵銅官山銅礦區(qū)土壤重金屬含量進行了研究。研究結(jié)果表明,銅官山銅礦區(qū)土壤Cu、Zn、As、Hg平均含量高于銅陵市土壤背景值,土壤已受Cu、Zn、As重污染,受Hg輕污染。
楊西飛[5]運用Matlab軟件模糊推理系統(tǒng)(FIS)對銅陵礦區(qū)農(nóng)田表層土壤重金屬污染進行了評價,發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)農(nóng)田表層土壤普遍受到了重金屬不同程度的污染,其中Cd污染最嚴重,其次是Cu,其它各元素依次為Pb>As>Zn>Hg。土壤中Hg、Cd、Cu和Pb元素在表層明顯富集,各元素總量在不同深度均明顯高于土壤自然背景值,Hg、Cd、Cu、Pb和Zn在垂向上呈遞減趨勢,且在橫向上主要以洋河、順安河和新橋河為中心向四周遞減。不同形態(tài)重金屬在總量中的百分含量隨深度變化明顯不同。
王嘉[6]對銅陵的兩個礦區(qū)(獅子山區(qū)朝山金礦主井和銅陵縣順安鎮(zhèn)新橋礦業(yè)公司主井)土壤重金屬污染問題進行了較詳細的研究,運用內(nèi)梅羅指數(shù)法和地質(zhì)累積指數(shù)法對研究區(qū)進行了現(xiàn)狀評價,研究表明,As和Cd為嚴重超標污染物;As的致癌風險和非致癌風險都大,Cr的致癌風險最大;Cd、Hg、As對生態(tài)危害的潛在風險很大;所研究的兩礦區(qū)均存在很高的致癌風險和生態(tài)風險,朝山金礦區(qū)相對更高些。
白曉宇等[7]運用地統(tǒng)計學分析手段對銅陵礦區(qū)土壤中若干重金屬元素進行空間變異分析及空間插值和污染分析,結(jié)果表明,As、Cd、Pb、Zn元素的變異函數(shù)表現(xiàn)為各向異性,其方向性可能主要受礦床分布控制;Hg元素因受小尺度因子影響較大而呈現(xiàn)塊金效應較大。As元素污染的主要是由于銅礦、鉛鋅礦、褐鐵礦礦床及其開發(fā);Cd元素的污染與鉛鋅礦床及其開發(fā),以及農(nóng)業(yè)污灌有關(guān);Pb、Zn元素的污染與鉛鋅礦床及其開發(fā)密切相關(guān)。
1.2 尾礦庫
銅陵市是安徽省境內(nèi)重要的銅生產(chǎn)基地。在銅礦生產(chǎn)的同時,產(chǎn)出了大量尾礦堆存于附近的尾砂庫中。尾礦庫多建于山間谷地、河流上游地區(qū),其下游是經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)發(fā)達地區(qū)。近幾年來,隨著經(jīng)濟發(fā)展和城市的擴容,部分郊區(qū)的尾礦庫已經(jīng)進入市區(qū),尾礦庫的環(huán)境效應及其安全性令人關(guān)注。徐曉春等[8]對安徽銅陵林沖尾礦庫復墾土壤采樣檢測的結(jié)果表明復墾土壤中Cu的污染極其嚴重,As、Zn、Pb的污染較輕。徐曉春[9]還對銅陵鳳凰山礦林沖尾礦庫中重金屬元素的空間分布特征及相關(guān)土壤、水系沉積物和植物中重金屬元素含量變化進行了研究,發(fā)現(xiàn)長期堆存的尾礦會發(fā)生元素的次生淋濾與富集。
惠勇[10]等對銅陵市鳳凰山尾礦庫三個不同鳳丹種植地進行了研究,結(jié)果表明,尾礦土壤中的Cu、Zn、Cd含量均較高,其中Cu、Cd的含量分別是國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準的1.04~1.30倍和6.58~9.34倍。礦區(qū)近年來種植的作物對重金屬的吸收富集作用不明顯。
王少華[11]等采集了銅陵市楊山?jīng)_尾礦庫、尾礦庫周邊及較遠距離土壤、水、植物樣品,測定了其中的重金屬含量,發(fā)現(xiàn)所采集的土壤、水和植物中都存在不同程度的As,Hg,Cu,Zn和Pb等元素的富集現(xiàn)象,且不同元素之間的富集程度也有所差異;重金屬元素含量隨著遠離尾礦庫,有逐漸遞減的趨勢。周元祥[12]等對楊山?jīng)_尾礦庫尾砂重金屬元素的遷移規(guī)律進行了研究,發(fā)現(xiàn)在自然風化條件下,Cu、As、Hg、Cd和Pb的淋濾遷移速度相對較快,Zn略慢;Zn、Pb、Hg和Cd在50~60 cm深處會發(fā)生二次富集;風化后尾砂中Cu、Pb、As和Hg以殘渣態(tài)為主要賦存形式,其次為鐵錳氧化態(tài),其中Zn和Cd以鐵錳氧化態(tài)含量在表層最高。
1.3 水及水體沉積物
水體及沉積物因其獨特的環(huán)境特點,往往會成為重金屬元素的“源”和“匯”,學者們也因此對其進行了眾多研究。張敏[13]等通過測定長江銅陵段枯、豐水期江水中Cu、Pb、Zn和Cd不同形態(tài)的含量,分析了四種金屬在江水中的存在形態(tài)分布,不同水期含量變化,水中懸浮物對金屬吸附能力大小,以及近20年來含量的變化情況。發(fā)現(xiàn)長江銅陵段江水中各重金屬總量豐水期時大于枯水期,重金屬各形態(tài)含量之間均有差異。與近20年江水中的重金屬背景值比較,長江銅陵段重金屬含量有普遍升高的趨勢。
徐曉春[14]等對相思河的重金屬污染情況進行了調(diào)查和研究,采用潛在危害指數(shù)法對沉積物中重金屬進行了評價。研究表明,相思河中下游受到的重金屬污染明顯比上游嚴重,Cu和Cd的富集系數(shù)和生態(tài)危害高。
李如忠[15]等對惠溪河濱岸帶土壤重金屬形態(tài)分布及風險評估進行了研究,研究表明,惠溪河濱岸帶土壤中Cd和As達到極高風險等級,Cu為中等風險等級;根據(jù)綜合污染及潛在生態(tài)風險貢獻率水平,初步判定As和Cd為惠溪河濱岸土壤重金屬污染治理和修復的優(yōu)先控制對象。
王嵐[16]等對長江水系表層沉積物重金屬污染特征及生態(tài)風險性評價的研究中表明,安徽順安河位點為極強生態(tài)危害范疇。
葉宏萌[17]對銅陵礦區(qū)的新橋至順安河沉積物中五種重金屬的全量和形態(tài)進行了研究,并結(jié)合環(huán)境條件分析了它們的橫向和縱向遷移變化特征,研究表明該區(qū)域沉積物重金屬中Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆遠超長江下游沉積物背景值,其中以Cu和Cd最顯著。對重金屬橫向遷移分析發(fā)現(xiàn),礦山重金屬會隨著沉積物的距離增加而顯著降低,新橋河沉積物的遷移變化顯著高于順安河沉積物。在遷移過程中,Cu、Zn、Cr殘渣態(tài)逐步增加,毒性減弱,Pb、Cd的活性態(tài)比例增大。重金屬的縱向遷移分析結(jié)果表明,離礦山的位置遠近對沉積柱金屬的總量和形態(tài)起決定作用,礦區(qū)下游河流沉積物既受尾礦的影響,也受河流流域物質(zhì)本身的影響。
1.4 大氣沉降物及城區(qū)表土與灰塵
隨著城市化進程的加快,而帶來的交通污染以及其他方面的污染使得大氣環(huán)境質(zhì)量越來越差,大氣環(huán)境污染問題越來越引起人們的注意。李如忠[18]利用美國國家環(huán)保局(US EPA)推薦的健康風險評價模型對銅陵市區(qū)表土與灰塵重金屬污染健康風險進行了研究。研究表明,銅陵城區(qū)土壤和地表灰塵已遭受較為嚴重的重金屬污染;不同功能用地的致癌風險均顯著超過US EPA推薦的可接受風險閾值范圍和國際輻射防護委員會(ICRP)推薦的最大可接受風險值;銅陵市表土與地表灰塵已對公眾身體健康構(gòu)成危害;其中主導致癌與非致癌風險效應的主要污染因子是As,主要暴露途徑是手-口攝入途徑。
吳開明[19]用蘚袋法對銅陵市大氣重金屬污染進行了研究,發(fā)現(xiàn)銅陵市Cu污染最嚴重,有色金屬冶煉工業(yè)是銅陵市最主要的污染源,交通運輸對大氣重金屬污染也日趨嚴重。
殷漢琴[20]對銅陵市大氣降塵中銅元素的污染特征進行了研究,采用富集因子法定性地判斷各采樣點銅元素的來源,研究表明,銅陵市大氣降塵中銅元素污染嚴重并且形成了以銅開采和冶煉企業(yè)為中心的污染區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)銅礦石的開采和冶煉對大氣降塵中的銅元素污染貢獻較大, 是主要的污染源。
2 重金屬污染修復技術(shù)與控制措施研究
重金屬在土壤、水體、大氣、生物體中廣泛分布。由于大氣和生物體中重金屬的特殊性及其主要直接或間接來源于土壤和水體,所以對于重金屬的污染修復技術(shù)主要集中在對土壤和水體中的重金屬污染進行修復。
重金屬在土壤中不易隨水淋溶,不能被微生物分解,具有明顯的生物富集作用且土壤污染具有較長潛伏期;由于土壤、污染物及地域的復雜性,土壤一旦受到污染,其治理不僅見效慢、費用高,而且受到多種因素的制約。目前,治理土壤重金屬污染的途徑主要有兩種:(1)改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)、使其固定,降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性;(2)從土壤中去除重金屬[21]。圍繞這兩種途徑展開的土壤重金屬治理措施有物理及物化措施、化學措施、農(nóng)業(yè)生態(tài)措施、生物修復等[21~23]。
王華等[24]對我國底泥重金屬污染防治研究做了相應綜述,提出目前我國底泥重金屬污染治理的常用方法有工程治理方法、生物治理方法和化學治理方法。
重金屬污染物進入水生生態(tài)系統(tǒng)后對水生植物和動物均產(chǎn)生影響,并通過食物鏈發(fā)生富集,引起人體病變,危害人類。目前水體重金屬污染治理修復方法主要有物理方法、化學方法、物理化學方法、集成技術(shù)、生物方法等[25]。
為控制銅陵市重金屬污染、提高環(huán)境質(zhì)量,銅陵市環(huán)保局組織編制了《銅陵市重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》,該規(guī)劃以國家《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》為指導,落實源頭預防、過程阻斷、清潔生產(chǎn)、末端治理的全過程綜合防治理念,提出了一系列重金屬污染防治措施,以求能遏制重金屬污染趨勢,改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量,保護人民身體健康和環(huán)境權(quán)益。
3 結(jié)語
對銅陵市重金屬污染研究情況進行了介紹,對重金屬污染防治措施與修復技術(shù)經(jīng)行了總結(jié)。根據(jù)目前研究結(jié)果表明,銅陵市重金屬污染已比較嚴重。Cd、As、Cu和Pb為主要的污染元素,Hg雖然含量較低,但因為其毒性較大,亦當引起足夠的重視。礦石的開采和冶煉以及尾礦的堆積成為銅陵市重金屬污染的主要來源,所以首先應控制源頭,治理礦石的開采和冶煉,清理尾礦的堆積。由于植被等生物體對重金屬具有良好的吸附阻攔作用,可在采礦廠四周設(shè)置重金屬吸收強防護帶,阻止污染向更遠擴散。對于已經(jīng)受到污染的土壤,可以采用生物方法、物理或化學方法去除。
健全重金屬污染防治法律體系、做好污染綜合防治規(guī)劃和強化行政管理是防治重金屬污染的重要管理手段?!躲~陵市重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》的提出對銅陵市重金屬污染防治具有重要的指導和實踐意義。健全重金屬污染防治法律體系,實施清潔生產(chǎn),監(jiān)督實施環(huán)境影響評價驗收工作,開發(fā)研究重金屬污染防治技術(shù)等是目前重金屬污染防治的重要任務(wù)。
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關(guān)鍵詞:土壤重金屬; 污染特點; 治理策略
1 引言
在環(huán)保領(lǐng)域?qū)χ亟饘傥廴镜亩x是能夠使生物遭受顯著毒性的金屬,這些物質(zhì)包括汞元素、鉛元素、鋅元素、鈷元素、鎳元素、鋇元素等,有時候也包括鋰元素與鋁元素等等。一項來自研究機構(gòu)的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,近年來全球汞排放量達每年1.5萬噸,鉛排放量達每年500萬噸,這些元素進入農(nóng)田和城市,為所經(jīng)地區(qū)的土壤帶來嚴重的重金屬污染,這些污染一方面能夠影響地下水和農(nóng)作物的品質(zhì),另一方面也通過食物鏈對當?shù)鼐用癞a(chǎn)生不容忽視的影響。當前,如何進行土壤重金屬污染的分析、評估、預防和治理,是一個世界性的問題,本文首先從土壤重金屬的主要來源和土壤重金屬污染的危害兩個方面分析了重金屬污染的現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上進一步闡述了土壤重金屬污染的空間差異以及污染整體的形態(tài)特征,最后深入論述了土壤重金屬污染的預防以及修復策略。本文的成果對于環(huán)境保護和土地利用均有著比較好的理論價值和實踐意義。
2 土壤重金屬污染現(xiàn)狀分析
2.1重金屬來源分析
(1)交通運輸
我國正在進行著大規(guī)模的城鎮(zhèn)化建設(shè),各類交通工具的數(shù)量近年來一直呈現(xiàn)出大幅攀升的態(tài)勢,因此其排放的廢氣也逐年增加,導致土壤里重金屬元素逐步累積,形成污染。以汽車為例,污染源包括尾氣排放、汽油燃燒、輪胎磨損等,會逐漸排放出鉛、汞、銅、鋅等重金屬元素,一方面對大氣質(zhì)量造成破壞,另一方面也導致土壤重金屬超標。
(2)工業(yè)和礦產(chǎn)業(yè)
工業(yè)生產(chǎn)會排放出重金屬元素,以煙塵或者廢氣廢水的形式進入大氣與土壤,而大氣中的重金屬則會逐漸沉降入土。工業(yè)生產(chǎn)中的廢渣是更加主要的重金屬污染來源,比如金屬冶煉企業(yè)、電解鋁企業(yè)、電鍍企業(yè)等,在其日常生產(chǎn)排放的廢渣中含有大量的重金屬元素,如果在不經(jīng)處理的情況下隨意露天堆放,或者直接傾倒進土壤中,會為土壤帶來極大的污染。
(3)燃煤釋放
煤的燃燒會向大氣中排放大量的污染物質(zhì),并逐漸沉降入土壤中。我國的燃煤企業(yè),包括火力發(fā)電廠和鋼鐵企業(yè)等,會排放大量的汞金屬,其中約三分之一的汞元素最終進入土壤。一些經(jīng)濟發(fā)達的大城市,汞元素的排放有其嚴重,這些污染能夠為城市的環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)帶來致命的影響。
(4)居民垃圾
居民如果將大量垃圾不加分類地堆放在戶外,由于垃圾中存在不少未經(jīng)處理的廢棄物,例如電池等,將會使其中的重金屬逐步滲透和擴散至周圍的環(huán)境中,逐步導致土壤的重金屬污染。
3 土壤重金屬的污染治理策略
土壤重金屬的污染的治理,可以從預防和修復兩方面進行著手。
3.1重金屬污染預防策略
控制污染,應從源頭做起。因此在農(nóng)村地區(qū),應注重灌溉用水的質(zhì)量,謹慎使用污水灌溉。在農(nóng)田使用殺蟲劑和肥料時也應合理用量,并且堅決杜絕汞含量超標的農(nóng)藥,也應禁止使用含鎘化肥等對環(huán)境帶來危害的農(nóng)藥和殺蟲劑。對于城市地區(qū)的工業(yè)企業(yè),則應嚴格控制對三廢的排放。而居民區(qū)則應對廢棄垃圾進行再回收利用或者分類處理。對于日益增多的交通工具,則應改善燃油質(zhì)量、并積極鼓勵以新型環(huán)保燃料代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油,從而減少廢棄物的排放。
此外還應以完善的法規(guī)控制重金屬排放。土壤污染已經(jīng)被國際相關(guān)領(lǐng)域視為化學炸彈,是一個極其嚴峻而棘手的問題。只有通過立法的方式才能使污染的防范和治理進入可持續(xù)發(fā)展的軌道。而我國的環(huán)保法治進程目前尚需加速。舉例來講,當前有不少養(yǎng)殖戶所購買的飼料里往往含有銅、鉛等重金屬,而禽類和畜類一旦食用并排出體外,便會對土壤形成污染,而我國當前并未將重金屬列在畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準里,形成管理的漏洞。因此,亟需制定切合我國實際的法律法規(guī)進行重金屬污染的防范。
3.2重金屬污染治理策略
隨著國際上對于土壤重金屬污染的重視以及研究成果的和應用,在重金屬污染治理方面有許多值得借鑒的策略,下面分別進行簡述:
3.2.1 基于物理法的重金屬污染治理
物理法治理又可以進一步分為以下幾種方法:
一是熱解吸法,這種方法以加熱來把一些具有較強會發(fā)特性的重金屬進行解吸和收集,再妥善處理或者合理利用。以汞元素為例,美國已經(jīng)形成了比較成熟的基于熱解析法的汞元素回收,并在現(xiàn)場治理中取得了較好的效果,使用此項處理方法的地域已經(jīng)在汞含量方面達標。
二是電化法,這種方法以電解原理進行污染土壤的處理。在受到污染的土壤里設(shè)置石磨電極,并以1~5毫安的電流進行激勵,從而在陰極收集到金屬陽離子,并進行處理或者再利用。這種方法對于鉛元素和二甲苯等物質(zhì)的處理效果比較好。
三是洗土法,這種方法通過試劑與土壤里所含有的重金屬物質(zhì)發(fā)生反應,并最終生成可溶于水的金屬離子,通過對提取液進行處理,得到重金屬,再進行處理或者回收利用。這種方法非常適合于對銅金屬、鎳金屬、鉛金屬和鉑金屬的回收處理。
四是玻璃化法,這種方法以電極對受到污染的土壤進行加熱,從而使之進入熔化狀態(tài),在其最后冷卻時,便會變成玻璃狀態(tài)。這種方法尚在實驗中,其成本較高,目前尚未得到的面積推廣。
3.2.2基于化學法的重金屬污染治理
這種方法在受到污染的土壤中按比例注入一定的化學試劑,從而改良土壤本身的性質(zhì),達到減輕重金屬活性的作用,可以降低作物對土壤里重金屬的富集效應?;瘜W法治理主要指的是土壤添加物法,把一定充分的有機物料或者改良劑加入受污染的土壤之中,能夠通過化學作用而使重金屬離子沉淀,再對其進行收集,從而減輕污染;還可以通過化學試劑中的酸性物質(zhì)與重金屬元素反應,生成難溶于水的物質(zhì),從而使土壤污染得到減輕。這種方法適用于鎳離子、鋅離子等重金屬物質(zhì)的治理。
3.2.3基于生態(tài)工程的重金屬污染治理
這種方法可以是在已經(jīng)被重金屬污染的土壤之上加厚一層正常土壤,或者把受到重金屬污染的土壤全部挖除,也可以通過灌溉的方式,逐漸使受污染土壤中的重金屬物質(zhì)漸漸遷移到地層深處等,也能對土壤污染起到一定的作用。
3.2.4基于生物的重金屬污染治理
這種方法可以通過植物或者微生物等來修復土壤質(zhì)量。某些植物的根系可以吸收被污染土壤中的重金屬,例如蜈蚣草被證實可以有效降低土壤中砷的含量;微生物則可以通過細胞轉(zhuǎn)化作用使被污染土壤中的重金屬沉淀或者氧化,從而使其對土壤的影響顯著降低。
4 結(jié)束語
在世界各地,尤其是經(jīng)濟較為發(fā)達的地區(qū)均存在著較為嚴重的土壤重金屬污染,重金屬的來源是多方面的,當前,學界和環(huán)保組織對重金屬的污染一般聚焦于污染程度的定性描述和分析。事實上怎樣才能實現(xiàn)對重金屬污染源進行量化分析,同樣對治理逐漸嚴重的土壤污染有著不容忽視的作用,因此量化分析將是重金屬污染研究的發(fā)展方向。當前,我國尚未構(gòu)建完善的城市和農(nóng)村地區(qū)土壤重金屬污染的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),因此并不能及時準確地檢測土壤重金屬污染狀況,也難以為土壤重金屬污染的治理提供必要的依據(jù)。只有制定出嚴格而適用的土壤重金屬評價標準,才能有利于土壤的保護,從而推動經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。■
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[關(guān)鍵詞]農(nóng)村耕地 重金屬污染 來源 治理
[中圖分類號] S341.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-1-161-1
0前言
科學技術(shù)的發(fā)展,帶動了經(jīng)濟的發(fā)展,同時也促進了人們生活水平的提高。但是,粗放型的經(jīng)濟發(fā)展方式也造成了嚴重的污染,尤其是重金屬對于農(nóng)田土壤的污染,使得我國的耕地面積不斷縮減,影響到了農(nóng)作物的生長,同時還可能對人體造成相應的危害。因此,要充分重視起來,加強對于農(nóng)田重金屬污染的治理力度,切實保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順利進行。
1重金屬污染概述
重金屬污染,指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染,其產(chǎn)生的主要原因是人們的生產(chǎn)活動,如采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素造成的。重金屬污染的危害程度并不是固定的,而是取決于其在環(huán)境、物體中存在的化學形態(tài)和濃度。通常情況下,重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染方面,氣體污染和固體廢棄物污染相對較少。
重金屬具有富集性,很難在環(huán)境中降解,因此,容易造成嚴重的環(huán)境污染,加上其具有不易移動溶解的特性,進入生物體后不能被排出,會造成慢性中毒。例如,日本爆發(fā)的骨痛病,就是由于重金屬元素鎘與人體內(nèi)部的蛋白質(zhì)和各種類型的酶發(fā)生強烈的相互作用,從而導致其失去活性,造成重金屬中毒,對骨骼產(chǎn)生了嚴重的影響,引發(fā)劇烈的疼痛。
2農(nóng)村耕地中重金屬污染的來源
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的,自然界存在的重金屬元素有45種,而對于農(nóng)村耕地影響較為嚴重的重金屬,則主要集中在汞、鎘、鉛、鉻、砷物種元素,其并稱為“五毒”。每年因重金屬污染所造成的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失不計其數(shù),不僅阻礙了經(jīng)濟的發(fā)展,更使得糧食產(chǎn)量大幅下降,影響社會的穩(wěn)定。對于農(nóng)村的耕地而言,重金屬污染的主要來源包括:
2.1污水
重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染方面,因此污水是導致農(nóng)田重金屬污染最主要的原因。由于粗放型經(jīng)濟發(fā)展方式的影響,許多企業(yè)并沒有對排放的污水進行處理,而是直接排入河流或者土地之中,一方面,使得河流污染嚴重,農(nóng)民在引水灌溉的過程中,將污水中的重金屬帶入農(nóng)田,從而引發(fā)重金屬污染;另一方面,污水深入地下后,重金屬元素卻不會很快講解,在不斷的富集過程中,使得土壤中的重金屬含量不斷增加,對農(nóng)作物的生長造成影響。
2.2大氣
大氣中的重金屬主要來自于工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣、汽車尾氣等,如果沒有對其進行相應的處理,重金屬就會以氣溶膠的形態(tài),進入大氣之中,在自然沉降和降水的作用下,最終進入土壤,從而造成農(nóng)田的重金屬污染。一般來說,大氣污染對于農(nóng)田的影響程度取決與當?shù)氐慕?jīng)濟增長方式和工業(yè)化程度,以及人口的密度和經(jīng)濟發(fā)展程度等。
2.3固體廢棄物
主要指來自含有重金屬的工業(yè)企業(yè)以及礦業(yè)企業(yè)廢棄物,也包括城市的生活垃圾。這些固體廢棄物含有的重金屬元素會在存放和處理的過程中,進入土壤,造成污染。例如,重金屬礦業(yè)企業(yè)在對礦渣進行處理時,通常都是采用統(tǒng)一處理或掩埋的方式。在堆放的過程中,會受到雨水沖刷等的影響,使得重金屬元素流入水體或土壤;而在掩埋后,礦渣中含有的重金屬元素也不會分解,而是逐漸向周圍的土壤擴散,不斷的富集,進而導致土體中重金屬含量超標,造成污染。
2.4化學農(nóng)藥和肥料
一方面,部分化學農(nóng)藥的質(zhì)量不達標,含有超標的重金屬元素,在使用的過程中會隨之進入土壤,從而引發(fā)重金屬污染;另一方面,為了保證農(nóng)作物的產(chǎn)量,往往會長期使用化學肥料,提供農(nóng)作物生長需要的微量元素,但是肥料中的重金屬元素卻在不斷富集的過程中,出現(xiàn)污染現(xiàn)象。例如,如果某塊農(nóng)田長期使用磷肥,則可能導致土壤中的鎘含量超標,從而引發(fā)重金屬污染。
3農(nóng)村耕地中重金屬污染的治理對策
3.1對污染源進行控制
對于農(nóng)村耕地中重金屬污染的治理,首先必須采取必要的措施,對污染進行控制,減少污染源,之后才能對其進行處理,以免污染的重復發(fā)生。對于重金屬污染源的控制,需要做到以下幾點:
①對廢水、廢氣、固體廢棄物的排放進行控制,確保處理后排放,將其產(chǎn)生的污染降到最低。針對含有重金屬元素的污染物,更要加強管理力度。
②對農(nóng)藥肥料等的使用進行限制,對其成分進行改良和創(chuàng)新,盡可能減少農(nóng)藥中重金屬元素的殘留。
③對農(nóng)田土壤進行質(zhì)量監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)潛在的風險,做到防患于未然。
3.2物理換土法
由于重金屬的治理成本大、耗時長,難度大,從經(jīng)濟角度出發(fā),對于污染較為嚴重的農(nóng)田土壤而言,可以采用換土的方式進行處理,其優(yōu)點在于徹底、穩(wěn)定,雖然施工量較大,但是相對而言速度較快,而且操作簡單,不影響農(nóng)作物的種植。
3.3化學調(diào)節(jié)法
主要是利用相應的化學藥劑等,對農(nóng)田土壤的有機質(zhì)、水分、pH值等進行調(diào)節(jié),改變重金屬的水溶性和擴展性,從而降低污染的擴展速度以及其對于農(nóng)作物的影響。
3.4生物修復法
指利用植物、動物、微生物等,對土壤中的重金屬進吸收和轉(zhuǎn)化等,從而消減重金屬污染對于農(nóng)田的影響。例如,向日葵可以吸收重金屬,進而通過自身的作用將其排入空氣中,降低土壤重金屬的含量;部分藻類和蚯蚓等動物也可以對重金屬進行吸收。
4結(jié)語
總之,重金屬污染對于農(nóng)村耕地的影響是十分巨大的,農(nóng)業(yè)技術(shù)人員要加強對于重金屬污染來源的分析,通過預防和治理相結(jié)合的方式,解決土壤重金屬污染的問題。
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